沙區(qū)人居環(huán)境安全研究綜述

沙區(qū)人居環(huán)境安全研究綜述

土地荒漠化是人類面臨的最嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。據2005年完成的最新監(jiān)測結果,全國沙化土地總面積為173.97萬km2,占國土總面積的18.12%;另外,具有明顯沙化趨勢的土地3.19萬km2,占國土總面積的3.32%,二者合計占國土總面積超過20%。沙漠化使我國沙區(qū)470多個縣(市、旗)、1300萬hm2農田、1億hm2草場、42%的沙區(qū)鐵路、4億人口、5萬個村莊和城鎮(zhèn)受到威脅,許多居民被迫離開家園,淪為生態(tài)難民。據估算,全國每年因荒漠化造成的直接經濟損失達541億元。盡管我國在沙漠治理領域取得了世人矚目的成就,但沙漠化危害總體上不斷加重是不爭的事實。嚴重的沙化威脅著我國生態(tài)安全和經濟社會的可持續(xù)發(fā)展,不斷擠壓著中華民族的生存發(fā)展空間。1949年以來,我國在沙漠化的發(fā)生機理和過程、流沙固定技術等方面,取得了長足的進展,得到了國際社會的普遍認可。沙區(qū)人居環(huán)境的外部空間和支撐基礎,其穩(wěn)定性和安全性關系到經濟社會的持續(xù)發(fā)展,將沙區(qū)的資源、環(huán)境、居民、經濟、社會等要素,納入人居環(huán)境的范疇進行研究,將是我國未來防沙治沙研究的一個趨勢。筆者嘗試對沙區(qū)人居環(huán)境安全研究進行初步的探討,希望對我國的防沙治沙研究有所裨益。1《人類地區(qū)》道薩迪亞斯的人類聚居學及系統(tǒng)論思想人類聚居學是一門以包括鄉(xiāng)村、集鎮(zhèn)、城市等在內的所有人類聚居(humansettlement)為研究對象的科學,著重研究人與環(huán)境之間的相互關系,強調把人類聚居作為一個整體,從政治、經濟、社會、文化、技術等各個方面,全面地、系統(tǒng)地、綜合地加以研究,而不是像城市規(guī)劃學、地理學、社會學那樣僅僅涉及人類聚居的某一部分、某個側面。人類聚居學是由道薩迪亞斯于20世紀50年代創(chuàng)立的,他采用“Ekistics”作為這門學科的名稱。Ekistics源自希臘語“oikistikos”,其意為“關于居住的”。此后,道薩迪亞斯在《為人類聚居而行動》一書中,給出人類聚居的廣義定義是,人類聚居是人類為自身所做出的地域安排,是人類活動的結果,其主要目的是滿足人類生存的需求。吳良鏞受道薩迪亞斯人類聚居學的啟示,創(chuàng)立了一門新的學科\_\_人居環(huán)境學,并將人居環(huán)境定義為:人居環(huán)境首先是人類聚居生活的地方,是與人類生存活動密切相關的地表空間,它是人類在大自然中賴以生存的基地,是人類利用自然、改造自然的主要場所。人居環(huán)境是一個寬泛的概念,吳良鏞采用系統(tǒng)論的思想,借鑒道薩迪亞斯的人類聚居學,將人居環(huán)境劃分為:自然系統(tǒng)、人類系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、居住系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)。由此可見,人居環(huán)境不僅僅是傳統(tǒng)建筑學上的住宅環(huán)境,還包括居民生活、生產等場所和信息交換等支撐系統(tǒng)。2沙區(qū)宜居安全理論內涵與研究2.1道薩迪亞斯的人類社區(qū)聚合體系前已述及,人居環(huán)境是一個非常寬泛的概念,涵蓋了鄉(xiāng)村和城市等各種類型。