青海省共和盆地沙質荒漠化變化及驅動因子

張策 付麗華 程思思

（核工業航測遙感中心 河北 石家莊 050002）

關鍵字：沙質荒漠化 變化特征 驅動機制 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，中間被黃河自西南向東北切割成一個外泄盆地,南北寬90 km,東西長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渡帶，地表植被覆蓋度低，生態環境脆弱。高寒干旱的氣候條件和豐富的第四紀砂物質使沙質荒漠化得以發生、發展，形成了流動、半流動、半固定、固定沙丘和大小草地并存的草原型沙漠(或沙地)，成為青海省沙質荒漠化最為嚴重的地區之一。土壤風蝕加劇沙質荒漠化，自西向東的3條數十公里長的沙帶前沿已經躍入龍羊峽庫區，成為當地最嚴峻的生態環境問題之一，對當地社會生存和發展基礎造成極大的破壞，阻礙著經濟和社會可持續發展。

2 沙質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℃,多年平均風速1.8 m/s。年均大風日數為36.4 d,沙塵暴天數年均17 d。

共和盆地沙質荒漠化物源主要為盆地內第四紀松散沉積物。第四紀松散沉積物巨厚，層次多，沉積相復雜。塔拉灘大部分區域為沙質草原，其地層主要為：表層為灰黑色粉沙土，膠結較好，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，含有礫石及鈣質結核。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，膠結好。其下為灰黃色古風成細沙，松散，偶見斜層理或交錯層理，含有鈣質結核。個別剖面可見粉沙土與風成沙互層現象。流動沙丘樣品來自連片的流動沙丘、流動沙片，以及固定沙丘活化后的產物。粒度主要集中在細沙粒級（表1）。與物源相比，粒度更加集中，分選更好。河湖相細沙，大多數呈金黃色或深黃色，分選很好，有鈣質弱膠結，能形成直立的陡坎，個別樣品含有細礫石。

表1 共和盆地沙源物質粒度參數

注：據青海省共和盆地沙漠化驅動機制，李曉英等，2018

3 共和盆地沙質荒漠化現狀及變化趨勢

3.1 共和盆地沙質荒漠化現狀

通過遙感解譯，2018年，共和盆地共有沙質荒漠化土地4302.37 km2（圖1）。沙漠化土地地貌形態主要有新月形沙丘及沙丘鏈、復合型鏈狀沙丘及沙山、流動沙片、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、沙質草地，以及風蝕坑、風蝕槽、殘墩以及較密集的蝕余地表。沙質荒漠化土地分布特點為：①各種沙質荒漠化土地呈條帶狀、斑塊狀犬牙交錯分布甚至彼此迭覆，很難嚴格劃出明確界線；②風蝕區和風成分異沉積區區分明顯，塘格木—沙珠玉一線以西，地表多戈壁劣地，流沙堆積僅見孤立的小型流沙帶、流沙片，沙珠玉河谷兩岸地帶，發育著大量風蝕雅丹地貌，是盆地目前風蝕起沙最為強烈的地區，塔拉灘雖存在風蝕溝槽，但現代流沙主要分布在這一地區；③流動沙片分布較廣，呈不連續片狀、薄層的風成沙堆積體，在遙感衛星影像上沙梁表現為條帶狀順風向的痕跡，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30 cm以上。

圖1 青海省共和盆地沙質荒漠化分布圖

3.2 共和盆地沙質荒漠化變化特征

共和盆地沙質荒漠化變化特征主要表現為流動沙丘的快速前移（圖2）、流動沙片的擴大和固定、半固定沙丘活化（圖3）。據實地測量,塔拉灘小型流動沙丘(高度2～3 m)年移動距離為44.7～48.0 m,較大的沙丘(高度8～11 m)年移動距離為16.8～25.6 m。受制于風況及地表狀況,不同年份沙丘移動情況差別很大,海南州氣象臺2005-2010年監測結果顯示,塔拉灘沙丘移動速度2005-2007年間呈增加趨勢,在2008-2009年呈遞減趨勢，2010年又快速遞增。截止2018年，該區已形成風蝕坑數量達766個（圖4），使得其下伏沖湖積砂、風積砂暴露，2010-2018年沙質荒漠化程度加重區面積達365平方千米。

圖2 2010-2018年沙質荒漠化變化特征

圖3 共和盆地固定沙丘活化

圖4 共和盆地風蝕坑特征

4 沙質荒漠化變化驅動機制

沙質荒漠化是一個自然與人為因素共同作用的綜合過程，其驅動因素有著較大的地域性和差異性。在不同地區沙質荒漠化過程中自然因素與人為因素作用的程度和效應并不相同，起主導驅動作用的自然因素或人為因素也有一定的差異性，即沙質荒漠化的驅動因素具有綜合性和地域性特點

4.1 自然因素

4.1.1 沙質荒漠化物源豐富

共和盆地沙質荒漠化物源主要為盆地內巨厚層第四紀松散沉積物，沉積相復雜，塔拉灘沙質草原表層灰黑色粉沙土膠結較好，其下為固定、半固定的沙丘，質地松散，沙源物質豐富。有膠結作用的粉沙土是古風成沙的保護層，在動物破壞、風沙流及重力侵蝕作用下，粉沙土層崩塌破壞，形成大量的風蝕坑，更多古風成沙暴露，此過程循環往復，造成沙丘活化，形成風蝕坑，是共和盆地沙漠化形成和發展的主要過程。

4.1.2 特殊的氣候條件為沙質荒漠化快速發展提供了有利條件

從1953年以來,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℃。風速呈波動式變,1953-1984年風速快速減小,速率為0.33 m/(s.10a),1985-1996年風速升高,速率為0.90 m/(s.10a),1996年以后又呈下降趨勢,下降速率為0.26 m/(s.10a)。降水量總體上呈緩慢的增加趨勢,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年間風速卻明顯高于多年平均值(圖5)。1985-2008年，共和縣蒸發量明顯高于降水量,是降水量的3.3～7.7倍，使區內長期處于干燥狀態，限制了牧草生長。所以風速大,降水少,氣溫高、蒸發量大,就為沙漠化的快速發展提供了有利條件。

圖5 共和盆地氣溫、風速和降水的多年變化特征

4.2 人為因素

共和縣牲畜數量自1949年以來一直處于增加狀態,增加速率為1.09萬頭/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)。由于牲畜數量增加,牧草被過度啃食,牧草的再生能力和更新周期緩慢和逐漸退化，最終導致草植株變矮、覆蓋度降低,優質草逐漸被劣質化,對風沙流的阻滯作用減小。加之牲畜食草過程中踐踏范圍和頻度急劇增加而使草場植被、草皮層和膠結較好的粉沙土層遭到破壞，使沙物質暴露出來，進而加劇草場風蝕和風積過程，使本就脆弱的沙質草場沙化程度加強，面積增大。

圖6 共和縣牲畜數量的多年變化特征

5 結論

（1）通過遙感解譯，2018年，共和盆地共有沙質荒漠化土地4302.37 km2，已形成風蝕坑數量達766個。

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

（3）共和盆地大面積分布的巨厚層第四紀松散沉積物為沙質荒漠化擴張提供了豐富的物源；特殊的氣候條件為沙質荒漠化快速發展提供了有利條件。過度放牧加劇了草場風蝕和風積過程，使本就脆弱的沙質草場沙質荒漠化程度加強，面積增大。