河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌叢沙堆消亡現(xiàn)象與農(nóng)業(yè)活動(dòng)關(guān)系初探

李怡靜，劉小槺*，魯瑞潔，肖鋒軍

1. 陜西師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，西安 710119

2. 北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部 防沙治沙教育部工程研究中心，北京 100875

灌叢沙堆（又名灌叢沙丘、灌叢沙包）是一種典型風(fēng)積地貌類(lèi)型。由于受到植物的阻擋作用，前進(jìn)的風(fēng)沙流內(nèi)的沙物質(zhì)積聚在植物灌叢內(nèi)部及其周?chē)?，從而形成高度為幾厘米至幾米不等的突起的土堆（Tengberg，1995；Goudie，2022），即灌叢沙堆。已有研究聚焦灌叢沙堆的空間分布格局（杜建會(huì)等，2007；Cramer and Midgley，2015；Yang et al，2015）和生態(tài)學(xué)意義（賈寶全等，2002），同時(shí)基于光釋光（OSL）和碳-14（AMS14C）等定年技術(shù)的發(fā)展，在年代學(xué)框架構(gòu)建基礎(chǔ)上（凌智永等，2018），有關(guān)灌叢沙堆形態(tài)與沉積特征（Nava and Gorsline，2000；Li et al，2019；李向潔等，2021）以及歷史時(shí)期沙漠化過(guò)程的反演（Wang et al，2006）研究已成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。灌叢沙堆一般分布于干旱、半干旱及半濕潤(rùn)荒漠地區(qū)，具體包括湖泊濱岸帶、古河道、古湖床、大型流動(dòng)沙丘的丘間地、洪積扇及退化后的草原等區(qū)域（郎麗麗等，2012），特別是在荒漠綠洲過(guò)渡帶、農(nóng)牧交錯(cuò)帶以及草原和沙漠邊緣地帶（岳興玲等，2005）。

在我國(guó)北方河套地區(qū)，灌叢沙堆分布極為廣泛，是荒漠人居環(huán)境中極好的天然屏障和良好的生態(tài)過(guò)渡帶（于春堂，2006）。河套地區(qū)是指黃河“幾”字灣河道以?xún)?nèi)及其周邊流域的地區(qū)，一般包括長(zhǎng)城以北、陰山以南、呂梁山以西、賀蘭山以東之地，包括銀川平原（寧夏平原）和鄂爾多斯高原、庫(kù)布齊沙漠、毛烏素沙地和黃土高原的部分地區(qū)（圖1）。河套地區(qū)范圍內(nèi)的河套平原一般指內(nèi)蒙古高原中部黃河沿岸的平原，處于黃河中上游，自古以來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，是我國(guó)重要的引黃河水灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)核心區(qū)域（李曉明等，2021）。由于該區(qū)地理位置十分特殊，地處沙漠沙地邊緣，同時(shí)位于東亞季風(fēng)邊緣區(qū)和北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，土地沙漠化問(wèn)題突出（Liu et al，2021）。

圖1 河套地區(qū)研究點(diǎn)的位置（a）以及紅旗一社（b）和紅眼沙（c）的無(wú)人機(jī)影像Fig. 1 Location of research sites in Hetao Region (a) and unmanned aerial vehicle image of Hongqiyishe site (b)and Hongyansha site (c)

