气候变化与水土流失的关系范文

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篇1

关键词：延河流域；产沙量变化；Mann-Kendall累积距平法；水文分析法；景观格局指数

中图分类号：S157.1文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）03-0106-07

AbstractThe sediment yield and rainfall of 4 sub-basins of the Yanhe River Basin from 1981 to 2010 were studied with Mann-Kendall nonparametric tests and cumulative departure method to investigate the change trend and sediment yield mutation point， and the relationship of flood season and annual sediment yield with the runoff volume were analyzed. Then the impacts of human activities and climate change on sediment yield were studied using the hydrological analysis method. Finally， the relationship between vegetation and sediment yield was expounded combining landscape index. The results showed that the sediment yield in the basin was relatively concentrated， which mainly appeared between June and September. The sediment yield showed a significant downward trend （P

KeywordsThe Yanhe River Basin；Change of sediment yield；Mann-Kendall； Cumulative departure method；Hydrologic analysis；Landscape pattern index

近年来，受气候变化和人类活动的共同影响，河川流量与产沙量发生了显著变化，从而直接对流域水资源的配置、开发与利用产生影响[1，2]。目前，许多河流受自然因素（主要是降雨）及人类活动（如水坝建设、调水、采沙、植被修复等）影响，流量和产沙量l生了显著变化[3-5]。因此，自然要素变化和人类活动影响下的水沙变化已成为水科学研究的热点问题之一。

延河流域位于黄土高原水土流失较严重的区域，长期以来由于土地利用不合理，滥垦、滥伐、滥牧，导致水土流失加剧，农业自然资源遭到严重破坏，以至造成生态经济系统失调，水旱灾害频发，给当地群众生产生活带来严重威胁[5-7]。因此，迫切需要掌握该流域泥沙变化的规律及变化机制，以期为该流域的水资源管理提供科学依据。

如何定量区分人类活动与气候变化对流域产沙量的影响已成为研究者关注的重点，并取得一定成果[8-10]。目前研究流域泥沙变化的方法可分为两类：一是基于统计学的水文分析法，该方法简单易行，但没有依托的原理，属于经验模型；二是基于土壤侵蚀模型RUSLE的贡献率分离方法，这种方法需要输入土地利用数据，所得结果表示某一时间相较基准期降雨对产沙量的影响，具有特定性，并不适用于计算某一阶段人类活动与气候变化对泥沙变化的平均贡献率。上述研究都是将气候变化与人类活动的贡献率进行分离，得到人类活动在泥沙变化中起主导作用的结论，并且对人类活动的主要表现方式――水土保持措施进行了阐述。但是人类活动的最终表现形式均是改变下垫面状况，下垫面状况的改变能显著改变水量平衡各要素的对比关系[11]，而下垫面状况可以借助基于土地利用和土地覆盖（LUCC）的景观格局指数来反映[12-14]，但如何定量化地衔接下垫面状况与产沙量之间的关系前人并未多做讨论。

目前关于气候变化和人类活动对水文水资源影响的研究大多集中在较大尺度的区域，而对中小尺度流域造成的影响研究较少。有关延河流域的景观格局变化，已有研究者进行了整体研究[15]，但并未细致到以站点为单位的子流域，而各子流域间存在的差异会影响管理决策的制定[16]。本研究基于水文分析，对延河4个子流域的景观格局进行分析，探讨各景观类型对产沙量的影响。

1研究区概况

延河是黄河右岸、中游区上段的河口镇至龙门段的一级支流，位于东经108°45′～110°28′、北纬36°23′～37°17′之间，发源于陕西省靖边县东南天赐湾乡周山，由西北向东南流经志丹、安塞、宝塔、延长四县区，在延长县南河沟乡凉水岸附近汇入黄河[17]。其干流总长390.59 km，流域面积5 891 km2，平均坡度为16.4°，平均海拔为1 318 m，河网密度约为4.7 km/km2。流域多年平均降水量为435.64 mm，年平均气温9℃，主要灾害类型为旱灾、霜冻、冰雹及暴雨。延河流域地势西北高，东南低，主要属于黄土丘陵沟壑区，占流域总面积的 94.6%，其中：上游属梁峁丘陵沟壑区，梁多峁少，河床比降大，侵蚀强烈；中部属峁状丘陵沟壑区，梁窄而短，峁小而圆，侵蚀小于上游[18]。流域内设有20多处分布比较均匀的雨量站，水文站有上游杏河流域的杏河站（379 km2）、安塞站（1 334 km2）、延水流域延安站（3 208 km2）、枣园站（719 km2）及下游控制断面甘谷驿站[6 150 km2（1957―1964年）、5 898 km2（1965―1970年）、5 891 km2（1971―1989年）]5个。延河流域水土流失非常严重，是黄河泥沙的主要来源之一，含沙浓度高，泥沙年内分布集中，6―9月产沙量占全年产沙量的96.0%以上。

