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西北地区土地沙漠化的原因
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  • 西北地区为干旱半干旱区,土地广阔,但水资源相对贫乏,水资源是当地经济社会发展和生态保护的主要限制因子。在全球气候变化的背景下,未来西北地区水资源将会有什么样的变化?既是重要的科学问题,又对规划当地的发展战略具有重要的现实意义。

    施雅风对西北地区的气候与水资源变化进行了很多研究。他认为西北干旱区在20世纪处于气候干旱化、水资源萎缩过程中(施雅风,1995;2001),而乌梢岭、日月山以西的西北西部地区于80年代末出现气候由暖干向暖湿转型的现象(施雅风等,2002)。2005年6月在兰州“科学与中国”报告会上,他进一步明确了如下观点:“未来降水量增加趋势实现,结合冰川融水增加,则西北和青藏高原径流量或地表水资源量也存在增加趋势,西北东部与黄河源区已持续多年的干旱现象将会转入多雨的丰水期,但还不能确切预估转向湿润的具体年份”(宋华龙,2005)。

    西北地区西部降水从80年代末呈增加趋势已得到气象和水文资料的证实(刘春蓁,2000;任国玉等,2000;周陈超等,2005)。但关于温度升高后蒸发的变化趋势则有不同的认识。一些研究认为陆面蒸发量会增加,而另一些研究则认为蒸发会下降(任国玉,2005)。特别是对气候暖湿(或暖干)转变导致的内陆河流域两个水源地——冰雪带与森林带径流变化对山区总径流变化的综合效应,仍需深入探讨。

    目前,回答这一问题最大的障碍之一是没有满足研究(模型模拟)所需要的山区不同地带的综合观测。今后,在加强冰雪带与森林带径流变化观测的基础上,应重点研究以下问题:(1)西北地区气候暖干与暖湿转型在时空尺度上的变化;(2)气候变化背景下西北地区蒸发将如何变化?(3)气候变化对山区冰雪带和森林带径流变化的总体效应。

    二、生态用水与生产生活用水的协调问题

    流域生态需水量是指维持流域正常的生态和环境功能所必需蓄存和消耗的水资源量(刘昌明,2004)。长期以来,由于对生态需水的重视不够,西北干旱区水资源过度开发利用的现象普遍存在。生态需水被大量挤占,生态和环境质量恶化问题非常严重。如塔里木河、黑河、石羊河,由于水资源的过度开发利用,导致了其河流下游水资源量锐减、河道断流、湖泊沼泽萎缩(台特玛湖、居延海、青土湖等已干涸)、地下水位下降、植被(胡杨、红柳等)枯死、生物栖息地破碎、消失等生态和环境退化现象。

    在西北干旱地区,由于降水稀少,使水成为维系生态系统的关键因子。只有在降雨较多的山区和平原的河流两岸才有较好的植被分布。西北地区生产、生活用水与生态用水矛盾非常突出。要解决这一矛盾,合理配置两者的用水量,一个关键的问题是生态需水的定量估算。

    生态需水估算的常用方法包括:(1)传统的水文流量计算方法(标准流量法);(2)基于水力学基础的水力学方法;(3)基于生物学基础的生物栖息地方法。然而,对于西北内陆河流域生态需水量的估算,传统方法仍存在很多问题。如:如何确定下游适宜的生态水位?它与沿岸植被生长的关系如何?与河水水位和流量的关系如何?尾闾湖泊要保护到什么程度?需水量如何确定?天然绿洲的变化与河流水量是什么关系?与洪水流量和淹没范围之间是什么关系?等等问题,现有方法都很难确定。缺乏足够的观测数据也是重要的原因之一。

    今后重点科研工作包括:(1)加强生态水文学的研究,特别是水与生态系统变化关系的规律性研究;(2)将生态用水、生产生活用水的配置与流域水循环和水量平衡结合起来,开展研究;(3)综合研究不同水资源配置下的生态、环境和经济效应。

