用系统工程方法研究我国的荒漠化土地及其治理，本文主要内容关键词为：系统工程论文,土地论文,我国论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
从系统工程的观点看，荒漠化是陆地生态系统演替过程中的一个极端。用系统观点和系统工程方法研究制定治理措施和方案，这里最重要的有四点：1.用持续发展的观点，认识防治沙漠化的必要性和重要性；2.用逆向调整的观点，切断荒漠化演变链；3.扬长避短、趋利避害；4.适度开发与利用。
1994年10月在巴黎签署的《国际防治荒漠化公约》中对荒漠化的定义为“荒漠化系指包括气候变化和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和干旱亚湿润地区的土地退化”。我国荒漠化土地面积为332 .7万平方公里，占国土面积的34%，其中沙质荒漠化（简称沙漠化）面积为153万平方公里，水蚀引起的荒漠化面积为179.4万平方公里，有近4亿人口受到荒漠化的危害。在我国“三北”地区每年有2 亿亩农田遭受风沙危害，粮食产量低而不稳，有15亿亩草场严重退化，有数以千计的水库和灌渠遭受风沙侵袭，有800 多公里铁路和数万公里的公路在风沙威胁之下。荒漠化的发展使我国大批农田成为低产田，有的失去生产能力，土地失去植被保护，生态环境恶化，生物物种减少。荒漠化严重地区人民生活极端贫困，土地荒漠化问题已严重制约着我国农业生产发展，生态环境改善和整个国民经济发展。在我国这样人多地少的国家，防治土地荒漠化问题无疑是持续发展的一个重大战略问题。
我国在沙质荒漠化治理和防治水土流失方面，成绩比较显著，随着“三北”防护林体系建设和造林绿化事业的发展，治沙工作取得了新的成绩。采取营造防护林及封育等措施，使10%的荒漠化土地得到了治理，从沙漠中新辟农田2000多万亩，4400平方公里严重退化的草场由于封育得到了恢复和保护，产草量增加20%。但由于没有采取系统工程的方法去规划和综合治理，致使这项事业至今仍处在边治理边破坏的状况。荒漠化面积近几十年来呈不断扩展之势，沙质荒漠化土地蔓延的速度60、70年代每年约为1560平方公里，到80年代每年约达2100平方公里。现在不仅北方干旱、半干旱多风地区分布有广大荒漠化土地，就是湿润、半湿润地区也出现以风沙为标志的沙质荒漠化土地。
国务院新近批准的我国沙漠化治理规划决定建立防、治、用有机结合的防治体系。这是用系统工程方法治理荒漠化的一个良好开端。要真正使我国防治荒漠事业取得应有进展，必须采取系统工程方法。
一、用系统观点对我国荒漠化机理进行科学的研究
从系统工程的过程观点看，荒漠化是陆地生态系统演替过程中的一个极端。它是水土流失，降水减少，草场农田退化，森林植被破坏，土壤盐渍化、碱化、沼泽化、肥力减退等现象的综合和抽象。这一过程存在于自然环境和人类活动相互影响的生态系统中。土地——生物——人类活动是这一生态系统的主要结构单元。土地因素包含着光、水、气、热、土壤无机物等多种环境因素。生物包括植物、动物、微生物。在没有人为干扰因素的情况下，这两大类要素之间按照一定的规律自组织成有序的自然生态系统，进行着物质、能量的变换，具有系统的自我维持、自我调节的相对平衡能力，其演替规律是趋向于相对稳定。人类活动或其它突然性因素的加入，使得这一生态系统产生了干扰。人类活动成了该生态系统唯一可以调控的因素。这些干扰对自然生态系统产生的压力在合理的系统调节功能的调节范围内时，系统仍然能维持平衡，当干扰超过原生态系统的调节能力，整个生态系统就会失衡，使系统的结构和功能遭到严重破坏，越是脆弱的生态系统，其抵抗外界干扰的能力越弱，超过一定限度就会向着荒漠化方向发展。因此，土地荒漠化的实质是土地生态系统失衡而导致的退化演变结果。
