黃土高原土地沙漠化成因分析

黃土高原土地沙漠化成因分析

2012年《全球環(huán)境狀況》系列報(bào)告指出，沙漠地區(qū)占地球表面的1.4%，總面積近1370.14km2，有5.108萬人生活。聯(lián)合國(guó)的研究表明,氣候變暖導(dǎo)致占全球41%的干旱地區(qū)土地不斷退化,全球沙漠面積正在逐漸擴(kuò)大。目前養(yǎng)活著21×108人口的干旱地區(qū)中有10%到20%的土地已無法耕種,喪失了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。土地沙漠化是一個(gè)漸進(jìn)的過程,但其危害及其產(chǎn)生的災(zāi)害卻是持久和深遠(yuǎn)的。它不僅對(duì)當(dāng)代人產(chǎn)生影響,而且還將禍及子孫。中國(guó)沙漠化土地面積為160.7×104km2,占國(guó)土面積的16.7%。中國(guó)已成為受沙漠化威脅最嚴(yán)重的國(guó)家之一。目前沙漠化仍在繼續(xù),沙漠仍在不斷擴(kuò)張。20世紀(jì)50年代后期至1975年,荒漠化土地?cái)U(kuò)展速度為1560km2/年,1975~1987年為2100km2/a,1988~2000年為近3600km2/a。中國(guó)每年因土地沙化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)540×108元,直接或間接影響近4×108人口的生存、生產(chǎn)和生活。土地沙漠化不僅惡化生態(tài)環(huán)境,衰退土地生產(chǎn)力,威脅江河安全,而且加劇沙區(qū)貧困。沙漠化是當(dāng)今世界面臨最大的環(huán)境—社會(huì)—經(jīng)濟(jì)問題之一。沙漠化土地面積的迅速擴(kuò)展,造成環(huán)境退化和巨大的經(jīng)濟(jì)損失,引發(fā)局部地區(qū)政局穩(wěn)定和社會(huì)安全問題,已成為全球廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。黃土高原是我國(guó)比較典型的農(nóng)牧業(yè)交錯(cuò)發(fā)展區(qū)域,長(zhǎng)期的過度農(nóng)墾、放牧及開發(fā),植被累遭破壞,使脆弱的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步失去平衡。土地沙漠化不斷擴(kuò)大,嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境,影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳嫔?危及北方地區(qū)的脆弱的生態(tài)屏障。因此,深入研究土地沙漠化區(qū)的沙漠化成因,探討沙漠化治理模式,對(duì)加快沙漠化治理,確保國(guó)家生態(tài)安全,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展十分重要的作用。1黃土高原地區(qū)沙漠化分布現(xiàn)狀黃土高原曾經(jīng)是我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)祥地,而今,由于長(zhǎng)期對(duì)土地掠奪性開發(fā),導(dǎo)致水土流失、土地退化、沙漠化,成為我國(guó)旱澇災(zāi)害發(fā)生最頻繁、最嚴(yán)重的地區(qū),生態(tài)環(huán)境十分脆弱。依據(jù)《黃土高原地區(qū)綜合治理開發(fā)分區(qū)研究》確定的“黃土高原地區(qū)”范圍。按縣域行政區(qū)界線計(jì)算,黃土高原地區(qū)總面積64.87×104km2,占全國(guó)土地總面積的6.76%。黃土高原風(fēng)蝕沙漠化嚴(yán)重,土地沙漠化有增無減,主要分布在寧夏,內(nèi)蒙古以及陜北長(zhǎng)城沿線一帶,對(duì)草地危害很大。沙漠化波及47個(gè)縣(市,旗),土地面積約20.5×104km2,占黃土高原地區(qū)總面積的31.6%,沙漠化面積12.87×104km2,占土地面積的62.8%,其中嚴(yán)重沙漠化面積3.57×104km2,占沙漠化面積的27.7%。按照不同地貌單元分,黃土高原地區(qū)沙漠化區(qū)可分為黃河沿岸平原區(qū),寧南間山盆地區(qū),河?xùn)|沙漠區(qū),鄂爾多斯中西部基巖梁區(qū),毛烏素沙地,庫布齊沙漠,長(zhǎng)城沿線覆沙黃土丘陵溝壑區(qū),晉西北基巖與沙黃丘陵及臺(tái)地區(qū)。