永凍土退化

根據(jù)趙云云等的研究，永凍土退化的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）全球氣候轉(zhuǎn)暖。溫度上升趨勢與凍土退化幅度相呼應(yīng)；

（2）降水因素。在雨季的間歇期，處于高溫階段，蒸發(fā)量很大，土壤容易干旱。因此，在降水期內(nèi)，大氣降水和地表水給予地下水充足的水量補(bǔ)給，同時(shí)也伴隨著水熱交換，從而引起凍結(jié)層上界慢慢消融、退化。

（3）地下徑流作用。地下水對(duì)多年凍土層起加溫作用，導(dǎo)致高原永凍土在平面上分布的連續(xù)性變差和厚度減薄，并對(duì)永凍土的形成和演化有極大的影響。

（4）凍土自身的性質(zhì)。巖土成分和性質(zhì)主要是通過其熱物理性質(zhì)和含水量來影響凍土的發(fā)育。堅(jiān)硬巖石的導(dǎo)熱系數(shù)一般大于第四紀(jì)松散層的導(dǎo)熱系數(shù)。所以，在其他條件等同情況下，堅(jiān)硬巖石中凍土層厚度是松散層中的1.3-1.5倍。在島狀凍土區(qū)，巖性和含水量對(duì)凍土島的生存起決定作用，土顆粒越細(xì)表面能越大，其持水能力越強(qiáng)，一般細(xì)顆粒地層要比粗顆粒結(jié)構(gòu)的地層含水量大。在相同的氣候條件下，潮濕的細(xì)粒土在冬季散失的熱量大，融化時(shí)所消耗的熱量就會(huì)更大。凍土的導(dǎo)熱系數(shù)大于融土的導(dǎo)熱系數(shù)，凍土的熱融量小于融土的熱融量，凍結(jié)速度要比融化速度和深度大。因此，潮濕細(xì)粒土的季節(jié)融化或凍結(jié)速度要比粗粒小。

（5）植被、沼澤的覆蓋。植被處于大氣和巖石圈之間，參與它們之間的熱量交換，熱量條件的變化必然要影響永凍土；沼澤化草甸土壤通氣不良、溫度較低、微生物活動(dòng)較弱等，有利于永凍土的保溫。因此，植被、沼澤能夠減小進(jìn)入土層的熱量，起到降溫作用。

（6）人類活動(dòng)的影響。隨著經(jīng)濟(jì)能源的開發(fā)、公路和鐵路的修建、草場資源的不合理利用等，對(duì)凍土退化有促進(jìn)作用。因此，人類活動(dòng)的影響已成為永凍土退化不可忽視的因素。

據(jù)何瑞霞等的介紹，目前，東北北部永凍土呈區(qū)域性退化狀態(tài)，它是全新世小冰期以來凍土退化的繼續(xù)和加強(qiáng)，凍土退化主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）凍土南界北移，總面積減小。根據(jù)1991-2000年間年平均地溫的平均值及其與永凍土南界的統(tǒng)計(jì)及半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，東北凍土南界已顯著北移，幅度可達(dá)50-120km。大、小興安嶺永凍土面積由20世紀(jì)70年代的3.9×10⁵km²減少到目前的2.6×10⁵km²，總面積減少了約35%。

（2）活動(dòng)層加深、局地凍土島消失。小興安嶺某林業(yè)局曾做過調(diào)查，20世紀(jì)50年代，該區(qū)管轄范圍內(nèi)凍土島占全區(qū)面積的10.5%，80年代凍土島幾乎消失。大興安嶺地區(qū)1986-2000年觀測資料表明，活動(dòng)層厚度逐年增加，觀測區(qū)陰坡下部融深增加25cm，陽坡下部融深增加85cm，濕地下伏凍土融深增加66cm，淺層土壤年平均溫度由1.6℃增至2.6℃。

（3）凍土溫度升高、厚度減薄、穩(wěn)定性降低。人為活動(dòng)頻繁的地段對(duì)凍土環(huán)境的破壞極為嚴(yán)重，導(dǎo)致局部地段凍土地溫升高相當(dāng)明顯，退化強(qiáng)度加大。與100a前相比，在東北地區(qū)現(xiàn)代永凍土區(qū)內(nèi)，融區(qū)范圍在擴(kuò)大。季節(jié)融化層底面平均溫度在近10a來增高了1℃以上。在季節(jié)凍土區(qū)，近40a來有67%的測站季節(jié)凍結(jié)層的平均溫度在上升，升幅可達(dá)0.6-1.4℃。凍土退化也導(dǎo)致凍土的熱穩(wěn)定類型變化，融區(qū)擴(kuò)展和一些對(duì)氣候變暖敏感的冰緣作用如熱喀斯特作用和熱融滑塌的增強(qiáng)。由此可見，氣溫并非是影響永凍土的唯一因素，就某一局地來說，除氣溫因素之外，地形、地面狀況、地層性質(zhì)、雪蓋等都顯著影響永凍土存續(xù)和狀態(tài)，有時(shí)局地因素甚至在小的時(shí)間尺度和空間尺度內(nèi)對(duì)永凍土的影響占主導(dǎo)作用，這決定了永凍土分布的復(fù)雜性，同時(shí)也導(dǎo)致永凍土在退化過程中非同步和同幅，使問題復(fù)雜化。然而相比永凍土變化的時(shí)間尺度，人類監(jiān)測其變化的時(shí)間幾乎是其中的一瞬，永凍土的歷史分布變化可以從某些冰緣構(gòu)造（如冰楔假形、砂楔、古凍脹丘遺跡、地層中的凍融撓曲等）中判讀，而其退化的過程和方式則很少留有可資參考的證據(jù)。 2100433B

