人類活動對土地沙漠化的影響研究——以塔里木河下游為例

阿依先木·司馬義，吐爾遜·哈斯木，祖木拉提·伊布拉音，馬木提江·卡日，曼尼薩汗·吐爾隼

（1.新疆大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830046；2.新疆阿圖什市第四中學(xué)地理學(xué)組，新疆 阿圖什 845300）

塔里木河下游是指由卡拉到臺特瑪湖的河段，主河道長約428km，走廊面積為4240 km2。下游段東側(cè)為庫魯克沙漠，西側(cè)為塔克拉瑪干沙漠，兩大沙漠之間為塔里木河下游沖積平原，這里生長著荒漠河岸林和沙生、鹽生植被，因其景觀與周圍環(huán)境形成鮮明對照，這一廊道性植被帶因此被稱為綠色走廊［1］。近50a來塔里木河源流區(qū)和干流上游區(qū)的水土開發(fā)活動，使得下游地區(qū)的來水驟然減少，中斷有近30a的歷史，從而引發(fā)了下游綠色走廊逐步走向衰敗，土地沙漠化趨勢加劇等生態(tài)環(huán)境惡化問題。

沙漠化是干旱、半干旱及部分半濕潤地區(qū)由于人地關(guān)系不相協(xié)調(diào)所造成的以風(fēng)沙活動為主要標(biāo)志的土地退化。也可以說，沙漠化主要是發(fā)生在人類歷史時期，特別是最近一個多世紀(jì)以來。強(qiáng)調(diào)人地關(guān)系及其相互作用，即只有人類活動對自然環(huán)境和資源的不利影響與以風(fēng)為主導(dǎo)外營力的相互作用下造成的土地退化才是沙漠化［2］。引起沙漠化的因素很多，它是氣候、土壤、地質(zhì)、地貌、植被、水文等自然因素與人為因素共同作用的結(jié)果［3］。在塔里木河下游這一特定區(qū)域，近50a來，氣候變化不顯著［4］，而人類不合理的開發(fā)活動是造成該地區(qū)沙質(zhì)荒漠化（以下簡稱沙漠化）程度不斷加重的主要原因。塔里木河下游地區(qū)，1958年沙漠化面積僅占土地總面積的12%，到2000年沙漠化土地面積超過90%［5］，在其面積擴(kuò)大的同時程度也在加劇，自然景觀也發(fā)生了一系列變化。其沙漠化過程可以用一個關(guān)系式表述:人類不合理的開發(fā)活動→塔里木河下游斷流→地下水位下降→土壤含水量下降→地表植被生態(tài)系統(tǒng)退化、多樣性喪失→地表出現(xiàn)沙漠化景觀→“綠色走廊”衰退并逐漸失去植被保護(hù)→災(zāi)害性天氣頻度和強(qiáng)度增大→胡楊林及灌木死亡→進(jìn)一步加劇沙漠化進(jìn)程→塔克拉瑪干與庫姆塔格兩大沙漠合攏［1，6］。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

數(shù)據(jù)源主要包括1973年的MSS影像、1990年的TM影像和2000年的ETM影像。此外，還采用了近50a間塔里木河下游氣象站點(diǎn)年降水量、氣溫等數(shù)據(jù)來分析研究區(qū)的自然環(huán)境變化。運(yùn)用遙感圖像處理軟件ENVI 4.5分別對3期不同的遙感影像進(jìn)行邊界裁定、幾何校正等數(shù)據(jù)預(yù)處理，綜合運(yùn)用非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類、聚類分析、過濾分析、去除分析等方法，完成對新疆塔里木河下游遙感影像解譯與分析。利用TM／ETM4，3，2波段合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像提取沙漠化信息，并根據(jù)干旱區(qū)土地沙漠化時間變化在遙感圖像上的判圖指標(biāo)及影像特征，對研究區(qū)進(jìn)行土地沙漠化分類強(qiáng)度等級的劃分，得出塔里木河下游地區(qū)近50a來土地沙漠化變化結(jié)果并對其進(jìn)行分析研究。

2 土地沙漠化分級指標(biāo)

