盐池县沙漠化土地动态变化影响因素分析

程彦培,陈 立,2,张 琳,陈 江

(1.中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定 050803;2.中国地质大学水资源与环境学院,北京 100083)

土地沙漠化是以风蚀为主要特征,以人类不合理经济活动叠加于以空气动力为主的自然营力所造成的土地退化过程[1]。土地沙漠化作为极其重要的环境和社会经济问题困扰着当今世界,威胁着人类的生存和发展[2]。土地沙漠化的演变,虽有系统本身自然属性决定的内在原因,如极不稳定的沙质土壤基质及其脆弱的生态环境,但更重要的是人为的外部干扰体系的驱动,使得活化的沙物质在风力作用下发生运移[3]。盐池县位于毛乌素沙地西端,属于我国北方农牧交错带,土地沙漠化近年来变化很大。我们分析 1961—2005年之间该地区土地沙漠化动态变化过程和变化规律,剖析土地沙漠化动态变化的影响因素,以期为该地区防沙治沙、生态环境的重建提供理论依据。

1 研究区概况

盐池县位于宁夏回族自治区东部,南、东、北分别与甘肃、陕西和内蒙古毗邻,西与同心县和灵武市相接,处在鄂尔多斯台地西南边缘向黄土高原的过渡地带,地理位置为北纬 37°04′—38°10′、东经 106°30′—107°41′。 盐池县主要为剥蚀的准平原地形,全县地势南高北低,海拔 1 295—1 951 m,南北明显地分为黄土丘陵和鄂尔多斯缓坡丘陵两大地貌单元。气候属于典型的中温带大陆性气候,年均气温 8.1℃,年降水量仅 250～350 mm,从东南向西北递减。土壤类型以灰钙土为主,其次是黑垆土和风沙土,此外还有黄土和少量的盐土、白浆土等。植被类型有灌丛、草原、草甸、沙地植被和荒漠植被,其中灌丛、草原、沙地植被数量较大,分布也广。盐池县境内没有天然森林,只有少量人工乔木林和大面积灌木林[4]。

2 土地沙漠化动态特征

1961—2005年,盐池县土地沙漠化在不同时期表现出不同特点。从表1和图1可以看出,1983年以前,流动沙漠化土地面积增加了 190.8 km2,平均年增长率为 3.05%;半固定、固定和总的沙漠化土地面积分别减少了 62.7、508.8和 380.7 km2,年平均减少率为 1.55%、8.76%和2.14%。1983—1989年四类沙漠化土地面积均在增加,增加面积分别为 637.8、744.7、259.7和 1 642.2 km2,平均年增长率为 17.38%、34.38%、27.62%和 23.95%,这段时间盐池县土地沙漠化呈急剧扩大趋势。截至 1995年,流动沙漠化土地面积减少,较 1989年减少了485.5 km2,这主要是自 20世纪 80年代以后,随着“三北”防护林工程的建设,造林工作主要集中在流动沙地,从而使流动沙地面积逐渐减少。1989—2001年,固定沙漠化土地面积迅速增加了 1 471.7 km2,逐渐形成连片合并,土地沙漠化出现逆转。2001—2005年,除固定沙漠化土地面积在小幅增加外,流动、半固定和总的沙漠化土地面积均在减少,这是由于人为因素发生了转折性的变化后产生的效应。

表1 盐池县 1961—2005年土地沙漠化变化情况 km2

从各类不同沙漠化土地面积的变化来看,流动沙漠化土地面积在 1961—1989年间增加,从 1989年开始减少,这说明在 20世纪 80年代以前人为破坏主要增加流动沙漠化土地的面积,随后由于造林工作主要集中在这些地区,使得这类沙漠化土地面积逐渐减少。固定沙漠化土地面积在 1961—1983年间大幅度下降,是由于在这个时期滥牧、乱挖药材等行为对该县资源造成掠夺式破坏,致使这段时间固定沙漠化土地面积大幅度减少;从 20世纪 90年代开始,由于人们环境意识的不断提高、各项水土保持工程措施的先后实施,固定沙漠化土地的面积又有所增长,生态环境状况开始好转。

图1 盐池县 1961—2005年土地沙漠化动态变化

3 土地沙漠化动态演化影响因素

生态环境的演变是特定自然因素和人为干扰的综合反映,影响盐池县土地沙漠化动态变化的因素包括自然因素和人为因素。马永欢等人[5]认为,1981—2005年人为因素对土地沙漠化的驱动力占 57.82%,自然因素占 32.40%,两者综合因素占9.78%。