灌叢沙堆在河套地區(qū)具有不可替代的存在意義：例如在荒漠 — 綠洲過(guò)渡帶上的白刺灌叢沙堆有著很強(qiáng)的防風(fēng)固沙功能，且不同發(fā)育階段防風(fēng)固沙功效的程度不同（孫濤等，2019）。此外，灌叢沙堆可以降低近地面風(fēng)速，一般地，沙堆體積越大，固沙效率越高（高永等，2015）。在此基礎(chǔ)上，灌叢沙堆可有效阻止流沙入侵綠洲，減緩?fù)恋厣衬俣龋S持綠洲農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定（王升堂等，2007）。由于受到氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的共同影響，灌叢沙堆的形成、演化和衰亡是周?chē)L(fēng)沙環(huán)境的“晴雨表”，與土地沙漠化有著密不可分的關(guān)系（Quets et al，2013；余海龍等，2019）。自然狀態(tài)下灌叢沙堆的生長(zhǎng)周期一般要經(jīng)歷雛形—增長(zhǎng)—穩(wěn)定—衰退等階段（Tengberg and Chen，1998；Wang et al，2006；Li et al，2010）：隨著風(fēng)場(chǎng)改變和沙物質(zhì)增加，灌叢沙堆逐漸增長(zhǎng)至穩(wěn)定階段，之后隨著植被的死亡，沙堆會(huì)消失或者開(kāi)始發(fā)育新一期灌叢沙堆。事實(shí)上，在廣泛的野外科學(xué)考察過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌叢沙堆的發(fā)展演化與人類(lèi)生活生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)有著密切的關(guān)聯(lián)，特別是人為狀態(tài)下的灌叢沙堆消亡現(xiàn)象的發(fā)生，鮮有人關(guān)注。

本文以河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶紅旗一社和紅眼沙兩個(gè)典型灌叢沙堆分布樣點(diǎn)為主要研究區(qū)，分析近10 a以來(lái)的遙感影像，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查等方法，探究河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌叢沙堆的消亡現(xiàn)象及原因，進(jìn)一步分析其消減對(duì)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的影響以及和人類(lèi)利用之間的關(guān)系，并提出河套地區(qū)灌叢沙堆的發(fā)展建議。本文對(duì)于進(jìn)一步理解河套地區(qū)人地關(guān)系，促進(jìn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展具有一定的科學(xué)參考和指導(dǎo)意義。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

本文研究點(diǎn)分別為紅旗一社和紅眼沙。其中紅旗一社研究點(diǎn)（108°00′43″ E，40°47′38″ N，海拔1031 m）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市杭錦旗吉日嘎朗圖鎮(zhèn)北部，地處庫(kù)布齊沙漠的邊緣地區(qū)，地勢(shì)南高北低，北部為黃河沖積平原，南部與庫(kù)布齊沙漠相連接。研究點(diǎn)附近多年平均氣溫約為7℃，年平均降水量約為230 mm，植物主要有甘草（Glycyrrhiza uralensis）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）、沙竹（Psammochloa villosa）和沙柳（Salix cheilophila）等沙生植物，這里還廣泛分布著白刺（Nitraria tangutorum）灌叢沙堆（于春堂等，2007）。紅眼沙研究點(diǎn)（108°59′20″E，37°35′31″ N，海拔1310 m）位于陜西省榆林市靖邊縣楊橋畔鎮(zhèn)，地處毛烏素沙地的邊緣地帶，地勢(shì)西高東低，南高北低。上述研究點(diǎn)都位于西風(fēng)帶和東南季風(fēng)、溫帶和暖溫帶的交錯(cuò)帶，也是自然帶和植被的過(guò)渡帶（李朝生，2005）。研究區(qū)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干旱，夏季炎熱多雨，春季沙塵多，秋季干燥涼爽，氣溫日較差大，光照充足，土壤類(lèi)型有鹽土、鹽堿化風(fēng)沙土和風(fēng)沙土（李朝生等，2007）。研究點(diǎn)附近多年平均氣溫約為8℃，年平均降水量約為381 mm，生長(zhǎng)植物有旱柳（Salix matsudana）、榆樹(shù)（Ulmus pumila）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）等，其中沙柳（Salix cheilophila）灌叢沙堆分布廣泛。