永凍土的本質(zhì)是地層中的水分凍結(jié)對(duì)巖土性狀的一種改變，是一個(gè)狀態(tài)變量。所以狹義上的永凍土退化是一個(gè)與凍結(jié)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的概念，即指多年凍結(jié)層的消融和消失，是“質(zhì)變”過程；同時(shí)，永凍土是地面熱量支出大于收入長期積累的結(jié)果，永凍土狀態(tài)與外界氣溫存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，如果不考慮永凍土對(duì)氣溫響應(yīng)的滯后，理論上只要?dú)夂蜃兣?，出現(xiàn)不利于永凍土保存的情況，從廣義上講其就處于退化狀態(tài)，是“量變向質(zhì)變”的發(fā)展過程。

近20年來青藏高原凍土分布的表現(xiàn)是，永凍土在不斷萎縮、季節(jié)凍土不斷增加。凍土相對(duì)面積減少4.3%，約3.1萬km²，相應(yīng)的季節(jié)凍土面積增加3.1萬km²。由于季節(jié)凍土面積增大、永凍土萎縮、凍土下界上升、凍土溫度上升、季節(jié)凍結(jié)時(shí)間縮短、凍土深度變淺等一系列的退化問題，使凍土控制植被成為適應(yīng)寒旱生境的年輕植物區(qū)系、凍土中的大厚度區(qū)域性隔水層及其活動(dòng)層對(duì)水資源的調(diào)節(jié)作用等特殊生態(tài)環(huán)境功能減弱，影響工程建筑穩(wěn)定性的凍脹、融沉地質(zhì)功能增強(qiáng)，從而加速了高寒草場的退化和地表水資源的減少，引發(fā)出更多的凍土區(qū)工程地質(zhì)問題。而青藏高原連續(xù)永凍土區(qū)內(nèi)某些融區(qū)的出現(xiàn)，特別是深埋藏永凍土層的發(fā)現(xiàn)，說明這種情況不是偶然的。地面溫度的突變升溫可能來自地面狀況的改變，如植被的破壞、動(dòng)水被覆蓋等，青藏公路瀝青路面鋪設(shè)以后下覆永凍土的變化是可以檢測到的最好證明；也可能來自氣溫的突變，如在十幾米深度處發(fā)現(xiàn)古凍土上限。

草地退化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，既是漸進(jìn)的，又有階段性，按其退化程度分為：輕度退化、中度退化和嚴(yán)重退化。

輕度退化。牧草在頻繁采食或刈割下，生機(jī)衰退，草層高度、蓋度下降，產(chǎn)量較正常下降20%～30%；

中度退化。草層中優(yōu)良牧草明顯減少，劣質(zhì)牧草或有毒有害植物相對(duì)增加，草地向低產(chǎn)低質(zhì)演替的同時(shí)，土壤結(jié)構(gòu)和理化性狀明顯惡化，牧草產(chǎn)量下降30%～40%，放牧家畜牧草嚴(yán)重不足；

嚴(yán)重退化。植被和土壤條件進(jìn)一步惡化，牧草產(chǎn)量降低40%以上，草地出現(xiàn)嚴(yán)重的侵蝕，家畜長期得不到足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，生長發(fā)育受阻，生產(chǎn)性能衰退，個(gè)體變小，或由低產(chǎn)家畜取代高產(chǎn)家畜，草原的整個(gè)生產(chǎn)能力和生態(tài)功能下降。如不能及時(shí)扭轉(zhuǎn)，整個(gè)系統(tǒng)就可能崩潰，草原將不復(fù)存在。

人們應(yīng)采取強(qiáng)力措施防止草地退化，對(duì)已退化的要進(jìn)行重建，使它恢復(fù)，并提高其生產(chǎn)能力與生態(tài)功能。

草地退化的原因主要是由于人類從草地上不斷取走大量的物質(zhì)與能量，草地長期入不敷出，違背了生態(tài)平衡的基本原則而造成的。其中最直接、最重要的原因是：

