黑河流域土地沙漠化变迁及成因

JournalofAridLandResourcesandEnvironmentVol.23　No.1

Jan.2009

文章编号:1003-7578(2009)01-035-09

黑河流域土地沙漠化变迁及成因

刘　蔚,王　涛,曹生奎,司建华,席海洋

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(1.清华大学土木水利学院水利水电工程系,北京　100084;2.中国科学院寒区旱区环境工程研究所,兰州　730000)

　　提　要:本论文在野外试验和室内分析的基础上提出以下结论。在自然因素包括气候、地

质地貌、风沙活动及自然灾害等影响下,历史时期黑河流域绿洲和沙漠化土地交替发展。气候温暖期也正是沙漠化土地减弱时期,寒冷期则是沙漠化发生强烈阶段。研究表明90年代与80年代中期相比,额济纳旗沙漠化土地面积增加29.1%,中游地区沙漠化发展速率相对较慢,中游地区1990年比1949年增加约9.4%,年增长速率0.27%。1990年以来,沙漠化呈稳定态

2

势。2000年黑河流域中下游地区的沙漠化土地共有13508.4km,占监测区域的11.8%。其中,临泽沙漠化土地的面积占监测区域沙漠化土地面积的1.7%,高台占1.707%,肃南(部分)占1.427%,酒泉占0.851%,嘉峪关占0.276%,金塔占9.391%,额济纳旗沙漠化土地的

2

面积为11434.km,占84.8%。由此看出,黑河流域下游地区的土地沙漠化形势严峻。同时分析了造成黑河流域土地沙漠化发生、发展的原因。

关键词:黑河流域;历史时期土地沙漠化;现代土地沙漠化;成因分析中图分类号:P931.3　　　　　　文献标识码:A黑河流域是我国河西走廊地区三大内陆河流域之一。目前流域绿洲内土地利用存在的问题主要表现

为平原地区的风沙、干旱、盐碱等。区内人类不合理的水、土、生物资源开发利用是土地退化的主要原因,已引起了社会各界与学者的普遍关注和高度重视,加之黑河上中游地区需水量的日益增加,导致黑河下游地区生态环境急剧恶化,致使额济纳绿洲地区湖泊干涸、水质恶化,地下水矿化度升高,土壤盐化加重,河岸胡杨林和灌木大片枯萎等一系列环境问题。因此,水是驱动环境变化最敏感的因素,水是绿洲和整个人类社会的生命线。所以,针对目前这种现状,以西北干旱区内陆河流域-黑河为例,利用已有的遥感数据和调查资料,研究了黑河流域土地沙漠化的现状,分析了该流域沙漠化土地土壤水量特征,目的在于为西北干旱区内陆河流域水、土资源的合理、持续利用以及沙漠化土地的防治、恢复和逆转提供理论依据。

1黑河流域地质历史时期的土地沙漠化过程

在自然因素包括气候、地质地貌、风沙活动、自然灾害和人类活动等影响下,历史时期黑河流域绿洲和

[1]

沙漠化土地交替发展。施雅风通过对西北干旱区全新世大暖期、15～19世纪小冰期及本世纪的气候变

[2]

化影响地表水资源的研究表明气候的影响是十分显著的。董光荣等对150Ka以来西北部沙区的气候

[3]

与沙地、沙漠演化关系研究认为沙漠的扩展退缩与气候变化之间存在总体上的同步性。冯绳武根据湖水矿化度和盆地土壤类型分布,推测当时的居延海是黑河的河道湖,直到全新世干旱时期,山地冰川普遍退缩,径流量减少,黑河才变成内陆河,居延海始变成终端湖了。气候转干必然导致河流水量减少、河流流程缩短、上下游用水矛盾加剧、绿洲范围趋于萎缩和沙漠化进程加剧。气候环境变化可能是本区域沙漠化土地发展和减弱的重要原因之一,同时,农耕民族与游牧民族之间战争也是沙漠化土地发展的诱因之[4]

