摘要 選取氣溫、降水因子以及反映人類社會經(jīng)濟(jì)活動的人口、耕地、牲畜等影響因子的相對指標(biāo)為分析因子，利用主成分分析與相關(guān)分析相結(jié)合的方法，定量分析近50年（1953-2004）來各影響因子與綜合影響因素對內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原沙漠化的作用強(qiáng)度。結(jié)果表明：在當(dāng)?shù)亟?0年的沙漠化過程中，驅(qū)動因素、抑制因素與影響因素的綜合作用力與沙漠化指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.889 9，-0.403以及0.600 5；草原沙漠化程度呈現(xiàn)出隨人類活動強(qiáng)度增加日益加劇的趨勢，其中牲畜結(jié)構(gòu)對草原沙漠化變化趨勢的改變有著重要作用；影響因素的綜合作用力與沙漠化指數(shù)的相關(guān)系數(shù)只有0.600 5，這是由于生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)各因素之間存在非線性作用機(jī)制，相關(guān)分析的線性假設(shè)在一定程度上低估了其作用強(qiáng)度，同時(shí)人類活動和自然因子的波動對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響存在一個(gè)滯后期。

關(guān)鍵詞 呼倫貝爾草原；沙漠化;影響因素;定量分析

中圖分類號 F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)05-0200-05

關(guān)于沙漠化的主要影響因素，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，在地質(zhì)歷史時(shí)期地球表層的沙漠化由地球運(yùn)動參數(shù)所決定，而近代地球表層沙漠化的主要驅(qū)動因子是人類活動［1］。但是包括人類在內(nèi)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)［2］，具有高度的時(shí)空異質(zhì)性。目前不少學(xué)者以不同時(shí)期的不同沙化草原地區(qū)為研究對象，利用主成分分析方法、線性回歸分析與相關(guān)分析、殘差分析、系統(tǒng)動力學(xué)模型等模型技術(shù)和數(shù)學(xué)分析手段對草原沙漠化的多個(gè)影響因素的作用強(qiáng)度進(jìn)行了定量分析［3～15］。從他們的研究結(jié)果看，不同地理單元的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對人類活動與自然因素的響應(yīng)機(jī)制和敏感程度存在差異。呼倫貝爾草原是我國東北和整個(gè)東北亞的重要生態(tài)屏障，并且是一個(gè)生態(tài)脆弱的地理單元。在對其近50年來（1953-2004）的人類經(jīng)濟(jì)活動和自然因素演化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述和指標(biāo)合成的基礎(chǔ)上，定量分析其人類經(jīng)濟(jì)活動和自然因素與草原沙漠化指數(shù)之間的關(guān)系，其結(jié)果能為該區(qū)域開展社會經(jīng)濟(jì)活動以及制定資源利用政策提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域?yàn)楹魝愗悹柌菰闹黧w——海拉爾、滿洲里與呼倫貝爾的牧業(yè)四旗（鄂溫克族自治旗、新巴爾虎右旗、新巴爾虎左旗以及陳巴爾虎旗），面積近8.5萬km²，呼倫貝爾草原沙漠化土地主要分布在這一區(qū)域。

呼倫貝爾草原風(fēng)蝕沙化地多為沙質(zhì)高平原地貌，地勢由東南向西北逐漸傾斜，且南高北低，平均海拔600～800 m。沙丘多為固定或半固定蜂窩狀和梁窩狀沙丘，風(fēng)蝕地貌發(fā)育明顯，并呈帶狀沙丘分布，地表物質(zhì)組成主要為結(jié)構(gòu)疏松的第四紀(jì)河湖相沉積砂層。該區(qū)氣候具有半濕潤——半干旱的過渡特點(diǎn)，冬季嚴(yán)寒漫長、春季多風(fēng)干旱。從近50年來的平均情況看，因?yàn)榈靥幘暥绕?，多年平均氣溫較低，為-2.5℃～0℃，絕對最低氣溫可達(dá)-49℃，年≥10℃積溫1 800℃～2 200℃；多年日照時(shí)數(shù)為2 900～3 200 ｈ，無霜期90～100 ｄ；多年平均降水280～400 ｍｍ，且多集中于夏秋節(jié)，年蒸發(fā)量1 400～1 900 ｍｍ，干燥度1.2～1 .5，相對濕度60%～70%，形成了較為明顯的干濕季。區(qū)域內(nèi)年平均風(fēng)速為3～4 ｍ/ｓ，大風(fēng)主要集中在3～6月份，年大風(fēng)日數(shù)20～40 ｄ。在以上的地理與氣候條件下，區(qū)域內(nèi)植被以中生和旱生耐寒的根莖與叢生禾草及雜類草為主。

