第9卷第39期月Chin中国生态农业学报eseNure032001年JournalofEeoAgrieultSept2001毛乌素沙地沙漠化过程及其整治对策吴关薇兰州730000)(兰州大学资源与环境学院摘要毛乌素地区是我国北方沙漠化严重发生地区之一阐述了该地区沙漠化的发展进程认为沙漠化主要是因人为不合理的土地利用所造成沙漠化过程是人为作用对生态系统的干扰和植被破坏后以风为主导外营力所产生的土地退化并提出了沙漠化整治的原则与具体措施沙漠化过程整治对策关键词毛乌素沙地DesertificatioannProcessanditsteontrollingcountermeasuresanzinMaowususandyIandinChinaWIJWdeerei(CollegeofResoureesdEaoivrironmenLannzhouUoniveroitydnIhou730000)eCIEAt20019(3)15一18AbstranaeteonMtronwususandylaerd15onefseriouseertexifiedpoungionesinaseheNoontehChinanaaThetnifittrionptroeditsrallingeountemeasuresinrthisregiotareddBdothlysisit15tiontivhowhahehumanirtionalladuse15thmainfainlyhaetoofdeserifieationTheptrroeessesfdesertifieaeawhieh15indieasantedbyiraeeeleratedwindAarerosionemavebeingeonereeontroliedbyfoheinteraetionofhumtanitiedfragjleususaneeoenvonmentrtlastomPrineiplesandtemeasureseontrollingdeserifieationinMaowdylandareputofwdorKeywdsMaowususandylandDesertifzeationproeesControllingeountermeasures毛乌素沙地是我国沙漠化严重发生地区之一也是沙漠化研究的重点地区之一它地处半干旱气候区水热条件较我国西部其他大沙漠地区优越历史上毛乌素沙地大部分地区水草丰美但现在比西部水热条件好的东南部也出现了大范围的流动沙丘沙漠化过程十分活跃导致耕地和草场普遍风蚀粗化或为流沙所侵占居民点交通水利工程及其他农牧业设施遭受风沙危害土地生物生产量降低土地生产潜力衰退最终导致可利用土地资源的丧失使生态平衡遭受破坏自然环境趋于恶化对该地区的经济发展和人民生活造成不良乃至严重的后果各方面研究结果均表明毛乌素沙地沙漠化日趋严重如何解释其成因也一直存在着分歧尽管多数学者认为毛乌素地区的沙漠化人为因素起主导作用是在特殊自然环境下人类不合理利用的产物但也有人认为气候变化才是沙漠化的主要原因或是自然环境变化的结果本项研究在近年研究和遥感监测基础上从该地区沙漠化的发展进程成因进行分析进而探讨沙漠化整治对策1毛乌素沙地沙漠化发展进程及成因jl据历史资料记载[“公元“5”;世纪赫连夏修建统万城时曾描述鄂尔多斯草原南部红柳河北岸白城子一带至公元自然环境为临广泽而带清流9”世纪时已出现飞沙为堆高及城碟的记载;公元10世纪时由于政“”治军事等原因毁城时已称其深在沙漠1474;现毛乌素沙区内还有不少汉唐宋诸朝代遗址如汉代的奢延和高望唐代的有州(城川)大石贬白城子和古城界等都已在流沙之中据历史资料记载明成化10年(公元年)陕北宁夏东南长城沿线一带始筑河东边墙时为防御逐水草而生的游牧民族南下普把草茂之地”“筑于内~17可见当时长城沿线植被繁茂并非如今日之流沙景观