一。从一定意义上来说,气候温暖期也正是沙漠化土地稳定时期,此期社会稳定、经济繁荣、农业丰收、

3收稿日期:2007-11-26。

基金项目:中国科学院\"西部之光\"项目、国家杰出青年基金(40725001)和国家自然基金(40671010)项目联合资助。

作者简介:刘蔚(1969-),女,陕西人,博士后,主要从事干旱水土化学研究。　Email:liuweiheyuren@163.com

・36・干　旱　区　资　源　与　环　境第23卷

水利事业发达,处于社会发展的高峰;寒冷期则是沙漠化发生强烈阶段,此期战乱频繁、政局不稳、经济萧

条,农耕民族南迁,游牧王朝强盛南下,入主中原,引起了社会变化。

西汉开发之前,匈奴游牧于河西走廊及周边地区,包括祁连山和走廊北山的整个河西走廊的植被保存良好。自汉武帝河西建郡起,先后设置了酒泉郡(公元前115年)和张掖郡(公元前111年),修长城,兴水利,开始了史无前例的农业开发,天然绿洲大规模地向人工绿洲转化。中游灌溉农业的发展不可避免地导致水资源的转移,随着大规模移民实边屯垦,山区的天然森林植被遭到大面积砍伐。东汉永元元年(年)至三国(220年),河西战乱迭起,该期先后与匈奴、羌族之间进行的万人以上的大战就有7-8次,战乱

[5-6]

交加,土地时农时牧,随开随荒,许多汉代的垦区土地沙漠化严重。西晋经过短暂的统一后,河西又陷入长期战乱的局面,农田水利遭到破坏。两晋十六国时期,中原一带战乱频繁,社会动荡,河西走廊地处偏远,较为安定,许多人从中原来河西避乱定居。隋初(581年),河西农业曾有一时的发展。唐朝中期,在河西加强屯防,大搞农田水利建设,发展生产。在黑河上修建了盈科渠、大满渠、小满渠、大官渠、永利渠和加

2

官渠等,可灌田3.1万多hm。元朝时期,修建了大古浪渠、小古浪和塔儿渠。唐之盛时汉人耕耘、番人畜牧,农牧并重,灌溉农业的规模不超过汉代。\"安史之乱(755年)\"后不到十年,吐蕃乘虚而入,河西为吐蕃地近百年。五代时,汉人流走内地,农业荒废。此期的河西,实为一部吐蕃、回鹘、党项(西夏1036年)、土谷浑少数民族的战乱史。游牧再兴,农田荒芜,垦区退化。公元1226年,成吉思汗亲率大军灭西夏,连克河西各州,取酒泉时,尽屠城中官民,\"存者仅百有六户\",严重影响生产力的发展。元朝重视农业生产,垦西凉等州之土为水田,五万多蒙、汉军屯田于河西,一度曾促进了生产发展。及至明清,随着河西走廊又一次大规模农业开发和人口大量增加,祁连山林草的破坏日趋加剧。不仅采伐林木活动加剧而且伴随着农垦规模扩大,一些浅山区、中山区也进行了农业开垦,使林草植被毁之殆尽。

明朝冯胜定河西(1372年)后,各州均设为卫,属陕西行都司,行都司于洪武26年(1393年)西迁张掖,开始了黑河流域为河西首府之史。明朝的黑河流域成为了河西军事和经济中心。从明代长城之制和堡寨所设可见其整个河西疆域已明显不如汉唐之盛。一些汉唐荒芜的垦区土地退化严重,翻开该期历史\"飞沙雍城\"、\"埋压田庄\"、\"筑西关以堵飞沙\"之载屡见不鲜,流域下游的黑城垦区已是沙漠景观。

随清代后期祁连山区森林的破坏,涵养调蓄水源功能降低,致使河西地区一些河流流量减少,行水期和流程都大大缩短。清代在干流大量开口引水,修渠筑坝,达140条之多,同时各支流也开始修渠引水,37条初立于嘉庆时的\"水规\"已明确先下游后上游的灌溉顺序,各渠放水量按地亩多少以丈尺寸分计,显示了水资源的紧缺状况。由此可见,历史时期黑河流域的土地退化、土地沙漠化表现为不同民族统治下土地

[7]

利用方式的不断更替,垦区的荒废意味着土地退化的蔓延和扩展,一些绿洲变成了沙漠。在汉、隋、唐、元、明、清相对安定时立之,而且除了汉、唐、清之外,农业的规模和持续的时间也都十分有限。

土地沙漠化、退化的主要原因可概括为水土资源开发利用在时间和空间上的不稳定性,过垦、滥垦、战争等导致的垦区荒废及水资源的转移;空间分布上人工绿洲的土地沙漠化基本吻合于人类活动集中的流域下游的垦区,天然绿洲的土地沙化、退化主要与下游的河湖滩地相一致。土地沙漠化的总趋势明显表现为中游人工绿洲扩展的同时,下游绿洲的退缩;而且目前的资源开发和土地沙漠化过程仍然承袭这一规律。