區(qū)域沙漠化分級的最重要指標(biāo)是植被疏密度，另外，沙丘的強(qiáng)度、類型和流動沙丘的活動以及流動沙丘所占該區(qū)的面積等也是沙漠化分級的重要指標(biāo)。按照沙漠化的狀況、動態(tài)和在陸地衛(wèi)星TM圖像上解譯的可能性將該調(diào)查區(qū)域的沙漠化分為4個等級（表1）。

表1 土地沙漠化類型分類標(biāo)志和指標(biāo)

3 塔里木河下游土地沙漠化動態(tài)變化

根據(jù)1973年、1990年和2000年塔里木河下游區(qū)遙感影像進(jìn)行沙漠化遙感解譯調(diào)查，塔河下游土地沙漠化變化如:1973年塔里木河下游土地沙漠化面積814.6km2，占區(qū)域面積的21.084%；1973－1990年，塔里木河下游地區(qū)沙漠化面積凈增長了55.2km2。1973－2000年間，沙漠化面積增加了224.1km2。由于自然因素和人為因素的疊加，特別是人口的增長，水資源利用的不合理使土地壓力增大，加速了沙漠化的發(fā)展。1959－1983年的24a間，塔里木河中下游沙漠化土地由69.23%上升至80.6%，上升了11.4個百分點(diǎn)，沙漠化土地年增長0.45%，而1978－1983年的5a間平均每年卻增加2.23%，沙漠化危害日趨嚴(yán)重［9］。1958－1978年間塔里木河下游除阿拉干和考干兩地平緩和起伏的流沙地以3%～7%的速率增加之外，半流動和半固定沙地變化并不太大，一般只有1%左右，而林地面積還略有增加，表明50－70年代期間塔里木河下游水源條件較好，尚能維持天然胡楊和紅柳林的生長條件。可是到了1978－1983年間，除自然的原因之外，人為破壞空前加劇，生態(tài)環(huán)境急劇變壞，僅5a時間林地面積就以40%的速率減小，固定和半固定沙地面積也以百分之幾至百分之幾十的速率減小。特別是在阿拉干地段，情況最為嚴(yán)重，固定和半固定沙地的面積迅速減小，流動的平沙地面積急劇增大，增長率可達(dá)94.54%［8］。1959－1996年，阿拉干地區(qū)的沙漠化總面積由1371 .22km2，增加到1494 .29km2，同期極度沙漠化面積及其所占比例逐年增加，由1959年、1983年和1992年的30.20%、31.56%和33.76%增加到1996年的35.23%，同時，強(qiáng)度沙漠化所占的比例也由1959年、1983年和1992年的6.08%、6.13%和9.20%增加到了1996年的11.67%。而且強(qiáng)度、極強(qiáng)度沙漠化土地面積占了47%（圖1）［9］。

圖1 阿拉干地區(qū)沙漠化現(xiàn)狀

4 沙漠化的成因分析

一般認(rèn)為沙漠化是人類活動和氣候變化共同作用的結(jié)果，但是近代，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，

人類干預(yù)自然的能力得到了前所未有的增強(qiáng)，人類活動已經(jīng)成為引起各類沙漠化的最主要原因。也就是說，原來非沙漠化的土地演變成沙漠，這是潛在沙漠化土地“就地起沙”的結(jié)果。所謂潛在沙漠化土地，主要是指植被生長較好，基本無風(fēng)沙流動的土地，一旦失去水分的保養(yǎng)和植被保護(hù)，特別是受人為活動影響，導(dǎo)致風(fēng)蝕流沙形成，因此在自然因素的基礎(chǔ)上疊加了人類活動，加劇了沙漠化的發(fā)展。

