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摘 要:从环境演变动态、系统的观点出发,以不同的时空尺度相配置,对气候波动与地表植被盛衰变化的关系,植被退化、土地沙化发生的地质历史过程和现代过程,气候的干湿波动与草原植被群落演替的规律进行了综合分析,提出了与这种周期性气候波动相适应,在弹性限度内有效遏制环境熵增所采取的对策,以延缓草原植被环境系统的退化进程,确保经济可持续发展战略的实施。
关键词:气候波动 植被退化 土地沙漠化 环境熵
中图分类号:X5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(a)-0144-02
环境安全与可持续发展已成为本世纪人类社会最为关注的话题,成为世界各国行动纲领以及我国现代化建设的一项重大战略。可持续发展的提出标志着人类认识进入了一个更高的层次,也给人类社会的发展、科技规划和实施等均提供了依据和指南。
当今衡量社会发展的标志,已不单纯是经济的增长和生活水准的提高,而是体现综合国力的经济、生活、结构、环境与安全等多项指标协调发展的能力[1]。社会发展与灾害、环境等相互制约,灾害造成经济的直接损失、生产网络、社会结构的破坏和社会心理的损伤,以及由此衍生的间接损失是巨大的。而且环境灾害周期在缩短,强度在增高,损失在增加。虽然人们的理性在发展,但它所造成的混乱(环境熵)也在发展[2],对此,各国政府和科学部门都在多方探索,制定对策。
当前,内蒙古自治区草原植被退化严重,现有草原面积比20世纪50年代减少933万km2[3],土地沙漠化加剧。从沙漠化发展趋势看,由正在发展中的沙漠化可能演变成为强烈发展中的沙漠化土地[4],加强对环境脆弱带的研究,查清草原植被退化、土地沙漠化发生与气候波动的关系、制定相应对策是非常必要的。
1 形成大时空尺度地表植被退化的地气背景
1.1 新构造活动与环境演变
地表植被退化,土地沙化就自然因素而言,是地质发展进程中出现的自然过程。
形成环境退化的地质背景与第四纪时期两大地质事件的出现有关,一是新构造运动,使得青藏地块大幅度隆起,青藏高原的连续隆起与喜马拉雅山脉的形成,大大强化了季风环流,季风环流系统的建立,不仅改变了青藏高原本身的气候特征,从根本上也改变了围绕我国的大气环流格局,阻挡了印度洋湿润空气北上,并迫使干冷的西伯利亚冬季风转向东南,与太平洋进行水热交换,导致并诱发东南亚季风环流;另一个重要地质事件是第四纪冰期的到来,特别是中更新世以后的冰期,无论就其规模和深刻程度都是空前的,最终导致地球水体不断被固结,洋面下降,海岸线东移,大陆腹地离海洋愈来愈远。
由于上述地质因素的影响,气候日趋干旱而寒冷,并导致动植物及其他地表各要素亦随之变化。通过对古季风地质记录的分析,下垫面的性质被彻底改变了,我国北方气候在多种因素的影响下,形成干燥多风的气候环境,并且风向自更新世至今始终末变。
新构造活动不仅使我国西部地区隆起,而且对内蒙古地区作用也是强烈的,特别是全新世以来地块整体平均以0.02～0.3mm/a幅度抬升,致使晚更新世地层出露地表,遭受剥蚀,周边带已多呈波状平原或半丘陵状地貌,河流发育多级阶地,地表水文网萎缩干涸,多处湖泊河流消失。这些表明,由于构造原因使沙质平原上升,沙层裸露地表,为沙漠化的发生和发展提供了物质基础。
生物多样性负面性变化产生了沙漠化,气候对生物多样性的影响方面的问题,主要从古气候,古生态学,古地理学和古环境学开展研究。研究表明,分布于西辽河下游冲积平原上的科尔沁沙地,沙物质的元素分配状况和黏土矿物的规律性变化与古气候演变密切相关。