干旱区的地形地貌条件对于沙漠化土地的发展和绿洲的兴衰有重要影响。位于河流中部的古绿洲,由于其所处优越的地理位置和自然条件,虽几经废弃,又几经恢复利用,如黑河中游的张掖黑水国古绿[8-9]

(表1)。洲

表1　黑水国古土地沙漠化形成阶段

Tab.1　ThestagesoflanddesertificationformationofHeishuiGuo

时　　代公元前240～前200年约公元前200～前176年公元前176～220年公元220～618年公元618～1628公元1628～1970公元1970～

人类活动与建制沿革

原始部落定居沙化

汉张掖郡及斛得县治所土地沙化严重唐(丽笔驿城)、西夏、元(巩笔驿)、明(小沙河驿)沙化

张掖市西城驿沙窝

间　期

早期利用约400年第一次废弃约1824年第二次利用396年第二次废弃398年第三次利用1010年第三次废弃342年第四次利用

第1期刘　蔚等　黑河流域土地沙漠化变迁及成因・37・

下游额济纳旗地区属极端干旱地区,为了发展农业生产,就必须兴修水利。在地势平坦的古弱水三角

洲引水是非常方便的。两汉和夏元时期的农业发展期也是水利发展的重要时期。西汉之前本地为生态自然平衡阶段,人很大程度受制于自然,逐水草而居,人对环境的影响是微不足道的。

西汉至元代生态失衡,人地矛盾加剧阶段。从西汉至元代由于古居延绿洲的农牧业更替,绿洲随农业开发的阶段性自三角洲下部向上发生沙漠化过程。由于移民屯垦,地表原始植被遭到全面的破坏,经过耕作后的地表十分疏松,加剧风沙活动;下游处于低洼地,经过数百年的灌溉,盐分不断在土壤中积累和天然河道的改道都为本地提供了极其丰富的沙源。因此,两晋到唐代主要是两汉至三国时期的屯田区发生荒漠化的时期。以至夏元时期的屯田区只能向三角洲中部和中上部转移。明朝以后彻底废弃了的夏元垦区也随之发生强烈的沙漠化过程。这一阶段,随着生产力水平的提高,人对自然资源利用的深度和广度都有了极大提高,人类活动已经在一定程度上影响着环境。退化了的环境又制约了人类生存,人只能被动地适应改变了的环境,不断溯源上迁。持续上演着开发-退化-迁移的人地系统恶性循环,不断加剧人地矛[10]

盾。

明朝以后额济纳地区重新成为游牧之地。随着水系变迁,在今东西河逐渐形成新绿洲-额济纳绿洲,由于来水量减小,额济纳绿洲较之古居延绿洲面积大为缩小。1930’s以前,用水紧张主要集中在几段农业需水季节,其余时间还是有相当数量的水到达下游,注入东、西居延海。这一时期随着土地利用方式的变化,该地区人口数量降低,由此带来的环境压力也随之降低,环境得以恢复,人地矛盾得以缓和。1938～1941年期间在赛汉陶赖修建大量军事设施,将东河堵死,使上游来水全部流入西河。东河1944～1951年干涸,沿岸植被逐渐枯死。直到1952年东西河重新筑坝分水后,东河沿岸植被才开始恢复。1753年额济纳地区约70多户,200人左右。以后,下游人口增加和农牧业的低质高速发展,也给环境造成巨大压力,致使河岸林衰退,草场退化,湖泊萎缩干涸。耕地开垦后,粗放经营导致土地盐碱和沙漠化加剧。

2黑河流域土地沙漠化的现代过程

沙漠化乃是在具有沙质地表和干旱多风的条件下,由于人为强度的土地利用破坏了脆弱的生态平衡使原非沙质荒漠的地区出现了以风沙活动为主的地表形态。从而导致生物生产量下降,可利用土地资源

[11,12]

丧失的环境退化过程。这是指狭义的沙漠化,但流域内也有广义的沙漠化即荒漠化;如森林草场退化、盐渍化等。这种过程,在黑河流域中、下游均有发生,但在表现形式和达到的严重程度上有着很大的差异。上游地区森林、草地面积的减少,水源涵养作用减弱,引起水土流失面积扩大,水蚀作用加剧,导致中、下游地区水系及人工渠系的不稳定,中游地区绿洲外围流沙的入侵,古河道、废旧河道流沙再起,危害附近

[13-15]

农田,以及土地盐渍化等。而在下游地区因水资源匮乏引起的植被退化;土地旱化及沙化等的环境退化尤为严重,是土地沙漠化最严重的地区。本节仅讨论狭义沙漠化问题。2.11949-1990年黑河流域土地沙漠化(荒漠化)变化

