人為活動生態(tài)環(huán)境論文范文

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1引言

毛烏素沙地早在第四紀(jì)時期就存在于中國北方［7］，是一個非常典型的脆弱生態(tài)區(qū)和自然地理區(qū)域的過渡帶，受人類活動影響較為深刻，它在很大程度上代表了中國半干旱、干旱沙區(qū)的人類活動與自然環(huán)境相互關(guān)系中的許多典型問題，是農(nóng)牧交錯區(qū)現(xiàn)代土地沙漠化發(fā)展和治理恢復(fù)比較典型的地區(qū)之一［8］。因此，國內(nèi)外學(xué)者紛紛將此地作為典型研究區(qū)，從不同尺度開展了生態(tài)環(huán)境變化與人為活動關(guān)系的研究。近年來與毛烏素沙地生態(tài)環(huán)境相關(guān)的研究工作，主要是通過區(qū)域自然指標(biāo)并結(jié)合政策與統(tǒng)計數(shù)據(jù)，來探索一定時間內(nèi)毛烏素地區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化及其原因，以及通過遙感手段結(jié)合人文經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來研究該地區(qū)的地表變化過程，從而進(jìn)一步研究各種變化的原因和驅(qū)動力。人為活動對該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響研究，基本集中于毛烏素的土地沙漠化、土地利用及覆被變化、植被演變3個方面；雖然各種環(huán)境效應(yīng)評價方法在該地區(qū)的研究與應(yīng)用也在逐步開展，但是目前仍缺乏對由于決策制定、生產(chǎn)生活對沙漠化影響的定量研究，需要用有效科學(xué)的環(huán)境監(jiān)測方法對其進(jìn)行系統(tǒng)的探索［9］。本文通過對國內(nèi)外相關(guān)研究的整理與歸類系統(tǒng)總結(jié)，分析現(xiàn)代毛烏素重要人為活動的環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展及存在的問題，明確人為活動對區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響研究的重點(diǎn)。

2土地沙漠化

關(guān)于毛烏素沙漠化的原因有兩種說法，即人為因素說和自然因素說。在同一氣候條件下，不合理的人為活動占據(jù)主導(dǎo)時就是本區(qū)沙漠化加速發(fā)展時期，是典型的負(fù)環(huán)境效應(yīng)，而現(xiàn)代積極的人為活動（如退耕還林／草等政策的實(shí)施）對沙漠化的逆轉(zhuǎn)也有促進(jìn)作用，是正環(huán)境效應(yīng)。對于毛烏素沙地的沙漠化問題，眾多學(xué)者通過自己的研究工作給出了不同的見解［10－12］，但很少有研究從土地利用政策和能源利用入手來深入分析［13］。許多研究通過對氣候數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)與統(tǒng)計資料的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代毛烏素沙地退化加速，其沙漠化的主要原因是人口增長的巨大壓力及各種破壞性的人為活動［14－17］。人類不合理的耕作和放牧等活動破壞地表植被，對流沙面積的增加和草地、濕地面積的減少等非地帶性隱域環(huán)境變化的作用明顯，而對受自然因素控制的地帶性顯域環(huán)境變化的影響并不顯著（如流沙分布南界變化）［18］。黃銀洲等［19］認(rèn)為，人為活動不但是沙漠化的主要原因，而且是導(dǎo)致沙漠化過程與氣候過程不同步的主要原因。雖然如今沙漠化程度有所緩和，但這也只是基于植物耕作本身的控制［20－21］。有研究則認(rèn)為，自然因素是主導(dǎo)因素，而人為活動只起到了加速的作用［22］。毛烏素沙漠化是在特定的自然條件下過度的人為活動導(dǎo)致的“古沙翻新”的結(jié)果，如果未來溫室效應(yīng)繼續(xù)致使全球變暖，毛烏素沙地便不會南侵，有向北退縮的可能［23］。毛烏素地區(qū)生態(tài)脆弱是沙漠化加劇的內(nèi)因，人為活動是沙漠化的主要驅(qū)動因素，而其中人口增長是人為活動強(qiáng)度的內(nèi)驅(qū)力［24］。也有學(xué)者通過遙感數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，近30年毛烏素沙地的部分區(qū)域沙漠化進(jìn)程在時空上出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)，主要是積極的人為活動作用的結(jié)果［25］。對于人為活動與毛烏素沙漠化是如何關(guān)聯(lián)的問題，馬玉芳［26］展開了細(xì)致入微的研究，從某種具體的人為活動行為入手，綜合考慮農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)行為面對的資源稟賦、政策環(huán)境、市場因素等，探析該地區(qū)農(nóng)戶土地開墾、畜牧業(yè)生產(chǎn)和薪柴利用等行為及相關(guān)因素與沙漠化之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。對毛烏素沙漠化的研究結(jié)果大部分都表明該地區(qū)生態(tài)環(huán)境在逐步惡化，但在局部地區(qū)或部分時間段有逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象存在。探究該地區(qū)沙漠化因素發(fā)現(xiàn)，歷史上從農(nóng)耕文明出現(xiàn)以來主要是人為因素主導(dǎo)，而在此之前主要是自然因素起主導(dǎo)作用。無論是哪種因素，現(xiàn)在還未能清晰地區(qū)分它們各自對毛烏素地區(qū)環(huán)境變化的貢獻(xiàn)程度，以及它們之間是如何相互作用的，尤其是重要人為活動對沙漠化正逆過程的影響缺乏明確的對應(yīng)分析。

