書(shū)名: 生態(tài)能源技術(shù)作者名: 肖波 魏泉源 李建芬本章字?jǐn)?shù): 15429字更新時(shí)間: 2019-03-20 15:10:58
1.2 生態(tài)現(xiàn)狀
工業(yè)革命以前,人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科技以及文化上的進(jìn)步在絕大多數(shù)情況下是十分溫和的。在地球自然系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下,這個(gè)時(shí)期的地質(zhì)、氣溫以及環(huán)境都維持在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的范圍內(nèi),沒(méi)有太大的波動(dòng)。18世紀(jì)末,工業(yè)革命開(kāi)始后,人類的活動(dòng)對(duì)整個(gè)地球造成了巨大的影響,生態(tài)的破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其調(diào)節(jié)能力,地球自然生態(tài)系統(tǒng)面臨著巨大的危險(xiǎn)。
1.2.1 沙漠現(xiàn)狀與危害
沙漠是指地面完全被沙所覆蓋、植物非常稀少、雨水稀少、空氣干燥的荒蕪地區(qū),亦被稱作“沙幕”。沙漠一般是風(fēng)成地貌,沙漠地域大多是沙灘、沙丘或巖石。泥土很稀薄,植物也很少。有些沙漠是鹽灘,甚至完全沒(méi)有草木。全世界陸地面積為1.62×108km2,占地球總面積的30.3%,其中約1/3(4800×104km2)是干旱、半干旱荒漠地區(qū),而且每年以6×104km2的速度擴(kuò)大著,幾乎每分鐘就有11hm2的土地被沙漠化。目前沙漠面積已占陸地總面積的20%,并且還有43%的土地正面臨著沙漠化的威脅。
1.2.1.1 沙漠化的原因
沙漠化現(xiàn)象有自然的因素。產(chǎn)生沙漠化的自然因素主要是干旱、地表為松散砂質(zhì)沉積物和大風(fēng)的吹揚(yáng)等,地球干燥帶移動(dòng)所產(chǎn)生的氣候變化也可能導(dǎo)致局部地區(qū)沙漠化。不過(guò),今日世界各地沙漠化的原因,多數(shù)是由人類過(guò)度放牧、過(guò)度樵采、過(guò)度農(nóng)墾、礦產(chǎn)資源的不合理開(kāi)發(fā)、水資源的不合理利用等造成的。
沙漠化是環(huán)境退化的現(xiàn)象,是一種逐步導(dǎo)致生物性生產(chǎn)力下降的過(guò)程,包括發(fā)生、發(fā)展和形成3個(gè)階段。以風(fēng)力作用下的沙漠化過(guò)程為例,發(fā)生階段(初期階段)是潛在性沙漠化,僅存在發(fā)生沙漠化的基本條件,如氣候干燥、地表植被開(kāi)始被破壞,并形成小面積松散的流沙等;發(fā)展階段,地面植被開(kāi)始被破壞,出現(xiàn)風(fēng)蝕、地表粗化、斑點(diǎn)狀流沙和低矮灌叢沙堆,隨著風(fēng)沙活動(dòng)的加劇,進(jìn)一步出現(xiàn)流動(dòng)沙丘或吹揚(yáng)的灌叢沙堆,包括發(fā)展中的沙漠化(沙漠化土地占土地面積20%以下)和強(qiáng)烈發(fā)展的沙漠化(以風(fēng)力作用下的沙漠化過(guò)程為例,沙漠化土地占土地面積20%~50%);形成階段,地表廣泛分布著密集的流動(dòng)沙丘或吹揚(yáng)的灌叢沙堆,其面積占土地面積50%以上,為嚴(yán)重沙漠化。
1.2.1.2 沙漠化的危害
沙漠化已經(jīng)嚴(yán)重威脅到世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展。它不但使土地滋生能力退化,農(nóng)牧生產(chǎn)能力及生物產(chǎn)量下降,而且可供耕地及牧場(chǎng)面積減少。由于沙漠化而致的水土流失、土地貧瘠,已使不少國(guó)家遭受連年饑荒。如果沙漠化繼續(xù)下去而得不到有效抑制,到21世紀(jì)末,預(yù)計(jì)目前耕地面積的1/3將會(huì)被損失,這是個(gè)十分危險(xiǎn)的信號(hào)。我國(guó)也是一個(gè)土地沙漠化嚴(yán)重的國(guó)家,沙化土地約占國(guó)土總面積的13.6%。并且每年還以60km2的速度擴(kuò)張。我國(guó)土地沙漠化的形成,除了因力作用而造成沙丘前移入侵的自然因素以外,由于過(guò)度農(nóng)墾、過(guò)度放牧、過(guò)度砍伐、工業(yè)交通建設(shè)等破壞植被的人為因素引起沙漠化的現(xiàn)象更為普遍。數(shù)據(jù)表明,我國(guó)土地沙漠化原因如下:森林過(guò)度采伐占32.4%,過(guò)度放牧占29.0%,土地過(guò)度使用占23.3%,水資源利用不當(dāng)占6.0%,沙丘移動(dòng)占5.5%,城市、工礦建設(shè)占0.8%。由這些數(shù)字可以看出,我國(guó)絕大部分(約占95%)的土地沙漠化是人為因素造成的。因此,應(yīng)當(dāng)保護(hù)和利用好土地,封沙育草,營(yíng)造防風(fēng)沙林,實(shí)行林、牧、水利等的綜合開(kāi)發(fā)治理,充分發(fā)揮植被群體效應(yīng)以達(dá)到退沙還土的目的。土壤是植物的母親,是綠色家園繁榮昌盛的物質(zhì)基礎(chǔ)。
1.2.2 鹽堿地現(xiàn)狀與危害
鹽堿地也稱鹽漬土,是各種鹽土和堿土以及不同程度鹽化和堿化土壤的總稱。當(dāng)土壤表層中的可溶性鹽類超過(guò)0.1%時(shí),即為鹽化土壤,當(dāng)總鹽量超過(guò)1%時(shí),稱為鹽土。鹽土因?yàn)楹写罅靠扇苄喳}類而使大多數(shù)植物不能生長(zhǎng)。當(dāng)土壤表層含較多的Na2CO3時(shí),會(huì)使土壤呈強(qiáng)堿性,交換性鈉離子占陽(yáng)離子交換量的百分比超過(guò)5%時(shí),稱為堿化土壤,超過(guò)15%時(shí)便形成堿土。堿土是指代換性鈉離子陽(yáng)離子代換量的百分率(ESP)超過(guò)20%,pH值在8以上的土壤。實(shí)際上鹽土與堿土常混合存在,故習(xí)慣上稱之為鹽堿土。土體中含有較多的鹽堿成分,物理化學(xué)性質(zhì)很差,致使大多數(shù)植物的生長(zhǎng)受到不同程度的抑制,有些甚至不能成活。圖1-1為中度鹽堿地。

圖1-1 中度鹽堿地
1.2.2.1 鹽堿化的成因
根據(jù)土壤中所含鹽分和堿分的多少,可將鹽堿地劃分為輕度(0.10%~0.25%)、中度(0.25%~0.50%)和重度(0.50%~0.60%)。各種鹽堿地往往是在一定的自然條件下,由多方面因素共同作用而造成的。其中,影響鹽堿地形成的主要因素有地理?xiàng)l件、氣候條件、土壤質(zhì)地條件、地下水以及河流和海水的影響、耕作管理的不當(dāng)?shù)取?/p>
鹽漬土多分布在降水量小、蒸發(fā)量大的干旱和半干旱氣候區(qū),土壤層中所含鹽分隨毛細(xì)管水由底土層向上轉(zhuǎn)移,水分蒸發(fā)后,在表層聚積。鹽堿土所處地形多為平地、內(nèi)陸盆地、局部洼地及沿海低地,鹽分隨地表、地下徑流由高處向低處匯集,使洼地成為水鹽匯集中心,地下水經(jīng)常維持較高水位,在水分蒸發(fā)后鹽分隨即聚積地表。地下水位越淺和礦化度越高,土壤積鹽就越強(qiáng)。此外,次生鹽漬化是由于人類不合理的生產(chǎn)活動(dòng)引起的土壤鹽漬化,主要發(fā)生在干旱或半干旱地區(qū)的灌區(qū),因盲目引水漫灌,不注意排水措施,有灌無(wú)排或因灌廢排,引起大面積的地下水位抬高到臨界深度以上,使鹽分累積到土壤表層中。
1.2.2.2 鹽堿地的分布情況
鹽堿地是一種重要的土地資源,土壤鹽漬化也是一個(gè)世界性的資源和生態(tài)問(wèn)題。世界上存在大量的鹽漬化土壤,其主要分布在中緯度地帶的干旱區(qū)、半干旱區(qū)或者是濱海地區(qū)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)和糧農(nóng)組織(FAO)的不完全統(tǒng)計(jì),全球有各種鹽漬土,廣泛分布于100多個(gè)國(guó)家和地區(qū),面積約1×109hm2,占全球陸地面積的10%,并且以每年1×106~1.5×106hm2的速度在增長(zhǎng)。
