科爾沁沙地的沙漠化特征

科爾沁沙地的沙漠化特征

科爾沁沙地位于大興安嶺以東的遼河平原。地勢(shì)西高東低，海拔180.650米。地表豐富，沉積物薄，總面積4.23.14km2。該區(qū)屬于半干旱大陸性季風(fēng)氣候,多年平均降水量395.3mm,且年際變化大(相對(duì)變率22%~25%),年內(nèi)分配不均(7,8,9三個(gè)月降水量約占全年的70%~80%);年平均風(fēng)速3~4.4m/s,旱季大風(fēng)頻繁,≥5m/s起沙風(fēng)日數(shù)達(dá)200~350d。因此,科爾沁沙地自身生態(tài)環(huán)境十分脆弱,極易出現(xiàn)持久的旱災(zāi)和風(fēng)沙災(zāi)害。近一二百年來(lái)農(nóng)耕界限不斷北移和人口的急劇增加,大面積草原被開墾為農(nóng)田,昔日波狀起伏的疏林沙質(zhì)草原逐漸變?yōu)榻袢盏湫偷霓r(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)。隨著人畜壓力不斷增加,以及土地利用的不合理,大面積草原植被遭到破壞,風(fēng)沙活動(dòng)得以加強(qiáng),風(fēng)沙災(zāi)害頻繁。目前該區(qū)已經(jīng)成為我國(guó)土地沙漠化迅速發(fā)展的地區(qū)之一?？茽柷呱车赝恋厣衬瘑?wèn)題早在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)得到政府、社會(huì)和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。近半個(gè)世紀(jì)尤其近20余a來(lái),科研工作者圍繞科爾沁沙地沙漠化成因、過(guò)程及綜合整治等做了大量的工作,撰寫了數(shù)百篇的學(xué)術(shù)論文和多部專著,在各方面都取得了豐碩的科研成果,也積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn)。然而,當(dāng)前科爾沁沙地沙漠化仍在發(fā)展,生態(tài)環(huán)境日趨惡化的局面尚未得到制止,沙漠化導(dǎo)致的區(qū)域貧困問(wèn)題也未能得到根本解決。為此,本文根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和資料,并結(jié)合近期對(duì)科爾沁沙地的野外考察,闡述了這一地區(qū)沙漠化現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)、沙漠化成因及發(fā)生機(jī)理和防治等方面的研究歷程及現(xiàn)狀,初步探討了目前尚存的一些亟待解決的問(wèn)題。1沙漠化研究的階段根據(jù)主要研究目標(biāo)和內(nèi)容,科爾沁沙地沙漠化的研究可分為流沙治理、沙漠化過(guò)程及其整治的區(qū)域性綜合研究,以及沙漠化機(jī)理及其整治的典型研究3個(gè)階段。1.1從實(shí)踐層面對(duì)沙漠化治理的研究科爾沁沙地風(fēng)沙災(zāi)害及其治理研究始于20世紀(jì)50年代初期,1953年,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)林業(yè)土壤研究所與遼寧省彰武縣的林草科學(xué)工作者針對(duì)東北平原西北部農(nóng)田的風(fēng)沙危害問(wèn)題,在彰武縣章古臺(tái)地區(qū)進(jìn)行了樟子松引種和農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)布局及建設(shè)等的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。期間,對(duì)風(fēng)沙治理中的工程和生物固沙措施作了較系統(tǒng)地分析,積累了中國(guó)流沙治理的早期經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)60-70年代,中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古寧夏綜合考察隊(duì)從自然地理各個(gè)角度對(duì)這一地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害及其治理方面作了較為全面的調(diào)查和分析,為后來(lái)的區(qū)域沙漠化宏觀研究和典型區(qū)試驗(yàn)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從1972年起,中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土與沙漠研究所配合京通鐵路的修筑,在奈曼旗流沙段進(jìn)行了鐵路兩側(cè)流沙治理試驗(yàn)。