沙區(qū)因其獨特的自然環(huán)境,屬于人居環(huán)境的一種特殊類型。道薩迪亞斯認為人類聚居由內容(人及社會)和容器(有形的聚落及其周圍的環(huán)境)兩部分組成。此處借鑒道薩迪亞斯的分類及景觀生態(tài)學的相關理論,將沙區(qū)人居環(huán)境分為以下5個要素(圖1):1資源及礦物資源指所有的自然資源和生態(tài)環(huán)境,是人居環(huán)境的基礎。具體地說,沙區(qū)的自然資源包括氣候資源、土地資源、水資源、生物資源及礦產資源等;沙區(qū)的生態(tài)環(huán)境則是以風沙活動和干旱為主要特征的環(huán)境類型,包括生態(tài)系統(tǒng)失衡\,土地退化、植被蓋度低、風沙活動頻繁、降雨量低而不穩(wěn)、災害性天氣出現頻率高等。2與自然本底系統(tǒng)及人類之間的交往體系指人類出現以來長期形成的政治、經濟、文化等人類與自然本底系統(tǒng)及人類之間的交往體系和表達方式。具體包括法律、政策、生產生活方式、科學技術、文化教育、社會保障、民俗、大眾心理、文學藝術等。3居所綜合體組成由住所(房屋、帳房等)及公共設施或場所組成的居所集合體。我國沙區(qū)主要分布在西部地區(qū),沙區(qū)人居的居住斑塊系統(tǒng)主要包括零星分布的農牧戶、自然村落、集鎮(zhèn)等。4居住區(qū)是人居環(huán)境的核心,是由單個居民組成的群體,包括民族、人口數量、性別比例、人口素質、健康狀況等。5沙區(qū)人居環(huán)境的穩(wěn)定性指具體的人居環(huán)境內部及人居環(huán)境之間,發(fā)生物質、能量遷移和信息交換的紐帶系統(tǒng),如交通線路、水系、信息網絡等。需要強調的是,根據道薩迪亞斯的思想,人居環(huán)境的組成部分是一個相互關聯、缺一不可的整體,5個部分或要素共同組成了沙區(qū)人居環(huán)境的全部內容,不能把注意力局限于孤立的5種要素上,而必須注重各要素之間的相互關系,因為正是這種錯綜復雜的關系才使得人類聚居得以存在,也正是這種錯綜復雜的關系使得沙區(qū)人居環(huán)境失衡。盡管道薩迪亞斯將人居周圍的環(huán)境比喻為容器,將人及由于人形成的社會比作內容,但整個沙區(qū)人居環(huán)境系統(tǒng)通過通道系統(tǒng)與外界不斷發(fā)生著廣泛的物質、能量和信息的交換,因此,它是一個開放的復雜系統(tǒng),可以通過外界的輸入不斷地降低其趨向無序狀態(tài)的熵值,從而維持系統(tǒng)的平衡。2.2兩種尺度間的轉換無論人類聚居學還是人居環(huán)境科學,雖然認為城市和鄉(xiāng)村的實質均是人類聚居,但其理論體系仍然表現出濃郁的建筑學和城市規(guī)劃色彩。如道薩迪亞斯將整個人類聚居系統(tǒng)劃分為人體、房間、住所、住宅組團、小型鄰里、小城鎮(zhèn)、城市、中等城市、大城市、小型城市連綿區(qū)、小型城市洲、城市洲、普世城15個單元。吳良鏞將人居環(huán)境范圍劃分為全球、區(qū)域、城市、社區(qū)(村鎮(zhèn))、建筑等5個層次。由于中國的人居環(huán)境具有明顯的二元特征,城鄉(xiāng)人居環(huán)境在內在功能和外在形式上存在巨大的差異,這對借鑒道薩迪亞斯的理論帶來了很大的困難。另外,由于我國沙區(qū)分布的區(qū)域性特點,且區(qū)域內部具有局部的相對均一性特征,結合我國的實際情況,可初步將我國沙區(qū)人居環(huán)境分為區(qū)域、亞區(qū)域、縣域、村鎮(zhèn)、農牧戶5個層次。