3.1 自然因素

盐池县属于我国北方农牧交错带,生态环境尤其是草地生态系统受降水和蒸发等气象因子影响较大。从盐池县 1988—2005年降水、蒸发拟合曲线(图2、3)看出,盐池县近 20年降水年际变率较大,但其变化仍保持在正常的气候波动范围内,蒸发呈波动式的下降,下降幅度不大。20世纪 80—90年代气候变化的总体趋势呈波动性向暖湿方向发展,进入 90年代以后,本区气候明显地向暖湿方向发展,不论是与 80年代的平均气温相比还是与多年平均值相比,气温都有所升高,降水量也有所增加,蒸发量则有所减少。2000年以后平均气温均比 20世纪 80、90年代和多年平均值要高,蒸发量均低于 80、90年代和多年平均值,降水则呈现出波动式变化,尤其是 2002、2003年是典型的丰水年,降水量比以往年份明显增多。受气候的影响,盐池县近 20年来的流动沙漠化土地面积明显减少,固定沙漠化土地面积有不同程度的增加。

盐池县 2001年前后全面实行草地禁牧、禁止乱砍乱挖,严格执行政府的退耕还林还草政策,这些措施的实施,为植被的恢复提供了良好的条件。植被的恢复与气象因素息息相关,特别是降水。表2列出了盐池县多年平均降水量以及 2002、2003、2004和 2005年的实际降水状况,从表2中可以看出,盐池县 2002和 2003年是明显的丰水年。2002年全年降水量比多年平均降水量增加 112.3 mm,高出多年平均值的 39.0%。2005年全年降水量仅为 196.7 mm,低于多年平均降水量 90.8 mm,比 2002年全年降水量少 203.1 mm,比 2003年少 105.4 mm,比 2004年少 86.3 mm;3—5月的降水量 2005年和 2004年基本持平,远低于 2002和 2003年,比 3—5月份的平均降水量减少了 45%左右。种子萌发最重要的 4月,2004年月降水仅为1.1 mm,为同期多年平均降水量的 6%,2005年 4月没有降雨,虽然影响了 2005年的植被生长,但是经过几年的封育,盐池地区的植被状况处于一种稳定状态,这阻碍了土地沙漠化的漫延,使得土地向良性方向发展。

表2 盐池县降水量变化 mm

3.2 人为因素

许冬梅等人[6]认为,盐池土地沙漠化主要发生在 0—20 cm表层土壤。在宁夏盐池县,第四纪物质分布广泛,大体上包括上更新统和全新统两大类,它们在物质机械组成上的共同特点是都含有较高比例的砂粒,粉黏粒和黏粒比例低。所以该地区地表存在的大量沙物质,为土地沙漠化发生、发展提供了丰富的物质来源。这样的土壤结构,外力的介入使得其脆弱性表现尤为明显。但同时,盐池地区属于半干旱地区,有多种旱生植物,只要外部干扰消除,这些旱生植物就会迅速恢复,对当地沙源具有固定作用。

3.2.1 退耕还林还草

在人口急剧增加和以往(1970—1980年)以粮为纲的背景下,盐池县大农业经历了“以牧为主”、“以农为主”、“农牧并举”3个发展过程,造成耕地面积大幅度增加。官方统计数据表明,截至 2001年底,耕地面积相当于 1949年耕地总面积的近 3倍,而实际耕地面积远大于统计数据。张克斌等人[7]认为,随着土地开垦年限的增加,开垦后地表砂粒含量较开垦初期增加了 2.97%,而黏粒含量减少了 1.06%,这说明撂荒种植是导致沙漠化的主要原因。2001年,盐池县开始严格实施国家退耕还林还草工程,当年累计退耕还林还草面积为 2 007 hm2,2002年为 9 096 hm2,2003年为 12 778 hm2。截至 2007年底,该县退耕还林 6.8万hm2。退耕还林还草的实施,使得植物群落组成多样,生物量也随之增加,起到了很好的防治沙漠化的作用。

