青海省共和盆地沙質(zhì)荒漠化變化及驅(qū)動(dòng)因子

張策 付麗華 程思思

（核工業(yè)航測(cè)遙感中心 河北 石家莊 050002）

關(guān)鍵字：沙質(zhì)荒漠化 變化特征 驅(qū)動(dòng)機(jī)制 共和盆地 青海

1 引言

共和盆地地處青藏高原東北部，介于祁連山和昆侖山之間，地處青海省共和縣和貴南縣境內(nèi)，中間被黃河自西南向東北切割成一個(gè)外泄盆地,南北寬90 km,東西長(zhǎng)210 km,總面積21186 km2。屬于高原溫帶半干旱草原和干旱荒漠草原的過(guò)渡帶，地表植被覆蓋度低，生態(tài)環(huán)境脆弱。高寒干旱的氣候條件和豐富的第四紀(jì)砂物質(zhì)使沙質(zhì)荒漠化得以發(fā)生、發(fā)展，形成了流動(dòng)、半流動(dòng)、半固定、固定沙丘和大小草地并存的草原型沙漠(或沙地)，成為青海省沙質(zhì)荒漠化最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。土壤風(fēng)蝕加劇沙質(zhì)荒漠化，自西向東的3條數(shù)十公里長(zhǎng)的沙帶前沿已經(jīng)躍入龍羊峽庫(kù)區(qū)，成為當(dāng)?shù)刈顕?yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)生存和發(fā)展基礎(chǔ)造成極大的破壞，阻礙著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

2 沙質(zhì)荒漠化形成的自然背景

共和盆地中心地形較為平坦,海拔2850 m左右，呈高寒干旱、半干旱氣候,多年平均降水量324 mm,蒸發(fā)量1684 mm,降雨主要集中在5-9月,占全年的88%。多年平均氣溫4.6℃,多年平均風(fēng)速1.8 m/s。年均大風(fēng)日數(shù)為36.4 d,沙塵暴天數(shù)年均17 d。

共和盆地沙質(zhì)荒漠化物源主要為盆地內(nèi)第四紀(jì)松散沉積物。第四紀(jì)松散沉積物巨厚，層次多，沉積相復(fù)雜。塔拉灘大部分區(qū)域?yàn)樯迟|(zhì)草原，其地層主要為：表層為灰黑色粉沙土，膠結(jié)較好，厚度30～80，其下為灰黃色沙，較松散，厚度0～40 cm，底層為灰黃色河流沖積砂，含有礫石及鈣質(zhì)結(jié)核。固定沙丘的表層一般為灰黑色或灰黃色粉沙土，厚度10～130 cm，膠結(jié)好。其下為灰黃色古風(fēng)成細(xì)沙，松散，偶見(jiàn)斜層理或交錯(cuò)層理，含有鈣質(zhì)結(jié)核。個(gè)別剖面可見(jiàn)粉沙土與風(fēng)成沙互層現(xiàn)象。流動(dòng)沙丘樣品來(lái)自連片的流動(dòng)沙丘、流動(dòng)沙片，以及固定沙丘活化后的產(chǎn)物。粒度主要集中在細(xì)沙粒級(jí)（表1）。與物源相比，粒度更加集中，分選更好。河湖相細(xì)沙，大多數(shù)呈金黃色或深黃色，分選很好，有鈣質(zhì)弱膠結(jié)，能形成直立的陡坎，個(gè)別樣品含有細(xì)礫石。

表1 共和盆地沙源物質(zhì)粒度參數(shù)

注：據(jù)青海省共和盆地沙漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，李曉英等，2018

3 共和盆地沙質(zhì)荒漠化現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)

