陕北神木地区沙漠化动态演化分析

《陕北神木地区沙漠化动态演化分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

第32卷第3期成都理工大学学报(自然科学版)Vol.32No.32005年6月JOURNALOFCHENGDUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(Science&TechnologyEdition)Jun.2005[文章编号]167129727(2005)0320308207陕北神木地区沙漠化动态演化分析1,233王洪亮雷泓宴张清盛(1.西北大学地质系,西安710054;2.西安地质矿产研究所,西安710054;3.陕西省区域地质矿产研究院,咸阳712000)[摘要]通过神木地区的1∶5万生态地质填图,以实际调查为基础,结合20世纪80年代、2000年等不同时期的航空、航天信息资料和历史文字、图形、图表等对神木地区沙质荒漠化(简称沙漠化)的特点、影响因素、动态演化趋势进行了分析,认为地质因素是沙漠化的内因,是沙漠化的物质基础,气候和人类经济活动是沙漠化的外因,影响着神木地区沙漠化的进程与速度。以地质因子调查为基础,以卫星遥感技术为手段,初步查明了沙漠化的物质来源、分布特点,并建立了神木地区沙漠化动态分析模型;分别编制了20世纪80年代及2000年两个时段的沙漠分布图,总结了20年间神木地区沙漠化发展趋势,将该地区沙漠化演化类型划分为逆转型、扩大型、活化型和无明显变化型。神木地区以逆转型为主导,表现在流动沙丘及半固定沙丘的面积逐步减少,而固定沙丘的范围在快速扩大,其变化速率分别为-5.725、-9.603和216.218km/a。对神木地区今后沙漠化演化趋势进行了预测分析,并根据研究区的实际情况提出了沙漠化的防治措施。[关键词]神木地区;沙漠化;动态分析模型;预测;防治[分类号]P931.3[文献标识码]A荒漠化是全球变化研究中的一个重要内出。查明沙漠化的物质来源、分布特点,分析研究[1]容。1992年联合国环境与发展大会上把荒漠沙漠化的形成因素、演化趋势,提出防治对策等,[2]具有重要意义。化列为《21世纪议程》的第12章。中国三北地[3]区是最主要的荒漠化土地分布区。20世纪901沙漠地貌的形态类型及其特征年代仅三北地区沙漠和沙质荒漠化土地及风沙化[4]62青藏高原的隆起是地球地质历史发展进程中土地面积就达1.45×10km,占全国荒漠化土的重大事件。印度板块与亚洲大陆碰撞之后,青地面积的55%以上。据有关部门统计,中国荒漠[7]2藏高原累计上升了3000～5000m。青藏高原化的土地面积仍以2460km/a的速度扩展,已的隆升,彻底改变了中国大地构造地貌格局。以成为制约国民经济持续稳定发展的重要因素,引北西西走向的马鬃山-合黎山-龙首山-乌稍岭起了政府和社会的高度重视。-渭河谷地一线和北东向的大兴安岭-太行山一陕北侏罗纪煤田是中国最大的煤田之一,居[5]线为界,将中国三北地区划分为三个大的地质构世界八大煤田的第三位。神木地区为陕北侏罗造地貌系:西部的盆山构造地貌系、中部的高原-纪煤田的主体所在,是重要的煤炭能源化工基地。谷地构造地貌系和东部的低山-沉降平原构造地该区处于黄河中游黄土高原与毛乌素沙地的过渡[3],[8]貌系。神木地区属于中部高原-谷地构造[6]地带,生态环境极为脆弱,尤以沙漠化最为突[收稿日期]2004206224[基金项目]中国地质调查局国土资源大调查项目[作者简介]王洪亮(1968-),男,博士研究生,研究方向:区域地质调查研究.(E2mail:whliang@sina.com) 第3期王洪亮等:陕北神木地区沙漠化动态演化分析·309·地貌系,根据物质的现存状态、稳定程度、植被发层颜色呈棕红色,而直罗组砂岩裸露区形成的流育状况等特征,进一步将研究区沙漠微地貌划分动沙层则继承了其绿色色调。萨拉乌苏组、马兰出固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘和沙平地四种组砂层裸露区就地形成小面积的流动沙丘(地),[6]类型。风成沙纹发育。人工重砂矿物对比分析结果显1.1固定沙丘示:萨拉乌苏组、马兰组、毛乌素组砂层中的副矿分布于风沙草滩地区和平缓的黄土梁岗地物种类、组合极为相似,含量较为接近,X射线衍带,主要发育北东向沙垄和北西向沙梁及冢状沙射分析结果也表明它们的主要矿物成分及含量没丘,顶面波状起伏较小,沙梁间为条形风蚀洼地。