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1引言

毛烏素沙地早在第四紀時期就存在于中國北方［7］，是一個非常典型的脆弱生態區和自然地理區域的過渡帶，受人類活動影響較為深刻，它在很大程度上代表了中國半干旱、干旱沙區的人類活動與自然環境相互關系中的許多典型問題，是農牧交錯區現代土地沙漠化發展和治理恢復比較典型的地區之一［8］。因此，國內外學者紛紛將此地作為典型研究區，從不同尺度開展了生態環境變化與人為活動關系的研究。近年來與毛烏素沙地生態環境相關的研究工作，主要是通過區域自然指標并結合政策與統計數據，來探索一定時間內毛烏素地區的生態環境變化及其原因，以及通過遙感手段結合人文經濟數據來研究該地區的地表變化過程，從而進一步研究各種變化的原因和驅動力。人為活動對該地區生態環境的影響研究，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個方面；雖然各種環境效應評價方法在該地區的研究與應用也在逐步開展，但是目前仍缺乏對由于決策制定、生產生活對沙漠化影響的定量研究，需要用有效科學的環境監測方法對其進行系統的探索［9］。本文通過對國內外相關研究的整理與歸類系統總結，分析現代毛烏素重要人為活動的環境效應研究進展及存在的問題，明確人為活動對區域生態環境影響研究的重點。

2土地沙漠化

關于毛烏素沙漠化的原因有兩種說法，即人為因素說和自然因素說。在同一氣候條件下，不合理的人為活動占據主導時就是本區沙漠化加速發展時期，是典型的負環境效應，而現代積極的人為活動（如退耕還林／草等政策的實施）對沙漠化的逆轉也有促進作用，是正環境效應。對于毛烏素沙地的沙漠化問題，眾多學者通過自己的研究工作給出了不同的見解［10－12］，但很少有研究從土地利用政策和能源利用入手來深入分析［13］。許多研究通過對氣候數據、遙感數據與統計資料的分析發現，現代毛烏素沙地退化加速，其沙漠化的主要原因是人口增長的巨大壓力及各種破壞性的人為活動［14－17］。人類不合理的耕作和放牧等活動破壞地表植被，對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境變化的作用明顯，而對受自然因素控制的地帶性顯域環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］認為，人為活動不但是沙漠化的主要原因，而且是導致沙漠化過程與氣候過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］。有研究則認為，自然因素是主導因素，而人為活動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度的人為活動導致的“古沙翻新”的結果，如果未來溫室效應繼續致使全球變暖，毛烏素沙地便不會南侵，有向北退縮的可能［23］。毛烏素地區生態脆弱是沙漠化加劇的內因，人為活動是沙漠化的主要驅動因素，而其中人口增長是人為活動強度的內驅力［24］。也有學者通過遙感數據發現，近30年毛烏素沙地的部分區域沙漠化進程在時空上出現了逆轉，主要是積極的人為活動作用的結果［25］。對于人為活動與毛烏素沙漠化是如何關聯的問題，馬玉芳［26］展開了細致入微的研究，從某種具體的人為活動行為入手，綜合考慮農戶經濟行為面對的資源稟賦、政策環境、市場因素等，探析該地區農戶土地開墾、畜牧業生產和薪柴利用等行為及相關因素與沙漠化之間的內在邏輯關系。對毛烏素沙漠化的研究結果大部分都表明該地區生態環境在逐步惡化，但在局部地區或部分時間段有逆轉現象存在。探究該地區沙漠化因素發現，歷史上從農耕文明出現以來主要是人為因素主導，而在此之前主要是自然因素起主導作用。無論是哪種因素，現在還未能清晰地區分它們各自對毛烏素地區環境變化的貢獻程度，以及它們之間是如何相互作用的，尤其是重要人為活動對沙漠化正逆過程的影響缺乏明確的對應分析。