1975年以后,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所在內(nèi)蒙古翁牛特旗的烏蘭敖都和白音他拉展開了以防風(fēng)固沙和改良草場(chǎng)為目標(biāo)的生物群落改造和生境改善方面的試驗(yàn)示范工作。這一階段,盡管對(duì)沙漠化的定義、成因、類型等尚無(wú)專門研究,但其研究成果和經(jīng)驗(yàn)為后來(lái)沙漠化物理機(jī)制、沙漠化綜合整治等工作奠定了基礎(chǔ)。1.2對(duì)區(qū)域沙漠化的綜合調(diào)查研究自1977年聯(lián)合國(guó)沙漠化大會(huì)以后,中國(guó)沙漠科學(xué)的研究重點(diǎn)由干旱和極端干旱的沙漠及其形成演變與防風(fēng)治沙為主轉(zhuǎn)移到具有較好的生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)潛力但已遭受或面臨沙漠化危害的半干旱及部分半濕潤(rùn)地區(qū)的沙漠化過(guò)程及其防治研究。由此,在國(guó)家計(jì)委、農(nóng)業(yè)部和林業(yè)部等有關(guān)部委的支持下,沙漠科學(xué)工作者會(huì)同其他有關(guān)專業(yè)人員對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行了若干次科學(xué)考察,初步掌握了科爾沁沙地沙漠化的基本概況。在此基礎(chǔ)上,對(duì)不同時(shí)空條件下沙漠化成因、過(guò)程、影響因素、發(fā)展趨勢(shì)和綜合整治途徑等開展了綜合研究。如中國(guó)科學(xué)院蘭州沙漠研究所在1981-1985年間,對(duì)科爾沁沙地通遼市范圍內(nèi)開展的區(qū)域沙漠化及其影響因素的綜合調(diào)查,后期開展的70-80年代沙漠化發(fā)展趨勢(shì)監(jiān)測(cè)研究,以及在典型地段對(duì)風(fēng)沙活動(dòng)進(jìn)行的半定位實(shí)驗(yàn)研究等。這一階段,初步獲得了該區(qū)沙漠化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)等基礎(chǔ)資料,著重探討了歷史過(guò)程、現(xiàn)代過(guò)程(近一二百年)、物理過(guò)程和逆轉(zhuǎn)過(guò)程等4個(gè)核心問(wèn)題,為后來(lái)定位觀測(cè)和試驗(yàn)示范研究提供了依據(jù)。1.3大量試驗(yàn)研究1985年,中國(guó)科學(xué)院蘭州沙漠研究所在奈曼建立沙漠化定位整治試驗(yàn)站。對(duì)科爾沁沙地生態(tài)系統(tǒng)退化原因、受損過(guò)程以及退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的生物學(xué)原理、技術(shù)途徑等方面都進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究。1991年,中國(guó)科學(xué)院沙漠研究所奈曼試驗(yàn)站與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用研究所,長(zhǎng)春地理研究所,以及地方農(nóng)、林業(yè)局等單位共同承擔(dān)了“八五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“生態(tài)環(huán)境綜合整治和恢復(fù)技術(shù)的試驗(yàn)研究”課題,對(duì)科爾沁沙地農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境的脆弱性特征和自然資源承載力進(jìn)行了基礎(chǔ)理論性研究和對(duì)科爾沁沙地農(nóng)牧交錯(cuò)帶和自然資源承載力的生態(tài)環(huán)境整治與恢復(fù)途徑及其配套技術(shù)進(jìn)行了一系列應(yīng)用性試驗(yàn)研究?！