我国西部地区土地荒漠化及其生态防治措施

2006年第3期ENVIRONMENTANDSUSTAINABLEDEVELOPMENTNo13,2006我国西部地区土地荒漠化及其生态防治措施

廖咏梅 王 琼

(西华师范大学环境科学与生物多样性保护省级重点实验室,四川南充,637002)

=摘要>我国西部地区空间广阔,资源丰富,但是以土地荒漠化为代表的一系列环境问题日趋严重,由此造成了巨大的经济损失,也阻碍了该区自然、社会和经济的协调发展。本文分析了我国西部地区土地荒漠化的现状,并指出生态平衡失调是荒漠化产生的最终原因。在阐述了景观生态学在荒漠化监测中的作用后,提出了防治土地荒漠化的生态措施。

=关键词>荒漠化;西部地区;产生机制;生态防治措施

中图分类号:Q149 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2006)03-0044-04

西部地区以广阔的空间和丰富的资源成为我国21世纪建设的重要战略基地,但是以土地荒漠化为代表的一系列环境问题日趋严重,制约着西部生态环境保护与建设及社会经济发展。因而遏制生态环境的恶化,改善西部地区的投资环境,成为实施西部大开发战略第一阶段的首要任务112。目前,虽然对土地荒漠化的成因及其防治对策的研究较多122,但是从生态学的角度来探讨这一问题还很少有人报道。本文通过分析我国西部地区土地荒漠化的现状,阐述了土地荒漠化产生的生态机制,并提出了防治的生态措施,旨在为荒漠化的有效治理提供一些参考。的27132%,而西部地区是我国土地荒漠化的集中区,该地区土地荒漠化具有以下特点:(1)面积大,扩展速度快。西部地区土地荒漠化面积竟高达25678217118hm2,占全国荒漠化面积的97192%,占该地区总面积的37126%。新疆、内蒙古、宁夏和甘肃4省区的荒漠化面积占各省区面积的43%以上见表1。另外,荒漠化问题的严重性还在于:其年扩展率达4%以上,治理速度远小于荒漠化的扩展速度。(2)分布范围广,存在不均衡性。西部12省区中9省区都有荒漠化土地,荒漠化面积最大的3省区为新疆、内蒙古和西藏,这3个自治区的荒漠化总面积占全国荒漠化面积的81155%,荒漠化面积最小的是宁夏回族自治区。占全国荒漠化面积比例最小的是四川和云南,分别为0109%和0108%见表1。(3)荒漠化类型多样,风蚀、1 西部地区土地荒漠化的现状我国是荒漠化大国,土地荒漠化面积占国土面积城市环境,节省淡水资源。我国北方大部分地区,地表水和地下水极为缺乏,发展雨水集流储存提高降水利用率。就城市来讲,雨水利用对于补充涵养地下水,降低城市雨洪危害及增加城市备用水源具有现实意义。315 跨流域调水作为解决水资源时空分布不均的有效措施便是跨流域调水工程和在有条件的流域内建造水库的实施。跨流域调水是实现水资源优化配置的重要手段。我国水资源/南富北贫0的特点,为实现水资源的跨流域调节提供了可能。通过全国范围的跨流域调水,从新合理配置水资源,有利于缓解与解决北方地区)))资源型缺水的问题,在一定程度上缓解水危机。而在有条件的流域内建造水库能调节河水流量,可将丰水期多余水量储存库内,以补充枯水期的不足。同时还可以为防洪、发电、灌溉和发展水产等多种用途服务。参考文献

1 刘平宇,马骥.论循环经济发展的必然性1J2.绿色经济,2002,

(4):46~481

2 曲格平.发展循环经济是21世纪的大趋势1J2.中国环保产业,

2001,(7):6~71

3 田禹.城市水资源管理1M2.北京:中国环境科学出版社,

20031

4 王丽.中国水资源利用问题与经济可持续发展1J2.黄河水利职

业技术学院学报,2004(4)1

5 张杰,熊必永.城市水系统健康循环的实施策略1J2.北京工业

大学学报,2004(2)1

作者简介:李桃源(1969-),男,广东龙川人,主要从事资源循环利用工作。

廖咏梅等:我国西部地区土地荒漠化及其生态防治措施#45#表1 我国西部地区土地荒漠化的状况

土地荒漠化面积(hm2)