荒漠化起源于自然和人类活动的干扰，表现为第一生产者树木、草本植物减少。治理的基本规律要把自然界和人类对土地生态系统的干扰控制在系统能够承受的限度内，使其植被逐步扩大或恢复，达到生态系统的平衡。这样做要暂时减少一部分粗放的、掠夺性、破坏性的开发利用，改用科学合理的开发、利用方式。世界许多地方的实践证明，防止荒漠化，恢复荒漠化土地的生态平衡，当前不一定会减少这些土地的经济产出，从长远观点看一定会增加这些土地的经济产出。
我国荒漠化土地大部分分布在人口密度较大，经济活动频繁，土地荒漠化严重，风沙危害对人们生活和经济建设影响日益突出的地区。该地区的治理开发不仅要防止土地沙漠化的发生，而且要积极营造防风固沙林、农田防护地，发展速生丰产林。结合封育、飞播改良草场，建立人工草场和饲草基地。大力发展经济林和沙生药用、经济植物种植，使已经沙漠化或风沙化的土地恢复生产力。同时要发展多种经营，促进产业的形成和发展。这一地区已有一部分地方实现了这一目标。
二、对我国沙漠化土地成因要进行系统化的研究
荒漠化是自然和人类活动对土地生态系统干扰，使这一生态系统失去平衡造成的，那么这些干扰是什么呢？要科学合理地防治沙漠化，必须首先系统地分析研究各地土地退化的成因，这样才可能有针对性地防止和治理。
我国土地沙漠化的成因可分为两大类：
1.自然因素。
我国沙质土壤和风成沙分布广泛。在西北地区就有数亿亩风蚀性土壤。草原地区的沙质栗钙土，由于生物量不大，土层薄，土壤肥力不高，也是土地沙化的物质基础。气候干旱、春季少雨、大风频繁，这是发生荒漠的潜在因素。
2.人为因素。
不合理的农垦，过度放牧及樵采等人类经济活动，破坏植被，这是诱发因素。无数事实证明，存在荒漠化自然因素的地方，利用合理，可以不发生荒漠化；因而，人为因素是更直接的因素。
据测算，我国由于不合理农垦造成土地荒漠化的占25.4%，由于过度放牧而造成土地荒漠化的占28.3%，不合理的樵采而造成荒漠占荒漠地总面积的31.8%。
其余如水资源利用不当造成的荒漠占8.3%；在风力作用下， 沙丘前移造成的占5.5%；工矿建设造成的占0.7%。
三、采用现代科学技术方法，进行系统监测
荒（沙）漠化监测是防沙治沙的重要基础性工作。我国自然地理条件复杂，沙地（漠）类型及其成因繁杂多样，治理开发的方式方法和开发潜力亦各不相同，只有准确及时地掌握和了解全国土地沙漠化的本底及其动态变化信息，并作出评估，为政府及有关部门及时提供全国或区域性各类沙漠化土地结构动态变化的信息，才能为政府决策提供科学依据。使我国的防治沙漠化工作建立在可靠的基础之上。建立荒漠化监测及其信息系统，这是关系到我国和全球防治沙漠化工作的一个重大的战略问题。
这个系统应该采用遥感综合监测技术，对重点监测区进行持续性定位和流动观测，对各级的监测管理体系进行定期的信息更新，监测成果定期汇总上报，形成自上而下有组织协调、管理能力的监测网络。采用计算机技术建立数据库和仿真模型，以进行预测和各类方案实验。
多年来，我国科研人员基本查明了北方土地沙漠化的分布、成因、类型和过程，进行了区划，编制了土地沙漠化类型图，而且在不同自然地带建立了实验示范区。各科研及教学单位已拥有多渠道的地面监测和卫星、遥感监测系统，并采用卫星及遥感技术在一些比较典型的荒（沙）漠化地区进行了各种类型的沙漠化土地普查和监测的示范性实验。为查清我国沙漠化土地的本底，适应我国和世界沙漠化防治工作的需要和建立全国荒（沙）漠化监测体系。1994年，我国全面开展了全国性沙漠化土地普查。这些为我国的荒（沙）漠化监测体系建设奠定了良好的基础。进行系统的监测，必须制定出科学的指标体系，这些指标至少应包括：
1.社会经济方面。
防治区域的人口数量构成百分比，收入水平，就业状况，产业结构，能源消耗水平，结构等。
2.防治区的社会政策条件。
防治荒漠化的规划、法制、优惠条件，动员组织群众的措施，科技支持状况。
3.生态环境条件。
包括植被种类、盖度、年生长量、消耗量、生物总量、土壤类型、肥力状况、生物繁殖生长能力、土壤养分流失情况、水资源数量、水体污染状况、水内生物量、生态系统的生产力、承受力、抗逆性等，主要人为干扰因素和力度。
4.对区域性生态循环的贡献。