3土地利用／覆被變化

土地利用／覆被的研究主要集中在人文和自然因素都很活躍的“熱點(diǎn)區(qū)”和“脆弱區(qū)”［27］。在毛烏素沙地這樣的生態(tài)脆弱區(qū)開展相關(guān)研究，有利于人們認(rèn)識其形成演變機(jī)制、揭示各種自然和人文因素對土地利用可持續(xù)性的影響。現(xiàn)代隨著空間科技的發(fā)展，對毛烏素土地利用與覆被變化的研究多數(shù)都是利用遙感的手段，對不同時間段土地利用／覆蓋數(shù)據(jù)加以對比，結(jié)合其他數(shù)據(jù)和指標(biāo)（如地形、水文、氣候等自然指標(biāo)，交通、居民點(diǎn)、人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與政治制度、居民調(diào)查數(shù)據(jù)等）來分析并揭示人為活動與氣候變化在土地利用／覆被變化中所起到的影響作用以及更為復(fù)雜的驅(qū)動機(jī)制［28－30］。如今眾多研究都是圍繞土地利用／覆被變化的驅(qū)動機(jī)制而展開的，而各種人為活動作為重要的驅(qū)動因子備受科學(xué)家們關(guān)注。蒙吉軍等［31］從宏觀和微觀兩個角度，對毛烏素土地利用變化的因素進(jìn)行多尺度研究，認(rèn)為不同尺度下的土地利用變化的自然與人為影響因素各有差別，尤其是社會政策等經(jīng)濟(jì)因素會影響到區(qū)域宏觀的土地利用變化情況。國內(nèi)近些年不少研究是圍繞重大的環(huán)境建設(shè)工程和政府相關(guān)政策實(shí)施對土地利用／覆被情況變化的影響而開展的。從景觀角度入手研究人為活動對毛烏素沙地土地利用的影響發(fā)現(xiàn)，人為活動強(qiáng)度的大小與景觀的破碎化程度有最直接的關(guān)系［32］。隨著退耕還林（草）工程的實(shí)施，積極的人為活動會使毛烏素一些區(qū)域林地面積增加、水體面積增加、耕地和草地面積減少等，產(chǎn)生一定的正環(huán)境效應(yīng)；而與此同時，未利用土地和建設(shè)用地的持續(xù)增長又會造成當(dāng)?shù)赝恋赝嘶统鞘谢M(jìn)程加劇等負(fù)環(huán)境效應(yīng)，該地區(qū)的景觀格局變化以1995年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，至2010年人為活動在空間上的影響作用更為明顯［33］。如果以城鎮(zhèn)為核心來研究人類活動對土地利用格局的影響，會發(fā)現(xiàn)人為活動在很大程度上會影響到當(dāng)?shù)氐耐恋乩酶窬郑诖诉^程中也會受到自然條件的制約。雖然氣候因素是驅(qū)動土地利用／覆被的重要自然因素，但政策制度的導(dǎo)向、人口壓力及社會經(jīng)濟(jì)活動會直接影響土地利用／覆被變化的時空分異，驅(qū)動了土地利用／覆被格局的變化［35］。在土地覆被的預(yù)測研究方面，有學(xué)者對毛烏素沙地植被覆蓋的動態(tài)變化進(jìn)行定性、定量的分析，并運(yùn)用馬爾科夫模型預(yù)測研究區(qū)未來21年的植被轉(zhuǎn)化情況，綜合了自然和人為因素分析，認(rèn)為毛烏素沙地總體氣候變化有利于植被生長，但其不合理的人為活動將會直接產(chǎn)生負(fù)環(huán)境效應(yīng)，導(dǎo)致植被退化等環(huán)境惡化問題［36］。國內(nèi)諸多關(guān)于毛烏素沙地土地利用／覆被變化的研究，主要集中在對土地利用／覆被變化的監(jiān)測及其解釋。近些年也有不少研究工作開始進(jìn)行土地利用變化在區(qū)域尺度上的環(huán)境響應(yīng)與驅(qū)動力研究，并從多尺度開始研究各個因子的綜合作用及其相互作用，并在此基礎(chǔ)上開展對其變化狀況的預(yù)測與評價研究。

