第四纪地质环境的人工再造作用与土地荒漠化.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年月 第 四 纪研究 第期 第四纪地质环境的人工再 造作用与土地荒漠化 林年丰 长春科技大学 , 长春 摘要第四纪地质环境的人工再造作用是一个新概念 。 文章在回顾人类文 明历史发展的基 础上 , 重点阐述了近年来全球土地荒漠化发展的严重趋势人工再造作用是人类过量的经 济活动对岩石圈与生物圈接触介面产生的一种破坏作用 , 其动力是不断增长的世界人口及其 巨大的物质需求 。 可将人工再造作用看作是第四纪 中最新的一个地质事件 。 研究发现 , 这一 破坏作用过程符合功曲线的变化规律 , 因此可以采用功数学模型开展深人研究 。 第四纪地质学家 、 环境地质学家对资源 、 环境 、 人口和可持续发展问题应给以更多的关注 。 主题词第四纪地质环境人工再造作用土地荒漠化曲线 引言 自地球形成以来已经历了亿年 , 然而 , 最新一页的地质历史不过万年 , 这就是 第四纪 。 第四纪沉积物在地 球表面分布广泛 , 它对陆地 生态系统的起源和进化有着非常 密切 的关系 , 对于灵长类更是如此 。 从古人类发展到现代人大约经历了万年 , 到世 纪 , 人类创造了辉煌的业绩和高度的文明 , 这在很大程度上仰仗了第四纪地质环境 。 第四纪地质环境为人类提供了优越的栖 生 之所 , 提供了森林 、 草原 、 土地和水资源 。 在万年前至万年前之间 , 原始人类以采猎为生 , 靠天恩赐 , 融 于自然 。 当人类进人了 农业文明期万年前至年 , 便从自然延续的原始经济转 向对大自然 的开发 , 依靠 自 然资源发展农牧业生产 。 在 这个时期 , 生态环境基本上保持平衡 , 人与自然和谐相处 , 协 调发展 。 人类文明发展的第个时期是工 业文明 , 从西方的工业革命年前后到现在仅 约年 。 这个时期 , 社会生产力得 到空前的发展 , 人 口骤增 , 人类为了满足大发展的需 要 , 掠夺式地开 发地球上 一 切 可以开发 的资源 , 从而 导致资源紧缺 , 环境破坏 , 生态失衡 。 近年来 , 人类活 动加剧 , 改变了地球的某些 自然变化过程 , 首当其冲的是第四纪环境 , 涉及到大气圈 、 水圈 、 生物圈和岩石圈 , 它不仅影响当代人的生存和发展 , 而且还将影响子 孙后代的生存和发展 。 人类在 “ 征服自然 ” 的过程中 , 同时受到 自然界的报复 。 可以认为 , 作者简介林年丰男岁教授水文地质学与生态环境地质学专业 国家 自然科学基金批准号资助项目 一收稿 , 刃 一 收修改稿 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 期林年丰 第四纪地质环境的人工再造作用与土地荒漠化 人工再造作用是人类过量的经济 活动对岩石圈 与生物圈接触介面所 产生的一种破坏作 用 , 其动力是不断增 长 的世界人 口及其巨大的物质需求 。 第四纪是 地质事件的多发期 , 重要的事件有青藏高原隆起 , 高山冰川发育 , 塔克拉玛 干沙漠的形成 , 风成黄土 的形成与人类起源 和演化 。 如果说还有 一个重要事件的话 , 那 就是人类对第四纪地质环境的人工再造作用 。 本文将重点讨论第四纪地质环境的人工再造作用 与 土地荒漠化的关 系 , 思考后 工 业 文 明期人地和谐与持续发展问题 。 。 