我國(guó)的鹽堿土分布范圍也很廣泛,總面積約9913×104hm2,居世界第4 位,其中現(xiàn)代鹽堿土3693×104hm2,殘余鹽堿土4487×104hm2,潛在鹽堿土1733×104hm2。根據(jù)土壤類型和氣候條件大致可分為濱海鹽土和海涂、黃淮海平原鹽漬土、東北松嫩平原的鹽土和堿土、半漠境內(nèi)陸鹽土和青新極端干旱的漠境鹽土五大片。其中鹽堿化耕地760×104hm2,近1/5 耕地發(fā)生鹽堿化,其中原生鹽化型、次生鹽化型和各種堿化型分布分別占總面積的52%、40%和8%。同時(shí),我國(guó)沿海各省、市、自治區(qū)約有1.8×104km 的濱海地帶和島嶼沿岸,廣泛分布著各種濱海鹽土,總面積可達(dá)5×106hm2,主要包括長(zhǎng)江以北的遼寧、河北、山東等省、江蘇北部的海濱沖積平原及長(zhǎng)江以南的浙江、福建、廣東等省沿海一帶的部分地區(qū)。
土壤鹽堿化已經(jīng)是一個(gè)世界性難題。由于我國(guó)人口大量增長(zhǎng),對(duì)耕地需求日益增大,大量森林、草地、濕地等被開(kāi)墾為耕地,再加上人類不合理耕作而造成的土壤次生鹽堿化,而鹽堿地又不適合植物尤其是農(nóng)作物的生長(zhǎng),這樣使土壤鹽堿化進(jìn)入了一個(gè)惡性循環(huán),嚴(yán)重影響和制約了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展。通常土壤含鹽量在0.2%~0.5%時(shí)不利于植物生長(zhǎng),而受土壤中碳酸鹽累計(jì)的影響,我國(guó)鹽堿地的堿化度普遍較高,嚴(yán)重的鹽堿土壤地區(qū)植物幾乎不能生存。我國(guó)不少鹽堿地的含鹽量達(dá)0.6%~1.0%,而濱海鹽堿地區(qū)土壤含鹽量可達(dá)2.0%~6.0%。現(xiàn)今,國(guó)內(nèi)外次生鹽堿化耕地面積還在不斷擴(kuò)大。
1.2.2.3 鹽堿地的危害
土壤鹽堿化和次生鹽堿化問(wèn)題在世界范圍內(nèi)廣泛存在,受氣候變化和全球人口不斷增長(zhǎng)的影響,這一問(wèn)題日益嚴(yán)重。土壤次生鹽堿化是在干旱和半干旱地區(qū)發(fā)展可持續(xù)灌溉農(nóng)業(yè)面臨的主要問(wèn)題之一。美國(guó)西部受灌溉土地鹽漬化的影響,一度導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)將近30%;印度的次生鹽堿化面積占農(nóng)田總面積的20%;巴基斯坦土壤鹽堿化面積占灌溉面積的50%。21世紀(jì),土地鹽堿化帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題不僅影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,而且最終影響人類的生活。我國(guó)長(zhǎng)江以北的干旱、半干旱和半濕潤(rùn)區(qū),包括西北內(nèi)陸地區(qū)、黃河中游半干旱區(qū)、黃淮海平原、東北半濕潤(rùn)半干旱低洼地區(qū),以及沿海的濱海沉積平原等地區(qū),分布著大面積的鹽堿地,嚴(yán)重影響了土壤生產(chǎn)力的發(fā)揮。黃河流域灌溉面積約有650×104hm2,80%分布在寧蒙河套平原、汾渭盆地和黃河下游平原,這些地區(qū)的土壤次生鹽堿化問(wèn)題非常突出。
具體地說(shuō),土壤積鹽過(guò)多,導(dǎo)致土壤溶液的滲透壓過(guò)高,造成樹(shù)木根系吸收水分、養(yǎng)分困難,破壞樹(shù)木體內(nèi)正常的水分代謝,造成植物生理干旱而出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象或停止生長(zhǎng)甚至死亡。鹽堿的腐蝕作用,能破壞樹(shù)木細(xì)胞組織,抑制新陳代謝。過(guò)多的鹽分,使土壤肥力減低,理化性質(zhì)惡化。如樹(shù)木營(yíng)養(yǎng)期需要最多的氮元素,進(jìn)入樹(shù)木體內(nèi)較慢,轉(zhuǎn)化利用也較弱,嚴(yán)重影響樹(shù)木的正常生長(zhǎng)和發(fā)育。過(guò)量的鹽堿物質(zhì)還會(huì)直接抑制土壤微生物的活動(dòng)。鹽堿化土壤引起的危害可以分為以下幾類。
(1)鹽堿地對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)的影響
① 引發(fā)生理干旱 由于鹽堿土中含鹽量非常大,土壤溶液的滲透壓遠(yuǎn)高于正常值,導(dǎo)致樹(shù)木根系吸收養(yǎng)分、水分非常困難,濃度過(guò)高時(shí),甚至?xí)霈F(xiàn)水分從根細(xì)胞外滲的情況,破壞樹(shù)體內(nèi)正常的水分代謝,造成生理干旱、樹(shù)體萎蔫、生長(zhǎng)停止甚至全株死亡。一般情況下,土壤表層含鹽量超過(guò)0.6%時(shí),大多數(shù)樹(shù)種已不能正常生長(zhǎng);土壤中可溶性鹽含量超過(guò)1.0%時(shí),只有一些特殊耐鹽樹(shù)種才能生長(zhǎng)。
② 危害樹(shù)體組織 當(dāng)土壤pH值很高時(shí),OH–對(duì)樹(shù)體產(chǎn)生直接毒害。因?yàn)闃?shù)體內(nèi)積聚的過(guò)多鹽分嚴(yán)重阻礙了蛋白質(zhì)的合成,從而導(dǎo)致含氮的中間代謝產(chǎn)物積累,造成樹(shù)體組織的細(xì)胞中毒。另外,鹽堿的腐蝕作用也能使樹(shù)木組織直接受到破壞。
③ 滯緩營(yíng)養(yǎng)吸收 過(guò)多的鹽分使土壤物理性狀惡化、肥力降低,樹(shù)體生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)元素?cái)z入速率和利用轉(zhuǎn)化率都降低。而Na+的競(jìng)爭(zhēng),使樹(shù)體對(duì)鉀、磷等其他微量營(yíng)養(yǎng)元素的吸收減少,磷的轉(zhuǎn)移受到抑制,嚴(yán)重影響樹(shù)體的營(yíng)養(yǎng)狀況。
④ 影響氣孔開(kāi)閉 在高濃度鹽分作用下,葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的淀粉合成受阻,氣孔不能正常關(guān)閉,樹(shù)木容易因水分過(guò)度蒸騰而干枯死亡。
(2)鹽堿化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的危害
鹽堿地危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn),降低農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
① 影響種子發(fā)芽出苗 當(dāng)土壤溶液總鹽量約為10g/kg時(shí),棉花種子就停止吸收水分,種子發(fā)芽率僅為50%;如果土壤溶液總鹽量達(dá)20g/kg,發(fā)芽率只有20%。
② 離子毒害 當(dāng)土壤含鹽量高時(shí),大量非營(yíng)養(yǎng)離子(Cl–、SO42–等陰離子和Na+、K+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子)進(jìn)入植物體內(nèi),就會(huì)破壞作物地上器官和組織,造成作物體內(nèi)非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)飽和,影響植物必需營(yíng)養(yǎng)元素的吸收,使作物營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。
③ 影響作物吸收水分 土壤含鹽量增加時(shí),土壤溶液濃度相應(yīng)提高,滲透壓會(huì)相應(yīng)增大。如果土壤溶液的滲透壓超過(guò)了根毛細(xì)胞液的滲透壓就會(huì)產(chǎn)生生理脫水,造成植物的發(fā)育不良,甚至是枯萎死亡。
