李嘉豪，劉玉國，趙紫晴，周怡寧，徐子涵，陳新均，崔 明

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究所，北京 100091；2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院，北京 100083）

土地沙化是指在干旱、半干旱及部分濕潤地區(qū)，由于惡劣的自然條件或不合理的人類活動(dòng)破壞生態(tài)平衡，導(dǎo)致地表發(fā)生土地退化的現(xiàn)象[1-2]。中國是世界上土地沙化最嚴(yán)重的國家之一，沙化土地面積基數(shù)大，分布范圍廣。其中，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶作為沙化最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，是土地沙化防治的重點(diǎn)區(qū)域[3]。

遙感數(shù)據(jù)具有信息量大、觀測范圍廣、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢，被廣泛用于土地荒漠化的監(jiān)測與評(píng)估[4-7]。前期研究主要采用目視解譯與野外調(diào)查相結(jié)合的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，如魏懷東等[8]對(duì)圖像進(jìn)行人工屏幕解譯成圖，從而進(jìn)行土地劃分編碼，并通過野外調(diào)查進(jìn)行實(shí)地核對(duì)及修正。隨后發(fā)展出利用地表生物物理特征與表征荒漠化的監(jiān)測模型[9-10]，如趙文博等[11]以歸一化植被指數(shù)(NDVI)為基礎(chǔ)，通過像元二分法計(jì)算植被覆蓋度，采用荒漠化指數(shù)(DI)對(duì)荒漠化土地進(jìn)行分析。此類方法監(jiān)測指標(biāo)單一，結(jié)果精度較低，受人為因素干擾強(qiáng)。而多時(shí)空尺度、多源數(shù)據(jù)結(jié)合有利于定量分析局部范圍的荒漠化趨勢[12-13]，如采用Landsat 數(shù)據(jù)反演地表反照率、植被覆蓋度、土壤濕度等地表參數(shù)，構(gòu)建荒漠化定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，精度可達(dá)60%～80%。由于地表植被覆蓋狀況與反照率存在顯著相關(guān)，因此，基于地表反照率(Albedo)和NDVI 特征空間的荒漠化差值指數(shù)(DDI)常被用于荒漠化動(dòng)態(tài)監(jiān)測評(píng)價(jià)。MA 等[14]采用快鳥衛(wèi)星(Quick Bird)影像對(duì)Albedo-NDVI 的特征空間進(jìn)行分類驗(yàn)證，總體精度可達(dá)84%以上。VOROVENCII[15]分別構(gòu)造3 種特征空間對(duì)土地荒漠化進(jìn)行監(jiān)測，得出Albedo-NDVI 特征空間所得精度最高的結(jié)論。對(duì)比Albedo-NDVI、修改型土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(MSAVI)和表土粒度指數(shù)(TGSI)特征空間模型，發(fā)現(xiàn)Albedo-NDVI 特征空間可用于植被覆蓋率較高地區(qū)提取沙漠化信息，荒漠化差值指數(shù)可反映區(qū)域植被、土壤、氣候和水資源的時(shí)空變化[16-17]?；贏lbedo-NDVI 空間特征的荒漠化差值指數(shù)方法利用多維遙感信息，能較好反映土地地表覆被、水熱組合及其變化特征，在土地荒漠化動(dòng)態(tài)定量監(jiān)測與分析中得到廣泛應(yīng)用[18]。