沿线沙丘地区中散布的古城堡遗址及公元1世纪的陶钱等物均可作为该地区原非沙丘起伏环境的佐证自明中叶修筑长城后内外边墙间城堡林立军屯民垦颇盛出现了数百里荒地尽耕孽牧遍野之况使长城成为当时农业的北界“”至明代后期战争频繁长城沿线出现大片撂荒农田为沙漠化的发生发展创造了条件同时人为过度的经济活动5世纪中叶明王朝采取在冬季枯草时将临近边墙105~及频繁军事活动亦加速了对天然植被的破坏公元1250km范围内野草焚烧尽绝的方法防止游牧民族南下陕北长城沿线既无稳定的农业经营又缺乏较长“”中国科学院资源与环境研究重点项目(K收稿日期20010326Z95221OJI)资助改回日期20010204中国生态农业学报第9卷时间恢复植被的稳定期限致使沙质地表在风力作用下发展成沙漠化土地及至清代初期禁垦使沙漠化土地植被又有所恢复成为固定沙丘及固定沙地7世纪中叶清王朝由禁垦改为放垦允许陕北晋北一带公元1农民在边外合伙种地使稍有逆转的土地又被继续农垦其后帝国主义势力利用传教方式侵入该区在长城沿线白泥井柠条梁红柳河小桥畔与城川一带占地招人滥垦加剧了草原植被的破坏目前榆林定边间的流沙就是那时期滥垦草原的产物当时在长城沿线开垦主要是顺若干河流进行沙漠化也是以这些河谷滩地垦区为中心向周围蔓延导致长城沿线土地沙漠化加剧形成耕地与流沙半固定沙丘固定沙丘交错分布的景观陕北及宁夏东南境内的长城约62k5m其中34%的长度已被流沙所掩埋毛乌素沙地的沙漠化土地在其发展史中伴随着社会的变迁农牧业生产方式多次交替经济活动强度也有差异同时受到降水量和生态上自我恢复弹性大小等因素的影响使沙漠化土地处于一个蔓延与暂时稳定相互交替的复杂过程中在多雨年份或封育后植被恢复下使沙漠化发展受到抑制脆弱生态系统保持相对的平衡;而在干旱年份或人为又导致稍有恢复的土地其沙漠化迅速蔓延因此其沙漠化过程往往呈一波状曲折的模式而过度农牧利用「“”这种波状发展模式的沙漠化土地往往在其抑制阶段尚未达到逆转时由于人口急剧增长又开始不合理利用土地故历史与现代过程所形成的毛乌素沙漠化上地往往保留承袭性特征即除沙丘内部保存历史遗迹外还呈现出大面积流沙斑点状流沙与半固定固定沙丘和耕地牧场居民点相互交错分布的地表景观特征由于其所处的自然条件较干旱荒漠及极端干旱荒漠地带稍为优越具有脆弱生态容易破坏也较易于自我逆转双重特性和沙漠化土地时空分布变化较大的特点0年代以来毛乌素沙地沙漠化整体处于迅自20世纪5速扩展中且沙漠化程度加重仅某些局部地方经过治理使植被得到一定程度的恢复据昊波等研究50年代以来毛乌素沙地流动沙地和半固定沙地增加了069402kZmZ占毛乌素沙地总面积的244%增长率为87%平均每年增加3114268k3mZ5其中流动沙地增长速度最快平均每年增加14163kms“Z半固定沙地平均每年增加半牧地区1993276kmIZ固定沙地平均每年减少1987ksmZ而西北部纯牧区扩大速度远远高于东部和南部半农700年代初扩展速度远远低于05年代末~7年代末一90年代末据作者八五期间在毛乌素沙”地进行的研究表明其沙漠化面积由年329万km(占监测区总面积51936km”2“z4826Z万km的675%)降至年3605万km(占总面积的63Z5%)减少了总体上处于沙漠化逆转过程中平均每年约k耐的沙漠化土地得到治理这主要是实施三北防护林工程和当地干部群众积极开展沙漠化防治的6并非任何半干旱区都能发生沙漠化沙漠化的发生发展要有特定的条件朱震达教授研究指出川沙漠结果但研究表明轻度沙漠化土地面积在增加沙漠化发展的内在危险性仍存在绝不可忽视化是在具有一定沙物质基础上和干旱大风动力条件下由于过度人为活动与自然资源环境不相协调所产生的以风沙活动为主要标志的土地退化过程它包括如下内容时间上发生在人类历史时期特别是近:1个多世纪以来;空间上凡是具有疏松沙物质沉积物的地表和干旱季节与大风季节相一致