區(qū)域應包括我國所有沙區(qū)和潛在沙化地區(qū),具體地區(qū)從黑龍江西部到新疆東西長約4800km、南北寬約600km的帶狀地區(qū);亞區(qū)域應根據地理區(qū)位特點或者我國主要的沙漠沙地、潛在沙地的分布為害范圍進行劃分,其范圍可以跨省區(qū)界線;縣域和村鎮(zhèn)保留完整的行政區(qū)域;農牧戶則作為沙區(qū)人居環(huán)境的最小單元,具體則有農牧民的房屋(帳房)、院落等。既然沙區(qū)人居環(huán)境是由5個要素或部分組成的一個綜合的地域空間,就無法回避研究的尺度問題。國內外傾向于根據生物氣候劃分荒漠化(含其他荒漠化形式)地區(qū),大多數學者認為荒漠化主要發(fā)生在干旱、半干旱和部分亞濕潤地區(qū),還有人認為還應包括沙漠及極端干旱區(qū)。慈龍駿等以干旱程度作為主要指標,認為受荒漠化影響地區(qū)主要指干旱區(qū)、半干旱區(qū)和干燥的亞濕潤區(qū)。另有少數學者提出發(fā)生區(qū)域還應包括濕潤地區(qū),即荒漠化可能發(fā)生在地球上的任何地區(qū)?？梢?關于荒漠化的發(fā)生范圍依然存在爭論,因此,荒漠化的發(fā)生范圍不便于界定沙區(qū)人居環(huán)境安全研究的空間尺度。沙區(qū)人居環(huán)境可以簡略地表述為有人居住并從事生產活動的風沙危害區(qū)?；诖?沙區(qū)人居環(huán)境的研究空間范圍應主要集中于我國北方的農牧交錯區(qū)及牧區(qū)和西北綠洲地區(qū),包括吉林、遼寧、內蒙古、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆、西藏11個省區(qū)的風沙危害區(qū)。在該區(qū)域內可根據人居環(huán)境的分級選取相應的尺度進行研究,至于不同研究尺度間是否可以進行尺度轉換,則是需要進一步探討的科學問題。在研究荒漠化發(fā)生的時間尺度,即比較基點的問題上,一些學者認為地質年代形成的沙漠及荒漠都屬于荒漠化土地。另一些提出只有人類出現后的時間范圍,即距今約3000~6000a。聯合國防治荒漠化行動計劃則采用幾十年的時間尺度。中國及世界其他國家和地區(qū)的案例均表明,隨著城鎮(zhèn)等人類聚落形式的出現,頻繁高強度的人類活動常常導致土地退化、草場沙化,進而使許多人類文明和城邦最終湮滅。據史料記載,我國北方地區(qū)在戰(zhàn)國時期,開始修筑城池和長城等防御工事,抵御游牧民族的入侵,之后的屯兵戍邊和大量移民墾殖,形成了許多分散于我國北方地區(qū)的集鎮(zhèn),如戰(zhàn)國時期的隴西郡、北地郡、上郡等;秦朝在鄂爾多斯草原黃河沿岸修筑的大量城池;北魏南北朝時期在內蒙古、河北北部、山西北部、遼寧西部建立了許多州郡;隋唐時期在鄂爾多斯及陰山南北、寧夏平原、甘肅東部及河西走廊、新疆、西藏等地形成了大量的城鎮(zhèn);清代又在我國北方地區(qū)廣泛設置州縣及軍城,許多城鎮(zhèn)保留至今。伴隨著我國北方集鎮(zhèn)等聚落形式的大量形成,大約在東漢時期,鄂爾多斯地區(qū)出現了沙丘;東漢末到唐初,庫布齊沙漠、毛烏素沙地初步形成,清代,科爾沁沙地形成;清光緒年間,河北壩上沙地形成;清末和民國時期,陰山北麓敕勒歌中的豐美草原成為了“陰山北麓丘陵覆沙地區(qū)”。因此,就人居環(huán)境而言,其退化甚至荒廢就是人類自身以聚落為地理中心,有意識無意識的破壞過程。從這個角度上說,人居環(huán)境的退化,居民及其行為扮演了極重要的角色。樊勝岳等即認為內蒙古草原的沙化人為因素的作用超過90%,而不是籠統(tǒng)的人為因素和自然因素共同作用所致。