人為活動(dòng)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(shí)期就存在于中國(guó)北方［7］，是一個(gè)非常典型的脆弱生態(tài)區(qū)和自然地理區(qū)域的過(guò)渡帶，受人類活動(dòng)影響較為深刻，它在很大程度上代表了中國(guó)半干旱、干旱沙區(qū)的人類活動(dòng)與自然環(huán)境相互關(guān)系中的許多典型問(wèn)題，是農(nóng)牧交錯(cuò)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(guó)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(kāi)展了生態(tài)環(huán)境變化與人為活動(dòng)關(guān)系的研究。近年來(lái)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(guò)區(qū)域自然指標(biāo)并結(jié)合政策與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，來(lái)探索一定時(shí)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(guò)遙感手段結(jié)合人文經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)研究該地區(qū)的地表變化過(guò)程，從而進(jìn)一步研究各種變化的原因和驅(qū)動(dòng)力。人為活動(dòng)對(duì)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(gè)方面；雖然各種環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)方法在該地區(qū)的研究與應(yīng)用也在逐步開(kāi)展，但是目前仍缺乏對(duì)由于決策制定、生產(chǎn)生活對(duì)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(cè)方法對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的探索［9］。本文通過(guò)對(duì)國(guó)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(dòng)的環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展及存在的問(wèn)題，明確人為活動(dòng)對(duì)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(shuō)法，即人為因素說(shuō)和自然因素說(shuō)。在同一氣候條件下，不合理的人為活動(dòng)占據(jù)主導(dǎo)時(shí)就是本區(qū)沙漠化加速發(fā)展時(shí)期，是典型的負(fù)環(huán)境效應(yīng)，而現(xiàn)代積極的人為活動(dòng)（如退耕還林／草等政策的實(shí)施）對(duì)沙漠化的逆轉(zhuǎn)也有促進(jìn)作用，是正環(huán)境效應(yīng)。對(duì)于毛烏素沙地的沙漠化問(wèn)題，眾多學(xué)者通過(guò)自己的研究工作給出了不同的見(jiàn)解［10－12］，但很少有研究從土地利用政策和能源利用入手來(lái)深入分析［13］。許多研究通過(guò)對(duì)氣候數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)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(zhǎng)的巨大壓力及各種破壞性的人為活動(dòng)［14－17］。人類不合理的耕作和放牧等活動(dòng)破壞地表植被，對(duì)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(duì)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(dòng)不但是沙漠化的主要原因，而且是導(dǎo)致沙漠化過(guò)程與氣候過(guò)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(dòng)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(guò)度的人為活動(dòng)導(dǎo)致的“古沙翻新”的結(jié)果，如果未來(lái)溫室效應(yīng)繼續(xù)致使全球變暖，毛烏素沙地便不會(huì)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(dòng)是沙漠化的主要驅(qū)動(dòng)因素，而其中人口增長(zhǎng)是人為活動(dòng)強(qiáng)度的內(nèi)驅(qū)力［24］。也有學(xué)者通過(guò)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(shí)空上出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)，主要是積極的人為活動(dòng)作用的結(jié)果［25］。對(duì)于人為活動(dòng)與毛烏素沙漠化是如何關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，馬玉芳［26］展開(kāi)了細(xì)致入微的研究，從某種具體的人為活動(dòng)行為入手，綜合考慮農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)行為面對(duì)的資源稟賦、政策環(huán)境、市場(chǎng)因素等，探析該地區(qū)農(nóng)戶土地開(kāi)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(duì)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(shí)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(lái)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(wú)論是哪種因素，現(xiàn)在還未能清晰地區(qū)分它們各自對(duì)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(dòng)對(duì)沙漠化正逆過(guò)程的影響缺乏明確的對(duì)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(kāi)展相關(guān)研究，有利于人們認(rèn)識(shí)其形成演變機(jī)制、揭示各種自然和人文因素對(duì)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(duì)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(duì)不同時(shí)間段土地利用／覆蓋數(shù)據(jù)加以對(duì)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(lái)分析并揭示人為活動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)制而展開(kāi)的，而各種人為活動(dòng)作為重要的驅(qū)動(dòng)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(gè)角度，對(duì)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(huì)政策等經(jīng)濟(jì)因素會(huì)影響到區(qū)域宏觀的土地利用變化情況。