第四纪地质环境的人工再造作用 人工再造作用的动 力 人口 广义地说 , 地质作用是由地球的 内营力与外营力相互作用而产生的 , 而对第四纪地质 环境进行再造 作用 的动力 , 则是日益 强化的人类活动 。 从万年前有原始人类算起 , 到 年 , 地球上 的人 口才 发 展到 亿 。 年人 口为 亿 , 年 将达 到 亿 。 在世纪 内人 口约净增 亿 , 平均年增 约亿 。 然而 , 人口增 长最快是在本世纪的 后半叶 , 为亿 , 年均增人口亿 。 中国是世界上人口增 长最快的国家之 一 , 但是在早期人 口增 长很缓慢 。 公元前 年为万 , 到公 元 前年 为万 , , 在年 内增加万 , 年均 增 长 万人 。 一 年 , 在长达年的历史 中人口增 长十分缓慢 , 年增长数在 一 万人左右波动 。 一 年人口有较大的增长 , 人 口年均增加 万 。 一 年 , 人口年均增长为万 。 自年代以后 , 人口增长数一直在较高的数值 一 万之 间波动 。 纵观 中国年来的人 口变化 , 在长达年的过程中 , 人 口增长 缓慢 , 在亿以下 。 到年人口达到亿 , , 在 一 年的年间 , 人口从 亿增 长到亿 , 净增亿 。 一 年人口由亿增长到亿 , 在短短的 年 间中国人口增加了亿 。 世界人 口和中国人口增 长最快的世纪是 世纪 , 净增约亿 , 其中含中国人口 亿 , 增长最快的 时段是 一 年 。 人 口增长与资源紧缺 、 环境污染 、 生态破坏 、 土地 荒 漠化的发展在时间上相对应 , 不过后 者较前者一般要滞后 一 年 。 人类一方面创造了 文明 , 另 一方面又 “ 制造 ” 了荒漠 。 因此 , 对人 口问题和人类对资源环境的破坏作用 不可低 估 。 土地荒漠化 的成因与作用 土地荒漠化 的成因可分为两大类 , 即自然成因和人为成因 。 自然成因是在地球演化的 过程中受 到自然作用 的影响而形成的土地 荒漠化 , 自然 因素 , 例如气温 、 湿度和风力等 , 是 渐变的 。 人为成因主要是在人类活动 的影响下而形成的土地荒漠化 。 这一成因过程是 突 变 的 。 如果在人为因素的基础上再加上自然因素的影响 , 荒漠化的发展就更加迅速了 。 土 地荒漠化多发生在生态脆弱 的农牧交错带 。 形成土地 荒漠化的人为因素很多 , 主要 有草原过度放牧 、 过度垦荒 、 毁林樵采 , 以及上 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 四 纪研究年 游水库截流等 。 土地 荒漠化的形成作用 和机制可分为大类物理作用及运动机制 , 主 要是指在风力作用 和 重力分选作用 下 形成的沙化土地和沙漠 , 由水力侵蚀搬运作用形成 的侵蚀 土地和由于 干旱缺水而形成的 干旱 荒漠化 学作用及化学迁移机制 , 荒漠化盐 土 、 荒漠化碱土均是由这类作用形成物理 、 化学作用及综合机制 , 集干旱 、 盐碱 、 沙化于 一地 的复合型 的荒漠化土地 , 这类荒漠化土地以吉林西部平原较为典型 。 土地荒漠化及其危害 土地荒漠化的概念 土地荒漠化是一个广义而复杂的概念 , 人们对它 的认识不尽一致 。 荒漠化的英文词 为 “ , 在中文词汇 中则将它译为 “ 沙漠化 ”。 人们常将荒漠化 、 沙漠化及沙化 混为一谈 , 实际上 , 它们的含义是有所区别的 。 对于荒漠化我们是这样理解的在干旱 、 半干旱或半湿润 的气候条件下 , 由于人类过 度的活动 , 破坏了脆弱 的生态系 统 , 使土地贫膺化 、 盐渍化 、 沙化 、 沙漠化 , 改变了土壤的物 理结构及化学成分 , 降低了土壤的养分 , 使土地的生产力下降 , 生物量锐减 , 甚至变成了不 毛之地 。 