4.1 自然因素

4.1.1 氣候因素 現(xiàn)代氣候變化對荒漠化的影響是一個緩慢而漸進(jìn)的過程，主要是通過氣候變化對旱地土壤、植被、水文循環(huán)的影響，使沙漠化發(fā)展速度和強(qiáng)度發(fā)生變化，特別是氣候要素（氣溫、降水、風(fēng)等）中的降水變化起關(guān)鍵作用。塔里木河下游屬溫帶極端干旱氣候，降水稀少，風(fēng)多風(fēng)大，沙源豐富，沙塵暴頻繁，這是促使沙質(zhì)荒漠化（沙漠化）發(fā)生和發(fā)展的自然動力。從近50a來研究區(qū)域平均氣溫和降水資料來看（圖2），年平均氣溫和降水量從60－90年代基本上呈增高趨勢。就近10a的狀況來看，氣溫與60年代相比，增加了0.5℃，但是并不顯著，有波動性變化，且波動較小。一般認(rèn)為，當(dāng)氣候變干冷時，沙漠的范圍就擴(kuò)展，固定沙丘就向流動沙區(qū)發(fā)展；氣候變濕熱時，沙漠就收縮或固定，這種變化時間尺度及幅度都較大。沙漠化的發(fā)展和逆轉(zhuǎn)則表現(xiàn)在相同的氣候條件下，且時間也較短。在干旱荒漠氣候控制下有些年份降水卻氣溫稍偏高，有些年份則偏低的現(xiàn)象是存在的，這是氣候的正常變化。塔里木河下游年降水量平均僅為20～50mm，年蒸發(fā)量（潛勢）平均卻達(dá)2500 ～3000 mm。平均年降水量60－80年代呈逐年代遞增的趨勢，與多年平均相比，雖然平均增加了9%［4］，可是到了90年代降水量呈現(xiàn)減少趨勢。在這種極端干旱的氣候條件下，植被一旦破壞，地面便十分干燥，溫差懸殊，土體易于機(jī)械崩解。研究區(qū)域近50a來降水和氣溫呈波動性變化，氣候的波動畢竟較小，現(xiàn)代氣候條件和變化的幅度不足以造成環(huán)境大的改變、沙漠的大幅度擴(kuò)張或收縮或者大范圍的活化或固定。

4.1.2 土壤因素 塔里木河全流域土壤含有第四紀(jì)松散殘積物、洪積物、沖積物和風(fēng)積物，這些混積物都含有沙物質(zhì)且風(fēng)沙土廣為分布，這都成為沙質(zhì)荒漠化的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.1.3 植被因素 在植被類型上，塔里木河下游沿河分布著荒漠河岸植被，局部地段有鹽生荒漠植被發(fā)育，植被稀疏、生長矮小、種類貧乏、結(jié)構(gòu)單純。植被類型主要為荒漠河岸林（胡楊Populus euphratica、檉柳Tamarix chinensis）、鹽生草甸、沼澤等非地帶性植被。另外還有50%以上的土地為光裸沙丘和龜裂地［15］。

圖2 近50a內(nèi)塔里木河干流下游區(qū)氣溫和降水的變化

4.2 人類活動

沙漠化的人為成因問題，指出“由于人為的原因，把不該成為沙漠化的地方破壞成為沙漠化”。在半干旱、干旱地區(qū)的土地沙漠化過程中，人類活動往往起到十分重要的作用，尤其是半干旱草原區(qū)與干旱區(qū)的天然綠洲。干旱、半干旱地區(qū)人類活動的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然因素的貢獻(xiàn)率，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.2.1 流域人口增長和來水量變動以及與土地沙漠化的關(guān)系分析 隨著人口數(shù)量的不斷增加，人類干預(yù)自然過程的能力逐漸增強(qiáng)。人口的增長帶來對食物、燃料等基本生活資料需求的增長，土地壓力不斷增加，一些地方出現(xiàn)了無序開荒、毀林開荒及大面積撂荒的現(xiàn)象，造成沙漠化的加速擴(kuò)展和蔓延。統(tǒng)計表明，塔里木河干流流域的人口從20世紀(jì)50年代以來經(jīng)歷了一個快速的增長過程。1958年，該區(qū)域總?cè)丝跒?76.69萬人，到2003年末，塔河流域總?cè)丝谶_(dá)到454.7萬人，人口增長了將近2倍。年增長率為2.12%。其中，97%的人口集中在源流段，分布在上中游和下游的人口分別占到全流域的2.14%和1%［10］。干流流域的5個縣市20a的人口資料，分別為阿拉爾、沙雅、庫車、輪臺、尉犁。自1988年以來，塔里木河干流流域人口數(shù)量總體不斷增長，但增長速度逐漸趨緩。1988－2007年，總?cè)丝跀?shù)從70.21萬人增長到97.06萬人，20a間凈增人口26.85萬人，總?cè)丝谠鲩L率達(dá)到38.32%，年遞增率為1.72%。塔河干流流域的人口中上游人口最多，所占比值最大，1998年占干流流域的78.18%，2007年占77.25%，所占比重比較穩(wěn)定。中游人口由1988年的19.42%到2007年的20.25%，增加了0.83%。下游人口從1998年以來一直保持2.25%左右，僅能占整個干流區(qū)域的很小部分（圖3）。在塔里木河這樣典型的內(nèi)陸河流域，人口增長的驅(qū)動對土地退化的影響具有從干流上游向下游的傳遞性，干流人口增加直接影響下游沙漠化面積的多少，并且呈線性正相關(guān)［17］。