國(guó)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(duì)土地利用／覆被情況變化的影響而開(kāi)展的。從景觀角度入手研究人為活動(dòng)對(duì)毛烏素沙地土地利用的影響發(fā)現(xiàn)，人為活動(dòng)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(dòng)會(huì)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(shí)，未利用土地和建設(shè)用地的持續(xù)增長(zhǎng)又會(huì)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(dòng)在空間上的影響作用更為明顯［33］。如果以城鎮(zhèn)為核心來(lái)研究人類活動(dòng)對(duì)土地利用格局的影響，會(huì)發(fā)現(xiàn)人為活動(dòng)在很大程度上會(huì)影響到當(dāng)?shù)氐耐恋乩酶窬郑诖诉^(guò)程中也會(huì)受到自然條件的制約。雖然氣候因素是驅(qū)動(dòng)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(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)會(huì)直接影響土地利用／覆被變化的時(shí)空分異，驅(qū)動(dòng)了土地利用／覆被格局的變化［35］。在土地覆被的預(yù)測(cè)研究方面，有學(xué)者對(duì)毛烏素沙地植被覆蓋的動(dòng)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(cè)研究區(qū)未來(lái)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(zhǎng)，但其不合理的人為活動(dòng)將會(huì)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(wèn)題［36］。國(guó)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(duì)土地利用／覆被變化的監(jiān)測(cè)及其解釋。近些年也有不少研究工作開(kāi)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(dòng)力研究，并從多尺度開(kāi)始研究各個(gè)因子的綜合作用及其相互作用，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展對(duì)其變化狀況的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)研究。

4植被演變

對(duì)于毛烏素沙地的植被演變問(wèn)題，大多是針對(duì)植被退化方面。針對(duì)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(dòng)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(lái)，由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，頻繁的人為活動(dòng)及其不合理性對(duì)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(gè)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(guò)度放牧使草場(chǎng)的生長(zhǎng)不抵消耗，草原面積減少；而與此同時(shí)，當(dāng)?shù)刂脖粌?yōu)勢(shì)物種的減少使一些有毒物種趁虛而入，造成了草場(chǎng)植物物種變化，比如說(shuō)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(zhǎng)環(huán)境的惡化而逐漸退化。國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)1950年至20世紀(jì)90年代共35年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)合遙感數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，由于過(guò)度放牧、過(guò)度開(kāi)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(guò)度開(kāi)發(fā)（大規(guī)模的農(nóng)場(chǎng)和牧場(chǎng)開(kāi)發(fā)、商業(yè)性采伐、采礦等行為沒(méi)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(guó)雄對(duì)毛烏素地區(qū)煤礦開(kāi)發(fā)引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行研究表明：在礦區(qū)，道路擠占、地下開(kāi)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(huì)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(dòng)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(wèn)題而逐漸開(kāi)展。對(duì)于積極的植被演變方面的研究，除了對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(shí)段內(nèi)NDVI值，通過(guò)計(jì)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(zhǎng)；植物群落可以作為一個(gè)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(guò)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(guò)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(dòng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估