荒漠化防治对大气质量、水质的影响；水文循环改善（削洪增枯、增加地下径流）；总的碳收支量，包括计算植被散发及吸收二氧化碳量等等。
四、用系统观点和系统工程方法研究制定治理措施和方案
就是要用系统论的观点和方法历史地、联系地、整体地研究制定防治和治理荒漠化的方案、措施和政策。这里最重要的是四点：
1.用持续发展的观点，认识防治沙漠化的必要性和重要性。
世界环境与发展委员会（WCED）在1987年出版的《我们的共同未来》一书中指出，可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。这一观点的提出是人类文明进步的一个重要标志。可持续发展方式是主要依靠科技进步的发展方式。
2.用逆向调整的观点，切断荒漠化演变链。
荒漠化的系统过程是：树木减少——植被高度降低——乔木消失、灌木减少、消失——优质牧草数量减少，盖度下降——劣质杂草侵入——植被盖度进一步下降——出现裸露沙地——风力侵蚀出现——荒漠化。防止荒漠化就是要在任何一个阶段发现就应中止其演变链并使其逆向演变。对已经严重荒漠化的地方，要从当地的水源、气候条件出发，进行有目的的人工调整，使其从后一演变阶段逆向地向前一阶段演变。当然，越快越好，但要循序渐进，操之过急的跨越，往往得不到预想的结果。因此，荒漠化治理是一个很长的历史过程，是要几代、几十代人为之奋斗的事业。如果名为治理荒漠化，结果采取的措施不能阻止和中断上述演变链，相反加速其演变，则这种治理实际是破坏。采取其它不从植被恢复入手的纯工程筑坝等措施也是治标不治本，甚至根本无济于事。解放以来我国曾投入巨量资金防治水土流失，但见效不大，也不符合这一原理。
3.扬长避短、趋利避害。
从自然条件讲，我国荒漠化地区分为两类，一大类是西北部的沙质荒漠化地区，这些地区降雨较少，淡水资源不足，植被不足，风沙肆虐，这是两大劣势；但这些地区有人口密度较小，土地资源丰足，地面比较平坦，改造较易，阳光充足，有得天独厚的风能和充沛的太阳能，昼夜温差大，农作物养分积累快，这是很大的优势。
另一类是南方地区，由于植被破坏，过度耕作，水土流失，过分依赖化肥造成土壤有机质下降而造成的荒漠化。在这些地区已失去利用价值的土地不多，但正处于荒漠化过程中的土地不少。这些地方的优势和劣势几乎和上述荒漠化地区相反。在不同地区进行荒漠化土地的防治和开发利用，一定不要违背自然规律，选择那些硬拼、蛮干的方案，而要选择那些顺其自然，扬长避短，趋利避害的方案。比如现在在西北地区试行和推广的利用塑料大棚，实行循环用水，贮能温度补偿的生物生产方式就是一个很好的生产方式。既利用充足的太阳能优势，又避开了水源不足，风沙肆虐的劣势。
4.适度开发与利用。
荒漠化地区发展经济的最大限制因素是生态环境脆弱，对开发利用的承载能力不强，稍不注意，走上过度开发利用的路子，就会适得其反，“高投入，低产出”，甚至于无产出的例子不胜枚举。1977年内罗毕世界沙漠化大会后十年，世界性的荒漠化问题不但未解决，局部反而有恶化。人们为了开发沙漠已投入大量的资金修人工运河，打深井抽水，营造绿坝，草场和开垦农田，有成功也有失败。
50年代初，苏联为改造沙漠，将天然水引入人工河道，建设了被称为“世纪工程”的卡拉库姆大运河。一系列水利工程完成后，很快在咸海流域形成了620万公顷的水浇地，使全苏的棉花成倍地增长。1982 年，中亚水浇地产优质棉800多万吨，不但结束了苏联进口棉花的历史， 而且用长绒棉换取了大量的外汇。但好景不长，30多年之后的今天，水浇土地上地下水普遍上升，土壤大面积盐渍化，产量急剧下降；阿姆河下游水质恶化，引起疾病增加和婴儿死亡；“白风暴”（含盐分的风暴）增多；咸海面积缩小，不仅当地的居民不再称颂举措的伟大，科技界当年参与实施计划的人，也都改变了初衷。在苏美两国宇航艺术展览会（1989年）的入口处，有一个大幅的画面，宇航员手持两张不同时期的咸海卫星照片，向人们示意咸海正在干涸。这幅画被称之“宇宙思维”，表达了探索宇宙奥秘的人，从太空俯视地球，发现了荒漠化进程的迅速而产生的忧虑。