1.2 地表植被环境演变的地质过程
土地沙漠化作为环境变化的一种表现,是沙质地表出现的风蚀、风沙流、流沙堆积及沙丘前移过程。只要这种过程存在,必在地层中保留气候～地层证据,不同时期的古风成砂便是最直接、最可靠的地质记录。因此,土地沙漠化的形成时代,可根据地层中的风成砂加以确定。本區的固定沙丘剖面普遍发育具有环境指示意义的埋藏黑砂土,在我国中西部地区地质剖面古沙丘热释光测年,晚更新世(Ｑ3)下层沙土测年42000±2100a,上层粉细沙测年20300±1010a。
晚更新世(Ｑ3)存在三个沙漠化期与沙漠化逆转期:100～70Ka,B.P.为沙漠化强逆转时期;70～10Ka,B.P.特别是22～13Ka,B.P.的晚更新世末期,为沙漠化强烈发生时期;10～7.5Ka,B.P.的全新世早期沙漠化正过程逐渐减弱、逆过程加强,但在8Ka,B.P.左右有一次沙漠化正过程;7.5～2.5Ka,B.P.的全新世中期,以沙漠化逆过程为主,4～2.5Ka,B.P.之间曾出现沙漠化正过程;2.5Ka,B.P.至今,前半期以沙漠化逆过程为主,后半期以沙漠化正过程为主。
研究认为,作为流沙的出现至少可以追溯到更新世,古土壤层与风沙层交互堆积受控于降水变化,说明沙漠化过程在自然状况下就可以发生。这在地质剖面4～6m深处的古土壤层中9～7Ka,B.p.植被的演替可得到说明。
另一个事实是现代人类活动在一些局部地区已超过了自然因素的影响,而成为主导因子。但从总体上看,自然因素在环境退化中仍占主导地位。而人类活动的影响则使其环境变化过程加剧或缓解。
所以说,土地沙漠化发生在地质时期,也发生在人类历史时期,有不同的时间尺度;发生在干旱荒漠、半干旱草原地区,也发生在半湿润的森林草原地区,并有不同的空间尺度。它是在各种因素影响下的气候地貌过程。在诸多因素中,人类活动是一个诱导因素,而不是这一过程的主导者。由于这种过程有不同的时、空尺度,故这一过程具有阶段交替性、显示出气候的干湿波动。
近些年来,我国学者在古气候变化方面取得了许多重要成果,随着第四纪气候地层的深入研究,从中提取了较为可靠的气候波动的证据。从黄土、沙漠、湖泊、海洋、植被、哺乳动物以及雪线和林线的过去记录中已辨认和提取出古季风信息,恢复了130Ka,B.p.和20Ka,B.p.以来季风环流的变迁历史。找到了古气候、古水文在不同空间尺度下的变化轨迹。
2 104a来气候波动与草原植被退化演替的历史过程
2.1 气候波动与气候地层交替沉积特征
在全新世(Ｑ4)地层沉积中,古气候变迁及气候地层沉积信息被完整地保存下来。但在气候波动及沉积特征上我国北方各大沙区草原有所差异,但大的古气候变迁波动周期基本一致,在各大沙区草原地层剖面中,都出现了黑土与风积沙交互堆积,真实记录了古气候波动性,具有区域性环境指示意义。
气候因子则是导致沙漠化发生的直接原因,即气候干燥,草原植被退化,沙漠化就发生、扩展,形成风蚀地、沙丘等气候地貌;气候湿润,草原植被繁盛,沙丘固定,湖泊水系发育,地表生物量增加,代表暖湿气候环境的地层则形成。这种由于气候波动所形成的地层交替沉积反映明显。这种韵律堆积完整真实记录了干与湿气候交替与循环过程。
1600年至今,正处于一个极端的干燥期,即现代沙漠化强烈发生期,人类干扰作用显著加强。分布在本区众多的湖泊、水系正是在这一时期逐渐干涸,分散成弧立零散的泡子、干甸子或干河床。通辽六合屯全新世(Ｑ4)地层剖面研究表明:400a,B.P以来的风沙活动是极其强烈。经测定,风蚀速度及堆积速度远远超过历史上任何一次风沙活动的强度。