的干旱半干旱及部分;半湿润地区都是沙漠化可能发生的地区成因上乃是在上述潜在自然因素的基础上以人为过度的经济活动;为主要因素人既是沙漠化的导致者也是沙漠化的受害者景观上这一过程是渐变的在人为强度活动破坏脆弱的生态平衡之后风力是塑造沙漠化地表景观的动力;发展趋势上沙漠化强度及其在空间的扩展与干旱程度及人畜对土地压力强度的大小有关在它们相互影响及风力作用下沙漠化土地自行蔓延扩大;沙漠化的结果是导致地表逐渐为沙丘所侵占造成土地生物生产量急剧降低土地滋生潜力衰退和可利用土地资源丧失但它也存在着逆转和自我恢复的可能性沙漠与沙漠化研究的时间范畴不同前者主要形成于第四纪的各个时期是于旱气候与丰富沙源条件下的产物大多分布于干旱区且整体面积大风成地貌形态尤为复杂和高大;而后者则形成于人类历史时期特别是近1个多世纪以来的经济开发过程中时间相对短暂集中其分布也不局限于干旱区且主要分布于半干旱地区甚至部分半湿润地区也小有分布整体沙漠化土地面积较小一般呈片状交错分布于旱农地和草原上风沙地貌形态较简单矮小即沙漠为自然因素所形成而沙漠化是在潜在自然因素基础上以人为因素为主所形成和发展的毛乌素地区发生沙漠化的前提条件是有丰富的沙源以及当地特有的气候条件目前的研究川已揭示毛乌素沙地埋藏有第四纪古风成砂这些古风成砂为历史时期毛乌素地区发生沙漠化提供了沙源该区至少在中更新世就已经存在大片沙漠且风成砂与黄土古土壤或湖泊地层有迭覆出现的特点仁口这表明沙漠并非从一形成就持续至今而是在第四纪气候震荡5的调节下历经沙漠非沙漠的多次转变为风沙活动和运移创造了条件此外毛乌素地区频繁出现的起沙风(>sm/S)与干旱季节同步无疑虽然毛乌素地区具备沙源和特定的动力条件但沙漠化的发生发展与人类活动有直接联系这些自然与人为因素的相互作用是沙漠化过程得以实现的关键否则沙漠化过程缓慢得第3期吴薇毛乌素沙地沙漠化过程及其整治对策多其沙地范围也小得多甚至不出现「〕由于干旱多风和地表裸露具有疏松砂物质等沙漠化潜在自然因素任何人为强度经济活动都会导致沙漠化的发生与发展且是沙漠化的诱发因素该地区历史上民族纷争政治动荡的时期恰又与气候的干旱相吻合「’1气候干旱加剧了因带来的环境破坏过程而沙漠化发生后又导致自然环境的改变这种自然因素与人为因素的相互反馈作用构成了该地区沙漠化数次重复的发生期这种反复也常伴随人口增长和经济活动频繁使沙漠化发展总趋势处于加剧过程气候因素对沙漠化的发展进程只起影响作用而不是决定作用毛乌素沙地大部分属温带位于我国季风区的西睡主要受西伯利亚气团影响干旱多风降水少光能充足积温高为典型的温带性气候年均温度60一8SC年降雨量从东南向西北递减为400一150nrm年干旱成灾面积占46%年均大风日数10一40d最多达95d毛乌素沙区大风持续时间为1d的占06%一70%持续2一3d的约占20%一30%持续4一6d的约占5%年均发生沙尘暴n一29d全年沙尘暴日数以新街一乌旗一定边一线为多达17~20d〔6〕尤其在4月最多沙尘暴占全年的05%一60%而春季正是少雨季节降水量仅占全年降水量的8%一16%除山地丘陵外地表为深厚的疏松砂质沉积物覆盖仅风沙地占该区总土地面积的04%以上这种干旱的沙质地表极易为风力吹扬造成沙漠化土地蔓延在人为因素中过度的农业开垦过度放牧及樵采是造成土地沙化的主要因素而造成这种不合理土地利用的主要原因之一是人口增长速度过快形成了人口与当地土地承载力不相协调的矛盾毛乌素地区年均人口增长率为380写平均人l:[密度由50年代初01一15人/kmZ增至09年代的40一60人/km,高者可达80人/kmZ这加大了土地资源利用的压力造成了进一步的草原开垦如榆林地区自1949~1983年间农村人均耕地面积由066hm2降为092hm2府谷县1983年粮食产量比1949年增长了045表11,,3年毛乌素地区沙漠化土地分类状况倍而人口却增