放牧方式对克氏针茅草原NDVI动态变化的影响研究

敖敦格日乐 罗培 赛西雅拉图

摘  要：通过对1989—2018年遥感影像进行了NDVI植被等级处理分析，并结合2018年实地植物采样数据，研究阿拉腾陶格图嘎查克氏针茅草原NDVI动态变化对不同放牧方式的响应。结果表明：（1）不同的放牧制度导致牧户放牧方式产生差异，嘎查内经历了自由放牧到固定浩特放牧再到定居放牧方式的转变;（2）不同的放牧方式会对放牧草场植物群落NDVI指数产生重要影响，嘎查内放牧草场的NDVI指数总体呈下降趋势;（3）草场植物群落的NDVI指数除了人为因素的影响外，还会受到气候等因素的影响，在2种因素的共同驱动下，草场退化程度明显提升。

关键词：放牧方式;克氏针茅草原;NDVI动态变化

中图分类号 S812 文献标识码 A   文章编号 1007-7731（2018）23-0098-04

Abstract：The NDVI vegetation level by remote sensing images from 1989 to 2018 and the field plant sampling data in 2018 were used to study the response of NDVI dynamic changes of Stipa krylovii steppe to different grazing patterns in Alatengtaogaotu village.Conclusions are as follows： 1） Different policies lead to differences in the way herders graze.The village has experienced a change from free grazing，fixed Haut grazing to Settled grazing; 2） Different grazing patterns will has an important impact on graze grassland plant communities NDVI index.The village's NDVI index of the grassland is generally showing a downward trend; 3） In addition to the influence of human factors，the NDVI index of grassland plant communities is also affected by factors such as climate.Driven by two factors，the degree of grassland degradation is significantly improved.

Key words：Grazing patterns;Stipa Krylovii Steppe;Dynamic Changes of NDVI index

克氏針茅草原是典型草原的基本类型之一，在内蒙古高原大面积分布[1]。近年来，随着社会经济的发展，锡林郭勒盟牧区的草地生态系统问题日益突出，草地退化严重[2]。放牧作为草原最主要的利用和管理方式，对群落的物种组成及多样性有着直接影响[3]。放牧对草原群落的影响取决于放牧制度，研究天然草地群落的稳定性具有重要意义[4]。

锡林郭勒盟阿巴嘎旗阿拉腾陶格图嘎查位于中蒙国境线附近，近30年来嘎查内的放牧方式随着政策制度的变化，多次发生改变。在不同的放牧方式下，嘎查内草场植物群落如何演替，以及对草原生态系统有何影响，是值得研究的课题。本文以锡林郭勒盟阿巴嘎旗那仁宝拉格苏木阿拉腾陶高图嘎查为研究区，通过分析研究区内1989—2018年NDVI动态变化，并以2018年实地植物采样数据进行验证，分析植被NDVI动态变化对不同放牧方式的响应，以期为牧民合理利用草原提供理论依据，进而促进牧区人地关系的和谐发展。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 阿拉腾陶高图嘎查位于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗西北部，地处东经113°55′～114°15′，北纬44°35′～44°57′，位于蒙古高原典型草原西部。气候为温带大陆性干旱半干旱气候，年平均气温0.5℃，最大温差50℃，年平均降水量220㎜，无霜期100～110d，降水集中于5—8月份。植物群落为以针茅、羊草为主冷型丛生禾草。地形以山丘岗地为主，土壤较为肥沃。阿巴嘎旗是以畜牧业为主体经济的纯牧业旗，全旗辖有13个苏木、1个新浩特镇，71个嘎查。该旗牧用草地资源丰富，类型多样，以地形、植被、利用方式和经营特点可把草地资源分为干草原草地、荒漠草原草地、沙化草地、草甸草地、改良草地和打草草地资源等6大类11类型。

1.2 数据来源与方法

1.2.1 遥感数据 NDVI数据来自http：//glovis.usgs.gov/网站下载的1989—2018年7—8月Landsat TM数据，2011年以前为Landsat TM 4-5，2011年以后采用Landsat TM 8数据。

1.2.2 植物采样方法 2018年7月23日至8月1日，在研究区随机选取41个1m×1m规格的植物样方，观察并记录样方内所有植物的种类、盖度、高度、多度、频度、植物鲜生物量，同时记录样方附近可见植物，采样数据经核对无误后汇总到Excel中并保存。每个样方的位置通过GPS定位并记录。所有采样过程均用相机全程拍照记录并保存。

