2004年我国荒漠和沙化土地面积的估算

2004年我国荒漠和沙化土地面积的估算

沙漠和气候变化是全球的主要环境问题。1992年在巴西召开的世界环境发展大会将这两个领域列入世界优先行动领域，引起了国政府和科学家的高度关注。按照《联合国防治荒漠化公约》对荒漠化的定义,荒漠化(Desertification)是指“包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化”。这里的“土地退化”是指由于使用土地或由于一种或数种营力结合致使干旱、半干旱和亚湿润干旱地区雨浇地、水浇地或使草原、牧场、森林和林地的生物或经济生产力和复杂性下降或丧失。包括风蚀和水蚀致使土壤物质流失,土壤的物理、化学和生物特性或经济特性退化,以及自然植被长期丧失等。而“干旱、半干旱和亚湿润干旱地区”是指年降水量与潜在蒸散量之比在0.05~0.65之间的大陆地区,但不包括极区和副极区。由风营力引起的风蚀荒漠化,即沙质荒漠化(也简称沙漠化),是荒漠化的一种主要类型。我国是世界上受荒漠化危害最为严重的国家之一。2005年公布的全国第三次荒漠化和沙化监测结果表明,全国荒漠化土地面积263.62万km2,占国土总面积的27.46%,其中沙化土地面积173.97万km2,占国土总面积的18.12%。沙质荒漠化土地主要分布在我国的西北、华北北部和东北西部,生物气候带上主要分布于干旱荒漠的绿洲边缘、半干旱干草原和半湿润森林草原地区。1沙区气候动态变化气候变化对荒漠化的影响,国内外许多学者曾做过研究。据董光荣等研究,我国北方干旱、半干旱地区第四纪以来气候曾发生过频繁的暖湿与冷干波动,植被曾经历了疏林草原、荒漠草原甚至荒漠的多次交替变化,相应地出现流沙扩大、缩小和固定的沙质荒漠化过程。例如,在21kaBP前后的末次冰期冰盛期,我国绝大部分地区气温普遍降低,降水量减少,是我国沙质荒漠化的大扩展时期。以流动沙丘为主的荒漠与以半固定、固定沙丘为主的典型草原界线(即200mm等雨量线)向南到达淮河—秦岭一线以南,较现今200mm等雨量线向南推进了8~10个纬度,而典型草原南界(即400mm等雨量线)大致在杭州—南昌以南\_长沙\_贵阳一线。在200mm等雨量线内,不仅流动沙丘面积扩大,而且固定、半固定沙丘普遍活化,在东南部内陆及长江流域甚至东南沿海和大陆架沙源丰富的地区,也普遍出现流沙堆积。200~400mm等雨量线之间的河湖周围和低洼盆地等沙源丰富地区,风沙活动强烈,出现流动沙丘和半固定沙丘。当时,广义上的荒漠在我国北方已连为一体,全国流动沙丘面积比现今大一倍多。末次冰期冰盛期结束后,进入全新世气候回暖期,特别是在8.5~3kaBP间的全新世大暖期,气候温暖湿润,降水普遍增多,流沙趋于固定、缩小的生草成壤过程,为沙质荒漠化逆转的全盛时期。当时,200mm等雨量线较今向北推进4~5个纬度,我国北方地区的降水较今多100~200mm,森林、草原界限位置向西向北摆动,沙地和黄土区普遍出现森林草原环境,除塔克拉玛干沙漠和库姆塔格沙漠地区外,包括古尔班通古特沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠东南部、青海共和沙地、贺兰山以东的沙漠和沙地以及长江流域的南昌、九江等地甚至东南沿海沙源丰富地区,流动沙丘绝大部分处于固定状态。距今3000a特别是有文字记载的2000a来的人类历史时期,我国气温依然经历了多次冷暖波动。由于我国地处东亚季风气候区,温度的变化必然引起降水变化,进而导致沙质荒漠化扩展与逆转过程的变化。