4植被演變

對于毛烏素沙地的植被演變問題，大多是針對植被退化方面。針對溫度、降水、沙塵暴頻率、風(fēng)、植被的空間結(jié)構(gòu)及其變化等自然因素與植被退化之間關(guān)系，更多是在關(guān)注人為活動所導(dǎo)致植被退化等負(fù)環(huán)境效應(yīng)［43］。尤其是20世紀(jì)80年代以來，由于中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，頻繁的人為活動及其不合理性對當(dāng)?shù)氐闹脖辉斐捎绊懀灾劣谏车刂脖煌嘶瘒?yán)重，這主要表現(xiàn)在3個方面：①人口及牲畜量的增加使原本承載力較低的土地不堪重負(fù)而導(dǎo)致的植被覆蓋度的退化與植被種類的退化［44］。由于過度放牧使草場的生長不抵消耗，草原面積減少；而與此同時，當(dāng)?shù)刂脖粌?yōu)勢物種的減少使一些有毒物種趁虛而入，造成了草場植物物種變化，比如說毛烏素沙地植物老瓜頭（Cynanchumkomarovii）就是由于重度放牧而入侵的有毒物種［9］。②不合理的土地利用方式使得原本脆弱的生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，植被也因生長環(huán)境的惡化而逐漸退化。國內(nèi)學(xué)者通過1950年至20世紀(jì)90年代共35年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合遙感數(shù)據(jù)對比分析得出，由于過度放牧、過度開墾等原因，該地區(qū)東部和南部極少范圍沙漠化有逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，其余大部分地區(qū)植被退化，地表景觀遭到破壞，植被覆蓋減小［21］。③自然資源的過度開發(fā)（大規(guī)模的農(nóng)場和牧場開發(fā)、商業(yè)性采伐、采礦等行為沒有得到合理的規(guī)劃和治理［45］），使得礦區(qū)部分地區(qū)植被遭到人為大規(guī)模的破壞而導(dǎo)致了退化。如高國雄對毛烏素地區(qū)煤礦開發(fā)引發(fā)的環(huán)境問題進(jìn)行研究表明：在礦區(qū)，道路擠占、地下開采引發(fā)地面塌陷、地下水位下降、滑坡、巖崩及礦渣矸石堆放占地等各種因素，都會造成礦區(qū)植被大面積退化、生態(tài)環(huán)境惡化。毛烏素沙地不合理的人為活動所導(dǎo)致的植被演變產(chǎn)生了諸多負(fù)向的環(huán)境效應(yīng)，不少研究圍繞著生態(tài)恢復(fù)問題而逐漸開展。對于積極的植被演變方面的研究，除了對生態(tài)恢復(fù)方法技術(shù)的關(guān)注，有不少工作是從不同的角度著眼于環(huán)境建設(shè)改變植物生長從而產(chǎn)生相應(yīng)的環(huán)境效應(yīng)而進(jìn)行相關(guān)研究的，至今已取得了一定的成果。在毛烏素沙地種植草對遏制該區(qū)域的沙漠化進(jìn)程效果不佳，而種植灌木是減緩沙漠化的最佳途徑［47］。Runnstrom［48］利用毛烏素地區(qū)某時段內(nèi)NDVI值，通過計算與分析得到人為干預(yù)的地區(qū)（如耕地和人工林地）其生物量都有明顯的增長；植物群落可以作為一個指標(biāo)，從側(cè)面反映不同年限內(nèi)、不同區(qū)域里環(huán)境恢復(fù)措施的恢復(fù)效應(yīng)［49］。通過實(shí)際驗(yàn)證，毛烏素沙地腹地的喬木林、灌木林以及草原群落的群落蓋度、重要值、生物量、植物多樣性在經(jīng)過多年退耕還林政策的實(shí)施之后，植被得到明顯恢復(fù)，植被群落正趨于穩(wěn)定［50］。