其中烏蘭布和沙漠,毛烏素沙地,庫布齊沙漠,河?xùn)|沙漠是黃土高原最為嚴(yán)重的沙漠化地區(qū),在這四片沙地中,毛烏素沙地的面積最大,海拔最高,從沙丘移動(dòng)方向來看,逐步向東南移動(dòng)。2沙漠的概念、特征、類型和危害2.1沙漠化土地成巖景觀土地沙化又稱土地沙漠化,是指非沙質(zhì)荒漠地區(qū)因氣候變異和人類活動(dòng),使土壤中細(xì)粒物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被風(fēng)蝕吹走,留下粗粒物質(zhì),出現(xiàn)的以風(fēng)沙流動(dòng),沙丘起伏為主要標(biāo)志的沙漠景觀頹化過程。沙漠化或沙質(zhì)荒漠化(Desertization)是法國(guó)科學(xué)家H·N·lehouerou于1959年提出的,主要指真沙漠邊緣干旱、半干旱地區(qū)的人為活動(dòng),制造了新的沙漠。對(duì)沙漠化(sandydesertification)概念,不同的專家和學(xué)者由于出發(fā)的立場(chǎng)及研究的側(cè)重點(diǎn)不同,專業(yè)背景和強(qiáng)調(diào)的研究?jī)?nèi)容不同,有著不同的理解。中國(guó)科學(xué)院沙漠學(xué)家王濤在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合20多年來對(duì)我國(guó)北方土地退化區(qū)域的研究與實(shí)踐提出:沙漠化是干旱、半干旱及部分半濕潤(rùn)地區(qū)由于人地關(guān)系不相協(xié)調(diào)所造成的以風(fēng)沙活動(dòng)為主要標(biāo)志的土地退化。沙漠化的實(shí)質(zhì)是有時(shí)空等條件限定的一種以風(fēng)沙活動(dòng)為主要標(biāo)志的土地退化過程,是形成以風(fēng)沙活動(dòng)及其造成的地表形態(tài)為景觀標(biāo)志的漸變過程。沙漠化土地的分布和強(qiáng)度與區(qū)域的干旱程度和人類活動(dòng)關(guān)系密切,特別是在人類活動(dòng)的積極或消極影響下,沙漠化土地會(huì)呈現(xiàn)出發(fā)展或逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。沙漠化最終結(jié)果表現(xiàn)為,地表逐漸為風(fēng)蝕地、粗化地、流動(dòng)沙(丘)地等侵占,造成土地生產(chǎn)力下降、土地生產(chǎn)潛力衰退和可利用土地資源的喪失等。2.2沙漠化類型及其分配環(huán)境問題是不受國(guó)家疆界限定的,當(dāng)前人類面臨著一系列艱巨的,緊迫的,深廣的、復(fù)雜的全球性環(huán)境變化問題,如環(huán)境污染、氣候異常、植被破壞、土地沙化等。而沙漠化是人類面臨的十大問題之首,我國(guó)是沙漠化較為嚴(yán)重的國(guó)家之一。沙漠化各種類型劃分的主要指示特征是:(1)沙漠化土地占某地區(qū)總面積的百分比和一定時(shí)期以來沙漠化土地面積增加的百分比(表1);(2)沙漠化土地的地表特征:沙丘的疏密度、活動(dòng)程度。2.3土壤能力組成類型在劃分土地沙漠化類型的過程中,主要根據(jù)其發(fā)展的強(qiáng)度等級(jí)和改造的難易程度,并適當(dāng)考慮了形成因素特點(diǎn)。而確定其強(qiáng)度等級(jí)時(shí)則主要依據(jù)指征。(1)植被特點(diǎn),包括蓋度、群落結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)量;(2)地表物質(zhì)組成,包括機(jī)械組成和化學(xué)成份含量;(3)地表形態(tài),主要指微地形;(4)土利用方式等。在這些指征基礎(chǔ)上,進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),確定其類型。沙漠是沙漠化惡性發(fā)展的最終結(jié)果。就黃土高原沙化危害來說,沙漠區(qū)流動(dòng)速度不同的沙丘,所造成的危害及治理的難易程度亦具有較大的差異。因此,將沙漠區(qū)沙丘的年平均移動(dòng)速度和植被覆蓋度作為主要?jiǎng)澐种笜?biāo),把沙漠分為快速移動(dòng)沙丘區(qū),慢速移動(dòng)沙丘區(qū)和半固定、固定沙丘區(qū)三種類型(表2)。2.4沙漠化對(duì)環(huán)境的影響沙漠化土地類型是一定時(shí)期、一定區(qū)域內(nèi)域內(nèi)土地發(fā)生變化的狀態(tài),也是沙漠化發(fā)展過程和危害程度大小的綜合反映。