3000a来沙区地层记录以及历史上记载的干旱大风和“雨土”、“沙尘”出现频次的相互对应关系,都揭示了沙质荒漠化扩展与逆转过程的频繁变化。例如,秦汉时期,气候温暖湿润,沙质荒漠化以逆转过程为主,科尔沁、毛乌素等沙地大面积固定。在隋唐、五代时期,气候相对温暖湿润,也是沙质荒漠化逆转过程为主,流沙地大面积固定。相反,东汉至南北朝时期,气候寒冷干旱,沙质荒漠化以发生扩展过程为主,流沙地面积不断扩大。北宋寒冷干旱时期也是如此。尤其是在15~19世纪初(明朝初期到清朝中叶)的“小冰期”,我国北方地区气候寒冷干燥,200mm等雨量线向南推进2~3个纬度,典型草原南界(400mm等雨量线)大致在山东半岛\_郑州\_重庆一线,以流沙堆积为主的荒漠与以半固定、固定沙丘为主的典型草原界限向南到达长春\_沈阳北\_北京北部-黄土高原中部一线,沙质荒漠化扩展达到相对较高程度。与此同时,随着沙质荒漠化的发生与扩展,沙尘天气也频繁发生且影响范围到达长江以南地区。据张德二等研究,在15~19世纪的小冰期,北方气候出现干旱少雨的时段,沙尘天气记录的南界位置在28°N,极端最南位置可到达23.5°N北回归线附近。从19世纪中叶小冰期结束以来的150余年时间内,我国气温与降水的变化始终存在数年或数十年尺度的波动,但与小冰期时期相比,总体上是温度升高、降水波动增多的一个新的温暖期,对此学者们并无异议。至于其温度与湿度之间的组合关系,不同时期和不同地区都不同程度地存在暖湿、暖干、冷湿、冷干等多种组合类型,而大多数学者都倾向于气候已变得暖干化。这一时期,我国北方沙质荒漠化扩展与逆转过程仍受气候变化的影响。如我国北方农牧交错带的鄂尔多斯高原以及陕北榆林地区,1960\_1984年间荒漠化的发生、扩展与程度的加重,主要是由于气候干旱、降水量减少引起的。对内蒙古伊盟地区1953\_1986年间的气候资料分析,毛乌素地区在过去的34a间出现干旱年17次,其中特大干旱年5次,1979\_1983年为连续的5a干旱,降水量平均为250mm左右。正是由于气候干旱频率的增加,降水量减少,地下水位下降,造成土体干旱、植被衰退与死亡,加速了沙质荒漠化的发生与扩展。近百年来,现代气候变化对荒漠化的影响是一个缓慢而渐进的过程,主要是通过气候变化对旱地土壤、植被、水文循环的影响,使得荒漠化范围、发展速度和强度上发生变化,特别是气候要素(气温、降水、风等)中的降水变化起关键作用。Tucker等用1980\_1990年10a间植被归一化指数(NDVI)的变化对撒哈拉沙漠的研究表明,Sahara地区200mm年降水量的南界有较大的波动,沙漠年扩展率为41000km2,而沙漠面积年际变化的83%是由降水引起的,只有17%是由其他因素引起的。从上述可以看出,无论是地质历史时期还是现代时期,气候变化始终是影响荒漠化的一个主要因素,特别是气候变化中的降水变化在大范围内控制着荒漠化的扩展与逆转过程。气候变干旱时,降水量减少,地表土壤干燥,植被缺乏或稀少,风对沙质地表作用引起的风蚀、风沙流、风沙沉积和沙丘前移以及沙尘暴等风沙活动强烈,沙漠和沙地处于流沙面积扩大的荒漠化扩展过程;气候变湿润时,降水量增多,地表土壤含水量增加、有效湿度提高,植被种类增多和盖度提高,风对沙质地表作用减弱甚至停止,沙漠和沙地生草成土作用加强并处于流沙固定、缩小的荒漠化逆转过程。那么,未来气候变化对荒漠化的可能影响程度如何?根据全球气候变化预测,未来气候变暖趋势是确定无疑的,但降水的区域响应存在明显差异。我国科学家采用大气环流模式等方法,对我国未来气候的可能变化进行了大量的模拟预测,结果表明我国未来年平均气温升高是必然的趋势,且增温幅度明显高于全球平均值,北方增温幅度尤为显著,而降水的增加存在不确定性。