沙质荒漠化
沙质荒漠化是指在沙质表面产生的土壤风蚀、风沙沉积、沙丘前移、沙尘吹起等一系列过程和现象，也称沙漠化。其结果是土地退化，生物产量减少，可利用土地资源流失，生态环境恶化，严重干扰了人类的正常生活和经济活动。
我国现存的沙漠和沙化土地主要分布在北纬35°至50°之间的内陆盆地和高原，形成了东西长4500km、南北宽约600km的沙漠带。沙漠化涉及内蒙古、新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、辽宁、吉林、西藏等12省区。现有沙化土地33.76×104km2，占全国土地总面积的3.5%，占耕地和草地总面积的7.2%，其中沙化土地约17.96×104km2(表97)，潜在沙化耕地15.8。此外，还有3.7×104km2的岛屿沙质荒漠化土地散布在我国湿润和半湿润地区(张为民等，1994)。
表9-7中国沙质荒漠化土地分布a
(根据《中国地质灾害防治图集》，引自中国科学院兰州沙漠研究所)
根据沙化土地的分布特征，中国沙化土地可分为干旱区、半干旱区和半湿润区(朱振达，1997)。
(1)干旱区沙质荒漠化地区
干旱区的沙漠化地区主要分布在一些沙漠边缘的绿洲附近和内陆河流中下游沿线。前者与绿洲区人工薪柴采伐活动对沙漠边缘半固定和固定沙丘上植被的破坏有关，后者与河流中上游水土资源的过度利用有关。其分布多为不相连的小片，如塔克拉玛干沙漠西南边缘绿洲附近的沙质荒漠化和河西走廊的绿洲。
(2)半干旱地区的沙漠化地区
半干旱地区沙漠化地区主要分布在内蒙古中东部和河北、山西、陕西北部地区，常见于草原和固定沙地的外围地区，是我国沙漠化最严重的地区。草原周围的沙质荒漠化是由于过度的薪柴采伐、放牧或开垦造成的，如河北坝上、内蒙古后山、科尔沁草原。由于水资源的不合理开发而激活的固定沙地或沙丘是其周边地区沙漠化的主要原因，如科尔沁、毛乌素、呼伦贝尔周边的沙漠化。
(3)半湿润区的沙漠化地区
半湿润地区的沙漠化地区，在嫩江平原、黄淮平原、滦河下游呈点状分布，都是由于过度的薪柴采伐和植被破坏形成的。
从沙质荒漠化的性质来看，42.2%的沙质荒漠化土地属于非荒漠区类似沙质荒漠景观的土地，与原始沙质荒漠无关，如乌兰察布草原、冀北坝上沙质荒漠化土地；另有52.3%的沙质荒漠化土地是由于过度放牧和薪柴采伐造成的沙丘活化，如浑善达克沙地、科尔沁沙地和毛乌素沙地。剩下的5.5%是原沙漠边缘的沙丘在风的作用下前移并侵入造成的，如塔克拉玛干沙漠的西南(皮山)和东南(且末)边缘(朱振达，1997)。
此外，我国华南、西南地区还有类似沙质荒漠化的砾质荒漠化和石漠化，如广西石灰岩山地表面松散风化壳被水侵蚀而形成的石漠化，江西花岗岩地区和红砂岩地区的砾质荒漠化。
2.沙漠化的原因
沙漠化是人类强烈的经济活动与脆弱的生态环境相互作用的产物。气候变化和人类活动是沙漠化的两个重要影响因素(Ci龙军，1998)。
在产生沙质荒漠化的自然因素中，干旱少雨是基本条件，地表形态和疏松的沙质沉积物是物质基础，大风的吹拂是动力来源。过度放牧、开垦、伐木、工业和采矿、城市建设以及不合理利用水资源等人类活动刺激并加速了荒漠化进程(表9-8)。人为因素叠加在脆弱的生态环境上，使植被破坏加剧沙尘暴活动，导致沙质荒漠化景观快速形成和发展(图9-1)。
