中国西北干旱区土地退化与生态建设问题3郑 度中国科学院院士,中国科学院地理科学与资源研究所,北京1001013国家自然科学基金项目(N o.40471059)关键词 西北干旱区 土地退化 生态建设 本文阐述了西北干旱区自然环境的基本特点,讨论了土地退化中土地沙漠化、土地盐渍化和草地退化问题。
指出生态建设应当尊重自然,不宜大面积植树造林,采取生态修复措施和建立自然保护区有助于环境整治与生态建设。
在区域发展中应当重视土地与水资源的合理开发利用以及区域间环境与发展协调等问题。
中国西北干旱区的开发历史悠久,在西部大开发战略部署下又受到社会各界的密切关注。
本文从自然地理学角度阐述了西北干旱区自然环境的基本特征,并就环境与发展协调中的土地退化、生态建设以及区域发展中水土资源利用等问题进行了探讨。
1西北干旱区自然环境的基本特征我国西北干旱区是与东部季风区、青藏高原区并列的、各具特色、分异明显的三大自然区之一。
干旱区指气候干燥、降水较少的区域,由于蒸发(包括蒸腾在内)大于降水,而成为干旱缺水的地区。
对于干湿程度不同所引起的自然界的地域分异,科学家们拟订了相应的气候指标来加以划分。
通常用干燥度,即潜在蒸发对降水的比值,可以近似地代表一地的干湿程度。
因为,降水代表水分的最主要来源,而潜在蒸发(即蒸发蒸腾的气候因素)则代表在土壤水分充足的条件下,矮杆作物或短草最主要的水分支出。
干湿地区划分的主要依据应当是与干湿状况相关的植被、土壤等自然现象。
在划分以后,与干燥度的分布作对比,选取如下比较接近的数值作为参考:湿润地区干燥度在1.0以下,半湿润地区与半干旱地区之间分界线附近干燥度在1.5左右,干旱地区干燥度则在3.5以上[1]。
虽然东部季风区和青藏高原区范围内也有一定面积的干旱地区和半干旱地区分布,但本文将仅限于在自然地理学家所划分的西北干旱区内来讨论土地退化与生态建设等问题。
我国西北干旱区幅员辽阔,包括内蒙古东部半干旱地区的草原地带,内蒙古西部、宁夏、甘肃和新疆等省/区干旱地区的荒漠地带。
我国西北干旱区的基本自然特征,大体可以按照半干旱地区和干旱地区分别表述如下[2]:半干旱地区 降水量比可能蒸发的水分少,其差值较大。
天然植被主要为干草原,土壤中多有钙积层,有机质含量低,可给性矿质养分较少,在排水不良地方,盐渍化迅速。
在没有灌溉的条件下,可以耕种,但生产很不稳定,如没有适当措施,风力侵蚀土壤亦将引起地力逐渐衰退。
各年降水量变化大,常有旱患,往往成灾。
受地方因素作用,部分海拔较高的山地、阴坡或水分条件较好的地方,也可以有灌丛或森林生长。
干旱地区 降水量比可能蒸发的水分少,而且两者差值很大。
除地方性因素所造成的特殊情况外,天然植被为半荒漠与荒漠,土壤呈石灰性,有机质含量低,可给性矿质养分少。
在排水不良地方,盐渍化很迅速。
除非采取特殊措施(如甘肃的砂田),无灌溉即不能耕种。
但在某些水分稍好的山前地域,无灌溉亦能耕种,由于各年降水量变化大,其生产情况反而比半干旱地区更差一些。
了解西北干旱区上述干湿程度的区域差异是很必要的,人们可以根据不同区域的具体自然条件来拟订退化土地综合整治和生态建设的对策与措施,也为规划土地与水资源的合理开发利用,提供科学的宏观区域框架。
2土地退化问题土地退化指由于人类不合理利用土地及气候变化等自然因素发生逆变,或两者共同作用,导致土地质量降低,土地生产潜力衰减或丧失的过程及结果。