图1　中游地区土地沙漠化变化过程(万hm2)

42

Fig.1　VariationoflanddesertificationinmiddlereachesofHeiheRiver(10hm)

从建国以来流域区沙漠化面积变化分析沙漠化变化速度(图1)。流域中游地区沙漠化过程,一般可

・38・干　旱　区　资　源　与　环　境第23卷

分两类型,一为沙漠化现代过程,即沙漠化的发生发展是近半个世纪以来进行的,且多分布于绿洲内部,与

[16]

水系变迁,过度农牧活动及樵柴活动等有关;二为沙漠化的历史过程,即在原来历史时期所形成的沙漠化土地上发展起来的现代过程,具承袭性特点,一般分布在绿洲外围(包括部分沙漠地区的土地面积)。从1949年以来,民乐县沙漠化面积增加约13.4%,张掖市增加了7.7%,临泽县减少了约1.7%,高台县增

[17,18]

加了11.98%,肃南县减少了约0.01%。

高台地区从1940年以来沙漠化面积增加较快,到1990年达到历史最大,比1949年增加约12.0%,从1990年以来,沙漠化面积呈稳定略有减少的发展态势。处在流域中下游的金塔县,自1949年至今,沙漠化面积增加了约13.95%,且呈持续增长趋势,成为流域农业大区内沙漠化程度最严重的地区。1960～1990年间土地沙漠化面积增长率较高,平均以1.95%增加到6.41%(图1),1990年以后,增长幅度缓慢,平均增长率减少到0.48%,也表现出沙漠化演进被阻滞的现象。这与中游地区大规模长期进行的封沙治沙,构建防护林有关,是沙漠化治理取得显著成就的具体表现。相对而言,中游地区沙漠化发展速率相对较慢,中游地区1990比1949年增加约9.4%,年增长速率

[19]0.27%。1990年以来,沙漠化呈稳定态势。额济纳旗沙漠化土地发展较为严重的为三角洲地区,其中现代沙漠化土地是在历史时期已经形成的[20]沙漠化土地基础上扩大。区域内的地表呈现流动沙丘与吹杨灌丛沙堆相间的自然景观,历史古城废墟点缀其间,如黑城与居延地区。植被由繁茂的典型荒漠河岸植物群落转变为白刺、沙拐枣等沙生、旱生植物,进而形成今日古居延地区具有风蚀残丘、灌丛沙堆、新月形沙丘的沙漠景观。1970s前历史时期形成2的沙漠化土地总面积已达1869.5km,其中流动的新月形沙丘及沙丘链占60.8%,红柳和灌丛沙包占14.

[7]87%,粘土风蚀残丘与低矮沙丘链占2.%,戈壁占22.06%。2

潜在沙漠化土地主要类型为荒漠化草甸土平地、荒漠化林灌草甸土平地,土地面积为786.8km,占全三角洲总面积的2.6%,主要分布在西河下游和东河绿洲外侧。目前植被已由草甸转变为荒漠化草甸类型,如苦豆子、苏拘祀、白刺、骆驼刺等较耐旱耐盐类型。河岸林—胡杨刚出现衰退现象,生长停滞或不良,稍有枯梢;正在发展中的沙漠化土地包括轻度风蚀地、各类灌丛沙堆,生长有稀疏植被的戈壁滩,占总面积

表2　九十年代前黑河下游三角洲沙漠化土地面积的15.7%;强烈发展的沙漠化土地包括各

Tab.2　Theareavariationsoflanddesertification类半固定、半流动沙堆或沙丘,强度风蚀

inlowerreachesofHeiheRiverbefore1990s

地,占总面积的61.0%;严重沙漠化土地

面积占沙漠化占三角洲

包括各类流动沙丘和平沙地,占总面积的类型2(%)(km)土地(%)7.9%(表2)。潜在沙漠化土地786.803.02.60

从表2可以看出,沙漠化土地占全三正在发展的沙漠化土地4737.8118.015.7

沙漠化土地

强烈发展的沙漠化土地18438.4469.961.0角洲总面积的87.2%,而非沙漠化土地仅

严重沙漠化土地2399.499.17.9

占12.8%。因此,弱水下游三角洲属于沙

非沙漠化土地3859.3112.8

漠化强烈发展地区,应引起人们的关注。

从上述沙漠化分布指数可以看出,额济纳旗境内沙漠化土地已成为主要的土壤环境构成要素,现状沙漠化土地中尚以风蚀戈壁为主,但风蚀沙漠化土地中以流动沙丘(地)占据绝对优势,反映出现代沙漠化演进程度和潜在危害性都十分严重。昔日以黑城为代表的古居延绿洲现