熬盼濉焙汀笆濉眹?guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃中有關(guān)科研人員仍在繼續(xù)深入探索科爾沁沙漠化及其整治等的科學(xué)問(wèn)題和實(shí)踐問(wèn)題。2關(guān)于研究現(xiàn)狀2.1沙漠目前和趨勢(shì)2.1.1土地沙漠化現(xiàn)狀土地沙漠化類型的劃分是監(jiān)測(cè)和評(píng)估沙漠化現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)?？茽柷卟菰恋厣衬愋椭饕鶕?jù)土地沙漠化的發(fā)展方式和程度進(jìn)行劃分的。朱震達(dá)結(jié)合沙漠化土地分布的區(qū)域差異性,將科爾沁沙地劃分為3個(gè)沙漠化區(qū)域:科爾沁西部區(qū),土地沙漠化發(fā)展以流沙前移和固定半固定沙丘活化為主要方式,沙漠化土地以強(qiáng)度沙漠化和中度沙漠化兩種類型為主;科爾沁東部區(qū),土地沙漠化發(fā)展方式以半固定、固定沙丘嚴(yán)重風(fēng)蝕沙丘活化為主,流沙前移次之,沙漠化土地類型以中度沙漠化和輕度沙漠化兩種占優(yōu)勢(shì);科爾沁北部區(qū),沙漠化發(fā)展方式為沿河岸沙丘前移、草地上流沙斑狀堆積和草地風(fēng)蝕三種,沙漠化土地類型主要為輕度沙漠化。此外,鄒受益等根據(jù)土地類型劃分出流動(dòng)半流動(dòng)沙丘(地)、沙漠化草場(chǎng)和沙漠化農(nóng)田等3種類型,但未進(jìn)一步劃分沙漠化程度類型。李寶林等則僅根據(jù)植被蓋度劃分出沙漠化程度類型。2.1.2沙漠化分布及發(fā)展科爾沁沙地沙漠化現(xiàn)狀與態(tài)勢(shì)的研究,早期主要是在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上利用航空相片人工解譯作圖量算,通過(guò)對(duì)不同時(shí)期航空相片和衛(wèi)星像片作圖量算結(jié)果的對(duì)比,分析沙漠化發(fā)展態(tài)勢(shì)。20世紀(jì)80年代以前的沙漠化發(fā)展態(tài)勢(shì)方面的數(shù)據(jù)和研究結(jié)果較少,且主要由中國(guó)科學(xué)院蘭州沙漠研究所一家提供,爭(zhēng)論很少。隨著各種衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和“3S”技術(shù)在沙漠化研究中的廣泛應(yīng)用,沙漠化時(shí)空變化狀況的監(jiān)測(cè)研究得到空前的發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來(lái),科爾沁沙地沙漠化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)明顯增多且相互之間差異較大,導(dǎo)致近10余a來(lái)沙漠化發(fā)展態(tài)勢(shì)及區(qū)域差異等的分歧。鄒受益利用1996年TM衛(wèi)星影像信息解譯分析的科爾沁沙地中心地區(qū)(14個(gè)旗縣,總面積113945km2)沙漠化土地面積32873km2,占該區(qū)面積達(dá)28.8%,在沙漠化土地中,流動(dòng)-半流動(dòng)沙丘27.99%,沙化草場(chǎng)45.43%,沙化農(nóng)田26.58%。根據(jù)王濤等的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),截至2000年,科爾沁沙地沙漠化土地面積已達(dá)到50198km2,占區(qū)域監(jiān)測(cè)總面積(105603km2)的47.5%。在已沙漠化土地中,輕度沙漠化類型所占比例(61.2%)最高,嚴(yán)重沙漠化比例(9.3%)最低。二者盡管監(jiān)測(cè)范圍不同,但僅相差4a時(shí)間沙漠化土地面積比例卻相差很大。自20世紀(jì)50年代末至今,科爾沁沙地沙漠化在總體上仍趨于增加。