这就是土地的退化过程 , 土地严重退化可导致荒漠化 。 土地荒漠化可使人类赖以 生存的 土地资源 、 生物资源受到破坏 , 严重者难以恢复 、 再生 , 影响社 会经济的可持续发 展 。 因此 , 土地荒漠化已成 为当代人类的一个重要 生态环境 问题 。 土地荒漠化 的发展与危害 地球上受到 或将要 受到荒漠化影响的 土地其面积达 , 占全球 陆地面积 的 。 世 界 各洲 荒漠化土地面积 占该洲 土地总面积的 百分率 如 下非 洲 , 亚 洲 , 北美洲 , 南美洲 , 欧洲 。 土地荒漠化主要发生在亚非两洲 。 非 洲的撒 哈拉是世界上受 沙漠化威胁最严重 的地区 , 由于撒哈拉沙漠南部边缘地区 的居民过度放牧和过量开采地下水 , 再加上连续数年的干旱 , 使生态环境和土地生产力彻 底破坏 。 在 一 年间 , 有万平方公里 的 土地沦为 沙漠 , 沙 漠 界线 南 移了 。 在全世界的干旱和半干旱区有亿公顷土地受到荒漠化的影响 , 其中过度 放牧 占 , 草地垦荒 占 , 毁林开荒 占 , 因水利 、 交通 、 建筑等工程 导致 的土地荒漠化占 。 砍伐森林可获得木材 、 土地和能源 , 因此 , 近百年来 , 人类加速了对森林的毁灭 。 在 世纪 , 世界森林面积还有亿公顷 , 到世纪末年 , 森林面积消失了 , 剩 下亿公顷 , 平均每年丧失森林亿公顷 。 对森林的毁灭加速了土地侵蚀和沙漠化 的发展 , 促使气候恶化 , 生态环境受到巨大破坏 。 全世界每年被侵蚀的土地约有 一 万公顷 , 位于第三世界国家 。 目前 , 全世界拥有耕地巧亿公顷 , 人类有史以来已损失了耕地亿公顷 , 几乎都是因 为土地荒漠化而废弃的 。 年世界人均耕地为犯公顷 , 每公顷土地养活人 , 预计 到年 , 人均耕地将下降至公顷 , 每公顷土地需养活人 。 直观看来 , 在年内 每公顷土地 的承载量增 加了倍 。 全世界每年因土地荒漠化所造成的经济损失达 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 期林年丰第四纪地质环境的人工再造作用与土地荒漠化 亿美元 。 我国干旱 、 半干旱 、 半湿润区土地的面积约为万平方公里 , 占国土面积的 , 有荒漠化土地万平方公里 , 主要分布于 “ 三北 ”地 区 。 近年来 , 在农牧交错带耕地 的荒漠化面积扩大了万公顷 , 平均每年扩大万公顷 , 过度放牧 占 , 过度垦殖 占 , 樵采 占 。 由此可见 , 耕地快速荒漠化与人类对水 、 土 、 生物资源的开发 , 环境的破坏直接有关 。 初略估算 , 全国因土地荒漠化所造成的经济损失达亿元 。 近年来 , 新疆塔里木盆地边缘地带土地沙漠化发展的速度很快 , 北部有沙漠化土 地万公顷 , 沙丘以 一 的速度 向北部推进 , 南缘有沙漠化土地万公顷 , 沙丘 以 一 的速度向南推进 , 在风口地带可达 一 。 内蒙古是我国土地沙化发展最严重 的省区 , 沙化土地面积达万公顷 , 每年以 万公顷 的速度 发展 。 乌兰察布沙漠南缘的商都县在年前还是一个优良的草原 牧区 。 在年代 , 由于地方政府实行了放荒招垦政策 , 人口 、 耕地开始增加 , 而草地受到破坏 , 面 积减少 , 沙漠化开始发展 , 到年 , 沙漠化的面积已达 , 详见图 。 