據(jù)杭錦旗人民政府官網(wǎng)公告（http://www.hjq.gov.cn/qq_hjzc_0002/qq_hjzc_0033/sm/jrgltz_97022/jgjs/jggk/），紅旗一社研究點(diǎn)所在的吉日嘎朗圖鎮(zhèn)面積為2871 km2，轄1個(gè)社區(qū)和12個(gè)行政村，截至2020年，總戶(hù)籍人口數(shù)為15236人，耕地211 km2，可利用草地2422 km2，林地176 km2，農(nóng)作物以玉米、小麥、油葵和花葵為主，是一個(gè)以漢族居多數(shù)、蒙古族為主體的典型農(nóng)牧業(yè)鎮(zhèn)。據(jù)楊橋畔鎮(zhèn)人民政府官網(wǎng)公告（http://www.jingbian.gov.cn/zwgk/xzzdgkml/yqpz/jgxx/xzjs/1539100168694013953.html/），紅眼沙研究點(diǎn)所在的楊橋畔鎮(zhèn)總土地面積為201 km2，轄5個(gè)行政村，截至2021年末，農(nóng)業(yè)總?cè)丝?2690人，耕地面積為16 km2，糧食作物主要以馬鈴薯、玉米、小雜糧為主，是一個(gè)以農(nóng)為主、農(nóng)牧結(jié)合發(fā)展大鎮(zhèn)。

1.2 數(shù)據(jù)和方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

（1）在河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶實(shí)地驗(yàn)證過(guò)程中初步確定10個(gè)點(diǎn)位，獲取其地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)和觀察周邊自然和人文環(huán)境，拍攝約200張無(wú)人機(jī)影像照片，選取位于北部的紅旗一社和中部的紅眼沙兩個(gè)灌叢沙堆典型分布區(qū)為研究點(diǎn)，無(wú)人機(jī)影像照片分別為35張和40張。（2）通過(guò)Google Earth 軟件下載2009 — 2020年兩個(gè)研究點(diǎn)的歷史遙感影像，其中2016年和2017年紅眼沙遙感影像數(shù)據(jù)源于Landsat 8影像（http://www.gscloud.cn/search/）。所選影像時(shí)間月份多屬于生長(zhǎng)季。（3）從中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心（https://data.cma.cn/data/detail/dataCode/A.0012.0001.html/）獲取到2009 — 2020年 杭 錦 旗（108°15′ E，40°45′ N）和靖邊縣（108°45′ E，37°45′ N）兩個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日氣象數(shù)據(jù)。（4）對(duì)紅旗一社和紅眼沙兩個(gè)研究點(diǎn)附近約3 km內(nèi)約20戶(hù)農(nóng)戶(hù)（包括進(jìn)行灌叢沙堆挖掘工作的工作人員）進(jìn)行實(shí)地走訪(fǎng)調(diào)查并記錄談話(huà)內(nèi)容。

1.2.2 研究方法

本文采用計(jì)算機(jī)屏幕人機(jī)交互和目視解譯方法對(duì)遙感影像進(jìn)行判讀和勾畫(huà)，具體步驟如下：為了提高判讀精度，利用ENVI軟件對(duì)衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行大氣校正處理，再利用ArcGIS軟件對(duì)影像中灌叢沙堆集中分布區(qū)進(jìn)行勾畫(huà)，建立坐標(biāo)系和比例尺相同的線(xiàn)圖層即圖2和圖3黃線(xiàn)部分，通過(guò)柵格圖層的屬性表即可獲取所勾畫(huà)的灌叢沙堆分布面積數(shù)據(jù)。采用年變化率指標(biāo)以便更好地體現(xiàn)灌叢沙堆分布面積變化速率，其中年變化率計(jì)算公式為：

