沈阳北部地区农田土地沙化问题的研究

张 宁, 吴 晗, 吕程熙, 刘子煜, 邵佳文, 赵子谊, 毛伟伟

(1.辽宁生态工程职业学院林学院, 沈阳 110101; 2.辽宁大学环境学院, 沈阳 110036)

土地沙化主要指由于不合理的人类活动所导致的天然沙漠面积扩大和沙质土壤上所生长的植被及其表面的覆盖物被破坏,并且形成流动的沙土以及沙土出现裸露的过程。土地沙化会对经济发展、社会稳定和生态环境产生很大的危害,影响人们的生活和发展。土地沙化还会造成土壤粒径粗化和农田土壤的肥力下降,减少可利用土地资源数量和降低土地生产潜力。土地沙化问题已经对沈阳北部地区人民的生活和生产造成了极大的困扰,农田土地的沙化更是对农作物的产量具有很大的影响。因此,对土地沙化问题进行研究对防风固沙、农田土地的保护以及推动农田土地的可持续发展具有重要意义。本文主要研究沈阳北部农田土壤的沙化规律并进行土壤粒径分析,探究沈阳北部地区农田土地的沙化情况。

1 我国土地的沙化问题

我国的土地沙化问题,早在1977年,中国科学院自然资源综合考察组在内蒙古乌盟后山滩川地进行实地考察时,就发现乌兰察布盟出现雅丹地貌和耕地沙化,自然植被的破坏、过度放牧以及不合理的耕地布局造成该地区的农田土地沙化[1]。2002年王晓霞和王静[2]对新疆乌鲁木齐策勒县灌区农田土壤进行研究,发现该地区农田土壤深受泥沙淤积的影响,造成策勒县灌区严重土地沙漠化。纪军强等[3]在2009年对西北地区进行土地沙化的研究,发现原来并不属于沙漠的地区已经出现了类似沙漠景观的一种退化过程,并且该研究表明,我国已然成为了世界上土地沙化最严重的国家之一,并且土地沙化已经成为我国西北地区最为严重的生态环境问题。2013年付建超[4]研究表明,我国沙漠化速度快,并且导致我国的生态环境和植物的生产能力急剧下降,我国急需进行防沙治沙。2018年,杨跟胜[5]调查发现,在我国气候条件变化的前提下,我国的天然沙漠逐渐扩展,产生很严重的土地沙化现象。

近几年来,风沙天气一直困扰着北方城市,尤其是与内蒙古有接壤的沈阳地区。由于沈阳地区还会受到温带大陆性季风气候的影响,携带大量沙土的春季大风造成沈阳沙尘天气愈加严重,因此气候也是导致沈阳地区土地沙化的重要原因之一。沈阳北部地区人民的生产生活和经济的可持续发展都被土地沙化所严重影响,并且土地沙化对于生态环境的污染和破坏也严重影响沈阳北部地区土地沙化以及荒漠化的进程。学者认为有四个方面的原因造成了沈阳地区的土地沙化,包括干旱的气候、科尔沁沙地的南移、狂风带沙和河流带沙,科尔沁沙地已经成为沈阳北部地区土地沙化的主要沙源。横跨内蒙古、辽宁和吉林3个省区的科尔沁沙地是我国面积最大的沙地,其沙地面积为279.9万hm2,是我国水土资源流失以及土地沙漠化最为严重的地区。对于科尔沁沙地对其以南地区的危害也有相关研究,1986年,朱震达和刘恕[6]研究指出科尔沁沙地南缘属于强烈的沙漠化土地。孙金涛认为科尔沁沙地的边缘以每年10.53 m的速度向前推移。1990年罗常国[7]对辽宁省土壤沙化面积进行估算,发现从1984年开始,平均每年沙化土地面积增达 2 734 hm2,并且其中约有20%是由科尔沁沙地的风沙流向南侵移造成的。

