完成单位：中国林业科学研究院林业研究所; 国家林业局调查规划设计院; 中国林业科学研究院
　　完成人：刘星晨; 王葆芳; 王君厚; 王伟民; 吴波; 慈龙骏; 林进; 丁国栋; 张宏; 叶芳; 廖雅萍
　　研制时间：1996.1～2000.12
　　2000年 组织鉴定。
　　1.成果内容概述 1).沙质荒漠化土地监测评价指标体系研究 该研究根据我国沙质荒化土地现状评价与监测工作的需求，在实地调查的基础上(干旱区、半干旱区、干旱亚湿润区)，依据地表形态、植被、土壤3大特征9项指标(裸沙占地百分比、地表结皮、植被盖度、植被生物量、土壤有机质、全氮量、速效磷、速效钾、土壤物理黏粒含量)，应用多元回归方法筛选评价指标，采用多因素综合指标分级数量化法建立了地方、区域、国家3级尺度(即大、中、小尺度)的沙质荒漠化土地现状监测评价指标体系。 经3个不同气候区(干旱区、半干旱区、干旱亚湿润区)野外实地验证，结果表明，地方、区域、国家3级评价尺度的判对率分别为81.03%、84.48%和89.66%。 2).沙质荒漠化土地动态变化和成因及沙漠化过程机理的研究 该研究将景观生态学应用于荒漠化研究，运用景观生态学的理论和观点，采用遥感与GIS技术相结合的方法，以毛乌素沙地为研究对象，提出了一套适用于我国北方农牧交错区沙质荒漠化土地的景观分类系统。 依据景观分类系统，根据数据来源采用2种方法(①应用航片、卫片目视解译成图;②在已有专题图基础上分析综合成图)，分别制成150万和15万的50年代(1958)和90年代(1993)毛乌素沙地景观类型图各一幅。 研究表明:①毛乌素沙地典型区景观异质性程度增高。80～90年代则相反，90年代景观异质普遍高于50年代。②70年代以来荒漠化的发展速度明显低于60～70年代。③50年代以来(1958～1993)，毛乌素沙地流动沙地和半固定沙地共增加了940217.4hm2，增长率为60.37%，平均每年增加26863.4hm2。景观空间格局分析表明，牧区(伊盟乌审旗、鄂托克前旗、鄂托克旗)荒漠化扩展速度远远高于半农半牧区(陕西榆林、神木、靖边、定边等县)。 3).沙质荒漠化监测信息系统及预警模型的建立 (1)沙质荒漠化监测数据处理系统的建立 该研究使用POWERBUILDER系统研制开发了“沙漠化监测数据处理系统”。它可在SYBASE\ORACLE\SQLSEVER等大型网络数据库应用，可同时打开多个窗口进行并行工作，并可进行数学分析、建立数学模型等。 (2)沙质荒漠化监测制图方法研究 经过4年研究，研建了沙漠化监测计算机图库，根据信息来源及成图要求，该系统分为GIS制图、遥感制图和GIS辅助遥感制图3大类。应用GIS辅遥感制图方法制作了宁夏灵武县沙质荒漠化土地现状图;采用遥感图像机助分类制图方法制作了科尔沁沙地奈曼旗沙质荒漠化土地分类图。 (3)中国沙质荒漠化评价预警模型的建立及北方12省(自治区、直辖市)土地沙漠化预警结果 以植被状况、地表风蚀状况及土壤状况为沙质荒漠化土地现状程度评价指标，在建立沙化土地程度评价模型基础上，考虑到非沙化土地及不同程度沙化土地在面积上的组成比例，建立起区域性土地沙质荒漠化总体水平预警模型。 表1 区域土地沙漠化危险程度划分 --------------------------------------------------------------- 程度 轻 中 强 --------------------------------------------------------------- 指数范围 0.01≤S＜0.50 0.50≤S＜1.00 S≥1.00 --------------------------------------------------------------- 北方12省(自治区、直辖市)土地沙化现状预警结果分析 依据公式(1)，根据我国1995年全国沙漠化普查数据，对北方新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、青海、山西、河北、北京、辽宁、吉林、黑龙江等12个省(自治区、直辖市)(332个县)，以县为区域进行了土地沙漠化现状预警指数的计算，根据预警指数及程度划分标准，制作了县级土地沙漠化预警图。 