中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。     

应用ARC／INFO建立沙漠化数据库

沙漠化数据库旨在系统地研究我国沙漠化发展过程与演变趋势;揭示沙漠化土地的空间分布规律;探讨沙漠化环境各种人为因素与自然因素之间的内在联系并寻求沙漠化环境与经济发展的关系。应用ARC/INFO建立沙漠化数据库的方法和过程,借助于遥感和计算机技术,把沙漠化环境参数,按空间分布特点,输入计算机系统,来建立沙漠化数据库。实现信息计算机化的存储管理、检索和综合评价分析,使信息处理加工过程压缩在自然或经济变化的周期以内,从而赢得预测、预报的时间,使沙漠化环境的动态分析由定性描述,解释现象进入到数值预报的新阶段。以便为沙漠化综合治理、全面规划、管理决策及动态监测等提供丰富的信息。     

我国沙漠与沙漠化科学发展的战略思考

50多年来,中国的沙漠与沙漠化科学从无到有,在填补研究领域空白,并以其创新性和系统性的理论进展, 经济、社会和环境效益的实践成果,极大地推动了学科发展的同时,又为北方地区社会经济发展和生态环境保护建设做出了突出的贡献,取得了包括“国家科技进步特等奖”在内的一大批科研成果和150亿元以上的直接经济效益。已形成了以中国科学院和国家林业局有关研究所为主体的国家级沙漠和沙漠化研究机构,汇集了一批优秀的沙漠和沙漠化科学家,创建了我国比较完整的沙漠和沙漠化科学及其研究体系,在风沙物理与沙漠环境、沙漠形成演变与全球变化、沙漠化过程及其防治、沙区资源环境与可持续发展、沙漠化遥感与信息系统综合研究等方面取得了重大进展,并在全国主要沙漠和沙漠化地区设有一批长期野外试验站(点),已为国家在有关沙漠开发利用和沙漠化防治方面的决策提供了大量的科研成果和理论依据,得到了我国政府、地方人民、科学界乃至全社会的普遍认可。通过对已有沙漠与沙漠化研究和防治实践的回顾与总结,就我国沙漠与沙漠化科学面临的主要问题和任务做进一步的思考和讨论。     

中国沙漠化研究的进展

中国沙质、砾质荒漠和沙漠化土地的面积达149万km², 占国土面积15%。1959年中国科学院治沙队成立到今天的沙漠所, 经历了卅个春秋。沙漠科学的研究也从空白发展成一个新学科的成长过程。为我国沙漠科学积累了丰富的资料, 培养了一支有着丰富经验又有一定理论水平的科技队伍。具有独立解决经济建设中提出的沙漠及沙漠化治理问题的能力, 并为全球沙漠化研究工作和治理实践, 作出应有的贡献。1988年6月5日世界环境日时, 联合国环境规划署授予中国科学院兰州沙漠研究所为全球先进单位称誉。我国沙漠科学研究的发展过程, 可归纳为四个阶段: 1959-1965年, 查明沙漠情况, 探索沙漠治理方法阶段。对我国主要沙漠和沙漠化土地进行综合考察究沙区自然条件与资源, 沙丘特征与风沙运动规律。1966-1977年, 以沙害治理为中心, 根据国民经济建设需要, 开展专题研究阶段。如沙区铁路修建的有关问题和沙区水土资源开发利用和开发后自然条件的变化等。1978-1983年, 以土地沙漠化问题为中心开展综合研究。干旱、半干旱地带土地沙漠化现状、发生发展过程, 变化趋势与预测, 整治措施等。1984年以后, 主要是加强对土地沙漠化变化趋势与预测, 以及整治措施的研究, 积极开展国际学术交流, 走向世界。1)建设不同自然地带沙漠化(风沙化)治理研究示范基地系统网络。2)开展半湿润、湿润地带风沙化问题的研究。3功口强对沙漠化监测和预则工作。4)在国际学术活动方面。从举办沙漠化学术讨论会、培训班、合作研究, 进而派遣专家组帮助发展中国家从事沙漠化治理研究工作。并与前述工作相适应, 出版了一系列研究成果和图件。总之, 我国沙漠研究是以干旱地带沙质荒漠的自然条件综合研究, 逐渐发展到半干旱、半湿润地带生态环境中沙漠化与风沙化问题的研究。为我国国土整治中风沙治理提供防治途径和措施。今后的研究工作, 应着重在强烈发展和严重沙漠化地区研究整治措施。建立不同自然地带整治沙漠化土地模式。达到环境健全发展和合理生态系统管理。对潜在和正在发展中的沙漠化土地发展趋势。加强监测和预测。进而提出预防措施。总结沙漠化治理经验和教训, 编著教材培训科技力量。     