式中：Kj表示當(dāng)年灌叢沙堆面積變化率，Si為上一年灌叢沙堆分布面積，ΔSij為當(dāng)年灌叢沙堆分布面積與上一年之差。

為了探究河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌叢沙堆數(shù)量減少原因，在庫(kù)布齊沙漠和毛烏素沙地邊緣綠洲和荒漠過(guò)渡地帶進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查并走訪(fǎng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民，記錄調(diào)查資料并進(jìn)行無(wú)人機(jī)拍攝。為了研究降水量對(duì)灌叢沙堆生長(zhǎng)的影響，計(jì)算2009 —2020年研究點(diǎn)的降水變率，其中降水變率（各年降水量的距平數(shù)與多年平均降水量的百分比）表征降水量的變化程度，計(jì)算公式為：

式中：Dv為當(dāng)年的降水變率，R為研究點(diǎn)2019 —2020年平均降水量，Ri為當(dāng)年降水量。

2 結(jié)果和分析

2.1 2009 — 2020年灌叢沙堆面積變化

根據(jù)紅旗一社研究點(diǎn)灌叢沙堆典型分布區(qū)域的遙感影像，選擇2010年、2011年、2012年、2014年、2018年和2019年月份相近的6個(gè)年份，進(jìn)行灌叢沙堆分布區(qū)域的面積識(shí)別并進(jìn)行對(duì)比（圖2），黃線(xiàn)內(nèi)即為灌叢沙堆分布密度較大且集中的區(qū)域，可見(jiàn)該研究點(diǎn)的灌叢沙堆數(shù)量呈現(xiàn)明顯減少的趨勢(shì)，灌叢沙堆消失后形成了較為平整的土地。并利用ArcGIS軟件對(duì)6年歷史遙感影像中灌叢沙堆分布面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出2009 — 2020年灌叢沙堆的消亡速率及年變化率（圖3a），其中研究點(diǎn)面積為51.99 × 104m2，計(jì)算出灌叢沙堆消亡速率約為1.44×104m2· a-1，從年變化率可以看出2014年灌叢沙堆分布面積與2012年相比變化較少，而相較于上一年變化較明顯的有2011年和2019年，年變化率為-9.65%和-10.67%。2019年紅旗一社研究點(diǎn)灌叢沙堆分布面積減少至10.31 × 104m2，相較于2010年減少了7.38 × 104m2，占原有灌叢沙堆分布面積的41.72%。

圖2 紅旗一社研究點(diǎn)典型灌叢沙堆分布區(qū)面積變化圖Fig. 2 Area change of typical nabkhas distribution in Hongqiyishe site

根據(jù)紅眼沙研究點(diǎn)灌叢沙堆典型分布區(qū)域的遙感影像，選擇2009年、2010年、2013年、2014年、2016年、2017年、2018年、2019年和 2020年月份相近的9個(gè)年份，對(duì)灌叢沙堆分布密度較大且集中的分布區(qū)域進(jìn)行識(shí)別并對(duì)比（圖4），其中2010年的遙感影像由2010年和2012年的歷史遙感影像拼接而成，但是大部分區(qū)域影像獲取自2010年并且對(duì)研究結(jié)果影響不大，所以采用此2010年歷史遙感圖像進(jìn)行分析。對(duì)比發(fā)現(xiàn)：紅眼沙研究點(diǎn)的灌叢沙堆典型分布面積逐年減少，而耕地面積有著明顯增加趨勢(shì)。紅眼沙研究點(diǎn)面積為126.93 × 104m2，灌叢沙堆消亡速率大約為4.05 × 104m2· a-1，年變化率總體呈波動(dòng)上升，其中2010年變化明顯，相較于2009年減少的面積最多，2010年的年變化率為-12.96%，2014年次之。相較于上一年灌叢沙堆分布面積變化最少的是2019年，年變化率為-2.12%。近10 a來(lái)，紅眼沙灌叢沙堆分布面積減少明顯，與2009年相比，2020年灌叢沙堆分布面積減少了41.47%，即減少了35.02 × 104m2（圖3b）。

圖3 紅旗一社和紅眼沙灌叢沙堆分布面積及年變化率Fig. 3 Area and annual change rate of nabkhas distribution area of Hongqiyishe and Hongyansha sites

