山西省荒漠化地質環境評價

楊繼榮

(山西省第三地質工程勘察院，山西晉中 030620)

0 引言

荒漠化是指包括氣候變化和人類活動等在內的種種因素造成的干旱、半干旱和亞濕潤干旱地區的土地退化[1]。荒漠化以其對環境生態的巨大破壞和人類活動的嚴重影響成為全球最突出的生態環境問題之一，我國也深受其害，特別是近年來春季沙塵暴在北方的頻繁發生，再一次引起了黨和政府的高度重視[2]。據第三次荒漠化調查結果[3]，山西省荒漠化土地面積為70.542 9×104hm2，占全省國土總面積的4.5%，直接經濟損失約為389.89億元，是我國荒漠化問題較嚴重的省份之一。

馬義娟[4]通過對晉西北和大同地區荒漠化監測結果的分析，對山西省土地沙質荒漠化特征進行了研究;張成梁[5]在分析山西省煤礦區荒漠化數據的基礎上，對山西省采煤型荒漠化的程度和成因進行了探討;車日桃[6]則闡述了大同地區荒漠化治理工作的進展。然而，由于歷史因素，荒漠化的有關工作主要由林業、水利和農業等部門負責，地質部門的參與較少，地質環境對土地荒漠化的控制作用認識不夠，直接影響了土地、水資源可持續發展利用戰略方面的制定，荒漠化的地質環境工作亟待加強[7]。而山西省荒漠化地質環境方面的工作也相對較少，僅于2005年對山西省荒漠化地質環境進行了初步分析綜合評價，本文即是基于此認識，嘗試對山西省荒漠化地質環境進行評價。

1 荒漠化土地類型與發育特征

根據造成荒漠化的主要地質營力，山西省荒漠化的主要類型可劃分為:水蝕—風蝕荒漠化、流水侵蝕荒漠化、物理化學作用下的荒漠化(鹽漬化)及工礦型荒漠化。結合地域分布分述為:晉西北、晉北水蝕—風蝕沙土，晉西強烈侵蝕黃土、五大盆地鹽漬土及六大煤田退化棄耕土。

1.1 晉西北、晉北水蝕—風蝕荒漠化

其分布于河曲、保德、偏關、神池、五寨、右玉—左云、朔州、山陰、懷仁、大同、陽高、應縣、渾源一帶。西部地貌為黃土梁峁區，東部為土石丘陵，地形切割強烈，流水侵蝕作用較為強烈，以面蝕、溝蝕、潛蝕作用為主，在溝谷凹岸常產生滑坡、崩塌，加劇了水土流失，年侵蝕模數5 000 t/(km2·年)～10 000 t/(km2·年)。

本帶處于省境北部，受西伯利亞冷高壓控制，冬春干燥季風盛行，多年平均風速2 m/s～6 m/s，最大風速24 m/s，大風日數多達52 d;沙塵、沙暴每年都有發生。風蝕作用在西北迎風坡，土壤粘粒不斷被吹揚帶走，而產生土壤沙化，土地肥力下降，在背風坡堆積固定、半固定呈斷續分布的沙丘雛形，厚度一般較小，在偏關馬家垣東部最大厚度達4 m，呈松散狀態，其粗砂顆粒(大于0.05 mm)占 53%。

根據土地沙漠化程度可劃分為嚴重沙漠化區、強烈發展的沙漠化區及中度發展的沙漠化區。前者分布于左云、右玉西北部，面積約1 770 km2。據右玉風沙觀測站測定，本區風蝕臨界風速為4.90 m/s，平均空間過沙量為 4.5 g/(m2·h)(近地面 200 m 空間)。根據風沙顆分資料，大于0.5 mm的粗顆粒占83%，年風蝕模數在8 000 t/(km2·年)～10 000 t/(km2·年)。區內每遇大風，塵沙彌漫，沙丘南移，每年沙丘南移速度達5 m～10 m，有些地方可大于20 m;中者分布于河曲、偏關、保德一帶，面積約2 100 km2，分布有一定數量的固定、半固定沙丘雛形及規模較小的松散風沙土，風蝕模數5 000 t/(km2·年)～8 000 t/(km2·年);后者以河西、保德、偏關及大同盆地西部邊緣較為典型，面積20 070 km2，風蝕模數2 000 t/(km2·年)～5 000 t/(km2·年)。