2 數(shù)據(jù)來源及變量的選擇

從目前對草原沙化、退化的影響因素定量分析的研究看，反映人為活動強(qiáng)度的耕地面積、人口密度和牲畜數(shù)量與代表自然狀況的年降水量、年均溫度是基本的分析因子［3～9，12］。在以這些因子為基本分析因子的基礎(chǔ)上，為更好地說明人類活動對草原沙化的影響，本文不再作總量指標(biāo)上的分析，而以單位面積上的人類活動強(qiáng)度的相對指標(biāo)，包括草原區(qū)人口密度（pd）、耕地指數(shù)（ci，耕地面積與6旗市土地面積的比例）、牲畜密度（ld，總牲畜羊單位與6旗市土地面積的比例）為分析因子。相應(yīng)地，在因變量的選擇上，本文把目前文獻(xiàn)中普遍使用的沙漠化面積這一總量指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬χ笜?biāo)沙漠化指數(shù)（gdi，草原沙漠化面積占6旗市土地總面積的比重）。同時(shí)，考慮到小牲畜破壞草原帶來的后果更嚴(yán)重，本文加入了牲畜結(jié)構(gòu)這一影響因子，用大牲畜羊單位在總牲畜羊單位中的比重來補(bǔ)充說明放牧對草原沙化的直接影響。

基于近50年來呼倫貝爾草原沙漠化面積存在較大的變異系數(shù)以及沙漠化面積數(shù)據(jù)的可得性，本文以該區(qū)域1958，1963，1975，1985，1994，1999，2000與2004年作為樣本年度。其中，土地總面積與所有的自變量數(shù)據(jù)都來源于當(dāng)年的呼倫貝爾市統(tǒng)計(jì)年鑒；90年代以前的草原沙漠化面積數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)資料，90年代以后的草原沙漠化面積數(shù)據(jù)來源于第一、二、三次全國荒漠化監(jiān)測公布的數(shù)據(jù)。為了簡化自變量的協(xié)方差結(jié)構(gòu)，分析變量中存在的復(fù)雜關(guān)系，本文對各分析因子利用主成分分析法進(jìn)行了指標(biāo)合成。其中，牲畜中不含生豬，大畜包括牛、馬、驢、騾、駱駝，小畜包括山羊和綿羊，畜牧業(yè)數(shù)據(jù)為牧業(yè)年度（6月末）數(shù)；反映自然因素的變量（年平均溫度和年平均降水）選取的是海拉爾氣象站當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)（因?yàn)楹＠瓲枤庀笳疚挥诤魝愗悹柌菰行模荏w現(xiàn)呼倫貝爾草原氣候的基本情況）；考慮到草原的沙化是人類經(jīng)濟(jì)活動與自然因素在連續(xù)數(shù)年內(nèi)的累加作用所致，本文對人口、牲畜、耕地面積等在進(jìn)行了取10年平均值的處理后再得到各變量的值。變量的主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見表1。

3 計(jì)算結(jié)果及其討論

在草原沙漠化影響因素的定量研究中，關(guān)于變量間的函數(shù)關(guān)系形式并沒有得到廣泛認(rèn)可的模型形式可以遵循。事實(shí)上，草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中自然因素與人為因素內(nèi)部各因子間及所有因子間都有著錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系，是一個(gè)深受人類經(jīng)濟(jì)活動影響的開放復(fù)雜巨系統(tǒng)［2］。從表2可以看出，影響呼倫貝爾草原沙漠化的各影響因子之間存在不同程度的相關(guān)性，彼此間具有時(shí)空耦合的相互作用。

因此，要把這種包括多種影響因子的時(shí)空耦合的作用方式以一簡單的模型函數(shù)形式表述出來目前是不現(xiàn)實(shí)的。為了定量分析各因素對草原沙漠化的作用強(qiáng)度，本文利用主成分分析與相關(guān)分析相結(jié)合的方法，在對各影響因子進(jìn)行指標(biāo)合成的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)分析方法定量研究各影響因子對呼倫貝爾草原沙漠化的作用強(qiáng)度，并分析了它們近50年來的變化趨勢。