表9-8中国北方沙漠化土地的人为成因类型
草地开垦是中国北方土地荒漠化的重要原因之一。以科尔沁草原东南部与库伦旗、科左后旗相邻的地区为例，原始起伏的疏林草原景观主要是低洼地和缓坡地。近百年来，开垦了1130多平方公里的土地，有的土地完全变成了农田；50年代末，流沙面积约占国土面积的14%，70年代末为32%，80年代末为41.2%，90年代为54%。疏林草原环境退化为流沙和半固定沙丘交错分布的荒漠景观(朱振达，1997)。
砍柴是影响荒漠化的另一个重要因素。塔里木盆地边缘、河西走廊绿洲外围、宁夏东南部盐池及内蒙古鄂托克旗毗邻地区的沙漠化发展，都与沙区的薪柴采伐和药材采挖有关。
过度放牧和水资源使用不当也是荒漠化的主要因素。由于单纯追求增加牲畜数量而导致的过度放牧增加了草地的负荷，导致草地沙化。水资源的不合理利用使得干旱地区内陆河沿岸地下水位下降，自然植被生长下降，灌木大量死亡，造成地表裸露，荒漠化面积逐渐扩大。
图9-图1沙漠化的形成过程
3.沙漠化的危害
沙漠化造成的危害是多方面的，涉及农业、畜牧业、水利设施、交通道路、工矿建设和生态环境等。从本质上讲，沙漠化灾害主要是破坏土壤肥力，使人类失去赖以生存的土地资源。
(1)侵吞农田和牧场，失去可利用的土地资源。
沙漠化的危害主要是破坏土地资源，减少可用于农牧业生产的土地面积；土地繁殖力的退化导致农牧业生产能力和生物产量的降低。根据20世纪50年代和70年代的航片和航空地形图对比分析，25年间我国北方沙质荒漠化土地增加了3.9×104km2，平均每年扩散1560km2。到20世纪80年代，平均每年增加约2100km2。20世纪90年代初，约有39254.7平方公里的旱地、49234.7平方公里的草地和2000公里的铁路和公路受到沙漠化的威胁。沙漠化造成10% ~ 30%耕层细物质流失，导致地表粗化和沙丘堆积，可利用土地资源流失。
(2)土地质量下降，农牧业生物产量降低。
沙漠化灾害，一方面导致可利用土地面积萎缩，另一方面导致土地质量逐渐下降。由于风蚀，耕地表层的有机质和养分被大量侵蚀，土壤肥力不断降低。我国受沙漠化危害的4×104km2农田和4.67×104km2草地，土壤有机质、氮、磷年流失量约为3542×104t2，相当于各种肥料的总量，总价值为17047×104t2。由于荒漠化的危害，我国草地退化已达137725.4km2，所以每年养羊5000多万只。
表9-9沙漠化危害农田、草地和土地肥力流失。
(据张为民1994)
由于沙质荒漠化灾害，旱作农业生态系统中的有机质、营养元素、水分等物质严重流失而得不到补偿，导致农田单位面积产量下降。与开垦初期相比，农牧交错带旱作农田平均减产50% ~ 60%。
沙漠化灾害也极大地影响了中国五大天然草原的畜牧业生产。河北省乌兰察布草原和坝上地区的沙质荒漠化面积占整个草原面积的33.0%。草原沙化后，单位面积平均产量普遍减少20% ~ 60%，有些地区甚至减少70% ~ 80%。中国沙质荒漠化土地的年生物量损失为(632.2 ~ 992.4) × 104t2(表9-10)。
表9-10沙漠化造成的土地生物产量损失
(据张为民1994)