1.2.3 NDVI指数分级 本文采用的植被指数分类主要参考“国家土地利用现状调查技术规程”以及“全国草场资源调查技术规程”中关于区域植被指数等级的相关内容[1]，结合实地调研数据将NDVI指数等级分为5级[4]，详见表1。

2 结果与分析

2.1 NDVI指数时间变化 整个研究区NDVI植被分类等级中，1、2级表示植被覆盖度较差，3级表示植被覆盖度一般，4、5级表示植被覆盖度较低高，3～5级指数的变化，尤其是3级指数会直接影响草原植物群落性质的变化。从表2可知，植被指数主要集中于2、3和4级，占比达70%以上，其中，3级指数变化幅度最大，波动范围为27.51%至50.32%。各年份指数具体如下：1989年1、2级指数所占面积为0.13%、3.19%，3级指数所占比例为31.44%，4、5级指数所占比例为40.13%和19.15%，相差较小;1989—1995，1级、2级指数所占面积明显增大分别达到3.55%、21.74%，但4、5级指数所占面积减小，分别达到所占面积的25.09%、13.19%，3级指数面积没有明显变化;1995—2000年，1级指数所占面积从3.55%下降到0.24%，5级指数所占面积从13.19%降到4.65%，其中2、3、4级指数所占面积相对稳定;2000—2005年，1级指数所占面积明显增大达到18.76%，其余面积无明显变化。2011—2018年，1、5级指数所占面积变小，2、3、4级指数所占面积增大，呈相对稳定态势;2018年，1、5级指数所占面积之和占总面积的7.18%，3级占39.21%，其余等级指数占32.48%。

2.2 NDVI指数空间变化 从图1可知，1989年以前，嘎查内NDVI指数整体相对较为均匀，草场退化程度较低。1989年以后，以2005年为节点，1989—2005年嘎查内草场出现大面积退化现象。2005—2011年草场有一定恢复现象，随后草场又开始出现大面积退化现象。从空间分布来看嘎查内NDVI指数，整体上北部略好于南部地区，西部略好于东部地区。

2.3 植被特征 从表2可知，剔除频度小于10%的植物种后，群落内共有植物10科26种。其中优势科为藜科（Chenopodiaceae），禾本科（Gramineae）和百合科（Liliaceae），平均重要值（为样方内平均高度，平均密度，平均频度，平均盖度四者的平均值）占比分别为30.66%，25.64%和17.04%。优势种为猪毛菜（Salsola collina），羊草（Leymus chinensis），多根葱（Allium polyrhizum），刺藜（Chenopodium aristatum）和克氏针茅（Stipa krylovii）为主，占比分别为11.02%，10.62%，8.22%，7.62%和7.01%。群落内多年生，1年生和灌木半灌木占比分别为69.23%，23.08%和7.69%。研究区属于典型草原带的克氏针茅+羊草为主要群系的混合草场。草场中的植物原生植物克氏针茅，羊草，糙隐子草（Heteropappus altaicus var），寸苔草（Carex duriuscula）和冰草（Agropyron cristatum）等原生建群种基本得以保留，但优势程度明显下降。猪毛菜等1年生藜科植物比重上升明显，挤压原有优势种群的生存空间，导致研究区内草场植物群落物种结构变化显著。

3 讨论

阿拉腾陶格圖嘎查放牧方式的转变经历了以下阶段：1982年以前为原始的生态自由游牧，限区自由游牧等形式;1983—1990年为固定嘎查限区游牧，半定居浩特游牧;1991—1995年定居浩特放牧或分散放牧;1996年以后限区定居牧户放牧或分散定居牧户放牧的变革。也就是说，从1949年以后，阿拉腾高图嘎查开始逐步缩小游牧半径而进入限区放牧，到20世纪90年代中后期完全执行了“双权一制”制的牧户浩特定居放牧方式，为此牧民不得不在所分得的草场内进行划区轮牧;由于牧户所分得的草场面积是固定的，再往后人口增多，草场不断细分，人均草场面积逐步缩小，放牧压力增大[6]。在此背景下，2个苏木牧户草场植物群落特征和植物群落稳定性发生显著变化，具体表现在以下几个方面：

