土地荒漠化是全球性重大环境问题之一，目前，全世界三分之二的国家和地区、五分之一的人口以及四分之一的陆地受到荒漠化的危害，而且还以每年5~7万km²的速度在扩大。在我国，荒漠化土地面积已达262.2万km²，占国土面积的27.3%，而且目前仍以每年2 460 km²的速度在扩展(CCICCD，1997)。在荒漠化的众多研究领域中，荒漠化成因是荒漠化研究中的最基本问题，也是核心问题之一，对于荒漠化的定义、分类、发生机理等问题的争论，均可以归结到对其原因的研究中来。目前这一问题的争论较多、分歧亦大，主要可以概括为气候论、人为论、气候与人为综合论以及多种成因等四种观点，且各种观点均有一定的案例研究支持(董玉祥等，1995)。随着“联合国关于在发生严重干旱和/或荒漠化的国家特别是在非洲防治荒漠化的公约”的签署，这一问题在一定程度上达到了共识，但问题依然存在，主要表现在以下几个方面：气候与人类活动的定量化问题；荒漠化过程中气候要素与人类活动是如何联结耦合而共同推动荒漠化的发生与发展的；在不同的时空尺度上，这两类荒漠化驱动力是如何变化的；荒漠化包括了沙质荒漠化、水蚀荒漠化、土壤盐渍化和融冻荒漠化等不同类型，气候变化与人类活动对荒漠化的作用过程与机理在不同类型中的作用方式、强度有所不同，其特点是什么，特别是当同一气候区内包含了两种以上的类型时；人类应如何规划自己的活动、规范自己的行为才能保证受荒漠化影响地区的持续发展等。本文拟以内蒙古的伊金霍洛旗为例，对第一和第五个问题进行探讨。

伊金霍洛旗地理坐标为东经108°58′~101°25′，北纬38°56′~39°49′。东西长120 km，南北宽61 km，总面积5 899.6 km²。地势由西向东倾斜，海拔高度在1 000~1 500 m之间。境内外流河有乌兰木伦与窟野河两大水系，共有干流13条；较大的内流河6条，多为季节性河流；大小湖泊29个，较大湖泊6个。该旗属中温带典型的大陆性气候，日照充足，年平均气温6.2 ℃，无霜期127~136 d，年均降雨量为358.2 mm，是我国荒漠化最为严重的地区之一。人口密度24人·km^-2，蒙汉杂居，地广人稀。全境处干旱草原向荒漠草原过渡地带，地表物质疏松，植被覆盖度低，风蚀沙化、水土流失过程强烈。其处于鄂尔多斯高原、黄土丘陵、乌审凹地三个地理区域的交错带上，因此地形地貌较为复杂。由于基岩松散，风蚀搬运强烈，风蚀洼地与各种沙丘广泛分布。全旗分布的土壤多为风沙土、栗钙土以及粗骨土。该旗的荒漠化包括了除融冻侵蚀之外的所有类型，尤其是该旗历史上3次大规模的开荒，导致了灾难性的荒漠化后果，给当地的社会、经济与可持续发展带来了严重的负面影响。最近25年以来，科研人员对土地荒漠化进行了深入细致的研究，并把研究成果付诸实践，在缓和与逆转荒漠化行动中取得了显著成效。然而，随着伊旗煤炭资源的开发和草场放牧强度的持续加大，该区荒漠化形势依然严峻。鉴于该旗气候的过渡性、经济上的农牧交错性、荒漠化类型的多样性、目前危害的严重性以及荒漠化治理上的成效性，该旗是一个不可多得的开展不同荒漠化过程中自然与人为因素研究的理想研究基地。

目前国内外对于该问题的定量研究尚无为各方研究者所普遍接受的研究方法。国内主要采用两种方法。第一种为樊胜岳等(1989)从沙漠化成因角度出发提出的沙漠化过程数学模型(杨根生等，1991)，由于该模型存在一定的缺陷，故在实际工作中未被进一步发展(赵建新, 1993)。第二种方法是董玉祥(1989；1992)所采用的主成分分析法(PCA)，由于该方法数学基础扎实，故在目前该方面研究中普遍采用(张登山，2000；董玉祥，2001)。为了便于与以前的相关研究进行对比，本次对鄂尔多斯高原土地沙质荒漠化过程中自然与人为因素作用强度的定量分析也采用该方法。

PCA方法一方面对分析样本的变量数目有要求，也对分析样本的时间序列有要求。选取的因素少，不能够取得令人满意的效果；选取的因素多，则工作量大且不容易处理分析。由于要在因素变量数目与长样本系列中进行协调，故在以前的同类研究中，选择的变量大多为5~10个。本次选取的变量共17个，它们分别是人口数量(P1)、人口的自然增长率(P2)、农牧业人口数量(P3)、牲畜数量(P4)、耕地面积(P5)、灌溉面积(P6)、粮食作物播种面积(P7)、林地面积(P8)、造林面积(P9)、农牧业总产值(P10)、年降水量(P11)、年均气温(P12)、年相对湿度(P13)、年大风日数(P14)、年起沙风日数(P15)、年沙尘暴日数(P16)、年均风速(P17)等。以伊金霍洛旗1959—1999年共41年的数据作为PCA分析样本。