我国沙漠化研究的若干问题--1.沙漠化的概念及其内涵

荒漠化就是土地退化,主要由沙漠化、水土流失和盐渍化3个部分组成,其中沙漠化是中国北方广大地区主要的土地退化形式。在简要回顾了国际国内对沙漠化概念研究和认识的基础上,根据20多年来在中国北方土地退化区域的研究与实践,作者认为：沙漠化是干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不相协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。并在时间、空间、成因、景观、发展趋势和造成的结果等内涵方面给予了概括性的描述;同时,从形成演变的时空差别、成因、过程和防治利用的不同等方面将原生沙漠、戈壁与沙漠化土地区分开来,认为沙漠的形成演变主要受控于气候变化,而人类既是沙漠化的导致者,也是沙漠化的受害者,更是沙漠化的防治者。所以,沙漠化的研究应主要侧重在人地关系及其相互作用等方面。     

基于栅格累加法的塔里木盆地沙漠化分析

土地沙漠化是当今全球最严峻的环境问题之一,也是我国西北干旱区面临的主要生态环境问题。开展土地沙漠化动态研究有助于沙漠化灾害防治与国土资源空间开发。以2000-2018年MODIS-NDVI 1 km月数据为基础,运用栅格累加法与转移矩阵法对塔里木盆地土地沙漠化的变化速率、空间特征及其成因进行探索分析,结果表明:(1)土地沙漠化是一个具有年际波动和累积效应的动态变化过程;(2)栅格累加法具有较强的连续动态分析能力,能准确分析土地沙漠化变化速率、演变趋势、变化的空间特征,可以定量分析土地沙漠化原因;(3)塔里木盆地沙漠化退化主要是草地的退化,沙漠化改善则主要是林地和耕地的改善;(4)2000-2018年,塔里木盆地土地沙漠化整体呈极重度沙漠化逐级向非沙漠化变化的改善趋势,转移路径为:极重度沙漠化→重度沙漠化→中度沙漠化→轻度沙漠化→非沙漠化,改善区主要分布在绿洲区,恶化区主要在塔里木河中游与车尔臣河下游,土地沙漠化成因主要为人类活动。此文研究方法为土地沙漠化动态监测提供了一种新思路,其研究结果可为塔里木盆地国土资源开发和沙漠化治理提供理论依据。     

我国沙漠化研究的若干问题--4.沙漠化的防治战略与途径

沙漠化是干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不相协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。目前我国沙漠化防治仍然面临着“局部治理,整体恶化”的严峻态势。为了使沙漠化防治更加有效,需要我们以自然与人为因素及其相互作用为主线,对沙漠化的成因、发展或逆转过程、沙漠化土地时空分布特征及其变化等关键问题有进一步的认识,进而明确沙漠化防治的战略和途径。根据我们的研究和总结,提出了我国沙漠化防治的战略、指导方针、基本原则和途径。     

中国自然地理学的发展趋势与优先领域

科学研究需要把握学科的发展趋势和优先领域。影响自然地理学发展的主要因素包括社会需求、学科自身性质和其他学科的影响。自然地理学当前发展态势包括积极参与多学科研究计划、新思维和新领域的出现、模式(model)作为重要手段、在认识自然演变机理的基础上解释空间格局、成果得到更广泛应用等。未来自然地理学将出现更加综合、在全球变化的高度上进行研究、更深入地揭示过程及其动态变化的机理机制、更多运用高新技术武装、更加密切地为实现区域可持续发展服务等趋势。中国自然地理学未来的优先领域是:人类活动对全球变化的影响及适应,土地变化过程及其生态环境效应与调控,城市化过程及其资源环境效应与调控,流域地表过程与综合管理,土壤演变过程及其对土壤质量的影响,资源与生态的可持续性,污染物的区域环境过程、健康风险与控制,灾害形成机制与综合风险管理,生态系统服务功能综合评估。要加强特殊自然地理区域的综合研究,包括区域综合理论研究,寒区现代地表过程对气候变化的响应,干旱化过程与人地关系演化,湿地生态过程、服务功能与恢复模式,风成环境与风成过程及其调控,喀斯特生态系统的演变过程与可持续性,青藏高原生态屏障作用及区域生态安全,山地灾害与环境相互作用及区域生态安全。     

我国沙漠化研究的若干问题--3.沙漠化研究和防治的重点区域

沙漠化(Sandy Desertification)是我国荒漠化(Desertification)的主要类型之一,是干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不相协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。由于原生沙漠戈壁与沙漠化形成发展的时空范畴不同、成因的主导因素不同和演变的可逆性不同,要求我们在开展沙漠化基本问题的探索、确认主要研究内容的基础上,进一步明确沙漠化研究和防治的重点区域,为国家沙漠化防治战略决策的制订和技术措施的执行提供科学依据,使沙漠化防治工程在国家有限经费的投入下,本着因地制宜的原则,达到多快好省的效果。作者通过对近50年来野外考察和遥感动态监测成果的总结,指出,沙漠化土地主要分布在半干旱地带的农牧交错地区,半干旱地带草原区和干旱地带绿洲边缘及内陆河下游地区,反映的是人类活动和脆弱生态环境相互作用的土地退化区,在过去的50年里,沙漠化土地蔓延的主要部分也是在这些区域内。所以,它们是中国北方沙漠化研究的重点区域。根据不同时期沙漠化土地空间分布和演化的特点,依据其自然地带原则和发展强度原则,将我国沙漠化土地划分为4大区29个亚区,应是防治的重点区域。     