本次研究所选区域包括杏河、安塞、枣园及甘谷驿站，属于延河中上游的范围。

2数据来源与处理方法

2.1数据来源

根据流域气象站点分布，选用资料较完整且相邻的20个气象站点1982―2010年的年降雨资料，以保证空间布点的均匀性和流域界附近等值线的正确延伸。对于数据缺失的站点及年份采用反距离权重（IDW）插值的方式进行延展。气象资料来源于中国气象科学数据共享服务网；选用中国科学院提供的4期（1995、2000、2007、2010年）延河流域土地利用数据；流域径流量以及泥沙量选用由黄河及长江水利委员会（水资源公报）提供的各水文观测站1981―2010年逐年实测资料。

2.2研究方法

2.2.1Mann-Kendall检验Mann-Kendall非参数趋势检验法可用于检测要素序列变化趋势[19，20]，其优点是统计测试的样本不需要服从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，适用于非正态分布的水文气象等数据。在Mann-Kendall检验中，原假设H0为时间序列数据（x1，x2，…，xn），是n个独立的、随机分布的样本；对于所有的k，j≤n，且k≠j，xk和xj的分布式是不相同的，检验的统计变量S计算公式如下：

2.2.2距平及累计距平法在有序数据系列存在趋势性变化的前提下，采用累计距平法检验其跃变时间[21]。距平是表示气候变量偏离正常情况最常用的量，一组数据的某一个数xi与x之间的差就是该数据的距平值，即xi-x，气候变量的一组数据x1，x2，…，xn与其均值的差就构成了距平序列x1-x，x2-x，…，xi-x。

累积距平是一种十分常用的、根据曲线直观判断变化趋势的方法。对于某一序列x某一时刻t的累积距平表示为：

2.2.3水文分析法为区分降水和人类活动对流域水沙变化的影响，本研究借鉴了计算水土保持减水减沙效益的一种方法――水文分析法，简称水文法[22]。河川径流量与输沙量受降水和下垫面条件控制，在自然状态下，它们之间具有统计相关关系，即某一特定流域，若下垫面条件保持不变，在一定的降水条件下产生的径流量和输沙量基本是一定的；而如果下垫面条件发生了变化，那么在相同的降雨条件下产生的径流量和输沙量就可能不同。根据上述原理，利用基准期（1980―1989年）的实测水文气象资料，通过多元回归分析，建立累积降雨与累积泥沙关系的回归方程[23]：

3结果与分析

3.1泥沙、水土保持措施与降水的年际变化分析

通过计算得到延河流域各子流域的年产沙量以及各站点各年汛期的产沙量（图1）及产沙量的统计特征值（表1）。产沙量、降雨变化趋势见表2，其中杏河年产沙量下降最显著（P

采用累积距平法对4个小流域的产沙量进行突变分析，结果（图2）显示，杏河、枣园、安塞以及甘谷驿的突变点分别取1996、1989、2002、1996年。

分析原因可能c大规模的退耕还林还草工程有关。

3.2流域景观格局的变化

将四期（1995、2000、2007及2010年）土地利用分类栅格数据导入到Fragstats 4.0 中，计算获得各景观格局指标CA（斑块类型总面积）、PLAND（斑块类型所占景观面积比例）和NP（斑块数量）。

从图3可以看出，研究时段内，4个小流域未利用地面积2007年大幅减少，2010年略有回升，而建设用地面积有所增加，2010年增加明显。杏河2000年后草地面积逐渐增加，森林面积逐渐减少，农田面积波动；枣园草地面积2007年增加明显，2010年略有减少，森林面积减少，农田面积减少；安塞的草地面积增加较明显，森林面积波动，农田面积2010年下降明显；甘谷驿草地面积波动，森林面积增加，农田面积1995年后明显减少。

NP一定程度上反映了斑块类型的破碎程度。由图3可见，研究时段内安塞和杏河景观类型斑块总数至2007年明显减少，表明破碎化程度明显降低；甘谷驿斑块总数2010年明显增加，表明破碎化程度升高；枣园斑块总数处于波动状态。分析各斑块类型的斑块数可以看出，4个小流域建设用地斑块数增加，这与建设用地面积增加相关，并且城镇居民区主要呈带状或点状分布，多被河流和道路等分割。农田的斑块数整体呈下降趋势，表明研究区耕地分布相对集中且面积广布。安塞、杏河以及枣园草地斑块数量整体减少，可能

A、B、C、D、E、F、G分别指建设用地、未利用地、农田、森林、草地、水体、总体。

由于该区域近年来人为规划对景观格局干扰加强，使一些建设用地斑块合并，造成总数的减少；甘谷驿草地斑块数量2010年明显增加，可能由于该区域近年来退耕还林等人为规划对其景观格局干扰加强，同时与其面积减少也有关。

3.3各小流域泥沙变化归因分析

采用水文分析法[22]根据公式（6―9）对各小流域的泥沙变化原因进行分析，采用产沙量―降雨量双累积法，构建产沙量与降雨的关系。对泥沙―降雨双累积拟合的线性方程进行验证，结果显示4个小流域累积泥沙与累积降雨的关系均呈一次线性关系，且方程的决定系数均达到0.92以上（P