利用SPSS 11.01统计软件的PCA模块对数据进行分析，结果见表 1、2。从表 1可见PC1~PC5的累积贡献率达87.2%，根据累积贡献率大于85%的主成分因子选取原则，选择PC1~PC5作进一步的分析。

表 1 主成分因子的特征值、贡献率与累积贡献率 Tab.1 The Eigenvalue, Proportion and Cumulative of Principal analyse factors

表 1 主成分因子的特征值、贡献率与累积贡献率 Tab.1 The Eigenvalue, Proportion and Cumulative of Principal analyse factors

表 2 主成分因子荷载矩阵 Tab.2 The capacity matrix of principal components factors

表 2 主成分因子荷载矩阵 Tab.2 The capacity matrix of principal components factors

从PC1~PC5的因子荷载(表 2)上看，人口数量(P1)、农牧业人口数量(P3)、耕地面积(P5)、粮食作物播种面积(P7)、林地面积(P8)(绝对值在0.3以上，下同)在第一主因子上有较大的荷载，这些因素全为人为要素，因此该主因子可以看作是人为因素因子。造林面积(P9)、年降水量(P11)、年相对湿度(P13)、年大风日数(P14)、年起沙风日数(P15)在第二主因子上荷载较大，其既有自然因子又有人为因子，以看作是自然与人为因子综合作用。年降水量(P11)、年均气温(P12)、年相对湿度(P13)在第三主因子上荷载较大，其全部为自然要素，故该主因子可以作为自然因素因子；灌溉面积(P6)、年降水量(P11)、年大风日数(P14)、年沙尘暴日数(P16)，在第四主因子上荷载较大，与第二主因子一样，它可以看作是自然要素与人为要素共同作用因子。人口的自然增长率(P2)、牲畜数量(P4)、灌溉面积(P6)在第五主因子上荷载较大，与第一主因子一样，其全部为人为要素，因此它们反映了人为因素的作用强度。

从主成分因子的信息贡献看，五因子可解释的总信息量的比例分别为48.6%、16.1%、10.0%、7.3%和5.2%，其贡献能力逐渐降低(表 1)。根据对表 2的分析，在伊金霍洛旗的荒漠化发展过程中，人为因素的贡献率为53.8%，自然因素的贡献率为10.0%，自然与人为因素共同作用的贡献率为23.4%。有研究表明，在处于温带干草原地带的商都县，人为因素的作用平均占59.8%，自然因素占40.2%(董玉祥，1989)。在青海共和盆地，人为因素对土地沙化的贡献率为46.5%，自然因素为24.6%，自然与人为共同作用为14.9%(张登山，2000)。而在藏北高原，人为因素对土地沙化的贡献率为37.37%，自然因素为42.18%，自然与人为共同作用为20.45%(董玉祥，2001)。与这些典型区相比较，伊金霍洛旗的荒漠化诱发过程中单独的自然因素作用强度处于较低的水平，但人为因素、自然和人为因素共同的作用强度却都处于较高的水平，这可能与其地处荒漠与草原的过渡地带，生态本底比较脆弱，经济上属于农牧交错地带，农业生产条件的变动比较频繁有关。

根据表 2的结果可以看出，对该旗土地沙化影响最大的自然因素主要有：年降水量、年均温度、年大风日数、年起沙风日数等。从图 1可以看出，自1959年以来，伊旗≥5m·s^-1的起沙风年均日数250 d，年均降水量353.6 mm，但其变化相对比较平稳，但从图 2该旗8级以上大风日数的变化可以明显看出其呈现增加的趋势。有关研究指出，在地表风力侵蚀过程中，风沙强度与风速呈明显的幂函数关系(吴正，1987)。因此，风力是伊旗土地荒漠化过程的最主要的自然营力。

图 1 伊金霍洛旗历年降水量与起沙风日数变化 Fig. 1 The precipitation and the days of velocity above 5 m·s-1 ●年降水量Precipitation    ▲起沙风日数Days of wind speed over 5 m·s-1

图 2 伊金霍洛旗历年大风日数 Fig. 2 The day of gale in Yijinhuoluo County

从表 2可以看出，对该旗土地沙质荒漠化影响较大的人为因素主要有：人口数量、人口的自然增长率、农牧业人口数量、牲畜数量、耕地面积、灌溉面积等。

从图 3的人口变化曲线可以看出，该旗的人口总数从1959年以来一直处于增长过程之中，人口总量的增加，导致该旗人口密度的加大。在1977年的联合国沙漠化会议中，对于不同植被地带的人口密度给出了不同的临界值，象伊金霍洛旗这样的荒漠化草原地区，其人口密度的临界值为20人·km^-2(延军平，1985)。但自1980年以来，该旗的人口密度就一直处于联合国规定的临界值之上。