圖4 紅眼沙研究點(diǎn)典型灌叢沙堆分布區(qū)變化圖Fig. 4 Area change of typical nabkhas distribution in Hongyansha site

2.2 灌叢沙堆消亡現(xiàn)象自然原因分析

根據(jù)觀察2009 — 2020年的歷史遙感影像和實(shí)地調(diào)查等方法可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)研究點(diǎn)的灌叢沙堆分布面積呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，并且通過(guò)計(jì)算得出平均減少速率均超過(guò)1 × 104m2· a-1，減少的面積均超過(guò)了原有面積的40%。一般認(rèn)為，灌叢沙堆的發(fā)展演化與區(qū)域人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化密切相關(guān)（Lang et al，2013），降水作為最主要的氣候因子，深刻地影響著灌叢沙堆中植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。基于2009 — 2020年兩個(gè)研究點(diǎn)的降水變率年際變化曲線(xiàn)（圖5），可得研究點(diǎn)近10 a的年降水量總體上變化不大。其中杭錦旗（紅旗一社）近10 a中，2018年降水變率較高，達(dá)到76.82%，其余年份的降水變率絕對(duì)值均小于50%，而靖邊縣（紅眼沙）的年降水量近10 a來(lái)均偏多或偏少于常年的30%。我國(guó)北方河套地區(qū)的全年降水變率在30% — 50%，一般認(rèn)為，降水變率小于60%，可認(rèn)為年降水量變化不大（馮麗文和鄭斯中，1986）。再者，鑒于灌叢沙堆的形成、發(fā)展和消亡的一般過(guò)程，自然狀態(tài)下灌叢沙堆的消亡亦需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間周期。綜上，得出2009 — 2020年來(lái)研究點(diǎn)的降水量年際變化不明顯，區(qū)域灌叢沙堆的生長(zhǎng)和消亡與降水量的變化并無(wú)直接關(guān)系。

圖5 2009 — 2020年杭錦旗（紅旗一社）和靖邊縣（紅眼沙）降水變率的年際變化Fig. 5 Interannual variations of precipitation variability of Hanggin Banner (Hongqiyishe)and Jingbian County (Hongyansha) during 2009 — 2020

2.3 灌叢沙堆消亡現(xiàn)象人為原因分析

基于河套地區(qū)灌叢沙堆消減的事實(shí)，通過(guò)走訪(fǎng)當(dāng)?shù)鼐用窈驼{(diào)研分析兩個(gè)研究點(diǎn)灌叢沙堆消亡的原因，可以分為以下幾種情況：

2.3.1 人類(lèi)的墾荒行為

調(diào)查發(fā)現(xiàn)該區(qū)的灌叢沙堆存在人為挖掘的現(xiàn)象，并開(kāi)辟成為新的農(nóng)田，無(wú)人機(jī)拍攝記錄了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民利用挖掘機(jī)挖掘灌叢沙堆的場(chǎng)景（圖1b）。之所以有墾荒行為，除了灌叢沙堆地質(zhì)基底相對(duì)平坦，利于土地的整平，還因?yàn)楹犹灼皆貐^(qū)地理位置特殊，生態(tài)環(huán)境脆弱，降水集中在夏季且降水量稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，當(dāng)?shù)佧}堿耕地分布廣泛，需要擴(kuò)大耕地面積以提高糧食產(chǎn)量。研究表明：河套平原灌區(qū)的地下水位埋深一般小于5 m，當(dāng)?shù)夭缓侠淼墓喔扔盟绞饺绱笏唷⑺こ探ㄔO(shè)等，致使地下水位升高，造成河套平原地區(qū)土壤鹽堿化（韓雙寶等，2021）。自古以來(lái)，該區(qū)域就是我國(guó)重要糧食生產(chǎn)基地之一，其中內(nèi)蒙古自治區(qū)鹽堿化耕地面積約占引黃灌區(qū)的45%，面積達(dá)到32.3萬(wàn)hm2，土地可利用率大大降低，鹽堿化土壤無(wú)法提供農(nóng)作物正常生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分，甚至嚴(yán)重影響到糧食安全（陳怡平和傅伯杰，2021-03-02）。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒和陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒，整理得到2009 — 2020年杭錦旗和靖邊縣耕地面積數(shù)據(jù)：研究點(diǎn)所在縣級(jí)區(qū)域的耕地面積在近10 a總體上均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中杭錦旗耕地面積與10 a前相比增加了145.20 km2，靖邊縣增加了68.81 km2。這可能與該區(qū)域人類(lèi)的墾荒行為，尤其是灌叢沙堆被利用開(kāi)辟成為新的耕地有關(guān)。