④ 惡化土壤的物理性質(zhì) 使土壤肥力下降,可耕種和生產(chǎn)性降低。
(3)危害灌區(qū)水利工程設(shè)施
土壤中的鹽分不僅能改變土壤流限和塑限,降低土壤密實(shí)度,而且其中的硫酸鹽、氯化物對(duì)磚、鋼鐵、水泥、瀝青、橡膠、木材和石料等建筑材料都具有不同程度的腐蝕性,對(duì)道路、渠道、房屋和其他建筑產(chǎn)生較大的破壞作用,嚴(yán)重威脅到水利工程設(shè)施的安全運(yùn)行。
(4)破壞生態(tài)環(huán)境,威脅人類生存環(huán)境
土壤鹽漬化作為土地荒漠化的一種表現(xiàn),將導(dǎo)致地面植被生產(chǎn)力下降、土地退化、生物多樣性降低。土壤鹽堿化嚴(yán)重的地區(qū),由于自然植被減少,造成局部地區(qū)濕度降低,增大蒸發(fā)量,容易形成干旱、風(fēng)沙等自然災(zāi)害,破壞生態(tài)環(huán)境,威脅著人類的生存環(huán)境。
1.2.3 石漠化現(xiàn)狀與危害
石漠化是石質(zhì)荒漠化土地的簡(jiǎn)稱,是在喀斯特地貌地區(qū)的土地退化,已成為巖溶地區(qū)最大的生態(tài)問(wèn)題,成了該地區(qū)人民的災(zāi)害之源、貧困之因、落后之根;同樣也是全球性的生態(tài)問(wèn)題之一。雖然全球各國(guó)相繼組織開(kāi)展了一些卓有成效的石漠化防治工作,但是某些地區(qū),如我國(guó)西南地區(qū)等,石漠化防治形勢(shì)仍很嚴(yán)峻,石漠化治理的任務(wù)仍很艱巨,迫切需要制訂更為科學(xué)有效的石漠化防治思路與對(duì)策。
1.2.3.1 石漠化的概念
石漠化:是指在熱帶、亞熱帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)氣候條件和巖溶極其發(fā)育的自然背景下,由于人類不合理的生產(chǎn)活動(dòng),使地表植被遭受破壞,導(dǎo)致土壤嚴(yán)重流失,基巖大面積裸露,生產(chǎn)力下降的土地退化現(xiàn)象,是巖溶地區(qū)土地退化的極端形式,也是我國(guó)四大環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題中最難整治的。
石漠化土地:指基巖裸露度(或石礫含量)≥30%,且植被綜合蓋度<50%的有林地、灌木林地;或植被綜合蓋度<70%的牧草地;或未成林造林地、疏林地、無(wú)立木林地、宜林地、未利用地和非梯土化旱地條件的土地。
潛在石漠化土地:指基巖裸露度(或石礫含量)≥30%,且植被綜合蓋度≥50%的有林地、灌木林地;或植被綜合蓋度≥70%的牧草地;或梯土化旱地條件的土地。潛在石漠化土地雖不屬于石漠化土地范疇,但當(dāng)人為干擾超過(guò)土地承載力時(shí),就有可能成為石漠化土地。
石漠化的程度:對(duì)巖溶地區(qū)的現(xiàn)狀評(píng)價(jià),不同學(xué)科的學(xué)者有不同的考慮角度,目前廣為采納的是綜合考慮基巖裸露度、植被類型、植被綜合蓋度、土層厚度等因素,將石漠化土地劃分為4個(gè)程度等級(jí),即輕度石漠化(Ⅰ)、中度石漠化(Ⅱ)、重度石漠化(Ⅲ)和極重度石漠化(Ⅳ)。
1.2.3.2 石漠化現(xiàn)狀及分布
世界巖溶分布面積為2200×104km2,占陸地面積的15%。然而巖溶地區(qū)的石漠化,只在特定的條件下發(fā)生。例如,在中國(guó)西南由于碳酸鹽巖的可溶性,地下水系十分發(fā)育,降水?dāng)y帶泥沙通過(guò)豎井、落水洞、漏斗等首先進(jìn)入地下管道、地下河,加上碳酸鹽巖不溶物含量甚少、成土緩慢、形成土層薄,因此很容易造成水土流失和石漠化發(fā)生。
以中國(guó)為例,中國(guó)的石漠化主要分布在以云貴高原為中心的貴州、云南、廣西、湖南、湖北、重慶、四川和廣東8個(gè)省460個(gè)縣的巖溶地區(qū)。其次在安徽、福建等巖溶現(xiàn)象的地區(qū)有零散分布,但不構(gòu)成區(qū)域的生態(tài)危害。據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)石漠化土地面積為1296.23×104hm2,占國(guó)土面積的1.35%;潛在石漠化面積1237.88×104hm2,占國(guó)土面積的1.29%。石漠化土地以云貴高原東部為中心集中分布,邊緣區(qū)域呈塊狀或帶狀分布。從省區(qū)看,貴州、云南和廣西三省區(qū)石漠化最為嚴(yán)重,石漠化土地總面積為857.6×104hm2,占石漠化總面積66.2%;從流域分布來(lái)看,石漠化土地主要分布在長(zhǎng)江流域和珠江流域;從程度上來(lái)看,石漠化土地以輕度、中度為主,輕度石漠化土地為356.4×104hm2,占石漠化總面積的27.5%;中度石漠化土地為591.8×104hm2,占45.7%;重度石漠化土地為293.5×104hm2,占22.6%;極重度石漠化土地為54.5×104hm2,占4.2%。中度、輕度石漠化土地面積占石漠化土地總面積的73.2%。
1.2.3.3 石漠化的成因
(1)自然因素
自然因素是石漠化形成的基礎(chǔ)條件。巖溶地區(qū)豐富的碳酸鹽巖具有造壤能力差、成土過(guò)程緩慢的特點(diǎn),因而土壤資源缺乏,這是石漠化形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。山高坡陡、氣候溫暖、雨水豐沛而集中,為石漠化形成提供了強(qiáng)大的侵蝕動(dòng)力和適宜的溶蝕條件。因自然因素形成的石漠化土地占石漠化土地總面積的26%。
(2)人為因素
不合理的人類活動(dòng)是石漠化土地形成的主要原因。巖溶地區(qū)人口快速增長(zhǎng),人地矛盾突出;因?yàn)榈貐^(qū)經(jīng)濟(jì)貧困,群眾生態(tài)意識(shí)淡薄,致使農(nóng)耕活動(dòng)范圍、強(qiáng)度的擴(kuò)大和土地過(guò)度利用,導(dǎo)致土地石漠化。人為因素形成的石漠化土地占石漠化土地總面積的74%,主要表現(xiàn)如下。
① 過(guò)度樵采 巖溶地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá),商品能源尚未普及,群眾生活能源主要靠薪柴,特別是在一些缺煤少電、能源種類單一的地區(qū),樵采是植被破壞的主要原因。據(jù)調(diào)查,監(jiān)測(cè)區(qū)的能源結(jié)構(gòu)中,36%的縣薪柴比例大于50%。
② 不合理耕作方式 巖溶地區(qū)山多平地少,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大多仍然沿用傳統(tǒng)的刀耕火種、陡坡耕種、廣種薄收的方式。由于缺乏必要的水保措施和科學(xué)的耕種方式,充沛而集中的降水使得土壤易被沖蝕,導(dǎo)致土地石漠化,據(jù)調(diào)查,監(jiān)測(cè)區(qū)現(xiàn)有耕地中15°以上的坡耕地約占耕地總面積20%。
③ 過(guò)度開(kāi)墾 巖溶地區(qū)耕地少,為緩解人地矛盾,解決糧食問(wèn)題,當(dāng)?shù)厝罕娡ㄟ^(guò)毀林毀草開(kāi)墾來(lái)擴(kuò)大耕地面積,增加糧食產(chǎn)量,這些新開(kāi)墾地,由于缺乏水保措施,土壤流失嚴(yán)重,最后導(dǎo)致植被消失,土被沖走,石頭露出。
④ 亂砍濫伐 新中國(guó)成立以來(lái),西南巖溶地區(qū)先后出現(xiàn)幾次大規(guī)模砍伐森林資源,導(dǎo)致森林面積銳減,使森林資源受到嚴(yán)重破壞。地表由于失去植被保護(hù),加速了石漠化發(fā)展。
⑤ 亂放牧 牧民在巖溶地區(qū)不加節(jié)制的散養(yǎng)牲畜,牲畜吃光林草植被,造成土壤易被沖蝕。據(jù)測(cè)算,一頭山羊在一年內(nèi)可以將10畝(1畝≈666.7m2,下同)3~5年生的石山植被吃光。
1.2.3.4 石漠化的危害
石漠化帶來(lái)的危害是嚴(yán)重的、多方面的。