哥电冲牟姊角浪叫 冻乞 工、 叫撼梅哪 曰 但,、礴阿渭揍 玻 瓣 吠乞 工 训撼 口 长 一一一以犯 年 图内蒙古商都县人口一草地一耕地一牲畜一土地沙漠化变化曲线 人口数量草地面积耕地面积牲畜数量土地沙漠化 吉林西部草原位于松嫩草地 的西南部 , 面积万平方公里 , 地处暖温带中的半湿润 与半干旱的过度带 , 年降水量 为 一 , 具有优良的草原一森林草原生态系统 , 全新 世以来已是一个水草丰盛的大草原 。 西部草原开垦 的时间沐长 , 仅年左右 。 草原腹地 在本世纪年代才开发 。 自年以来 , 吉林西部仰仗着 丰富的天然资源发展了农业 , 已成为全国 大粮食 生产基地之一 。 但是 , 由于人口猛增 , 过度开垦荒地 , 过度放牧 , 过度 薪采和粗放耕作 , 消 耗了农业 自然资源 , 破坏了生态环境 , 已使的土地不 同程度的荒漠化 。 我们对该区不 同时代的地形 图 、 航片 、 卫片进行了对比分析后发现 , 半个世纪以来 , 西 部草原已消失了 。 年来 , 草地 、 耕地荒漠化的速率为 , 如不采取有效的防 治措施 , 按此速度发展 , 年后将有的 土地沦为荒漠 , 百年后将全部荒漠化 。 乾 安位于吉林西 部平原腹 地 , 很具有代 表性 , 在 一 年的年 中人 口增加 万 , 增长 , 年增长率为耕地增 长犯万亩 , 增 长率为巧 , 年增长率 为草地 则明显 减少 , 从万亩减 少 至万亩 , 减少 了万亩 , 年削减率为 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 四纪研究年 但飞 、 礴阿阅猫 二 裂瓣 一一一一一一尸一 ,一一甲一司 年 图吉林省乾安县人口 一草地 耕地变化曲线 人口数量草地面积耕地面积 。 从图中可以看 出 , 该区年来 , 随 着人口急剧增加 , 大大提高了对粮食和能 源的需 求 , 这个矛 盾是 通 过 大量 开 垦草 地 , 扩 大耕地面积和 消耗地 力来解决的 , 其结果是人 口 、 耕地 直 线上 升 , 草地资源 直线下降 , 农业 自然资源被消耗 , 生态环 境日益恶化 , 荒漠化土地不断增加 。 土地荒漠化成因模型的研究 土地 荒 漠化是 一个广 义而复杂的概 袱乞 一 朔撼 口 代 念 , 因此 , 它 的成因也是复杂的 , 由多种因 素所促成 。 归纳起来土地 荒漠化取决于两方面 的 因素 , 即人类过量的经济 活动对自然资 源环境所 产生的破坏力和自然资源环境的 承载力 。 当时 , 生态环境处于一个良 好的状态 , 可以保持生态系统的 良性循环当 二 时 , 生态环境的平衡到 了危险临界状态 当时 , 表明生态失去平衡 , 环境开始受 到 破坏 , 并 向土地荒漠化的方 向发展 , 见 图 。 当我们对人口 、 资源 、 环境进行系统研究后 发现 , 破坏力主要是由不断膨胀的人 口及其消 费需求量所构成 , 而承载力主要是由资源 、 环境 只 转 娜 时间 图资源环境承载力 与人类对资源环境破坏力变化曲线示意图 的质量和状态所构成 。 在人类的发展历史过程中 , 人类对环境的破坏力随着时间增加而 缓慢增加 , 到世纪 , 增长速度加快 , 到后半叶显著加快 。 破坏力随时 间增长 的规律符合 。 曲线 , 这一规律可角 。 数学模型 的一般表达式【 , , 来表征 了 , 丽 一 ‘ 火 ‘ 一 元 式 中 一 人类对资源环境的破坏力 人类对资源环境的破坏速率 无 一一一一 代表破坏力的幅度 之 一 一 时 间 求解微分方程得 一‘ 式 中 代表开发程度与开发有关 的积分常数 资源 环境的承载 力在自然原 始时期处于最大值 , 随着时间 的变化 , 随着破坏力的增 加 , 承载力相应地下降 , 与破坏力的变化值呈倒数关系 。 