人为活动生态环境论文范文

1引言

毛乌素沙地早在第四纪时期就存在于中国北方［7］，是一个非常典型的脆弱生态区和自然地理区域的过渡带，受人类活动影响较为深刻，它在很大程度上代表了中国半干旱、干旱沙区的人类活动与自然环境相互关系中的许多典型问题，是农牧交错区现代土地沙漠化发展和治理恢复比较典型的地区之一［8］。因此，国内外学者纷纷将此地作为典型研究区，从不同尺度开展了生态环境变化与人为活动关系的研究。近年来与毛乌素沙地生态环境相关的研究工作，主要是通过区域自然指标并结合政策与统计数据，来探索一定时间内毛乌素地区的生态环境变化及其原因，以及通过遥感手段结合人文经济数据来研究该地区的地表变化过程，从而进一步研究各种变化的原因和驱动力。人为活动对该地区生态环境的影响研究，基本集中于毛乌素的土地沙漠化、土地利用及覆被变化、植被演变3个方面；虽然各种环境效应评价方法在该地区的研究与应用也在逐步开展，但是目前仍缺乏对由于决策制定、生产生活对沙漠化影响的定量研究，需要用有效科学的环境监测方法对其进行系统的探索［9］。本文通过对国内外相关研究的整理与归类系统总结，分析现代毛乌素重要人为活动的环境效应研究进展及存在的问题，明确人为活动对区域生态环境影响研究的重点。

2土地沙漠化

关于毛乌素沙漠化的原因有两种说法，即人为因素说和自然因素说。在同一气候条件下，不合理的人为活动占据主导时就是本区沙漠化加速发展时期，是典型的负环境效应，而现代积极的人为活动（如退耕还林／草等政策的实施）对沙漠化的逆转也有促进作用，是正环境效应。对于毛乌素沙地的沙漠化问题，众多学者通过自己的研究工作给出了不同的见解［10－12］，但很少有研究从土地利用政策和能源利用入手来深入分析［13］。许多研究通过对气候数据、遥感数据与统计资料的分析发现，现代毛乌素沙地退化加速，其沙漠化的主要原因是人口增长的巨大压力及各种破坏性的人为活动［14－17］。人类不合理的耕作和放牧等活动破坏地表植被，对流沙面积的增加和草地、湿地面积的减少等非地带性隐域环境变化的作用明显，而对受自然因素控制的地带性显域环境变化的影响并不显著（如流沙分布南界变化）［18］。黄银洲等［19］认为，人为活动不但是沙漠化的主要原因，而且是导致沙漠化过程与气候过程不同步的主要原因。虽然如今沙漠化程度有所缓和，但这也只是基于植物耕作本身的控制［20－21］。有研究则认为，自然因素是主导因素，而人为活动只起到了加速的作用［22］。毛乌素沙漠化是在特定的自然条件下过度的人为活动导致的“古沙翻新”的结果，如果未来温室效应继续致使全球变暖，毛乌素沙地便不会南侵，有向北退缩的可能［23］。毛乌素地区生态脆弱是沙漠化加剧的内因，人为活动是沙漠化的主要驱动因素，而其中人口增长是人为活动强度的内驱力［24］。也有学者通过遥感数据发现，近30年毛乌素沙地的部分区域沙漠化进程在时空上出现了逆转，主要是积极的人为活动作用的结果［25］。对于人为活动与毛乌素沙漠化是如何关联的问题，马玉芳［26］展开了细致入微的研究，从某种具体的人为活动行为入手，综合考虑农户经济行为面对的资源禀赋、政策环境、市场因素等，探析该地区农户土地开垦、畜牧业生产和薪柴利用等行为及相关因素与沙漠化之间的内在逻辑关系。对毛乌素沙漠化的研究结果大部分都表明该地区生态环境在逐步恶化，但在局部地区或部分时间段有逆转现象存在。探究该地区沙漠化因素发现，历史上从农耕文明出现以来主要是人为因素主导，而在此之前主要是自然因素起主导作用。无论是哪种因素，现在还未能清晰地区分它们各自对毛乌素地区环境变化的贡献程度，以及它们之间是如何相互作用的，尤其是重要人为活动对沙漠化正逆过程的影响缺乏明确的对应分析。