① 石漠化將導(dǎo)致土壤侵蝕性退化,使水土流失加劇,可耕地面積減少。以貴州的喀斯特山區(qū)為例:土地貧瘠化和土壤結(jié)構(gòu)性惡化導(dǎo)致這些地區(qū)的農(nóng)民的貧困概率增加,人和自然的矛盾加劇;而這又將進(jìn)一步促使石漠化的發(fā)生和發(fā)展,加大石漠化的治理難度。
② 石漠化將導(dǎo)致喀斯特地區(qū)植被的逆向演替,喬木逐漸被典型的小灌木、草叢所取代,使巖溶生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的植物種群數(shù)量下降,植被結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化,群落的生物量急劇降低,生物遺傳的多樣性、物種的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性的逐步消失,很多物種走向滅絕。
③ 石漠化使地表森林植被減少、巖石裸露,導(dǎo)致其調(diào)節(jié)緩沖地表徑流的能力下降、水源涵養(yǎng)能力下降,地下徑流變化幅度增大,表層帶巖溶泉枯竭,使區(qū)域性的旱澇災(zāi)害發(fā)生和小氣候環(huán)境惡化的概率增加。
④ 石漠化將破壞喀斯特地區(qū)的生態(tài)自然景觀,造成其區(qū)域內(nèi)景觀的旅游價(jià)值降低甚至喪失,影響其優(yōu)勢(shì)旅游資源的開(kāi)發(fā)利用。
⑤ 石漠化是我國(guó)喀斯特地區(qū)最為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,也將威脅長(zhǎng)江中上游和珠江流域的生態(tài)安全,建立行之有效的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制已是非常緊急和重要的問(wèn)題。
上述的石漠化帶來(lái)危害的各個(gè)方面相互影響,相互作用,將導(dǎo)致人口-自然環(huán)境-社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間惡性互動(dòng)。因此,如何對(duì)石漠化發(fā)生和發(fā)展的機(jī)理與機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)和綜合的研究,并進(jìn)一步找出控制和治理石漠化的可行的方法,已是迫在眉睫的問(wèn)題。
1.2.4 水土流失現(xiàn)狀與危害
水是生命之源,是物種生存、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)考慮的首要因素,水的枯竭就意味著生命的滅絕。土是萬(wàn)物之本,土壤是世代相傳的,人類所不能出讓的生存條件和再生條件。可以看出,水土資源是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件,水土流失造成土地退化,水資源虧缺,動(dòng)搖了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本條件,導(dǎo)致更為嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題,對(duì)人類的生存與發(fā)展構(gòu)成了威脅,成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的隱患,我國(guó)是世界水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。
1.2.4.1 水土流失現(xiàn)狀
(1)水土流失總體現(xiàn)狀
在我國(guó),土壤侵蝕的主要類型有水蝕、風(fēng)蝕和凍融侵蝕等。目前,全國(guó)除了 356.92× 104km2的水蝕和風(fēng)蝕外,還有127.82×104km2的凍融侵蝕,若把凍融侵蝕計(jì)入水土流失總面積內(nèi),則全國(guó)水土流失總面積為484.74×104km2,占國(guó)土總面積的51.1%。按照水土流失強(qiáng)度來(lái)劃分等級(jí),截至2000年年底,輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度和劇烈各級(jí)別水土流失的面積分別為163.84×104km2、80.86×104km2、42.23×104km2、32.42×104km2和37.57×104km2,分別占水土流失總面積的45.9%、22.7%、11.8%、9.1%和10.5%。全國(guó)水土流失面積中,輕度和中度面積所占比例較大,達(dá)68.6%。全國(guó)不同時(shí)期水土流失面積見(jiàn)表1-1。
表1-1 全國(guó)不同時(shí)期水土流失面積表 單位:km2

(2)不同類型水土流失現(xiàn)狀
水蝕是我國(guó)分布最廣、危害最嚴(yán)重的水土流失類型,總面積為161.22×104km2,占國(guó)土總面積的17.0%,在山丘、丘陵等一切有坡度的地面,暴雨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生水力侵蝕。其中,輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度和劇烈各等級(jí)水蝕的面積分別為82.95×104km2、52.77×104km2、17.20×104km2、5.94×104km2和2.35×104km2,分別占水蝕總面積的51.4%、32.7%、10.7%、3.7%和1.5%。水蝕面積中,輕度和中度面積所占比例較大,達(dá)到84.1%,而極強(qiáng)度以上面積所占比例較小,只占5.2%。
風(fēng)蝕主要分布在河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆、山東、江西、海南、四川和西藏16個(gè)省(自治區(qū))。風(fēng)蝕面積較大的省(自治區(qū))依次是新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅和西藏,風(fēng)蝕面積合計(jì)187.84×104km2,占全國(guó)風(fēng)蝕總面積的96.0%,其中,新疆和內(nèi)蒙古的風(fēng)蝕面積為153.66×104km2,占全國(guó)風(fēng)蝕總面積的78.5%。
凍融侵蝕:全國(guó)凍融侵蝕總面積為127.82×104km2,占國(guó)土總面積的13.5%,其中,輕度、中度和強(qiáng)度的面積分別為62.16×104km2、30.50×104km2和35.16×104km2,分別占凍融侵蝕總面積的48.6%、23.9%和27.5%。凍融侵蝕主要分布(面積大小順序)在西藏、青海、新疆、四川、內(nèi)蒙古、黑龍江和甘肅等8個(gè)省(自治區(qū)),其中,西藏自治區(qū)凍融侵蝕面積達(dá)90.50×104km2,占全國(guó)凍融侵蝕總面積的70.8%。
1.2.4.2 水土流失危害
當(dāng)前水土流失的危害主要表現(xiàn)為以下4點(diǎn)。
① 破壞土壤肥力,毀壞耕地。目前,全國(guó)水蝕面積165×104km2,每年有(80~120)× 104t沃土付之東流。其中,黃土高原區(qū)的陜西省年均向黃河輸運(yùn)泥沙4×108t以上,年均侵蝕模數(shù)8200t/km2。水土流失導(dǎo)致大量肥沃土地隨水流走,土層變薄,土壤肥力下降,耕地減少,干旱頻繁,有些山區(qū)(如貴州省的納雍縣)山地土層被沖光,成為裸石山地,也就是將幾十萬(wàn)年形成的有生產(chǎn)能力的山地變成毫無(wú)生產(chǎn)力的不毛之地。經(jīng)研究測(cè)算,按現(xiàn)在的流失速度,50年后東北黑土區(qū)1400萬(wàn)畝耕地的黑土層將流失掉,35年后西南巖溶區(qū)石漠化面積將增加1倍,將有近1億人失去賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。
