常兆豐，劉世增，張德魁，段曉峰，王強(qiáng)強(qiáng)，張劍揮

（甘肅省治沙研究所，蘭州　730070）

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·研究報(bào)告·

戈壁的正向生態(tài)作用與負(fù)向生態(tài)作用*
——以甘肅河西走廊為例

常兆豐※，劉世增，張德魁，段曉峰，王強(qiáng)強(qiáng)，張劍揮

（甘肅省治沙研究所，蘭州730070）

摘要戈壁是一種重要的土地資源，戈壁所占面積較大，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位。為了推進(jìn)戈壁研究與荒漠生態(tài)系統(tǒng)研究的協(xié)調(diào)發(fā)展，文章運(yùn)用查閱文獻(xiàn)與實(shí)地考察等方法，從戈壁的分類、戈壁地表輻射與能量傳輸、戈壁風(fēng)沙流、戈壁地表風(fēng)蝕等幾個(gè)方面對(duì)我國(guó)的戈壁研究進(jìn)行了綜述性分析。結(jié)果表明：（1）由于戈壁相對(duì)較為穩(wěn)定，也或許由于其利用價(jià)值相對(duì)較低，因而我國(guó)對(duì)于戈壁的研究相對(duì)薄弱；（2）目前我國(guó)有關(guān)戈壁的研究主要集中在戈壁地表輻射與能量傳輸、戈壁風(fēng)沙流與戈壁地表風(fēng)蝕方面，微觀方面的深入研究與宏觀方面的綜合研究均較為薄弱，尤其是缺少上一級(jí)系統(tǒng)的要素之間的互動(dòng)機(jī)理研究；（3）研究區(qū)域多集中在甘肅河西走廊西端，目前對(duì)不同區(qū)域的戈壁的分異特征與分異規(guī)律的研究還很不夠。建議今后將戈壁、沙漠納入到上一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中，研究戈壁的形成與發(fā)育過(guò)程，尤其是現(xiàn)代過(guò)程；研究生態(tài)要素的功能尤其是互動(dòng)機(jī)理；研究戈壁、沙漠與全球變暖、環(huán)境變化的關(guān)系。

關(guān)鍵詞戈壁沙漠沙塵暴貢獻(xiàn)率生態(tài)效應(yīng)甘肅河西

0　引言

戈壁是世界上巨大的荒漠與半荒漠地區(qū)之一，綿亙?cè)谥衼喓棋母瓯诖蟮兀缭矫晒排c中國(guó)廣袤的地域空間。戈壁一般分布在降水量200mm以下的干旱地區(qū)，往往與沙漠相伴分布。我國(guó)沙漠戈壁面積廣闊，集中分布于北方溫帶暖溫帶區(qū)域，生態(tài)環(huán)境十分脆弱［1］，其中戈壁主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、甘肅及寧夏等地，總面積為56.95萬(wàn) km2，占全國(guó)面積的13.36%，其中新疆戈壁面積最大，為29.3萬(wàn) km2，點(diǎn)全球戈壁總面積的51.45%［2］。據(jù)甘肅省治沙研究所最近完成的甘肅省戈壁考察，甘肅省戈壁面積8.55萬(wàn)km2，占全國(guó)戈壁面積的15.01%，主要分布在河西走廊西端 （圖1）。

圖1　中國(guó)戈壁分布

戈壁是一種重要的土地資源，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位，且所占面積較大。然而，由于各種原因，我國(guó)對(duì)于戈壁的研究相對(duì)薄弱，由此嚴(yán)重影響了荒漠生態(tài)系統(tǒng)研究的發(fā)展，諸如：在生態(tài)系統(tǒng)尤其是在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中，戈壁具有什么樣的生態(tài)效應(yīng)，有哪些正向的生態(tài)作用，又有哪些負(fù)向的生態(tài)作用；戈壁研究方面存在什么問(wèn)題；在沙漠化過(guò)程上，戈壁與沙漠具有什么樣的互動(dòng)與互制機(jī)理，等等。2011～2013年甘肅省治沙研究所承擔(dān)甘肅省科技研究與開(kāi)發(fā)專項(xiàng)課題，對(duì)甘肅河西戈壁進(jìn)行了綜合科學(xué)考察。

為了分析戈壁研究的不足，進(jìn)一步推進(jìn)戈壁研究與荒漠生態(tài)系統(tǒng)研究的協(xié)調(diào)發(fā)展，該文運(yùn)用查閱文獻(xiàn)與實(shí)地考察等方法，以甘肅河西走廊為例，對(duì)我國(guó)戈壁研究方面的存在的問(wèn)題與不足作為一探索性分析，以資討論。