有明显的差别。说明沙漠的物质主体毛乌素植被发育,覆盖率大于30%,沙层稳定性较好,基组砂层与萨拉乌苏组、马兰组有一定的成生联系。本无流沙分布。研究区现代沙漠化以就地或就近起沙的方式1.2半固定沙丘占主导。沙漠化是已堆积的沙层以及基岩中胶结分布于风沙草滩区流沙和固定沙或黄土接壤松散的碎屑物质,在地表植被遭到破坏后在干旱地带,由北东2南西向排列的沙垄、沙梁及沙丘组的气候条件下,由于风的吹蚀作用而就地或就近成。植被较为发育,覆盖率15%～30%,沙丘略起沙发展起来的。有移动,但年位移量不大。2.2气候因素1.3流动沙丘研究区位于毛乌素沙漠东南缘。毛乌素沙漠区内现仅零星分布,以新月形沙丘及沙丘链北有阴山,西北有贺兰山、狼山,两山之间形成宽为主,植被覆盖率小于15%,稳定性差,移动速率约150km的豁口,可使北方高压冷气团长驱直达2～5m/a。入;东有太行山、吕梁山,南有秦岭、中条山,阻挡1.4沙平地了来自海洋的潮湿暖气流,以致形成大陆性温带主要分布在研究区西南部,沙层覆盖较薄,多干旱气候区。小于1m。地形平坦,为主要的农作区。植被以风是沙漠化的主要营力,对沙漠化地表形态防风林为主,农作物则为季节性植被。土壤沙化的塑造与发展起着极大作用。研究区平均风速大程度较高。于5级的起沙风,每年刮8000多次。特别是冬春时节,高空受蒙古冷高气团的控制,每当寒潮到2沙漠化形成因素分析来便形成大风。3～5月份冷高气团过境频繁,产沙漠化是天、地、生大系统平衡被破坏的结生的大风天气更多,≥6m/s的起沙风暴累计就果。干旱气候、人类过度经济活动和适宜的地质达3600多次,而此期间又是雨水最稀少的时期,条件是沙漠化的主要成因。前两者是外因,后者因而风力更易吹扬疏松的富有砂质的地表,促使是内因。广泛存在的沙源地是沙漠化的物质基沙漠化的进程。础,适宜的气候是诱发条件,人类不合理的经济活2.3人为因素动加剧了沙漠化的发展进程。人类不合理的经济活动是加速沙漠化进程的2.1地质因素重要因素。这些因素中既有历史的,也有近代的。不同时期地层中的砂质物是沙漠化的物质基沙漠化进程中人类活动影响因素的具体表现如图础。全新世毛乌素组风积砂层是研究区沙漠化最1。研究区土地沙化中主要人为因素的影响表现主要的物质来源,全新世黑垆土下伏的更新世萨在如下几方面。拉乌苏组、马兰组中的古冲积、湖积砂层、古风积2.3.1滥垦砂层是次要物质来源,裸露的胶结松散的洛河组、在质地瘠薄的固定、半固定沙地上大量开垦。安定组、直罗组等中生代地层中的粗碎屑物质是由于地广人稀,采用极其粗放的耕作方式,种地既沙漠化潜在的沙源物质。不打井、开渠灌溉,也不施肥,仅依靠广种薄收的据实地调查,研究区各地风成沙颜色不尽相手段维持生计。历史上的大量移民和文革时期同,但多与就近的第四纪河湖沉积物和下伏的基“以粮为纲”的政策等使得滥垦更为剧烈。而这些岩颜色相近。洛河组砂岩暴露于地表,形成的沙土地耕作一二年后即被弃耕,地表植被被严重破 ·310·成都理工大学学报(自然科学版)第32卷图1沙漠化进程中人类活动影响因素Fig.1Influentialfactorsofhumanactivitiesinthecourseofsandydesertification坏,在干燥气候条件下,加速了风蚀过程“,暗沙”体,以大柳塔—孙家岔为中心的煤炭能源化工基很快翻为“明沙”,造成流沙蔓延,沙漠急剧活化。地已初具规模。随着煤炭开发和相关产业的进一据中国科学院兰州沙漠研究所对研究区边缘步发展,该区人口膨胀,加上矿山建设和基础设施伊盟沙漠的土壤调查,由于滥垦和植被破坏,地表等方面的大量占用土地,破坏植被,造成水土流失去保护,肥沃的表土层大量被侵蚀。梁峁地区失,地下水位下降等,在一定程度上加速了沙漠的没有防护措施的旱耕地,每年表土被吹失厚度达活化与扩大趋势的发展。5～7cm,按平均值6cm计算,每亩损失有机质除上述原因外,不合理利用水利资源、历史上518kg,相当于优质厩肥258kg,氮素25.8kg,尿的战争等因素,在该区沙漠化历程中也起了一定素55kg,磷36.6kg,过磷酸钙188kg,颗粒小于作用,使得该区脆弱的生态环境向更加恶化的状0.01mm的细土2600kg。滥垦后,土壤中的有况发展。机质及粘粒被吹失,残留者为沙粒,表层土壤更为松散,含砂量增高,造成沙漠活化或扩大。