2.3.2 被用于改良土壤鹽堿化

通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民進(jìn)行實(shí)地走訪(fǎng)調(diào)查，采訪(fǎng)正在進(jìn)行灌叢沙堆運(yùn)輸工作的工作人員，整理采訪(fǎng)信息，超過(guò)90%的農(nóng)民對(duì)于挖掘后的灌叢沙堆用途具有相同的解釋?zhuān)汗鄥采扯巡粌H被用來(lái)墾荒造田，在每年種莊稼之前，為了改良土壤鹽堿化，使其適合農(nóng)作物生長(zhǎng)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會(huì)引黃河水灌溉淋鹽壓堿，保持土壤水鹽平衡，并將灌叢沙堆里的沙子覆蓋于去鹽堿化的土壤中，以此來(lái)改良土壤質(zhì)地，確保農(nóng)作物正常生長(zhǎng)，提高糧食產(chǎn)量。研究表明沙子有改土保苗的作用，是因?yàn)橥寥琅c沙子混合可以有效改善土壤質(zhì)地成分（楊忠信，1984），可以使土質(zhì)疏松，增加空氣，改良結(jié)構(gòu)，改變理化性質(zhì)，其次沙子比土壤吸熱能力強(qiáng)，提高溫度效果好（尤滿(mǎn)倉(cāng)，1983）。特別是由于植被的存在，灌叢沙堆具有“沃島”效應(yīng)，植被形成的陰影可使土壤溫度降低，減少蒸散從而降低水分的損失，枯枝落葉還會(huì)使土壤攜帶腐殖質(zhì)，可以提供給農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的良好物質(zhì)條件，提高土壤肥力（王曉峰等，2008）。河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶位于綠洲和荒漠邊緣地帶，灌叢沙堆分布廣泛，這就為利用其進(jìn)行農(nóng)業(yè)活動(dòng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和前提條件。

因此，本文認(rèn)為河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶人類(lèi)的墾荒活動(dòng)和利用沙子改良土壤鹽漬化是兩個(gè)研究點(diǎn)近10 a來(lái)灌叢沙堆分布面積減少的最主要原因，當(dāng)?shù)毓鄥采扯驯煌诰蚝罅粝碌钠降乜芍苯佑脕?lái)開(kāi)墾成耕地，在種植莊稼之前又需要灌叢沙堆里的沙物質(zhì)來(lái)改良土壤。針對(duì)河套地區(qū)特殊的人地關(guān)系和灌叢沙堆在此地區(qū)的生態(tài)保護(hù)意義，對(duì)于灌叢沙堆是利用還是保護(hù)需要進(jìn)一步討論。

3 討論

3.1 河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌叢沙堆消亡現(xiàn)象與農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)系