1　戈壁的形成

戈壁是指礫石與粗砂覆蓋在硬土層上的荒漠地表類型，在澳大利亞稱為荒礫漠或石質(zhì)蓋層，在中亞被稱為礫積平原，北美稱為沙漠蓋層，北非與中東稱為石漠、礫質(zhì)漠、滯留礫石、礫漠［3］，在我國(guó)則稱為戈壁或礫質(zhì)荒漠、礫漠。戈壁是一種相對(duì)較難利用的土地資源，但因其所占面積較大，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位。

200萬(wàn)年以來(lái)，特別是幾十萬(wàn)年以來(lái)的中、晚、更新世時(shí)期，中國(guó)西部地勢(shì)不斷上升，干燥氣候區(qū)不斷擴(kuò)大。這些地帶表面沉積的砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及砂礫巖等比較疏松的巖體在太陽(yáng)與風(fēng)的作用下，不斷被風(fēng)化剝蝕，變成大量碎屑物質(zhì)。這些大小混雜的碎屑物質(zhì)從山上崩解下來(lái)，開(kāi)始在山腳下堆積。在洪水的作用下，被沖到較遠(yuǎn)的山麓地帶，形成大面積的洪積平原，在大風(fēng)的作用下，洪積平原上的碎屑物質(zhì)中的細(xì)砂與粉塵被吹走，形成了戈壁，其中被吹走的細(xì)沙被風(fēng)攜帶到附近，形成沙漠［3］，更細(xì)的塵埃被吹到更遠(yuǎn)，堆積形成了黃土高原。戈壁按其成因分為風(fēng)成戈壁、水成戈壁及風(fēng)化戈壁等3種，其中以洪水沖積而成為主。Cooke［4］等歸納了戈壁的以下幾種形成機(jī)制，即吹蝕作用、水流分選作用、粗顆粒向上運(yùn)移作用及粗顆粒向前運(yùn)移作用。

吳益明等［5］認(rèn)為以往的戈壁類型劃分存在交叉問(wèn)題，難以將戈壁分清，且分類沒(méi)有從全局考慮。他從戈壁分布的氣候區(qū)、動(dòng)力條件、地貌特征、地表物質(zhì)組成、植被、水文與土壤等7個(gè)方面對(duì)戈壁內(nèi)涵進(jìn)行界定。并提出了既考慮戈壁區(qū)生態(tài)保護(hù)與利用，又易于遙感影像識(shí)別的戈壁的三級(jí)分類法［6］，即按成因分為侵蝕型戈壁與堆積型戈壁 （一級(jí)分類）；再按物質(zhì)組成把侵蝕型戈壁分為石質(zhì)戈壁與粗礫戈壁，把堆積型戈壁分為中礫戈壁與細(xì)礫戈壁 （二級(jí)分類）；然后再將每一類二級(jí)分類均分為荒漠戈壁、草原化荒漠戈壁及荒漠草原戈壁。他認(rèn)為這樣的分類既考慮戈壁區(qū)生態(tài)保護(hù)與利用，又易于遙感影像識(shí)別，并對(duì)每一級(jí)每一類戈壁在影像上表現(xiàn)的特征以及通過(guò)遙感影像如何提取進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。申元村等［1］選擇地域系統(tǒng)指標(biāo)、氣候水熱指標(biāo)及生態(tài)景觀指標(biāo)，將我國(guó)沙漠、戈壁地域按3級(jí)體系劃分為I級(jí)區(qū)8個(gè)，II級(jí)區(qū) （亞區(qū)）31個(gè)，在II級(jí)區(qū)下按區(qū)域生態(tài)景觀劃分了Ⅲ級(jí)區(qū) （子亞區(qū)）。