5人為活動的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評估

鑒于對中國北方生態(tài)安全的特殊性與重要性，毛烏素沙地成為中國生態(tài)恢復(fù)及評價實(shí)踐研究的重要區(qū)域之一。毛烏素沙地現(xiàn)代重要的人為活動主要有1955—1956年、1958—1962年及1970—1973年3次較大范圍的開荒；1978年開始實(shí)施三北防護(hù)林的生態(tài)建設(shè)工程；1983年以后又實(shí)行包地到戶；20世紀(jì)80年代后期沙地牧區(qū)限養(yǎng)山羊；1998年以來開始實(shí)施國家退耕還林還草政策。由于這一系列重要人為活動對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了廣泛且深刻的影響，對其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的評估研究與實(shí)踐也在隨之發(fā)展起來，但許多評估方法和體系都處在探索階段。在對毛烏素沙地現(xiàn)代人為活動所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評估時，國內(nèi)有些研究主要是反映單項(xiàng)環(huán)境要素的某些指標(biāo)，而專門分析土地利用環(huán)境影響指標(biāo)體系的研究工作不多，其中大部分研究都是有關(guān)生態(tài)脆弱性的評估。相關(guān)研究主要有：從氣候變化、水資源變化、生物變化、氣象災(zāi)害、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及沙漠化狀況等幾個方面分析環(huán)境脆弱性變化特征，并建立評估模型對其環(huán)境脆弱性進(jìn)行評估并提出治理對策與開發(fā)利用模式［51－52］；借助GIS空間分析技術(shù)建立生態(tài)脆弱性評估模型對特定時段內(nèi)毛烏素草地生態(tài)脆弱性進(jìn)行動態(tài)評估［53］；從人文調(diào)查的角度對毛烏素地區(qū)生態(tài)足跡與生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行分析與評估，采用生態(tài)盈虧平衡分析方法定量分析該地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險并對其進(jìn)行評估［54］。有研究工作發(fā)展了構(gòu)建沙漠化逆轉(zhuǎn)和發(fā)展過程中不同氣候變化和人為活動作用情景下的評估方法，來評估氣候變化和人為活動在沙漠化過程中的相對作用。同時根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用駥ι衬母兄c適應(yīng)的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，多學(xué)科結(jié)合并使用專業(yè)分析方法討論了生態(tài)環(huán)境政策的實(shí)施效應(yīng)［56］。目前的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評估還存在許多不足，如評估指標(biāo)體系的量化和尺度選擇的局限、評估方法在定量化與客觀性方面的欠缺、在價值計算與經(jīng)濟(jì)可比性方面的嚴(yán)重不足，使得各種評估實(shí)踐與研究都處在初級階段。國內(nèi)眾多對毛烏素沙地人為活動的環(huán)境效應(yīng)研究，都是針對某一時間段內(nèi)的環(huán)境事件，從不同的側(cè)重點(diǎn)或方法入手在不同的時空尺度下進(jìn)行研究，或構(gòu)建相應(yīng)的模型來討論生態(tài)環(huán)境政策實(shí)施的生態(tài)效應(yīng)。不同的指標(biāo)體系與評估模型各有其側(cè)重點(diǎn)，研究工作更傾向于各種因素的綜合分析和各種指標(biāo)模型的有機(jī)結(jié)合。而國外的相關(guān)研究主要集中在環(huán)境影響評估、森林開采活動的環(huán)境效應(yīng)、人為活動對流域開發(fā)的環(huán)境影響等方面，常將研究區(qū)植被的動態(tài)（常以凈初級生產(chǎn)庫NPP和歸一化植被指數(shù)NDVI來表示）作為衡量氣候變化和人為活動作用的指標(biāo)［57－58］。對流域進(jìn)行評估或通過花粉等指標(biāo)來研究歷史上人為活動的環(huán)境效應(yīng)，也有學(xué)者主要從人為活動（如農(nóng)藥化肥等的使用）來研究對當(dāng)?shù)貪O業(yè)的影響及其他一些生態(tài)災(zāi)難等問題［59－61］。對農(nóng)牧交錯的沙漠地區(qū)人為活動的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究相對較少。