3．1 計(jì)算結(jié)果

主成分分析采用的統(tǒng)計(jì)軟件為spss11.5。為均等地對待每一個(gè)變量，消除各變量計(jì)量單位不同可能帶來的不合理影響，本文對pd，ci，ld，propc，avtem，avrain變量進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，分別記為x1～x6，同時(shí)從其相關(guān)矩陣出發(fā)來求主因子，提取所取主成分的特征向量建立因子載荷陣，作正交旋轉(zhuǎn)，結(jié)果如表3所示。從特征根看：前2個(gè)主因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)94.66%，這表明僅用主成分F1，F(xiàn)2就可以反映本文所選呼倫貝爾草原沙漠化主要影響因素全部信息的94.66%，因此，本文用2個(gè)新變量F1、F2來代替原來的6個(gè)指標(biāo)。從特征向量看，第一特征向量在pd，ci，ld與avtem上有較大的負(fù)荷，說明第一特征向量是人口密度、耕地指數(shù)、牲畜密度與年均氣溫的綜合指標(biāo)，而且從理論上看，這些指標(biāo)與草原沙漠化指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，所以可以把F1看成是草原沙漠化的綜合驅(qū)動因素。第二特征向量只在propc與avrain上有較大負(fù)荷，說明第二向量主要反映的是牲畜結(jié)構(gòu)以及年均降水，且理論上這兩個(gè)指標(biāo)與草原沙漠化指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，所以可以把F2看成是草原沙漠化的綜合抑制因素。主因子F1，F(xiàn)2的線性組合為:

F1=0.317x1+0.246x2+0.205x3+0.033x4+0.301x5+0.183x6

F2=0.171x1-0.005x2-0.112x3+0.457x4+0.126x5+0.597x6

由于前兩個(gè)主因子反映了原變量的大部分信息，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)94.66%，因此可以用因子的方差貢獻(xiàn)率作為綜合評價(jià)草原沙漠化總影響因素得分的權(quán)重，綜合驅(qū)動因素（F1）、綜合抑制因素（F2）按其各自的方差貢獻(xiàn)率加權(quán)相加便得草原沙漠化總影響因素的綜合得分，即草原沙漠化影響因素的綜合作用力。其計(jì)算公式為： F=0.6237F１+0.3229F2。單個(gè)影響因子變量與綜合因子變量F1，F(xiàn)2，

（1）呼倫貝爾草原沙漠化程度呈現(xiàn)出隨人類活動強(qiáng)度增加而日益加劇的趨勢。表征土地利用強(qiáng)度的耕地指數(shù)、牲畜密度因子在主成分中具有很高的負(fù)荷量及其與草原沙漠化指數(shù)具有很高的相關(guān)系數(shù)，這反映了呼倫貝爾草原近50年來的牲畜超載與開墾活動直接作用于草原植被后對草原生態(tài)帶來了明顯破壞，土地的過度利用是當(dāng)?shù)夭菰衬闹饕藶橐蛩亍Ｈ丝诿芏扰c草原沙漠化的作用也較強(qiáng)，接近0.9的相關(guān)系數(shù)及其在第一主成分中超過一半的特征向量系數(shù)反映了近50年來增長了9倍的草原區(qū)人口及增長了3倍的草原區(qū)農(nóng)村人口作為在草原上生活的主體對草原沙化帶來的直接或間接的作用。牲畜結(jié)構(gòu)與草原沙漠化指數(shù)呈現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即在一定的牲畜密度下，大牲畜（折合成羊單位）在總牲畜中所占的份額越大，對草原的破壞性相對越小。但從呼倫貝爾草原近50年的牲畜結(jié)構(gòu)看，小牲畜在總牲畜中的比重近50年間上升了近20%，在總牲畜中占到了65%以上，偏好放養(yǎng)投入少、見效快、簡便省事的小牲畜導(dǎo)致牲畜結(jié)構(gòu)相對偏倚，即使在牲畜總量沒有變化的情況下，大量增長的小牲畜因其刨、啃草根等行為帶來的對草原沙化的作用也很明顯。結(jié)果中反映人類社會經(jīng)濟(jì)活動的指標(biāo)與當(dāng)?shù)夭菰衬笖?shù)間的相關(guān)關(guān)系既符合生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論，當(dāng)?shù)夭菰郴遮厙?yán)重的現(xiàn)實(shí)情況也為其提供了佐證。