圍場滿族蒙古族自治縣(簡稱圍場縣)作為河北省第一批山水林田湖草沙生態(tài)保護(hù)修復(fù)示范縣，所在壩上地區(qū)為內(nèi)蒙古高原與華北平原的過渡區(qū)域，土地沙化、水土流失等生態(tài)問題突出。小灤河流域是圍場縣經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響較為強(qiáng)烈的區(qū)域[19]。作為京津風(fēng)沙源治理工程重點(diǎn)區(qū)域之一，流域由于生態(tài)系統(tǒng)長期脆弱、受人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度大，土地沙化趨勢未得到完全遏制[20]。開展沙化土地動(dòng)態(tài)變化及其對(duì)土地利用類型的響應(yīng)研究，可為圍場縣沙化土地治理提供依據(jù)。鑒于此，本研究以圍場縣小灤河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，基于2000、2010 和2020 年陸地衛(wèi)星(Landsat)遙感影像，通過構(gòu)建Albedo-NDVI 空間特征方程，獲取荒漠化差值指數(shù)并進(jìn)行程度劃分，利用趨勢分析、動(dòng)態(tài)度計(jì)算、轉(zhuǎn)移矩陣分析等方法，結(jié)合景觀格局指數(shù)、土地利用類型和海拔等探究流域土地沙化的時(shí)空變化情況，以期為掌握該區(qū)域沙化動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢和防治提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

圍場縣(40°35′～42°40′N，116°32′～118°14′E)隸屬河北省承德市，東、西、北三面分別與內(nèi)蒙古赤峰市、克什克騰旗、多倫縣毗鄰，西南分別與豐寧滿族自治縣、隆化縣接壤。小灤河流域位于圍場縣西部，流域面積約1 655.0 km2。作為灤河上游的主要支流，流域氣候類型屬于季風(fēng)型高原山地氣候，年均氣溫為3.3 ℃，年均降水量為445.0 mm，地勢東北高，西南低，包括壩上草原區(qū)和冀北山地區(qū)，海拔為900～2 000 m。植被資源豐富，森林多為天然次生林和人工林。土壤類型有灰色森林土、潮土、風(fēng)沙土、沼澤土等。由于大量沙丘存在于地表，抗蝕力弱，極易產(chǎn)生侵蝕，導(dǎo)致該區(qū)域土地沙化嚴(yán)重[21-22]。自20 世紀(jì)60 年代開始，流域內(nèi)大面積實(shí)施人工造林，生態(tài)環(huán)境有所改善。隨著周邊多個(gè)景點(diǎn)和公路的開發(fā)，小灤河流域成為圍場縣生態(tài)旅游觀光熱點(diǎn)區(qū)域，致使人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度較大，耕地、草場均存在不同程度退化等生態(tài)問題。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

土地利用類型來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)；地形數(shù)據(jù)為數(shù)字高程模型(DEM)，來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)，空間分辨率均為30 m?；谘芯繀^(qū)邊界完成掩膜、拼接和裁剪，得到各期荒漠化差值指數(shù)，采取ArcGIS 10.6、R 4.1.0 和Origin 2021 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

Landsat 數(shù)據(jù)源于谷歌地球引擎(Google Earth Engine, GEE)提供的3 個(gè)時(shí)段Landsat TM5 (2000、2010 年)及Landsat-8 OLI (2020 年)數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)，篩選云量小于10%的生長期影像，2000 年共調(diào)用8 景Landsat TM 影像，2010 年共調(diào)用15 景Landsat TM 影像，2020 年共調(diào)用20 景Landsat OLI 影像，采用均值合成法計(jì)算各時(shí)期NDVI、Albedo，并構(gòu)建Albedo-NDVI 特征空間。

2.2 地表反照率反演

地表反照率是指地面反射的太陽輻射與到達(dá)地面的太陽輻射之比，與土壤顏色、土壤濕度、太陽高度角和天氣狀況等有關(guān)[23]。采用LIANG[24]的Landsat 數(shù)據(jù)反演模型對(duì)研究區(qū)進(jìn)行估算，公式為：

式(1)中：A為地表反照率；ρTM1、ρTM3、ρTM4、ρTM5、ρTM7為不同波段的權(quán)重值。

2.3 提取NDVI

采用近紅外波段和紅光波段兩者的反射率計(jì)算NDVI，計(jì)算公式為：

式(2)中：NDVI表示歸一化植被指數(shù)；ρNIR、ρRED分別表示近紅外波段和紅光波段所對(duì)應(yīng)的反射率值。由于NDVI與Albedo 的量綱與范圍不同，分別計(jì)算兩者的最大值和最小值，并進(jìn)行歸一化處理。