3.1 共和盆地沙質(zhì)荒漠化現(xiàn)狀

通過(guò)遙感解譯，2018年，共和盆地共有沙質(zhì)荒漠化土地4302.37 km2（圖1）。沙漠化土地地貌形態(tài)主要有新月形沙丘及沙丘鏈、復(fù)合型鏈狀沙丘及沙山、流動(dòng)沙片、半固定沙壟、梁窩狀沙丘、沙礫地、灌（草）叢沙堆、固定沙丘（固定沙丘）、固定沙帶、沙質(zhì)草地，以及風(fēng)蝕坑、風(fēng)蝕槽、殘墩以及較密集的蝕余地表。沙質(zhì)荒漠化土地分布特點(diǎn)為：①各種沙質(zhì)荒漠化土地呈條帶狀、斑塊狀犬牙交錯(cuò)分布甚至彼此迭覆，很難嚴(yán)格劃出明確界線；②風(fēng)蝕區(qū)和風(fēng)成分異沉積區(qū)區(qū)分明顯，塘格木—沙珠玉一線以西，地表多戈壁劣地，流沙堆積僅見(jiàn)孤立的小型流沙帶、流沙片，沙珠玉河谷兩岸地帶，發(fā)育著大量風(fēng)蝕雅丹地貌，是盆地目前風(fēng)蝕起沙最為強(qiáng)烈的地區(qū)，塔拉灘雖存在風(fēng)蝕溝槽，但現(xiàn)代流沙主要分布在這一地區(qū)；③流動(dòng)沙片分布較廣，呈不連續(xù)片狀、薄層的風(fēng)成沙堆積體，在遙感衛(wèi)星影像上沙梁表現(xiàn)為條帶狀順風(fēng)向的痕跡，一般依附在灌叢、草叢之后，形成小型、微型沙梁，方向與主風(fēng)向一致，在稀疏草地上，薄層沙片厚度3-5 cm，均勻分布；在灌叢，草叢后面，小型、微型沙梁沉積厚度可達(dá)30 cm以上。

圖1 青海省共和盆地沙質(zhì)荒漠化分布圖

3.2 共和盆地沙質(zhì)荒漠化變化特征

共和盆地沙質(zhì)荒漠化變化特征主要表現(xiàn)為流動(dòng)沙丘的快速前移（圖2）、流動(dòng)沙片的擴(kuò)大和固定、半固定沙丘活化（圖3）。據(jù)實(shí)地測(cè)量,塔拉灘小型流動(dòng)沙丘(高度2～3 m)年移動(dòng)距離為44.7～48.0 m,較大的沙丘(高度8～11 m)年移動(dòng)距離為16.8～25.6 m。受制于風(fēng)況及地表狀況,不同年份沙丘移動(dòng)情況差別很大,海南州氣象臺(tái)2005-2010年監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,塔拉灘沙丘移動(dòng)速度2005-2007年間呈增加趨勢(shì),在2008-2009年呈遞減趨勢(shì)，2010年又快速遞增。截止2018年，該區(qū)已形成風(fēng)蝕坑數(shù)量達(dá)766個(gè)（圖4），使得其下伏沖湖積砂、風(fēng)積砂暴露，2010-2018年沙質(zhì)荒漠化程度加重區(qū)面積達(dá)365平方千米。

圖2 2010-2018年沙質(zhì)荒漠化變化特征

圖3 共和盆地固定沙丘活化

圖4 共和盆地風(fēng)蝕坑特征

4 沙質(zhì)荒漠化變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制

沙質(zhì)荒漠化是一個(gè)自然與人為因素共同作用的綜合過(guò)程，其驅(qū)動(dòng)因素有著較大的地域性和差異性。在不同地區(qū)沙質(zhì)荒漠化過(guò)程中自然因素與人為因素作用的程度和效應(yīng)并不相同，起主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)作用的自然因素或人為因素也有一定的差異性，即沙質(zhì)荒漠化的驅(qū)動(dòng)因素具有綜合性和地域性特點(diǎn)

