全球重要农业文化遗产地——内蒙古阿鲁科尔沁
草原游牧系统空间数据分析
王正兴，闵庆文
中国科学院地理科学与资源研究所，资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101
摘 要：2022年5月20日"阿鲁科尔沁草原游牧系统"被联合国粮农组织（FAO）认定为"全球重要农业文化遗产"。这使得"全球重要农业文化遗产"总数达到67项，其中中国18项。"阿鲁科尔沁草原游牧系统"遗产地包括内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗巴彦温都尔苏木（乡镇级）全部，包括23个嘎查（行政村）、1个林场（国家级自然保护区）和一个护林站，总面积3,375 km2。本数据集是遗产地的空间数据部分，包括7类：(1) 遗产地空间位置与范围：阿鲁科尔沁旗；巴彦温都尔苏木（23嘎查、1林场、1护林站）；(2) 草原游牧系统分区：冬春牧场，罕山林场，夏秋牧场；(3) 地形地貌：30 m-DEM和10 m-Slope；(4) 土地利用：8类；(5) 主要3个游牧路线；(6) NDVI：2018年7月哨兵2号卫星数据，10-m空间分辨率；(7) 土壤侵蚀：对森林、灌木林、草地、裸地4类土地的土壤侵蚀强度分级。数据归档格式为.kmz、.shp和.tif，数据量为740 MB（压缩后为565 MB）。
关键词：全球重要农业文化遗产；阿鲁科尔沁旗；巴彦温都尔苏木：草原游牧系统；遗产地；土壤侵蚀；哨兵2号卫星
DOI: https://doi.org/10.3974/geodp.2022.04.11
CSTR: https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146.14.2022.04.11
数据可用性声明：本文关联实体数据集已在《全球变化数据仓储电子杂志（中英文）》出版，可获取：
https://doi.org/10.3974/geodb.2022.08.07.V1 或 https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146.11.2022.08.07.V1.
1 前言
"全球重要农业文化遗产（Globally Important Agricultural Heritage Systems, GIAHS）"是联合国粮农组织（FAO）于2002年开始酝酿的一种新的世界遗产类型，它"在概念上等同于世界文化遗产，是农村与其所处环境长期协同进化和动态适应下所形成的独特的土地利用系统和农业景观，这种系统与景观具有丰富的生物多样性，而且可以满足当地社会经济与文化发展的需要，有利于促进区域可持续发展[1,2]。"获得GIAHS认证必须在5个领域有突出特征：食物与生计安全，生物多样性和生态功能，传统知识与适应性技术，农业文化、价值体系和社会组织，杰出的景观和水土资源管理[3,4]。为了支持联合国粮农组织"全球重要农业文化遗产"工作，原农业部于2012年启动了"中国重要农业文化遗产"的发掘与保护工作。截至2021年11月12日，已经完成6批共计138个"中国重要农业文化遗产"认证[1]；截至2022年5月20日，中国有18项农业文化遗产进入FAO"全球重要农业文化遗产"名录[2]。
阿鲁科尔沁草原游牧系统，遗产地包括内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗巴彦温都尔苏木全部，面积3,375 km2。该遗产地于2014年入选"中国重要农业文化遗产"名录，2022年被FAO认定为"全球重要农业文化遗产"。遗产地主体为半干旱区大陆性气候，生态条件的年际变化和季节变化较大，在空间上存在较明显的水平地带性和垂直地带性，导致特定地点的草地生产力很不稳定，难以支撑以家庭为单元的畜牧业（定牧），其草地与牧民的关系是"一群牧民（通常以嘎查为单位）对应一大块草场"，并按照季节性和地形条件，在较大的空间和时间组合中逐水草而居（游牧）。相对而言，草场边界不甚清晰，放牧管理靠传统习俗和内部协商[5,6]。虽然草原游牧系统能够有效缓解半干旱区多变气候对畜牧业带来的不确定性，但是也面临游牧系统草场产权不清带来的"公地悲剧"问题，界线纠纷和大规模围栏建设问题，草原退化问题等[7-9]。随着该遗产地知名度的提高，未来的旅游和生产活动将给遗产地发展与保护带来新的机会和挑战，因此需要扎实的科学研究[10]。