2.2 气候地层中孢子花粉交替分布特征
2.2.1 气候地层中孢粉分布的特点
孢粉的分布在我国东北地区的分布有较好的一致性,在松嫩平原晚第三纪—更新世孢粉组合及古植被与古气候的研究中,将松嫩平原晚第三纪到更新世时期划出13个孢粉带。根据孢粉组合系列变化和磁性地层测定,论述古植被与古气候演化过程,为研究东北平原第四纪自然环境变迁提供科学依据。在对科尔沁草原四个剖面的研究中,孢粉出现在黑沙土中,而沙层中均无孢粉分布。因为沙层沉积时,属于严重沙化期,地表生物量急剧下降,少植被或无植被分布。
现代研究表明,当沙丘活化和流动时,则出现强旱生一年生植物来,并成为优势植物,这种演替的结果是植被盖度和产量大为下降。
2.2.2 全新世孢粉组合及沙地原始疏林草原环境
研究者在本区选定四个剖面,系统采样25个,3048粒,分属于38科32属。其中木本花粉占4.23%,草本花粉占89.71%,蕨类6.00%。
该剖面木本花粉含量低,数量少,仅有榆、桦花粉;特别草本花粉是蒿藜占绝对优势;
蕨类中阴地蕨数量较多;木本、草本、蕨类花粉含量比为:0.7:98.8:0.2。
第一层黑土堆积(A)层:蒿占49.4%,藜占34.9%
第二层黑土堆积(B层):蒿占43.2%,藜占32.7%
第三期黑土堆积(C层):蒿占19.5%,藜占35.1%
三层黑土堆积花粉数量表明,第一层和第二层黑土堆积是蒿--藜孢粉组合优势带,第三期黑土堆积是由下部的蒿--藜孢粉组合向上逐渐变为藜--蒿孢粉组合。表明了全新世科尔沁草原为疏林草原环境,而现在已退化为沙地坨甸干草原,这种植被演替已被孢粉所证实。
3 102a来气候的干湿波动与草地环境演变
3.1 草地环境退化是明显的
根据内蒙古自治区各纪干旱次数统计曲线分析,近百年环境的变化趋向均与降水变化趋向一致。湖泊的面积、河流径流量等亦呈现与降水变化相同的趋向,各环境问题的消长也体现出彼此协调的特点。说明环境演变的规律与自然演变的规律密切相关,特别是与气候波动的规律十分吻合,而人类活动的影响则使其环境变化程度加剧或缓解。
树木年轮指数反映了活体植物对地表环境变化过程的记录,特别是对气候变化过程的反映。通辽科左后期山榆年轮指数清楚地反映出本世纪以来,风力相对加强,干旱频率在增加,气候趋于旱化,降水在缓慢波动中减少,草原植被退化加剧。
研究表明,沙地的活化主要是近百年来发展起来的,利用两期航片测得,从1958年到期1981年的23年内,流动沙丘、半流动沙丘的面积分别以6.23%和5.08%递增;而半固定沙丘、固定沙丘的面积则以年1.8%和5.79%递减。17年期间,缓起伏梁窝状固定沙丘上各地表形态年递变率的平均值为8.22%,平沙地则10.81%。
3.2 气候干湿波动周期是明显的
一些学者总结了近百年来气候变化与变率的诊断研究结果,中国的降水量,发现1950年代及1970年代为多雨期,1980年代降水反而减少。在百年尺度上,最近130的干旱时段和历史的干旱时段相比,干湿转化频率有所增加,这是中国北方干旱的显著特征之一。
树木年轮指数提示,400a.B.p来降水在日益减少,气候变干。在这个尺度内仍存在着小尺度的降水波动,根据通辽地区树木年轮的研究,20世纪以来年降水变化具有20年左右的周期波动。
1886——1906干旱少雨段
1906——1926年湿润多雨段
1926——1946干旱少雨段
1946——1966年湿润多雨段
1966——1986干旱少雨段
1986——2006年湿润多雨段。