全国西部新疆青海西藏内蒙古宁夏甘肃陕西四川云南

262233579.2256782171.8104374905.316727557.843566249.565913773.32871608.919862914.83016005.7234449.4214707.1

各省或区面积(万km2)960.00689.13166.4972.23122.00118.306.6445.4320.5648.5639.40

占各省或区

占全国荒漠化

21211 生态系统非生物成分的变化水的变化。水是生态系统中最活跃的非生物因素,水在荒漠化的形成、发展与逆转(治理)过程中起着决定作用。由于人类不合理的经济活动导致地面植被的破坏,直接引起植物吸水下降,因而其蒸腾和蒸发量下降,地面的裸露使地面蒸发大大加强。同时裸露的地面,由于土地风蚀导致沙化或由于水侵蚀导致水平径流增大,地表水下渗减少。另外,过度践踏不仅影响植物的正常生长,也使地表的硬度增大。地表变硬后,不仅使雨水渗漏减慢,而且地表水也很快被无效蒸发掉,这样进一步使得土壤水含量降低。土壤的变化。土壤的变化主要表现在:(1)土壤的比例(%)面积的比例(%)27.3237.2662.6923.1635.7155.7243.2543.7214.670.480.54

100.0097.9239.806.3816.6125.141.107.571.150.090.08

退化,区域内由于水资源的再分配,一些地区水源条件劣变,土壤风蚀和侵蚀加剧,营养物质急剧减少,土壤肥力下降。(2)灌溉不当引起的土壤盐渍化或次生盐渍化。因为土壤缺乏降水的淋洗作用,又由于热力蒸发所造成的水分上行过程占优势,将下层的盐分带到土壤上层和地表。21212 生态系统生物成分的变化(1)植被性质的变化。随着水分的短缺和土壤的退化,植被的退化随之产生。程晓莉等人研究了鄂尔多斯草地荒漠化过程与植被特征的变化,结果表明在荒漠化的产生过程中,植物群落从本氏针茅群落y油蒿群落y牛心朴子群落,优势种的生活型变化为多年生草本y半灌木y多年生草本。植被水分生态类型的变化则从中旱生y典型旱生y强旱生,反映出其土壤因子旱化和沙化的过程。植物群落中优势种的衰退是土地荒漠化产生的标志之一。(2)生物多样性降低。生物多样性将影响到生态系统的生产力和稳定,生态系统存在一个多样性阈值,低于这一阈值,生态系统功能将受到损害而逐渐丧失。生物多样性大幅度降低的原因是:栖息地的缩减、片断化和隔离;栖息地环境质量的恶化;资源过度开发132。人类活动和自然因素使物种栖息地发生变化或缩小,使一些物种的生存基质片断化和出现分布上的岛屿现象,大大的减少了种群的分布面积。植物多样性的降低是导致生物多样性降低的重要原因。在自然因素和人为因素中,人类过度放牧和破坏对群落的影响远远超过了水分梯度变化的影响,鄂尔多斯高原自荒漠化草原至草原化荒漠灌木类群多样性指数呈递减的趋势也印证了这一点142。综上所述,自然和人为的过度干扰造成了生态系统的基本成分变化,系统的反馈机制发生了不协调,负反馈机制受阻,而正反馈过程占优势,致使系统呈现无限增长或衰退状态。良性生态系统的崩溃及其植被第一性生产力的过度减少或丧失,使生态系统逐渐退化,土地更易受到侵蚀,两者相互作用,最终形成恶 注:数据来源:曹家骧.中国荒漠化警示录.新华文摘,2000,6.

