中国东北西部气候变化与荒漠化发展及某些对策建议中国东北西部

中国东北西部气候变化与荒漠化发展及某些对策建议*中国东北西部气候变化与荒漠化发展及某些对策建议廉毅①任红玲①高枞亭①唐晓玲①安刚①张文哲①②（①吉林省气象科学研究所，长春，130062）（②吉林省气象局培训中心，长春，130021）资助课题：国家重点基础研究发展规划项目（G1999043400）：“我国生存环境演变和北方干旱化趋势的预测研究”吉林省科技厅项目：“吉林省西部荒漠化变化趋势遥感监测及成因分析研究”和“东北西部现代气候和荒漠化影响吉林省西部生态环境及其对策研究”提要提要本文利用“吉林省陆地资源卫星遥感信息处理与应用的‘3S’系统”，分别解译了20世纪80年代与90年代后期LandsatTM遥感信息，并与20世纪30年代的吉林省西部土地利用的调查数据对比发现，中国东北西部现代荒漠化明显以经向扩展为主，荒漠化（主要表现为沙漠化、盐渍化）从3个方面逼近中国的商品粮基地—吉林省中部松辽平原产粮区，对其构成严重威胁：吉林省大安县是盐渍化面积最多的县份，已占全县总面积的50%以上；乾安县是盐渍化面积蔓延较快的县份，8a增加了269.77km2，增加量占总面积的7.87%；东北西部沙化的前沿地区吉林省梨树县的两条沙带8a中沿东辽河向东和东北方向发展了8.9km和4.3km，其前沿距吉林省中部的长春市区仅60km；主要河流流域干旱化亦十分明显；两个时相的陆地卫星图像所分别对应历经8a间的气温和降水变化表明，东北区是北半球欧亚大陆的第3个高增温区，年平均增加0.7℃以上，东北区西部的中段（44—48°N，主要为吉林省西部）是东北区降水减少的敏感带，年降水量平均减少30mm，而东北区西部南段为降水量显著增加地带（42—44°N），年降水量平均增加44mm。研究表明，20世纪90年代中国东北区西部对全球变化、全球变暖的区域响应为，土地覆盖类型上的荒漠化经向发展和区域气候变化的暖干倾向；人类活动对东北西部的现代荒漠化发展是十分重要的影响因子，吉林省西部耕地1930年为3300km2，1996年为12，472km2，66年增加近3倍，林草地1930年为2.8万km2，1996年为20，104km2，约减少近30%，为8000km2；哲里木盟的新开河与乌尔吉木伦河间的撂荒地与沙化土地面积量级接近。重要对策建议是，东北西部应该成为我国荒漠化和生态环境治理的重点区域，在已经实施的大规模退耕还草的同时，必须通盘设计并实施东北西部河流干旱化的大规模和系统整治计划。1引言1引言中国东北区西部主要指辽宁、吉林和黑龙江3省的西部和内蒙古自治区东部的4个盟，位于42—54°N，117—125°E，总面积约3×106km2，该气候基本上处于中国湿润的东部季风和内陆干旱、半干旱的过渡区域，是生态系统从半湿润森林、草原向半干旱草原和沙漠之间的过渡带，也是中国历史上农牧交错带。东北西部还是欧亚大陆和中国土地沙漠化发展的东缘，也是世界著名的三大苏打盐碱区之一，该区的气候变化和生态环境，自20世纪80年代末以来，已相起我国学者的极大关注，裘善文等[1]曾于20世纪80年代后期组织进行了较大规模的东北西部土地“三化”状况调查，结果表明土地沙漠化面积占土地总面积的24.35%，碱化面积约3.7万km2，而且在碱化的草原中，已有1/3的土地伦为弃地。符淙斌和叶笃正[2]曾指出：“在中国，从内蒙到高原南侧，东北西南走向半干旱带就是一个典型的气候过渡带，……。这个过渡带在环境变化中是比较敏感的，但确切的依据不多，需要加强监测和观测试验。”有关学者研究表明该区为生态环境脆弱带[3，4]。朱震达[5]利用50年代与70年代两次航空像片的对比分析估计，我国北方沙漠化灾害的土地从原来的13.7万km2，增加到17.6万km2，近25年来增加了3.9万km2，平均每年扩大1560km2，东北西部均包括其中，而且科尔沁草原沙漠化灾害更为严重。