② 導(dǎo)致江河湖庫(kù)淤積,加劇洪澇災(zāi)害。由于上游水土流失,大量泥沙隨雨水匯入河道,攜帶泥沙的河流流經(jīng)中下游、湖泊、水庫(kù)時(shí),流速降低,泥沙逐漸沉降淤積。1950—1999年黃河下游河道淤積泥沙92×108t,致使河床普遍抬高2~4m;遼河干流下游部分河床已高于地面1~2m,也成為地上懸河;全國(guó)8萬(wàn)多座水庫(kù)年均淤積16.24×108m3,是造成調(diào)蓄能力下降的主要原因之一。近10年來(lái),黃河、淮河、長(zhǎng)江、珠江、嫩江、松花江等的干流和支流連續(xù)發(fā)生百年一遇的特大洪澇災(zāi)害,使經(jīng)濟(jì)損失達(dá)629億~2642億元人民幣。
③ 惡化生存環(huán)境,加劇貧困。專家綜合判定,我國(guó)現(xiàn)有嚴(yán)重水土流失縣646個(gè),江西贛南15個(gè)老區(qū)縣中,水土流失嚴(yán)重縣有10個(gè),占67%;陜北老區(qū)27個(gè)縣全部為水土流失嚴(yán)重縣;太行山45個(gè)老區(qū)縣中,水土流失嚴(yán)重縣33個(gè)。調(diào)查顯示,76%的貧困縣和74%的貧困人口生活在水土流失區(qū)。
④ 削弱生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能,對(duì)生態(tài)安全和飲水安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。嚴(yán)重的水土流失不但使糧田被毀,而且使森林遭受破壞,草場(chǎng)退化。10年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,全國(guó)森林面積減少23%,森林蓄積量下降22%;目前我國(guó)草地已有90%退化,其中中度退化(包括沙化、堿化)的達(dá)1.3億公頃,并且以每年200萬(wàn)公頃速度遞增;生物多樣性瀕危;土地鹽堿化、荒漠化頻率加快等,由此嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。隨著水土流失的加劇,土層有效持水量降低、熱量狀況變劣,裸露土地溫度升高,土壤調(diào)節(jié)水分的功能也隨之下降,影響水資源利用,進(jìn)而導(dǎo)致水旱災(zāi)害加劇。50多年來(lái),我國(guó)從南到北,旱災(zāi)發(fā)生的頻率也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。近10年來(lái)全國(guó)平均耕地受旱面積達(dá)到2.9億畝,成災(zāi)面積達(dá)到1億多畝。
1.2.5 氣候變暖及其危害
全球變暖指的是在一段時(shí)間中,地球大氣和海洋溫度上升的現(xiàn)象,主要是指人為因素造成的溫度上升。主要原因是由于人們大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料產(chǎn)生大量的二氧化碳等多種溫室氣體,且砍伐森林導(dǎo)致地球?qū)Χ趸嫉奈諟p少,導(dǎo)致大氣中二氧化碳的含量上升。由于這些溫室氣體對(duì)來(lái)自太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光具有高度的透過(guò)性,而對(duì)地球反射出來(lái)的長(zhǎng)波輻射具有很強(qiáng)的吸收性,能強(qiáng)烈吸收地面輻射中的紅外線,也就是常說(shuō)的“溫室效應(yīng)”,導(dǎo)致全球氣候變暖。近100多年來(lái),全球平均氣溫經(jīng)歷了:冷→暖→冷→暖四次波動(dòng),總的看氣溫為上升趨勢(shì)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,全球氣溫明顯上升。全球變暖的后果,會(huì)使全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升等,既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡,更威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。
1.2.5.1 全球變暖的原因
(1)人為因素
① 人類活動(dòng)使大氣中CO2濃度持續(xù)上升,“溫室效應(yīng)”不斷加強(qiáng)。工業(yè)革命以來(lái),人類大量燃燒化石燃料,大氣中的CO2濃度迅速上升。對(duì)冰川冰核中空氣的分析結(jié)果表明,1750年大氣中CO2濃度僅為280×10–6。據(jù)美國(guó)在全球建立的一個(gè)包括南極極點(diǎn)在內(nèi)的20多個(gè)觀測(cè)站的CO2觀測(cè)網(wǎng)的測(cè)定結(jié)果表明,近幾十年來(lái)大氣中CO2濃度正在急劇增大,1958年時(shí)CO2濃度為312.5×10–6,到1984年增至343×10–6。1958—1968年間CO2濃度年增長(zhǎng)率均小于1×10–6,而1968—1978年CO2濃度年增長(zhǎng)率卻大于1×10–6。若按此速度增加,未來(lái)50年內(nèi)大氣中CO2濃度將增加30%,到21世紀(jì)中葉將增至600×10–6,即相當(dāng)于工業(yè)革命初期的2倍多。CO2是大氣中最主要的溫室效應(yīng)氣體,目前全球CO2年排放量在50×108t以上,濃度已超過(guò)345×10–6,如果全球礦物燃料消耗量繼續(xù)按計(jì)劃2%年增長(zhǎng)率遞增,預(yù)計(jì)到21世紀(jì)中葉以后大氣中CO2含量將增加1倍多,也相當(dāng)于工業(yè)革命初期的2倍多,跟上述CO2濃度增加倍數(shù)接近,由此可預(yù)測(cè),到21世紀(jì)中葉以后CO2溫室效應(yīng)將增強(qiáng)1倍多,全球氣候?qū)⒆兊酶?/p>
② 人口激增,森林銳減,導(dǎo)致平衡大氣中CO2與O2的生態(tài)功能急劇下降,更加增強(qiáng)了CO2溫室效應(yīng)。人類在地球上的出現(xiàn)一直到今天已經(jīng)歷了300萬(wàn)年的歷史,隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人口總的趨勢(shì)是增長(zhǎng)速度越來(lái)越快,特別是20世紀(jì)70年代以來(lái),醫(yī)療衛(wèi)生條件極大改善,人口增速增長(zhǎng)更快。聯(lián)合國(guó)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,20世紀(jì)初世界人口約為16億,到1975年增至41億,預(yù)測(cè)到2100年將接近300億,這數(shù)字與美國(guó)科學(xué)院對(duì)整個(gè)地球的環(huán)境最大承載能力的預(yù)測(cè)極為接近。目前全人類正以每秒3個(gè)人,每天約25萬(wàn)人的速度激增,在今后10年內(nèi)全球由于人口的增加(約10億人),僅人體呼吸排放到大氣中的CO2就將增加20多億噸,平均每年增加2億多噸,2010年全球近70億人口,每年從人體內(nèi)排放到大氣中CO2超過(guò)100×108t,而需要消耗大氣中O2的數(shù)量比排放的CO2稍少一點(diǎn),但也超過(guò)100×108t,使大氣中CO2與O2的平衡比例失調(diào),從而使CO2溫室效應(yīng)作用大大增強(qiáng)。此外,由于世界人口激增,人類生活及生產(chǎn)需消耗的資源,尤其是森林資源的數(shù)量將大大增加,人們對(duì)木制產(chǎn)品的需求量增加,預(yù)計(jì)到2020年全球商品木材蓄積將消失40%以上,由于糧食需求的增大,人們不斷砍伐森林,將其變?yōu)楦兀皇澜绲纳终悦磕?800×104~2000×104hm2的速度從地球上消失,主要出現(xiàn)在非洲、亞洲、南美洲潮濕的熱帶森林。預(yù)測(cè)表明,發(fā)展中國(guó)家剩余的森林覆蓋面積到2020年將消失40%以上。由于森林面積的急劇減少,森林生態(tài)功能將大大削弱,未來(lái)十年內(nèi)平均每年吸收大氣中的CO2將大約減少70×108t。而每年向大氣釋放的O2則減少51×108t左右。這將進(jìn)一步導(dǎo)致大氣中CO2與O2平衡比例失調(diào),CO2大量增加,而O2卻大量減少,致使CO2“溫室效應(yīng)”大大增強(qiáng),從而加速全球氣候變暖的進(jìn)程。