水蚀、盐渍化和冻融荒漠化均存在。西北地区以风蚀荒漠化为主,如青海省风蚀荒漠化类型土地面积占其荒漠化总面积的7018%。2 荒漠化产生的生态机制对荒漠化的成因观点较多,如环境论、人为论、二元论和综合论,它们均是根据气候变化和人为活动的单一或综合作用而划分的。本文认为自然和人为因素共同作用造成的生态平衡失调是土地荒漠化产生的根本原因。211 荒漠化产生的因素干旱、高温是荒漠化产生的生态主导因子。西部地区深居内陆,受海洋湿润气流影响较小,下沉气流使得气候干燥、太阳辐射强烈,降雨稀少;青藏高原的隆起阻挡水汽进入西北地区;另外西部地区特别是西北地区处于西伯利亚和内蒙古高压反气旋中心,其频繁的强风为风蚀荒漠化提供了动力。这些恶劣的条件是西部地区土地荒漠化产生的自然因素。过度放牧、毁林毁草、垦荒、乱砍乱伐和不合理的灌溉等人类不合理利用资源的行为加剧了土地的荒漠化。当人为破坏和自然破坏力叠加时,荒漠化将急剧扩展。212 荒漠化产生的生态机制生态系统有两大部分(生物成分和非生物成分)和四种基本成分(生产者、消费者、分解者和非生物环境),良性的生态系统通过正负反馈使各成分能相互协调、自我维持,系统处于一种动态平衡,即生态平衡。在荒漠化的发生发展中,生产者、消费者、分解者和非生物环境的变化超出了生态系统的调节范围,系统便向无序方向发展,生态平衡失调,荒漠化发展。#46#性循环。可见,土地荒漠化是一个生态学过程,且是生态平衡失调、逆行演替的产物(图1)。环境与可持续发展 2006年第3期续发展,则有可能形成大面积连接成片的荒漠。反之,则表明荒漠化土地的连接性较差,仅以许多较小的嵌块体形式存在。(4)景观格局变化的马尔可夫转移概率模型。对比不同历史时期航片或卫片,利用马尔科夫模型,不仅能够说明不同程度荒漠化土地之间的相互转化状况,而且也可以用来分析不同类型荒漠化土地与其他各类镶嵌体(耕地、草地、林地等)之间的转化状况,从而揭示出它们之间的转移速率。这些指标对荒漠化防治有着极其重要的意义152

。4 土地荒漠化防治的生态学措施西部的荒漠化地区是我国最重要的自然资源后备区,处于我国的/生态源0地位。目前,土地荒漠化导致的生态系统和土地退化,若靠自然恢复,需要时间较长,而人工技术措施有利于短期改善恶化的环境。常见的人工措施可分为:机械措施、化学措施和生物措施,在生物措施中可以采用以下生态防治措施:图1 土地荒漠化形成的生态机制