圖3 20a來塔河干流各段流域的人口變化折線圖

水資源利用不合理造成土地沙漠化問題，主要發(fā)生在干旱半干旱地區(qū)。由于河流上中游盲目引水開荒，大水漫灌，造成河流下游地區(qū)缺水、斷流，致使天然綠洲產(chǎn)生沙漠化。塔里木河的三條源流河的徑流變化和水資源利用狀況，決定了塔里木河的水量變化，也深刻影響了塔里木河干流的水質(zhì)和下游的生態(tài)環(huán)境［11］。塔里木河流域土地沙漠化不斷擴(kuò)展的直接成因，是下游水量減少以及地下水位下降。據(jù)統(tǒng)計，塔里木河上、中、下游來水量在過去50a里均呈現(xiàn)迅速下降的趨勢，尤其是下游來水量減少最快。據(jù)阿拉爾斷面多年監(jiān)測結(jié)果顯示，自20世紀(jì)50年代以來，進(jìn)入塔里木河干流的水量呈現(xiàn)明顯減少的趨勢，從20世紀(jì)50年代來水量56.2億m3迅速下降到70年代的43.2億m3，90年代下降到最低點(diǎn)39.4億m3。中游的徑流量從20世紀(jì)60年代的35.14億m3，下降到90年代的22.78億 m3，減少了35.18%，2001－2005年平均徑流量降至22.58億m3，與60年代相比減少了35.74%，但與90年代相比并無明顯減少。下游恰拉的來水量更是從20世紀(jì)50年代的13.53億

m3迅速減少到80年代的3.93億m3，到90年代進(jìn)一步減少到2.28億 m3［12，17］（圖4）。下游的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活出現(xiàn)了用水的緊張局面，一些耕地和村莊被廢棄，過去的一些綠洲區(qū)域正在逐步與沙漠連成一片。同時，由于下游來水量減少，塔河下游地下水位由1959年的3.1m，降至1992年的10.3m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了天然植被賴以生存的地下水位線［13］。沿河大量天然胡楊林由于缺乏生態(tài)水和地下水位的下降而枯萎退化和消失，從而加速了塔河下游的沙漠化擴(kuò)展。