廉毅、任红玲等[6—8]的研究曾揭示了吉林省西部、东北西部20世纪90年代荒漠化的发展，探讨了区域气候变化和人类活动对荒漠化发展的影响，强调该区生态环境恶化情况比较严重，应加强对该区荒漠化成因、监测和预测的研究，特别是孙继敏、刘东生[9]的研究表明，倘若不及时采取措施的话，中国东北的黑土地区将沦为第二个西北。本文在以往研究的基础上[6—8]，利用日伪满时期的某些土地覆盖调查资料1），综合分析20世纪90年代后期东北西部土地荒漠化发展的主要特点、区域气候变化和人类活动对其影响，并简要提出如何治理该区生态环境的某些对策建议。1）中国测绘局1950年10月翻印，关于吉林省白城、松原两市1933年11月发行的测量（实为1930年的）2资料和处理方法2资料和处理方法采用1996年7—9月的16景LandsatTM数据资料。首先对各景资料选用TM7、4、3通道合成影像，其次对各影像进行几何纠正和图像配准，然后对影像进行了一系列图像处理，镶嵌合成了东北西部地区1996年夏季陆地卫星遥感影像图（图3）。其它Landsat—5，Landsat—7等资料及处理方法见文献[8]。利用中国测绘局1950年10月翻印日伪时期航空测量的白城和松原两市的土地覆盖地图，然后进行人工处理后成为较为简单的电子数据示意地图。该区的气候数据及处理见文献[7]。3东北西部现代荒漠化发展的若干事实3东北西部现代荒漠化发展的若干事实3.120世纪30年代吉林省西部地表状况简介图1吉林省西部20世纪30年代地表状况简图从图1可见，20世纪30年代耕地面积仅分布在铁路沿线和紧靠城镇区，吉林省西部（4万7千km2）大部分为林草地所覆盖（含交通用地和垦殖率30%的土地）约为2.8万km2；耕地区（含水量居民区和中级垦殖率≥30%的土地）6599km2；湿地303km2；湖泡202km2。3.21996年Landsat—5TM，解译的吉林省西部遥感影像图从图2与图1相比可见，吉林省西部林草地大为减少。经TM资料反演草地为13600km2，林地面积为（依据省年鉴，数据有偏大的可能）6504km2，林草地合计为20104km2，与1930年相比约减少30%，近8000km2，1996年耕地面积（依据省年鉴）为12472km2，如果1930年耕作区垦殖率按50%计算耕地面积约为3300km2，经过66年后耕地面积增加近3倍。图21996年吉林省西部陆地卫星遥感影像图图2的地面景观特征表明了吉林省西部荒漠化相当严重的态势，荒漠化主要体现为盐渍化和沙漠化区。以深蓝色的碱泡沼（水面）为核心的浅黄白色区和黄碣色的带状或片状区，区中的数十个大小碱泡构成了椭圆形的盐渍化区主要分布在松嫩沙地、嫩江下游两侧的大片盐渍化区（以吉林省大安县为中心，图中E处），经解译大安县1996年重中度盐碱地为1915km2，占县总面积的39.25%，轻度盐碱地面积为391.7km2，占县总面积的8%，碱泡及部分水体为181.5km2，总计盐碱地范围占县总面积的50%，是东北西部盐碱地面积最大的县份。从吉林省西部中段边界与季风盛行风走势一致的西北—偏西—西南走向的黄色沙漠土地带有数条已逼近吉林省中部的产粮区（图中G—A，C等处）。3.3东北西部地区陆地卫星遥感影像图图3东北西部地区1996年夏季陆地卫星遥感影像图从东北西部地区1996年夏季陆地卫星遥感影像图可见（见图3），44°N以北，嫩江下游两岸的松嫩草地盐渍化土地景观十分显著，呈浅灰白色，部分还以蓝色的碱泡沼（即湖沼）为其核心向周围扩散。裘善文[1]、李建东[10]的研究表明，松嫩苏打盐碱区面积大约为2.3×104km2，其中三分之二分布在吉林省西部；44°N以南则是我国北方五大沙地之一—横跨内蒙古东部和东北区西南部的科尔沁沙地[11]，呈现出大面积的黄色和白色荒漠化景观，特别要指出主要河流流域的严重干旱化，主要是沙漠化土地覆盖为主，仅在河流狭窄河道两侧和大兴安岭南麓的山地地区，才显现相对较明显的绿色农田、草地和森林景观，东北西部46°N以南地区的荒漠化景观与我国西北地区颇有相似之处。