（1）過度放牧。草地上放牧的家畜長期超載，頻繁啃食和踐踏，牧草光合作用不能正常進(jìn)行，種子繁殖和營養(yǎng)更新受阻，生機(jī)逐漸衰退；

（2）不適當(dāng)開墾、挖藥材、砍薪柴、割草、摟草、摟發(fā)菜等，破壞了草地植被，使風(fēng)蝕、水蝕、沙化、鹽漬化和土壤貧瘠化加??；

（3）管理不當(dāng)。在居民點(diǎn)、畜群點(diǎn)、飲水點(diǎn)或河流、道路兩側(cè)，由于缺乏保護(hù)與管理措施，各種不適當(dāng)因素強(qiáng)烈影響，草地退化以同心圓或平行于河流、道路，逐步向外擴(kuò)展，離基點(diǎn)、路道、水源越近，退化愈嚴(yán)重；

（4）草地使用、管理權(quán)限不明。家畜戶有戶養(yǎng)，而草地權(quán)屬不清，無償無限使用，造成搶牧濫牧。

全球土壤退化概況

當(dāng)前，因各種不合理的人類活動(dòng)所引起的土壤和土地退化問題，已嚴(yán)重威脅著世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球土壤退化面積達(dá)1965萬平方公里。就地區(qū)分布來看，地處熱帶亞熱帶地區(qū)的亞洲、非洲土壤退化尤為突出，約300萬平方公里的嚴(yán)重退化土壤中有120萬平方公里分布在非洲、110萬平方公里分布于亞洲；就土壤退化類型來看，土壤侵蝕退化占總退化面積的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一；就退化等級(jí)來看，土壤退化以中度、嚴(yán)重和極嚴(yán)重退化為主，輕度退化僅占總退化面積的38%。全球土壤退化評(píng)價(jià)(Global Asses smentof Soil Degradation）研究結(jié)果顯示，土壤侵蝕是最重要的土壤退化形式，全球退化土壤中水蝕影響占56%，風(fēng)蝕占28%；至于水蝕的動(dòng)因，43%是由于森林的破壞、29%是由于過度放牧、24%是由于不合理的農(nóng)業(yè)管理，而風(fēng)蝕的動(dòng)因，60%是由于過度放牧、16%是由于不合理的農(nóng)業(yè)管理、16%是由于自然植被的過度開發(fā)、8%是由于森林破壞；全球受土壤化學(xué)退化（包括土壤養(yǎng)分衰減、鹽堿化、酸化、污染等）影響的總面積達(dá)240萬km2，其主要原因是農(nóng)業(yè)的不合理利用（56%）和森林的破壞（28%）；全球物理退化的土壤總面積約83萬平方公里，主要集中于溫帶地區(qū)，可能絕大部分與農(nóng)業(yè)機(jī)械的壓實(shí)有關(guān)。

中國土壤退化狀況

基本類型根據(jù)土壤沙化區(qū)域差異和發(fā)生發(fā)展特點(diǎn)，我國沙漠化土壤(地)大致可分為3種類型

一、干旱荒漠地區(qū)的土壤沙化。該類型占沙漠化土地總面積的30.7%。主要分布在內(nèi)蒙古的狼山一寧夏的賀蘭山一甘肅的烏鞘嶺以西的廣大于早荒漠地區(qū)，沙漠化發(fā)展快、面積大。據(jù)研究，甘肅省河西走廊的沙丘每年向綠洲推進(jìn)8m。該地區(qū)由于氣候極端干旱，土壤沙化后很難恢復(fù)。

二、半干旱地區(qū)土壤沙化。該類型占沙漠化土地總面積的65.4%。主要分布在內(nèi)蒙古中西部和東部、河北北部、陜北及寧夏東南部年降水量在250～500mm的地區(qū)。該地區(qū)屬農(nóng)牧交錯(cuò)的生態(tài)脆弱帶，由于過度放牧及農(nóng)墾，土壤沙化呈大面積、區(qū)域化發(fā)展。該地區(qū)是我國沙漠化比較集中分布的區(qū)域。半干旱地區(qū)所引起的土壤沙化受人為因素影響很大，但土壤沙化有逆轉(zhuǎn)的可能。

三、半濕潤地區(qū)土壤沙化。該類型占沙漠化土地總面積的3.9%。主要分布在黑龍江、嫩江下游，其次是松花江下游、東遼河中游以北地區(qū)，呈狹帶狀斷續(xù)分布在河流沿岸。沙化面積小，發(fā)展程度較輕，并與土壤鹽堿化交錯(cuò)分布，屬林一牧一農(nóng)交錯(cuò)的地區(qū)，年降水量在500mm左右。在不連續(xù)破壞其生態(tài)平衡的前提下，這一類型的土壤沙化有自我逆轉(zhuǎn)的可能，在合理利用土地資源和采取適當(dāng)措施的情況下，能加速其逆轉(zhuǎn)過程。