(2)自然因素
① 全球正在處于溫暖期。
② 地球周期性公轉(zhuǎn)軌跡變動(dòng)。地球周期性公轉(zhuǎn)軌跡由橢圓形變?yōu)閳A形軌跡,距離太陽(yáng)更近。根據(jù)某科學(xué)家的研究,地球的溫度曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)高溫和低溫的交替,是有一定的規(guī)律性的。
③ 在自然因素中,各個(gè)在過(guò)去100年中可能造成的地球溫度變化的外界強(qiáng)迫因子中,以火山活動(dòng)的作用最重要。在1950—1970年全球氣溫下降時(shí)期,正是全球火山活動(dòng)較頻繁時(shí)期,大量火山灰進(jìn)入大氣,使大氣中氣溶膠光學(xué)厚度增加,大大削弱了進(jìn)入地球表面的直接太陽(yáng)輻射。因此火山活動(dòng)是造成20世紀(jì)50~70年代全球氣溫下降的主要原因。由于它的降溫作用超過(guò)了CO2的升溫作用,從而掩蓋了CO2濃度持續(xù)增加對(duì)全球的變暖作用。
然而,對(duì)于全球變暖這一問(wèn)題,仍然存在許多爭(zhēng)議。2007年3月8日英國(guó)廣播公司播出了紀(jì)錄片《全球暖化大騙局》,以全然迥異于當(dāng)前主流觀點(diǎn)的態(tài)度,討論全球暖化的議題。這部影片不斷提出“暖化現(xiàn)象并非人類活動(dòng)所致”的說(shuō)法,并訪問(wèn)多名氣候?qū)W家,最后結(jié)論認(rèn)為太陽(yáng)活動(dòng)才可能是暖化的主因,人類對(duì)氣候的影響微不足道。《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》在2009年12月也刊登了一篇論文,稱宇宙射線才是地球變暖的主要原因。
1.2.5.2 全球變暖的危害
① 自然災(zāi)害頻發(fā) 全球氣候變暖使極端天氣氣候事件頻發(fā),大大增加了天氣災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。由于全球氣候變暖,使得大氣環(huán)流等隨之發(fā)生改變,伴隨而來(lái)的是臺(tái)風(fēng)等極端氣候事件頻頻發(fā)生。數(shù)據(jù)表明,20世紀(jì)90年代全球重大氣象災(zāi)害比50年代的發(fā)生頻率高出5倍以上。例如,由于氣溫上升,地中海地區(qū)的降水將大幅增加,而且多以災(zāi)難性的暴風(fēng)雨形式出現(xiàn)。隨著氣候的變化,撒哈拉以南非洲地區(qū)將愈發(fā)干燥,而世界其他地方會(huì)越來(lái)越多地遭受洪水泛濫的威脅。
② 水資源短缺 全球變暖使水循環(huán)的過(guò)程速度加快,降水分布在空間上更加不均勻。由于氣溫增高,水汽蒸發(fā)加速,全球雨量每年將增加,各地降水形態(tài)也將會(huì)改變。對(duì)氣候變化進(jìn)行水分循環(huán)模擬顯示,陸地生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)頻繁地遭受嚴(yán)重的干旱和洪水災(zāi)害。全球氣候變暖可能使全球平均降水量趨于增加,但降水變率可能隨著平均降水量的增加也發(fā)生變化,蒸發(fā)量隨全球平均溫度增加而增大,使未來(lái)旱澇等災(zāi)害出現(xiàn)頻率增加。氣候變暖后,一些地區(qū)由于蒸發(fā)量加大,河水流量趨于減少,使原來(lái)的河流污染更加嚴(yán)重。
③ 農(nóng)作物產(chǎn)量發(fā)生改變 農(nóng)業(yè)是受全球變暖影響最大的部門。由于溫度升高,旱澇加劇,水資源短缺,改變植物、農(nóng)作物的分布及生長(zhǎng)力,造成土壤貧瘠,使許多地區(qū)作物減產(chǎn),還間接破壞生態(tài)環(huán)境,改變生態(tài)平衡。另一方面,氣溫升高,將使我國(guó)積溫及持續(xù)天數(shù)增加,種植界限北移,復(fù)種指數(shù)提高,有利于農(nóng)作物產(chǎn)量的增加,還會(huì)使生長(zhǎng)期延長(zhǎng),促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
④ 疾病危害加劇 氣候變暖使熱量帶向高緯度地區(qū)移動(dòng),由此引起的環(huán)境改變會(huì)迫使一些動(dòng)物轉(zhuǎn)移,頻繁轉(zhuǎn)移為疾病的傳播提供了便利條件,某些感染源或攜帶病原體的昆蟲(chóng)、嚙齒類動(dòng)物分布區(qū)擴(kuò)大,瘧疾、登革熱、黑熱病和血吸蟲(chóng)病等流行蔓延。氣候變暖給許多病菌提供了更為廣闊的活動(dòng)空間,病菌的繁殖率和傳播速度將更大更快。氣候變化還會(huì)使人的抵抗能力和免疫能力下降,這些因素綜合在一起,就會(huì)增加瘟疫流行的概率。
⑤ 海平面上升 全球變暖使極地冰川融化并使海水熱膨脹,從而導(dǎo)致海平面上升。近50年來(lái)海平面上升速率為1.0~2.5mm/a。隨著全球變暖,未來(lái)50~100年的時(shí)間,海平面將繼續(xù)上升;到2050年約上升12~50cm。世界上一些低海拔地區(qū)將被海水淹沒(méi),一些島國(guó)首當(dāng)其沖。飲用水也將受污染。同時(shí),海平面上升對(duì)人類的生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是一種緩發(fā)性的自然災(zāi)害,導(dǎo)致海岸線后退、海水倒灌、洪水排泄不暢、海堤受損和農(nóng)田鹽堿化等,進(jìn)而影響航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等。
⑥ 生物數(shù)量變化 氣候變化對(duì)生物多樣性的影響取決于氣候變化后物種相互作用的變化,以及物種遷移后與氣候變化對(duì)生物多樣性的影響。植被模擬研究證實(shí),氣候變化使某些物種由于不能適應(yīng)新環(huán)境瀕臨滅絕,也可能出現(xiàn)新的物種體系。全球變暖對(duì)我國(guó)植被水平和垂直分布、面積和生產(chǎn)力會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。隨著溫度的變化,動(dòng)植物對(duì)氣候變化的典型反應(yīng)需要有逐漸適應(yīng)的時(shí)間,再加上森林的減少,森林格局發(fā)生變化,動(dòng)植物生存將受到威脅,許多動(dòng)植物將大量消失,造成生物多樣性減少。
全球變暖所導(dǎo)致的后果眾所周知:氣溫升高、冰蓋融化、海平面上升。不過(guò),地球氣候變化導(dǎo)致的另外一些后果如加劇過(guò)敏癥、令森林大火肆虐以及讓北極湖泊消失等可能人們很少了解到。
將更多的溫室氣體排放到大氣中所造成的危害,誰(shuí)也無(wú)法確切地說(shuō)明將來(lái)會(huì)有多嚴(yán)重。
1.2.6 國(guó)際碳減排計(jì)劃
1.2.6.1 國(guó)際碳減排的提出
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到全球氣候變暖將嚴(yán)重威脅人類的生存。隨著一些嚴(yán)重氣候性災(zāi)害的頻繁發(fā)生,一些原本對(duì)氣候變暖不予重視的國(guó)家也開(kāi)始積極起來(lái)。低碳發(fā)展、低碳產(chǎn)業(yè)、低碳能源、低碳技術(shù)、低碳生活匯成的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已為世界各國(guó)所推崇。但是,由于對(duì)氣候變暖造成危害的嚴(yán)重性和緊迫性尚認(rèn)識(shí)不足,各國(guó)國(guó)情不同和政府重視程度不一,要實(shí)現(xiàn)碳減排的既定目標(biāo)難度還很大。因此,需要加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)傳播力度,喚起民眾積極參與低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)的積極性,敦促政府采取更加有效的實(shí)施低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,以保護(hù)全人類賴以生存的共同家園。