百年来,降水在气候的干湿波动中趋于减少,但湿润多雨段会出现干旱极值年,干旱少雨段也会出现洪涝年份。在未来十几年内,我国北方仍以干旱少雨为主,大风频率增加,风蚀——风积作用加强,草原植被退化加剧的时段。旱化频度和强度的增加,不利于草原生态系统的恢复。
上述这种由于季风强弱变动引起的环境变化,在我国北方存在显著的同步性,这被许多研究证实,包括地处内蒙中西部的岱海湖积阶地反映的湖面变化,以及鄂尔多斯地区古土壤与土壤退化。有些研究也证明了近50年来的中国降水呈减少趋势,特别指出了降水在气候的干湿波动中是趋于减少的,20年来我国北方其他草场也在不同程度的退化,利用遙感影像和地形图提取到呼伦湖水系草场退化主要表现草场面积逐渐增加。近20年来,松嫩平原土地沙化也有进一步发展的趋势,这种草场退化周期性与科尔沁沙区基本上是一致的。
4 延缓地表植被生态系统退化的对策与方法
沙漠化对植物的群落的影响是严重的,可使群落结构趋于简单和功能消退,首先是群落植物种组成数量和密度大幅度减少,植被盖度和地上生物量集聚下降,为此,延缓地表植被生态系统退化,是至关重要的。
4.1 采取一切措施,遏制环境恶化的趋势
目前,我国北方正处在一个强烈风沙活动期内,自然强迫和人为强迫促使环境退化过程自发地向着混乱度,即熵值增加的方向发展,系统倾向于取得最大的无序度。旱化加剧,草原退化,地表生物量减少,加之人类的经济、文化行为对环境的扰动,极易触发固定沙丘活化、土地沙漠化的发生。经济发展的原则要低熵、适度与协调发展。建立资源——环境——开发动态协调机制,扭转自然资源破坏和生态恶化的趋势。采取一切措施,遏制环境恶化的趋势,停止一切非理性超负荷掠取自然资源的活动,减少自然环境对人的负效应,否则,草原生态灾难是不可避免的。
4.2 加强草原生态保护,调整现有的土地利用结构和资源
充分认识和遵循环境演变规律,与气候波动自然周期相适应,在此阶段尤其要加强草原生态保护,调整现有的土地利用结构和资源,退耕还牧,主要是固定沙丘的经济作物,改善生产经营方式,减少对沙漠化土地的压力,大力发展节水农业。
4.3 加强水资源的涵养和保护
加强水资源的涵养和保护,进行地表水、土壤水、地下水的协调利用和科学管理,把握水资源在环境系统中所起的重要作用,控制地下水位在环境系统所允许的弹性深度内,增辟新的水资源或跨流域、地区调水,以控制或缓解草原地下水位持续下降的现状。
4.4 实行科学管理
实行科学管理,严禁滥垦、滥牧、滥伐,减少天然草场载畜量,将牲畜限制在联合国规定的半干旱区的临界指标内。
我国草原生态系统遭受破坏的主要原因之一就是长期以来缺乏科学的、有效的管理措施。加强草原生态基础理论如载畜能力、牧业生产最佳方式以及科学管理技术的研究,是草原生态系统保护对策中应首先引起重视的问题。包括改革某些落后的经营方针,实行适度放牧、以草定畜、推行季节牧业以减轻草场压力,给牧草提供休养生息的时机以及其他可使草原植被得以恢复和发展的各种措施。
4.5 发展人工草场
发展人工草场,建立围栏,实行分区轮放,合理利用草场等,都是已被证明的保护和恢复草原生态系统结构和功能的有效措施。否则,我国草原退化等问题还将要继续发展。如果不能尽早改进目前牧业的生产经营方针,在今后的十几年内,内蒙古全区草原产草量年平均下降率可达2.3%,局部地区将出现牧草枯竭的严重局面。另外,从长远考虑,通过技术改造和适当增加投资,实行集中化经营的草业,其经济效益更大。在畜牧业要发展、草原生态环境要保护的情况下,必须要以人工草地和种植饲料来获得高的经济效益和环境效益。有利于草原生态系统的恢复。
参考文献
[1] 国家科委全国重大自然灾害综合研究组.中国重大自然灾害及减灾对策(总论)[M].北京:科学出版社,1994,5(序).