评价结果表明，12个省(自治区、直辖市)的全部332个县中，有58个县沙漠化危险性为强度，57个为中度，217个为弱度;中强危险度的主要分布在干旱、极干旱区，轻度的主要分布在亚湿润干旱区。 (4)全球定位系统在荒漠化土地监测中的应用 该研究对GPS技术在荒漠化土地监测中的应用进行了试验研究，提出了确定固定测线、遥感解译标志和地理信息系统的信息采集等技术。现已将GPS技术应用于全国荒漠化监测工作中。 (5)荒漠化监测土地分级系统及沙质荒漠化TM影像解译标志的建立 通过对4个典型荒漠区TM影像和地面情况的对比研究，采用3级分类方法，建立了沙质荒漠化监测土地类型系统，共4大类15个亚类43个类型。在此基础上，建立了以沙质荒漠化为主的解译标志。 4）.荒漠化土地恢复技术与评价 研究结果表明:土地利用类型对土壤肥力的提高和恢复作用有明显差异，草田轮作地的土壤有机质和全磷含量最高，分别是荒漠地和果树地的10.2倍、6.1倍和1.6倍、1.4倍;全氮量以牧草地最高，分别是其他地类的1.6～2.7倍(荒漠沙地除外)，林地的有机质含量仅次于草田轮作地和农地，是荒漠地的8.89倍;果树地和林地的微生物以细菌为主，分别占微生物总量的58.0%和48.1%;牧草地以固氮菌为绝对优势，占微生物总量的51.1%;农地的放线菌多于牧草地、林地、果树地和荒漠地。在各土地利用类型中，荒漠地土壤的营养元素和微生物数量最低;牧草地的防风蚀作用强于林地，农地对土壤的细化作用大于牧草和林地;开发区在开发初期，优势度分别为0.981、0.319、0.708，15年后，多样性指数和均匀度分别提高到1.825和0.483，优势度降到0.552。
　　2.成果关键技术、主要技术经济指标与国内外同类技术的比较 1）.沙质荒漠化土地监测评价指标体系研究 (1)技术关键 确定不同尺度的沙质荒漠化土地监测评价量化指标和多元化综合评价指标体系。 (2)主要技术经济指标 分别建立了我国干旱、半干旱、干旱亚湿润区不同层次的地方、区域和国家级3种评价尺度的沙质荒漠化土地监测评价指标体系。该指标体系包括地表形态、植被、土壤3大属性9个变量评价指标(裸沙占地百分比、地表结皮、植被盖度、植被生物量、土壤有机质、全氮量、速效磷、速效钾、土壤物理黏粒)。地方、区域和国家级3种评价尺度的判对率分别为81.03%、84.48%、89.66%。该体系适用于我国各层次的沙质荒漠化土地的监测与评价。 (3)与国内外同类技术的比较 该研究采用3S等高新技术和数量化分析手段，建立了沙质荒漠化土地多元综合评价指标体系，解决了以往国内外评价指标繁多、层次不清、指标体系单一、实用性和可操作性差的问题;研究所用数据均来自实地调查，数据翔实可靠;克服了主观性判断的弊端，能较准确地反映出沙漠化土地现状;指标体系规范，简便易行，便于推广应用。对全国大范围、多层次、多尺度沙质荒漠化监测评价指标的系统研究，在国内外尚无先例。 2）.毛乌素沙地荒漠化动态变化及机理的研究 (1)技术关键 研制适用于我国北方农牧交错区荒漠化土地动态分析和制图方法。 (2)主要技术经济指标 分别建立了中尺度(1∶50万)和小尺度(1∶5万)的荒漠化景观分类系统，提出一套适用于我国北方农牧交错区荒漠化土地的景观分类与制图方法，完成50～90年代毛乌素沙地荒漠化动态评估和扩展对因及机理研究。 (3)与国内外同类技术的比较 运用国际先进的景观生态学方法，采用遥感与GIS等先进技术，将人为活动影响纳入分析指标。该研究为我国的荒漠化研究开辟了新的领域，填补了国内的空白。 3）.