长了06倍粮食增长低于人口增长Tab1ClasslfiedstateofdesertifiedlandofMaowusureg一on一n1993速度势必扩大对草场的开垦如伊克昭盟50一70年代沙漠化程度草地/km耕地林地m小计/ktn块n6actidgGlng/kmdPlhlndFk/tlndAmnt进行了3次大开荒总面积达67万hm艺以上由于被极重度Etxemhaey582226866r59568开荒草场面积逐渐减少但同期牲畜数量却在增加度39730214844266使60一70代草场过牧严重重如乌审旗牲畜超载率甚Hy1年至中度1553303381937达20。%这一问题至今尚未妥善解决据作者1993轻Middl6337度4490Iight2041418365年对毛乌素地区沙漠化土地监测结果(见表)l表明合计计2341万km“沙漠化土地中草地和耕地沙漠tl206262128659023413在总T化面积达2725万kmZ占监测沙漠化总土地面积的79肠过度放牧和开垦在沙漠化过程中占绝对主导作用2毛乌素沙地沙漠化过程及整治对策沙漠化的过程是人为活动破坏生态系统平衡导致地表植被衰退或消失之后风作用于地表而产生的风蚀搬运堆积的风沙运动过程其基本问题就是地表风沙活动的发生发展规律即风沙的物理过程叫这一过程包括风力作用下沙质地表形态的发育过程;固定沙丘的活化过程;沙质荒漠边缘风力作用下的沙丘前移过程风是造成沙漠化土地地表形态的动力但并不是所有的风力都有效只有能把沙子吹起和搬运的气流才对地表形态的塑造发挥作用这种挟沙气流称之为风沙流其临界起动风速值在不同粒径组成的沙质地表上不同野外观测和风洞试验资料表明001一025mm粒径为主的沙质地表其起动风速值(2m高)为40m/S025一0somm粒径的为56rn/S050一1Ornm粒径的为6om/s>1omm粒径的为7lm/s风沙流的形成是空气与沙质(或砂砾质)地表2种不同密度物理介质相互作用的结果风沙流的运动是在近地面层进行的沙质地表风蚀的发生是这种挟沙气流吹蚀地面磨蚀的结果当风沙流速度本身变弱或遇到障碍物及下垫面性质改变时都能使气流搬运过程中的沙粒从气流中下落这种由于气流中所挟带沙量达到相对饱和而风速又不增大的情况下使气流负荷沙粒的能力降低造成气流中沙粒的下降堆积这就是裸露平坦沙质地表上流沙堆积的基本原理由于沙物质堆积在平坦地表成为风沙流运行的障碍使之附面层发生分离造成旋涡旋涡的出现会增加阻力降低近地面层风速削弱气流搬运沙粒的能量使风沙流中多余的沙粒在障碍物附近跌落堆积形成沙堆而沙堆的大小取决于附面层分离程度附面层分离愈强烈形成旋涡的尺度和强度愈大风速减弱的程度愈显著沙粒堆积则愈多沙堆规模也愈大随着沙堆的扩大沙子在其背风坡不断地堆积坡度因之加陡当超过43休止角后沙粒泻溜背风坡出现小落沙坡沙堆发育成为盾状沙丘及雏型新月形沙丘裸露的沙丘或原来是固定的由于植被破坏而重新裸露的沙丘在上风向足够沙源供给或迎风坡不断风蚀下背风坡沿主风向连续堆积造成沙丘的整体移动毛乌素沙地因在不同强度土地利用下造成中国生态农业学报第9卷沙漠化发展形式各异过度农垦引起的沙漠化因其开垦的原生地表形态差异而有所不同在砂质草原农垦区其沙漠化过程‘仁〕见图1风蚀及砂层被吹扬~在固定沙丘(波状沙地)开垦的表现形式为}固定沙丘(波状沙地){~}{下区巫画夔巫困一原的原始景观发生毗侧{巫亚国豁分儡显著变化过度放牧使草原因超负荷而植株变矮覆盖度变稀疏呈现出砂质草原原的开垦地表风蚀蚀一。。二、、撤二*。扮二二*。。、。。,,止*品。、、、。风受人为强活动度的经济及力吹扬搬运堆积作用的影响波状砂质草。