3沙漠化演化趋势分析2.3.2滥牧3.1研究区沙漠化动态分析模型过度放牧,一方面因为牧畜数量远远超过草根据实地调查成果,充分应用遥感信息资料地载畜能力,另一方面由于牲畜(特别是山羊)的和利用前人成果,在分析影响调查区的各种因素刨食和践踏,草地或草原遭到极度破坏,植被无法的基础上,初步建立了研究区沙漠化动态分析模恢复,导致沙漠化加剧。型(图2)。据有关资料对山羊畜群放牧点的调查报告,3.2沙漠化演化趋势一只山羊一年可造成0.097～0.273亩强度沙化根据20世纪80年代TM数据合成的彩色图土地。像资料,结合航空照片及其它图形资料编制出研2.3.3滥伐究区沙漠分布图(图3)。计算机自动量算求得沙据统计,五口之家,仅日常生活每天要烧掉沙2漠化土地面积为804.12km,占研究区总面积的蒿5kg以上,即每户一年内等于破坏10亩固定2沙地的植被。如果再加上其它方面的无节制地滥50.29%;其中流动沙丘面积为140.27km,占研伐,本已脆弱的植被必将面临更加严重的生存危究区面积的8.77%;半固定沙丘面积385.9422机,进一步加剧沙漠化的进程。km,占24.14%;固定沙丘面积257.29km,占22.3.4矿产开发16.09%;农作沙平地20.62km,占1.29%。研究区为神府东胜煤田神木北部矿区的主以实地调绘为主,结合TM图像及航空照片 第3期王洪亮等:陕北神木地区沙漠化动态演化分析·311·2资料等,编制出研究区2000年沙漠分布现状图面积为25.77km,占研究区面积的1.61%;半固2(图4)。计算机量算求得:沙漠化面积为819.43定沙丘面积193.88km,占12.12%;固定沙丘面22km,占研究区总面积的51.24%;其中流动沙丘积581.66km,占36.38%;农作沙平地面积为图2神木县大柳塔-孙家岔地区沙漠化动态分析模型Fig.2DynamicanalysismodelofsandydesertificationintheDaliuta2Sunjiachaarea,ShenmuCounty图320世纪80年代神木县大柳塔-孙家岔地区沙漠分布图Fig.3DistributionofsandydesertificationintheDaliuta2Sunjiachaarea,Shenmuinthe1980s1.固定沙丘;2.半固定沙丘;3.流动沙丘;4.农作沙平地;5.非沙漠化地区;6.新月形沙丘;7.沙丘迁移方向;8.沙漠区界线 ·312·成都理工大学学报(自然科学版)第32卷图42000年神木县大柳塔-孙家岔地区沙漠分布图Fig.4DistributionofsandydesertificationintheDaliuta2Sunjiachaarea,Shenmuin20001.固定沙丘;2.半固定沙丘;3.流动沙丘;4.农作沙平地;5.非沙漠化地区;6.新月形沙丘;7.沙丘迁移方向;8.沙漠区界线218.12km,占1.13%(表1)。势。其中,固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘平均22变化速率分别为16.218km/a,-9.603km/a,表1神木地区沙漠化历史演化表2HistoricevolutionofsandydesertificationinShenmuarea-5.725km/a。研究区沙漠化主体已得到控制,1980年面积2000年面积增加面积变化速率逆转趋势明显。但局部仍存在沙漠活化与扩大迹沙漠类型2222-1A1980/kmA2000/kmA增/kmv/km·a象,一方面表现在农作沙平地面积的减少,原来沙流动沙丘140.2725.77-114.5-5.725漠化地区局部沙漠化程度的加剧;另一方面表现半固定沙丘385.94193.88-192.06-9.603在原来非沙漠化地区出现小面积的流动沙丘和半固定沙丘257.29581.66324.3416.218流动沙丘或沙地等。沙漠活化与扩大趋势在研究农作沙平地20.6218.12-2.5-0.125合计804.12819.4315.310.766区虽不占主导,但也应引起足够重视。概括研究区沙漠化演化类型主要有:从表中可以看出,1980年至2000年的20年3.2.1逆转型2间,研究区沙漠化总面积增加了15.31km,平均表现为流动沙丘变为半固定沙丘、流动沙丘2增长速率为0.766km/a。