图2　张掖地区沙漠化土地面积动态变化

大多成为流动或半固定沙丘

Fig.2　TheareachangesofsandydesertifiedlandintheZhangyeduring1994-2000

(地),深居绿洲内部的古河

床或废弃干涸的河床遍布三角洲地区,这些都是沙漠化的策源地,绿洲生态十分脆弱。2.21990-2000年间黑河流域土地沙漠化变化

收集1994年和2000年遥感数据分析黑河流域土地沙漠化面积变化,分析数据(表3、图2)。本次分

第1期刘　蔚等　黑河流域土地沙漠化变迁及成因・39・

析将土地沙漠化划分为:流动沙地(丘)、半固定沙地(丘)、固定沙地(丘)、风蚀劣地、砾质地、潜在沙漠化[21-24]

土地和非生物治沙工程地。2.2.1中游地区土地沙漠化变化

从表3可看出张掖市1994～2000年沙漠化土地面积。全区沙漠化土地总面积1994年和2000年分别占监测区总面积的35.70%和39.17%。其中,在1994年期间:流动沙丘(地)占沙漠化土地总面积的22.5%;半固定沙丘(地)占沙漠化土地总面积的21.07%;固定沙丘(地)占沙漠化土地总面积的7.00%;砾质地占沙漠化土地总面积的46.61%;潜在沙漠化土地占沙漠化土地总面积的2.47%;非生物治沙工程

表3　张掖市2000年比1994年增加沙漠化土地面积(km2)地占沙漠化土地总面积的0.

Tab.3　Increasedareasofsandydesertifiedland

34%。而2000年期间,则分别2

intheZhangyefrom1994to2000(km)

是:流动沙丘(地)占沙漠化土地

流动沙丘半固定沙丘固定沙丘潜在沙漠化

风蚀劣地砾质地合计总面积的20.57%;半固定沙丘(地)(地)(地)土地

(地)占沙漠化土地总面积的18.张掖-5.81-22.08-11.101.833.61-33.55

临泽-5.53-2.141.85339.23302.93-21.68614.6659%;固定沙丘(地)占沙漠化土

高台7.-22.5720.62-45.08-39.14

地总面积的6.68%;砾质地占沙

山丹0.59-0.0346.0946.65

漠化土地总面积的46.35%;潜民乐-17.5612.3912.7519.09-0.3526.32在沙漠化土地占沙漠化土地总面肃南24.87-10.26-2.4616.0428.19

合计3.86-44.0721.357.10280.5224.063.13积的2.%。

张掖市1994～2000年沙漠化土地动态变化结果(图2、表3)。经分析可知:尽管张掖市各类沙漠化土地发展和逆转同时存在,但从总体上来看,全区的各类沙漠化土地变化仍呈上升扩展的趋势,6年多来沙

2

漠化土地面积增加了2.17km,具体表现为固定沙地、风蚀劣地、砾质地和潜在沙漠化土地的增加;其中风蚀残丘和戈壁的面积增加明显,从1994～2000年分别增

22

加了357.10km、280.52km。另一个明显的特点是全区各种沙漠化土地逆转变化很显著,表现在半固定沙丘(地),其中尤以半固定沙丘(地)减少明显,自1994—2000年期间两种沙漠化土地类型分别下

2

降了44.07km。再从全区各县市分析来看,临泽、山丹、民乐和肃南四县的沙漠化土地面积2000年与1994年相比,总体上呈上升扩展的趋势(图2),四县共增加沙

2

漠化土地面积为7.85km。其中临泽县的风蚀劣地和砾质地增加比较明显,分别

22

扩大了302.93km和339.23km;山丹县半固定沙丘(地)和潜在沙漠化土地两种

2

类型增加了46.65km;民乐县增加了26.