2003年的英國(guó)能源白皮書(shū)《我們能源的未來(lái):創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》首次提出“低碳經(jīng)濟(jì)”的概念。作為第一次工業(yè)革命的先驅(qū)和資源并不豐富的島國(guó),英國(guó)最先意識(shí)到了能源安全和氣候變化的威脅,它正從自給自足的能源供應(yīng)走向主要依靠進(jìn)口的能源模式,按目前的消費(fèi)模式,預(yù)計(jì)2020年英國(guó)80%的能源都必須依賴于進(jìn)口。同時(shí),應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的影響已經(jīng)迫在眉睫。“低碳經(jīng)濟(jì)”提出的大背景,是全球氣候變暖對(duì)人類生存和發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長(zhǎng),能源使用帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題及其誘因不斷地為人們所認(rèn)識(shí),不止是煙霧、光化學(xué)煙霧和酸雨等的危害,大氣中二氧化碳(CO2)濃度升高帶來(lái)的全球氣候變暖也已被確認(rèn)為不爭(zhēng)的事實(shí)。
“低碳經(jīng)濟(jì)”是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下,通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、新能源開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、制度創(chuàng)新等多種手段,盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗,限制溫室氣體排放,達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。其實(shí)質(zhì)是能源高效利用、清潔能源開(kāi)發(fā)、追求綠色GDP的問(wèn)題,核心是能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和制度創(chuàng)新以及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。2009年的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出,開(kāi)展低碳經(jīng)濟(jì)試點(diǎn),努力控制溫室氣體排放,加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。可以說(shuō),發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)既是順應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,也是一個(gè)大國(guó)應(yīng)該肩負(fù)的社會(huì)歷史使命。在此背景下,“碳足跡”“低碳經(jīng)濟(jì)”“低碳技術(shù)”“低碳發(fā)展”“低碳生活方式”“低碳社會(huì)”“低碳城市”“低碳世界”等一系列新概念、新政策應(yīng)運(yùn)而生。我們必須摒棄20世紀(jì)傳統(tǒng)的“先污染、后治理”粗放的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式,轉(zhuǎn)變自身的經(jīng)濟(jì)觀、價(jià)值觀,切實(shí)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和體制創(chuàng)新,通過(guò)低碳經(jīng)濟(jì)模式與低碳生活方式,逐步邁向生態(tài)文明之路,實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。
1.2.6.2 全球碳交易市場(chǎng)的發(fā)展
2005年生效的《京都議定書(shū)》對(duì)《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》(UNFCCC)附件一發(fā)達(dá)國(guó)家及其他工業(yè)化國(guó)家締約方的量化減排指標(biāo)做出了具有法律約束力的定量限制。即在2008—2012年間,溫室氣體排放量在1990年的水平上平均削減5.2%。其中,歐盟削減8%、美國(guó)削減7%、日本削減6%。為保證全球減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),《京都議定書(shū)》確立了3種補(bǔ)充性的靈活減排機(jī)制,即排放貿(mào)易機(jī)制(ET)、清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)和聯(lián)合履行機(jī)制(JI)。發(fā)達(dá)國(guó)家可以通過(guò)這3種機(jī)制在本國(guó)以外取得減排額,緩解國(guó)內(nèi)減排壓力,以較低成本實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。發(fā)展中國(guó)家也可以通過(guò)項(xiàng)目合作獲得減排的資金和技術(shù),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。在京都議定書(shū)的框架下,溫室氣體減排權(quán)成為一種商品,從而形成全球溫室氣體排放權(quán)的交易,簡(jiǎn)稱碳交易。
目前,全球碳交易主要有兩種形式。一是基于配額的交易,在“總量控制與交易”體制下,對(duì)有關(guān)機(jī)構(gòu)制定、分配或拍賣的減排配額進(jìn)行交易。市場(chǎng)主要包括各自獨(dú)立的3個(gè)體系:歐盟排放貿(mào)易體系(EUETS)、澳洲新南威爾士(NSW)和芝加哥氣候交易所(CCX),均是在發(fā)達(dá)國(guó)家之間進(jìn)行。二是基于項(xiàng)目的交易,項(xiàng)目市場(chǎng)采用“基準(zhǔn)與信用”原理,將可證實(shí)降低溫室氣體排放的項(xiàng)目用于交易。市場(chǎng)主要包括清潔發(fā)展機(jī)制和聯(lián)合履行機(jī)制,前者在發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家之間進(jìn)行,后者在發(fā)達(dá)國(guó)家和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國(guó)家之間展開(kāi)。中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家,只能參與清潔發(fā)展機(jī)制項(xiàng)目開(kāi)發(fā),并將所獲項(xiàng)目產(chǎn)生的核證減排量(CER)出售給有減排要求的發(fā)達(dá)國(guó)家政府或機(jī)構(gòu)。
(1)全球碳市場(chǎng)交易規(guī)模迅速擴(kuò)大,歐盟排放交易體系占主導(dǎo)地位