2　戈壁地表輻射與能量傳輸

有關(guān)戈壁地表輻射與能量傳輸?shù)脑囼?yàn)觀測(cè)主要集中的河西走廊西端敦煌、金塔的戈壁上。在晴天夜晚，敦煌綠洲-戈壁過(guò)渡帶的地表溫度與近地層大氣溫度低于戈壁，總輻射、反射輻射及地表長(zhǎng)波輻射的值都很接近荒漠戈壁，在綠洲-戈壁過(guò)渡帶有較強(qiáng)的水平湍流輸送［7］。敦煌戈壁白天到達(dá)地表的短波輻射以及地表向上的長(zhǎng)波輻射非常強(qiáng)，地表凈輻射主要轉(zhuǎn)化為感熱輸送；夜間土壤釋放熱量以平衡地表的輻射冷卻。白天地表大氣經(jīng)常觸發(fā)自由對(duì)流活動(dòng)，并有效輸送地表熱力至上層大氣中，有助于形成超厚大氣邊界層［8］。在7月份典型晴天天氣下，鼎新戈壁下墊能量平衡各量表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的日循環(huán)形態(tài)；在降水天氣下，地氣之間能量傳輸卻以潛熱蒸發(fā)為主，感熱很小，地?zé)崃髁繛樨?fù)值。與敦煌戈壁相同，土壤溫度的活動(dòng)層基本在10cm范圍以內(nèi)，40cm以下地溫不存在日變化特征。能量平衡各分量均具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，夏季最大，冬季最小，地氣之間能量傳輸全年都以感熱輸送為主。在夏季雨天與有云的天氣下，能量平衡各分量與晴天相比減少25%左右，這種影響程度比極端干旱的敦煌荒漠戈壁地區(qū)稍大，而小于半干旱的隴中黃土高原地區(qū)。鼎新戈壁輻射收支的季節(jié)差別非常明顯，季節(jié)平均日積分值由大到小依次為夏季、春季、秋季及冬季，冬季的總輻射日總量不到夏季的一半，凈輻射只有夏季的1/4偏多；4月份沙塵天氣對(duì)這一地區(qū)總輻射有一定的影響。地表反射率整體表現(xiàn)為夏季小、冬季大，年平均值比綠洲的大，而小于沙漠地區(qū)。而地面有效輻射卻是夏季最大，冬季最小，年變化趨勢(shì)與沙漠地區(qū)極為相近；有效輻射與吸收輻射之比較沙漠地區(qū)略小而遠(yuǎn)大于綠洲地區(qū)；地表凈輻射年變化與總輻射相同，且大于沙漠地區(qū)而比綠洲地區(qū)小很多［9-10］。在黑河流域，晴天白天綠洲中存在冷島效應(yīng)，臨近綠洲的戈壁上觀測(cè)到逆濕現(xiàn)象。在近地面層的能量傳輸中綠洲以潛熱為主，戈壁以感熱為主；而在冬季，綠洲與戈壁的小氣候特征相近，近地層的能量傳輸都以感熱為主［11］。對(duì)比分析結(jié)果顯示，敦煌戈壁與臨澤沙漠的月總輻射量幾乎全年都小于藏北高原，且冬季最為明顯；臨澤沙漠地區(qū)的反照率最大，藏北次之，敦煌戈壁地區(qū)最小。敦煌戈壁與臨澤沙漠地區(qū)的地面向上長(zhǎng)波輻射與大氣逆輻射都比藏北高原大。地面有效輻射在敦煌戈壁與臨澤沙漠地區(qū)是夏季大冬季小，而在藏北高原則是春秋季大冬夏季小。地面有效輻射與地面吸收輻射之比敦煌戈壁與臨澤沙漠地區(qū)相近，藏北高原較小。在夏季，藏北高原的地表凈輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)地區(qū)［12］。

另外，還有學(xué)者比較分析了夏季祁連山區(qū)草原與張掖戈壁地表能量特征，結(jié)果表明，在夏季典型晴天，山區(qū)草原的凈輻射、潛熱通量大于戈壁，而感熱與土壤熱通量小于戈壁；山區(qū)草原凈輻射、潛熱通量的日變化大于戈壁；而感熱、土壤熱通量的日變化小于戈壁。在山區(qū)草原，晴天潛熱通量是土壤熱通量的3倍多，感熱通量與土壤熱通量差異很小，凈輻射主要用于蒸發(fā)與蒸騰；在戈壁上，晴天土壤熱通量與感熱通量是潛熱通量的近兩倍，凈輻射主要用于加熱地表。草原感熱、潛熱、土壤熱通量之和小于凈輻射，戈壁感熱、潛熱、土壤熱通量之和大于凈輻射，戈壁能量不平衡大于草原。導(dǎo)致山區(qū)草原與戈壁地表凈輻射特征差異的主要因素是太陽(yáng)輻射，導(dǎo)致山區(qū)草原與戈壁地表能量分量特征差異的主要因素是陸面植被與水分［13］。