近50a来气象观测记录也显示,我国北方大部分地区气温明显增高,而降水量在20世纪90年代以前明显减少,90年代以后有逐渐增多的趋势(图1),气候总体暖干化现象较为明显。依据荒漠化现状和多年来的气候资料,有学者对全球气候变暖对我国沙区荒漠化的发展趋势做了预测。慈龙骏等根据全国1000多个气象台站连续10a的气象资料,用国内外通用的Thornthwaite可能蒸散计算方法,按照联合国荒漠化公约的定义,划分了我国干旱、半干旱和亚湿润干旱区的界限和范围,并应用HADCM2模型对气候变暖对于荒漠化气候类型区的影响进行了模拟。结果表明,20世纪90年代我国荒漠化气候类型区(包括极干旱、干旱、半干旱和亚湿润干旱区)的面积为3255594.3km2,预测到2030年CO2倍增,气温升高1.5℃时,荒漠化气候类型区面积净增加184023km2,年均增加4600km2,到2056年则又新增加175024.3km2,年均增加6731.7km2。这意味着随着全球气候变暖,我国未来荒漠化气候类型区和荒漠化面积将继续扩大,区域干旱化程度仍将进一步加剧。董光荣等根据我国北方沙区气象台站降水、气温变化以及气温与降水之间的关系,通过冰芯、树轮等资料的订正,建立了沙区降水、气温回归统计预报模型,对未来80a自然荒漠化发展趋势进行了预测。认为温室气体增暖效应与各沙区气温、降水之间存在相关性(表1)。其中温室气体增暖效应与北方沙区、西北部沙区、东部沙区气温变化呈正相关,与中部沙区气温变化呈反相关,与西部沙区气温变化关系不明显。增暖效应与北方沙区、西北部沙区降水呈负相关,与其余沙区降水呈正相关。尽管各沙区气温、降水变化趋势有一定差异,但就整个北方沙区来讲,气温升高,降水减少,未来80a自然荒漠化仍有扩展趋势。尚可政等的预测也表明,全球增暖后,东部沙区气温升高、降水减少、湿润度下降幅度最大,暖干化趋势最明显;塔里木盆地气温变化平稳、降水及湿润度略增;其他沙区气温略升、降水略减、湿润度略降,呈弱的暖干化趋势。与气候变化相对应,预测21世纪初的10a我国北方沙区自然荒漠化过程总体上将进一步加快和加剧,且荒漠化主要发生在贺兰山以东的东部沙区。结合我国20世纪50~80年代的气候统计资料来看,我国西北地区、华北及东北地区气候都有不同程度的暖干化趋势,显然,这对自然荒漠化过程仍会起促进作用。最近的研究结果也表明,未来10~50a,随着全球气温增高,我国各区域气温升高的程度是不同的。其中西北地区气温可能变暖约1.9~2.3℃,西南地区可能变暖约1.6~2.0℃,青藏高原可能变暖约2.2~2.6℃;与此同时降水也将有不同程度的增多,西北地区降水将增加约19%,西南地区可能增加约12%,内蒙古地区增加约为14%。事实上,从1987年开始西北内陆的西、中部地区气候已由前一时段的暖干期转为暖湿期,在新疆、青海和甘肃河西走廊等地已显现。这对抑制自然荒漠化扩展过程、促进其逆转过程是有利的。但干旱区降水的增加对荒漠化逆转过程的作用是缓慢的,而降水略有减少则对荒漠化发生、扩展过程的作用是明显和迅速的。同时,由于气候变化的长期预测特别是降水增加仍有很大的不确定性,也不可能改变我国北方沙区现有生物气候带的基本属性,加之降水增加不多而气温上升较高,蒸发量加大,使湿润指数降低而干燥度增加,有可能使区域气候变得更为暖干化。因此,对于未来气温升高和降水增多对荒漠化过程的影响不能估计过高,否则可能使防沙治沙陷于被动境地。2沙区的人工改造试验人类活动是影响荒漠化发生、扩展与逆转过程的一个关键因素。