1.2 晉西強烈侵蝕黃土

其分布于興縣、臨縣、離石、柳林、石樓、永和、大寧、吉縣、鄉寧一帶，面積約9 250 km2。區內黃土分布廣，厚度大，近代地質作用十分活躍。地形差異明顯，梁峁起伏，溝壑縱橫，侵蝕作用不斷加劇。水蝕、重力侵蝕強烈，各種侵蝕地貌形態發育，是多沙粗沙的重要區域。由于受黃土巖性、黃土下墊地層巖性以及地貌、氣候等因素影響，在地域上具有明顯差異。

大致以晉西永和縣為界，北部為黃土梁峁溝壑區，黃土較厚，馬蘭黃土為沙黃土，大多已遭侵蝕。黃土下墊層多為風化較強的中生界砂泥巖，構成河流中、下部谷坡。水力、重力侵蝕均顯強烈，尤其是基巖谷坡瀉溜、崩塌普遍發育，近分水嶺溝頭地帶滑坡也較發育。在支溝的各地段第三系紅土普遍裸露，成為重要侵蝕活躍的因素之一。一般溝道無長流水，地表水與地下水資源貧乏，汛期降水來勢兇猛，往往形成高含沙洪水。溝壑密度一般可達5 km/km2～7 km/km2。

晉西永和縣以南以黃土殘塬溝壑為主，黃土厚度大，地面呈寬梁殘塬深溝景觀。溝深坡陡，塬坡近代沖溝發育，溝壑密度一般小于3 km/km2。區內以水力侵蝕為主，重力侵蝕次之，溝蝕異?；钴S。谷坡切溝、懸溝、沖溝及崩塌等侵蝕方式均有發生。溝谷中普遍發育紅粘土，且厚度較大。

黃河沿岸地帶為黃土蓋頂石質梁狀溝壑地貌，溝深坡陡，多呈窄“V”形谷，切割深度200 m～300 m，溝壑密度5 km/km2～6 km/km2。黃土大部分已被侵蝕，僅在梁頂或斜坡低洼處有少量保留，基巖裸露。黃土梁坡有淺溝、切溝發育，砂泥巖谷坡瀉溜、崩塌等重力侵蝕時有發生。因黃土保留不多，基巖風化程度弱，溝谷深切于基巖，故現代巖土侵蝕相對較弱。

1.3 五大盆地鹽漬土

其主要分布于較大河流的近河床兩岸，河澗洼地，山前交接洼地，湖灘地等地形低洼地帶，即大同盆地的應縣、山陰、朔州、懷仁、陽高、大同、天鎮及運城盆地的運城、永濟等市縣，在忻定盆地的代縣、原平、忻州、定襄、太原盆地的汾河及主要支流沿岸及臨汾盆地的洪洞、臨汾等市縣也有一定范圍的分布。據1990年統計資料全省鹽堿地面積859 408.4畝(見表1)，其中大同市、朔州市、運城地區鹽堿地面積分別為130 134.4畝，48 603.2畝和92 145.8畝，分別占全省鹽堿地總面積的15.14%，56.55%(大同盆地合計為71.69%)，10.72%，可見山西省鹽漬土具有集中分布的特點。

表1 山西省鹽堿地分區統計表[8]

1.4 六大煤田退化棄耕土

工礦型退化棄耕土，主要分布于山西六大煤田已有采空區，特別是大同煤田、太原西山煤田的古交礦區、太原西山礦區、霍西煤田的汾西礦區、沁水煤田的陽泉、長治、晉城、陽城、高平礦區及河東煤田的柳林、離石、鄉寧礦區等表現的尤為突出。由于煤層分布廣，厚度大，埋藏淺，產狀平緩，煤層頂板力學性質又較差，因而在采空區及其鄰近周邊產生地面裂縫、下沉、塌陷，造成含水層疏干，引發滑坡、崩塌，大量棄石、棄土為泥石流的形成提供物質來源，地質災害頻繁發生，使原有良田的種植條件不斷惡化，生產能力明顯下降，甚至棄耕。據初步統計，山西省六大煤田含煤面積約54 000 km2，其中大同、陽泉、西山、汾西、潞安、晉城、軒崗、霍縣八大礦區面積約8 000 km2，其他礦區面積累計約5 000 km2。目前已有采空區1 200 km2，且以每年約100 km2的速度擴大，土地棄耕面積約86萬畝。