3　戈壁風(fēng)沙流與地表風(fēng)蝕

額濟(jì)納盆地戈壁取樣測(cè)定結(jié)果表明，除沖積-洪積扇上部外，戈壁表層沉積物粒度組成以石塊為主，而下層粒度組成則以砂粒為主，顆粒平均粒徑表層多數(shù)較粗，以石、礫為主，下層沉積物平均粒徑較表層具明顯的細(xì)化趨勢(shì)，從低山殘丘至洪積扇下部，平均粒徑由粗變細(xì)；低山殘丘與湖泊邊岸淺灘分選屬于中等。戈壁沉積物的粒度特征整體上表現(xiàn)為粒徑較粗、分選較差、正偏態(tài)、峰態(tài)尖窄的特點(diǎn)，綜合反映了顆粒的沉積環(huán)境、地貌特征、侵蝕及堆積方式［14-15］。

3.1戈壁風(fēng)沙流

風(fēng)沙流是戈壁上常見(jiàn)的自然現(xiàn)象。研究表明，戈壁風(fēng)沙流有如下特征：（1）風(fēng)沙活動(dòng)層主要集中在距地表20cm的高度內(nèi)［16］，也有人指出戈壁地表風(fēng)沙活動(dòng)層主要集中在距地表60cm高度內(nèi)［17］。（2）戈壁風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)具有與沙漠風(fēng)沙流完全不同的風(fēng)沙流特征，在任何風(fēng)速下，戈壁風(fēng)沙流始終處于不飽和狀態(tài)及非堆積搬運(yùn)狀態(tài)［18］。不同粒徑沙粒輸沙強(qiáng)度的垂向分布不同，＜0.25mm顆粒輸沙強(qiáng)度隨高度增加先增加而后按指數(shù)規(guī)律遞減，＞0.5mm顆粒則隨高度增加呈線性遞減，且粒徑越大，遞減的梯度越?。?7］。（3）戈壁地區(qū)風(fēng)沙流存在“象鼻形”分布。由于沙粒與戈壁地表的礫石發(fā)生碰撞，濃度分布不再簡(jiǎn)單的服從對(duì)數(shù)遞減關(guān)系，其極值出現(xiàn)的高度隨風(fēng)速的增加而上移，呈現(xiàn)象鼻效應(yīng)，在一定高度處呈現(xiàn)最大值，并隨風(fēng)速的增加而增高［18］。不同風(fēng)速下風(fēng)沙活動(dòng)層內(nèi)同一高度含沙粒濃度之間存在很好的相關(guān)性［16］。這種特殊性質(zhì)比較清楚地解釋了敦煌莫高窟千年來(lái)不被沙山埋沒(méi)的謎底［18］。（4）地表動(dòng)力粗糙度隨風(fēng)速的增加而增加，而卵石床面地表動(dòng)力學(xué)粗糙度隨風(fēng)速的增加呈減小趨勢(shì)。戈壁床面風(fēng)速隨高度的分布滿足對(duì)數(shù)規(guī)律，棱角狀礫石床面對(duì)風(fēng)速的減弱程度相對(duì)于卵石床面更趨于顯著，沙粒與戈壁床面棱角狀礫石發(fā)生碰撞時(shí)其起跳高度增大，引起含沙量隨高度分布不再滿足流沙地表的指數(shù)衰減規(guī)律，這是出現(xiàn)“象鼻形”的原因所在［19］。（5）戈壁輸沙量與輸沙勢(shì)的定量關(guān)系，這是風(fēng)沙地貌及風(fēng)沙工程的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。對(duì)莫高窟頂戈壁輸沙量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，窟頂戈壁輸沙勢(shì)為129VU，窟頂北側(cè)的總輸沙量約905kg/m左右。當(dāng)風(fēng)速大于11m/s時(shí)，戈壁風(fēng)沙發(fā)生長(zhǎng)距離的輸送［20］。

