贵州省草地退化与石漠化研究评估

罗 伟，贺成龙，姜 桃，周文章，李 维，张游宇，唐 霞，时 颖，黎恒铭，周定勇 ，罗玉洁，李龙兴，邓大鹏，王 燕

(1. 贵州省畜禽遗传资源管理站，贵州 贵阳 550001； 2. 播州区畜牧渔业发展中心，贵州 遵义 563100；3. 贵州省草地技术试验推广站，贵州 贵阳 550025； 4. 贵州省畜牧兽医研究所，贵州 贵阳 550005；5. 贵州省种畜禽种质测定中心，贵州 贵阳 550018)

贵州省地处东经103o36′～109o35′、北纬24o37′～29o13′，东西长约595 km，南北宽约509 km，总面积17.616 7万km2，占全国国土面积的1.8%；为亚热带高原山地，岩溶地貌分布广泛，形态多样，占全域总面积的61.9%[1]。在“绿水青山就是金山银山”发展理念的指导下，生态植被逐渐得到恢复。近年来，随着贵州省农业产业结构的调整和深入发展，以及生态农产品的市场需求不断增加，大力开发草地资源，发展草地生态畜牧业成为必然途径。本研究通过对贵州省草地退化与石漠化状况进行评估，为合理开发利用草地，提高草地精细化管理提供科学依据。

1 研究方法

在1980—1987年贵州省第1次草地资源清查资料[2]的基础上，结合地面调查、实地勘察等方法，获取贵州省9个市、州和贵安新区草地资源分布、数量及质量、生态状况等信息。

1.1 草地退化评估方法

1.1.1 监测项目按照《天然草地退化、沙化、盐渍化的分级指标》(GB 19377—2003)执行，监测项目见表1。

表1 草地退化监测项目 %

1.1.2 评估指标与权重参考 GB 19377—2003标准，用植物群落特征、地上产草量、地表特征3个指标评价草地退化，采用层次法确定草地退化权重。通过权重对各评价因子进行综合分析，根据标准划分草地退化等级为4类。Ⅰ类指数0～0.25：无明显退化；Ⅱ类指数0.25～0.50：轻度草地退化；Ⅲ类指数0.50～0.75：中度草地退化；Ⅳ类指数0.75～1.00：重度草地退化指数。相关研究表明，植被覆盖度与归一化植被指数(NDVI)呈极显著相关关系，并构建出植被覆盖度计算的亚象元模型[3]。本文以NDVI建模，用每个像元的植被指数来估算监测区域对应位置的地上生物量。按草地类型划分基准，通过监测草地群落特征、草地综合覆盖度和总产量估算覆盖度，评估总覆盖相对减少率。草地植被盖度遥感估算模型为：C=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)。 式中：C为草地植被盖度，NDVI为草地的归一化植被指数值，NDVImin为石漠化分布区域同一时期的最小NDVI值，NDVImax为石漠化分布区域同一时期的最大NDVI值。经济农作物最高生物量在9月份，草地最高生物量在8月份；不同程度的石漠化程度可影响草地生长质量。通过监测秋季地上生物量，评估秋季地上生物量相对减少率。牧草单位面积地上生物量估算模型：Bi=a×exp(b×xi)。式中：Bi为牧草单位面积地上生物量，xi为估测草地单位面积产草量的遥感植被指数NDVI，a为模型系数(与植被类别和气候条件有关)，b为模型系数(与植被类别和气候条件有关)。地表土壤受环境作用产生土壤年度侵蚀量，根据土壤侵蚀分类分级标准划分不同等级的土壤侵蚀强度。运用GIS空间叠加分析方法，直接计算草地图斑的土壤侵蚀模数相对百分比增加率，评估土壤侵蚀模数相对增加率。分级标准见表2。

表2 草地退化评价指标与权重

1.2 草地石漠化评估方法按照《岩溶地区草地石漠化遥感监测技术规程》(GB/T 29391—2012)执行[4]。监测指标包含坡度、岩石裸露率、植被覆盖度、植被类别、地上生物量等[5]，计算方法如下：

式中：RDI代表石漠化指数(0

表3 坡度评分标准

表4 岩石裸露率草地石漠化指数评分标准

表5 植被覆盖度草地石漠化指数评分标准

表6 草地类别石漠化指数评分标准

表7 秋季当年地上生物量指数评分标准

1.3 地上生物量反演2018年7、9月共收集样本点2 461个，去除异常点895个，选取1 000个点建立实测地上生物量与NDVI的草地单位面积产草量估测模型，其余566点用于模型精度验证，计算方法如下。

(1)均方根误差(RMSE)计算公式：

(2)精度计算公式：

2 结果

2.1 草地退化评估由表8可见：全省草地退化面积共计153 687.45 hm2，占草地总面积的 13.52%，主要草地退化地区在毕节市、黔西南州、黔东南州。其中草地轻度退化面积111 516.67 hm2，占草地退化面积的9.81%；草地中度退化面积 41 118.41 hm2，占草地退化面积的3.62%；草地重度退化面积 1 052.39 hm2，占草地退化面积的0.09%。

表8 贵州省草地退化面积统计

2.2 地上生物量反演2018年7、9月共收集样本点2 461个，去除异常点895个，选取1 000个点建立模型，结果见表9。其余566个点用于模型精度验证，结果见表10。曲线拟合度对数函数最低，指数函数较高，随着NDVI值的升高，生物量不断增大。验证点和实测点存在相关性，均方根误差较小，鲜重预测精度分别达到81.53%。

表9 2018年秋季地上生物量(鲜重)与NDVI线性关系

表10 生物量(鲜重)精度验证统计

2.3 草地石漠化分布由表11可见：全省石漠化面积共61 558.33 hm2，占草地总面积的5.42%，主要草地石漠化地区在安顺市、黔西南州、毕节市。其中草地轻度石漠化面积58 712.18 hm2，草地中度石漠化面积731.78 hm2，草地重度石漠化面积3 165.75 hm2。

表11 贵州省草地石漠化面积统计

3 结论

3.1 贵州省草地退化情况贵州省草地存在轻度退化情况，退化面积最高依次为毕节市36 983.36 hm2、黔西南州25 417.61 hm2、黔东南州22 161.17 hm2。草地退化比例最高为安顺市，面积15 919.53 hm2，占比24.51% ；最少为黔南州，面积12 091.46 hm2，占比5.05%。草地退化以轻度退化和中度退化为主。重度退化在全省的分布较少，主要在铜仁市、贵阳市、遵义市和黔南州；贵安新区无重度退化现象。六盘水市，黔南州和黔东南州退化不明显。

3.2 贵州省草地石漠化情况贵州省草地大部分呈现潜在石漠化特征，在北盘江、牛栏江、沅江区域轻度草地石漠化集中分布，其他区域呈现零星分布[7]。石漠化面积最高依次为安顺市13 401.60 hm2、黔西南州12 835.62 hm2、毕节市11 824.15 hm2。草地石漠化比例最高为安顺市，占比20.63%；最低为黔东南州，面积756.36 hm2，占比0.34%。草地石漠化以轻度石漠化为主，重度石漠化与中度石漠化不明显。轻度石漠化地区主要为安顺市、黔西南州、毕节市和六盘水市。

3.3贵州省草地退化和草地石漠化在空间分布上具有一定程度的叠加与相似性。