區(qū)內(nèi)風(fēng)沙活動(dòng)頻繁,土地沙漠化嚴(yán)重,直接影響著本區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。每年4~5月正是春播季節(jié),在沙漠化地區(qū)往往是種子和肥料被吹走,幼苗被連根拔出,土壤水分散失,禾苗被吹干致死或被掩埋。沙漠化造成河流、水庫、水渠堵塞。黃河年均輸沙16×108t,其中就有12×108t來自沙漠化地區(qū)。榆林市地處毛烏素沙地南緣,沙化面積達(dá)2.44×104km2,有6座縣城陷于重重沙漠之中,412個(gè)村莊受風(fēng)沙的侵襲壓埋;100年間,已吞沒農(nóng)田、牧場(chǎng)14×104km2。沙漠化在一些地區(qū)造成鐵路路基、橋梁、涵洞損壞,使公路路基、路面積沙,迫使公路交通中斷,甚至使公路廢棄。尤其本區(qū)是我國(guó)優(yōu)質(zhì)煤炭基地,自西向東分布有靈武、神府—東勝、準(zhǔn)格爾、河保、偏關(guān)平朔等五大煤田。頻繁的風(fēng)沙活動(dòng)不僅對(duì)煤田開發(fā)與交通建設(shè)造成嚴(yán)重的風(fēng)沙侵害,而且伴隨大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)還會(huì)形成大范圍的沙漠化土地,加劇風(fēng)沙危害,導(dǎo)致環(huán)境退化。因此,研究沙漠化規(guī)律,無疑是十分必要的。3氣候變遷、地質(zhì)基礎(chǔ)與沙漠化沙漠化的成因十分復(fù)雜,與地理環(huán)境、氣候條件、人為活動(dòng)等因素有關(guān),不同學(xué)者持有不同的觀點(diǎn),但總體上可歸納為自然成因和人為成因兩種。自然因素,如氣候變遷、地質(zhì)基礎(chǔ)決定了沙漠化的基底條件,使得沙漠化有可能發(fā)生,而人為過度經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)資源的破壞造成的,使得沙漠化加速發(fā)展。黃土高原沙漠化地區(qū)在地質(zhì)時(shí)期和歷史時(shí)期,一直是沙化災(zāi)害的主要源地,地質(zhì)基底脆弱,土壤結(jié)構(gòu)疏松而欠發(fā)育,降雨稀少且年際變化較大。近幾十年來,由于過度放牧、亂砍濫樵,能源開發(fā)等人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng),造成沙漠化進(jìn)程加速,沙漠化面積不斷擴(kuò)大,威脅黃土高原地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展。3.1自然因素3.1.1土高原沙化土壤及沉積相黃土高原沙漠區(qū)具有特殊的自然地質(zhì)狀地貌及環(huán)套狀地貌結(jié)構(gòu)明顯,沙漠、沙地廣布,且以風(fēng)沙地貌為主體。該區(qū)域土壤質(zhì)地相對(duì)粗化,且黃土層中夾有砂層,當(dāng)它因?yàn)槟撤N原因露出時(shí),自然為沙漠化提供了豐富的物質(zhì)。由于沙地和沙漠區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化,使沙漠化土地以不同的等級(jí)類型不連續(xù)地散布在整個(gè)黃土高原及其相鄰地區(qū),這進(jìn)一步直接導(dǎo)致了黃土高原沙塵天氣增多和生態(tài)環(huán)境的惡化。黃土高原沙漠區(qū)土壤主要為輕壤質(zhì)和沙壤質(zhì)土,其中粉砂、細(xì)砂、中砂含量豐富,粘結(jié)力弱,造成沙化土壤分布廣、程度重的現(xiàn)狀。如毛烏素沙地處于鄂爾多斯盆地中部,在第四紀(jì)全新世以前,為河、湖區(qū),沉積了一套灰黃色、灰褐色細(xì)—粉砂土層,一般厚30m,最厚處厚143m。黃土高原沙漠區(qū)地層在沙漠區(qū)廣泛分布,非常疏松,極易被流水和風(fēng)力搬運(yùn),形成流沙。該區(qū)主要位于鄂爾多斯高原與黃土高原之間的湖積沖積平原凹地上。出露于沙區(qū)外圍和伸入沙區(qū)境內(nèi)的梁地主要是白堊紀(jì)紅色和灰色砂巖,巖層基本水平,梁地大部分頂面平坦。各種第四系沉積物均具明顯沙性,松散沙層經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn),形成易動(dòng)流沙。平原高灘地(包括平原分水地和梁旁的高灘地)主要分布全新統(tǒng)—上更新統(tǒng)湖積沖積層。流動(dòng)沙丘在沙地南部長(zhǎng)城沿線較多,因植被破壞所致,多為新月形沙丘鏈,由東北—西南向排列,高約4~6m,過去每年向東南移動(dòng)約3~5m。