1、干旱区土地荒漠化的人为驱动作用分析以塔里木河流域为例26 卷第 5 期2004 年 9 月资源科学RES0URCESSCIENCEVo1.26.No.5Sep.,2004干旱区土地荒漠化的人为驱动作用分析以塔里木河流域为例李香云,杨君,王立新.(1.清华大学公共管理学院/21 世纪发展研究院,北京 100084;2.中国农业大学资源与环境学院,北京 100094;3.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)摘要:该文以典型干旱区塔里木河流域为例,分析了人类活动对土地荒漠化的主要影响因素,在此基础上结合以往工作,选择反映土地荒漠化发展的人类活动状态变量中的 7 个统计指标,即:人口数
2、量,人口密度,耕地面积,粮食产量,人均粮食拥有量,牲畜存栏数和单位耕地牲畜承载量等,以及气温,降水量和径流量等自然因素状态变量,用因子分析法对人类因素贡献率进行了提取,分 1949年2000 年和 1985 年2002 年 2 个研究时段对流域土地荒漠化发生发展过程中的人类因素进行了探讨.结果表明,1949 年2000年间,人类活动驱动力对土地荒漠化发展的贡献率占 75%,1985 年2002 年间的人类因素下降为 69%,这表明技术进步等管理因素在一定程度上可部分抵消人类活动的负面影响.关键词:人类活动;土地荒漠化;塔里木河流域;驱动力;资源利用中图分类号:F205;951】(245)文献标
3、识码:A 文章编号 :100775s8(2004l05003008土地荒漠化(Desertification)是指包括气候变异和人类活动在内的各种因素作用下 ,干旱,半干旱和半湿润地区的土地退化,是干旱区最突出的生态环境问题.对土地荒漠化发生和发展过程中的自然因素和人为因素进行定量辨识,一直是众多从事这一研究领域的研究者致力解决的难题,特别是对土地荒漠化中的人为因素进行定量辨识更为困难,目前尚无成熟或公认的方法,对其定义,判别和评价标准也存在着争议“.在目前的一些研究中 ,多选择一系列可能影响荒漠化发展的社会,经济因子,如人口数,牲畜数,耕地面积等,利用某些统计方法.或系统动力学等方法,分析近
4、代沙漠化过程中人类多种影响因素的作用.本文以西北干旱区的典型内陆河流域一塔里木河流域为例,根据我们对土地荒漠化的认识,以及近几年对土地荒漠化研究结果与定量研究数据的可获性,通过分析区域人类水土资源开发利用等活动的作用情况,探讨人类活动影响土地荒漠化的多个决定性因素,并尝试对土地荒漠化中人类活动的驱动作用做出定量评价.1 塔里木河流域土地荒漠化的影响因素分析1.1 研究区概况塔里木河流域由四源流(即阿克苏河,叶尔羌河,和田河,开都一孔雀河)及其干流组成(图 1).在行政地域上包含新疆维吾尔自治区南疆的克孜勒苏柯尔克孜自治州(以下简称克州),巴音郭楞蒙古自治州(巴州), 阿克苏地区(阿克苏), 喀
5、什地区(喀什 ),和田地区( 和田)等 5 个地州和新疆生产建设兵团的 4 个师(其中一个管理局 2001 年改为师),共计 42 县市,土地总面积为10510krn2.区域气收稿日期:20040527;修订日期:20040625基金项目:国家重点基础研究发展规划项目“中国西部生态环境演变与调控研究“(编号:G1999043505).作者简介:李香云(1964 一),女,新疆乌鲁木齐市人,博士后,副研究员,主要从事区域环境和区域发展研究.E-mail:X.1)李香云 ,塔里木河流域下游土地荒漠化与流域水资源合理配置研究,中国科学院博士论文,2O02,26 卷第 5 期李香云等:干旱区土地荒漠化
6、的人为驱动作用分析 31候极为干旱,年均降水量多不足 50mm;土地自然生产力低下,但区域自然条件中光热资源十分充足,多年平均气温一 3.2cI=,10cI=的年积温为 3300C4400cI=,光照充足和热量丰富的气候条件使区域农业生产条件良好,尤其适合于早熟长绒棉和瓜果的生产,是新疆主要粮棉产区之一.近 50 多年来,在人类规模水土资源开发利用活动作用下,不仅大大提高了土地生产力,也使得下游地区的来水骤减并中断有近 30 年的历史,从而引发了下游绿色走廊逐步走向衰败,土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题,并影响到区域生态安全和可持续发展.1.2 人类活动对土地荒漠化影响的基本认识1.2.1