结合1976年航空照变为固定沙丘、半固定沙丘变为固定沙丘、固定沙片、1980年TM卫星数据图像、1981年地形图资丘变为农作沙平地、固定沙丘变为农作沙丘等,总料和本次区调调查现状分析,研究区沙漠化仍是体由裸露的流沙、半流沙状态向沙质隐藏方向发以逆转趋势为主导,表现在固定沙丘面积增长迅展,是区内的主要发展趋势。自20世纪80年代速,而流动沙丘、半固定沙丘则呈逐年显著减少趋以来的20多年间,流动沙丘的面积在急剧缩小, 第3期王洪亮等:陕北神木地区沙漠化动态演化分析·313·[3],[9]这主要是人为作用的结果。通过采取“引水a.查明岩石的物质成分、结构构造、胶结类拉沙”、“飞播造林”等措施,不仅使生态环境有了型、风化程度,分析新构造运动对地貌等因素的影[3]改善,而且提高了当地居民的收入和生活水平。响,查明不同的土壤类型的地球化学特征和水文3.2.2扩大型地质特征,做到因地制宜,科学规划,统筹安排,宜是指原来的非沙漠区现今变为沙漠区。在干农则农、宜林则林、宜牧则牧。在植树造林种草的燥气候下,基岩黄土丘陵区的非沙漠区,由于人为过程中,充分考虑不同的地质组成、地貌、土壤、气破坏,加之自然风化,使得下伏各地层物质,尤其候、水文、植被状况等条件下的适生植物种类及组是更新世马兰组和萨拉乌苏组砂层、粉砂层松散合。沙化,或在风的吹蚀和搬运下,以流动沙层的形式b.做到植被建设与强化管理并举,杜绝边治沉积下来。主要发生在黄土梁峁区、现代干涸的理边破坏、点治理面破坏的现象,切实做到治理河谷地带,此种类型仅在局部地段发育。好、保护好、管理好。3.2.3活化型c.加强科学技术和先进机具的研究与应用,主要表现为半固定沙丘变为流动沙丘、固定加快植被建设步伐,提高风沙治理的效果与质量。沙丘变为流动沙丘、固定沙丘变为半固定沙丘等,d.积极总结和吸收当地政府及群众治沙防沙主要是煤矿开采或由于过度放牧或开垦等人类活的经验与教训,研究前人治沙成果,根据研究区具动造成的,在区内不占主流。体情况制订切实可行的治理方案。3.2.4无明显变化型本文得到了徐学义研究员、王岷研究员及裴根据不同时期的图像、图形资料分析,近20先治教授的指导与热情帮助,在此谨表谢意。年来其分布范围没有发生明显变化的固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘、固定沙平地、农作沙平地、[参考文献]农作沙丘等,分布在研究区西南纳林彩当一带。[1]朱震达.全球变化与荒漠化[J].地学前缘,1997,4(13.3神木县大柳塔—孙家岔地区沙漠化预测-2):213-219.根据研究区的地质特征、气候条件及目前的[2]UNEP.Statusofdesertificationandimplementation治理状态分析,如果能保持先前的治理速度,巩固oftheU.N.planofactiontocombatdesertification.治理效果的话,到2030年,研究区的沙漠化土地Nairobi:GoverningCouncil[J].ThirdSpecialSes2将全部转变为固定沙丘景观地貌,从而全面转化sionNairobi,1992.[3]李智佩.中国三北地区荒漠化区域分类与发展趋势综为沙质物质的非裸露状态,该地区的生态环境状合研究[J].西北地质,2002,35(4):135-149.况将会有更大的改善。[4]朱俊风,朱震达.中国沙质荒漠化防治[M].北京:中4今后风沙防治的对策建议国林业出版社,1999.[5]陕西省煤田地质勘探公司185队.陕北早中侏罗世含沙漠化形成的三个条件中,即松散的砂质物煤岩系沉积环境[M].西安:陕西科学技术出版社,质基础、干旱的气候系统和过度的人类活动中,气1989.候条件是在短期内难以改变的,地质组成即物质[6]王洪亮.神木县大柳塔等四幅1∶5万区域地质调查基础是客观存在的,我们不能消除,但可在查明地报告[R].咸阳:陕西省地质调查院,2000.质因素的前提下,通过规范人类的经济活动,改变[7]李吉均.青藏高原隆起与环境变化[N].人民日报,地质因素的状态,有目的地将沙源物质稳固下来。1998206219(7).[8]刘光明.中国自然地理图集[M].北京:地图出版社.其中最有效、最彻底、最长久的方法就是因地制1998.宜,大搞植被建设,恢复生态平衡,改善生态环境[9]钟德才.中国现代沙漠动态变化极其发展趋势[J].地状况,最终步入风沙治理的良性循环轨道上来。球科学进展,1999,14(3):229-233.