411 种植克隆植物在荒漠化生境中,水分短缺、蒸散剧烈、基质养分贫瘠和经常性的干扰构成了生境的基本特征。克隆植物由于具有克隆生长习性和很强的水平扩展能力,因而适宜于在异质性(尤其是经常干扰)的环境中生长16,72。在具有多尺度异质性的生态过度地带,如农牧交错带、荒漠化和非荒漠化交错带,克隆植物能从一个生境扩展到另一个生境,凭借其跨越相当长距离的根茎(或匍匐茎)生长和较强的分株间克隆整合作用,能够很容易地支持新分株拓殖荒漠化生境,并将其物质和能量从有利的生境传输到相邻的不利生态系统。同时,多年生根茎克隆植物的克隆器官)地下根茎形成多层、致密网状的地下茎结构,并将地上分散分布的植冠连接起来。这些密集的地下网络一方面为水土流失提高了机械的阻力,另一方面大大促进了土壤肥力的提高。克隆植物在荒漠化土地中的出现,使得生境得到改善,为其他物种定居提供了可能。在拓殖)占据)固定)改造荒漠化土地过程的延续中,最终实现荒漠化的治理172。总之,适应当地环境的克隆植物,特别是多年生克隆植物,可大大提高荒漠化土地的自我恢复能力,因而可选用一些适应荒漠化环境的多年生克隆植物,如:沙鞭、羊柴、沙地柏等植物来治理土地荒漠化。412 保护现有生物多样性,特别是植物的多样性生物多样性将影响到生态系统的生产力和稳定性。鉴于生物多样性对生态系统稳定性的作用,因而应该保护荒漠化土地中现有生物多样性,特别应该重点保护植物的多样性,禁止挖掘像沙棘、麻类、甘草等适应沙生环境的中药材,禁止搂发菜,同时应建立保护区重点保护荒漠化地区濒危的动植物,以维持较高的生3 景观生态学在荒漠化监测中的作用为准确地掌握我国西部地区土地荒漠化的现状及其动态变化,并对其发展趋势和危害作出预警和评估,使我国西部地区的荒漠化防治工作建立在可靠的基础上,必须开展荒漠化监测工作。荒漠化监测可采用传统的抽样调查法,也可利用先进仪器设备,如高光谱遥感和全球定位系统。近年来,李锋等人将景观生态学理论成功地应用于荒漠化监测实践中152。景观生态学研究由相互作用的生态系统组成的异质地表的结构、功能和变化。在荒漠化监测中,可以利用以下几种重要的景观格局变化评价指标:(1)优势度指数。通过对不同类型类荒漠化土地景观嵌块体优势度指数的计算,并与其他嵌块体相比较,就可以说明荒漠化土地在景观中占有的地位及其对景观格局形成和变化的影响。荒漠化土地优势度指数较大,说明景观格局向较差的趋势发展,最终可能形成荒漠景观。反之,则表明荒漠化土地治理效果较好。(2)多样性和均匀性指数。不同时期某一荒漠化地区多样性和均匀性指数的变化指示出景观的发展趋势。多样性和均匀性指数的减小,说明景观异质程度下降,景观生态功能降低。如果荒漠化土地所占面积较大,景观类型就会向荒漠景观的趋势发展。反之,则说明景观异质程度较高,景观结构和生态功能趋向复杂,表明土地的荒漠化过程受到遏制,并有逆转的趋势。(3)蔓延度指数。蔓延度指数是测量景观是否有多种要素聚集分布的指标。蔓延度指数对于监测某一地区大面积荒漠化土地的动态变化具有一定的意义。蔓延度指数较大,说明荒漠化土地形成了良好的连通性,如继廖咏梅等:我国西部地区土地荒漠化及其生态防治措施#47#物多样性,使生态系统生产能力提高。需要注意的是,生物多样性的保护和单纯的物种保护不同,它应着重于从基因、物种、生态系统和景观四个层次上的全方位保护。413 建立人工植被,合理配置植物的种类荒漠化是生态系统极度退化的表现,对于这样的生态系统,采用自然恢复的方法需要时间长,为了即时减轻和遏制荒漠化,应该建立人工植被。建立人工植被后,如果范围足够大,近地面的小气候得到改善,植被近地面形成冷湿效应,从而改善了荒漠干燥炎热的气候,使得环境适于大多数植物的生存。根据演替规律,在荒漠化治理的初期,应该引进生长快、适应性强的先锋树种,如柽柳,它的根冠比为20B1,根系可达8m的地下水位,且繁殖能力强182。灌木的选择优于乔木,因为灌木具有适应性强、生长快、稳定性好、耗水少等优点。菌根是陆地生态系统的主要组成部分,是严重干扰群落和生态系统演替轨道的主要调节者,在决定恢复生态所需时间中具有重要作用。研究表明,菌根能促进植物个体养分吸收,增加植物的抗旱性和光合作用,增强植物的抗盐性,能影响群落物种间的相互关系和演替及物种多样性,因而在建立人工植被时,特别是在立地条件差的地段,种植菌根化苗木,不仅能够提高林木的成活率,也能够促进林木的生长192。在建立人工植被的过程中,还应根据生态位原理,考虑种植的物种在地上和地下水平、垂直空间的生态位分化,使其地上部分能充分、高效的利用光资源,地下部分交错分布,有效利用土壤资源和水分,减轻土壤的侵蚀,为其他种类植物的生长提供良好的环境。种植多种生活型植物对于退化生态系统的改良具有一定的作用。414 推行生态农业生态农业是一种既能生产一定质量,足够数量的粮食和农牧产品,又能保持良好生态环境,并能使资源可持续利用的农业模式。生态农业是维持生态平衡、防治荒漠化、保障大农业持续发展的必由之路。在荒漠化地区推行生态农业,不仅可减少对资源的过度开发和利用,减轻土地的压力,还可增加农民的收入。在实施生态农业时,首先应根据荒漠化地区的具体环境(荒漠化类型和程度),选择相应的农业生物种群,并在时间、空间和时空耦合尺度上合理配置和布局这些种群,使生物、光热等资源的利用率和转化率达到最佳水平。荒漠地区生长着许多种有毒灌草,例如在我国西北地区广泛分布的沙冬青、披针叶黄华、骆驼蓬等。这些植物属沙地生耐干旱植物,具有防风固沙、涵养水分、保护植被、维护生态平衡的重要作用。同时,这些有毒灌草中含有生物碱、毒蛋白、有机酸等有毒成份,是生产纯天然绿色植物农药的理想原料。选择类似的农业生物种群就可以把荒漠化治理与发展当地经济结合起来,形成两者的良性循环1102。在进行水平空间规划时,应考虑农作物、经济作物、防风固沙植物等的合理配置。垂直格局的设计中,应研究茎枝叶根的合理分布,使复合群体最大限度地利用光、热、水、气和土资源,同时还可以抵抗土壤的侵蚀。在生态农业时间格局的设计时,应根据生物生长发育的时间节律进行科学的嵌合。这样,农业生态系统才能不断地与周围环境进行物质、能量和信息的交换,以抑制荒漠、风沙、干旱等正熵流的产生,不断增加系统的负熵流来维持系统的有序性和稳定性,使生态农业在荒漠化的防治中发挥其重要的作用。荒漠化的防治是一项复杂的系统工程,在荒漠化防治过程中应结合各地的具体条件,对包括生态方法在内的生物措施、机械措施和化学措施进行集成、组装和配套,为遏制和改善西部地区环境恶化,改善该区的投资环境提供有利保障。参考文献