隨著煤炭生產的發展，采空區不斷擴大，在今后100年內將有約10 000 km2土地存在潛在退化或棄耕。由于重開采，輕復墾，重眼前經濟效益、輕生態環境保護，使工礦型退化棄耕土的范圍不斷擴大，煤田分布區的生態環境趨于惡化。

山西省地質調查院對全省重點礦區采煤破壞土地面積的調查結果[9]表明:全省重點礦區煤層開采面積、土地塌陷面積、耕地塌陷面積均以大同礦區所占比重最大，分別占到31.1%，29.0%，24.1%，平朔礦區所占比重最小，分別占 3.4%，4.1%，3.5%。從煤礦企業經濟類型劃分，開采面積以鄉鎮及其他煤礦所占比重最大，占47.5%。采煤引起的土地破壞和耕地破壞，以國有重點煤礦比重較大，分別占到78.3%和74.9%，土地破壞程度也最為嚴重。

2 荒漠化成因分析

土地荒漠化受多種因素的影響和控制。水文氣象、地形地貌、地表巖性、土壤類型、水文地質條件等是影響土地荒漠化的自然因素，而人類工程活動則是影響土地荒漠化的直接和誘發因素。

山西省山地、丘陵面積約占全省土地總面積的80%，山高坡陡，溝谷較為發育，特別是晉西北、晉西一帶，地貌上屬梁峁狀黃土丘陵，地形破碎，溝壑縱橫，坡陡溝深，源短流急，構成了水土流失的前提條件;地表多為上～中更新統黃土，粘粒及有機質含量低，抗蝕力差，結構疏松，垂直節理發育，遇水易崩解，成為水土流失的物質來源;降水在汛期集中，且暴雨多發是造成水土流失的主要動力因素，種植結構不合理，林草覆蓋率低，重工輕農，重用輕養，粗獷經營是形成水土流失的誘發因素。晉西北、晉北一帶，春、冬季節氣候干燥，盛行西風及西北風，年大風日數多達40 d～60 d，且近鄰內蒙庫布齊沙漠及陜蒙毛烏素沙漠，大風將攜帶的沙粒及迎風坡吹揚的土顆粒堆積在背風坡或局部低凹地帶，形成了小范圍的半固地沙丘雛形。

五大盆地地形相對較低，特別是流經盆地的較大河流的河床兩側和湖泊周圍，地形低洼，地下水位埋藏淺，排泄不暢，氣候干旱，蒸發強烈是形成土地鹽漬化的主要因素，同時地下水開發利用不合理，大水漫灌，只灌不排是形成土地鹽堿化的人為因素。

工礦型退化棄耕土的形成，主要是人類工程活動的結果。煤炭生產過程中對土地資源的破壞主要表現在以下三個方面:1)井下開采引起地表下沉、裂縫、塌陷、含水層疏干，破壞土地;2)露天開采剝離上覆巖土層，對地表挖損破壞土地;3)煤礦開采過程中排出的廢石和夾矸壓占土地。