22

32km;肃南县共增加了28.19km。2.2.2下游地区土地沙漠化变化

将下游三角洲沙漠化类型分为三大类:风蚀、次生盐碱化、干旱造成的植被退化(图3)。下游三角洲总面积11.5万22

km,其中沙漠化面积1.23万hm(不含天然沙漠及戈壁)。其中包括风蚀化0.68图3　额济纳三角洲部分地区荒漠化

22

万hm、次生盐碱化0.28万hm、干旱造Fig.3　MapoflanddesertificationdistributioninEjinadelta

2

成的植被退化0.27万hm。

・40・干　旱　区　资　源　与　环　境第23卷

额济纳旗风蚀沙漠化在沙漠化土地中所占比例最大,形成沙漠化土地中第一大类型。风蚀沙漠化发

生在扇缘和下游粉沙质沉积的局部地段,多在沙漠沙丘类型附近分布。第二大类型是次生盐碱化,占沙漠化总面积的22.41%。主要分布在绿洲内部,农田及天然灌从草场等。由于干旱造成的植被退化,形成的下游地区的第三大沙漠化类型,占沙漠化总面积的21.76%。

下游地区自70年代中后期出现土地沙漠化面积和强度呈现不断扩大的趋势,据有关资料统计,下游沙漠化平均速率在5.6%～6.7%。近年来土地扩展速度还有增大的趋势。2.2.3全流域土地沙漠化

流域内除了肃南、嘉峪关两地土地沙漠化出现逆转以外(山丹县基本不存在沙漠化土地),其他地区土地沙漠化仍然呈现较强的扩展态势。中游张掖市以临泽、张掖两地沙漠化发展较强,近10年间分别增

22

加沙漠化土地68.93km和27.69km,与1987年相比,分别增加20.26%和11.68%;高台县是中游地区沙漠化土地分布面积较大的地区,但近10年间其发展速度要低于张掖市和临泽县,为9.19%,民乐县土地沙漠化扩展幅度也为9.19%,比70～80年代显著降低;自1987年以来张掖市沙漠化土地递增9.57%,与70、80年代相比,沙漠化发展速度明显减缓。黑河流域酒泉市沙漠化土地主要集中在金塔县境内,现状

2

分布面积7.99km,占黑河流域酒泉市总量的85.76%,自1987年以来新增沙漠化土地的98.7%集中在金塔县境,扩展幅度达到37.14%,平均年递增率达到3.09%,是黑河流域乃至西北地区沙漠化发展最强烈的地区之一。

全流域78.82%的沙漠化土地面积分布在流域下游的额济纳旗境内,自1987年以来的10余年间,该

2

区域沙漠化发展程度明显要比70、80年代低,新增沙漠化面积32.75km,甚至低于中游的大部分地区。值得注意的是近10年来流域上游祁连县境内的土地沙漠化发展十分迅速,在1987年仅有沙化土地8.2122

表4　黑河流域中下游地区各旗县沙漠化土地面积(km2)km,到2000年猛增到23.09km,扩展近3倍,年扩

Tab.4　Sandydesertifiedlandareavariations展速度达到23.43%,已成为全流域近年来沙漠化

2

inthemiddleandlowerreachesoftheHeiheRiverBasin(km)

发展最强烈的地区之一。

3黑河流域土地沙漠化现状分析

行政单元临泽高台肃南酒泉市嘉峪关市金塔县额济纳旗合计

潜在

03.312.63.3008.227.4

2

正在发展强烈发展

147.23.718.846.121.628.21055.81321.4

50.4565.9246.7830.0313.591240.44827.042274.3

严重

31.88157.73114.5335.52.05093.69885.3

占沙化土地面积(%)

1.701.711.430.850.2.3984.65100.0

沙漠化的沙漠化的沙漠化沙漠化

黑河流域土地沙漠化现状监测区域,主要包括黑河下游的额济纳旗、中游地区甘肃省的嘉峪关、酒泉、金塔、临泽和高台的全部区域以及肃南县的部分

42

面积,合计行政区域总面积11.44×10km。以2000年TM卫星影像数据为主,结合黑河流域以前的研究资料和相关图件,计算结果(表4)。

2000年黑河流域中下游地区的沙漠化土地共有13508.4km,占监测区域的11.8%。其中,临泽沙漠

22

化土地的面积为229.53km,占沙漠化土地面积的1.7%,高台沙漠化土地的面积为230.65km,占1.