在植被建设中,应注意以下事项: ·314·成都理工大学学报(自然科学版)第32卷DynamicevolutionanalysisofthesandydesertificationintheShenmuarea,NorthShaanxi,China1,233WANGHong2liang,LEIHong2yan,ZHANGQing2sheng1.DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi’an710054,China;2.Xi’anInstituteofGeologyandMineralResources,Xi’an710054,China;3.ShaanxiRegionalInstituteofGeologyandMineralResources,Xianyang712000,ChinaAbstract:Onthebasisof1∶50000geologicalsurveyingandmapping,combinedwiththeinformationfromaerophotosandspaceimagesinthe1980sandin2000andsomehistoricrecordsincludingsomediagramsandgraphs,thispaperanalysesthefeatures,influentialfactorsanddynamictendencyofsandydesertificationintheShenmuareaandindicatesthatthegeologicalfactorsaretheimmanentcausesandmaterialbaseofthesandydesertification;TheclimateandanthropicactivitiesaretheextrinsicfactorsaffectingthecourseandspeedofsandydesertificationintheShenmuarea.Bymeansofsatelliteremotesensingandgeologicalsurveying,thispaperdiscussesonthematerialsourceanddistributionfeaturesofthesandydesertification,establishesadynamicanalysismodelforthesandydesertificationintheShenmuarea,compilesthedistributionmapsofdesertificationinthe1980sandin2000,andsummarizesthedevelopmenttendencyofsandydesertificationoftheShenmuareain20years,anddividesthesandydesertificationinthisareaintoreversion2type,expansion2type,activation2typeandunobviouschange2type.Inthisarea,thereversion2typeisthedominantone.Itshowsthattheareasofactivesanddunesandsemi2fixeddunesarelesseningstepbystepwiththe22speedof-5.725km/a,-9.603km/a,respectively,whiletheareasoffixeddunesareextending2rapidlywiththespeedof16.218km/a.Finally,thispaperanalysesandforecaststhedevelopmenttendencyofthesandydesertificationintheShenmuareainthefuture,andputsforwardsomepreventiveandcontrollingmeasuresagainstsandydesertification.Keywords:Shenmuarea;sandydesertification;dynamicanalysismodel;forecast;preventionandcontrol