鐘德才認(rèn)為,該區(qū)沙漠化自1959年至1996年,每年以182km2的速度在擴(kuò)大蔓延,在近40余a間擴(kuò)大了7270km2;王濤等的分析結(jié)果顯示1959年到2000年,該區(qū)沙漠化每年以192.6km2的速度擴(kuò)大,近50a增加了7898km2,二者數(shù)據(jù)十分相近。近50a來(lái)各時(shí)段土地沙漠化的發(fā)展態(tài)勢(shì)有所不同。1975年科爾沁沙地沙漠化土地較1959年增加了21.47%,到1987年較1975年增加了18.72%。自1975年到1987年期間,區(qū)域沙漠化的發(fā)展特征是:(1)嚴(yán)重沙漠化土地及輕度沙漠化土地急劇增加,重度沙漠化土地和中度沙漠化土地面積有所減少;(2)不同類型沙漠化土地面積變化的區(qū)域差異性大,科爾沁中西部區(qū)(如翁牛特旗、阿魯科爾沁旗、奈曼旗、庫(kù)倫旗)強(qiáng)度沙漠化土地面積急劇增加,科爾沁東部區(qū)(如科左后旗、科左中旗、通榆縣、雙遼縣)微度沙漠化土地面積大量增加。至于20世紀(jì)80年代到90年代末,對(duì)該區(qū)沙漠化發(fā)展?fàn)顩r已有不同的看法。王濤等根據(jù)1987和2000年的TM影像數(shù)據(jù)的分析結(jié)果認(rèn)為,科爾沁地區(qū)2000年沙漠化土地面積較1987減少約17.7%。在類型上,重度和輕度沙漠化土地較上期有所增長(zhǎng);嚴(yán)重和中度沙漠化土地呈現(xiàn)減少趨勢(shì);在區(qū)域上,各旗(縣)均有所減少,并沒(méi)有集中在某幾個(gè)縣(旗),認(rèn)為科爾沁沙地沙漠化在這一期間出現(xiàn)整體逆轉(zhuǎn)的態(tài)勢(shì)。然而,李寶林根據(jù)1990和1997年NOAA/AVHRR信息,認(rèn)為科爾沁沙地沙質(zhì)荒漠化總體上以發(fā)展為主。其中,以西拉木倫河為界,北部沙質(zhì)荒漠化程度較輕的地區(qū)以發(fā)展為主;南部沙質(zhì)荒漠化程度較重的地區(qū)沙質(zhì)荒漠化逆轉(zhuǎn)比較明顯。對(duì)于典型區(qū)域的分析結(jié)果,西拉木倫河北部的科左中旗自1995年到2000年,植被覆蓋度小于30%的較嚴(yán)重沙化土地以61.0hm2/a的速度擴(kuò)展,處在沙漠化正向發(fā)展過(guò)程中;南部的奈曼旗,1987年沙漠化土地面積占全旗總面積的77.6%,到1996年減少到52.90%,處在沙漠化逆轉(zhuǎn)過(guò)程中。2.2人類活動(dòng)與土地沙漠化的關(guān)系正確認(rèn)識(shí)土地沙漠化的成因是有效防治沙漠化的基礎(chǔ)。關(guān)于科爾沁沙地沙漠化成因,科學(xué)工作者從地質(zhì)、考古、歷史地理,自然地理和人文地理等諸角度作過(guò)較多的分析和探討。由于研究者對(duì)土地沙漠化概念尚存分歧,以及對(duì)沙漠化研究目的和所取時(shí)間尺度等的不同,對(duì)該地區(qū)沙漠化成因存在許多爭(zhēng)論,且爭(zhēng)論的焦點(diǎn)集中在自然因素和人為因素在沙漠化中所起作用的份額或重要性。沙漠是干旱氣候的產(chǎn)物,沙漠化的發(fā)生發(fā)展在很大程度上受氣候變化的控制。科爾沁沙地大面積分布的固定半固定沙丘地,說(shuō)明該區(qū)在地質(zhì)時(shí)期某一時(shí)段氣候十分干旱時(shí)流沙遍布,后因氣候轉(zhuǎn)濕流沙得以固定。并且,地層中普遍存在的2~3層古土壤與風(fēng)成沙交替出現(xiàn)反映了氣候干濕交替導(dǎo)致的幾度沙丘活化與固定過(guò)程,也就是沙漠化出現(xiàn)擴(kuò)展和逆轉(zhuǎn)的反復(fù)過(guò)程。地質(zhì)學(xué)家根據(jù)地層中的風(fēng)成沉積記錄認(rèn)為科爾沁沙地沙漠化至少?gòu)脑绺率辣汩_始斷續(xù)出現(xiàn),地質(zhì)歷史時(shí)期就存在由非沙漠環(huán)境變?yōu)樯衬h(huán)境的沙漠化正過(guò)程和由沙漠環(huán)境變?yōu)榉巧衬h(huán)境的沙漠化逆過(guò)程,二者在時(shí)間上彼此交替出現(xiàn)的主要原因在于以溫度升降為標(biāo)志的全球冰期、間冰期氣候波動(dòng),進(jìn)而認(rèn)為晚第四紀(jì)以來(lái)該區(qū)沙漠化是氣候乃至全球變化的響應(yīng)?？