气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价综述

气候变化和人类活动是导致沙漠化的两大驱动力,系统评价两者在沙漠化过程中的相对作用对于深入理解沙漠化过程的驱动力作用机理以及开展防沙治沙工作具有重要的意义。本研究从定性-半定量和定量研究两个方面对目前气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价方法进行了系统的梳理,认为目前的评价方法存在着主观性强、可重复操作性差、多基于行政单元而缺乏在连续的空间域上来评价气候变化和人类活动相对作用等不足。基于对以往研究的总结和笔者近阶段的相关研究成果,笔者认为开展气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用的评价工作关键是突破两类驱动力相对作用在连续的空间域上进行评价和表达这一瓶颈的制约,并提出了以定量研究为核心,以NPP为衡量气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用的公共指标,通过拆分“驱动力作用-沙漠化土地动态响应”这一生态过程为若干可能情景来构建气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价方法的思路。此外,在进行定量评价时,还需要考虑结果验证以及评价尺度这两个重点问题对评价结果和结论的影响     

青海贵南草原沙漠化影响因子的贡献率

影响因子贡献率是目前沙漠化研究的焦点之一,诸因子对沙漠化发展的贡献和对沙漠化现状的贡献是这一科学问题的两个方面。利用风洞模拟实验和¹³⁷Cs示踪技术,建立了青海贵南现代草原沙漠化多因子方程,分别区分了该区风速变化、植被变化、牲畜践踏(滥牧)、樵采破坏(滥樵)和草地开垦(滥垦)等五个主要影响因子对沙漠化现状及其发展的贡献率。结果表明,牲畜践踏、樵采活动和草地开垦对沙漠化发展的贡献率分别为54.78%、4.66%和40.56%,人类不合理经济活动是近40a来沙漠化发展的根本原因。平均侵蚀风速变化很小,对沙漠化发展的贡献率为零。植被盖度的变化对沙漠化发展具有显著的贡献,但在近几十年来气候变化尚不足于对植被盖度造成明显影响的前提下,对沙漠化的影响作用被进一步归结为人文因子的贡献。沙漠化现状是在自然沙漠化过程的基础上人类不合理经济活动进一步叠加的结果,自然因子和人文因子对当前沙漠化现状的贡献率分别为27.8%和72.2%,人文因子中牲畜践踏、樵采活动和草地开垦对沙漠化现状的贡献率分别为39.55%、3.37%和29.28%。沙漠化影响因子的贡献率因时、因地而异。     

耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型

沙漠化土地是自然、人文因素共同作用下的地表复杂系统,建立耦合自然-人文因素的沙漠化动态模型对于理解沙漠化演变过程、预测发展趋势以及进行科学调控具有重要的意义。本文以鄂尔多斯为典型研究区,利用系统动力学的方法,针对气候变化、土壤水分、人口、经济、放牧、土地利用六大沙漠化驱动力建立其与植被NPP的影响与反馈,结合不同沙漠化等级对应的NPP阈值范围,构建耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型。模拟的植被NPP与基于MODIS影像反演的实际NPP的对比表明,模型总体较为可靠。对不同情景下研究区2011-2030年植被NPP及沙漠化动态模拟分析表明,降雨是控制研究区沙漠化动态的主要因素,但在未来人类活动不变的情况下降雨量增加50%仍不能改变现有的沙漠化状态; 禁牧休牧相对于退耕还林还草、植树种草等政策更有利于植被恢复,但总体成本较高; 单独政策均无法改变现有的沙漠化状态,而这些政策的取消则会在不同的时间内导致沙漠化朝重度和极重度方向发展。对于地方政府而言,则需要根据自身经济状况合理选择不同政策组合来确保沙漠化的持续改善。     

我国沙漠化研究的若干问题——2.沙漠化的研究内容

我国开展沙漠化的研究与防治已有半个世纪,但沙漠化土地一直在加速扩展,目前仍然处于"局部治理,整体恶化"的严峻态势,其重要的原因之一,就是未能在认识沙漠化关键科学问题的基础上,建立比较完善的沙漠化科学的基本理论体系来指导防治实践。沙漠化过程研究与防治实践中许多科学问题的解决,是需要以沙漠化科学为主的多学科交叉与综合集成的研究。作者就我国沙漠化学科的主要研究内容开展讨论,认为沙漠化研究应以人-地关系为主线,在时间序列上,将沙漠化环境背景的形成演化、沙漠化与沙尘暴的现代过程及其在全球变化格局下的发展趋势的研究系统化,以揭示沙漠化的形成与演变;在空间结构上,将沙漠化地区的生态环境退化过程与区外乃至全球的大气环流格局视为统一的环境动力系统进行研究,以揭示沙漠化与沙尘暴的空间分异及其对环境和社会经济的影响。通过定量认识人类活动和自然因素影响下研究沙漠化的演变规律及其调控的理论依据和技术途径,为沙漠化防治提供科学基础。据此,提出沙漠化的主要研究内容为:沙漠化过程的自然与人文背景研究、沙漠化(沙尘暴)动力学过程及其调控、沙漠化的生物学过程与植被恢复重建机理和沙漠化综合防治战略与模式。     