22

707%,肃南(部分)沙漠化土地的面积为192.71km,占1.427%,酒泉沙漠化土地的面积为1149.93km,

22

占0.851%,嘉峪关沙漠化土地的面积为37.24km,占0.276%,金塔沙漠化土地的面积为1268.km,占

2

9.391%,额济纳旗沙漠化土地的面积为11434.km,占84.8%(表4)。由此看出,黑河流域下游地区

的土地沙漠化形势严峻。

黑河流域的沙漠化土地类型有耕地沙漠化、草场沙漠化、砾质沙漠化以及沙丘活化四种(图4)。其中

42

以砾质沙漠化面积分布最为广泛,大约有1.20×10km,占沙漠化土地面积的.75%,主要集中在额济纳旗的戈壁边缘,而旗、苏木周边有零星分布(图5)。

砾质沙漠化地区的原始地表景观属于沙漠草原或草原化沙漠,但是由于草原地区超载放牧和上游地区过度用水,导致了下游地区水资源的枯竭,地表原始植被在牲畜的过度践踏和啃食下,丧失了再生能力,逐渐退化并且消失,造成没有植被覆盖的疏松地表无法抵御当地盛行的大风,细小颗粒物质很快被吹走,而砾石在地表上开始明显富集,最后地面布满粗沙砾石,砾石间少有沙粒,植被稀疏。

2

黑河中下游地区另外两种沙漠化土地类型是耕地和草地沙漠化。耕地沙漠化土地面积506.74km,占沙漠化土地面积的3.751%,主要分布在黑河流域中下游的绿洲和三角洲的农耕区,如下游的弱水三角洲地区、中游的临泽、金塔绿洲等(图5)。由于人为盲目的经济活动,忽视了土地资源的承载力,不断滥垦

第1期刘　蔚等　黑河流域土地沙漠化变迁及成因・41・

图4　黑河流域2000年土地沙漠化现状分布

Fig.4　CurrentstatusoflanddesertificationoftheHeiheRiverBasinin2000

林地、草地,扩大耕地面积,导致耕地失去地表植被的保护,造成农田受到风蚀,土壤表土中的有机物质和

腐殖质含量降低,出露钙积层或土壤母质,垄沟内出现积沙,农作物产量大幅度降低,最后不得不弃耕,成为平沙地或砾石地;草原沙漠化土地面积859.

2

15km,占沙漠化土地面积的6.36%,主要表现为灌丛的沙漠化,在干草原、沙漠草原或草原化沙漠灌丛生长的地区,由于过渡放牧,往往导致植被退化,地表裸露,从而流沙堆积在灌从附近,

[25]

形成各种形态的灌丛沙堆。随着沙漠化的严重发展,灌丛沙堆迎风侧开始

图5　黑河流域2000年土地沙漠化现状分布

显现流沙,导致灌丛大片被埋压、死亡,Fig.5　CurrentstatusoflanddesertificationoftheHeiheRiverBasinin2000沙堆间平地出现浮沙,最后形成流沙面

积超过50%的流动起伏沙地。监测区内沙丘活化及流沙入侵的沙漠化土地较少,面积18.25km,占沙漠化土地面积的1.35%,主要是由于沙漠边缘的植被遭到樵采等人为破坏后,固定、半固定沙丘以及平沙地失去了植被保护,在风的作用下,向下风向移动。

黑河中游张掖市各类沙漠化土地发展和逆转同时存在,总体上全区仍呈上升扩展的趋势。通过调查和了解,主要是由于当地部门对该问题还缺乏充分的认识,加之当地的林业基础设施薄弱、缺乏资金

[26,27]

的投入等各方面的原因造成的。建议有关部门,应加大宣传力度,统一提高思想认识,加强治理的资金投入,依靠科技依法治理沙地并通过建立完善的沙漠化土地监测和预警网络体系,综合提高治沙效益。

2

4不同类型土地沙漠化驱动力分析

分析造成黑河流域土地沙漠化发生、发展的原因,除了该区脆弱的生态环境,即:自然因素,包括:蒸发量大,干旱多风,降水极少,地表组成物质疏松等自然因素外,主要是人类不合理的经济活动,导致流域内有限的水资源不能合理利用,从而使得中上游用水量大幅度增加,造成下游水资源的枯竭,致使地表植被因缺水、过度樵采和放牧而大量死亡,引起土地沙漠化的发生。

・42・干　旱　区　资　源　与　环　境第23卷

在长期的土地开发过程中,人类的经济活动强烈地干预了自然绿洲的水文循环过程,引起了一系列水

文效应和生态环境的变化,造成了许多湖泊的逐渐萎缩乃至干涸和一些河流的改道迁徙,水量、水情及水盐运动状况的改变,土地沙漠化时有发生。干旱区绿洲的地形地貌条件对于绿洲的兴衰和发展有重要影响。

自然灾害是由于某种作用超出了人类所能承受的能力,对人类的生存与发展造成巨大的威胁和损害。河流改道是绿洲废弃的最直接原因之一。战争导致的农牧业更替也是绿洲演变的一个因素,同时战争对农田水利设施的破坏性也是巨大的。导向可以影响到绿洲人口的迁入和迁出,绿洲规模的扩大与缩小,绿洲内部结构、功能、性质的变化,以及对整个流域资源的管理和利用,对于绿洲的影响具有显著的时效性。