茽柷呱车鼐哂杏凭玫拈_發(fā)史,歷史時(shí)期人類生產(chǎn)活動(dòng)勢(shì)必對(duì)區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響?？脊艑W(xué)和歷史地理學(xué)研究結(jié)果也表明,科爾沁沙地人類活動(dòng)始于新石器時(shí)代(距今9000a),但在北魏(公元534年)之前人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境未構(gòu)成較大的影響,表明這一時(shí)期沙漠化歸于自然成因。自北魏以來(lái),區(qū)域沙漠化發(fā)展恰好與較大規(guī)模的農(nóng)業(yè)活動(dòng)相關(guān),如遼金時(shí)期區(qū)域沙漠化發(fā)展與當(dāng)時(shí)較大面積開荒墾殖在時(shí)間和空間上基本一致。值得提出的是,當(dāng)時(shí)也是中世紀(jì)暖期后氣候轉(zhuǎn)為干冷多風(fēng)的時(shí)期。人類對(duì)科爾沁環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響是從清朝開始的。清朝初期,該地區(qū)還是“長(zhǎng)林豐草”的優(yōu)良牧場(chǎng)。清代不少圍場(chǎng)和牧場(chǎng)便分布在這里。但18世紀(jì)中葉以后,由于清政府推行放價(jià)招民耕種政策,遂開始了本地區(qū)的大量移民和大規(guī)模農(nóng)墾時(shí)期?，F(xiàn)代沙漠化一般指最近100a以來(lái)的沙漠化過(guò)程。這一時(shí)期是科爾沁沙地自然景觀受人類活動(dòng)影響最大的時(shí)期。據(jù)一些旗縣農(nóng)耕史調(diào)查,1875-1876年開墾了西遼河以南地區(qū);1877年以后開墾了西遼河以北地區(qū)。20世紀(jì)初期,清末“新政”的土地丈放,隨后的北洋政府的放墾蒙地,大量?jī)?nèi)地移民涌入此地,使得科爾沁草原面積大幅度減少。新中國(guó)成立以來(lái),科爾沁地區(qū)經(jīng)歷了4次墾荒高潮,分別為建國(guó)初期的經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期,三年困難時(shí)期、十年動(dòng)亂時(shí)期和80年代后期開始的墾荒高潮。加之當(dāng)?shù)厝丝诙嗄曜匀辉鲩L(zhǎng)率偏高,科爾沁地區(qū)1996年人口密度已達(dá)47.83人/km2,是新中國(guó)成立時(shí)的3倍,20世紀(jì)初的8倍。由于人口的快速增長(zhǎng)和不合理經(jīng)濟(jì)活動(dòng)使地表植被和土層遭到破壞,從而導(dǎo)致干旱多風(fēng)時(shí)期土壤的嚴(yán)重風(fēng)蝕、沙漠化加劇。然而,近100a來(lái)也是我國(guó)北方沙區(qū)氣溫上升,降水呈現(xiàn)波動(dòng)下降的暖干化時(shí)期。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站的觀測(cè)資料,近50a來(lái),區(qū)域降水量在波動(dòng)中下降,而氣溫趨于上升,以及最近時(shí)期湖泊、水庫(kù)的干涸等均表明區(qū)域氣候向暖干化方向發(fā)展。該區(qū)生態(tài)環(huán)境原本十分脆弱,容易發(fā)生風(fēng)沙活動(dòng)為主要標(biāo)志的土地沙漠化。因此,該區(qū)現(xiàn)代沙漠化過(guò)程與暖干氣候和人類不合理經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有關(guān)。同時(shí),沙漠化土地的擴(kuò)大對(duì)人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和氣候干旱具有正反饋?zhàn)饔谩Ｍ恋厣衬娣e擴(kuò)大和發(fā)展程度的增強(qiáng)導(dǎo)致地表植被和土壤層的損失,使人類生產(chǎn)生活處境更為困難,而人類為了繼續(xù)謀求生存,必將擴(kuò)大其破壞區(qū)域,破壞程度也更加劇烈。由此又導(dǎo)致地表反照率增加,通過(guò)對(duì)輻射平衡、凝結(jié)核、水分和對(duì)流等的影響,區(qū)域氣候進(jìn)一步變干。