根據(jù)形成時(shí)代,膠結(jié)程度分別為古生代、中生代、第三紀(jì)基巖類和第四紀(jì)松散沉積物,這類地表物質(zhì),除古生代巖石外,其它含有豐富的沙源,為本區(qū)土地沙漠化提供了條件。3.1.2鄂爾多斯高原的氣候特點(diǎn)全新世紀(jì)以來,中國(guó)干旱區(qū)氣候變化經(jīng)歷了多次的相對(duì)暖干和相對(duì)冷濕交替變化?？傮w特征以干旱化為主,轉(zhuǎn)為暖干期時(shí)總的環(huán)境特征表現(xiàn)為河流水量減少,綠洲范圍逐漸萎縮,沙漠化進(jìn)一步加劇。黃土高原從東南往西北依次跨越濕潤(rùn)氣候、半濕潤(rùn)氣候、半干旱氣候及干旱氣候。東亞季風(fēng)影響了其東南部大半個(gè)區(qū)域,該區(qū)降水主要集中在夏季,而降水水汽主要來源于東南季風(fēng)。根據(jù)鄂爾多斯高原周圍6個(gè)氣象站點(diǎn)近30年來的降雨量變化情況分析,各個(gè)站點(diǎn)均表現(xiàn)為減少趨勢(shì),其中位于最東部的河曲站點(diǎn)最為明顯。由于中國(guó)北方春季多大風(fēng),此時(shí)降雨的多少對(duì)干旱—半干旱地區(qū)的沙漠化過程有重要影響。內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市6個(gè)氣象站點(diǎn)的多年干濕指數(shù)均值自最西邊的陶樂到最東邊的河曲依次減小(表3),這反映了該區(qū)域作為過渡帶的典型氣候特征。分析對(duì)比1976~1990年、1991~2005年和2006~2010年這3個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均干濕指數(shù),發(fā)現(xiàn)1991~2005年和2006~2010年時(shí)段內(nèi)6個(gè)站點(diǎn)干濕指數(shù)均值均大于1976~1990年時(shí)段內(nèi)的均值,且高于35年的平均值。表明了1990年后,鄂爾多斯高原的氣候趨于暖干化。氣候的趨暖和降雨量減少,使得黃土高原地區(qū)旱災(zāi)頻發(fā),大部分地區(qū)平均2年或3年便發(fā)生一次嚴(yán)重干旱,且干旱面積逐步擴(kuò)大。干旱的氣候作為沙漠化活動(dòng)的重要條件,在氣候濕潤(rùn)的條件下,地表降水通過表面張力對(duì)沙粒產(chǎn)生吸附作用,能夠使沙粒固定在地表上面,不易隨風(fēng)活動(dòng),而干旱的氣候則使沙粒非常松散,在風(fēng)力作用下很容易活動(dòng)。3.1.3風(fēng)濕化的自然因素全球氣候變化異常,特別是中緯度地區(qū)的氣候正朝暖、干的方向發(fā)展,使大的生態(tài)背景有利于沙漠化的發(fā)生。同時(shí),存在一些諸如氣候干旱、降水變率大、土壤沙粒含量高及疏松易于移動(dòng)等不利的自然因素。風(fēng)是沙漠化地區(qū)的主要營(yíng)力,特別是強(qiáng)勁頻繁的起沙風(fēng)為沙漠化的發(fā)生提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。就黃土高原沙漠區(qū)的情況看,年平均風(fēng)速一般在1.8~4.6m/s,風(fēng)力均較強(qiáng),全年刮8000多次。鄂爾多斯市8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)27d,揚(yáng)沙日數(shù)58d,多出現(xiàn)在3月至5月,年平均風(fēng)速3.3m/s最大瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)30m/s。特別是冬、春季節(jié),大風(fēng)次數(shù)較多,加之雨水稀少,因而風(fēng)更易吹揚(yáng)疏松而富有砂質(zhì)的地表土壤,促進(jìn)沙漠化形成。黃土高原沙漠區(qū)地域遼闊,氣候干旱多大風(fēng),地表沙物質(zhì)豐富,地表土壤因風(fēng)蝕造成的起沙(塵)是該區(qū)主要環(huán)境問題之一。風(fēng)沙活動(dòng)是由風(fēng)力與地表物質(zhì)相互作用的結(jié)果,風(fēng)蝕是產(chǎn)生風(fēng)沙危害的首要環(huán)節(jié)。土壤風(fēng)蝕貫穿于土地沙漠化的全過程,由于土壤細(xì)粒部分(物理性粘粒)被風(fēng)吹走,土壤細(xì)粒部分的減少,相應(yīng)砂粒和石礫部分的比例增加。