3.2戈壁地表風(fēng)蝕

戈壁表面的礫石覆蓋度對(duì)風(fēng)沙物質(zhì)的運(yùn)移有著不可忽略的影響。氣流對(duì)戈壁表面的響應(yīng)可定量地用阻力系數(shù)來(lái)表征。當(dāng)?shù)[石覆蓋度大于40%～50%時(shí)，戈壁表面阻力系數(shù)趨于常數(shù)。我國(guó)干旱區(qū)的廣大戈壁風(fēng)蝕面大多在空氣動(dòng)力學(xué)上是穩(wěn)定的，至少不是現(xiàn)代風(fēng)沙活動(dòng)及沙塵暴的主要物質(zhì)源地，在戈壁地區(qū)風(fēng)沙活動(dòng)及沙塵暴防治重點(diǎn)應(yīng)放在礫石覆蓋度較小的“土戈壁”上。戈壁風(fēng)蝕面摩阻效應(yīng)隨戈壁礫石粒徑與覆蓋度的增大而提高［21-22］。不同破壞方式引起的風(fēng)蝕量不同，擾動(dòng)強(qiáng)度越大造成的風(fēng)蝕量越多；相同擾動(dòng)方式下連續(xù)破壞造成的風(fēng)蝕量稍高于間隔破壞，風(fēng)蝕總量隨破壞面積的增大而增加，且服從指數(shù)函數(shù)。風(fēng)速為8～10m/s時(shí)，擾動(dòng)的戈壁地表以輕微侵蝕為主；10～12m/s是風(fēng)蝕量增幅最大階段；當(dāng)風(fēng)速大于12m/s時(shí)，以強(qiáng)烈風(fēng)蝕為主，風(fēng)沙流中沙物質(zhì)的主體是細(xì)沙與極細(xì)沙。在20cm高度范圍內(nèi)，自風(fēng)沙流下層至上層細(xì)沙含量比較穩(wěn)定，極細(xì)沙含量逐漸降低，中沙含量逐漸上升［23］。在極端干旱的戈壁區(qū)，影響風(fēng)蝕強(qiáng)度的因素十分復(fù)雜，不同觀測(cè)地點(diǎn)的礫石覆蓋狀況與風(fēng)蝕強(qiáng)度差異也較大。但當(dāng)?shù)[石覆蓋度在40%以下時(shí)，隨礫石覆蓋度的增加風(fēng)蝕強(qiáng)度也有所增大。在礫石覆蓋度小于40%條件下，不同風(fēng)速下風(fēng)蝕強(qiáng)度的變異系數(shù)是不同礫石覆蓋度下的風(fēng)蝕強(qiáng)度的變異系數(shù)的2倍左右［24］。綠洲地表風(fēng)蝕起沙的臨界摩擦速度要大于戈壁地表，其垂直塵粒通量比戈壁地表小將近一個(gè)數(shù)量級(jí)［25］。

4　戈壁景觀斑塊與植物多樣性

酒泉市肅州區(qū)的戈壁面積相對(duì)較大，為1 257.28km2，占該區(qū)總土地面積3 406.86km2的36.90%。區(qū)內(nèi)戈壁與綠洲、鹽堿灘地交錯(cuò)分布，農(nóng)村居民點(diǎn)、耕地及低覆蓋草地斑塊密度較大，居民點(diǎn)多而分散，草地退化與耕地碎片化，景觀中以戈壁、耕地及鹽堿地等類型占優(yōu)勢(shì)，斑塊相對(duì)聚集。斑塊的破碎度則反映肅州區(qū)景觀總體受人類活動(dòng)干擾相對(duì)較?。?6］。新疆戈壁也是小斑塊較多，大的斑塊很少。

黑戈壁是由黑色礫石或“戈壁漆”覆蓋的、最為干旱的主要戈壁類型，中國(guó)西北黑戈壁面積約20萬(wàn)km2，分布于甘肅與新疆之間，東起額濟(jì)納河，北抵中蒙界山，南臨河西走廊西段，西依天山東段［27］。航拍與實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明：中國(guó)西北內(nèi)陸的黑戈壁地區(qū)共記錄植物154種，分屬28科，85屬，植物生活型組主要以灌木、半灌木及多年生草本植物為主，占植物種比例的70%以上；與整個(gè)荒漠區(qū)比較，黑戈壁地區(qū)物種數(shù)量少，但灌木所占比例遠(yuǎn)高于荒漠區(qū)；黑戈壁地區(qū)植物科、屬內(nèi)物種組成貧乏，科內(nèi)屬、種數(shù)量比較多的為藜科、菊科、豆科等；黑戈壁地區(qū)優(yōu)勢(shì)群落的建群種為紅砂、鹽生草、膜果麻黃等，中國(guó)特有植物為新疆沙拐棗、哈密黃蓍、脹果甘草等，主要國(guó)家保護(hù)植物有胡楊、裸果木、脹果干草等；黑戈壁地區(qū)植物區(qū)系表征科主要為蒺藜科、蓼科、麻黃科等，而屬的分布型以地中海區(qū)、西亞至中亞分布及北溫帶分布為主，占黑戈壁地區(qū)總屬的47%以上，是群落組成的優(yōu)勢(shì)種與建群種；與其他荒漠地區(qū)植物區(qū)系相比，黑戈壁地區(qū)植物旱生種比例增加，適生類型更為貧乏，缺乏特有成分，具有明顯殘遺性。極端的干旱環(huán)境，形成了黑戈壁地區(qū)特殊植物類群與區(qū)系特征。黑戈壁地區(qū)是荒漠地區(qū)的區(qū)域特色植物物種資源與基因資源的重要區(qū)域與保存地［27］。