因此,沙漠化地表與大氣邊界層之間的相互作用,也促使區(qū)域沙漠化正向發(fā)展。綜上所述,科爾沁沙地沙漠化是氣候干旱和人類活動(dòng),或者兩者共同作用的結(jié)果,但時(shí)間尺度不同兩者所起的作用程度是不同的。19世紀(jì)下半葉以來(lái)的現(xiàn)代時(shí)期,特別是近50a來(lái)人類活動(dòng)對(duì)沙漠化過(guò)程起主要作用。2.3沙漠化對(duì)植被影響的研究隨著中國(guó)科學(xué)院奈曼和烏蘭敖都兩個(gè)試驗(yàn)站的建立和有關(guān)測(cè)試手段的不斷完善,研究人員在這兩個(gè)試驗(yàn)站附近從風(fēng)沙物理學(xué)、土壤學(xué)和生物學(xué)等角度對(duì)科爾沁沙地沙漠化機(jī)理進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。風(fēng)沙物理學(xué)方面,胡孟春通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),對(duì)科爾沁沙地植被蓋度、土壤含水量、土壤質(zhì)地與風(fēng)蝕量的關(guān)系,進(jìn)行了定量研究,探討了不同植被蓋度及沙土含水量抗風(fēng)蝕的極限值,以及不同粒配風(fēng)沙土抗風(fēng)蝕強(qiáng)度。徐斌等采用野外暗扦法,對(duì)殘茬、開墾、地形等因素對(duì)農(nóng)田風(fēng)蝕的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并提出了農(nóng)田風(fēng)蝕的防治措施。新近,張華等對(duì)不同程度的沙漠化地表風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)與變異特征進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。草地開墾和草場(chǎng)過(guò)牧使風(fēng)沙活動(dòng)加劇,與此同時(shí)相應(yīng)的土壤特性也發(fā)生變化。蘇永中等根據(jù)對(duì)較小尺度空間上連續(xù)幾年的觀測(cè),分析探討了草地開墾年限與土壤特性,以及細(xì)顆粒、有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分損失量之間的定量關(guān)系。張銅會(huì)等對(duì)不同放牧強(qiáng)度和隨后自然恢復(fù)的沙質(zhì)草地土壤性狀特征的變化等進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在農(nóng)牧交錯(cuò)帶,過(guò)牧導(dǎo)致的土地退化和沙漠化過(guò)程中,植被的變化極為明顯。劉新民概述了科爾沁沙地的植被類型及其區(qū)系組成、生活型和生態(tài)類群特點(diǎn),探討了在現(xiàn)代風(fēng)沙環(huán)境持續(xù)惡化的情況下各種植物的沙漠化演變規(guī)律。鄭明軍據(jù)實(shí)地調(diào)查資料分析,指出科爾沁沙地主要植物群落隨降水量減少,沙漠化程度加重,形成了一個(gè)明顯的逆向演替系列:沙地疏林草原階段→沙地灌叢化草原階段→沙地典型草原階段→沙地草原階段;并且發(fā)現(xiàn),由于陰陽(yáng)坡環(huán)境的差異,沙丘植被演替可分化為向沙漠化方向發(fā)展的陽(yáng)坡系列和向草原化方向發(fā)展的陰坡系列。趙哈林根據(jù)對(duì)草場(chǎng)放牧的連續(xù)試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果提出了過(guò)牧導(dǎo)致沙質(zhì)草地沙漠化的機(jī)理,認(rèn)為過(guò)牧使植物群落的組成趨于簡(jiǎn)單,種群密度下降,植物高度和蓋度下降,根層變淺,根量減少,生長(zhǎng)期縮短,最終導(dǎo)致部分植株死亡,與此同時(shí)地面裸地率增加和土壤根系結(jié)持力下降。隨著測(cè)試手段的不斷完善,在沙漠化發(fā)展與逆轉(zhuǎn)過(guò)程中,沙生植物抗逆性生理生態(tài)學(xué)方面的研究,增強(qiáng)了人們對(duì)風(fēng)沙活動(dòng)對(duì)植物影響的認(rèn)識(shí)。