造成地表土壤粗質(zhì)化、礫質(zhì)化。導(dǎo)致土地沙漠化的自然因素除氣候干旱、多風(fēng)外,地表物質(zhì)組成的影響也很大。不同環(huán)境形成不同的沉積物,其質(zhì)地差異很大。我國(guó)北方,特別是黃土高原沙漠區(qū),出現(xiàn)沙塵天氣時(shí)間之早、頻率之高、范圍之廣、強(qiáng)度之大,為歷史同期所罕見,給該區(qū)的交通運(yùn)輸、環(huán)境治理、人們的日常生活和工作帶來了諸多不便,個(gè)別地方甚至造成了人員傷亡。近幾年來黃土高原地區(qū)冬季溫差增大,強(qiáng)冷空氣活動(dòng)頻繁,大風(fēng)頻發(fā),為沙化土地?cái)U(kuò)展提供了動(dòng)力條件。3.2人為原因3.2.1不同地表類型植被的沙漠化水資源的稀缺,從本質(zhì)上來說,是由水資源的不可再生性決定的。地球上水的總量是一定的,而且淡水總量就更少。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加,人類對(duì)水資源的需求不斷增加,再加上存在對(duì)水資源的不合理開采利用,很多國(guó)家和地區(qū)出現(xiàn)不同程度的缺水現(xiàn)象。黃土高原地處干旱半干旱氣候區(qū),蒸發(fā)量大,降水稀少,水面蒸發(fā)為降水的2倍多,在部分特別干旱地區(qū)蒸發(fā)量達(dá)到降水量的10倍以上,水資源極其貧乏(表4)。全區(qū)多年河川徑流量為443×108m3,人均水量為541m3,僅為2010年全國(guó)人均水量2300m3的24%,相當(dāng)于世界人均水量的5%左右。平均每公頃耕地?fù)碛兴績(jī)H有3420m3,相當(dāng)于世界每公頃耕地水量的7.4%。一方面,黃土高原地區(qū)水資源十分短缺,另一方面黃土高原地區(qū)水資源開發(fā)利用不合理,缺乏有效監(jiān)管和調(diào)控,水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,用水效率不高。主要表現(xiàn)在:水資源的開發(fā)和使用分屬不同部分,管理工作薄弱,存在不同部門相互爭(zhēng)水,相互影響,流域之內(nèi)用水矛盾突出,上游截水、過度用水,致使中、下游地區(qū)生態(tài)用水短缺;水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,全國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉平均定額為8700m3/hm2,黃土高原地區(qū)灌溉定額高達(dá)1.5×104m3/hm2左右,最高達(dá)2.1×104m3/hm2,浪費(fèi)嚴(yán)重;水資源開發(fā)利很少考慮生態(tài)對(duì)水資源的需求,由于水資源短缺,大量擠占生態(tài)用水,使得天然林地、草地、野生動(dòng)物棲息地和水域逐漸縮小,呈現(xiàn)干旱化;地下水過度開采,地下水水位下降,造成地表植被生態(tài)需水不足,導(dǎo)致植被退化,沙漠化加劇。(1)承載壓力增大。黃土高原地區(qū)是我國(guó)比較典型的農(nóng)牧業(yè)交錯(cuò)發(fā)展區(qū)域,歷史上曾是我國(guó)的政治、文化中心,生態(tài)環(huán)境優(yōu)越,森林密布(表5)。夏、商、周以前由于沒有人類干擾,黃土高原表現(xiàn)為自然生態(tài)系統(tǒng),覆蓋度達(dá)53%。自夏、商、西周至漢代人類開始在這一地區(qū)活動(dòng),生態(tài)環(huán)境表現(xiàn)為基本維持自然生態(tài)系統(tǒng),覆蓋度達(dá)40%。漢朝以后這一地區(qū)一直是我國(guó)的政治與文化中心,人煙較稠密,農(nóng)牧業(yè)較發(fā)達(dá),由于政治、軍事多方面原因,人口增減變化劇烈,墾荒、樵采、毀林等對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,使森林和草原面積大片消失,1949年僅為6.1%……在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),由于人口數(shù)量沒有超出土地承載上限,且在地開發(fā)利用過程充分考慮土地立地條件,遵循宜農(nóng)則農(nóng),宜林則林的原則,宜牧則牧,以較為合理的方式對(duì)土地進(jìn)行利用。隨著黃土高原地區(qū)人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,人類對(duì)糧食、薪柴及其他資源的需求急劇擴(kuò)大,土地資源承載壓力增大,傳統(tǒng)的土地利用的合理性被打破。