在干旱、半干旱地区土地退化的主要类型有:风力吹蚀作用形成的土地沙漠化(沙质荒漠化)、排水不良蒸发强烈形成的土地盐渍化,人类过度垦殖、超载过牧引起的草地退化等。
它们的形成与演化过程不一,其整治战略和措・7・ 自然杂志 29卷1期特约专稿 施也迥然有别。
强烈的土地退化加剧了人口、土地与粮食的矛盾,社会、经济与生态的后果严重,成为影响生产持续发展和人民生活水平提高的重要制约因素。
为了维持人类社会的生存空间,必须采取有效措施,防止土地进一步退化,使退化土地得以恢复,以充分发挥其生产潜力,促进区域的可持续发展。
2.1沙漠化土地的分布土地沙漠化是西北干旱区突出的环境问题,指在干旱、半干旱地区脆弱的自然环境背景下,过度的人类活动导致生态失衡,造成类似沙漠景观的土地退化,出现土地沙漠化过程,或沙漠化影响的土地。
沙漠化过程大体包括沙地(丘)活化、草原灌丛沙漠化、土壤风蚀粗化以及土地的不均匀切割等4种过程。
在西北干旱区东部半干旱地区的草原地带,沙漠化土地多为成片分布;在西部干旱地区的荒漠地带,沙漠化土地则集中分布于沙漠绿洲的边缘,它们连接起来呈裙带状镶嵌在沙漠的外围[3]。
我国干旱、半干旱区沙漠化(风沙化)土地分别为10.3×104km 2和21.8×104km 2,占全国沙漠化土地的27.8%和58.8%[4]。
据统计,2000年我国北方有沙漠化土地38.57×104km 2,其中:轻度沙漠化土地13.95×104km 2,中度沙漠化土地9.98×104k m 2,重度沙漠化土地7.91×104km 2,严重沙漠化土地6.75×104km 2,分别占36.1%,25.9%,20.5%和17.5%。
与20世纪80年代中后期监测结果相比,轻度沙漠化比例减少,中度沙漠化比例基本稳定,重度沙漠化比例增加[3]。
这与沙漠化土地发展规律以及“先易后难”的治理结果是大体相符的。
2.2土地盐渍化土地盐渍化又称盐碱化,指盐分在土壤中积聚,形成盐渍化土壤或盐渍土的过程。
土地盐渍化现象主要发生于干旱、半干旱地区,由于地面蒸发作用较大,地下水的矿化度高,使底层土和地下水中所含的盐分随着土壤毛细管水上升并积聚于表土。
在不合理的耕作灌溉条件下,易溶盐类在表土积聚,也能引起土壤盐渍化,称为土地次生盐渍化。
据统计,新疆耕地次生盐渍化最严重,共126.39×104hm 2(1hm 2=104m 2),占耕地面积30.58%;内蒙古次之,为179.76×104hm 2,占耕地面积23.8%[4]。
内蒙古后套灌区耕地从1950年的19.5×104hm 2增至1973年的37×104hm 2,而灌溉面积中的盐碱地由3×104hm 2增加至21.1×104hm 2,占耕地面积的57%[5]。
新疆后备耕地资源中盐渍化土地556.16×104hm 2,占58.49%,居各省区之首。
甘肃、宁夏、内蒙古后备耕地资源中盐渍化土地面积分别占40.28%、22.79%和9.46%。
1990年以后开垦的部分荒地,仅新疆就增加耕地面积39.4×104hm 2,甘肃、宁夏等新垦灌区,灌溉后引起地下水位升高,导致新增耕地绝大部分都有不同程度的次生盐渍化[4]。
盐渍化土壤与盐渍土的改良一般考虑流域治理与综合治理,并注重改土和治水相结合、排水与灌溉相结合的基本原则。
总之,对西北干旱区而言,无论是提高当前土地利用率和耕地单产,还是将来扩大可耕地面积,土地盐渍化始终是非常重要的制约因素。
2.3草地退化及其原因在干旱、风沙、盐碱等不利自然因素的影响下,或在过度放牧、滥割、滥挖草地植物等不合理利用的情况下,引起草地牧草生物产量降低,品质下降、草地环境恶化、草地利用性能降低,甚至逐渐失去利用价值的过程称为草地退化。