图为人类活动对资源 环境破坏力的助曲线 , 应用数学模型 可以表征 土地荒漠化的形成过程 , 预测 土地荒漠化发展的速率和 强度 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 期 林年丰第四纪地质环境的人工再造作用 与土地荒漠化 结语 第四纪地质环境无论是从人类的起源 和进化 , 抑 或是从创造现代 文明等方面来看都 有密不 可分的 关系 。 第四纪地质环境为人类提供了最基本 、 最宝贵的资源森林 、 草原 、 土 地和水和 良好的生存空 间 。 然而 , 人类在创造高度文明的同时 , 超量地消耗了资源 , 破坏 了环境 , 影响人类社会的可持续发展 。 最突出的表现是全球性的土地 荒漠化 , 它的发展速 度之快 、 分布之广 、 影响程度之深是人类始料不及的 , 可以认为 , 百年来已疮痰满球 。 本文阐述了全球性土地荒漠化的严重性 , 提出了第四纪环境人工再造作用 的新概念 , 论证了人 口膨胀及其不 断增长的物质需求是人工再造作用 的动力 , 是导致土地荒漠化的 主要原因 。 研究 发现 , 人类因过量的经济活 动对自然资源 环境所产生 的破坏力有随时间 变化而上 升 的规律 , 符合曲线的变化规律 。 因此 , 可以采用数学模型来表 征土地荒漠化形成过程 , 预测其发展速率和强度 , 为防治土地荒漠化提供科学依据 。 资源 、 环境 、 人 口和 可持续发展是 为当代国际社会所关注 的重大间题 。 第四纪地质环 境的人工再造作用 是影响可持续 发展的一个重要因素 。 因此 , 第四纪地质学家和环境地 质学家对这个新的研究领域应给以更多 的关注 。 参考文献 段炼可持续发展的历史观透视 可持续发展之路北京 北京大学出版社 , 一 黄汲清 , 阂隆瑞青藏高原的隆起 , 沙漠和黄土的形成 , 人类的起源与演化第四纪研究 , , 一 黄润华 , 贾振邦环境学基础教程北京 高等教育出版社 , 犯 朱震达 , 刘恕 , 邸醒民中国的沙漠化及其治理北京科学出版社 , 一 曲格平中国的环境问题及对策北京中国环境科学出版社 , 汤洁 , 林年丰中国千早半干早区农业生态地质环境系统工程研究长春地质学院学报 ,, 一 林年丰 , 汤洁新疆塔里木盆地西部平原生态地质环境综合研究长春 吉林大学出版社 , 一 , 瓦田而 , ,, 一 马世骏 , 王如松复合生态系统与可持续发展见 胡 涛等主编中国的可持续发展研究 从概念到行动 北京 中国环境科学出版社 , 姜起源数学模型北京高等教育出版社 , 一 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 四 纪研究 年 印 瓦 舒 , 如 , ,, 电 ‘ 娜 雌 一 , , 滋 仁 , , ,,,, ,,, 们 七 脚 砂 而 , 比 晒 而 , ℃ ,, 而 屯 , ℃ 由 , 而 , 比 , 七 沁 明 忱比雌 由 灿 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 期林年丰第四纪地质环境的人工再造作用与土地荒漠化 , 丽而 ,币巧比 , 七 灿五 , 饰 ,, 而 , 七 由 , 〔 泊 , 凡 ,, 而而 五 , 而 七 , 面 比 由 , 们 朗 面 明 。飞 、了、产 ‘ , ,‘ 山 、 、声 一 二 了 , 不 一 ‘ 火 ‘ 一尸‘ 】 , 化 , 屯 , 军