采煤塌陷破壞土地與礦區地形、地質、覆巖性質、煤層。

3 荒漠化危害與發展趨勢

3.1 土地沙化

土地沙化首先表現為土壤被風蝕，可利用耕地逐漸粗化，肥力下降，造成土地生物生產量的降低，由潛在沙化類型逐漸向嚴重沙化土地類型發展。據調查，山西受風沙危害較嚴重的農田有936萬畝。每年春季耕地被風蝕0.5 cm～1.2 cm，大風能刮走種子，沙塵暴能打死和掩埋幼苗。這是風蝕區長期以來糧食產量低而不穩定的主要因素。同時風沙使道路和水渠受到壓埋的威脅。據記載，解放前，我省晉北、晉西北所有的過境公路、鐵路都受到風沙危害:沙土壓埋路面;沙塵暴在公路附近障礙物的影響下，沙粒沉降在路基，形成片狀、舌狀沙堆，影響公路的暢通和排水。如在朔州沙塄河鄉一帶，1931年一場大風過后，竟找不出原來的鄉村道路痕跡，全部被沙土掩埋。據1992年統計，該區受害鐵路255 km，公路277 km，水渠4 528 km。據不完全統計，晉北一帶土地沙化每年造成的經濟損失達1.43億元。另外，土地沙化反過來又影響氣候，促使沙塵暴的形成，造成環境問題，影響人們正常的生產、生活秩序。

山西省北部、西北部地區土地沙化現象在解放前及解放初期十分嚴重，許多地方多出現固定、半固定沙丘雛形，每遇大風，耕田風蝕嚴重，沙丘南移速度較快。解放后在黨和政府的帶領下，當地群眾大搞植樹造林，退耕還草及“三北”防護林建設，使這一帶土地沙化現象得到了一定程度的控制，局部造成了良好的生態環境。但因氣候趨于干熱化，季風盛行等原因，土地沙化還沒有得到徹底根治，沙化仍在擴展，局部亂采濫伐和不合理的耕作現象依然存在。

3.2 水土流失

水土流失嚴重危害農業生產，使土地趨于貧瘠化，土地面積逐年減少。據省水保所測驗，每年每畝坡耕地平均流失表土4.5 t，每噸土壤含氮 0.8 kg ～1.5 kg，鉀 2.0 kg，全省每年流失土壤所帶走的肥料約1 000萬t，相當于1994年全省化肥施用量的3.3倍。由于徑流沖刷、溯源侵蝕、溝壁崩塌等，使塬面不斷縮小，梁峁不斷被切割，土地面積越來越少。

據調查，左云縣曹家溝東山2 600畝7°以上坡耕地，經過70年的侵蝕，已有600多畝地變成巖石裸露的不毛之地。水土流失還會造成水庫及河道淤積、生態環境失調等。據初步統計，因水土流失每年造成的直接經濟損失達4億元。

晉西呂梁山西側的黃河沿岸，為我省水土侵蝕強～極強區，該地區人口相對稠密，經濟比較落后，表土疏松，植被稀疏，抗蝕力差，地形破碎，溝壑發育，溝深、源短、流急，汛期暴雨集中，長期以來水土流失十分嚴重，近年來雖然展開了一些治理荒山、荒坡及小流域治理工程，但目前還沒有收到明顯的效果，種植結構不合理的現象仍普遍存在，人口增加和土地減少的矛盾仍比較突出，水土流失仍在發展。

3.3 鹽漬化

土地鹽漬化的危害主要表現為土壤中過多的易溶鹽對農作物的危害。由于多量鹽分的存在，土壤溶液的滲透壓力增高，使植物生長極為困難，甚至不能生長。

一般來說，當土壤含易溶性鹽類達到0.1%時，一般植物的生長已受到危害;達到0.2%～0.3%時影響較為明顯;達到0.3%～0.6%時，大部分植物不能生長;其含鹽量達到1.0%，則任何植物不能生長。山西的鹽漬土主要分布于五大盆地，由于土地鹽漬化，使原本平坦肥沃的土地成為低產田，甚至不毛之地。初步統計，因鹽漬化造成的直接經濟損失近億元。

鹽漬土在山西省的分布范圍明顯減少或減輕。20世紀80年代以來，由于降雨量趨于減少，地下水開采量相對增加，在一些地區又采取了有效的排鹽改堿措施，目前，各大盆地的鹽堿地面積均有明顯的減少，特別是太原盆地、忻定盆地和臨汾盆地，鹽堿地面積減少了3/5以上，大同、運城盆地也減少了近2/5。各盆地鹽堿化的程度都有明顯減輕。