进入人类历史时期以来,由于人口增多、生产工具的革新、人类农牧业等经济活动范围的拓展和强度的增强,在受气候变化等自然因素影响的自然荒漠化过程之上又叠加了人为荒漠化过程,并且所占比重也越来越大。近百年来,人类活动已明显超过气候冷暖干湿波动对沙质荒漠化发生扩展与逆转过程的影响。研究表明,人类利用土地的不合理性,改变了全世界40%的旱地景观,特别是近半个世纪以来对干旱、半干旱区土地资源的大规模开发,导致始料不及的世界范围内的荒漠化问题的出现。一般而言,人类活动对荒漠化的影响有正、反两方面的效应。一方面,通过制止不合理的“六滥”(即滥垦、滥牧、滥樵、滥采、滥用水资源、滥开矿等)活动,并采取有效的防沙治沙措施如植树造林、封禁轮牧、退耕还林草以及退化草地的恢复与重建等人工措施,有利于减缓或抑制荒漠化的发生与扩展过程,促进荒漠化土地的逆转。在干旱荒漠草原、半干旱干草原、半湿润森林草原地区以及干旱荒漠河湖附近或地下水位较高地区的流动沙地,只要采取人工封育或生物固沙与工程固沙措施相结合的方法,禁止人畜破坏,经过若干年之后,自然植被都能得以恢复,流动沙地趋于半固定和固定,荒漠化处于逆转过程。如地处腾格里沙漠南缘的宁夏中卫沙坡头沙漠实验站,年降水量只有180mm左右,从1956年开始在无灌溉条件下对流动沙地采用扎草方格、人工种植固沙植物和封禁保育等措施,经过近40a的试验,前19a植物丰度迅速增加,而后稳定增长,植物多样性明显增加,流沙已基本处于半固定和固定状态,植被也由荒漠向草原化荒漠方向发展。即使在1993年“5.5”特大沙尘暴爆发期间,试验地和铁路固沙区仍安然无恙。对毛乌素沙地南缘沙质荒漠化过程的研究表明,20世纪80年代中期以后,沙质荒漠化土地总体上处于逆转过程,沙质荒漠化土地面积从1987年的32586km2减少到1993年的30650km2,净减少1936km2,平均每年有276.6km2的荒漠化土地得到有效治理,这些主要是“三北”防护林工程实施和群众积极防沙治沙的结果。这说明,人类只要遵循自然规律并采取积极有效的防沙治沙措施,可以使荒漠化土地得到恢复和逆转。新中国成立以来,我国北方沙区广泛开展了以防沙治沙为主要目的的防护林体系建设,造林保存面积达10万km2,10%的荒漠化土地得到初步治理,有11万km2受风沙危害的低产农田得到保护,粮食增产10%~13%,约9万km2的严重荒漠化和盐碱化土地及荒漠、荒漠草原区的退化草地得到不同程度的治理,营造了0.73万km2的薪炭林,同时在沙区建立自然保护区90余处。这既使荒漠化土地趋于逆转,也提高了沙区粮食和牧草产量,解决了绝大部分农民的燃料问题,促进了农村经济发展。另一方面,我国北方广大沙区天然降水较少且时空分布极不均匀,地表多为松散的沙物质,植被生态系统十分脆弱。同时,这里分布着重要的矿产资源、能源资源和生物资源。随着人口增加和社会经济的发展,为了满足人类生存和经济社会发展的需求,不断进行土地垦殖、放牧、樵采、开矿、筑路、新修水利、兴建工矿企业及城镇居民点建设等,在缺乏合理与严格的生态保护措施的条件下,改变了沙区植被状况(包括群落组成和结构变化、植被覆盖度降低、生物量下降等)和破坏了沙区土壤结构,扩大了裸地面积,尤其是冬春两季,土地大面积裸露,为风沙活动创造了条件,加速、加剧了荒漠化发生与扩展过程,使固定、半固定沙丘活化,产生新的荒漠化土地或使土地荒漠化程度加重。全国农业区划办公室对黑龙江、内蒙古、甘肃和新疆的部分地区共53个县级单位进行了1986年和1996年10a来的卫星遥感调查,发现我国北方4省区毁林、毁草的垦殖现象十分严重,10a间共开垦土地174万hm2,而保留下来的耕地总面积约为88.4万hm2,占开垦总面积的50.8%,有近一半的开垦土地被撂荒形成大面积的荒漠化土地。