2 研究内容

2.1 沈阳北部地区概况

沈阳北部地区地处东经122°44′123°45′、北纬41°99′43°02′,北接内蒙古自治区通辽市,海拔高度60～70 m之间,地势北高南低,从北至南分别以丘陵、岗地、冲积和洪积平原为主,土壤类型主要为棕壤和暗棕壤[8]。春季大风频繁发生,其春季大风日数高达全年大风平均总日数的一半,且持续时间长,春季大风多为偏南风携带大量沙尘堆积到土壤表面。科尔沁沙地的大量沙尘随着春季大风吹入沈阳北部地区形成风蚀,每当春季大风卷着沙尘吹向沈阳北部地区,并降落在土壤表面,会造成季节性的、频率较高的偏北季风,是造成沈阳地区土地沙化的最主要原因。

2.2 采样点设置与分析方法

从沈阳北部沿途至内蒙古通辽市均匀设置7个采样点,并记录各点的经度、纬度和海拔高度(如表1),采集0～20 cm耕作层土壤,混匀后装入自封袋。土壤样品带回实验室后自然风干并剔除细根和碎石等杂物。使用1 mm和0.25 mm土壤筛进行筛分并结合土壤比重计法分别测定小于0.001 mm、0.005 mm、0.01 mm、0.05 mm的土壤粒径含量。

表1 采样点设置

3 结果与分析

由表2所示,1号土样中>1 mm的土壤颗粒质量百分比最高,7号土样中>1 mm的土壤颗粒百分比最低;5号、6号和7号土样中粒径0.25～1 mm的土壤颗粒质量百分含量逐渐减少,依次为39.05%,31.04%和23.26%,也就是离科尔沁沙地距离越近,0.25～1 mm的土壤颗粒含量越低;1号土样中0.05～0.25 mm的土壤颗粒百分质量最低,6号和7号土样0.05～0.25 mm的土壤颗粒百分质量最高,并且4,5,6和7号土壤中0.05～0.25 mm的土壤颗粒含量逐渐增多,分别为3.79%,14.6%,45.66%和60.72%;0.01～0.05 mm土壤质量百分数和0.005～0.01 mm的土壤质量百分数在0.3%～6.4%;1号土样0.001～0.005 mm的土壤颗粒最多为11.04%,2,3,4,5,6和7号样品均在0.3%～6.8%,其中4号最高,为6.8%,7号最低,为0.3%;在<0.001 mm的土壤颗粒,1号最多,为44.48%,7号最少,为14.68%,并且从4～7号土样中<0.001 mm的土壤质量百分含量逐渐减少,分别为43.06%,30.48%,19.86%和14.68%。

表2 不同土壤粒径质量百分含量 单位:%

4 结 论

根据对土壤粒径的分析发现,从1号至7号的土壤粒径质量百分含量没有明显的变化规律,但是4号至7号土壤样品中细粒径土壤颗粒含量(<0.001 mm)逐渐减少,而偏粗粒径土壤颗粒(0.05～0.25 mm)质量百分含量逐渐增多,由此可见4号～7号土壤样品粒径变化规律为距离科尔沁沙地越近,细粒径土壤颗粒越少,粗粒径土壤颗粒越多,土地沙化程度越高。

5 讨 论

造成土地沙化现象不仅有气候和沙源等自然原因,人类活动也是造成土地沙化的重要原因,乱砍滥伐、破坏植被、水资源不合理利用导致植被覆盖率降低,甚至造成干旱和风蚀,土地沙化尤其是农田土地的沙化对社会经济的影响较大,农田土地沙化还会造成土壤有机质含量减少,导致土壤贫瘠和土地退化,并且农田土地的治理费用更高,尤其是本文研究的4号～7号土壤所在地区分别为法库县、康平县和内蒙古通辽市科尔沁左翼后旗,这些地区受科尔沁沙地的影响沙化现象已呈现明显规律,应该加以重视,治理并保护,防止出现更严重的土地沙化,而对于离科尔沁沙地较远且沙化程度较轻的沈北新区等地,也应该对土地沙化引起重视,避免沙化现象进一步加重。