2.4 Albedo-NDVI 特征空間分析

研究表明：Albedo-NDVI 特征空間分布圖一般呈現(xiàn)梯形或者三角形[25]，可將高植被覆蓋、部分覆蓋和全裸露很好地區(qū)分。

式(3)～(5)中：DDI為荒漠化差值指數(shù)；A為地表反照率；NDVI為歸一化植被指數(shù)；k、b為方程擬合系數(shù)； α值由擬合曲線的斜率(k)決定。研究表明[26]：基于Jenk 最優(yōu)化法的分界點(diǎn)使各分組方差之和最小，將荒漠化差值指數(shù)(DDI)分為5 個(gè)區(qū)間：極重度沙化(DDI≤1.110)、重度沙化(1.110＜DDI≤1.453)、中度沙化(1.453＜DDI≤1.942)、輕度沙化(1.942＜DDI≤2.472)和非沙化土地(DDI＞2.472)。

2.5 土地沙化動(dòng)態(tài)度

土地沙化動(dòng)態(tài)度(K)可定量描述某區(qū)域某研究時(shí)段內(nèi)各類沙化土地面積的變化速度，對(duì)沙化區(qū)域性差異及預(yù)測未來趨勢有一定優(yōu)勢。單一沙化程度動(dòng)態(tài)度公式如下[27]：

式(6)中：K為研究時(shí)段內(nèi)某一沙化程度動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別表示研究初期與末期某種沙化程度的面積；T為研究時(shí)段。K＜0 表明該類沙化土地處于縮減狀態(tài)，K＞0 表明該類沙化土地處于擴(kuò)張狀態(tài)。當(dāng)T定義為年時(shí)，K值即區(qū)域某程度沙化土地的年變化率。

2.6 一元線性回歸趨勢分析

利用回歸分析，研究小灤河流域沙化動(dòng)態(tài)隨時(shí)間變化的趨勢[28]，計(jì)算公式如下：

式(7)中：S為荒漠化差值指數(shù)(DDI)變化趨勢的斜率；n為監(jiān)測年數(shù)；DDIi為第i年對(duì)應(yīng)的荒漠化差值指數(shù)。根據(jù)荒漠化差值指數(shù)變化趨勢劃分為嚴(yán)重退化(S≤-0.20)、輕微退化(-0.20＜S≤-0.10)、基本不變(-0.10＜S≤0.10)、輕微改善(0.10＜S≤0.25)、明顯改善(S＞0.25)。

2.7 沙化土地轉(zhuǎn)移矩陣

轉(zhuǎn)移矩陣可對(duì)一定時(shí)期單元內(nèi)不同沙化程度的轉(zhuǎn)移狀態(tài)做定量分析，反映其變化的方向和特征[29]，更好地揭示沙化土地的時(shí)空演化過程。數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

式(8)中：Shj表示初期對(duì)應(yīng)h類沙化土地轉(zhuǎn)變?yōu)槟┢趈類沙化土地的面積；m表示沙化土地相應(yīng)程度的數(shù)目。

2.8 景觀格局指數(shù)變化

景觀格局指數(shù)以斑塊作為基本單元用以分析各景觀類別的結(jié)構(gòu)組成及空間特征[30]，根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)理論，結(jié)合小灤河流域?qū)嶋H情況，選取面積周長維數(shù)、蔓延度指數(shù)、凝聚度指數(shù)、分離度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)、聚集度指數(shù)等7 類景觀格局指數(shù)，運(yùn)用Fragstats 4.2 軟件對(duì)小灤河流域3 期土地沙化景觀格局特征進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 沙化差值指數(shù)分析