在1997\_1998年两年内,内蒙古东部的34个旗(县)开垦草原面积就达97.3万hm2,按原计划1999年内在东部的4个盟中继续开垦草原140.0万hm2。无疑,盲目垦殖草原将进一步加速、加剧荒漠化的发生与扩展。对毛乌素沙地荒漠化的研究以及对陕北长城沿线地区土地退化态势的研究均表明,滥垦、过牧、滥樵以及不合理的土地利用方式导致了土地荒漠化。由于人口增长过快,加大了对资源、环境的压力,人口增长和单位面积草场载畜量的增加与土地荒漠化扩展速率和程度的加重有明显的相关性,因此,人为作用诱发了荒漠化的发生与扩展。总体而言,人类经济活动对荒漠化发生、扩展与逆转过程的影响始终存在,但在20世纪的后50a(截止1999年)中,不合理的经济活动加剧荒漠化发生与扩展过程是占绝对优势的。据不完全统计,从20世纪50年代以来共治理荒漠化土地26万km2,而同期因不合理的经济活动产生的荒漠化土地面积约达34.46万km2,累计新增荒漠化土地8.46万km2。如青海共和县沙珠玉乡20世纪50~80年代,植树造林面积17km2,同期的植被破坏面积是它的5倍,新增荒漠化土地面积是它的32倍。根据沙风洞模拟实验结果,人为不合理的滥垦、滥牧、滥樵等经济活动造成的土壤风蚀量与自然风蚀量之比约为5∶1,即人为因素造成的荒漠化比自然状态下的荒漠化高出4倍之多。由此可见,不合理的人类经济活动对荒漠化发生与扩展起着加速、加剧的作用。3我国现行政府现行状况在气候变化和人类活动综合影响下,近50多年来我国荒漠化呈现出明显的消长变化态势。国家林业局依据统一的荒漠化土地监测和评价指标体系,分别于1994年、1999年和2004年完成了三次全国范围内的荒漠化和沙化土地普查与监测工作。第一次与第二次监测结果的对比分析表明1,20世纪90年代中期至20世纪末全国荒漠化土地以10400km2·a-1的速度在扩展,其中沙化土地以3436km2·a-1的速度扩展,年均变率为0.2%(表2)。对沙化土地而言,扩展明显的省份有内蒙古、甘肃、青海、新疆和西藏等11个省(区),5a间共新增沙化土地2.3万km2,年均增加4580km2,内蒙古扩展最为严重;而陕西、宁夏、吉林等19个省(市、区)沙化土地开始逆转,5a间共减少5700km2,年均减少1140km2。这说明,截止到1999年我国土地沙化始终处于局部有所逆转、整体在不断扩展的态势。2004年第三次全国荒漠化和沙化监测结果显示,中国荒漠化土地总面积为263.62万km2,占国土总面积的27.46%。其中:风蚀荒漠化土地面积为183.94万km2,占荒漠化土地总面积的69.77%;水蚀荒漠化土地面积25.93万km2,占9.84%;盐渍化土地面积17.38万km2,占6.59%;冻融荒漠化土地面积36.37万km2,占13.80%(图2)。与1999年第二次监测结果相比,全国荒漠化土地面积减少37924km2,年均减少7585km2。其中:风蚀荒漠化土地减少33673km2;水蚀荒漠化土地减少5525km2;而盐渍荒漠化土地增加930km2。荒漠化土地主要分布于新疆、内蒙古、西藏、甘肃、青海、陕西、宁夏、河北8省(区),这8省(区)的荒漠化土地面积占全国荒漠化土地总面积的98.45%。截止2004年,全国有沙化土地面积173.97万km2,占国土总面积的18.12%。就沙化土地的类型而言,流动沙丘(地)面积为41.16万km2,占沙化土地总面积的23.66%;半固定沙丘(地)为17.88万km2,占10.28%;固定沙丘(地)为2