本数据集是阿鲁科尔沁草原游牧系统的空间数据部分，包括7大类，可支持遗产地管理与研究工作。
2 数据集元数据简介
《全球重要农业文化遗产地——内蒙古阿鲁科尔沁草原游牧系统空间数据集》[11]元数据如表1。
| 条目 | 描述 |
|---|---|
| 数据集名称 | 全球重要农业文化遗产地——内蒙古阿鲁科尔沁草原游牧系统空间数据集 |
| 数据集短名 | NomadicSystemArHorqin |
| 作者信息 | 王正兴L-5255-2016，中国科学院地理科学与资源研究所，wangzx@igsnrr.ac.cn；闵庆文，中国科学院地理科学与资源研究所，minqw@igsnrr.ac.cn |
| 地理区域 | 内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗巴彦温都尔苏木：119°3′E-120°12′E，44°32′N-45°15′E |
| 数据年代 | 2018-2019 |
| 空间分辨率 | 10-30 m |
| 数据格式 | .kmz、.shp、.tif |
| 数据量 | 740 MB |
| 数据集组成 | 7个数据文件夹：(1) 遗产地空间位置与范围...；(2) 草原游牧系统分区...；(3) 地形地貌...；(4) 土地利用：8类；(5) 主要3个河流与3个游牧路线；(6) NDVI：2018年7月份哨兵2号卫星，10 m；(7) 土壤侵蚀：对森林、灌木林、草地、裸地4类土地的土壤侵蚀强度分级 |
| 基金项目 | 中华人民共和国科学技术部（2021YFE0117300） |
| 数据计算环境 | ArcGIS10.8, SNAP Biophysical Processor（欧空局） |
| 出版与共享平台 | 全球变化科学研究数据出版系统 http://www.geodoi.ac.cn |
| 地址 | 北京市朝阳区大屯路甲11号100101，中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 数据共享政策 | 全球变化科学研究数据出版系统的"数据"包括元数据（中英文）、通过《全球变化数据仓储电子杂志（中英文）》发表的实体数据集和通过《全球变化数据学报（中英文）》发表的数据论文。其共享政策如下：（1）"数据"以最便利的方式通过互联网系统免费向全社会开放，用户免费浏览、免费下载；（2）最终用户使用"数据"需要按照引用格式在参考文献或适当的位置标注数据来源；（3）增值服务用户或以任何形式散发和传播（包括通过计算机服务器）"数据"的用户需要与《全球变化数据学报（中英文）》编辑部签署书面协议，获得许可；（4）摘取"数据"中的部分记录创作新数据的作者需要遵循10%引用原则，即从本数据集中摘取的数据记录少于新数据集总记录量的10%，同时需要对摘取的数据记录标注数据来源[12] |
| 检索系统 | DOI，CSTR，Crossref，DCI，CSCD，CNKI，SciEngine，WDS/ISC，GEOSS |
3 遗产地空间数据
3.1 遗产地概况
遗产地位于内蒙古自治区阿鲁科尔沁旗巴彦温都尔苏木（图1a），包括23个嘎查（行政村），1个护林站（根丕庙）、和1个国家自然保护区（罕山林场）（图1b），总面积3,375 km2。以此25个单元为基础，阿鲁科尔沁草地游牧系统的游牧分区为：中部罕山林场；南部21个嘎查和1个护林站属于冬春牧场；北部塔林花嘎查和雅图特嘎查属于夏秋牧场（图2）。2018年共5,533户，总人口15,103人。2018年6月末牲畜存栏总头数255.6万头/只（大牲畜45.6万头；羊204.7万只）；12月末牲畜存栏总头数179.2万头/只（大牲畜30.5万头；羊144.3万只）。