3.4东北西部地区荒漠化发展的证据3.4.1吉林省乾安县盐渍化监测从1988年10月2日与1996年9月22日两个时相陆地卫星遥感解译的乾安县土地利用现状对比可知（表1）：耕地、草地、水域和盐渍地8年间变化较大；耕地和盐渍地增加，草地和水域减少。1988年盐渍化土地面积为523.98km2，其中中重度盐渍地423.76km2，中度盐渍地100.22km2；1996年盐渍化土地已达793.75km2，其中重度盐渍地674.28km2，中度盐渍地119.47km2。1996年比1988年盐渍地增加了269.77km2，重度明显增加，许多地方已发展成寸草不生的荒漠化土地。在增加的面积中因碱泡沼面积（水域）减少而增加的盐渍化土地约占总增加面积的37.4%，因湿地（未利用地中的部分）面积养活而增加的盐渍化土地约为15.63km2，占总增加面积的5.79%，两项相加达43.19%，因耕地和草地退化而导致盐渍化土地增加占总增加面积的56.81%。仅仅8年时间，乾安县中、重度盐渍化土地面积增加已达该县总面积的7.49%，其速度不能不令人惊异。乾安县1988年与1996年盐渍化土地动态变化如图4年示。图中蓝色泡沼周围的浅绿色图斑就是因水面减少而增加的盐渍化土地，黄色的图斑为因耕地和草地退化增加的盐渍化土地。图4乾安县1988与1996年盐渍化土地动态变化图表1乾安县1988年与1996年土地利用面积动态监测表土地利用现状耕地林地草地园地居民地水域交通用地盐渍地未利用地1988年1527.41323.60777.922.11118.47226.9242.72523.9873.351996年1928.25270.04286.756.31123.85125.9542.89793.7538.681996—1988年+400.84-53.56-491.17+4.20+5.38-100.97+0.17+269.77-34.673.4.2吉林省梨树县东辽河流域沙化动态图5梨树县1988、1996与2000年沙化土地分布遥感解译示意图图5为1988、1996和2000年3个时相的沙化土地遥感解译示意图。从图中可见1996年比1988年沙化土地迅速向东或东北方向扩张县面积增加，1996年的最东端比1988年的最东端沿经向向东扩展了近9km,文献[7]中已揭示了1996年比1988年沙化土地向东发展的事实。2000年沙化面积比1996年又有较快发展（图中绿色的图斑），原有的5条近东北—西南走向的沙带变宽，沙化土地有连成一片的发展趋势，东辽河两岸的沙地明显增加。经实地调查，1986年吉林省梨树县境内的东辽河（河山乡）主河道宽80m，现在已超过200m，我们在现场看见主河道的水流宽10m，而离之不远的水稻灌渠却宽30m，而且纵横交错。由于主河道水流量的大量减少和频繁改道，丢弃了大量的沙滩、决口扇、天然堤和阶地陡坎，从而在风成作用下形成移动沙滩。3.4.3科尔沁沙地腹地的乌尔吉木伦河与新开河间撂荒地现状图6乌尔吉木伦河与新开河间1996年比1988年撂荒地增加的遥感解译示意图从图6可见，乌尔吉木伦河与新开河之间流域位于西辽河南侧的大范围沙地的北侧，跨度范围43º20´—44º35´N，119º55´—122º15´E，是哲里木盟新开河与西辽河之间农牧业生产区的重要西北屏障，面积为8320km2。经过该研究区域判读解译1996年耕地约为1024.1km2，大片的沙地约793.72km2，撂荒地（有被人开垦过的痕迹，但当年未耕种，基本没有植被覆盖）约占该区总面积的6%（图6影像中粉红色的景观），达498.64km2，几乎与该区沙地的面积处于同一量级。这种因为人类过垦和干旱化造成的土地利用荒芜现象，在2000年6月2—7日赴哲里木盟和赤峰市实地考时，得到证实。420世纪80—90年代东北西部区域气温和降水变化的简要气候特征420世纪80—90年代东北西部区域气温和降水变化的简要气候特征4.1东北区西部是欧亚大陆气温变暖的第3个显著区从图7可见，中