[2] 郭增建,秦保燕,李革平．天文因素与北纬35°线上的大震灾害[C]．见:《天文与自然灾害》编委会编．天文与自然灾害．北京:地震出版社,1991:160～161.
[3] 许志信,赵萌莉,韩国栋．内蒙古生态退化及其防治对策[J]．中国草地,2000(5):59～63.
[4] 汪久文．中国干旱区形成的古地理过程[J]．干旱区资源与环境,1997,11(1):1.
关键词:气候波动 植被退化 土地沙漠化 环境熵
中图分类号:X5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(a)-0144-02
环境安全与可持续发展已成为本世纪人类社会最为关注的话题,成为世界各国行动纲领以及我国现代化建设的一项重大战略。可持续发展的提出标志着人类认识进入了一个更高的层次,也给人类社会的发展、科技规划和实施等均提供了依据和指南。
当今衡量社会发展的标志,已不单纯是经济的增长和生活水准的提高,而是体现综合国力的经济、生活、结构、环境与安全等多项指标协调发展的能力[1]。社会发展与灾害、环境等相互制约,灾害造成经济的直接损失、生产网络、社会结构的破坏和社会心理的损伤,以及由此衍生的间接损失是巨大的。而且环境灾害周期在缩短,强度在增高,损失在增加。虽然人们的理性在发展,但它所造成的混乱(环境熵)也在发展[2],对此,各国政府和科学部门都在多方探索,制定对策。
当前,内蒙古自治区草原植被退化严重,现有草原面积比20世纪50年代减少933万km2[3],土地沙漠化加剧。从沙漠化发展趋势看,由正在发展中的沙漠化可能演变成为强烈发展中的沙漠化土地[4],加强对环境脆弱带的研究,查清草原植被退化、土地沙漠化发生与气候波动的关系、制定相应对策是非常必要的。
1 形成大时空尺度地表植被退化的地气背景
1.1 新构造活动与环境演变
地表植被退化,土地沙化就自然因素而言,是地质发展进程中出现的自然过程。
形成环境退化的地质背景与第四纪时期两大地质事件的出现有关,一是新构造运动,使得青藏地块大幅度隆起,青藏高原的连续隆起与喜马拉雅山脉的形成,大大强化了季风环流,季风环流系统的建立,不仅改变了青藏高原本身的气候特征,从根本上也改变了围绕我国的大气环流格局,阻挡了印度洋湿润空气北上,并迫使干冷的西伯利亚冬季风转向东南,与太平洋进行水热交换,导致并诱发东南亚季风环流;另一个重要地质事件是第四纪冰期的到来,特别是中更新世以后的冰期,无论就其规模和深刻程度都是空前的,最终导致地球水体不断被固结,洋面下降,海岸线东移,大陆腹地离海洋愈来愈远。
由于上述地质因素的影响,气候日趋干旱而寒冷,并导致动植物及其他地表各要素亦随之变化。通过对古季风地质记录的分析,下垫面的性质被彻底改变了,我国北方气候在多种因素的影响下,形成干燥多风的气候环境,并且风向自更新世至今始终末变。
新构造活动不仅使我国西部地区隆起,而且对内蒙古地区作用也是强烈的,特别是全新世以来地块整体平均以0.02～0.3mm/a幅度抬升,致使晚更新世地层出露地表,遭受剥蚀,周边带已多呈波状平原或半丘陵状地貌,河流发育多级阶地,地表水文网萎缩干涸,多处湖泊河流消失。这些表明,由于构造原因使沙质平原上升,沙层裸露地表,为沙漠化的发生和发展提供了物质基础。
生物多样性负面性变化产生了沙漠化,气候对生物多样性的影响方面的问题,主要从古气候,古生态学,古地理学和古环境学开展研究。研究表明,分布于西辽河下游冲积平原上的科尔沁沙地,沙物质的元素分配状况和黏土矿物的规律性变化与古气候演变密切相关。
1.2 地表植被环境演变的地质过程