4.1 自然因素

4.1.1 沙質(zhì)荒漠化物源豐富

共和盆地沙質(zhì)荒漠化物源主要為盆地內(nèi)巨厚層第四紀(jì)松散沉積物，沉積相復(fù)雜，塔拉灘沙質(zhì)草原表層灰黑色粉沙土膠結(jié)較好，其下為固定、半固定的沙丘，質(zhì)地松散，沙源物質(zhì)豐富。有膠結(jié)作用的粉沙土是古風(fēng)成沙的保護(hù)層，在動(dòng)物破壞、風(fēng)沙流及重力侵蝕作用下，粉沙土層崩塌破壞，形成大量的風(fēng)蝕坑，更多古風(fēng)成沙暴露，此過(guò)程循環(huán)往復(fù)，造成沙丘活化，形成風(fēng)蝕坑，是共和盆地沙漠化形成和發(fā)展的主要過(guò)程。

4.1.2 特殊的氣候條件為沙質(zhì)荒漠化快速發(fā)展提供了有利條件

從1953年以來(lái),共和縣是暖干氣候。氣溫增加明顯,1987年以前氣溫低于多年(1952-2016年)平均值(4.10℃)0.80℃,1987年以后高于多年平均值0.87℃。風(fēng)速呈波動(dòng)式變,1953-1984年風(fēng)速快速減小,速率為0.33 m/(s.10a),1985-1996年風(fēng)速升高,速率為0.90 m/(s.10a),1996年以后又呈下降趨勢(shì),下降速率為0.26 m/(s.10a)。降水量總體上呈緩慢的增加趨勢(shì),其中在1994-2000年間降水明顯減少,低于多年平均值(318 mm)37 mm。然而,在1994-2000年間風(fēng)速卻明顯高于多年平均值(圖5)。1985-2008年，共和縣蒸發(fā)量明顯高于降水量,是降水量的3.3～7.7倍，使區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài)，限制了牧草生長(zhǎng)。所以風(fēng)速大,降水少,氣溫高、蒸發(fā)量大,就為沙漠化的快速發(fā)展提供了有利條件。

圖5 共和盆地氣溫、風(fēng)速和降水的多年變化特征

4.2 人為因素

共和縣牲畜數(shù)量自1949年以來(lái)一直處于增加狀態(tài),增加速率為1.09萬(wàn)頭/a,尤其1949-1969年和2004-2013年增加十分迅速,1970-2003年間變化不大(圖6)。由于牲畜數(shù)量增加,牧草被過(guò)度啃食,牧草的再生能力和更新周期緩慢和逐漸退化，最終導(dǎo)致草植株變矮、覆蓋度降低,優(yōu)質(zhì)草逐漸被劣質(zhì)化,對(duì)風(fēng)沙流的阻滯作用減小。加之牲畜食草過(guò)程中踐踏范圍和頻度急劇增加而使草場(chǎng)植被、草皮層和膠結(jié)較好的粉沙土層遭到破壞，使沙物質(zhì)暴露出來(lái)，進(jìn)而加劇草場(chǎng)風(fēng)蝕和風(fēng)積過(guò)程，使本就脆弱的沙質(zhì)草場(chǎng)沙化程度加強(qiáng)，面積增大。

圖6 共和縣牲畜數(shù)量的多年變化特征

5 結(jié)論

（1）通過(guò)遙感解譯，2018年，共和盆地共有沙質(zhì)荒漠化土地4302.37 km2，已形成風(fēng)蝕坑數(shù)量達(dá)766個(gè)。

（2）2010-2018年沙質(zhì)荒漠化程度加重區(qū)面積達(dá)365平方千米，沙質(zhì)荒漠化變化特征主要表現(xiàn)為流動(dòng)沙丘的快速前移、流動(dòng)沙片的擴(kuò)大和固定、半固定沙丘活化

（3）共和盆地大面積分布的巨厚層第四紀(jì)松散沉積物為沙質(zhì)荒漠化擴(kuò)張?zhí)峁┝素S富的物源；特殊的氣候條件為沙質(zhì)荒漠化快速發(fā)展提供了有利條件。過(guò)度放牧加劇了草場(chǎng)風(fēng)蝕和風(fēng)積過(guò)程，使本就脆弱的沙質(zhì)草場(chǎng)沙質(zhì)荒漠化程度加強(qiáng)，面積增大。