我国西部分布着5大牧场,天然草地面积33144×104hm 2,占西部地区总面积的48.2%。
甘肃、新疆、内蒙古退化草地面积变化于42%～87%之间。
与20世纪80年代中期相比,退化草地面积正在扩大。
以内蒙古为例,20世纪70年代末退化草地面积21.34×104h m 2,占可利用草地面积的36%,而1995年达38.70×104h m 2,占可利用草地面积的60%。
15年间退化草地面积增加了17.36×104h m 2,平均每年扩大1.16×104h m 2,即可利用草地面积每年以1.9%的速度退化。
人类活动与气候变化是导致草地退化的重要原因。
大量调查研究表明,近30年大面积草地退化主要是由于人类不合理的活动所致,超载过牧、草畜供需失衡是主要矛盾,也有盲目开垦、滥樵乱采、工矿开发等的负面影响[5]。
不合理的政策导向也是草地退化的重要原因。
据统计,从1991年到1995年,政府用于草原牧区的建设费用每年约1亿元,每公顷可利用草地仅0.45元[6]。
长期以来重视草地作为畜牧业基地的生产功能,轻视其生态功能,致使对草地的投入很少,草地生态系统的产出多于投入。
3生态建设应尊重自然在我国西北干旱区的发展战略中,生态建设是重要的内涵。
陆地表层上主要生态系统类型的分布取决于温度水分条件的组合,形成受自然地带规律制约的空间格局。
现按照尊重自然的原则讨论生态建设中有关植树造林、生态修复和自然保护区建设等问题。
・8・Chinese J ournal of N ature Vol.29No.1 Invited Special Paper3.1植树造林与“绿化工程”长期以来,普遍存在着“绿化”就是植树造林,生态建设就是植树造林的片面认识。
这主要是由于人们对自然地带规律缺乏了解所致。
通常在受季风作用影响的我国东部湿润和半湿润地区,温度水分条件好,有天然森林分布,也可以植树造林。
在半干旱、干旱地区则仅在山地的适宜部位有森林分布,局部地段可以植树,但大面积造林则不合适。
有学者提出以森林覆被率作为我国各个区域可持续发展的共同指标之一,这是值得商榷的。
以我国西北干旱区为例,适宜森林生长分布的区域有限,目前一些省区的森林覆被率多在5%以下。
如果要求这些省区大面积植树造林,以达到对东部湿润、半湿润地区同样要求的森林覆被率指标,是不符合自然地带规律的。
因此,半干旱、干旱气候下各省区环境与发展的协调应当因地制宜,既不应背上森林覆被率低的包袱,也不应片面追求不切实际的造林指标[7]。
然而,在西北干旱区仍可以看到引水灌溉植树建造机场高速的“绿化带”,或在部分高速公路两侧山丘沿等高线挖坑种植灌木,进行喷灌以营造“绿化工程”。
结果是事与愿违,既不见林带,又破坏了原已十分脆弱的地表植被和土壤。
有关部门甚至提出要在乌鲁木齐市郊拍卖荒漠山丘土地,以承包方式实施“植树绿化”的计划。
在我国西北干旱区绿洲边缘虽然可以适当地营建小规模的农田防护林,但是不宜大面积造林,更不应过分渲染、夸大防护林的作用。
有学者根据干旱、半干旱区自然地带特点,提出应当重新审视三北防护林建设问题[8]。
因为在西北干旱、半干旱区大规模营造防护林,既无助于防患沙尘暴,也不符合水资源短缺的客观实际,还存在许多需要改进的问题[5]。
三北防护林建设项目区域范围总面积达394.5×104km2,其中荒漠占55%,草原和荒漠草原占20%。