3.2.2 草地禁牧

畜牧业是盐池的支柱产业,牲畜量在 2001年之前逐年增加。根据当地 1983年所测产草量计算,当时全县绝大部分乡镇草场严重超载。根据盐池畜牧局资料,20世纪 90年代以来,实际羊只存栏数在 80万～100万只之间,草场载畜量是定额载畜量的 1.6～2倍。过多放牧使得草场负荷加大,导致植被稀疏、植被结构简化,草原严重退化、沙化,最终出现流沙,造成土地严重沙漠化。2002年 11月 1日,盐池县实行了全县禁牧。恰逢 2003年降水较多,植被覆盖率上升,部分地区达到了 90%,裸露沙地明显减少。

草场封育后,避免了牲畜对草场的践踏和啃食,使植被得以休养生息,同时土壤表层保存了植被的枯枝落叶,随着封育年限的增加,地表形成了厚厚的腐殖质层,土壤肥力增加,并在土壤表面形成结皮,结皮中产生大量水稳性土壤团聚体。有机质增加,土壤的吸湿性、可塑性明显提高,这在很大程度上改善了土壤的结构,使土壤的持水性提高,而且结皮减少了水分的蒸发,这在封育初期利于植被的生长。在草场封育后,草场内植被覆盖度逐渐增大。

3.2.3 禁止乱砍乱挖

宁夏有五宝,盐池就占了三宝:甘草、滩羊皮、发菜。受经济利益的驱动,在2000年之前,到盐池县挖甘草的人日益增加。根据调查,每年仅挖甘草一项就破坏草地 7 000 hm2,而且此类土地恢复起来极为困难。据盐池县林业局资料,1950—2000年仅挖甘草所造成的土地沙漠化面积就高达 750.57 km2,占 2000年沙漠化土地面积的 24%。采拾发菜是当地土地沙漠化的另一种人为方式,采拾发菜主要是在地表进行,严重损害了植被根系和土壤结构,其造成的土地沙漠化面积无法统计。需要指出的是,在盐池采挖甘草和发菜的并非均为当地群众,而主要是来自外县。大量外地群众涌入,大肆采挖甘草、发菜,不仅造成了土地沙漠化,而且造成了严重的社会问题。

2000年底,在自治区政府的支持下,在兄弟县市的配合下,盐池严令禁止采挖甘草和发菜,这就极大地保护了当地植被和土壤结构,进而改善了生态环境。

4 结 语

(1)1961—2005年,盐池县土地沙漠化在不同时期表现出不同特点。1983年以前,流动沙漠化土地面积增加,半固定、固定和总的沙漠化土地面积在减少;1983—2001年,半固定、固定和总的沙漠化土地面积在增加,其中 1983—1989年是盐池县土地沙漠化急剧扩大阶段;2001—2005年,除固定沙漠化土地面积在小幅增加外,流动、半固定和总的沙漠化土地面积均在减少。

(2)盐池县土地沙漠化受降水和蒸发等气象因子影响较大。由于受气候的影响,盐池县近 20年来的流动沙漠化土地面积明显减少,固定沙漠化土地面积有不同程度的增加。植被的生长发育与降水息息相关,2002、2003年的降水较多,为该地区的植被恢复起到了关键作用,从而为沙漠化的逆转提供了良好的外部条件。

(3)退耕还林还草、草地禁牧、禁止乱砍乱挖和植树造林等措施对植被的恢复起到了极大的促进作用,对防治土地沙漠化起到了决定性作用。

[1]王涛,朱震达.我国沙漠化研究的若干问题——1.沙漠化的概念及其内涵[J].中国沙漠,2003,23(3):209-214.

[2]祝列克.中国荒漠化和沙化动态研究[M].北京:中国农业出版社,2006:133-141.

[3]苏永中,赵哈林,张铜会,等.科尔沁沙地旱作农田土壤退化的过程和特征[J].水土保持学报,2002,16(1):25-28.

[4]乔锋,张克斌,张维军,等.宁夏盐池县不同荒漠化治理措施生物多样性研究[J].水土保持研究,2006,13(2):54-57.

[5]马永欢,周立华,朱艳玲,等.近 50年来盐池县土地沙漠化驱动因素的时间变化[J].干旱区研究,2009,26(2):249-254.

[6]许冬梅,刘彩凤,谢应忠,等.盐池县草地沙化演替过程中土壤理化特性的变化[J].水土保持研究,2009,16(4):85-88.

[7]张克斌,王锦林,侯瑞平,等.我国农牧交错区土地退化研究——以宁夏盐池县为例[J].中国水土保持科学,2003,1(1):85-90.