鑒于對(duì)中國(guó)北方生態(tài)安全的特殊性與重要性，毛烏素沙地成為中國(guó)生態(tài)恢復(fù)及評(píng)價(jià)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(dòng)主要有1955—1956年、1958—1962年及1970—1973年3次較大范圍的開(kāi)荒；1978年開(kāi)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(lái)開(kāi)始實(shí)施國(guó)家退耕還林還草政策。由于這一系列重要人為活動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了廣泛且深刻的影響，對(duì)其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的評(píng)估研究與實(shí)踐也在隨之發(fā)展起來(lái)，但許多評(píng)估方法和體系都處在探索階段。在對(duì)毛烏素沙地現(xiàn)代人為活動(dòng)所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，國(guó)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(mén)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(píng)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(gè)方面分析環(huán)境脆弱性變化特征，并建立評(píng)估模型對(duì)其環(huán)境脆弱性進(jìn)行評(píng)估并提出治理對(duì)策與開(kāi)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(píng)估模型對(duì)特定時(shí)段內(nèi)毛烏素草地生態(tài)脆弱性進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估［53］；從人文調(diào)查的角度對(duì)毛烏素地區(qū)生態(tài)足跡與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評(píng)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(xiǎn)并對(duì)其進(jìn)行評(píng)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(guò)程中不同氣候變化和人為活動(dòng)作用情景下的評(píng)估方法，來(lái)評(píng)估氣候變化和人為活動(dòng)在沙漠化過(guò)程中的相對(duì)作用。同時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)沙漠化的感知與適應(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(píng)估還存在許多不足，如評(píng)估指標(biāo)體系的量化和尺度選擇的局限、評(píng)估方法在定量化與客觀性方面的欠缺、在價(jià)值計(jì)算與經(jīng)濟(jì)可比性方面的嚴(yán)重不足，使得各種評(píng)估實(shí)踐與研究都處在初級(jí)階段。國(guó)內(nèi)眾多對(duì)毛烏素沙地人為活動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)研究，都是針對(duì)某一時(shí)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(shí)空尺度下進(jìn)行研究，或構(gòu)建相應(yīng)的模型來(lái)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(píng)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(guó)外的相關(guān)研究主要集中在環(huán)境影響評(píng)估、森林開(kāi)采活動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)、人為活動(dòng)對(duì)流域開(kāi)發(fā)的環(huán)境影響等方面，常將研究區(qū)植被的動(dòng)態(tài)（常以凈初級(jí)生產(chǎn)庫(kù)NPP和歸一化植被指數(shù)NDVI來(lái)表示）作為衡量氣候變化和人為活動(dòng)作用的指標(biāo)［57－58］。對(duì)流域進(jìn)行評(píng)估或通過(guò)花粉等指標(biāo)來(lái)研究歷史上人為活動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)，也有學(xué)者主要從人為活動(dòng)（如農(nóng)藥化肥等的使用）來(lái)研究對(duì)當(dāng)?shù)貪O業(yè)的影響及其他一些生態(tài)災(zāi)難等問(wèn)題［59－61］。對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)的沙漠地區(qū)人為活動(dòng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究相對(duì)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(dòng)。現(xiàn)代人為活動(dòng)，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(dòng)，對(duì)毛烏素這樣一個(gè)生態(tài)脆弱的地區(qū)在連續(xù)的時(shí)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(méi)有相關(guān)工作進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比梳理研究。特別是對(duì)沙漠化正、逆過(guò)程中重要人為活動(dòng)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(cè)及其解釋方面，從多尺度入手來(lái)研究各個(gè)因子的綜合作用及其相互關(guān)系的工作相對(duì)較少，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)的實(shí)踐中評(píng)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(dòng)所產(chǎn)生的正負(fù)環(huán)境效應(yīng)。國(guó)際上對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)的沙漠地區(qū)人為活動(dòng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究相對(duì)較少，而國(guó)內(nèi)對(duì)毛烏素沙地人為活動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)研究大多針對(duì)特定范圍內(nèi)的環(huán)境事件，從時(shí)空角度著重對(duì)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(dòng)時(shí)間為脈絡(luò)，深入開(kāi)展相對(duì)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(dòng)對(duì)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(zhǎng)珍單位：中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所中國(guó)科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)中心中國(guó)科學(xué)院大學(xué)