第12卷 第1期1997年 1月
自 然 资 源 学 报
JO URN AL O F N ATU RAL RESOU RCES
V ol.12 N o.1
J a n.,1997
山地生态系统的脆弱性与荒漠化
周劲松
(南京大学大地海洋科学系 南京 210093)
提 要 荒漠化已成为全球性社会环境问题,它与脆弱的生态环境有密切关系。山地系统在景观上为农林交错带,生态系统的脆弱性表现在具有内生型脆弱性、对植被的依附性、景观过渡性以及落后的生产力等方面,荒漠化较严重。作者通过对坡面级联系统以及系统内部的反馈机制分析,讨论了山地荒漠化的运行机制,并进一步就荒漠化的防治提出几点想法。
关键词 荒漠化 生态系统脆弱性 山地系统 坡面级联系统 反馈机制
荒漠化是一个集社会、经济、环境于一体的复杂的全球问题。1996年6月联合国防治荒漠化公约政府间谈判委员会巴黎会议(INCD)提出广义荒漠化概念[1],即“荒漠化是干旱、半干旱和干旱性半湿润地区由于气候变化和人类活动影响引起的土地退化。”朱震达结合中国的实际情况,扩大了荒漠化的内涵[2],指出“土地荒漠化是在脆弱生态条件下,由于人为强度活动、经济开发、资源利用与环境不相协调下出现了类似荒漠景观的土地生产力下降的环境退化过程。土地荒漠化是脆弱生态带内环境退化表现的主要形式,而荒漠化的发展又加深了脆弱生态带内生态平衡的严重失调,环境更趋于严重恶化,构成了人类经济发展与生存环境改善的严重威胁。”朱震达提出的荒漠化与生态脆弱带的辩证关系丰富了荒漠化研究领域。
1 山地生态系统的脆弱性与荒漠化
1.1 山地系统荒漠化的严重性
本文所指山地系统包括山地、丘陵、盆地等具有一定高度和坡度的地形。我国山地广阔,从景观上处于农林交错区,荒漠化十分严重,以南方湿润区最为突出,主要表现为水蚀。江西红壤及花岗岩丘陵地因流水侵蚀所造成土地荒漠化面积在50年代占全省面积的6%,60年代为10%,70年代为12.9%,80年代为20.7%,90年代上升为27.6%①;长江上游土壤侵蚀从13亿t/a增加为15.68亿t/a,而长江中游湘、资、沅、澧四水在近10a与过去10a相比泥沙增加了50%[3];贵州省因流水侵蚀,土壤冲刷导致岩石裸露的石山荒漠化面积每年平均以9.1km2速度增加;云南省金沙江干热河谷元谋县因流水侵蚀所形成荒漠化面积占全县40%;浙江西部常山低丘岗地因流水侵蚀已达荒漠化程度的地区占水蚀面积61%[4]。与此同时,在西北干旱区的祁连山中段由于樵柴过牧,毁林开荒,1958～1983年间森林面积减少了16.5%,造成山区水汽减少,加之雪线上升,导致出山口径流在1965～1985年间以0.32亿m3/a的速度递减,进一步造成黑河中下游荒漠化发展,高台绿洲难利用土地面积在1981～1991年间以
收稿日期1995-10-23;收到修改稿日期:1996-02-07。
①数据引自中央电视台1995年7月20日《焦点访谈》。
730.8hm 2/a 速度递增[5]。山地系统荒漠化发展速度快,程度大与其生态系统的脆弱性有密切
关系,对于山地生态系统脆弱性的研究便于了解荒漠化机制以及山地资源综合开发利用。
1.2 山地生态系统的脆弱性
所谓生态系统的脆弱性即指生态系统在一定机制作用下,容易由一种状态演变成另一种状态,遭变后又缺乏恢复到初使状态的能力。如果这种机制来自生态系统内部,属于自然脆弱性,如果来自人为压力,就属于人为影响脆弱性。自然脆弱性视其干扰因素划分为自然内生型脆弱性(无干扰)和自然外生型脆弱性(自然干扰如暴雨、虫害和火灾),通常与人为影响脆弱性相互叠加,共同影响系统的稳定。山地生态系统不稳定性表现在以下几方面:
1.2.1 具有内生型脆弱性(存在先天不稳定性)
坡地上覆土壤和岩石以及其它物质,受重力作用具有重力势能,并作为不稳定能量储存在山地系统中,大小可用位势能来表示。
位势能是一个物理学概念,它表示单位质量物体从某一高度受重力作用下降到海平面(位势能为零)所释放的能量,该高度称为位势高度,单位(位势米)。
设单位质量物体在等位势面上移dz ,其克服重力所作的功为dw =g ·dz ,设h 为位势能,
即d h =dw =g dz
两边积分∫h 0d h =g ∫z 0dz
得位势能h =g z
为了使以米为单位的几何高度z 和以位势米为单位位势高度H 在数量上相一致,取
h =9.8H
9.8H =g z
H =g 9.8
z 若取g =9.8m /s 2,则H 在数值上与z 相同,但它们概念不同。
表1 不同地表覆盖下土壤侵蚀率(kg /m 2·a )Table 1 R ates of soil erosion on different land s urface(kg /m 2·a)不同覆盖下稀疏萨王纳茂密萨王纳热带雨林自然状况下0.0150.020.003土地开垦下
0.8 2.69.0地表裸露下237
处于任何高度的物体都具有位势能h ,对于坡面上覆土壤和岩石,位势越高,位势能越大,在重力作用下下滑能力也就越大,这样内生型脆弱性的研究也就转化为位势能的研究,其空间分布也可采用等位势线来描绘。
由此,山地系统内生型脆弱性与高度和坡度有关,山地越高,坡度越陡,系统越不稳定。White
·ID [6]等人认为位势与坡度是斜坡过程的主要控制因素。显然山地系统的自然侵蚀是受其自然脆弱性的控制与影响,人为活动往往会对系统内生型脆弱性施加影响。
1.2.2 依附性与景观敏感性强
山地生态系统的稳定必须依赖于植被的保护。植物的根系固定土壤颗粒,成为抵抗位势能的阻滞能量,保持着水土平衡。Doug las (1967)在马来西亚Telom 盆地进行了研究[7],结果表明94%的雨林覆盖下的坡地土壤侵蚀率
为0.21kg /m 2·a ,而在64%雨林覆盖下
的坡地土壤侵蚀率为 1.03kg /m 2·a 。不
同景观下依附性也不同,Ro ose (1971)在
西非雨林区对倾角0.3°～0.4°坡地侵蚀进
行测量[7],见表1,显然在热带雨林,山地
系统对于植被依附性要比萨王纳强得多,111期 周劲松:山地生态系统的脆弱性与荒漠化