基于上述事實,沙區(qū)人居環(huán)境研究的時間基準應自戰(zhàn)國時代開始,即距今約2800~3000a左右;對于由于近現代不合理的土地利用而對居住構成潛在威脅的人居環(huán)境,研究時間基準可以確定在100~200a前;對于近些年來采礦、采挖藥材等經濟植物\,水資源等的無序利用導致的人居環(huán)境威脅,可將時間基準確定在開始前。總而言之,對沙區(qū)人居環(huán)境的研究不能停留在靜態(tài)的時間維度,而應在可以進行比較的時間跨度內。2.3相關研究理論缺乏1993年清華大學吳良鏞教授首次提出了人居環(huán)境科學,1995年,清華大學成立了人居環(huán)境研究中心,此后,清華大學、同濟大學等相繼開設了相關課程,規(guī)劃建筑界從事相關研究的組織與活動也逐漸增多,“人居環(huán)境”這一術語逐漸被接受和沿用。從名詞的提出至今,人居環(huán)境科學僅僅經過了十余年的時間,因此是非常年輕的學科。雖然廣義的人居環(huán)境包括城市人居和鄉(xiāng)村人居,但近些年的理論和案例研究大量集中在城市建筑及規(guī)劃領域,而沙區(qū)人居環(huán)境研究的著眼點則是廣袤的風沙危害區(qū),因此,可借鑒的研究內容非常有限。自“十一五”開始,我國第一次將沙區(qū)人居環(huán)境安全列入防沙治沙科技支撐的研究內容,但具體的研究內容目前尚在探索之中。在此,基于沙區(qū)人居環(huán)境的5個要素,針對人居環(huán)境安全,初步提出現階段沙區(qū)人居環(huán)境安全研究的內容體系(圖2):由圖2可以看出,沙區(qū)人居環(huán)境研究涉及到法學、政治學、經濟學、農學、林學、生態(tài)學、地理學、人口學、環(huán)境學、水文學、大氣物理學、建筑學等學科和技術領域。就沙區(qū)人居環(huán)境安全目前的表象看,似乎土地退化是最嚴重的問題,因而目前急需解決農田風蝕和草場退化及流沙危害。其實,土地退化是沙區(qū)人居安全在社會、政治、經濟、人口、自然等因素綜合作用下的最終結果。因此,必須強調研究內容的整體性和綜合性,這樣才能通過沙區(qū)人居環(huán)境的綜合管理,最終實現沙區(qū)環(huán)境的宜居和可持續(xù)。3生態(tài)足跡的測定研究沙區(qū)人居環(huán)境安全保障的一系列技術,確定人居環(huán)境是否安全、不安全的程度等,是首先必須解決的問題。沙區(qū)人居環(huán)境安全實際上就是生態(tài)系統(tǒng)的健康問題。就生態(tài)系統(tǒng)健康而言,國內外一些學者開展了大量的相關研究,對其定義、標準、評價體系、評價方法,以及不同的生態(tài)系統(tǒng)健康都有一定的分析和論述[15,16,17,18,19,20],但目前生態(tài)系統(tǒng)健康評價存在指標體系構建、指標選擇、指標量化、指標權重、生態(tài)系統(tǒng)健康的對比等非常復雜的問題,使得生態(tài)系統(tǒng)健康評價難以操作。在WilliamRees提出生態(tài)足跡(EcologicalFootprint)的概念以前,所有的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評估方法,幾乎無一例外地只用具體的或彼此互相孤立的物理、化學或生物環(huán)境指標,而忽略了占有絕對支配地位的人類活動;而恰恰是人類族群的規(guī)模和其消費行為,往往是導致一個地區(qū)生態(tài)退化的最終壓力源。生態(tài)足跡是一個基于面積的、定量化地描述人類活動在特定區(qū)域中對資源利用程度的指標。