周瑞蓮?fù)ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)揭示,在生境從流動(dòng)沙地向固定沙地演變過(guò)程中,植物抗逆性在植被演替中起重要作用,其演替規(guī)律為:(1)從躲避干旱向生理抗旱發(fā)展;(2)從抗風(fēng)沙型向抗旱性發(fā)展;(3)生存方式從單一型向多元化發(fā)展;(4)從多重抗逆性向寡抗逆性發(fā)展。2.4級(jí)沙漠化模式科爾沁沙地沙漠化的綜合整治是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,其基本途徑包括:(1)正確進(jìn)行土地利用區(qū)劃和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)區(qū)劃;(2)合理調(diào)配水源,提高水資源的利用效率;(3)嚴(yán)禁三濫,保護(hù)天然植被和建立人工農(nóng)牧地防護(hù)林網(wǎng);(4)調(diào)整農(nóng)林牧生產(chǎn)結(jié)構(gòu),增加生產(chǎn)投入,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平;(5)對(duì)流動(dòng)半流動(dòng)沙丘進(jìn)行全面圍封和整治,防止進(jìn)一步蔓延。其核心是發(fā)展生產(chǎn)和提高生產(chǎn)水平。自從1985年中國(guó)科學(xué)院在奈曼和烏蘭敖都建立了定位整治試驗(yàn)站以來(lái),在防沙治沙的理論研究和實(shí)際應(yīng)用研究都取得了巨大的進(jìn)展,在若干示范區(qū)探索出適合當(dāng)?shù)厣衬蔚哪Ｊ?擁有了一整套比較成熟的沙漠化防治技術(shù)。例如應(yīng)用范圍較廣的適于半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的奈曼“生態(tài)網(wǎng)”、“多元系統(tǒng)”、“小生物圈”鄉(xiāng)、村、戶三級(jí)沙漠化土地綜合治理模式。該系列模式是在鄉(xiāng)一級(jí)有計(jì)劃地大規(guī)模營(yíng)造防風(fēng)固沙林網(wǎng),在村一級(jí)采取調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、封沙育草、固沙造林、建設(shè)基本農(nóng)田和發(fā)展農(nóng)林牧生產(chǎn)等一系列措施進(jìn)行全方位治理;在戶一級(jí)則是采取分散居住,在水熱條件較好的丘間甸子地按農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)、林帶保護(hù)區(qū)、草地緩沖區(qū)、放牧區(qū)安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和沙漠化治理。三級(jí)模式形成了一套比較完整有效的沙漠化治理體系。烏蘭敖都沙漠化試驗(yàn)站提出了“四位一體”庭院經(jīng)濟(jì)模式、丘間低地生態(tài)經(jīng)濟(jì)圈模式?！八奈灰惑w”庭院生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式以太陽(yáng)能為能源,形成溫室大棚(蔬菜)-沼氣池(能源)-生態(tài)養(yǎng)殖(養(yǎng)豬)-廁所(有機(jī)肥)可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的沙地良性生態(tài)系統(tǒng)。丘間低地生態(tài)經(jīng)濟(jì)圈以丘間低地為單元,其結(jié)構(gòu)組成為從丘間地底部至頂部分別為水田圈-果樹經(jīng)濟(jì)林圈-草方格生物固沙帶(簡(jiǎn)稱“三圈一帶”),意在形成“水稻坐底、果樹鑲邊、楊柳纏腰、沙障封頂”的沙區(qū)丘間地生態(tài)經(jīng)濟(jì)圈模式。這些成功的沙漠化整治模式使示范區(qū)的沙漠化過(guò)程發(fā)生逆轉(zhuǎn),改善了生態(tài)環(huán)境,提高了農(nóng)牧民生活水平。