許多原本只適宜用作牧業(yè)生產(chǎn)的土地被用于農(nóng)業(yè),而牧業(yè)用地則向生產(chǎn)條件更差地區(qū)發(fā)展,擴(kuò)張的土地在地力耗盡后常被閑置,極易產(chǎn)生沙漠化。(2)樵墾。大量研究與實(shí)踐證明,過去荒漠化地區(qū)的土地利用呈無序狀態(tài)。在“以糧為綱”口號(hào)的誤導(dǎo)下,大量森林和草地被開墾為農(nóng)田,其中50%左右新開墾的土地因缺水和土壤風(fēng)蝕、貧瘠與鹽漬化而成為撂荒地和沙地。在作物生長(zhǎng)季節(jié),播種前后和作物生長(zhǎng)初期是風(fēng)蝕發(fā)生的高發(fā)期,采用不同耕作措施來改變下墊面狀況,增加地表粗糙度和覆蓋度,提高土壤表層濕度,增強(qiáng)土壤顆粒之間的凝聚力,提升臨界摩阻速度來防治風(fēng)蝕的發(fā)生。在同樣條件下,翻耕土壤的風(fēng)蝕模數(shù)有可能達(dá)到未翻耕土壤風(fēng)蝕模數(shù)的10倍以上(表6)。(3)濫牧。不同地表類型與土壤風(fēng)蝕的關(guān)系,因其地表性質(zhì)不同,在同等風(fēng)力吹蝕下出現(xiàn)的風(fēng)蝕量差別很大。原生草地由于有植被覆蓋的保護(hù)作用,表面結(jié)持力大,所以風(fēng)蝕量很小;固定沙地地表結(jié)皮厚,且有一定數(shù)量植被生長(zhǎng),在4~12級(jí)風(fēng)各吹蝕l0min的總風(fēng)蝕量也只有0.5kg;和固定沙地相比,半固定沙地的植被生長(zhǎng)步。抗風(fēng)蝕能力弱,表層質(zhì)地疏松,其風(fēng)蝕量是固定沙地的近3倍;而流動(dòng)沙地地表裸露,質(zhì)地橙散且無任何植被生長(zhǎng),其風(fēng)蝕量高達(dá)273.95kg,分別是固定沙地和半固定沙地的547倍和192倍。由此可見,原生草地及固定、半固定沙地地表一旦遭到人為破壞,下伏風(fēng)成沙一經(jīng)翻出地表,其性質(zhì)就完全與現(xiàn)代流沙相同,地表風(fēng)蝕就會(huì)迅速發(fā)展。地表重度踐踏,土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)一步受到破壞,草被根系弱化,保土固沙能力降低,長(zhǎng)期放牧試驗(yàn)表明,重度放牧?xí)r,草地因家畜過度啃食和踐踏,單子葉植物比例大幅度下降,地上地下生物量也隨放牧強(qiáng)度的增大而線性下降,重度踐踏與啃食的風(fēng)蝕量是輕度的20倍(表7)。(4)濫采。據(jù)調(diào)查,每次大濫采中都存在一定的盲目性,每一次盲目性的濫采都造成沙漠化的擴(kuò)展。寧夏回族自治區(qū)一些地方出現(xiàn)了采挖甘草狂潮,嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境。數(shù)據(jù)顯示,自20世紀(jì)80年代以來,寧夏因?yàn)E采亂挖甘草直接破壞草原面積17.83×104hm2,間接破壞35.7×104hm2,造成大面積草場(chǎng)沙化。地處毛烏素沙漠邊緣的靈武市白土崗鄉(xiāng)有各類草原10×104hm2,其中甘草生長(zhǎng)面積達(dá)2×104hm2。10多年來,甘草這一野生固沙植物非但沒有受到應(yīng)有的保護(hù),反而成了一些人發(fā)財(cái)致富的“聚寶盆”,并逐步形成個(gè)體甘草加工企業(yè)10多個(gè),收購販運(yùn)甘草大戶30多家。在靈武白土崗鄉(xiāng)草原腹地,采挖甘草的農(nóng)民遍布旱塬,身旁留下大大小小的土坑,他們或揮舞著鐵鍬,或掄起鎬頭。向地下垂直挖掘1m多深、向周圍挖掘1m2,才能將一株甘草完全挖出,濫采亂挖導(dǎo)致剛剛探出苗的野生甘草蕩然無存。他們大多采取地毯式挖掘,如同蝗蟲橫掃一般使草原在1d時(shí)間變了模樣。具有一定覆蓋率的林木植被是地表免受風(fēng)蝕,防止沙漠化的根本保證。林木的亂樵、砍伐使大量砂質(zhì)地表失去保護(hù),直接暴露于強(qiáng)勁的風(fēng)力作用下,使風(fēng)蝕過程加劇,造成土地沙漠化(表8)。3.2.3沙漠化的土壤來源黃土高原開發(fā)建設(shè)活動(dòng)迅猛發(fā)展,對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響,開發(fā)建設(shè)活動(dòng)項(xiàng)目引起的土地沙化是一種比較典型的工程侵蝕。神木縣位于陜西省北部、全縣轄22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。