7、 土地荒漠化以地表特征为主要表现形式虽然土地荒漠化仍处于争论中,各种土地荒漠化数据主要以影像特征为判别手段,因此土地荒漠化以地表特征为主要表现形式.人类活动的干扰使下游来水中断,造成塔里木河流域土地荒漠化发展以下游最图 l 塔里木河流域主要水系分布Fig.1TheWatersystemdiagraminTarimRiverBasin表 1 塔里木河下游阿拉干地区土地荒漠化状况(19591996)Table1ThedesertiflcationstatusinAlaganareainthelowerTarimRiverreaches(19591996)(km)年份极度沙漠化强度沙漠化中度沙漠化轻
8、度沙漠化合计注:数据来源于文献.为典型和严重,其地表主要表现为地表植被生产力下降(植被破坏,植被衰败等),裸露地表面积增加等.经由上述方法得出的塔里木河下游土地荒漠化情况表明(表 1),近 5O 年来下游阿拉干新增荒漠化土地面积 123km2,占阿拉干区面积的 95%,其中以极度和强度沙漠化发展最为迅速.1.2.2 人口增加(或人口压力)导致近代土地荒漠化的发展和加剧人口扩张大大增加对粮食,燃料,牲畜和其它各种产品的需求.它对土地产生直接的压力如开垦土地以提高土地承载力.许多研究结果都表明了人口压力对土地荒漠化产生的负效应.研究区自然环境恶劣,土地自然承载力低下,资源利用处于自然和半自然状态,
9、有组织的,大规模的人类资源利用活动开始于 20 世纪中期后.自 1949 至 2001 年间,塔里木河流域人口增加了 568104 人(其中地方增加 500104 人,兵团 6810 人),年平均递增速度为 2.01%(地方年均增长1.85%).耕地增加了 69.6104hm2(地方 40.6104hm,兵团 28.6104hm2),以年均 1.3%的速度增长.人口增加和耕地扩张过程(图 2)表明,资源开发过程基本上在 1975 年前,耕地数量维持较稳定的状态,而人口仍保持一定的增长速度.从单位耕地承养的人口数量来看(图 3),最低年份为 1962 年,20 世纪 90 年代后,一直维持着较高
10、水平,表明人类活动对区域资源的开发利用仍具有较大的驱动作用.在极端干旱的条件发展农业必须有良好的水资源供给条件.为保证农业生产,塔里木河流域各河流上都修建了数量不同的水利枢纽和设施,特别是在水源条件好的源流区,水量分配基本上受控于人类的生产需求,打破了水量自然分配过程,这是流域环境变化的重要原因 j.1.2.3 人类的发展将垦殖土地而激发土地荒漠化过程农产品价格和收入水平的上升与提高将会32 资源科学 26 卷第 5 期寸呈一口图 2 塔里木河流域人口和耕地变化(19492001)Fig.2ThepopulationandcultivatedlandchangesinTarimRivetBas
11、inin19492001E工一一恒粤蓑g一疑莹毒图 3 塔里木河流域耕地人口密度变化(19492001)Fig.3ThepopulationdensityofcultivatedlandchangeinTarimRiverBasinin19492001注:图中数据来源于:发展中的新疆地州市县社会经济,乌鲁木齐:新疆人民出版社,1997;新疆统计年鉴(19972002),北京:中国统计出版社;新疆生产建设兵团统计年鉴(19972002),北京:中国统计出版社.增加农业上的投资如对荒地和林地进行垦殖,以获取更多的利益和区域的发展.国家土地管理政策的不利,也会为这种发展模式提供方便.流域良好的土地资
12、源和农业生产条件为土地扩张提供了有利条件,粮食和棉花是这一区域主要的农产品(图 4).区域不仅是多个少数民族栖息地,经济也较为贫困和落后.在新疆政府“ 一黑 (石油)一白 (棉花 )“的区域发展战略导向下,棉花产量以年均 12.3%的高速增长,80 年代中期后增长尤其迅速.土地生产力的快速增加,除了科学技术的因素,水土资源的投入是最重要的因素,发生在源流区的土地垦殖活动将导致用水量的增加.在土地管理,水资源管理不当的情况下,由于土地资源利用产生的水资源时空分配的不合理,激发了土地荒漠化过程.1.2.4 技术进步可降低资源消耗量和增加收入,由此弱化土地荒漠化过程农业生产技术水平较低时,往往通过增
13、加人力资源,扩大农业用地面积等资源性投入来增加人类的生存和发展需求,一般来说,在这种情况下的收入水平也较低.目前的统计研究还没有提供结论性的证据以表明农业技术变化的影响对土地荒漠化产生影响,但上文对农业土地生产力研究表明,虽然缺乏单位产量中技术因素图 4 塔里木河流域土地生产力的变化(19492001)Fig.4ThelandproductivitychangesinTarimRiverBasinin19492001注:本图数据来源同图 2 图 3._是谊锥舞罂靠霹露_图 5 塔里木河流域单位土地生产力的变化(19492001)Fig.5Theunitlandproductivitychang