4.2.2 人為破壞植被，過度砍伐、墾殖、放牧、樵采是導(dǎo)致土地荒漠化的重要原因 60年代以來，塔河流域為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)，進(jìn)行了大規(guī)模水土開發(fā)，大量砍伐植被，毀林、毀草開荒造田，使胡楊林資源遭到嚴(yán)重破壞。主要原因是，流域的廣大農(nóng)村牧區(qū)仍以砍伐天然植被為燃料來源，伐木作柴，掘草為薪，燃秸取火現(xiàn)象非常普遍，廣泛分布于沙漠邊緣的檉柳、胡楊，它們龐大的根系和枝干起著防風(fēng)固沙、屏蔽綠洲作用，經(jīng)挖掘和砍伐，自然條件下難以恢復(fù)，結(jié)果導(dǎo)致沙丘活化。20世紀(jì)50年代以來，隨著人口的迅速增長，尉犁、若羌一帶對燃料和木材的需要日益增多，砍伐活動不斷擴(kuò)大，1958年，塔里木河下游五個農(nóng)墾團(tuán)場相繼建立，僅墾荒砍伐胡楊林就達(dá)167km2［14］。據(jù)估算，墾區(qū)5個團(tuán)場每年約砍伐薪柴3萬t。其中有的團(tuán)場，（如35團(tuán)）還以胡楊和紅柳作工業(yè)燃料，加工甘草膏，造成墾區(qū)外圍的流沙不斷入侵。如32團(tuán)東部由于紅柳被砍光，破壞了較為穩(wěn)定的沙面而形成一條高8 m，長100多米的流動沙梁，埋掉耕地，渠道和林帶［8］。塔里木河下游的天然胡楊林20世紀(jì)50年代胡楊林的面積由540km2，到1995年減少了73.33km2；沙漠化面積迅速擴(kuò)大，1996年比1959年增加了123.1km2，沙漠化土地面積由86.98%增加到94.34%，沙漠化的年增長率平均0.24%［10］。塔河兩岸胡楊林、草地幾乎到處可見濫挖甘草（Glycyrrhiza）留下的土坑，松土暴露地面，林木根系被挖斷，林木衰敗枯死，草場破壞，加劇土地荒漠化。據(jù)統(tǒng)計，流域各團(tuán)場每年采挖量達(dá)2000 t，按每挖1kg甘草松動破壞林地或草地2～3m2，則每年一個團(tuán)場破壞林地或草地27～40萬hm2［15］。

圖4 塔里木河各段來用水量圖

4.2.3 盲目開荒和人為不合理耕作是造成土地荒漠化的直接原因 濫墾主要發(fā)生在農(nóng)牧交錯區(qū)，塔河流域源流耕地從1958年的47.847萬hm2增加到2003年的77.293萬hm2，增加了29.446萬hm2，平均每年增加0.64萬hm2，2003年源流耕地面積是1958年的1.62倍。上中游耕地面積也由1958年的2.86萬hm2增加到2003年的4.415萬hm2，增加了54%。相比之下塔里木河下游耕地面積變化很小，1958年下游耕地面積僅為1.402萬hm2，占整個流域耕地面積的2.7%，5a后，下游耕地面積為1.671萬hm2，增加了還不到0.3萬hm2［11］。在土地耕種方面，由于時棄時耕，灌溉方法不合理，缺水矛盾越來越大，許多已開墾的土地被迫棄耕撂荒，這些土地失去植被和灌溉。這不僅破壞了土地資源，加速了土地沙漠化的進(jìn)程，而且還形成“愈窮愈墾，愈墾愈窮”的惡性循環(huán)局面。

5 結(jié)論

人口急劇增加造成的壓力和經(jīng)濟(jì)活動對環(huán)境的強(qiáng)烈干擾，才是造成大范圍生態(tài)環(huán)境惡化和沙漠化發(fā)生發(fā)展的主要原因，即沙漠化的正逆向發(fā)展主要受控于人類經(jīng)濟(jì)活動。下游農(nóng)灌區(qū)無水可用，大片良田摞荒，河兩岸植被衰敗，沙漠化加劇。航空像片及衛(wèi)星像片分析結(jié)果表明，近50a來研究區(qū)域沙漠化面積逐年增加，程度不斷加重的土地一般呈片狀交錯分布于農(nóng)田和草原上，即人類活動最強(qiáng)力的區(qū)域，而不是整個區(qū)域。過度墾荒，掠奪式挖采甘草，無情地砍伐森林，使草場和胡楊林變成了一次性使用的犧牲品，造成胡楊林面積大幅減少。特別是水資源的不合理利用，向下游的河流水量大為減少，地下水位下降，植被衰退，沙漠化發(fā)展十分嚴(yán)重。生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，這種局面的不斷發(fā)展，影響著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，制約著下游資源的開發(fā)及經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展［16］，這表明在近50a來研究區(qū)域沙漠化的迅速發(fā)展，并不是對所謂自然因素變化的響應(yīng)，而主要是人為活動的結(jié)果。

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