中国北方沙漠化土地防治区划(纲要)

根据中国北方沙漠化土地形成发展的历史和现代过程、分布特点、发展趋势及其综合防治途径和利用开发方向等,以"保护优先,重点防治,合理利用,协调发展"作为沙漠化防治的指导方针,在考虑自然条件、沙漠化发展阶段与程度和自然条件、资源利用开发与区域可持续发展方向一致性等原则的基础上,将中国北方沙漠化土地划分为4大区22小区。为因地制宜地沙漠化土地防治提供理论依据。     

干旱区绿洲化、荒漠化研究的进展与趋势

  干旱区绿洲化、荒漠化是两个反向发展而又相互联系的过程。近60 a来,我国绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km²扩大到10.4万km²,沙漠化土地面积由5.3万km²扩大到11.4万km²,受盐渍化危害的耕地面积达到1.5万km²,占总耕地面积的30%。绿洲化优化了局地生态环境,扩大了人类的生存空间,但绿洲低水平、无序的开发使绿洲稳定性下降,同时引发包括荒漠化在内的一系列生态环境问题。通过对绿洲化、荒漠化研究进展的综述,提出了围绕几个关键科学问题近期需要开展的主要研究内容和总体思路,努力在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互作用的基础上,揭示绿洲化、荒漠化过程及其演变机理,为综合评价环境变化趋势和效应以及调控对策与管理模式的研究,提供科学依据。     

黄河上游玛曲县土地沙漠化研究

玛曲县地处黄河上游,属江河源区,其生态作用对黄河的安危有直接影响。作者运用遥感与地面调查相结合的方法,对玛曲县的土地沙漠化及其发展趋势进行了研究。结果表明:全县沙漠化土地总面积6080.0hm²,基本沿黄河分布于冲洪积滩地,以每年6.8%的速率扩展。土地沙漠化是自然与人为因素共同作用的结果,以过牧为主导因素。沙漠化治理是黄河综合整治、高原湿地保护和牧区可持续发展的需要。     

中国沙漠化研究的进展

沙漠化研究伴随着中国沙漠科学的建立与发展经历了几十年艰苦奋斗的历程,为国民经济建设和沙漠科学体系的形成都做出了重要的贡献。近40 a来中国在有关沙漠化的基础研究、动态监测与评价、植被演替、景观生态学、植物逆境生理学、对生态系统的影响、水土资源的高效利用与可持续发展、整治模式和技术研究等方面取得了重大进展。未来中国沙漠化研究的重点领域是:风沙物理与沙漠环境、恢复生态学、水土资源利用与农业可持续发展、沙漠化逆转及其整治模式等方面。     

从系统论的角度看沙漠化与可持续发展问题

从系统论的角度,采用系统研究方法对沙漠化的成因及其发展过程加以剖析,认为只有通过发展社会经济和生产力,使人类在合理的社会制度、经济政策和先进的生产方式指导下,发挥主观能动性,协调干旱区的人地关系,优化人地系统诸要素间的结构,保持系统的稳定性,才是解决干旱区沙漠化,实现区域可持续发展的关键之所在。     

中国沙漠化过程中人文作用研究进展

沙漠化过程中的人文作用研究是沙漠化的重要研究领域,是沙漠科学体系的重要组成部分。国内在人文因素在沙漠化过程中的作用、人文活动对沙漠化的作用机理、历史上沙漠化与人文活动关系、沙漠化中的人文作用定量分析研究、人文活动的驱动因子取得了重大进展,沙漠化治理的技术、模式、策略等方面研究也取得了重要成果。本文试图对沙漠化中人文作用研究做简要综述,并展望未来沙漠化人文作用研究。认为未来沙漠化人文作用研究要以人的行为作为研究的主题,结合多个学科综合研究,把更多研究方法应用到这项研究中,同时拓展沙漠化人文作用研究的领域。     

试论沙漠化过程及其防治措施的生态学基础

近年来,所开展的有关沙漠化问题的研究工作和防治实践已为该问题的理论深化提供了坚实的基础。本文图就沙漠化过程及其防治措施的生态学原理进行讨论,虽见解肤浅,但望能藉此引起有关专家对此问题的关注和兴趣,以便共同切磋,从中得到有益的帮助。沙漠化,其定义^[1]本身就已表明,它属于自然环境--生物--人类社会相互交织作用网络中,并产生于其间关系失调过程中。因而讨论沙漠化生态学原理,须包括沙漠化发生的生态学机理、沙漠化过程的生态学属性、沙漠化程度的生态学计价及沙漠化土地恢复的生态工程等四个方面的内容。