    三、草地退化问题

    据北方地区实测的样方资料,目前西北五省区草地总面积11975万ha,因各种因素造成的退化草地总面积为6960万ha,占草地总面积的58%。其中轻度退化面积3020.9万ha,占退化总面积的43.4%;中度退化2650.7万ha,占退化总面积的38%;重度退化面积1289万ha,占退化总面积的18.5%。与80年代和90年代的调查结果比较,草地退化有加剧的趋势(洪绂增,待出版)。

    关于如何控制西北干旱区草地的退化、走可持续草原畜牧业经营之路,争论的焦点是:在我国西北生态这样脆弱的地区,应该粗放还是集约?是较大尺度的自然轮牧还是定居(李向林,2002)?支持集约的观点认为:(1)集约化的草地畜牧业生产是现代草业发展的方向;(2)人工草地建设是解决饲养家畜饲草料稳定来源的有效途径;(3)人工草地的建设有利于草场的管理;(4)可以减轻天然草地压力;(5)有利于社区建设和草原地区教育事业的发展。而支持粗放的观点认为:(1)游牧和季节性迁移生产方式是世界上几乎所有牧业地区(包括我国北方草原地区)牧民千百年来智慧的结晶,符合北方地区草地资源空间分布不均、季节性差异大的特点。而定居高强度的草地畜牧业生产在北方和西北的干旱地区更容易造成草地的退化;(2)在澳大利亚等国家类似我国西北的内陆干旱地区也实行粗放的经营方式,并不提倡集约化的生产;(3)大规模的人工草地建设,由于耗费土壤水分,造成土壤干化(魏永胜等,2004)。

    实际上,因地制宜,在空间上合理配置集约化和粗放化经营,才是正确的选择。然而,要做到这一点,尚有许多科学问题有待探讨:(1)在气候的季节和年际波动都很大的我国西北地区,如何合理确定放牧“压力”,合理计算草地承载力?特别是如何根据草地承载力的时空变化选择合理的经营方式?(2)如何综合考虑草地退化的状况与牧民生计,合理确定经营性草地和保护性草地面积的比例?

    四、沙尘暴灾害与荒漠化问题

    2000年及随后几年我国北方地区沙尘暴灾害的加剧,引起各界对我国生态状况的广泛关注,也是政府增加生态建设工程投入的主要驱动因素之一。然而,近几年沙尘暴的加剧究竟在多大程度上说是人类活动造成的?或者在多大程度上与荒漠化有关?又在多大程度上说与气候波动有关?学者们的观点莫衷一是。

    争论的焦点是沙尘来源和沙尘暴的发展趋势。关于沙尘的来源,人类活动成因说认为:沙漠中的沙尘含量百分率低,流沙的风沙流中,只有5%的粉砂和粘土。从而推论说沙尘天气的物质来源为沙漠边缘的沙漠化土地。气候波动说则认为,流沙中沙尘含量低并不能否定沙尘天气的主要物质来源是沙漠,况且沙漠景观中并不都是流沙,存在大量的细物质。沙漠和戈壁在不断产生细物质,其机理并未搞清楚。

    关于建国后沙尘天气的发展趋势,人类活动成因说主要依据媒体报道的强度沙尘天气在50-90年代间有增加的趋势;而持气候波动说的学者则认为这一统计不够全面。根据北方681个气象站的记录,45年(1954-1998)间,三种沙尘天气(沙尘暴、扬沙、浮尘)都呈现减弱趋势,只有朱日和、海兴两站例外(周自江,2001)。

    对于沙尘来源和沙尘暴形成机制的认识,决定到底应该采取什么对策和措施,来应对这一自然灾害。今后需要重点研究的问题包括:(1)沙漠中细物质产生的机理;(2)粉尘来源的定量监测;(3)统一标准的沙漠化土地变化定期制图。

    五、生态建设中需统筹和协调的深层次问题

    大自然是各种要素密切联系相互作用构成的有机整体,而利用自然资源和生态服务的各方利益不同。统筹和协调产业之间、城乡之间、上下游之间、自然生态与人类发展之间以及近期利益与长远利益之间
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