縣境內(nèi)儲(chǔ)煤面積達(dá)0.45×104km2,占全縣總面積的59%,截至2002年神木縣的大小煤礦200個(gè)左右,主要集中在大柳塔鎮(zhèn)、孫家岔鎮(zhèn)、店塔鎮(zhèn)等縣北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)。大柳塔地區(qū)處于毛烏素沙地和黃土高原的過渡地帶,生態(tài)比較脆弱,風(fēng)大沙多,干旱多災(zāi),風(fēng)蝕、水蝕嚴(yán)重,是黃河流域風(fēng)蝕沙漠化和水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。礦區(qū)開采、鐵路與公路的施工以及工業(yè)場(chǎng)地、居民點(diǎn)的建設(shè)都會(huì)直接造成地表形態(tài)與植被的破壞,形成大面積人工裸地。使土地沙漠化程度加劇,同時(shí)由于沙漠化土地的蔓延,危害程度會(huì)進(jìn)一步加深。而不同施工項(xiàng)目對(duì)地表的破壞范圍也不同,鐵路、公路等呈線狀延伸,而施工和工業(yè)場(chǎng)地則呈點(diǎn)狀。煤田開發(fā)引起大面積的地下水位下降,使沙地水分減少,從而對(duì)植被的生長(zhǎng)造成不良后果。特別是降落漏斗區(qū)地下水疏干后,由于后期地下水的恢復(fù)緩慢,加上本區(qū)的氣候條件,風(fēng)沙侵襲,不免會(huì)引起植被退化,進(jìn)而導(dǎo)致沙漠化的發(fā)展。以大柳塔—孫家岔為中心的煤炭能源化工基地已初具規(guī)模。隨著煤炭開發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,該區(qū)人口膨脹,加上礦山建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施等方面的大量占用土地,破壞植被,造成水土流失,地下水位下降等,在一定程度上加速了沙漠的活化與擴(kuò)大趨勢(shì)的發(fā)展。4沙漠化治理新時(shí)期土地沙漠化治理的實(shí)踐回顧自20世紀(jì)50年代以來,黃土高原沙漠化地區(qū)的人民與沙漠化進(jìn)行著長(zhǎng)期不懈的斗爭(zhēng),先后經(jīng)過了50年代的試驗(yàn)摸索階段,60~70年代的集體大規(guī)模治理階段,70年代末~90年代末的大發(fā)展階段,以及90年末以來的鞏固發(fā)展提高階段,這些都為以后黃土高原沙漠化的治理積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),本文在總結(jié)黃土高原沙漠化治理的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合新時(shí)期黃土高原的發(fā)展特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出黃土高原沙漠化治理的較為實(shí)用的集中模式。4.1沙化的生態(tài)格局依托“三北防護(hù)林”、“退耕還林”、“天然林保護(hù)工程”等林業(yè)生態(tài)建設(shè)工程,通過封沙育林育草、流沙固定、沙地飛播造林種草、干旱區(qū)防護(hù)林營(yíng)建、圍欄輪牧等技術(shù),結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際對(duì)沙區(qū)進(jìn)行綜合治理。內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗位于黃土高原北端,全旗總土地面積74.38×104hm2,中部為庫布其沙漠區(qū),占全旗總土地面積的48.74%,北部為黃河沖積平原區(qū),占全旗總土地面積的23.45%,生態(tài)形式十分嚴(yán)峻。達(dá)拉特旗“三北”防護(hù)林工程、世行貸款水土保持工程和林業(yè)生態(tài)示范建設(shè)工程,堅(jiān)持不懈地開展了以防沙治沙為主體的林業(yè)生態(tài)建設(shè)。特別是進(jìn)入新世紀(jì),國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā),給達(dá)拉特旗的沙漠治理帶來了新的機(jī)遇和活力。