三北防护林工程区土地退化的时空变化和驱动力分析

三北防护林工程区土地退化的时空变化和驱动力分析

土地退化是当今全球最严重的环境问题之一，尤其是在干旱，半干旱和半湿润地区。其中干旱、半干旱土地约占了我国三北防护林工程区的三分之二，是受土地退化影响较为严重的区域。因此，开展三北防护林工程区土地退化趋势评估，分析土地退化时空变化和驱动因素，对于全面掌握区域土地退化现状及科学评价生态治理工程效益非常重要。 本文以长时间序列的遥感数据NOAA/AVHRR NDVI为基础，以GIS为分析建模平台，定量且科学地估算了三北地区1982年到2006年土地退化程度特征，并对这25年工程区内土地退化的空间分布进行了动态变化分析，在此基础上区分了土地退化中的人为因素和自然因素，分析了只在人为因素影响下工程区土地退化的变化程度。 本文的主要内容和结论如下： (1)通过“多元线性回归+残差”的方法，结合气象站的经纬度和高程海拔数据，对气象数据进行插值，进而推广到整个工程区，得到栅格化的气象数据。结果显示该方法得到的气象空间数据比直接通过插值得到的更准确、可靠； (2)利用Sen+Mann-Kendall方法分析了三北防护林工程区长时序土地退化变化特征。该方法不仅能对定量数据的趋势变化进行统计意义上的显著性检验，而且不要求样本数据服从一定的分布，对测量误差和离群数据具有较强的规避能力。结果表明，区域土地退化整体呈好转趋势，13.00%的地区退化趋势呈显著好转，6.20％的地区退化趋势为显著恶化。其中绝大多数省份的土地退化情况趋于好转，尤以内蒙古、青海和新疆最为明显； (3)运用改进的残差法模型，评价了气候和人类活动在工程区内土地退化中所起的作用，分析土地退化长时序变化的原因。结果表明：人类活动对植被变化起显著正作用的占11.93％，显著负作用的为6.19%。这说明在干旱、半干旱区，由于降雨随时间的变化不显著，对植被变化的影响相对较为微弱，植被显著变化主要受人类活动的影响。 本文构建的土地退化估算方法，成功地对三北防护林工程区土地退化进行了评价。通过中分辨率影像来验证该方法的结果，显示两者是具有显著一致性的，这说明该方法在大尺度上运用是有一定的科学性的。可得出如下结论：工程区的自然气候条件整体对生态的恢复和提高是有利的，人为因素对生态恢复起着积极的作用，说明三北防护林工程在其中起到了一定的效果。