研究表明[25]：高反照率線(AC)與沙化過程在Albedo-NDVI 特征空間中的軌跡較為接近，選取垂直于高反照率線的直線將不同沙化土地進(jìn)行區(qū)分，荒漠化差值指數(shù)中斜率α=-1/k，即荒漠化差值指數(shù)表現(xiàn)為Albedo-NDVI 特征空間垂直于高反照率線的各分割直線位置，代表不同沙化土地在特征空間中的地表水熱組合及動(dòng)態(tài)變化差異(圖1)。基于3 期數(shù)據(jù)構(gòu)建Albedo-NDVI 特征方程，衍生出荒漠化差值指數(shù)，可用于土地沙化程度分級(jí)[31]?；贏rcGIS 和RStudio，隨機(jī)選取研究區(qū)內(nèi)1 256 個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行回歸分析(以2000 年為例)。從圖2 可見：Albedo 與NDVI 具有明顯的線性負(fù)相關(guān)，R2為0.515 1。

圖1 Albedo-NDVI 特征空間Figure 1 Albedo-NDVI feature space

圖2 Albedo-NDVI 特征空間散點(diǎn)圖及線性方程Figure 2 Albedo-NDVI feature space scatter plot and linear equation

基于Google Earth Pro 歷史影像數(shù)據(jù)，隨機(jī)選取300 個(gè)樣本點(diǎn)對(duì)3 期沙化土地進(jìn)行精度驗(yàn)證，結(jié)合2021 年8 月野外調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行目視解譯，以此判斷驗(yàn)證點(diǎn)沙化程度類別，生成2000、2010 和2020 年沙化土地分類精度評(píng)價(jià)混淆矩陣(表1)。由表1 可見：總體精度為79.33%～84.67%，表明基于Albedo-NDVI 特征空間方法在沙化程度區(qū)分中結(jié)果良好，分類精度滿足實(shí)驗(yàn)要求。

表1 小灤河流域沙化土地分類精度評(píng)價(jià)混淆矩陣Table 1 Confusion matrix of sandy land classification accuracy evaluation in Xiaoluanhe River Basin

3.2 沙化土地面積變化

由圖3 可知：小灤河流域極重度、重度沙化土地集中分布在御道口鎮(zhèn)、御道口牧場等。中度沙化土地分布范圍較廣，涉及中、上游大部分地區(qū)。而下游以輕度沙化和非沙化為主，包括老窩鋪鄉(xiāng)、西龍頭鄉(xiāng)、南山嘴鄉(xiāng)；小灤河流域中、下游沙化情況持續(xù)好轉(zhuǎn)，而上游地區(qū)在2010 年后沙化土地有所增加。

圖3 基于荒漠化差值指數(shù)的小灤河流域土地沙化時(shí)空分布示意圖Figure 3 Spatial and temporal distribution map of land desertification in Xiaoluanhe River Basin based on desertification difference index

從表2 可以看出：2000—2010 年小灤河流域沙化土地面積變化幅度明顯，極重度沙化土地面積減少了165.31 km2，重度沙化土地面積減少了171.21 km2，動(dòng)態(tài)度分別為-6.88%、-4.18%；輕度沙化、非沙化土地面積分別增加了186.47、219.18 km2，其中非沙化土地動(dòng)態(tài)度達(dá)6.98%。從空間分布看出，下游地區(qū)大范圍沙化土地轉(zhuǎn)變?yōu)榉巧郴恋?，中游地區(qū)由極重度和重度沙化連片分布轉(zhuǎn)變?yōu)榘邏K狀零散分布(圖3)。2010—2020 年，小灤河流域極重度、重度沙化土地面積進(jìn)一步減小，其中極重度、重度沙化土地變化速率相對(duì)較大，動(dòng)態(tài)度分別為-3.40%、-2.44%，不同沙化程度土地動(dòng)態(tài)度均有縮減。極重度、重度沙化土地面積持續(xù)縮小，輕度沙化土地面積持續(xù)增加，但變化幅度較2000—2010 年均有所減少。表明小灤河流域沙化狀況整體有所好轉(zhuǎn)，極重度、重度沙化面積和占比有明顯減少，上游地區(qū)的沙化趨勢不容忽視。

表2 2000—2020 年小灤河流域沙化土地動(dòng)態(tài)變化特征Table 2 Characteristics of land desertification dynamic change in the Xiaoluan River Basin from 2000 to 2020

