近15年新疆伊犁河谷草地退化时空变化特征

水热条件是影响草地植被生长的决定因素, 水热条件的年际变化必将影响草地植被的生长状况。通过对伊犁河谷3个国家基准气象站气温和降水量的分析发现(图6), 2001-2005年、2006-2010年及2011-2015年这3个时段内的平均降水量分别为463.02、422.22及392.37 mm, 平均气温分别为7.15、7.60及7.05 ℃, 降水量呈现持续减少趋势, 气温也有所降低, 水热条件向冷干方向演变, 水热条件的恶化在一定程度上促使了伊犁河谷草地的退化。此外, 伊犁河谷高海拔区降水充沛, 而温度较低, 温度胁迫强于降水胁

迫, 而低海拔区则是降水胁迫强于温度胁迫。根据3个时段平均温度和降水的变化(图6), 相对于2001-2005年, 2006-2010年温度升高而降水减少, 水热条件的变化虽使高海拔区植被生长条件有所改善, 但却加剧了对低海拔区植被生长的胁迫, 在一定程度上促使了低海拔区所分布的低覆盖草地的退化; 2011-2015年温度和降水均有所下降, 伊犁河谷全区植被生长条件恶化, 草地退化加剧。

伊犁河谷是我国重要的畜牧生产基地, 然而传统放牧仍在其生产方式中占绝对比例, 因此牲畜数量的增加意味着草地实际载畜量的增加。据统计, 2001-2015年伊犁河谷的牲畜存栏量由1 146.89万个绵羊单位增加到了1 369.77万个绵羊单位, 15年内增加了19.43%(图7)。据相关研究[1], 伊犁河谷平均1个绵羊单位的牲畜需要0.52 hm2草地供养, 即平均每公顷草地的载畜能力为1.92个绵羊单位, 而根据伊犁河谷2001年和2015年的牲畜存栏数和草地总面积的计算结果, 2001年伊犁河谷平均每公顷草地实际供养的牲畜量为3.54个绵羊单位(草地总面积按王秀红等[31]统计的2000年的面积计算, 面积为324.40万hm2), 到2015年时则增加到了4.39个, 均远远超出了草地的载畜能力。过度放牧与草地退化有直接关系。可见, 粗放的畜牧生产方式、牲畜存栏的快速增长以及由此而产生的长期过度放牧是导致伊犁河谷草地退化持续加剧的主要原因。

此外, 中国政府决定从2011年开始在新疆等8个省(区)实施5年一个周期的草原生态保护补助奖励机制, 对草畜平衡、草原禁牧和牧民生产进行奖励和补助。基于此项政策, 伊犁州在2011-2013年对15.88万hm2的荒漠类草地和重要水源地实行了禁牧, 并对292.73万hm2草地实行牲畜转移安置, 期望实现草畜平衡[32]。禁牧和牲畜转移安置等措施的实施, 为草地生态的恢复创造了有利条件, 使得2006-2015年时期相对2001-2010年时期的草地退化面积明显减小, 发生改善的草地面积也大幅增加。

本研究分析显示, 2006-2015年时期伊犁河谷退化草地的面积明显缩小, 且改善草地的面积大幅增加, 然而在此期间伊犁河谷草地载畜压力并未减轻, 而是在加重(图7), 之所以出现草地载畜压力增加而草地退化减速的情况, 本研究推断应该是由于草地放牧强度的空间分布发生变化。得出上述推断是因为:2011-2015年, 草地改善的分布区主要分布在低海拔的在河谷平原及山前洪基扇区(图2中2006-2015年时期图), 这些区域分布的主要是荒漠和荒漠草原等低覆盖类草地, 而覆盖度低的草地对放牧压力的变化反应敏感, 草地的改善只能是因为放牧压力的减小, 因此该区域植被覆盖的改善必然是由于此处放牧压力转移到了别处, 即转移到了海拔相对较高的区域, 而海拔相对较高的区域是山地草甸、草甸草原及温性草原等高覆盖草地分布区, 高覆盖草地植被的NDVI容易饱和, 使草地覆盖度的减少量容易低估产草量的减少量, 从而出现在放牧压力增加的情况下, 即使草地产草量明显减少而植被覆盖度的减少量却有限, 甚至出现未变的情况, 这也与2006-2015年时期与2001-2015年时期草地退化空间分布(图2)的相对变化一致; 2011-2015年时段相对2006-2010年时段草地盖度未发生变化的区域相对于2001-2005年时段却表现为退化, 表明在放牧压力增加的情况下, 草地植被盖度相对于2006-2010年时段的减少量随未超过退化标准, 表现为未变化, 但相对于2001-2005年时段的减少量却超过退化标准, 表现为继续退化。

伊犁河谷草地出现放牧压力增大而草地覆盖度减少量有限的情况, 这也再次验证了利用NDVI反演植被覆盖度对草地退化进行评价的方法存在对高植被覆盖区域草地退化敏感性弱的缺陷。