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“熱點區”和“脆弱區”［27］。在毛烏素沙地這樣的生態脆弱區開展相關研究，有利于人們認識其形成演變機制、揭示各種自然和人文因素對土地利用可持續性的影響。現代隨著空間科技的發展，對毛烏素土地利用與覆被變化的研究多數都是利用遙感的手段，對不同時間段土地利用／覆蓋數據加以對比，結合其他數據和指標（如地形、水文、氣候等自然指標，交通、居民點、人口、經濟發展與政治制度、居民調查數據等）來分析并揭示人為活動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雜的驅動機制［28－30］。如今眾多研究都是圍繞土地利用／覆被變化的驅動機制而展開的，而各種人為活動作為重要的驅動因子備受科學家們關注。蒙吉軍等［31］從宏觀和微觀兩個角度，對毛烏素土地利用變化的因素進行多尺度研究，認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，尤其是社會政策等經濟因素會影響到區域宏觀的土地利用變化情況。國內近些年不少研究是圍繞重大的環境建設工程和政府相關政策實施對土地利用／覆被情況變化的影響而開展的。從景觀角度入手研究人為活動對毛烏素沙地土地利用的影響發現，人為活動強度的大小與景觀的破碎化程度有最直接的關系［32］。隨著退耕還林（草）工程的實施，積極的人為活動會使毛烏素一些區域林地面積增加、水體面積增加、耕地和草地面積減少等，產生一定的正環境效應；而與此同時，未利用土地和建設用地的持續增長又會造成當地土地退化和城市化進程加劇等負環境效應，該地區的景觀格局變化以1995年為轉折點，至2010年人為活動在空間上的影響作用更為明顯［33］。如果以城鎮為核心來研究人類活動對土地利用格局的影響，會發現人為活動在很大程度上會影響到當地的土地利用格局，但在此過程中也會受到自然條件的制約。雖然氣候因素是驅動土地利用／覆被的重要自然因素，但政策制度的導向、人口壓力及社會經濟活動會直接影響土地利用／覆被變化的時空分異，驅動了土地利用／覆被格局的變化［35］。在土地覆被的預測研究方面，有學者對毛烏素沙地植被覆蓋的動態變化進行定性、定量的分析，并運用馬爾科夫模型預測研究區未來21年的植被轉化情況，綜合了自然和人為因素分析，認為毛烏素沙地總體氣候變化有利于植被生長，但其不合理的人為活動將會直接產生負環境效應，導致植被退化等環境惡化問題［36］。國內諸多關于毛烏素沙地土地利用／覆被變化的研究，主要集中在對土地利用／覆被變化的監測及其解釋。近些年也有不少研究工作開始進行土地利用變化在區域尺度上的環境響應與驅動力研究，并從多尺度開始研究各個因子的綜合作用及其相互作用，并在此基礎上開展對其變化狀況的預測與評價研究。

4植被演變

對于毛烏素沙地的植被演變問題，大多是針對植被退化方面。針對溫度、降水、沙塵暴頻率、風、植被的空間結構及其變化等自然因素與植被退化之間關系，更多是在關注人為活動所導致植被退化等負環境效應［43］。尤其是20世紀80年代以來，由于中國經濟的高速發展，頻繁的人為活動及其不合理性對當地的植被造成影響，以至于沙地植被退化嚴重，這主要表現在3個方面：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而導致的植被覆蓋度的退化與植被種類的退化［44］。由于過度放牧使草場的生長不抵消耗，草原面積減少；而與此同時，當地植被優勢物種的減少使一些有毒物種趁虛而入，造成了草場植物物種變化，比如說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環境遭到嚴重的破壞，植被也因生長環境的惡化而逐漸退化。國內學者通過1950年至20世紀90年代共35年的統計數據結合遙感數據對比分析得出，由于過度放牧、過度開墾等原因，該地區東部和南部極少范圍沙漠化有逆轉現象，其余大部分地區植被退化，地表景觀遭到破壞，植被覆蓋減小［21］。③自然資源的過度開發（大規模的農場和牧場開發、商業性采伐、采礦等行為沒有得到合理的規劃和治理［45］），使得礦區部分地區植被遭到人為大規模的破壞而導致了退化。如高國雄對毛烏素地區煤礦開發引發的環境問題進行研究表明：在礦區，道路擠占、地下開采引發地面塌陷、地下水位下降、滑坡、巖崩及礦渣矸石堆放占地等各種因素，都會造成礦區植被大面積退化、生態環境惡化。毛烏素沙地不合理的人為活動所導致的植被演變產生了諸多負向的環境效應，不少研究圍繞著生態恢復問題而逐漸開展。對于積極的植被演變方面的研究，除了對生態恢復方法技術的關注，有不少工作是從不同的角度著眼于環境建設改變植物生長從而產生相應的環境效應而進行相關研究的，至今已取得了一定的成果。在毛烏素沙地種植草對遏制該區域的沙漠化進程效果不佳，而種植灌木是減緩沙漠化的最佳途徑［47］。Runnstrom［48］利用毛烏素地區某時段內NDVI值，通過計算與分析得到人為干預的地區（如耕地和人工林地）其生物量都有明顯的增長；植物群落可以作為一個指標，從側面反映不同年限內、不同區域里環境恢復措施的恢復效應［49］。通過實際驗證，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、植物多樣性在經過多年退耕還林政策的實施之后，植被得到明顯恢復，植被群落正趨于穩定［50］。