5　戈壁研究方面存在的主要問(wèn)題

目前國(guó)內(nèi)有關(guān)戈壁的研究主要集中的戈壁地表輻射與能量傳輸、戈壁風(fēng)沙流與戈壁地表風(fēng)蝕方面，且研究區(qū)域多集中在甘肅河西走廊西端?；仡櫼延械难芯靠梢钥闯?，目前有關(guān)戈壁的研究?jī)?nèi)容較為貧乏，且存在許多有待深入研究的問(wèn)題。

5.1戈壁的現(xiàn)代過(guò)程是不是沙漠化與沙塵暴的沙源

目前有關(guān)沙漠化的重點(diǎn)放在干旱、干旱地區(qū)地表風(fēng)蝕及沙漠?dāng)U展等方面，而對(duì)于戈壁的研究相對(duì)薄弱，其原因之一是認(rèn)為戈壁表面相對(duì)穩(wěn)定。眾所周知，戈壁、沙漠都來(lái)源于巖石的風(fēng)化與水蝕、風(fēng)蝕搬動(dòng)，戈壁的表層為大石塊，下部的石塊較細(xì)［14-15］，戈壁表面是穩(wěn)定的［23］。那么，是不是從巖石到戈壁以后，戈壁礫石的風(fēng)化過(guò)程就從此停止了？如果回答是否定的，那么，戈壁礫石的風(fēng)化過(guò)程是怎么樣的？它與現(xiàn)代的沙漠過(guò)程有無(wú)關(guān)系，有何關(guān)系？這是其一。其二，雖然有不少關(guān)于地質(zhì)時(shí)代戈壁形成的研究，但缺少對(duì)戈壁發(fā)育的過(guò)去、現(xiàn)在及將來(lái)的進(jìn)程的深入研究。是不是不同時(shí)期形成的戈壁的表面都具有同樣的穩(wěn)定性，都具有大致相同的屬性呢？戈壁進(jìn)一步風(fēng)化或風(fēng)蝕的結(jié)果會(huì)是什么？這些都是待于今后深入研究的問(wèn)題。周蘭萍等［28］的研究結(jié)果指出，1987～2001年，張掖市有17.40%、9.50%、6.56%及6.25%的鹽堿地、固定沙區(qū)、防風(fēng)固沙林地及半固定沙地轉(zhuǎn)化為戈壁，鹽堿地與固定沙區(qū)是怎么轉(zhuǎn)化為戈壁的？

5.2戈壁對(duì)沙塵暴的貢獻(xiàn)有多大

前述已知，目前有關(guān)戈壁的研究以戈壁風(fēng)沙流的研究最多，眾所公認(rèn)，沙漠是沙塵暴的主要沙塵源，而戈壁地區(qū)風(fēng)沙流的輸沙量是很少的［18］，戈壁的表現(xiàn)是穩(wěn)定的［23］。還有學(xué)者比較分析了我國(guó)北方農(nóng)田、草地、沙地、戈壁、鹽殼5種不同下墊面15個(gè)氣象站點(diǎn)40年的大風(fēng)與沙塵暴日數(shù)，認(rèn)為草地、戈壁、鹽殼的沙塵暴日數(shù)明顯少于大風(fēng)日數(shù)，沙塵暴日數(shù)的年際變化較小，農(nóng)田與沙地的沙塵暴日數(shù)明顯增多，甚至在許多年份中多于大風(fēng)日數(shù)，指出這種差異是由不同下墊面對(duì)沙塵暴的影響機(jī)制決定的［29］。誠(chéng)然，戈壁表面因大礫石覆蓋而比較穩(wěn)定，不易風(fēng)蝕，因而風(fēng)沙流的輸沙量也相對(duì)較少。沙塵暴發(fā)生的動(dòng)力是熱力的不均衡［30］，但是，已有的關(guān)于戈壁對(duì)沙塵暴的影響的研究只注重了沙塵源，而忽視了戈壁對(duì)沙塵暴形成的動(dòng)力源，即戈壁對(duì)沙漠地區(qū)的熱量→氣壓→大風(fēng)的貢獻(xiàn)率。戈壁表面覆蓋的多為大礫石與干粘土，因礫石的密度較大而較同質(zhì)的沙粒的比熱容小，其比熱容大小順序是：礫石＞沙粒＞干粘土。有人指出，戈壁地表不利于沙塵暴的發(fā)生［31］，這種觀點(diǎn)顯然忽視了戈壁的熱力效應(yīng)。還有學(xué)者通過(guò)研究指出戈壁地表反射率比綠洲的大，而小于沙漠地區(qū)［10，12］，但以上結(jié)論都是在不同地域、不同時(shí)段即不同氣候環(huán)境條件下觀測(cè)得出的，而同一地表的反射隨著環(huán)境條件、天氣狀況及季節(jié)變化的差異是較大的。只有在同樣的氣候、環(huán)境條件下的多點(diǎn)的對(duì)比觀測(cè)才能得以證實(shí)。