遗产地地形特征为：南部冬春牧场为开阔的谷地和丘陵，中北部罕山林场为低山和中山山地（属于大兴安岭南部余脉），北部夏秋牧场为内蒙古高原，整个遗产地的海拔高度跨越414-1,650 m（图2a）。坡度方面：冬春牧场除了丘陵区坡度超过16度外，大部分比较平缓；罕山林场海拔高，多数坡度在16度以上；夏秋牧场大部分海拔1,000 m以上，但是大部分坡度在25度以下（图2b）。
图1 巴彦温都尔苏木地理位置与行政区划图
下载
图2 研究区地形与坡度分类图
下载3.2 遗产地土地利用与游牧系统
3.2.1 遗产地土地利用
根据"三调"数据，遗产地总面积337,523.4 hm2（3,375.23 km2），主要是草地、森林和灌丛（表2，图3）：草地51.32%，森林26.96%，灌丛15.07%。其中：南部冬春牧场面积最大，195,699.68 hm2（1,957.00 km2）；中部罕山林场面积居中，84,910.68 hm2（849.11 km2）；北部夏秋牧场面积最小，56,913.04 hm2（569.13 km2）。
| 类型 | 冬春牧场 | 夏秋牧场 | 罕山林场 | 游牧区合计 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 面积(hm2) | 比例(%) | 面积(hm2) | 比例(%) | 面积(hm2) | 比例(%) | 面积(hm2) | 比例(%) | |
| 农田 | 7,784.8 | 3.98 | 414.16 | 0.73 | 0.2 | 0.00 | 8,199.16 | 2.43 |
| 森林 | 47,107.6 | 24.07 | 1,584.76 | 2.78 | 42,317.92 | 49.85 | 91,010.28 | 26.96 |
| 灌木林 | 32,770 | 16.75 | 250.72 | 0.44 | 17,836.76 | 21.01 | 50,857.48 | 15.07 |
| 草地 | 98,193.84 | 50.17 | 51,348.92 | 90.23 | 23,675.24 | 27.88 | 173,218 | 51.32 |
| 建筑用地 | 1,141.36 | 0.58 | 98.16 | 0.17 | 12.36 | 0.01 | 1,251.88 | 0.37 |
| 交通用地 | 920.28 | 0.47 | 242.56 | 0.43 | 62.44 | 0.07 | 1,225.28 | 0.36 |
| 水面湿地 | 2,987.4 | 1.53 | 627.84 | 1.10 | 324.12 | 0.38 | 3,939.36 | 1.17 |
| 裸地 | 4,794.4 | 2.45 | 2,345.92 | 4.12 | 681.64 | 0.80 | 7,821.96 | 2.32 |
| 合计 | 195,699.68 | 100 | 56,913.04 | 100 | 84,910.68 | 100 | 337,523.4 | 100 |
图3 研究区土地利用图（2019年）
下载3.2.2 遗产地主要道路和游牧路线
遗产地与游牧相关的道路主要如图4所示：每年5月底6月初，冬春牧场21个嘎查开始组织转场的牛羊，在各个嘎查集散地出发，沿着道路北上。在穿越罕山林场时，主要分东线、中线、西线3条路线。进入夏秋牧场后，按照传统约定俗成的放牧区，继续向各自的放牧片区进发。
图4 研究区主要道路与游牧路线图
下载3.3 游牧系统土地退化评估
3.3.1 游牧系统土地退化评估方法
（1）土地退化评估的空间范围：虽然遗产地有8类土地，但是与游牧系统直接相关的为森林、灌木林、草地、裸地4种土地利用。因此，本次只对这4类土地利用类型进行土地退化评估。
（2）土地退化评估的时间节点：无论是水力侵蚀评估还是风力侵蚀评估，都需要使用植被覆盖率数据（以哨兵2号卫星NDVI代替），但是，NDVI具有明显的季节性，这带来一对矛盾：一年中植被最好的月份也是降水最多的月份，受云雾影响，可能难以获得足够的晴天数据。因此实际选择NDVI数据时，只能选择最接近植被覆盖峰值、同时又能获取的遗产地晴天数据。本文中，2018年8月份云雾较多，无法获得足够的晴天数据；而9月份时，罕山林场以北植被覆盖已经明显下降。7月份最佳，所以以2018年7月份作为参考时间（图5）。未来进行变化研究时，应以相同7月份数据进行比较。