土地沙漠化作为环境变化的一种表现,是沙质地表出现的风蚀、风沙流、流沙堆积及沙丘前移过程。只要这种过程存在,必在地层中保留气候～地层证据,不同时期的古风成砂便是最直接、最可靠的地质记录。因此,土地沙漠化的形成时代,可根据地层中的风成砂加以确定。本區的固定沙丘剖面普遍发育具有环境指示意义的埋藏黑砂土,在我国中西部地区地质剖面古沙丘热释光测年,晚更新世(Ｑ3)下层沙土测年42000±2100a,上层粉细沙测年20300±1010a。
晚更新世(Ｑ3)存在三个沙漠化期与沙漠化逆转期:100～70Ka,B.P.为沙漠化强逆转时期;70～10Ka,B.P.特别是22～13Ka,B.P.的晚更新世末期,为沙漠化强烈发生时期;10～7.5Ka,B.P.的全新世早期沙漠化正过程逐渐减弱、逆过程加强,但在8Ka,B.P.左右有一次沙漠化正过程;7.5～2.5Ka,B.P.的全新世中期,以沙漠化逆过程为主,4～2.5Ka,B.P.之间曾出现沙漠化正过程;2.5Ka,B.P.至今,前半期以沙漠化逆过程为主,后半期以沙漠化正过程为主。
研究认为,作为流沙的出现至少可以追溯到更新世,古土壤层与风沙层交互堆积受控于降水变化,说明沙漠化过程在自然状况下就可以发生。这在地质剖面4～6m深处的古土壤层中9～7Ka,B.p.植被的演替可得到说明。
另一个事实是现代人类活动在一些局部地区已超过了自然因素的影响,而成为主导因子。但从总体上看,自然因素在环境退化中仍占主导地位。而人类活动的影响则使其环境变化过程加剧或缓解。
所以说,土地沙漠化发生在地质时期,也发生在人类历史时期,有不同的时间尺度;发生在干旱荒漠、半干旱草原地区,也发生在半湿润的森林草原地区,并有不同的空间尺度。它是在各种因素影响下的气候地貌过程。在诸多因素中,人类活动是一个诱导因素,而不是这一过程的主导者。由于这种过程有不同的时、空尺度,故这一过程具有阶段交替性、显示出气候的干湿波动。
近些年来,我国学者在古气候变化方面取得了许多重要成果,随着第四纪气候地层的深入研究,从中提取了较为可靠的气候波动的证据。从黄土、沙漠、湖泊、海洋、植被、哺乳动物以及雪线和林线的过去记录中已辨认和提取出古季风信息,恢复了130Ka,B.p.和20Ka,B.p.以来季风环流的变迁历史。找到了古气候、古水文在不同空间尺度下的变化轨迹。
2 104a来气候波动与草原植被退化演替的历史过程
2.1 气候波动与气候地层交替沉积特征
在全新世(Ｑ4)地层沉积中,古气候变迁及气候地层沉积信息被完整地保存下来。但在气候波动及沉积特征上我国北方各大沙区草原有所差异,但大的古气候变迁波动周期基本一致,在各大沙区草原地层剖面中,都出现了黑土与风积沙交互堆积,真实记录了古气候波动性,具有区域性环境指示意义。
气候因子则是导致沙漠化发生的直接原因,即气候干燥,草原植被退化,沙漠化就发生、扩展,形成风蚀地、沙丘等气候地貌;气候湿润,草原植被繁盛,沙丘固定,湖泊水系发育,地表生物量增加,代表暖湿气候环境的地层则形成。这种由于气候波动所形成的地层交替沉积反映明显。这种韵律堆积完整真实记录了干与湿气候交替与循环过程。
1600年至今,正处于一个极端的干燥期,即现代沙漠化强烈发生期,人类干扰作用显著加强。分布在本区众多的湖泊、水系正是在这一时期逐渐干涸,分散成弧立零散的泡子、干甸子或干河床。通辽六合屯全新世(Ｑ4)地层剖面研究表明:400a,B.P以来的风沙活动是极其强烈。经测定,风蚀速度及堆积速度远远超过历史上任何一次风沙活动的强度。
2.2 气候地层中孢子花粉交替分布特征