3土地利用／覆被变化

土地利用／覆被的研究主要集中在人文和自然因素都很活跃的“热点区”和“脆弱区”［27］。在毛乌素沙地这样的生态脆弱区开展相关研究，有利于人们认识其形成演变机制、揭示各种自然和人文因素对土地利用可持续性的影响。现代随着空间科技的发展，对毛乌素土地利用与覆被变化的研究多数都是利用遥感的手段，对不同时间段土地利用／覆盖数据加以对比，结合其他数据和指标（如地形、水文、气候等自然指标，交通、居民点、人口、经济发展与政治制度、居民调查数据等）来分析并揭示人为活动与气候变化在土地利用／覆被变化中所起到的影响作用以及更为复杂的驱动机制［28－30］。如今众多研究都是围绕土地利用／覆被变化的驱动机制而展开的，而各种人为活动作为重要的驱动因子备受科学家们关注。蒙吉军等［31］从宏观和微观两个角度，对毛乌素土地利用变化的因素进行多尺度研究，认为不同尺度下的土地利用变化的自然与人为影响因素各有差别，尤其是社会政策等经济因素会影响到区域宏观的土地利用变化情况。国内近些年不少研究是围绕重大的环境建设工程和政府相关政策实施对土地利用／覆被情况变化的影响而开展的。从景观角度入手研究人为活动对毛乌素沙地土地利用的影响发现，人为活动强度的大小与景观的破碎化程度有最直接的关系［32］。随着退耕还林（草）工程的实施，积极的人为活动会使毛乌素一些区域林地面积增加、水体面积增加、耕地和草地面积减少等，产生一定的正环境效应；而与此同时，未利用土地和建设用地的持续增长又会造成当地土地退化和城市化进程加剧等负环境效应，该地区的景观格局变化以1995年为转折点，至2010年人为活动在空间上的影响作用更为明显［33］。如果以城镇为核心来研究人类活动对土地利用格局的影响，会发现人为活动在很大程度上会影响到当地的土地利用格局，但在此过程中也会受到自然条件的制约。虽然气候因素是驱动土地利用／覆被的重要自然因素，但政策制度的导向、人口压力及社会经济活动会直接影响土地利用／覆被变化的时空分异，驱动了土地利用／覆被格局的变化［35］。在土地覆被的预测研究方面，有学者对毛乌素沙地植被覆盖的动态变化进行定性、定量的分析，并运用马尔科夫模型预测研究区未来21年的植被转化情况，综合了自然和人为因素分析，认为毛乌素沙地总体气候变化有利于植被生长，但其不合理的人为活动将会直接产生负环境效应，导致植被退化等环境恶化问题［36］。国内诸多关于毛乌素沙地土地利用／覆被变化的研究，主要集中在对土地利用／覆被变化的监测及其解释。近些年也有不少研究工作开始进行土地利用变化在区域尺度上的环境响应与驱动力研究，并从多尺度开始研究各个因子的综合作用及其相互作用，并在此基础上开展对其变化状况的预测与评价研究。

4植被演变

对于毛乌素沙地的植被演变问题，大多是针对植被退化方面。针对温度、降水、沙尘暴频率、风、植被的空间结构及其变化等自然因素与植被退化之间关系，更多是在关注人为活动所导致植被退化等负环境效应［43］。尤其是20世纪80年代以来，由于中国经济的高速发展，频繁的人为活动及其不合理性对当地的植被造成影响，以至于沙地植被退化严重，这主要表现在3个方面：①人口及牲畜量的增加使原本承载力较低的土地不堪重负而导致的植被覆盖度的退化与植被种类的退化［44］。由于过度放牧使草场的生长不抵消耗，草原面积减少；而与此同时，当地植被优势物种的减少使一些有毒物种趁虚而入，造成了草场植物物种变化，比如说毛乌素沙地植物老瓜头（Cynanchumkomarovii）就是由于重度放牧而入侵的有毒物种［9］。②不合理的土地利用方式使得原本脆弱的生态环境遭到严重的破坏，植被也因生长环境的恶化而逐渐退化。国内学者通过1950年至20世纪90年代共35年的统计数据结合遥感数据对比分析得出，由于过度放牧、过度开垦等原因，该地区东部和南部极少范围沙漠化有逆转现象，其余大部分地区植被退化，地表景观遭到破坏，植被覆盖减小［21］。③自然资源的过度开发（大规模的农场和牧场开发、商业性采伐、采矿等行为没有得到合理的规划和治理［45］），使得矿区部分地区植被遭到人为大规模的破坏而导致了退化。如高国雄对毛乌素地区煤矿开发引发的环境问题进行研究表明：在矿区，道路挤占、地下开采引发地面塌陷、地下水位下降、滑坡、岩崩及矿渣矸石堆放占地等各种因素，都会造成矿区植被大面积退化、生态环境恶化。毛乌素沙地不合理的人为活动所导致的植被演变产生了诸多负向的环境效应，不少研究围绕着生态恢复问题而逐渐开展。对于积极的植被演变方面的研究，除了对生态恢复方法技术的关注，有不少工作是从不同的角度着眼于环境建设改变植物生长从而产生相应的环境效应而进行相关研究的，至今已取得了一定的成果。在毛乌素沙地种植草对遏制该区域的沙漠化进程效果不佳，而种植灌木是减缓沙漠化的最佳途径［47］。Runnstrom［48］利用毛乌素地区某时段内NDVI值，通过计算与分析得到人为干预的地区（如耕地和人工林地）其生物量都有明显的增长；植物群落可以作为一个指标，从侧面反映不同年限内、不同区域里环境恢复措施的恢复效应［49］。通过实际验证，毛乌素沙地腹地的乔木林、灌木林以及草原群落的群落盖度、重要值、生物量、植物多样性在经过多年退耕还林政策的实施之后，植被得到明显恢复，植被群落正趋于稳定［50］。