非洲的1/2土地是荒漠和半荒漠（1400万平方公里）。60年代初， 人们在研究萨赫勒地区的自然条件后，认为振兴经济的注意力应放在解决影响牧业发展的牲畜大量死亡和人畜供水问题上。特别是在大旱导致大量牲畜死亡和大批饥民流离失所以后，一方面国际社会派出兽医专家、提供疫苗、培训人员、组建兽医所、提供幼畜等，在很短的时间内，使畜群开始快速增加。有限的天然草场使牲畜过载而退化，迫使人们利用无水草场。为了解决无水草场的供水，各国的打井队帮助打井。从60年代末到80年代，仅仅用于萨赫勒地区这种牧业的国际资助就在6.25亿美元左右。这样，人多集中于水井周围几年以后，以水井为圆心，寸草不生的荒漠化同心圆就形成了，并不断扩大。当地牧民说：“水多了，但草少了”、“牛多了，但奶少了；羊多了，但肉少了”。水井保证了牲畜头数的增加，却使绿色植物丧失，意想不到的后果显示出这种只治标不治本措施的弊端。
随着人们对沙漠特征认识的加深，全面固沙不仅不可能，而成为不可取了。原因是不少学者认为：保留沙漠中部分流沙（指不以生物措施固定，大体为沙漠范围的1/3）是维持沙漠水分平衡所必需的， 称之为流沙的生态效应。流沙是沙漠中最好的集水器，稀少的降水落到沙面很快渗入沙层中，1毫米降水，能润湿1厘米的沙层。由于沙粒持水性很差，在大于5毫米的降水时， 落在流动沙地沙面的水大部分变为重力水进入沙层深处保存下来。因为表层的湿润沙层被大气很快灼干后，20厘米厚的干沙层就是一个极好的隔离罩，使深层的水不被蒸发。沙漠中低地的淡水和湖、泉，都是这样积聚雨水的。
自然界由一个多维联系的庞杂的生命有机体和无机体组成，多种因果关系相互交织迭加。当人类活动干预自然界后，人与自然界之间关系更加复杂。相互依赖的因素和相互作用的过程，构成一个不断发展的综合体。
因此，防治和开发利用荒漠化土地必须从改善这些地区的生态环境入手，只能随着生态环境的改善逐步加大开发利用的力度，不讲前提的盲目开发，必然导致灾难性后果。
五、防治荒漠化林业挑重担
在全面分析研究系统的结构同时，必须抓住其中的关键要素及关键结构。
目前全球面临的诸如温室效应、物种消失、水土流失、土地荒漠化、水资源短缺、自然灾害频繁等，无一不与森林锐减密切相关。森林的实现环境与发展相统一的关键和纽带，对人类的可持续发展起着重要作用，森林在防治土地荒漠化方面的作用尤其突出。
人类是从森林里获得生存空间、土地和能源，才一步步进化而至今，因此，人们称森林为人类摇篮。森林的一个重要功能就是造地。据科研人员在江苏滨海平原研究，沿海滩涂变成良田的自然过程是生长嗜盐植物——耐盐植物——一般植物的温长进程，一般要在百年以上时间。而60年代兴办的滩涂林场选用刺槐、紫穗槐、柽柳等耐盐碱、抗瘠薄的速生树种，绿化滩涂，造林后3～5年，地下水位下降，10～15年滩涂地便能脱盐，即可开垦成良田。在沙区，用人工造林治理沙荒，也可在10～15年左右时间把沙荒改造成亩产千斤以上的良田。科学研究证明，我国现有森林每年减少土壤侵蚀量246亿吨，相当于为490多万公顷土地保护住0.5m厚的活土层，每年减少江河泥淤积量76.8亿吨，减少泥沙入海量118.4亿吨，减少土壤有机质损失量3.84亿吨和氮磷，钾损失5760 多万吨。
按防沙治沙规划，1995 年到2000 年我国沙区通过造林开发新农田600万亩，营造防护林改造低产田4000多万亩，这两项可增产粮食40 多亿公斤；在平原农区建设林网，新造林770万亩，新增农田保护面积1.54亿亩，按每亩增产12.5公斤粮食计算，可增产粮食20亿公斤； 进行山区林业开发，可新增农田1200万亩，按每亩150公斤计， 可增产粮食18亿公斤；发展木本粮食5000万亩可替代粮食16亿公斤。以上几项可为增产500亿公斤的计划贡献粮食近120亿公斤。以上数据和事实证明，保护林地无论从其经济效益还是生态效益上看，对国计民生的影响与保护耕地一样，具有十分重要的意义。