2.2.1 气候地层中孢粉分布的特点
孢粉的分布在我国东北地区的分布有较好的一致性,在松嫩平原晚第三纪—更新世孢粉组合及古植被与古气候的研究中,将松嫩平原晚第三纪到更新世时期划出13个孢粉带。根据孢粉组合系列变化和磁性地层测定,论述古植被与古气候演化过程,为研究东北平原第四纪自然环境变迁提供科学依据。在对科尔沁草原四个剖面的研究中,孢粉出现在黑沙土中,而沙层中均无孢粉分布。因为沙层沉积时,属于严重沙化期,地表生物量急剧下降,少植被或无植被分布。
现代研究表明,当沙丘活化和流动时,则出现强旱生一年生植物来,并成为优势植物,这种演替的结果是植被盖度和产量大为下降。
2.2.2 全新世孢粉组合及沙地原始疏林草原环境
研究者在本区选定四个剖面,系统采样25个,3048粒,分属于38科32属。其中木本花粉占4.23%,草本花粉占89.71%,蕨类6.00%。
该剖面木本花粉含量低,数量少,仅有榆、桦花粉;特别草本花粉是蒿藜占绝对优势;
蕨类中阴地蕨数量较多;木本、草本、蕨类花粉含量比为:0.7:98.8:0.2。
第一层黑土堆积(A)层:蒿占49.4%,藜占34.9%
第二层黑土堆积(B层):蒿占43.2%,藜占32.7%
第三期黑土堆积(C层):蒿占19.5%,藜占35.1%
三层黑土堆积花粉数量表明,第一层和第二层黑土堆积是蒿--藜孢粉组合优势带,第三期黑土堆积是由下部的蒿--藜孢粉组合向上逐渐变为藜--蒿孢粉组合。表明了全新世科尔沁草原为疏林草原环境,而现在已退化为沙地坨甸干草原,这种植被演替已被孢粉所证实。
3 102a来气候的干湿波动与草地环境演变
3.1 草地环境退化是明显的
根据内蒙古自治区各纪干旱次数统计曲线分析,近百年环境的变化趋向均与降水变化趋向一致。湖泊的面积、河流径流量等亦呈现与降水变化相同的趋向,各环境问题的消长也体现出彼此协调的特点。说明环境演变的规律与自然演变的规律密切相关,特别是与气候波动的规律十分吻合,而人类活动的影响则使其环境变化程度加剧或缓解。
树木年轮指数反映了活体植物对地表环境变化过程的记录,特别是对气候变化过程的反映。通辽科左后期山榆年轮指数清楚地反映出本世纪以来,风力相对加强,干旱频率在增加,气候趋于旱化,降水在缓慢波动中减少,草原植被退化加剧。
研究表明,沙地的活化主要是近百年来发展起来的,利用两期航片测得,从1958年到期1981年的23年内,流动沙丘、半流动沙丘的面积分别以6.23%和5.08%递增;而半固定沙丘、固定沙丘的面积则以年1.8%和5.79%递减。17年期间,缓起伏梁窝状固定沙丘上各地表形态年递变率的平均值为8.22%,平沙地则10.81%。
3.2 气候干湿波动周期是明显的
一些学者总结了近百年来气候变化与变率的诊断研究结果,中国的降水量,发现1950年代及1970年代为多雨期,1980年代降水反而减少。在百年尺度上,最近130的干旱时段和历史的干旱时段相比,干湿转化频率有所增加,这是中国北方干旱的显著特征之一。
树木年轮指数提示,400a.B.p来降水在日益减少,气候变干。在这个尺度内仍存在着小尺度的降水波动,根据通辽地区树木年轮的研究,20世纪以来年降水变化具有20年左右的周期波动。
1886——1906干旱少雨段
1906——1926年湿润多雨段
1926——1946干旱少雨段
1946——1966年湿润多雨段
1966——1986干旱少雨段
1986——2006年湿润多雨段。