我国半干旱地区现代沙漠化驱动因素的定量辩识

现代沙漠化的成因是目前沙漠化研究中争论较大的问题之一,其根源在于对现代沙漠化驱动因素的辨识不清,难以确定现代沙漠化过程中的主要驱动因素。本文对位于我国半干旱地区的主要沙漠化地区科尔沁、浑善达克、乌盟后山、共和盆地、藏北高原和藏南河谷地区内各选择一个典型区,分别是白音他拉、那日图、西井子、共和盆地、那曲地区和扎囊县,利用主成分分析和相关分析等定量方法,分析了6个典型区现代沙漠化过程中多种影响因素的作用,找出了现代沙漠化过程中的主要驱动因素。研究结果,6个典型研究区现代沙漠化的驱动因素具有综合性、地域性和主导因素的差异性,说明在我国半干旱地区的现代沙漠化是一个自然与人为因素共同作用的综合过程,其驱动因素有着较大的地域性和差异性。推广之,对我国沙漠化驱动力或成因的认识也不能一概而论,现代沙漠化的成因应具有一定的地域性。     

科尔沁地区现代沙漠化过程的驱动因素分析

基于近50a科尔沁地区沙漠化土地发展-再发展-逆转的时空变化的研究结果, 以气候波动和人类活动变化作为主驱动因子, 探讨现代沙漠化过程的驱动因素的作用。近40多年气候的波动在一定程度上直接地通过不同时期的降水-温度组合影响着沙漠化的进程, 间接地通过人类对气候波动的响应而产生的经济活动来加速沙漠化的进程。尽管科尔沁地区的气候驱动因子呈现出有利于沙漠化发展过程的趋势, 但在近10多年来, 这种驱动力的作用被有利于沙漠化逆转过程的驱动力所抵消。人类活动是研究区沙漠化过程中更加活跃的驱动因子, 体现在土地利用方式的转变和强度的增加, 以及由此而产生的对自然植被群落毁灭性的破坏而加速了沙漠化的进程。以土壤风蚀为例, 这种加速可以是自然条件下的4~10倍; 随着沙漠化程度的加剧, 所产生的在土壤养分、生物多样性和生物生产量等方面退化的加速也与自然条件下的情况相差3~10倍以上。同样是人类活动, 在合理的土地利用、采取各种沙漠化防治措施的情况下, 又可使沙漠化过程逆转。从这一点上来说, 人为驱动因素应是起绝对主导作用的。     

论土地沙漠化过程中的人类活动

简要回顾了土地与土地沙漠化过程中,指出了人类对土地的特殊需求．引起了对土地的开发利用;对土地的不合理利用导致了土地沙漠化。从三个方面剖析了人类在土地沙漠化过程中的作用：并指出．土地沙漠化问题是一个综合的生态环境问题。最后．从人地关系角度出发．充分考虑到了人类在土地沙漠化过程中的地位与其主观能动性,给出几点防治沙漠化的对策。     

呼伦贝尔草原沙漠化现状、发展态势与成因分析

呼伦贝尔草原是我国优质的天然牧场和重要的畜牧业生产基地。近年来,该草原中的砂质草场已大面积发生沙漠化。通过实地调查研究,并结合遥感资料和前人研究成果,本文在分析了呼伦贝尔草原沙漠化现状和发展态势的基础上,着重从地质环境变化和人类活动两个方面探讨了该区沙漠化的成因。认为沙漠化的发展是自然因素与人为因素共同作用的结果,地质环境因素是形成沙漠化的基础,地表的土壤和植被是草原良好的保护层,人类对草原的破坏是导致沙漠化的直接原因。最后,对沙漠化的防治提出了3点建议。     

景观生态学原理在沙漠化研究中的应用

景观生态学的主要研究对象是景观的结构、功能、变化和景观规划管理,其基本原理包括:景观结构和功能原理、生物多样性原理、物种流动原理、营养再分配原理、能量流动原理、景观变化原理和景观稳定性原理等。沙漠化发生发展的过程实际上是指在自然和人为因素的作用下,生态系统结构遭受破坏、功能过程受阻和演变发生异化的过程。所以,景观生态学原理在沙漠化的研究和治理实践中有着重要的意义。本文从沙漠化与生态系统结构、功能变化、沙漠化与生物多样性、沙漠化生态系统的物质循环和能量流动以及沙漠化生态系统的稳定性等方面论述了景观生态学原理在沙漠化研究中的应用。     

伊克昭盟水分条件与沙漠化的关系

本文分析了降水的时空分布规津与沙漠化的关系。同时还研究了当代人类不合理的开发利用在沙漠化形成过程中的突出作用,这种人类活动在某种程度上超过了自然条件的影响。此外还通过航测照片判读来研究河流、湖泊、水井放牧点与沙漠化的关系。并阐明了该区改造利用沙漠的有利条件和限制因素。     