下风方向向流沙堆积积吹扬的灌丛沙堆堆片状流沙堆积积密集沙丘丘的形成零星分布的裸露地表在牲畜大量践踏下表层结皮破碎形成许多裸露沙地成为风力吹蚀作用的突破口于是使生态系统的稳定性愈来细颗粒粒吹失地表风风蚀擦痕表原来地表景观变化化地表粗化风蚀土墩与风蚀洼地愈小凡是分布有沙漠化圈的草场表示其草原已开始沙漠化过程除一些水井放牧点外.1igFerit氏s图1ncaifiotpr化过程砂质草原农垦区沙澳receofoafnlonistmPrwgoasngaslan方rd在一些丘间小湖周围牲畜大量践踏草原不仅使湖畔出现流沙且影响到周围的固定沙丘使之演变为流沙当流沙开始出现后风的吹蚀作用便以此为据点(特别是在迎风坡)导致风蚀窝逐渐发展形成固定沙丘中流沙呈斑点状分布的特征随着沙漠化进程的延续风蚀窝深度加大进而裸露沙面扩大使固定沙丘的环境演变为具有密集斑点状流沙分布的半固定沙丘景观沙漠化土地的整治是使已退化的土地恢复生产潜力和防止更多土地退化研究毛乌素地区沙漠化土地的时空变化成因和过程就是在认识沙漠化过程的基础上为更有效地整治沙漠化服务其基本目标是在人地关系和合理利用自然资源的基础上达到区域可持续发展其基本原则一是以防为主防治并举的原则沙漠化过程的发展不仅造成环境退化问题而且严重阻碍沙漠化地区的社会经济发展它一方面导致重大的经济损失另一方面对其整治又要求有大量的财力物力和人力支持其投入是采取沙漠化预防措施的几倍乃至十几倍因此以防为主防止农田和草场等由于不合理利用方式而发展成为沙漠化土地乃至关重要这对环境保护减少损失和增加产投比效益等各方面都是最佳选择;二是整治的双项目标原则沙漠化整治一方面追求环境效益另一方面追求经济效益这是一个矛盾体因此不能试图获得单一的最佳效益而应;遵循环境与经济效益一致的双项目标原则即在改善和保护生态环境的前提下利用资源以获得经济目标三是整治开发的多项互补原则在沙漠化土地和适度开发利用过程中需要多种土地利用的经营方式互为支持和补充构成一个具有整体多功能的生产系统这种多项互补可体现为农林牧之间结构合理相互补充的功能不同类型作物合理配置与轮作相互补缺的功能农业与非农业经济活动相互结合与互为补充的作用沙漠化土地整治的具体措施可采取天然或人工封育调整不合理的土地利用方式和程度增大牧业林业用地比重建立人工草场与饲料基地推广舍饲制度等而不同地区沙漠化整治措施也有所不同以位于毛乌素沙地东南部的榆林市为例沙漠化土地在榆林城及长城一线以北区域主要以密集的流动沙丘半固定及固定沙丘和河谷阶地湖盆滩地交错分布为特色中部区域以流沙固定及半固定沙丘与覆沙黄土丘陵相间分布为特色陕西省榆林市各级和当地群众多年来坚持不懈地开展沙漠化的整治工作一是建立以带片网”相“结合为主的防风沙体系采取丘间营造片林与沙丘表面设置沙障障内栽植固沙植物的方法固定流沙同时加强对固定半固定沙丘的封育与天然植被的保护;二是建立以窄林带小网格为主的护田林网与滩地边缘固定半固定沙丘的封育草灌结合固定流沙等措施组成农田防护体系在滩地内发展灌溉农业使一些小绿洲散布于沙丘之间的丘间低地中将沙漠化土地分割开来削弱了其危害程度如榆林市芹河乡的莽坑前湾滩等地沙漠化土地整治三是对面积较大高大且起伏密集的流动沙丘地区采取飞播固沙植物和人工封育相结合的方法固定流沙并使其逐渐改良成为草场目前榆林市的沙漠化土地整治已取得明显的成果自50“”;年代始~1987年约有95okrnZ的沙漠化土地得到整治据1993年的遥感监测评估1988~1993年有697km,的沙漠化土地得到治理图参朱震达刘考文献恕等中国的沙漠化及其治理[M〕北京科学出版社1927~24吴薇王熙章等毛乌素沙地沙漠化遥感监测中国沙漠19174()415~4097219962)朱震达王涛中国沙漠化的研究及实践第四纪研究2(7一190孙继敏丁仲礼等2000BP毛乌素地区的沙漠化间题干旱区地理19518(1)6一431李保生靳鹤龄等以来毛乌素沙漠的堆积与变迁过程中国科学(D辑)北京大学地理系毛乌素沙区自然条件及其改良利用北京科学出版社1983150k。19834~28(1)5~98094