经过2018年实地样方调查发现，草场群落内的优势科为藜科，禾本科和百合科，优势种为猪毛菜，羊草，多根葱，刺藜和克氏针茅等，表明植被覆盖度较高状态下的草原群落中，1年生植物占比与多年生优质牧草占比相当，嘎查内植物群落呈轻微退化趋势，但总体而言，植物群落处于相对稳定状态，这与2018年NDVI指数分析结果，1级、5级指数所占面积的百分比较小，主要以2、3、4级指数为主的结果相似度较高。天然草地牧草生长生产，从地域水平上讲，主要决定于气候、地形和土壤等环境条件。但对于同一草地而言，这些条件几乎是恒定的，或是有规律变化的，而放牧方式，则构成了对草地生产最主要的影响因子[7]。从1989—2018年的气象数据来看，期间嘎查内年平均降水量和每年5—7月这3个月份的平均降水量，除2005年外，各年份均差异不大。为此，本文以NDVI指数对嘎查的放牧方式与草场生态系统的关系进行分析具有一定的可行性。

1983—1991年，嘎查把牲畜分给牧户，草场共同利用。在这个时期，嘎查内草场的各级NDVI指数值所占比例相差较小，1、2级指数所占比例较小。可见，该时期植被覆盖相对较好;1991—1996年，把草场分到了固定浩特，放牧方式从自由放牧转向固定浩特放牧。此时，嘎查内草场1、2级指数所占面积明显增大，3级植被所占面积减少，与嘎查内自由放牧时期相比，草场植被退化较为显著;1996—2001年期间，嘎查施行把草场分到户，放牧方式从浩特放牧转为定居放牧。此时，嘎查内草场4、5级指数面积占比有所减少，其他等级呈稳定增加趋势;2002—2005年，为响应国家号召，内蒙古自治区开始重视草原退化问题，并逐年实行“围封草原、转移牧民”、“禁止放牧”和“生态移民”等一系列草原生态恢复政策[8]，此时，4、5级指数增加，1、2级指数减少，草原生态环境暂时处于相对稳定的状态;2005年，因采样前期（5—7月）即植物生长期间平均降水显著低于其他年份，导致植物覆盖异常，NDVI等级指数整体偏差;2011年至今，为了防止超载放牧而破坏草原，引起草原退化，政府开始施行恢复草原生态的“草畜平衡”政策，2018年1级、5级指数所占面积较小，主要以2、3、4级指数为主，NDVI指数较为平稳，至此嘎查内草场植物群落进入相对稳定的状态。

4 结论

（1）不同的政策导致牧户放牧方式产生差异，嘎查内经历了自由放牧到固定浩特放牧再到定居放牧方式的转变。

（2）不同的放牧方式会对放牧草场植物群落NDVI指数产生重要影响，嘎查内放牧草场的NDVI指数总体呈现出下降趋势。

（3）草场植物群落的NDVI指数除了人为因素的影响外，还会受到气候等因素的影响，在2种因素的共同驱动下，草场退化程度明显提升。

参考文献

[1]中国科学院内蒙古宁夏综合考察队.内蒙古植被[M].北京：科学出版社.1985：516-527.

[2]李政海，鲍雅静，张靖，等.内蒙古草原退化状况及驱动因素对比分析——以锡林郭勒草原与呼伦贝尔草原为研究区域[J].大连民族学院学报，2015，17（01）：1-5.

[3]王雪峰，王琛，胡敬萍，等.家庭牧场不同放牧方式对草甸草原植物群落的影响[J].草地学报，2017，25（03）：466-473.

[4]高苏日固嘎.牧区典型草原不同放牧方式下的草原群落变迁研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2017.

[5]乌汉图.20世纪八十年代之后放牧方式及典型草原草场变化研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2018.

[6]赛西雅拉图，白丽艳，张萍.2003-2010年克氏针茅放牧草地资源的变化[J].草业科学，2014，31（04）：607-613.

[7]袁晓冬.不同放牧制度对典型草原植物群落特征影响的研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2005.

[8]小红.国家发展政策影响下的内蒙古牧区社会变迁[D].呼和浩特：内蒙古大学，2007.

（责编：张宏民）