6總結(jié)與展望

除自然因素之外，導(dǎo)致毛烏素沙地生態(tài)環(huán)境變化的另一關(guān)鍵因素是人類活動。現(xiàn)代人為活動，尤其是一些重要政策的實(shí)施與大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)活動，對毛烏素這樣一個生態(tài)脆弱的地區(qū)在連續(xù)的時間段內(nèi)產(chǎn)生了怎樣的影響及其影響的程度如何，至今還沒有相關(guān)工作進(jìn)行系統(tǒng)的對比梳理研究。特別是對沙漠化正、逆過程中重要人為活動與自然因素的影響區(qū)分還缺乏相應(yīng)的研究，而關(guān)于土地利用／覆被變化的大部分研究主要集中在監(jiān)測及其解釋方面，從多尺度入手來研究各個因子的綜合作用及其相互關(guān)系的工作相對較少，在此基礎(chǔ)上開展預(yù)測與評價的實(shí)踐中評估量化指標(biāo)也存在著諸多不足，尚不能全面揭示重要人為活動所產(chǎn)生的正負(fù)環(huán)境效應(yīng)。國際上對農(nóng)牧交錯的沙漠地區(qū)人為活動的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究相對較少，而國內(nèi)對毛烏素沙地人為活動的環(huán)境效應(yīng)研究大多針對特定范圍內(nèi)的環(huán)境事件，從時空角度著重對比討論該事件發(fā)生前后的生態(tài)效應(yīng)。若在毛烏素沙地以關(guān)鍵的人為活動時間為脈絡(luò)，深入開展相對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境變化的研究，就可以得出具體生態(tài)環(huán)境事件所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)，這樣不僅可以明確人為活動對區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的貢獻(xiàn)，還可為區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)及其政策制定與實(shí)施提供參考。

作者：李娜顏長珍單位：中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所中國科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報中心中國科學(xué)院大學(xué)