5.3戈壁有何生態(tài)效應(yīng)

每一種自然物或自然現(xiàn)象的存在，無(wú)不例外地都會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，尤其是像沙漠、戈壁這樣大的生態(tài)景觀。生態(tài)景觀或生態(tài)因素的生態(tài)效應(yīng)可分為2個(gè)方面：對(duì)于有利于生態(tài)環(huán)境改善的方向一般稱之為正向生態(tài)作用，有悖于生態(tài)環(huán)境改善的方面則稱之為負(fù)向生態(tài)作用。中國(guó)北方有大面積的土地被沙漠與戈壁覆蓋，是現(xiàn)代沉積與侵蝕比較活躍的地區(qū)，荒漠化日趨嚴(yán)重［32-34］，強(qiáng)烈的地表過(guò)程不僅影響著區(qū)域的生產(chǎn)生活，還通過(guò)粉塵傳輸影響北半球甚至于更大范圍的氣候與環(huán)境［35］。那么，戈壁的生態(tài)效應(yīng)如何？目前我們僅僅是對(duì)其中的一些自然現(xiàn)象作了一些相對(duì)獨(dú)立的研究，如戈壁表面的熱力效應(yīng)、風(fēng)沙流特征、表面穩(wěn)定性等。如果將其放在較大的尺度上，如全球、如中國(guó)西北干旱區(qū)、如沙漠與戈壁的共存區(qū)域，等等，那么，它有什么正向作用？又有什么負(fù)向作用呢？戈壁的形成與沙漠的形成有什么內(nèi)存聯(lián)系，有沒(méi)有互動(dòng)作用？戈壁在全球變暖過(guò)程中扮演的是什么角色？戈壁與沙漠的地域有什么分異規(guī)律，這種分異規(guī)律有沒(méi)有科學(xué)價(jià)值等，再比如，在一場(chǎng)沙塵暴的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，戈壁扮演了什么角色，戈壁與沙漠的互動(dòng)過(guò)程如何？亦然是目前未解決的問(wèn)題。

5.4戈壁的開(kāi)發(fā)利用

筆者2013年在河西走廊西端瓜州-玉門看到，在戈壁灘上有許多挖掘機(jī)與車輛在挖沙，施工場(chǎng)面很大，對(duì)戈壁地表造成大面積破壞，運(yùn)沙石的車輛沒(méi)有任何防護(hù)措施。在素有“一年一場(chǎng)風(fēng)，從春刮到冬”的世界風(fēng)庫(kù)，每天沙塵飛揚(yáng)。對(duì)于這樣的開(kāi)發(fā)施工，有關(guān)方面要嚴(yán)加管理，應(yīng)當(dāng)按相關(guān)規(guī)定采用防護(hù)措施，對(duì)不采用防護(hù)措施而制造沙塵者應(yīng)勒令停止施工。在戈壁荒漠上也有因開(kāi)礦造成地表破壞的報(bào)道［36］，也有搞種植開(kāi)發(fā)的。我國(guó)戈壁分布廣，自然條件差異較大。前述已知，雖然我國(guó)已有學(xué)者做過(guò)戈壁的自然地理區(qū)劃研究［1］，但至目前我國(guó)還沒(méi)有一個(gè)戈壁管理方面的法規(guī)性文件 （只在《中華人民共和國(guó)防沙治沙法》中提及），其原因之一是，對(duì)于戈壁的相關(guān)研究不深入，比如戈壁的分類管理區(qū)劃，戈壁可否進(jìn)行適度開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)的方式與程度等問(wèn)題都沒(méi)有得到解決。