研究結(jié)果表明：區(qū)域灌叢沙堆的消減與農(nóng)業(yè)活動(dòng)有著緊密的聯(lián)系：當(dāng)?shù)剞r(nóng)民利用灌叢沙堆里的沙物質(zhì)進(jìn)行土壤改良，同時(shí)沙堆被挖掘后產(chǎn)生的相對(duì)較為平坦的地表在經(jīng)過(guò)土地整平等工序后，可開(kāi)辟為新的耕地良田（圖6）。這種天然植被的喪失與耕地形成的土地利用類(lèi)型快速轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，在我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶較為常見(jiàn)。有研究表明：自全新世以來(lái)，在西遼河流域的農(nóng)業(yè)活動(dòng)中，草地和耕地的相互轉(zhuǎn)化頻繁，農(nóng)業(yè)的墾殖行為促使天然草地逐漸擴(kuò)展為農(nóng)田，這一過(guò)程也直接加快了該區(qū)土地沙化速度以及土地退化局面的形成（韓茂莉等，2008）。由此可見(jiàn)，我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)方式的改變響應(yīng)極為敏感，在充分保障國(guó)家糧食安全的前提下，需多考慮該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性（高樹(shù)琴等，2021）。

圖6 河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌叢沙堆消亡現(xiàn)象與農(nóng)業(yè)活動(dòng)關(guān)系圖Fig. 6 Relationship between the extinction of nabkhas and agricultural activity in farming-pastoral ecotone in Hetao Region

2022年3月中央環(huán)保督察組對(duì)陜西省進(jìn)行第二輪生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察時(shí)反饋（http://www.shaanxi.gov.cn/xw/sxyw/202203/t20220322_2214535.html/），陜北地區(qū)違背自然規(guī)律安排大量耕地占補(bǔ)平衡項(xiàng)目，2012年以來(lái)靖邊縣開(kāi)墾沙地和林草地，部分項(xiàng)目位于毛烏素沙地腹地，2018年以來(lái)榆林市毀林開(kāi)墾加劇了林地退化和土地沙化。反饋中所涉及和闡述的問(wèn)題以及特別關(guān)注的研究區(qū)與本文的研究結(jié)果相一致。由此提出疑問(wèn)：關(guān)于河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的灌叢沙堆被人為廣泛利用和改造是否為一個(gè)長(zhǎng)久可行之策？

3.2 灌叢沙堆的利用和保護(hù)問(wèn)題辨析

在自然狀態(tài)下即人類(lèi)活動(dòng)影響較小時(shí)，灌叢沙堆的生長(zhǎng)周期是一個(gè)緩慢并且循序漸進(jìn)的漫長(zhǎng)過(guò)程（譚鳳翥等，2018）。研究發(fā)現(xiàn)人類(lèi)挖掘灌叢沙堆的速度遠(yuǎn)快于其自然衰亡的速度，從河套地區(qū)特殊的生態(tài)環(huán)境角度來(lái)看，區(qū)域灌叢沙堆數(shù)量和面積逐年遞減（圖2、圖3），極大地削弱了其在荒漠—綠洲邊緣地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的屏障作用?？v使區(qū)域耕地面積增大，但大量自然植被的喪失，仍導(dǎo)致了區(qū)域沙漠化程度的增加。特別是在冬春季節(jié)，大量缺乏水土保持措施的裸露耕地的存在，致使土壤風(fēng)蝕強(qiáng)度增大，沙漠化現(xiàn)象“復(fù)燃”。同時(shí)，灌叢沙堆數(shù)量的急劇減少，使得植物種子難以停留，草本植物的定居和發(fā)展受到一定程度抑制，灌叢沙堆對(duì)植物的庇護(hù)作用減弱，區(qū)域沙地植被退化顯著，進(jìn)而導(dǎo)致植物多樣性的減少，綠洲邊緣地帶生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性遭到破環(huán)（孫濤等，2016）。此外，關(guān)于灌叢沙堆的利用，有學(xué)者研究認(rèn)為，在塔里木盆地，長(zhǎng)期人為利用檉柳灌叢沙堆進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅會(huì)破壞周?chē)h(huán)境，而且其富集的鹽分可能還會(huì)加重土壤鹽堿化（尹傳華等，2013）。因此，關(guān)于灌叢沙堆的利用需格外小心謹(jǐn)慎。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，更不能以破壞脆弱生態(tài)區(qū)的自然環(huán)境為代價(jià)促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，特別是本研究所闡述的河套地區(qū)農(nóng)民自發(fā)的無(wú)節(jié)制的墾殖行為，需要充分統(tǒng)籌自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀。雖然土壤鹽堿化是制約河套地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因（巴盟黨校課題組，2000），但當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民嘗試解決土壤鹽堿化問(wèn)題和緩解土地沙漠化的努力值得肯定。除了挖掘灌叢沙堆，利用其進(jìn)行土壤改良試驗(yàn)，還可以通過(guò)在土壤里施加微生物菌肥（王丹等，2020）、脫硫石膏和腐殖酸（高惠敏等，2020）、土壤改良劑（朱家騮等，2020）等多種方法和措施來(lái)防治土壤鹽堿化，避免不必要的生態(tài)環(huán)境的破壞。