沙漠化是干旱区基本地理过程之一。额济纳绿洲的现代沙漠化过程是由水环境恶化过程、土壤干燥化过程、植被退化与生物多样性衰减过程、土地沙漠化过程和土壤盐碱化过程构成的地表动力学过程,也是黑河中下游人地关系演进过程中复杂的作用过程。额济纳绿洲的现代沙漠化过程是气候暖干化、不合理的人为活动同脆弱的环境、贫乏的水、土、生物资源之间不相协调的产物,是涉及自然、社会、经济等多因子共同作用的综合过程。自然驱动力与人为驱动力的多数因子对绿洲沙漠化的影响效力都比较大,过度的人为活动是沙漠化的主导驱动因素。受沙漠化形成的地域性和地表动力过程复杂性的影响,内、外在驱动力在时间与空间上的耦合性形成沙漠化的区域机制,驱动力因子团的互动-激发作用形成沙漠化的动力机制,驱动力与沙漠化土地间的响应又形成正反馈机制,三种作用机制组合成现代沙漠化过程的复杂的驱动机制。参考文献[1]施雅风,张祥松.气候变化对西北干旱区地表水资源的影响和未来趋势[J].中国科学,1996,25(9):968～977.[2]董光荣,等著.中国沙漠形成演化气候变化与沙漠化研究[M].北京:海洋出版社,2002,1～734.[3]冯绳武.甘肃河西水系特征和演变[J].兰州大学学报(自然科学版),1981,(1):125～129.

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第1期刘　蔚等　黑河流域土地沙漠化变迁及成因・43・

EvolutionandVariationof

LandDesertificationinHieheRiverBasin

andItsEffectionFactors

LIUWei,WANGTao,CAOSheng-kui,SIJian-hua,XIHai-yang

(1.DepartmentofHydraulicEngineering,SchoolofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing　100084;

2.ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou　730000,China)

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Abstract

ThestatusoflanddesertificationintheHeiheRiverbasinwasstudiedusingexistingremotesensingdataandfieldinvestigationdata.Thehydrologicalcharacteristicsofdesertifiedlandinthebasinwereanalysed,whichprovideatheoreticalbasisfortherationalandsustainableuseofwaterandlandresources,andthelanddesertifi2cationcantrol,rehabilitationandreversinginthearidinlandriverbasinofnorthwestChina.Basedonthefieldexperimentsandindooranalysesthisresearchputsforwardthefollowingconclusions.

Undertheinfluencesofvariousnaturalfactorsincludingclimate,geology,geomorphology,Aeoliansandac2tivityandnaturaldisasters,theHeiheRiverbasinexperiencedthealternativeoasisiexpansionandlanddesertig2cationprocessesinthehistorivalperiod.Inthewarmperiodlanddesertificationweakened,whileintecoldperi2odlanddesertificationstronglyexacerbated.

Reseachesshowedthatfromthemid-1980stothe1990slanddesertificationareainEjinaincreasedby29.1%.Desertificatedlandinthemidstreambasinincreasedby9.4%orannualby0.27%.From1990onwards,landdesertificationtendedtobecomestable.

Bythe2000landdesertificationareainthemid-downstreambasinoftheHeiheRiveraccountedfor11.8%ofthemonitoringarea.Amongthem,landdesertificationareainLinzeaccountedfor1.7%,inGaotaifor1.707%,inSunanfor1.427%,inJiuquanfor0.851%,inJiayuguanfor0.276%,inJintafor9.391%,inEjinafor84.8%.ItcouldbeseenthatthedownstreambasinoftheHeiheRiverwasexperiencingthemostse2riouslanddesertification.

Analyticalresultsshowedthatthecausesbeingresponsiblefortheoccurrenceanddevelopemtoflanddeser2tificationintheHeiheRiverbasinincludethenatualfoactors,suchasfragileeco-environmnet,highevapora2tion,aridandwindyclimate,sparseprecipitationandloosesurfacematerials;andirrationalhumaneconomicac2tivites,suchasirrationaluseoflimitedwaterresourcesetc.,overuseofwaterresourceintheupstreambasinlea2dedtowatershortageinthedownstrambasin,vegetationdegradation,overgrazingandthuscausedlanddesertifi2cation.

Keywords:HeiheRiverbasin;historicallanddesertification;presentlanddesertification;effectionfactors