2000年開始實(shí)施了退耕還林工程,2001年開始實(shí)施黃河上中游地區(qū)天然林保護(hù)工程,2005年開始實(shí)日元貸款風(fēng)沙治理工程,通過這些大工程大項(xiàng)目的帶動(dòng),達(dá)拉特旗的防沙治沙、植樹造林出現(xiàn)了可喜的局面,生態(tài)環(huán)境得到很大改善,呈現(xiàn)出環(huán)境治理和環(huán)境惡化處于相持階段,且局部好轉(zhuǎn)的歷史性局面。截止2008年底,全旗共有有林地4.87×104hm2,灌木林地14.3×104hm2,疏林地5473hm2,未成林地50656hm2,森林覆蓋率也由2001年的12.6%提高到2008年的23.18%。榆林市地處毛烏素沙地南緣,沙化面積達(dá)2.44×104hm2,有6座縣城陷于重重沙漠之中,412個(gè)村莊受風(fēng)沙的侵襲壓埋;100年間,已吞沒農(nóng)田、牧場(chǎng)14×104hm2。人們針對(duì)以風(fēng)力作用為主的沙質(zhì)荒漠化土地,建立了以“帶、片、網(wǎng)”相結(jié)合的防風(fēng)沙體系,使年沙塵日由20世紀(jì)50年代的70多天減少到現(xiàn)在的20多天,呈現(xiàn)出人進(jìn)沙退、林茂糧豐的“塞上江南”景象。榆林模式適合半干旱地區(qū)的荒漠化治理。4.2沙區(qū)的生物治理沙漠化是我國(guó)生態(tài)環(huán)境惡化中的一個(gè)重大問題,沙漠化的猖厥,使我國(guó)的農(nóng)田以0.3hm2/min的速度被吞蝕,在幾十年時(shí)間內(nèi)263×104hm2的土地變成了沙丘,失去生計(jì)的農(nóng)民節(jié)節(jié)退守,生活越來越艱難,有的不得不最終放棄,最終變成了生態(tài)難民。面對(duì)沙漠化,人們?nèi)燥@得有些無奈,力不從心。我國(guó)環(huán)境白皮書多年來一再宣稱:治理速度趕不上破壞速度,總體惡化的局面沒有得到扼制。因此,應(yīng)從下入手。(1)植物固沙。這是控制流沙最根本且經(jīng)濟(jì)有效的措施。牧草是保持水土,防風(fēng)固沙植物多年生牧草的根系發(fā)達(dá),枝葉繁茂,生長(zhǎng)迅速,侵占力強(qiáng),能很快覆蓋地面,減少地面徑流,保土固沙能力強(qiáng),且適應(yīng)性強(qiáng)而繁殖簡(jiǎn)易,固沙植物能為沙區(qū)人畜提供燃料和飼料,同時(shí),又可以恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境。其內(nèi)容包括:建立人工植被或恢復(fù)天然植被;營(yíng)造大型防沙阻沙林帶,以阻截流沙對(duì)綠洲、交通線、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)的侵襲;營(yíng)造防護(hù)林網(wǎng),控制耕地風(fēng)蝕和牧場(chǎng)退化;保護(hù)封育天然植被,防止固定半固定沙丘和沙質(zhì)的沙漠化危害。(2)工程治沙。以人工沙障、引水拉沙、化學(xué)固沙等手段治理或改造沙地的措施。見效快,但成本稍高,屬于臨時(shí)性或輔助性的指標(biāo)措施,目的是為生物治沙創(chuàng)造條件。生物措施不能湊效時(shí),才可能成為單獨(dú)起作用的長(zhǎng)遠(yuǎn)措施。治理流沙時(shí),采用柴草、粘土、卵石、網(wǎng)板等材料設(shè)置障礙物或鋪壓遮蔽,借以阻沙固沙;利用地形地物設(shè)置屏障,改變大風(fēng)方向,輸導(dǎo)流沙定向吹移;采取一定的工程措施,機(jī)械地進(jìn)行干擾控制,以固定阻擋、輸導(dǎo)搬運(yùn)流沙,定向塑造風(fēng)沙地貌,改變沙地條件,轉(zhuǎn)害為利。(3)化學(xué)固沙。可以看作是機(jī)械固沙的一種特例。在流動(dòng)沙地上通過噴灑化學(xué)膠結(jié)物質(zhì),使其在沙地表面形成有一定強(qiáng)度的保護(hù)殼,隔開氣流對(duì)沙面的直接作用,提高沙面抗風(fēng)蝕性能,達(dá)到固定流沙的目的。常見化學(xué)膠結(jié)物有瀝青乳劑、油葉巖礦液、合成樹脂、合成橡膠等,也可使用一些天然有機(jī)物,如褐煤、泥炭、城市垃圾廢物。4.3堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先,解決生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系自1984年著名科學(xué)家錢學(xué)森首次提出沙產(chǎn)業(yè)以來,經(jīng)過20多年的實(shí)踐證明,這是一項(xiàng)前景廣闊的事業(yè)。沙產(chǎn)業(yè)的興起,使防沙治沙工作由過去的被動(dòng)防治走向主動(dòng)開發(fā)利用沙