图5 研究区2018年植被指数分类空间分布图（哨兵2号卫星）
下载（3）土地退化评估指标：选择水利部"土壤侵蚀分类及分级标准"[14]作为放牧场的质量指标。由于遗产地处于水力侵蚀与风力侵蚀交错区，首先对放牧场分别进行水力侵蚀和风力侵蚀分级，然后以比较严重的一级代表该像元的"土壤侵蚀分级"。
3.3.2 土地退化评估结果
（1）水力侵蚀
游牧系统全部：遗产地全部放牧场中，无侵蚀比例占32.23%，轻度侵蚀占50.49%，二者合计82.72%。中度侵蚀15.86%，强烈以上侵蚀1.42%。放牧场整体以轻度水力侵蚀为主。
三个功能区差异（图6a、表3）：以轻度及以下水力侵蚀计，罕山林场占94.10%，质量最高；南部冬春牧场占80.79%，质量中等；北部夏秋牧场比例71.75%，在三个功能区中质量最差。
图6 研究区放牧场土地侵蚀强度图（(a)水力侵蚀 (b)风力侵蚀 (c)土壤侵蚀）
下载| 土地利用 | 1-无侵蚀 | 2-轻度 | 3-中度 | 4-强烈 | 5-极强烈 | 6-剧烈 | 合计 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 冬春牧场 | 30.10 | 50.70 | 17.48 | 1.44 | 0.27 | 0.02 | 100 |
| 夏秋牧场 | 19.24 | 52.51 | 26.06 | 1.81 | 0.33 | 0.05 | 100 |
| 罕山林场 | 45.38 | 48.71 | 5.63 | 0.25 | 0.02 | 0.00 | 100 |
| 合计 | 32.23 | 50.49 | 15.86 | 1.19 | 0.21 | 0.02 | 100 |
(a) 中度侵蚀
(b) 剧烈侵蚀
(c) 坡面沟蚀
(d) 路面侵蚀
(e) 道路被溪流中断
(f) 路基被溪流冲掏
(g) 路面被沉沙埋压
(h) 季节性道路
图7 研究区夏秋牧场土壤侵蚀主要类型图
下载4 讨论与结论
4.1 阿鲁科尔沁草原游牧系统空间数据
内蒙古阿鲁科尔沁草原游牧系统2022年5月份入选为UN-FAO"全球重要农业文化遗产"后，面临着更多的发展机遇和挑战。本数据集是2019年项目申报时的空间数据部分，可以当作未来研究的基线数据。除了基础空间数据外，重点对游牧系统土地退化做了评估。按照国家水利部土壤侵蚀分类分级标准，利用2018年7月份哨兵2号卫星数据，对遗产地放牧场分别进行了土壤侵蚀评估。
（1）中度以上水力侵蚀和风力侵蚀分别占17.28%和26.61%，以风力侵蚀和水力侵蚀比较严重的级别代表该像元的"土壤侵蚀分级"，中度以上土壤侵蚀占总放牧场32.67%。
（2）按照3个功能区，遗产地放牧场"中度以上土壤侵蚀"占总放牧场的比例分别为：冬春牧场占36.42%，夏秋牧场占57.41%，罕山林场占8.27%。说明夏秋牧场的草地退化比较严重。
（3）夏秋牧场退化较重的原因是面积较小，海拔较高，生长季较短，畜群偏大。未来需要优化畜群管理，规范季节性道路使用，特别要改进雨季造成道路中断的关键节点。
4.2 遗产地未来空间数据研发
本数据集只包括遗产地管理的最基本的空间数据，最小行政单元是嘎查（行政村）。在夏秋季节，冬春牧场23个嘎查（护林站）的牛羊北上到夏秋牧场时，如何使用2个嘎查的草场，主要还是依靠多年来形成的乡规民约，没有明确的草场分界线。为了在精细尺度上实现草畜平衡，有必要开发更明确的夏秋牧场草场区划，明确草场的使用权限，以防止公地悲剧发生。
致谢：感谢阿鲁科尔沁旗政府王宝、钱宏远、方向毅等在数据收集与野外考察方面的大力支持。
作者分工：王正兴负责案例空间数据集并完成论文初稿，闵庆文负责本案例"全球重要农业文化遗产"申报的学术指导。
利益冲突声明：本研究不存在研究者以及与公开研究成果有关的利益冲突。
参考文献
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