3.4 工礦型荒漠化

工礦型荒漠化的危害主要表現在:一方面由于采煤引起較大范圍的地面變形，淺層地下水疏干，農業生產條件不斷惡化，甚至使土地棄耕;另一方面，由于采煤導致地面變形、滑坡、崩塌、泥石流等多種地質災害頻繁發生，而出現房屋裂縫、倒塌、水源枯竭、輸電中斷、交通阻塞。煤礦開采排出大量污水，煤焦加工業產生大量有害氣體，造成環境污染，破壞生態平衡。采空區因地面塌陷及各種地質災害造成的直接經濟損失每年達數千萬元。

工礦型退化棄耕土在山西六大煤田蔓延很快。20世紀80年代以來，國有、地方國營煤礦生產技術不斷更新，生產能力不斷擴大，鄉鎮煤礦及私營煤礦迅猛增加，原煤產量大幅度提高，采空區面積以每年約100 km2的速度擴大，土地退化和棄耕范圍擴展很快，若不采取相應的措施，采空區居民的生存和生活條件將受到嚴重威脅。

4 荒漠化防治目標與對策

4.1 土地沙化

1)根據地質環境調查，顆分實驗和巖石化學分析，查明土地沙化的物源、分布范圍和發展變化趨勢，有針對性選擇適合林種，開展育林防沙工作;2)合理調整產業結構，雁北大同地區草地覆蓋率在全省最低，但蓄牧業相對興旺，應根據不同母巖的化學成分，選擇合適的草種，封山育草，減少地表揚沙;3)土地沙化嚴重的雁北地區全省降雨量最低，蒸發量大，大風天氣多，干旱嚴重。隨著萬家寨引黃工程的建成和投產，應因地制宜增加水利配套設備，采用噴、滴灌等節水技術，改變耕作方式，改善生態環境。

4.2 水土流失

1)根據地形特點，山坡修建隔坡水平溝，改變地表產流和徑流沖刷強度，山溝修建多級堤壩，攔截洪水，攔蓄泥沙;2)合理調整產業結構，對坡角在20°以上的坡耕地，應逐步退耕還林，植樹種草，對坡角小于20°的坡耕地，修建梯田，集中連片治理;3)嚴禁毀林毀草開墾。

4.3 鹽漬土

1)在查明區域環境水文地質條件基礎上，因地制宜，注意不同深度含水層的調配開采利用，改變地下水流場，加快地下水徑流的交換;2)及時疏通河道或改變地形條件，減少地表水體的淤積;3)有條件時實行草田輪作，地表水和地下水配額灌溉;4)渠堤、河岸重視植樹造林，增強防滲和減少地面蒸發。

4.4 工礦型退化棄耕土

1)選擇合適的開采方式，盡量減少對表層土壤的破壞和塌陷的穩定時間;2)出現地表變形后要及時復墾;3)合理開發和利用礦產資料和土地資源。

[1] 中華人民共和國林業部防治沙漠化辦公室.聯合國關于在發生嚴重干旱和/或荒漠化的國家特別是在非洲防治荒漠化的公約[Z].北京:中國林業出版社，1996.

[2] 劉 拓.中國土地沙漠化經濟損失評估[J].中國沙漠，2006，26(1):40-46.

[3] 國家林業局.中國荒漠化和沙化狀況公報[R].2005.

[4] 馬義娟.山西省土地沙質荒漠化現狀及發展趨勢[J].水土保持學報，2003，17(6):81-84.

[5] 張成梁.山西采煤造成的土地荒漠化及趨勢分析[J].中國水土保持科學，2006，4(5):40-43.

[6] 車日桃.大同地區荒漠化的成因及其治理措施[J].山西林業科技，2007，6(2):45-47.

[7] 荒漠化的地質背景——訪西安地礦所研究員李智佩[N].中國國土資源報，2006-04-21.

[8] 山西省主要盆地糧油基地區域規劃環境地質論證報告[R].山西省地礦局第三水文地質工程地質隊，1991.

[9] 山西省重點地區礦山生態環境地質綜合調查評價報告[R].山西省地質調查院，2002.