（2）當(dāng)?shù)亟?0年來草原沙漠化的驅(qū)動因素的作用強(qiáng)度要大于抑制因素的作用強(qiáng)度。雖然從當(dāng)?shù)亟?0年來草原沙漠化形勢總體上日趨嚴(yán)峻的情況出發(fā)，這一結(jié)論非常明顯，但本文從各影響因素出發(fā)在計(jì)量上對這一結(jié)論提供了驗(yàn)證。盡管由于樣本量限制，本文沒能對驅(qū)動因素、抑制因素通過與草原沙漠化指數(shù)建立回歸模型來分離兩者在綜合作用于草原沙漠化時(shí)的具體作用強(qiáng)度，但以下兩方面已經(jīng)足以對此進(jìn)行說明。一方面，從兩者在草原沙漠化總影響因素得分中權(quán)重的比較看，當(dāng)?shù)亟?0年來草原沙漠化的驅(qū)動因素的權(quán)重比抑制因素的權(quán)重大了0.3以上；另一方面，從影響因素的綜合作用力與草原沙漠化指數(shù)的相關(guān)系數(shù)看，影響因素的綜合作用力與草原沙漠化指數(shù)呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，綜合作用力促進(jìn)了當(dāng)?shù)夭菰纳衬?/p>

（3）影響因素的綜合作用力與沙漠化指數(shù)的相關(guān)系數(shù)只有0.600 5，這是由于生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，各因素之間存在非線性作用機(jī)制，相關(guān)分析的線性假設(shè)在一定程度上低估了其作用強(qiáng)度，同時(shí)人類活動和自然因子的波動對生態(tài)系統(tǒng)的影響存在一個(gè)滯后期，從圖2可以看出，草原沙漠化影響因素的綜合作用力（F）與草原沙漠化指數(shù)存在一個(gè)基本平行的關(guān)系，但是F值在20世紀(jì)70年代中期的低值，作用于生態(tài)系統(tǒng)后，直到20世紀(jì)90年中期才反映出來。由此可以解釋為什么20世紀(jì)90年代末開始呼倫貝爾草原沙漠化影響因素的綜合作用力（F）開始下降，但是草原沙漠化指數(shù)還在上升。

由于數(shù)據(jù)限制，本文所選擇的主要影響因素指標(biāo)還只能比較粗糙地反映最近50來年的現(xiàn)實(shí)情況，有關(guān)人工種草狀況、圍欄狀況、地下水利用狀況、草原交通發(fā)展?fàn)顩r、礁采狀況等指標(biāo)都應(yīng)補(bǔ)充進(jìn)影響因子以全面地反映當(dāng)?shù)亟?0來年草原沙漠化影響因素的作用。

4 結(jié)論與對策建議

（1）由人口密度、耕地指數(shù)、牲畜密度等變量綜合形成的驅(qū)動因素是呼倫貝爾草原近50年來沙漠化擴(kuò)展的主要原因。而在各個(gè)驅(qū)動因子中，人口的迅速膨脹及與之相關(guān)的土地的過度利用是草原沙漠化的主要因素。因此，在短期內(nèi)不能顯著而有效地控制人口數(shù)量的前提下，積極發(fā)展教育文化事業(yè)，促進(jìn)大批人員外出務(wù)工，有效引導(dǎo)牧民合理利用土地等措施有利于緩和當(dāng)?shù)夭菰衬膲毫Α?/p>

（2）牲畜結(jié)構(gòu)對草原沙漠化變化趨勢的改變有著重要作用。有關(guān)部門與基層在生態(tài)較脆弱的地區(qū)要提倡少養(yǎng)甚至禁止養(yǎng)羊，采取積極措施引導(dǎo)牧民改善牲畜結(jié)構(gòu)，從而降低因牲畜結(jié)構(gòu)不合理造成的對當(dāng)?shù)夭菰钠茐摹?/p>

（3）過牧與開墾對草原沙漠化具有顯著的影響。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，牧民為追求收入的最大化常常會盡量增加放牧的牲畜數(shù)量，開荒地種植農(nóng)作物，從而增強(qiáng)草原沙漠化驅(qū)動因素的作用強(qiáng)度。牧民的經(jīng)濟(jì)利益我們不能不重視，強(qiáng)制性地要求牧民減少牲畜數(shù)量、停止開荒的做法不現(xiàn)實(shí)且收效甚微。草地資源是一個(gè)綜合體，但目前我們還只注重其作為飼草資源和土地資源這兩個(gè)方面，而忽視了草地資源的其他方面，如草地景觀資源、草地文化資源、草地有花植物資源、草原藥用植物資源、草原菌類資源等。草原沙漠化的防治亟待開發(fā)高科技含量、高附加值、低生態(tài)壓力的新型產(chǎn)業(yè)。

(編輯：溫武軍)

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