图 3 伊金霍洛旗人口数量及人口密度动态变化 Fig. 3 The changes of population and its density in Yijinhuoluo ■人口Population     ▲人口密度Population density

从图 4可以清楚地看到，自20世纪50年代末和60年初起，伊旗地区草场牲畜开始超载，并且在以后的30年内牲畜超载状况越来越严重。伊金霍洛旗属于半农半牧经济，牧业经济在当地的经济发展和人民生活中占有很大的比重。

图 4 伊金霍洛旗草场理论载畜量及实际载畜量动态变化 Fig. 4 The dynamics of theoretical and actual livestock capacity ●实际载畜量Actual livestock capacity    ○理论载畜量Theoretical livestock capacity

那末人口数量增加与其密度的加大是否就一定导致荒漠化的必然加重？根据中国科学院黄土高原综合考察队(1991)的研究，在20年中，伊旗土地发生不同程度荒漠化的总面积由1957年的4 716 km²扩大到1977年的5 684 km²。自20世纪80年代开始，伊旗地区土地荒漠化得到了有效控制，并出现了逆转的势头。据1986年TM卫片制图量算结果，土地荒漠化面积为5 375.41 km²，比1977年减少了308.6 km²，平均每年减少30.7 km²。1994年全国第一次沙漠化土地普查的结果则显示，该地区的土地荒漠化面积仅为1 314.9 km²。从该旗土地沙化变化与人口动态变化的情况来看，人口因素并不都是正向加速作用，它具有双重性：既可以加速荒漠化过程同时又可以使其逆转，关键在于如何发挥人的主观能动性作用。在这方面，最根本的还是需要对人口数量进行控制，只有人口压力得到减缓，才有可能使环境的可持续性得到根本巩固。从图 5可以看出，该旗人口的自然增长率一直呈现下降趋势，可以说这是该地区荒漠化状况得到逆转的最关键因素。其次，大力植树造林并着力改善农业生产条件，也是防治荒漠化的有利途径。从图 6可以看出，自1959年以来，该地的林业用地增加迅猛，1959年时仅有林地6 620 hm²，到1999年，林地面积达到了226 690 hm²，为1959年的34倍多，森林覆盖率也由原来的1.04%增至34%。从农业生产条件来看，由于伊金霍洛旗地处鄂尔多斯高原，毛乌素沙地占据了该旗大部分土地，耕地土壤质地轻，有机质含量低，蓄水保墒能力差，旱地面积占耕地面积的86.82%。1955—1956、1958—1962、1970—1973年的3次大规模开荒过程中，累计开荒面积据超过70 000 hm²，而耕地保留面积仅为30 000 hm²，累计撂荒、退耕面积达90 000 hm²。这些都对该旗土地沙化的发展起了极大的促进作用。从图 7来看，自1960年以来，该旗的耕地面积与播种面积均呈下降趋势，与此同时，灌溉农田的面积自20世纪80年代后期以来增加很快，1999年时基本上达到了全部播种面积均可以灌溉。正是农业生产条件的这一改善从根本上改变了以前广种薄收的土地经营理念，从而减轻了土地资源的压力，也为生态状况的改善创造了条件。

图 5 伊金霍洛旗人口自然增长率动态变化 Fig. 5 The dynamics of population increasing rate in Yijinhuluo

图 6 伊金霍洛旗林地面积动态变化 Fig. 6 The dynamics of forest land in Yijinhuluo county

图 7 伊金霍洛旗耕地面积、作物播种面积 Fig. 7 The changes of cultivited land irrigated land and planting land ◆耕地面积Cultivited land     ■灌溉面积Irrigated land     ▲粮播面积Planting land

在草场经营管理上，要在牲畜数量不断增加的情况下避免草场退化，出路只有两条：要么减少牲畜数量，要么对草场的内部结构进行调整。从伊金霍洛旗的实践来看，当地采取的是后一种措施。根据当地典型年度的草场资料，草地总面积增加不多，但内部结构得到极大改善，天然草地面积减少，改良草地和人工草地面积增加(表 3)。改良草地和人工草地的产草量高，是改变传统的靠天养畜、实现牧业现代化的最基本保障条件之一。

表 3 伊金霍洛旗典型年度的草场变化情况 Tab.3 The grassland changes of Yijinhuoluo County in typical year

表 3 伊金霍洛旗典型年度的草场变化情况 Tab.3 The grassland changes of Yijinhuoluo County in typical year

在伊金霍洛旗的荒漠化发展过程中，人为因素的贡献率为53.8%，自然因素的贡献率仅为10.0%，自然与人为因素共同作用的贡献率为23.4%。

对该旗土地沙化影响最大的自然因素有：年降水量、年均温度、年大风日数、起沙风日数等；人为因素主要有人口数量、人口的自然增长率、粮食作物播种面积以及林地面积等。

人为因素对荒漠化的作用具有双重性：既可以加速荒漠化过程同时又可以使其逆转，关键在于如何发挥人的主观能动性。