3.3 土地沙化變化過程

2000—2020 年，小灤河流域土地沙化總體得到改善，不同程度沙化土地的變化趨勢和幅度各不相同。如圖4A 所示：在2000—2010 年，極重度轉(zhuǎn)為重度沙化土地面積為95.36 km2，占極重度沙化土地面積的39.69%，重度轉(zhuǎn)為中度沙化土地面積為164.59 km2，占重度沙化土地面積的40.18%，中度轉(zhuǎn)為輕度沙化土地面積為201.08 km2，占中度沙化土地面積的48.65%，輕度轉(zhuǎn)為非沙化土地面積為129.10 km2，占輕度沙化土地面積的46.33%，表明前期小灤河流域沙化土地改善幅度較大，以相鄰?fù)恋厣郴l(fā)生轉(zhuǎn)移。如圖4B 所示：2010—2020 年，小灤河流域中度沙化轉(zhuǎn)為輕度沙化面積達(dá)137.82 km2，輕度轉(zhuǎn)為非沙化土地面積103.88 km2，重度轉(zhuǎn)中度沙化土地面積為100.80 km2，但存在非沙化轉(zhuǎn)向輕度沙化，輕度轉(zhuǎn)向中度沙化土地的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)移面積分別為118.06、81.14 km2。相較2010 年前，小灤河流域改善面積有所縮減，且293.81 km2的非沙化、輕度沙化等土地向沙化程度嚴(yán)重的類型轉(zhuǎn)變，流域部分區(qū)域的沙化狀況惡化加劇。

圖4 小灤河流域沙化土地變化矩陣弦圖Figure 4 Matrix of desertification land change of the Xiaoluanhe River Basin

如圖5 所示：2000—2020 年，流域呈明顯改善和輕度改善狀態(tài)的土地面積分別占總面積的17.18%和24.28%，呈嚴(yán)重退化和輕度退化的土地面積之和不足10%。表明20 a 間小灤河流域的沙化狀況總體有明顯改善，主要分布于北部塞罕壩林場及小灤河流域下游，而以輕度退化為主的土地沙化加劇狀況分別集中在御道口牧場、御道口鎮(zhèn)等區(qū)域及周邊。

圖5 2000—2020 年研究區(qū)土地沙化時(shí)空格局變化示意圖Figure 5 Changes in the spatial and temporal pattern of land desertification of the Xiaoluanhe River Basin from 2000 to 2020

3.4 景觀格局特征及變化趨勢分析

如表3 所示：20 a 間小灤河流域凝聚度指數(shù)呈先減后增趨勢，總體為增加趨勢，說明不同沙化景觀程度間同類斑塊的自然連通度提高。蔓延度指數(shù)、聚集度指數(shù)均為連年上升，前者增加了8.215，聚集度指數(shù)增加了3.589，且2010 年前增幅超過后期，說明小灤河流域沙化景觀集聚程度逐漸提升，流域景觀中小斑塊數(shù)量減少，在空間分布上趨向于集中，流域景觀破碎化程度持續(xù)降低。面積周長維數(shù)持續(xù)減小，流域沙化景觀的幾何形狀復(fù)雜程度及分布情況趨于簡單。同時(shí)，分離度指數(shù)呈微弱的減少趨勢，景觀沙化土地分散程度減小，香農(nóng)多樣性和均勻度指數(shù)均有降低，分別降低了0.182、0.113，在2000—2010 年下降趨勢較為明顯，表明小灤河流域沙化景觀的多樣性和異質(zhì)性有所減緩，破碎化程度隨景觀類型復(fù)雜程度的減少而變小。

表3 2000—2020 年小灤河流域土地沙化景觀水平的景觀格局指數(shù)變化Table 3 Changes of landscape pattern index of land desertification landscape level in Xiaoluanhe River Basin from 2000 to 2020