5人为活动的生态环境效应评估

鉴于对中国北方生态安全的特殊性与重要性，毛乌素沙地成为中国生态恢复及评价实践研究的重要区域之一。毛乌素沙地现代重要的人为活动主要有1955—1956年、1958—1962年及1970—1973年3次较大范围的开荒；1978年开始实施三北防护林的生态建设工程；1983年以后又实行包地到户；20世纪80年代后期沙地牧区限养山羊；1998年以来开始实施国家退耕还林还草政策。由于这一系列重要人为活动对当地的生态环境产生了广泛且深刻的影响，对其生态环境效应的评估研究与实践也在随之发展起来，但许多评估方法和体系都处在探索阶段。在对毛乌素沙地现代人为活动所产生的环境效应进行评估时，国内有些研究主要是反映单项环境要素的某些指标，而专门分析土地利用环境影响指标体系的研究工作不多，其中大部分研究都是有关生态脆弱性的评估。相关研究主要有：从气候变化、水资源变化、生物变化、气象灾害、农业生产和经济发展以及沙漠化状况等几个方面分析环境脆弱性变化特征，并建立评估模型对其环境脆弱性进行评估并提出治理对策与开发利用模式［51－52］；借助GIS空间分析技术建立生态脆弱性评估模型对特定时段内毛乌素草地生态脆弱性进行动态评估［53］；从人文调查的角度对毛乌素地区生态足迹与生态风险进行分析与评估，采用生态盈亏平衡分析方法定量分析该地区的生态风险并对其进行评估［54］。有研究工作发展了构建沙漠化逆转和发展过程中不同气候变化和人为活动作用情景下的评估方法，来评估气候变化和人为活动在沙漠化过程中的相对作用。同时根据当地居民对沙漠化的感知与适应的相关调查数据，多学科结合并使用专业分析方法讨论了生态环境政策的实施效应［56］。目前的生态环境效应评估还存在许多不足，如评估指标体系的量化和尺度选择的局限、评估方法在定量化与客观性方面的欠缺、在价值计算与经济可比性方面的严重不足，使得各种评估实践与研究都处在初级阶段。国内众多对毛乌素沙地人为活动的环境效应研究，都是针对某一时间段内的环境事件，从不同的侧重点或方法入手在不同的时空尺度下进行研究，或构建相应的模型来讨论生态环境政策实施的生态效应。不同的指标体系与评估模型各有其侧重点，研究工作更倾向于各种因素的综合分析和各种指标模型的有机结合。而国外的相关研究主要集中在环境影响评估、森林开采活动的环境效应、人为活动对流域开发的环境影响等方面，常将研究区植被的动态（常以净初级生产库NPP和归一化植被指数NDVI来表示）作为衡量气候变化和人为活动作用的指标［57－58］。对流域进行评估或通过花粉等指标来研究历史上人为活动的环境效应，也有学者主要从人为活动（如农药化肥等的使用）来研究对当地渔业的影响及其他一些生态灾难等问题［59－61］。对农牧交错的沙漠地区人为活动的生态环境效应的研究相对较少。

6总结与展望

除自然因素之外，导致毛乌素沙地生态环境变化的另一关键因素是人类活动。现代人为活动，尤其是一些重要政策的实施与大规模的经济活动，对毛乌素这样一个生态脆弱的地区在连续的时间段内产生了怎样的影响及其影响的程度如何，至今还没有相关工作进行系统的对比梳理研究。特别是对沙漠化正、逆过程中重要人为活动与自然因素的影响区分还缺乏相应的研究，而关于土地利用／覆被变化的大部分研究主要集中在监测及其解释方面，从多尺度入手来研究各个因子的综合作用及其相互关系的工作相对较少，在此基础上开展预测与评价的实践中评估量化指标也存在着诸多不足，尚不能全面揭示重要人为活动所产生的正负环境效应。国际上对农牧交错的沙漠地区人为活动的生态环境效应的研究相对较少，而国内对毛乌素沙地人为活动的环境效应研究大多针对特定范围内的环境事件，从时空角度着重对比讨论该事件发生前后的生态效应。若在毛乌素沙地以关键的人为活动时间为脉络，深入开展相对应的生态环境变化的研究，就可以得出具体生态环境事件所产生的环境效应，这样不仅可以明确人为活动对区域生态环境变化的贡献，还可为区域生态环境建设及其政策制定与实施提供参考。

作者：李娜颜长珍单位：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院兰州文献情报中心中国科学院大学