1 陈栋生.对西部大开发的战略思考1J2.世界科技研究与发展,

2000,22(3):84~87.

2 董光荣,吴波,慈龙骏,等.我国荒漠化现状、成因与防治对策1J2.中国沙漠,1999,19(4):318~332.

3 李新荣.毛乌素沙地荒漠化与生物多样性的保护1J2.中国沙漠,

1997,17(1):58~62.

4 李新荣,张新时.鄂尔多斯高原荒漠化草原与草原化荒漠灌木类

群生物多样性的研究1J2.应用生态学报,1999,10(6):665~6691

5 李锋.景观生态学方法在荒漠化监测中应用的理论分析1J2.干

旱区研究.1997,14(1):69~731

6 JacksonJBC,BussLW,CookRE.Populationbiologyandevolution

ofclonalorganism1M2.NewHaven:YaleUniversityPress,1985.7 董鸣,陈玉福,于飞海,等.克隆植物在过度带环境中的资源价值1A2.董鸣,MJAWerger.生态学研究文集1C2,重庆:西南师范大学出版社,1999,14~19.

8 阿若拉.中国的柽柳防治荒漠化1J2.干旱区研究,1997,14

(1):88.

9 赵文智,程国栋.菌根及其在荒漠化土地恢复中的应用1J2.应用

生态学报,2001,12(6):947~950.

10 赵博光.荒漠有毒灌草资源的培育及综合利用)防治荒漠化的新

思路1J2.南京林业大学学报,1998,22(2):102~106.

基金项目:四川省重点学科建设项目(SZD0420)。

作者简介:廖咏梅(1970-),女,四川达州人,讲师,主要从事植物生态学研究。