3.5 土地利用類型和海拔的沙化動(dòng)態(tài)分析

人為因素驅(qū)動(dòng)下的土地利用類型對(duì)區(qū)域土地沙化有著改善或者惡化的作用，從而引起土地沙化并發(fā)生改變。由表4 可見：2000—2010 年，耕地的極重度和重度沙化面積共減少了76.33 km2，占同期沙化土地改善面積的15.86%，林地的極重度、重度和中度沙化面積減幅最大，達(dá)225.52 km2，未利用土地的沙化面積減少82.08 km2。10 a 內(nèi)草地面積增加最多，達(dá)83.25 km2，草地的沙化土地改善面積占草地總面積的20.06%。在2010—2020 年，草地為小灤河流域沙化改善的主要地類。其中，耕地的極重度、重度和中度沙化土地面積持續(xù)減少，林地非沙化土地面積減少62.26 km2，總面積未有明顯改變，而重度、中度和輕度沙化面積均有所增加。這一時(shí)期未利用土地面積變化較小，且各類沙化土地均有好轉(zhuǎn)。后10 a 間草地面積變幅較小，但其土地沙化好轉(zhuǎn)面積最為突出，其中極重度、重度和中度沙化土地面積減少63.90 km2，占同期沙化土地改善面積的57.70%。

表4 2000—2020 年不同沙化程度下土地利用面積Table 4 Areas of land use types under different degrees of desertification from 2000 to 2020

小灤河流域海拔為910～1 868 m，結(jié)合沙化土地分布，以200 m 為單位劃分5 個(gè)等級(jí)，對(duì)不同海拔的沙化土地面積進(jìn)行分析。如圖6 所示：20 a 間小灤河流域各類沙化土地主要分布于海拔1 300～1 500 m。前期土地沙化在海拔1 300～1 500、1 500～1 700 和1 100～1 300 m 縮減最為明顯，其中，海拔1 100～1 300 m 以極重度沙化土地減輕為主，1 300～1 500 m 以重度沙化減輕為主，1 500～1 700 m 以中度沙化面積減少為主，其余海拔范圍的沙化好轉(zhuǎn)面積較小。2010—2020 年，不同海拔之間極重度、重度沙化土地面積有輕微減少，在海拔1 300～1 500 m，非沙化、輕度沙化土地面積增幅最大。海拔1 500～1 700 m 非沙化土地面積減少了57.64 km2，而輕度沙化土地面積增加了30.55 km2，中度沙化土地面積增加了21.49 km2；且分布在海拔1 100～1 300、1 500～1 700 m 的土地沙化逆轉(zhuǎn)趨勢有所加重，今后需加強(qiáng)治理。

圖6 2000—2020 年小灤河流域沙化土地面積分布圖Figure 6 Distribution of different desertified land areas in Xiaoluanhe River Basin from 2000 to 2020

2000—2020 年，小灤河流域各土地利用的土地沙化均有不同程度改善。前期(2000—2010 年)，土地利用類型的變化面積從大到小依次為草地、未利用土地、林地、耕地。沙化土地改善面積從大到小依次為林地、草地、未利用土地、耕地，林地最為突出。不同海拔范圍的沙化改善程度有所不同。后期(2000—2010 年)，流域土地利用間的轉(zhuǎn)變幅度較小，主要為耕地、林地轉(zhuǎn)為未利用土地。不同地類的沙化改善速率有所降低，從大到小依次為草地、耕地、未利用土地、林地，以草地、林地作為土地沙化逆向轉(zhuǎn)變的主要地類，沙化逆轉(zhuǎn)趨勢加重。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

本研究表明：小灤河流域土地沙化狀況總體向改善的方向發(fā)展，主要以輕度、非沙化土地為主，部分土地存在退化趨勢，該結(jié)論與賈雙竹[20]的研究結(jié)果相符。從海拔來看，周智勇[32]指出：中高海拔山地、高原的植被覆蓋度高，沙化程度改善明顯，以輕度和非沙化土地為主。沙化嚴(yán)重區(qū)集中在中低海拔區(qū)，對(duì)應(yīng)區(qū)域植被覆蓋較低，是今后需重點(diǎn)關(guān)注及治理的區(qū)域。此外，依據(jù)圍場縣多年植被景觀格局變化特征，對(duì)流域沙化景觀格局指數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：隨著流域土地沙化狀況的明顯改善，景觀中小斑塊數(shù)量減少，連通性有所提高，景觀破碎化程度有所減緩。