百年来,降水在气候的干湿波动中趋于减少,但湿润多雨段会出现干旱极值年,干旱少雨段也会出现洪涝年份。在未来十几年内,我国北方仍以干旱少雨为主,大风频率增加,风蚀——风积作用加强,草原植被退化加剧的时段。旱化频度和强度的增加,不利于草原生态系统的恢复。
上述这种由于季风强弱变动引起的环境变化,在我国北方存在显著的同步性,这被许多研究证实,包括地处内蒙中西部的岱海湖积阶地反映的湖面变化,以及鄂尔多斯地区古土壤与土壤退化。有些研究也证明了近50年来的中国降水呈减少趋势,特别指出了降水在气候的干湿波动中是趋于减少的,20年来我国北方其他草场也在不同程度的退化,利用遙感影像和地形图提取到呼伦湖水系草场退化主要表现草场面积逐渐增加。近20年来,松嫩平原土地沙化也有进一步发展的趋势,这种草场退化周期性与科尔沁沙区基本上是一致的。
4 延缓地表植被生态系统退化的对策与方法
沙漠化对植物的群落的影响是严重的,可使群落结构趋于简单和功能消退,首先是群落植物种组成数量和密度大幅度减少,植被盖度和地上生物量集聚下降,为此,延缓地表植被生态系统退化,是至关重要的。
4.1 采取一切措施,遏制环境恶化的趋势
目前,我国北方正处在一个强烈风沙活动期内,自然强迫和人为强迫促使环境退化过程自发地向着混乱度,即熵值增加的方向发展,系统倾向于取得最大的无序度。旱化加剧,草原退化,地表生物量减少,加之人类的经济、文化行为对环境的扰动,极易触发固定沙丘活化、土地沙漠化的发生。经济发展的原则要低熵、适度与协调发展。建立资源——环境——开发动态协调机制,扭转自然资源破坏和生态恶化的趋势。采取一切措施,遏制环境恶化的趋势,停止一切非理性超负荷掠取自然资源的活动,减少自然环境对人的负效应,否则,草原生态灾难是不可避免的。
4.2 加强草原生态保护,调整现有的土地利用结构和资源
充分认识和遵循环境演变规律,与气候波动自然周期相适应,在此阶段尤其要加强草原生态保护,调整现有的土地利用结构和资源,退耕还牧,主要是固定沙丘的经济作物,改善生产经营方式,减少对沙漠化土地的压力,大力发展节水农业。
4.3 加强水资源的涵养和保护
加强水资源的涵养和保护,进行地表水、土壤水、地下水的协调利用和科学管理,把握水资源在环境系统中所起的重要作用,控制地下水位在环境系统所允许的弹性深度内,增辟新的水资源或跨流域、地区调水,以控制或缓解草原地下水位持续下降的现状。
4.4 实行科学管理
实行科学管理,严禁滥垦、滥牧、滥伐,减少天然草场载畜量,将牲畜限制在联合国规定的半干旱区的临界指标内。
我国草原生态系统遭受破坏的主要原因之一就是长期以来缺乏科学的、有效的管理措施。加强草原生态基础理论如载畜能力、牧业生产最佳方式以及科学管理技术的研究,是草原生态系统保护对策中应首先引起重视的问题。包括改革某些落后的经营方针,实行适度放牧、以草定畜、推行季节牧业以减轻草场压力,给牧草提供休养生息的时机以及其他可使草原植被得以恢复和发展的各种措施。
4.5 发展人工草场
发展人工草场,建立围栏,实行分区轮放,合理利用草场等,都是已被证明的保护和恢复草原生态系统结构和功能的有效措施。否则,我国草原退化等问题还将要继续发展。如果不能尽早改进目前牧业的生产经营方针,在今后的十几年内,内蒙古全区草原产草量年平均下降率可达2.3%,局部地区将出现牧草枯竭的严重局面。另外,从长远考虑,通过技术改造和适当增加投资,实行集中化经营的草业,其经济效益更大。在畜牧业要发展、草原生态环境要保护的情况下,必须要以人工草地和种植饲料来获得高的经济效益和环境效益。有利于草原生态系统的恢复。
参考文献
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