可见，沙漠化灾害的本质是土壤风蚀，从根本上损害土壤肥力，使土壤耕层变薄，土壤粗化，养分流失，肥力下降，土地生物产量下降。沙漠化是一个长期的潜在灾害。土壤一旦被风侵蚀，即使在人工措施的条件下，通常也需要几年甚至更长的时间才能恢复原有的肥力。
(三)破坏建设项目和生产设施
1)工矿建设危害:位于毛乌素沙地及其周边地区的东胜煤田、准格尔煤田、神府煤田、磁窑堡煤田、平朔煤田，是国家正在建设的重要优质煤炭基地，深受沙尘暴危害。大规模采煤后，人为沙质荒漠化面积比自然沙质荒漠化面积大1.26倍，年均向黄河输沙1.19×108t，占晋陕蒙三角输沙总量的70%以上，是黄河主要产沙区。每年因沙漠化造成的开发成本约为9000万元。
2)对交通运输业的危害:据估计，我国已有1500km铁路和3000km公路因沙尘暴危害受到不同程度的破坏。沙漠化已经严重影响了边境地区和内陆地区交通要道的正常运行。
3)对水利设施和河流的危害:主要表现为沙尘暴对各种水利工程和河流的淤积，使水利设施难以发挥正常效益。我国约有50×104km2的引水渠遭受沙害，水库淤积问题更为严重。如青海龙羊峡水库每年约有(120 ~ 380) × 104m3的流沙进入库区。随着泥沙淤积的增加，库容逐渐减少，发电、防洪、灌溉等效益受到严重影响。大量沙尘暴进入河道，加重河床淤积，甚至严重堵塞，导致河堤决口。
(4)污染环境，破坏生态平衡。
沙漠化加剧了整个生态环境的恶化。在干旱、半干旱甚至局部半湿润地区，由于天气过程的热效应和冷锋的侵入，在大风天气条件下造成土壤侵蚀、流沙前移、沙尘吹起等一系列沙尘暴过程。沙尘暴是一种灾害性天气过程，也是沙漠化灾害的一种表现形式，影响范围广，危害严重，已成为严重威胁我国北方人民生产生活的重要环境问题。
1993年5月5日，新疆、甘肃、宁夏、内蒙古发生严重沙尘暴，造成200多人伤亡，42000头(只)牲畜死亡，数千间房屋受损。土壤风蚀深度10 ~ 50 cm，沙埋深度20 ~ 10~50cm，造成大面积农田破坏，经济林37.33km2，经济损失5.6亿元。
沙尘暴不仅直接造成严重的经济损失，而且使大气浑浊，妨碍人们的正常活动，对人的身心健康造成危害。无孔不入的灰尘使人在户外感到明显的呼吸困难，细小的灰尘进入人的口鼻，容易引起咳嗽、哮喘等呼吸道疾病。长期生活在沙尘暴高发地区的人，患沙眼、呼吸道、胃肠道疾病的几率要比其他地区的人高得多。
4.沙漠化的遥感监测
遥感技术具有信息量大、观测范围广、精度高、速度快等优点，其强实时性和动态性是传统资源环境监测和预测无法比拟的。特别是遥感(RS)和地理信息系统(GIS)的结合，可以实现动态监测和模拟分析，是开展荒漠化研究的有效途径。近20年来，遥感技术被广泛应用于中国北方沙漠化的形成机制、发展过程、分布规律和演变趋势的研究(王涛等，1998)。例如，20世纪80年代初，朱振达等人利用50年代末和70年代中期航拍的对比分析和实地调查，提出近半个世纪以来沙漠化蔓延最明显的草原垦区，东起科尔沁草原，经张家口围场、丰宁北部、坝上地区，到内蒙古锡林郭勒盟南三旗，到乌兰察布盟商都、四子王旗、武川、达茂旗，再到固阳北部，虽然这些地区
在沙漠化监测过程中，首先要建立一套系统、科学、实用的综合评价指标体系，利用RS和GIS可以得到以下指标:①风蚀地或流沙地面积占研究区总面积的百分比；(2)风蚀地或流沙面积占研究区总面积的百分比；③地表植被覆盖度；④研究区土地生物量。沙漠化土地遥感动态监测技术路线如图92所示。