另外，有學(xué)者指出，在極端干旱區(qū)用礫石覆蓋地表是防沙治沙的重要手段［24］，這種結(jié)論忽視了礫石的比熱容與熱輻射特征。中國(guó)自古至今都有壓砂田的做法，其原因就是礫石的比熱容較小，砂田在早春季節(jié)能明顯提高地溫。不僅如此，有些地方采用礫石、磚塊等建筑垃圾作沙障材料，雖然壓制了就地起沙，但由此卻強(qiáng)化了沙塵暴發(fā)生、發(fā)展的熱力學(xué)過(guò)程。

6　結(jié)束語(yǔ)

戈壁是一種重要的土地資源，所占面積較大，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位。但由于戈壁相對(duì)較為穩(wěn)定，也或許由于其利用價(jià)值相對(duì)較低，我國(guó)對(duì)于戈壁的研究相對(duì)薄弱。目前我國(guó)有關(guān)戈壁的研究主要集中的戈壁地表輻射與能量傳輸、戈壁風(fēng)沙流與戈壁地表風(fēng)蝕方面，微觀方面的深入研究與宏觀方面的綜合研究都較為薄弱，尤其是缺少上一級(jí)系統(tǒng)的要素之間的互動(dòng)機(jī)理研究。

研究區(qū)域多集中在甘肅河西走廊西端，而我國(guó)新疆的戈壁面積最大，其次內(nèi)蒙古也有大面積的戈壁分布，但目前對(duì)不同區(qū)域的戈壁的分異特征與分異規(guī)律的研究還很不夠。建議國(guó)家能上幾個(gè)較大的項(xiàng)目，將戈壁、沙漠納入較大的生態(tài)系統(tǒng)中，研究戈壁的形成與發(fā)育過(guò)程，尤其是現(xiàn)代過(guò)程；研究生態(tài)要素的功能尤其是互動(dòng)機(jī)理；研究戈壁、沙漠與全球變暖、環(huán)境變化的關(guān)系。

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POSITIVE AND NEGATIVE EFFECTS ON THE ECOLOGY OF GOBI——A CASE STUDY OF THE HEXI CORRIDOR OF GANSU

Chang Zhaofeng※，Liu Shizen，Zhang Dekui，Duan Xiaofeng，Wang Qiangqiang，Zhang Jianhui
（Gansu Desert Control Research Institute，Lanzhou 730070，China）

AbstractGobi is an important land resource which occupies an important position in the desert ecosystem due to its large area.To promote the coordinated development of Gobi research with the desert ecosystem research，this paper reviewed China＇s research on Gobi from several aspects such as the gobi classification，radiation and energy transfer，sand flow，wind erosion，using the literature and field investigation methods.The results showed∶1）China ＇s research on Gobi was relatively weak since the Gobi was relatively stable but low utilization value；2）Current research on Gobi focused on surface radiation and energy transfer，the sand flow，and wind erosion of Gobi.Indepth study of micro level and comprehensively study of macro aspect were relatively weak，especially lack of interaction mechanism between the elements of upper level the system.3）The study area concentrated in the western end of Gansu Hexi Corridor，but it was not enough in different regions for the study of differentiation characteristics and diversity law of Gobi.Finally，it proposed some suggestions for the Gobi research such as focusing on the formation and development process of Gobi especially the modern process of Gobi，ecological features especially the interaction mechanism of ecological factors，and the relationship between Gobi and desert and global warming and environmental change.

Keywordsgobi；desert；sandstorm；ecological effects；Hexi Corridor of Gansu

中圖分類號(hào)：F941.73；X171

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-9121［2016］01-0043-07

doi：10.7621/cjarrp.1005-9121.20160108

收稿日期：2014-09-03

作者簡(jiǎn)介：常兆豐 （1957—），男，甘肅會(huì)寧人，碩士、研究員。研究方向：荒漠生態(tài)。Email：czf123@sina.com

*基金項(xiàng)目：國(guó)家973前期“綠洲邊緣高大新月形沙丘穩(wěn)定性研究”（2014CB460611）；國(guó)家自然科學(xué)基金 （地區(qū)基金）“甘肅民勤綠洲邊緣積沙帶形成的氣候環(huán)境因子及其生態(tài)效應(yīng)”（41261102）