5人為活動的生態環境效應評估

鑒于對中國北方生態安全的特殊性與重要性，毛烏素沙地成為中國生態恢復及評價實踐研究的重要區域之一。毛烏素沙地現代重要的人為活動主要有1955—1956年、1958—1962年及1970—1973年3次較大范圍的開荒；1978年開始實施三北防護林的生態建設工程；1983年以后又實行包地到戶；20世紀80年代后期沙地牧區限養山羊；1998年以來開始實施國家退耕還林還草政策。由于這一系列重要人為活動對當地的生態環境產生了廣泛且深刻的影響，對其生態環境效應的評估研究與實踐也在隨之發展起來，但許多評估方法和體系都處在探索階段。在對毛烏素沙地現代人為活動所產生的環境效應進行評估時，國內有些研究主要是反映單項環境要素的某些指標，而專門分析土地利用環境影響指標體系的研究工作不多，其中大部分研究都是有關生態脆弱性的評估。相關研究主要有：從氣候變化、水資源變化、生物變化、氣象災害、農業生產和經濟發展以及沙漠化狀況等幾個方面分析環境脆弱性變化特征，并建立評估模型對其環境脆弱性進行評估并提出治理對策與開發利用模式［51－52］；借助GIS空間分析技術建立生態脆弱性評估模型對特定時段內毛烏素草地生態脆弱性進行動態評估［53］；從人文調查的角度對毛烏素地區生態足跡與生態風險進行分析與評估，采用生態盈虧平衡分析方法定量分析該地區的生態風險并對其進行評估［54］。有研究工作發展了構建沙漠化逆轉和發展過程中不同氣候變化和人為活動作用情景下的評估方法，來評估氣候變化和人為活動在沙漠化過程中的相對作用。同時根據當地居民對沙漠化的感知與適應的相關調查數據，多學科結合并使用專業分析方法討論了生態環境政策的實施效應［56］。目前的生態環境效應評估還存在許多不足，如評估指標體系的量化和尺度選擇的局限、評估方法在定量化與客觀性方面的欠缺、在價值計算與經濟可比性方面的嚴重不足，使得各種評估實踐與研究都處在初級階段。國內眾多對毛烏素沙地人為活動的環境效應研究，都是針對某一時間段內的環境事件，從不同的側重點或方法入手在不同的時空尺度下進行研究，或構建相應的模型來討論生態環境政策實施的生態效應。不同的指標體系與評估模型各有其側重點，研究工作更傾向于各種因素的綜合分析和各種指標模型的有機結合。而國外的相關研究主要集中在環境影響評估、森林開采活動的環境效應、人為活動對流域開發的環境影響等方面，常將研究區植被的動態（常以凈初級生產庫NPP和歸一化植被指數NDVI來表示）作為衡量氣候變化和人為活動作用的指標［57－58］。對流域進行評估或通過花粉等指標來研究歷史上人為活動的環境效應，也有學者主要從人為活動（如農藥化肥等的使用）來研究對當地漁業的影響及其他一些生態災難等問題［59－61］。對農牧交錯的沙漠地區人為活動的生態環境效應的研究相對較少。

6總結與展望

除自然因素之外，導致毛烏素沙地生態環境變化的另一關鍵因素是人類活動。現代人為活動，尤其是一些重要政策的實施與大規模的經濟活動，對毛烏素這樣一個生態脆弱的地區在連續的時間段內產生了怎樣的影響及其影響的程度如何，至今還沒有相關工作進行系統的對比梳理研究。特別是對沙漠化正、逆過程中重要人為活動與自然因素的影響區分還缺乏相應的研究，而關于土地利用／覆被變化的大部分研究主要集中在監測及其解釋方面，從多尺度入手來研究各個因子的綜合作用及其相互關系的工作相對較少，在此基礎上開展預測與評價的實踐中評估量化指標也存在著諸多不足，尚不能全面揭示重要人為活動所產生的正負環境效應。國際上對農牧交錯的沙漠地區人為活動的生態環境效應的研究相對較少，而國內對毛烏素沙地人為活動的環境效應研究大多針對特定范圍內的環境事件，從時空角度著重對比討論該事件發生前后的生態效應。若在毛烏素沙地以關鍵的人為活動時間為脈絡，深入開展相對應的生態環境變化的研究，就可以得出具體生態環境事件所產生的環境效應，這樣不僅可以明確人為活動對區域生態環境變化的貢獻，還可為區域生態環境建設及其政策制定與實施提供參考。

作者：李娜顏長珍單位：中國科學院寒區旱區環境與工程研究所中國科學院蘭州文獻情報中心中國科學院大學