沙质荒漠化土地监测信息系统和预警模型 (1)技术关键 监测数据处理系统的功能和模块设计;制图技术;规范不同时相的沙质荒漠化土地解译标志;图像与地面信息复合技术;预警参数及预警模型的建立。 (2)主要技术经济指标 建立沙质荒漠化土地监测数据处理系统，该系统已在全国各省、自治区推广应用;沙质荒漠化土地预警模型已应用于我国的荒漠化监测，并对我国北方12省(自治区、直辖市)的332个县(旗)进行荒漠化土地危险度预警。 (3)与国内外同类技术的比较 沙质荒漠化监测数据处理系统可以同时打开多个窗口并行工作，并可以Sybase、Oracle、SQL、Sever等大型网络数据库上应用。还可对数据进行深层次分析，这一功能是一般数据库管理系统无法做到的。这在国内荒漠化监测中尚属首创;沙质荒漠化土地预警模型与国内其他模型相比，具有适用性强、简便实用、可操作性强、准确性高等特点，是惟一在我国荒漠化监测中推广应用的预警模型。 4）.荒漠化土地恢复技术与能力评价 (1)关键技术 从土地利用和人为经营活动2个方面，研究人为干扰强度对荒漠化土地恢复能力的影响和作用。 (2)主要技术经济指标 草田轮作地、农地、林地、果树地、牧草地的土壤有机质分别比荒漠化土地增加9.2、8.1、7.9、5.2、4.0倍;牧草地、草田轮作地、农地、林地、果树地的全氮量分别比荒漠化土地增加3.2、1.6、1.4、0.8、0.6倍、农地、果树地、草田轮作地、牧草地的速效磷分别比荒漠化土地增加3.8、1.8、1.4、1.1、1.1倍;草田轮作地、林地、牧草地、农地、果树地的速效钾分别比荒漠化土地增加1.1、0.7、0.6、0.3、0.2倍。林地、果树地、牧草地和农地的土壤微生物分别比荒漠化土地增加443.8%、384.0%、365.6%、323.1%。农地、牧草地和林地的土壤物理黏粒分别比荒漠化土地提高5.9、4.1和2.4倍。荒漠化土地经过15年开发利用后，可使生物多样性指数由0.981提高到2.587。 (3)与国内同类技术的比较 该研究为全面地研究了人为因素(人为生产经营水平)与荒漠化土地的恢复和逆转的相互关系，揭示了土地利用方式和人为经营活动对沙漠化土地恢复的影响和作用，给出了土地资源开发利用方式对荒漠化土地恢复的量化指标和荒漠化土地逆转的调控措施。这在国内尚属首次。
　　推广情况: 1.成果的适用范围、应用的必备条件 在该研究中，沙质荒漠化土地监测评价和预警研究成果，适用于我国干旱、半干旱和干旱亚湿润区沙质荒漠化土地的三级(国家、省、县)评价、监测和预警工作。前提条件是需具有3S技术设备和相应的专业技术人员，应用对象为县级以上林业调查规划设计和环境监测单位及有关部门;沙质荒漠化土地动态变化和成因及沙化过程研究成果，适用于我国北方农牧交错区，必备条件同上;荒漠化土地恢复技术与能力评价研究成果，适用于我国干旱地区，应用对象为基层生产单位和社会团体及个人。 2.成果的推广应用情况 该专题研制的沙质荒漠化监测数据处理系统和沙质荒漠化土地监测预警模型及沙质荒漠化土地监测评价指标体系等，已在全国各省(自治区、直辖市)荒漠化监测中推广应用。依据该项技术采集的荒漠化监测评价数据，已成为全国防治荒漠化决策与规划的主要信息源。 经济效益:准确地掌握我国荒漠化土地现状与动态变化趋势，为防治荒漠化提供基础信息，是实现我国荒漠化治理战略目标的基础工作，荒漠化土地评价与监测已成为实施西北地区生态环境保护和建设的重要手段。同时，中国作为联合国防治荒漠化《公约》的签字国，及时准确地向国际组织传递我国防治荒漠化状况信息，也是履行《公约》的责任和义务;沙质荒漠化土地景观分类与制图方法和动态评估，为我国的荒漠化研究开辟了新的领域，并为我国北方农牧交错带提供了研究方法，为毛乌素沙地的治理提供了基础数据;沙化土地恢复技术评价结果，为干旱区的生态建设提供了技术支撑。 获取方式:联系人:刘星辰 联系方式:电话:010-62889602 E-mail:Liuxc@rif.forestry.ac.cn 联系地址:100091 北京市海淀区颐和园后中国林业科学研究院林业研究所