其基本思想是首先計算出某個地區(qū)人口需要的生物性生產土地面積(包括資源需求和廢棄物排放),即所謂的生態(tài)足跡,然后與該區(qū)的實際面積進行比較,如果生態(tài)足跡大于實際土地面積,則出現生態(tài)赤字。該方法對沙區(qū)人居環(huán)境安全研究的意義在于,定量直觀地描述人居環(huán)境中的自然資源赤字程度,并直接給出保障沙區(qū)人居安全的答案:要么通過通道系統(tǒng)從系統(tǒng)外部進行生態(tài)補償或輸血;要么調整生產方式和經濟結構,增加單位面積土地的產出;要么繼續(xù)利用,直至系統(tǒng)瓦解,最終使居民淪為生態(tài)難民而遷移。此處不妨借鑒生態(tài)足跡的方法,提出圖3的沙區(qū)人居環(huán)境安全評價的技術路線。圖3中,生態(tài)足跡總需求(DF)是指一定人口、社會經濟條件下,當地居民所需要的耕地、草地、林地、化石燃料及建筑用地。資源總供給(VF)是在當前的自然資源和環(huán)境條件下,所能供給的耕地、草地、林地、污染物吸收、建筑等面積和必須的生物多樣性面積之和。如果生態(tài)足跡總需求大于當地的資源總供給,則系統(tǒng)出現生態(tài)赤字;小于或等于資源總供給,則處于平衡或生態(tài)盈余狀態(tài)。如果沙區(qū)人居系統(tǒng)出現了生態(tài)赤字的情況,可以認為系統(tǒng)是不健康或不安全的;相反,可以認為是安全的或生態(tài)是平衡的。該技術路線回避了其他生態(tài)系統(tǒng)健康評價涉及到的指標體系及各指標所占的權重等目前無法徹底解決的復雜問題,并且把人口等社會經濟情況及資源環(huán)境結合起來,既考慮了自然的因素,同時也考慮了社會人文因素。而且,可以在不同的生態(tài)系統(tǒng)間進行定量化的比較。根據該評價方法,在沙區(qū)人居環(huán)境不安全的情況下,要繼續(xù)維持系統(tǒng)對當地居民的支撐,就必須采取生態(tài)補償,或者采取措施進行生產方式和經濟結構的調整,或者改善當地的資源環(huán)境條件,提高資源環(huán)境承載力。以上措施應成為防沙治沙工作的基本思路,而不是將著眼點僅僅放在沙區(qū)草場、農田風蝕的防控和流動沙丘的治理等單方面的措施上。4沙漠化—結語沙區(qū)人居環(huán)境是一個紛繁復雜的巨系統(tǒng),就目前的科技和認知水平,從根本上對其進行完全求解是不現實的,因為要研究清楚各組成要素內部、各要素之間的關系、系統(tǒng)內部相互作用的機理和過程,并預測其結果是極其困難的。但從人居環(huán)境形成的歷史和過程可以看出,導致人居環(huán)境退化的主要驅動力是人類不斷滿足自身的需求而進行了過度的資源開發(fā)。自然界在人類出現以前就已經存在,人類的干擾使這個原本平衡的系統(tǒng)出現了失衡,最終出現了土地退化、資源枯竭等惡性結果。既然人是自然本底系統(tǒng)的干擾源,是不是不管采取何種生產方式或生存哲學,最終自然系統(tǒng)也會崩潰呢?對于封閉的系統(tǒng),沒有與外界的物質、能量和信息的交流,系統(tǒng)最終會趨向于熵值不斷增大的無序狀態(tài),隨著自組織能力的下降而最終崩解。沙區(qū)人居環(huán)境是開放的系統(tǒng),雖然在人為的擾動下遠離了平衡態(tài),但有些過程是可逆的,可以通過通道系統(tǒng)進行物質、能量、信息的交換和自然本地系統(tǒng)的自組織修復能力而重歸平衡(圖4);這或許應該是人類主動采取各種措施進行防沙治沙的最基本的理論基礎。但是必須強調人類社會對待自然本底的態(tài)度,也就是以生態(tài)學的理論視野和思維方式與