图9-2沙化土地遥感动态监测技术路线图
5.沙漠化防治
根本途径是保护自然植被，建立人工植被，坚持正确的生产经营方针，合理调整农业生产结构和布局，加强农牧业基础建设，提高管理水平，逐步建立现代农业生态系统，加强人工草地生态系统建设，合理开发利用水资源。应采取有效措施治理已发生沙漠化的土地，防止其蔓延。
中国历来十分重视荒漠化的防治。截止1998年底，已治理沙化土地7×104km2，显著改善了当地环境。但是，由于多种因素的影响，我国土地荒漠化总体形势仍在恶化，“沙进人退”的局面仍未得到根本扭转，形势依然十分严峻。
(1)林草措施
林草措施包括营造农田防护林和沙带、封山种草、植树造林固沙、退耕还林还草。沙漠地带、半沙漠地带、草原地带应采取不同的方法进行沙漠治理，并根据地形和风的特点选择合理高效的生物措施。
在我国北方的灌溉绿洲和旱作农业区，营造农田防护林和沙地防护林是防止土地沙漠化的重要措施。根据通风情况，防护林有紧密结构林带、稀疏结构林带和通风结构林带三种类型。绿洲边缘的防沙林带以结构紧凑为好，以乔木和灌木组成的复合林降低风速，防止大规模流沙和沙尘暴侵入绿洲，保护农田不受沙害。保护绿洲农田的林网可以由高大的树木组成。在北方旱作农业区，宜营造通风结构、稀疏结构的窄林带(杨瑞珍，1996)。
在沙区大面积采取封沙种草造林固沙等措施是防治流沙的根本途径。实践证明，在沙漠中种植胡杨林对防风固沙非常有效。
对于严重荒漠化的耕地，要改变土地管理方式，退耕还林还草，在林网保护下种植饲草或引进灌木恢复植被，逐步治理荒漠化，恢复土地的生产潜力。
(2)农业耕作措施
农业栽培措施包括覆盖栽培、粮草结合栽培、调整农业结构和间作不同作物。
1)覆盖耕作:是指通过增加地面覆盖来增强地表抗侵蚀能力的农业技术措施，主要包括保留作物残茬覆盖、秸秆粉碎和地面覆盖、在裸露的果园和茶园种植豆科作物、地面覆盖塑料薄膜等方法。覆盖耕作对保持耕层养分和细粒物质，增加土壤抗侵蚀能力有积极作用。
2)粮草结合耕作:指采取粮食作物与豆科牧草轮作、间作、套种、复种等不同措施，改善土壤结构，增加土壤有机质，增强土壤抗侵蚀能力。
3)调整农业结构，间作不同作物:如果在垂直主风向和绿洲外围边缘间隔种植玉米、高粱、向日葵等高大作物，可以达到降低风速、固土的目的，可以有效防止沙漠化的蔓延。
(3)水利措施和工程固沙
1)水利措施:发展水利，建设基本农田，彻底改变广种薄收的耕作方式，是防治荒漠化危害的主要措施之一。利用灌溉水增加土壤水分，增强土壤颗粒的凝聚力，可以减轻沙尘暴的危害。河谷土壤肥沃，可以蓄水引水自流灌溉。滩、甸子、沟等土层较厚，地下水丰富，可以进行井灌。
2)工程固沙:工程固沙是设置沙障防止流沙的措施，蛇是干旱沙区生物治沙不可缺少的前期辅助措施。对于流动沙丘，应在其迎风坡设置粘土或沙蒿沙障，在工程沙障保护的沙丘上种植固沙植物，防止快速流动的沙丘掩埋尚未形成固沙能力的植物沙障。
(四)完善政策措施，加强科学研究。
加强宣传教育，杜绝过度放牧和除草，做好预防工作；加大对推进防沙治沙工程的投入，加强科研和技术推广体系建设；在荒漠化地区推广综合治理技术。荒漠化地区生态农业示范工程建设，探索荒漠化综合防治方法，实现干旱半干旱地区社会经济可持续发展。