流沙固定原理及人工植被穩(wěn)定性機(jī)制研究(包括沙丘水分研究、固沙植物適應(yīng)性研究、植被動(dòng)態(tài)研究)。在流動(dòng)沙丘演化成為固定沙丘的過(guò)程中,由于植物的生長(zhǎng),水分條件逐漸變差,160cm厚沙層中,4-7月的平均有效水分在流動(dòng)沙丘為102.46mm,在半固定沙丘為51.79mm,在固定沙丘為41.09mm。無(wú)論從水平格局還是從垂直格局上,人工植被的建立都增加了沙地土壤水分的異質(zhì)性;沙丘背風(fēng)坡按差巴嘎蒿、楊樹和樟子松的順序依次變差。差巴嘎蒿是沙生先鋒植物,根系發(fā)達(dá),以水平根系為主,在人工植被中在14-15齡時(shí)其蓋度降至3%~15%;黃柳起源于低濕地,發(fā)育于背風(fēng)坡和沙丘頂部;小葉錦雞兒在半固定至固定沙地表現(xiàn)優(yōu)良,當(dāng)覆蓋度為20%~40%時(shí),植株的高度和冠幅達(dá)到最大。3關(guān)于土地沙漠化趨勢(shì)的定量評(píng)價(jià)問(wèn)題近20余年來(lái),經(jīng)過(guò)科研工作者的不懈努力,科爾沁沙地沙漠化研究在過(guò)程、機(jī)理、趨勢(shì)監(jiān)測(cè)和防治技術(shù)等方面都取得了許多重大進(jìn)展,但尚存一些值得進(jìn)一步探討的問(wèn)題。在沙漠化監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)過(guò)程中,各家獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)差異較大,監(jiān)測(cè)結(jié)果間無(wú)法比較。導(dǎo)致這種局面的原因是,首先在沙漠化土地分類分級(jí)方面,還沒(méi)有統(tǒng)一的指標(biāo)體系,目前較為廣泛使用的沙漠化指標(biāo)體系之間存在較大差異。在沙漠化土地類型劃分的研究中,存在根據(jù)時(shí)間、成因、發(fā)展方式和程度、土地類型和植被蓋度以及多種因素相結(jié)合的多種指標(biāo)體系。即使是目前應(yīng)用較多的按照沙漠化程度進(jìn)行劃分的指標(biāo)體系就存在四分法和三分法兩種分類系統(tǒng)。其次,各家所使用的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的分辨率、所取波段和時(shí)間等參數(shù)之間存在較大差異。監(jiān)測(cè)結(jié)果間的差異,給區(qū)域沙漠化發(fā)展趨勢(shì)的正確評(píng)價(jià)造成困難。從而容易造成人力、物力、財(cái)力等的極大浪費(fèi),也不利于長(zhǎng)期連續(xù)沙漠化動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。同時(shí),科爾沁北部以大面積農(nóng)田土壤風(fēng)蝕為特征的沙漠化地區(qū),地形變化不明顯,加之季相差別顯著(如春季地表裸露風(fēng)沙活動(dòng)強(qiáng)烈,夏秋季地表作物覆蓋風(fēng)沙活動(dòng)幾乎停止)。在沙漠化監(jiān)測(cè)中,目前還沒(méi)有這類土地沙漠化的分類分級(jí)指標(biāo),勢(shì)必影響科爾沁沙地沙漠化過(guò)程和發(fā)展速度評(píng)估的準(zhǔn)確性。因此,這些問(wèn)題希望能夠引起權(quán)威機(jī)構(gòu)的重視,盡快建立統(tǒng)一的指標(biāo)體系,使數(shù)據(jù)規(guī)范化,構(gòu)建更有價(jià)值的沙漠化數(shù)據(jù)庫(kù),推動(dòng)沙漠化研究的發(fā)展。土壤風(fēng)蝕是土地沙漠化的首要環(huán)節(jié)。科爾沁沙地是以農(nóng)為主的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū),農(nóng)田在整個(gè)沙地尤其是北部地區(qū)占有相當(dāng)大的比重。春季大面積裸露農(nóng)田在大風(fēng)的吹揚(yáng)下,發(fā)生嚴(yán)重的土壤風(fēng)蝕,造成土壤粗化和養(yǎng)分損失?？茽柷呱车厣衬难芯抗ぷ髦饕性谀喜繀^(qū)域沙丘活化、流沙擴(kuò)展方面,對(duì)北部農(nóng)田的土壤風(fēng)蝕及其控制方面