同時(shí)，位于沙漠沙地邊緣特別是生態(tài)環(huán)境極為脆弱的農(nóng)牧交錯(cuò)帶的灌叢沙堆，作為防風(fēng)固沙的“先鋒”、農(nóng)民就地取材改良土壤的天然素材和區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)展變化的“晴雨表”，是銜接“山水林田湖草沙冰”這一生命共同體的重要組分（石岳等，2022）。不僅關(guān)乎“林地”、“草地”、“沙地”自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時(shí)在保障耕地（“田地”）紅線(xiàn)，提高糧食產(chǎn)量，防治土地退化（沙漠化、鹽堿化）等諸多方面（圖6）舉足輕重。因此，灌叢沙堆的利用與保護(hù)需得到相關(guān)部門(mén)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的足夠重視，并在未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展中，充分考慮二者相互轉(zhuǎn)化的事實(shí)，更好地更有規(guī)劃地平衡二者的關(guān)系。特別是研究區(qū)位于黃河流域的上中游，妥善協(xié)調(diào)區(qū)域灌叢沙堆的保護(hù)與利用之間的關(guān)系，可保障黃河中下游地區(qū)的生態(tài)安全，促進(jìn)黃河流域的永續(xù)發(fā)展。因此，本文認(rèn)為需大力保護(hù)該區(qū)灌叢沙堆，充分發(fā)揮其生態(tài)作用，嚴(yán)格限制其利用程度和范圍，才是長(zhǎng)久之計(jì)。

4 結(jié)論

通過(guò)遙感影像分析和野外調(diào)查等方法研究河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶紅旗一社和紅眼沙兩個(gè)典型樣點(diǎn)的灌叢沙堆，得出以下結(jié)論：（1）2009 — 2020年，研究點(diǎn)灌叢沙堆分布區(qū)面積呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)：紅旗一社研究點(diǎn)減少速率大約為1.44 ×104m2· a-1，近10 a來(lái) 共 減 少 了 約7.38 × 104m2；紅眼沙研究點(diǎn)減少速率大約為4.05×104m2· a-1，近10 a來(lái)減少了約35.02 × 104m2。（2）根據(jù)調(diào)查走訪(fǎng)數(shù)據(jù)和降水資料整理分析，得出灌叢沙堆消減的原因主要與人類(lèi)干擾有關(guān)，與降水量關(guān)系較小。人類(lèi)干擾首先是當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民為了擴(kuò)大耕地面積和提高糧食產(chǎn)量而出現(xiàn)的墾荒行為；其次是在每年播種季之前，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民為了緩解黃灌區(qū)存在的土地鹽漬化問(wèn)題，利用灌叢沙堆進(jìn)行土壤改良。（3）基于河套地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的重要戰(zhàn)略地位和灌叢沙堆的風(fēng)沙防治作用，未來(lái)需要更加有序、有計(jì)劃地保護(hù)灌叢沙堆，走可持續(xù)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展之路。