14、esinTarimRiverBasinin19492001注:本图数据来源同图 2 一图 3.26 卷第 5 期李香云等:干旱区土地荒漠化的人为驱动作用分析 33的统计资料,但农业土地生产力的提高中的资源性投入比例在下降(图 5):1962 年以来当人均耕地面积以年均 1.7%速度下降时,人均粮食量和单位耕地承载牲畜量以年均 1.7%和 1.8%的速度增加,并在 80 年代中期后保持较稳定的数量,这其中无疑包含着技术进步的因素,如新品种的使用,良好的管理措施等.由于通过农业技术进步可提高单位土地生产力和资源消耗量并能增加收入,对研究区而言,资源性投入的降低将会使土地荒漠化过程减弱,这是人类活动
15、对土地荒漠化发展的抑制作用的表现.1.2.5 政策和管理因素可加剧和抑制土地荒漠化过程这是一个重要因素,但也是软因素.人类的短视行为往往造成土地荒漠化的加剧.政策失误和粗放的管理模式,缺乏可持续观的大量荒地垦殖和毫无节制的用水制度,造成河道断流,加剧了河流中,下游的用水不稳定性,激发或加剧土地荒漠化过程.而良好的政策和管理体制使流域资源运转处于良好有序的状态,从而降低土地荒漠化过程.1.3 影响土地荒漠化的自然因素1968 年1977 年间萨赫勒地区的严重干旱及其造成的巨大灾难所形成的现代荒漠化现象.引起了人们普遍关注.像萨赫勒地区持续干旱现象或者气候变化异常已成为荒漠化发展的重要原因.因此,
16、研究荒漠化问题时,气候因素一般都被选用作自然因素.塔里木河流域也不例外,由于极为干旱和沙漠环境的自然环境背景,使流域成为荒漠化潜在发生区.除了气候因素,水文状况也是一个重要因素,水文干旱如同气候干旱一样,水量的不足自然造成土地生产力的下降而促使荒漠化发展.2 人类活动对土地荒漠化发展的驱动作用2.1 研究方法土地荒漠化是自然和人类活动共同作用的结果,是一种复合过程.如上所述,影响土地荒漠化发展的人为因素中,既有定量指标,也有定性指标.在定量指标中,一些具有长期统计数据如人口数量,耕地面积,土地生产力等,而一些仅有局部的,短系列的数据如土地荒漠化数据.由于确定性的关系需要大量数据支撑来确定,否则
17、很难建立与各影响因子间的确定性关系.在现状条件下,由于缺乏全流域土地荒漠化数据,很难建立荒漠化与自然,人为因素之间确定性的相关关系.基于我们以往对土地荒漠化成因的理解,对土地荒漠化中人类活动作用的分析以及以上对塔里木河流域土地荒漠化影响因子的定性分析基础上,通过选取影响因子即构造出分别反映自然因素特征 N 和人为因素特征 H 的多个影响因子,采用因子分析法分析分析各影响因子的贡献率 ,然后进一步归类到自然因素特征 N 和人为因素特征 H,从而量化判断塔里木河流域土地荒漠化发生与发展中人为因素驱动作用.本文设计的归类方法计算过程如下:在因子分析法中,采用“主因解 “获得因子模型,提取因子分析的方
18、差解释及因子载荷矩阵的计算结果,分人类因素和自然因素对因子载荷矩阵进行成分结构分析,若以 DH 和 DN分别代表人类和自然因素的贡献率,m 为提取的成分数,h 代表人类因素成分数 (hm),(J=1,2,h)为h 个归为人类因素的成分因子的贡献率,则人类因素对土地荒漠化的驱动力可表示为:hDH:一,其中,:(1)A2.2 指标选取根据研究区人类社会经济活动中资源利用的特点和社会经济发展的特征,并考虑到数据可获性和长时段数据的统一性,选择了反映土地荒漠化发展的人类活动状态变量的 7 个指标,自然因素状态变量 2 类(气候和水文)8 个指标,这 2.个变量共选择了 l5 个指标.人为因素所涉及的指
19、标有 :人口规34 资源科学 26 卷第 5 期模,人口密度(塔里木河流域的土地利用仍以未利用地为主,本文以耕地人口密度表示),耕地规模,粮食产量,人均粮食拥有量,牲畜存栏数,单位耕地牲畜承载量;自然因素由气候和水文因子组成,考虑到研究区的土地荒漠化以下游最为典型和严重,故选用下游气象资料(采用下游区域的铁千里克,尉犁和若羌 3 个气象站数据的均值;而水文资料选用源流区基本上未受人类干扰的出山口径流共 6 个水文站的年径流数据,自然因素选用的指标有:下游年降水 ,下游年均气温,沙里桂兰克(阿克苏河),协合拉 (阿克苏河 ),卡群( 叶尔羌河),玉孜门勒克 (叶尔羌河), 乌鲁瓦提(和田河),同古玫洛克