干旱区绿洲化、荒漠化研究的进展与趋势

  干旱区绿洲化、荒漠化是两个反向发展而又相互联系的过程。近60 a来,我国绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km²扩大到10.4万km²,沙漠化土地面积由5.3万km²扩大到11.4万km²,受盐渍化危害的耕地面积达到1.5万km²,占总耕地面积的30%。绿洲化优化了局地生态环境,扩大了人类的生存空间,但绿洲低水平、无序的开发使绿洲稳定性下降,同时引发包括荒漠化在内的一系列生态环境问题。通过对绿洲化、荒漠化研究进展的综述,提出了围绕几个关键科学问题近期需要开展的主要研究内容和总体思路,努力在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互作用的基础上,揭示绿洲化、荒漠化过程及其演变机理,为综合评价环境变化趋势和效应以及调控对策与管理模式的研究,提供科学依据。     

近1 ka以来河西地区的沙漠化及对高强度人类活动的响应分析

河西地区地处青藏高原区与西北干旱区过渡带,是当下推进"一带一路"伟大战略建设的重要通道。同时,该地区也是我国沙漠化最严重地区之一。通过对已发表的河西地区风沙堆积事件与历史时期战争、人口数量、降水变化进行综合对比研究,分析了该地区近1 ka以来沙漠化的主导因素。结果显示：（1）在最近1 ka以来,河西地区的沙漠化主要发生在0.91 ka、0.74 ka、0.68 ka、0.44 ka、0.32 ka、0.24 ka、0.18~0.12 ka和<0.1 ka时段。（2）0.91 ka、0.74 ka、0.68 ka、0.44 ka和0.24 ka时段的沙漠化敏感地响应了高强度的战争活动,0.32 ka时段的沙漠化是对区域低降水量的响应。（3）近200 a以来的沙漠化是对人口快速增长的响应。     

西南岩溶山地乡村景观格局与石漠化调控展望

西南岩溶山地乡村景观格局石漠化过程的生态认识落后于生态治理措施。面对国家需求,优化乡村景观格 局对石漠化发生过程的调控,未来优先研究领域：⑴识别岩溶山地乡村景观格局的转换、渐变和基本不变的层次 性,测算不同尺度下乡村景观类型及其空间组合的贡献;⑵认识不同类型乡村景观空间分布的生态学意义及其对 区域石漠化整体程度的影响,找出不同乡村景观演化格局下的石漠化效应;⑶厘定岩溶山地高强度人类活动及其 所诱导的乡村景观格局演化对石漠化的作用效应,构建乡村景观石漠化的成因框架;⑷探讨乡村景观格局制约下 有利于石漠化土地恢复的格局优化模拟,丰富人们对岩溶山地乡村石漠化发生过程的理解和认识。     

晋西北土地沙漠化问题的研究

根据野外调查和室内实验样品的测试分析，认为晋西北地区现代土地沙漠化是在脆弱不稳定的自然因素基础上产生的自然沙漠化过程和人为不合理的经济活动导致的人为沙漠化加速过程的迭加结果，它是人类不合理的、过度的土地利用与脆弱的生态环境间不相协调的产物。并指出，该区土地沙漠化的未来发展趋势主要取决于自然因素和人为因素的发展趋势。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。     

中国南方湿润区红层荒漠化问题

通过回顾国内外荒漠化概念的演变和国内对荒漠化问题的研究,认为发生在湿润区和半湿润区的极端土地退化也是一种特殊的荒漠化。中国南方湿润区的红层分布区由于岩性的特殊性,在人类的不合理开发利用影响下,产生了一种特殊的土地退化现象,暂称之为红层荒漠化。作为对该问题研究的初步成果,本文提出了红层荒漠和红层荒漠化的概念,重点阐述了红层软岩区荒漠化的地貌特征、生态特征和土壤特征。然后以南雄盆地为例,分析了劣地式红层荒漠的分布特征及盆地尺度的荒漠化格局,认为红层荒漠最初以点状揭露的方式形成,然后发展为呈斑块状分布;劣地式荒漠化基本都发生在盆地中部由软岩构成的缓丘和岗地区域。在面上调查和案例地深入研究的基础上,从岩石特性、自然影响和人为干扰等方面探讨了劣地式红层荒漠化的形成机理,劣地式红层荒漠化过程的诱发因素较复杂,主要是人为影响,可概括为：粗放开垦、林地过火、旱地退化、人为取表土以及村庄内的多因素干扰。红层暴露后在自然力和人为作用下都可能发生荒漠区扩展。     

西藏"一江两河"中部流域地区土地沙漠化变化的驱动因素分析

土地利用/覆盖变化及其驱动力是当前研究的热点问题,现代土地沙漠化变化的机制及其驱动因素的研究更倍受关注。选择西藏"一江两河"中部流域地区为研究区域,依据该区1991年与1997年的两期土地沙漠化类型与面积数据,利用定量方法分析了同期土地沙漠化的发展变化与区内各种自然与人文因子间的数量关系,以定量辩识其变化的驱动因素。分析结果表明,该区近期土地沙漠化的变化是在多种气候因子、社会因子与经济因子共同驱动下自然变化过程与人为变化过程相互影响的结果,其中,自然驱动因素主要是风力与干旱程度,人为驱动因素主要是农作物播种面积与牲畜(超载)数量,但比较之下自然驱动因素的作用相对稍重,具有相对主导性。