根據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì),2005—2008年,全球碳交易額年均增長(zhǎng)126.6%。盡管2008年受全球金融危機(jī)影響,基于項(xiàng)目的清潔發(fā)展機(jī)制一級(jí)市場(chǎng)交易額下降,但二級(jí)市場(chǎng)依然活躍;基于配額的交易仍保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,全年交易額達(dá)到1263.5億美元,比2007年的630.1億美元增長(zhǎng)100.5%,超過(guò)2005年交易額的10倍。從全球碳交易量來(lái)看,增長(zhǎng)勢(shì)頭也十分迅猛,2005—2008年年均增長(zhǎng)59.5%。2008年,全球碳交易量達(dá)到48.1×108t CO2當(dāng)量,比2007年的29.8×108t CO2當(dāng)量增長(zhǎng)61.4%,是2005年碳交易量的3倍。
在全球碳交易中,歐盟排放交易體系一直占主導(dǎo)地位。2008年,歐盟排放交易體系交易額為919.1億美元,交易量為30.9×108t CO2當(dāng)量,分別比2007年增長(zhǎng)87.3%、50.1%,占全球的比重分別為72.7%、64.2%。清潔發(fā)展機(jī)制僅次于歐盟排放交易體系,其交易額和交易量分別占全球的26%和30.3%。從市場(chǎng)規(guī)模上看,清潔發(fā)展機(jī)制與歐盟排放交易體系相比有很大差距,但清潔發(fā)展機(jī)制的增速不可小視,2008年,清潔發(fā)展機(jī)制的交易額和交易量分別比2007年增長(zhǎng)154.5%、84.5%,遠(yuǎn)超過(guò)歐盟排放交易體系和全球碳交易的平均增長(zhǎng)水平。
在共同而有區(qū)別責(zé)任的原則下應(yīng)對(duì)全球氣候變化,清潔發(fā)展機(jī)制是目前比較有效和成功的方法。減排成本的巨大差異,使發(fā)達(dá)國(guó)家愿意向發(fā)展中國(guó)家提供資金、技術(shù)和設(shè)備支持。發(fā)達(dá)國(guó)家在向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移低碳技術(shù)的同時(shí),也促使其自身技術(shù)的創(chuàng)新和再出口,因而是一種雙贏的機(jī)制。中國(guó)是目前清潔發(fā)展機(jī)制下項(xiàng)目交易的主要供給方,2008年占全球的比重高達(dá)84%,印度和巴西位列第二和第三,占全球比重分別為4%、3%。
(2)區(qū)域性碳交易市場(chǎng)興起,全球統(tǒng)一市場(chǎng)和規(guī)則尚待形成和制定
歐盟排放交易體系是目前世界上最大的溫室氣體排放權(quán)交易市場(chǎng),包括歐盟27個(gè)成員國(guó),近1.2萬(wàn)個(gè)工業(yè)溫室氣體排放實(shí)體,有巴黎Bluenext碳交易市場(chǎng)、荷蘭Climex交易所、奧地利能源交易所(EXAA)、歐洲氣候交易所(ECX)、歐洲能源交易所(EEX)、意大利電力交易所(IPEX)、倫敦能源經(jīng)紀(jì)協(xié)會(huì)(LEBA)和北歐電力交易所(Nordpool)8個(gè)交易中心,成為全球溫室氣體排放權(quán)交易發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑT跉W盟排放交易體系第二階段(2008—2012年)和第三階段(2013—2020年)的安排中,歐盟繼續(xù)逐步加大減排力度,并將將更多的行業(yè)納入減排限制。此外,歐盟還計(jì)劃在第三階段,為提高碳交易市場(chǎng)的效率,在配額分配中引入拍賣機(jī)制。
美國(guó)目前還沒(méi)有建立全國(guó)統(tǒng)一的碳交易體系,但已有芝加哥氣候交易所、東部及中大西洋10個(gè)州區(qū)域溫室氣體減排倡議、加州全球變暖行動(dòng)倡議等區(qū)域碳市場(chǎng),進(jìn)行配額交易和基于項(xiàng)目的自愿減排量交易。早在2000年成立的芝加哥氣候交易所已推出2012年后美國(guó)碳交易期貨產(chǎn)品,并已開(kāi)始交易。2009年6月通過(guò)的《美國(guó)清潔能源法案》,規(guī)定要實(shí)行溫室氣體排放權(quán)交易機(jī)制,政府為發(fā)電廠及工廠等設(shè)定碳排放量上限。其中85%的限額由政府免費(fèi)配給,余下的15%限額由各公司購(gòu)入。只要排放量低于上限,就可以轉(zhuǎn)售限額,借此鼓勵(lì)企業(yè)減少碳排放。美國(guó)全國(guó)碳交易市場(chǎng)有望以該法案為基礎(chǔ)形成。
澳大利亞新南威爾士溫室氣體減排交易體系于2003年1月正式啟動(dòng),它對(duì)該州的電力零售商和其他部門規(guī)定排放份額,對(duì)于額外的排放,則通過(guò)該碳交易市場(chǎng)購(gòu)買減排認(rèn)證來(lái)補(bǔ)償。
亞洲地區(qū)碳交易起步較晚。新加坡貿(mào)易交易所于2008年7月初成立,計(jì)劃推出核證減排量交易。香港交易所已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)排放權(quán)相關(guān)產(chǎn)品,籌備溫室氣體排放權(quán)場(chǎng)內(nèi)交易。日本環(huán)境省曾表示日本正在制定一個(gè)類似歐盟排放交易體系的總量管制與配額交易,但推出時(shí)間未定。
隨著低碳經(jīng)濟(jì)政策的逐步成熟和完善,世界各國(guó)和地區(qū)紛紛發(fā)展自己的區(qū)域性碳交易市場(chǎng)。歐盟于2009年1月提議建立全球統(tǒng)一碳交易市場(chǎng),將其作為解決全球氣候變化問(wèn)題的方案內(nèi)容之一。顯而易見(jiàn),歐盟要主導(dǎo)未來(lái)國(guó)際規(guī)則的制定。雖然歐盟承諾擴(kuò)大其排放交易體系,吸收其他發(fā)達(dá)國(guó)家加入,但要形成全球統(tǒng)一碳交易市場(chǎng),還需要經(jīng)歷一段很漫長(zhǎng)的過(guò)程。
(3)我國(guó)碳交易市場(chǎng)的展望
作為發(fā)展中國(guó)家,我國(guó)處于工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化進(jìn)程的關(guān)鍵階段,由于總體技術(shù)落后,消耗了大量的煤、石油等不可再生資源。作為發(fā)展中國(guó)家,《京都議定書(shū)》雖未將我國(guó)納入強(qiáng)制減排計(jì)劃中,但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我們必須未雨綢繆,承擔(dān)起更多的大國(guó)責(zé)任。2009年國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定,將我國(guó)2020年單位GDP碳排放強(qiáng)度在2005年的基礎(chǔ)上降低40%~45%。
另一方面,我國(guó)仍然處于碳交易產(chǎn)業(yè)鏈的最低端。目前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)意識(shí)到該問(wèn)題的嚴(yán)峻性,開(kāi)始在國(guó)內(nèi)探索構(gòu)建碳交易機(jī)構(gòu)。2008年,北京環(huán)境交易所、上海環(huán)境能源交易所和天津排放權(quán)交易所相繼成立。2009年北京環(huán)境交易所推出“熊貓標(biāo)準(zhǔn)”標(biāo)志著中國(guó)在全球碳交易領(lǐng)域爭(zhēng)奪話語(yǔ)權(quán)、進(jìn)而爭(zhēng)奪定價(jià)權(quán)的開(kāi)始。但必須承認(rèn),我國(guó)碳交易市場(chǎng)才剛剛起步,發(fā)展之路任重而道遠(yuǎn)。
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