聯(lián)系圍場縣實(shí)際情況可知：自20 世紀(jì)90 年代開始實(shí)施農(nóng)業(yè)生態(tài)工程，退化牧草地、未利用土地被用于林業(yè)建設(shè)，使林地成為該區(qū)域的主要用地類型。從1998 年開始，“三北”防護(hù)林工程、京津風(fēng)沙源治理、壩上生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)項(xiàng)目等相繼啟動(dòng)，使圍場縣作為重點(diǎn)治理區(qū)域的沙化情況有所好轉(zhuǎn)[33]。適應(yīng)當(dāng)?shù)亓⒌貤l件的林地，對(duì)沙化土地的改善具有促進(jìn)作用，森林根系發(fā)達(dá)、自身儲(chǔ)存水份等特點(diǎn)使該區(qū)域土壤中水分較為充足，林冠、枝干可有效減緩風(fēng)速，通過截留降水進(jìn)行雨水再分配，凋落物層進(jìn)一步減輕對(duì)土壤的沖刷和侵蝕。研究區(qū)通過人工、固沙造林和稀疏林地補(bǔ)植等措施，使沙化有明顯改善，表明森林在土地沙化、水土流失等方面作用突出。草地作為小灤河流域沙化改善的主要用地類型，應(yīng)建設(shè)草地保護(hù)與修復(fù)項(xiàng)目示范區(qū)，同時(shí)在退化草地區(qū)域人工補(bǔ)種優(yōu)質(zhì)牧草[34]。這主要因?yàn)椴莸囟酁檫B片分布，根系在土壤密集交錯(cuò)，可使沙化程度降低。

后期(2010—2020 年)，小灤河流域土地沙化惡化趨勢加劇，御道口鎮(zhèn)東北部的草地沙化程度存在加重趨勢，且中上游存在著林地被轉(zhuǎn)為耕地、牧場南部的林地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸氐痊F(xiàn)象，均導(dǎo)致流域非沙化、輕度沙化等地塊惡化。再者，近年來，由于沙化土地改善與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展并存，尤其是旅游業(yè)的發(fā)展使流域受人為因素干擾較大，分布于中低海拔區(qū)的建設(shè)用地、水域面積有輕微增加，進(jìn)而對(duì)流域沙化動(dòng)態(tài)變化有所影響。同時(shí)，草場超載放牧、土地退化、土層淺薄導(dǎo)致水土流失，流域局部地區(qū)沙化趨勢有所加重。今后需結(jié)合小灤河流域?qū)嶋H，加強(qiáng)以草地為重點(diǎn)的沙化改善措施，堅(jiān)持實(shí)施退耕還林還草，以中低海拔區(qū)作為今后林草建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域，優(yōu)化耕地空間格局及治理，將區(qū)域生態(tài)旅游發(fā)展與居民受益緊密聯(lián)系，同時(shí)對(duì)農(nóng)村環(huán)境進(jìn)行綜合改善與整治，實(shí)現(xiàn)小灤河流域的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 結(jié)論

2000—2020 年，小灤河流域土地沙化總體呈好轉(zhuǎn)趨勢。其中，極重度、重度沙化土地面積分別減少約80%和56%，集中分布于御道口鎮(zhèn)及牧場周邊，輕度沙化和非沙化分布于下游地區(qū)，后期沙化土地惡化趨勢加重。流域沙化斑塊在空間分布上趨向于集中，景觀破碎化程度持續(xù)降低。不同地類的土地沙化均有改善，林地為前期土地沙化改善的主要地類，后期以草地、耕地為主，耕地的沙化狀況持續(xù)好轉(zhuǎn)，林地出現(xiàn)逆向沙化現(xiàn)象。低海拔區(qū)以極重度沙化土地減輕為主，中海拔區(qū)以重度沙化減輕為主，高海拔區(qū)以中度沙化減少為主。