4个小流域在第二阶段（突变时间以后）的泥沙变化主要是由人类活动导致的。人类活动对泥沙减少的贡献率，杏河达到90.8%，枣园为80.2%。安塞第二阶段降雨量虽有少量增加且平均值高于第一阶段，但产沙量依旧减少，导致人类活动对泥沙减少的贡献率达到103.2%。甘谷驿人类活动的贡献率相较其他3个小流域最低，为69.2%，但仍占主导地位（表3）。

4讨论

4.1气候变化与人类活动对延河流域产沙的影响

气候变化会引起降雨量和降雨特征发生显著变化，进而影响地表径流，从而直接或间接地影响流域产沙量[10]。饶素秋等[24]发现20世纪80 年代以后，黄河中游的暴雨强度减弱，产沙量也随之减少。可见，气候变化能导致流域内水资源分配发生变化，从而影响流域的产沙情况。但在短时间尺度内，水沙关系受气候变化的影响有限，更多地与人类活动造成的流域下垫面输沙环境的变化有关，如在黄土高原进行的退耕还林还草的生态措施以及淤地坝、梯田建设等工程措施能明显影响黄河流域的产沙量。

4.2流域景观格局变化

林地吸水、蓄水与透水能力好，且庞大的根系与土壤形成生物凝聚力，能够固持土壤，产生抗滑力，使斜坡保持稳定；另外，地被物还能增加土壤有机质，改善土壤结构，增强土壤稳定性[25]。草灌等低地植物能迅速形成郁闭，切实保护地表，减轻雨滴击溅的破坏作用，增加地表糙率，减缓径流流速，提高土壤抗冲能力，减沙作用十分明显[26]。耕地则通过农作物种植形成地面覆盖，增加土壤中的根系量，从而提高固持耕层土壤的能力；但长期的农事操作也易造成土壤结构疏松，因此，也是比较容易形成侵蚀产沙的区域。黄土高原耕地的坡改梯工程改变了坡面微地形，降低了地表径流流速，表现出了稳定的较强的减沙能力[27]。建设用地主要通过人类活动，如人为进行的截流、分流，达到减水减沙的作用。

5结论

（1）1982―2010年间，延河流域的产沙量显著下降，降雨亦有下降趋势，并且产沙主要集中在6―9月份。产沙量突变年份主要集中在1996前后13年间。

（2）通过水文法分离人类活动与气候变化对产沙量的贡献发现，4个子流域人类活动对产沙量的变化起主导作用，甘谷驿人类活动的影响所占比重最小，仍达到69%。安塞由于第二阶段的降雨量平均值大于第一阶段，对产沙量减少的贡献率为负值，导致人类活动的贡献率达到103.2%。

（3）延河各子流域主要是由于大量人类活动导致草地面积增加同时破碎度降低、农田面积减少同时破碎度降低而使水土流失得到缓解；甘谷驿虽然草地面积变动不大且破碎度增加，但因森林面积及斑块数量增加、农田面积减少及破碎度降低，水土流失情况也得到了一定程度的缓解。

（4）延河流域四个主要流域中，杏河主要由于草地面e增加同时破碎度降低而缓解了水土流失；枣园和安塞则由于大量人类活动导致草地面积增加同时对应破碎度降低、农田面积减少同时破碎度降低而使水土流失得到缓解；甘谷驿草地面积变化不大且破碎度增加，理论上会使水土流失加剧，但森林面积及其斑块数的增加，以及农田面积的减少，对该流域的水土流失起到了一定的积极保护作用。

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篇2

关键词：气候变化；可持续发展

引言

在全球因二氧化碳不断增加而变暖的背景下，我国的气候也将随之发生变化。我国水资源系统对全球气候变化的承受能力十分脆弱1，2。气候灾害发生的频率和强度、生态环境、农业气候条件、沿岸地区基础设施等都与全球气候变化有着深刻关系。我国水资源丰富，淡水资源总量居世界第六位，但人均占有量较低，只相当于世界人均占有量的21%。目前我国水资源正面临着以下严峻挑战；①水资源供需矛盾突出；②洪涝灾害频发； ③降水时空分布极为不均，水资源短缺；④水污染尚未得到有效控制；⑤水土流失严重。

一、气候变化对水资源的影响

1、气候变化在当今时代主要表现在气候变暖，而气候变暖将导致全球海平面上升，主要表现在各地冰川以及积雪区域因气温上升而不断融化。2007年IPCC的气候评估报告显示，在过去的50年，全球气温每十年升高0.13摄氏度，是以前一百年内每十年温度变化的两倍。

2、气候变暖将会导致海水面积扩张，陆地减少。陆地上冰的融化导致海平面的上升，海水会随着温度的升高导致海水面积扩张，陆地面积不断减少，加剧人地矛盾。

3、气候变化对全球范围降水都会产生深远影响。由于全球的不断升温使得水循环更加活跃，大气中的水容量也因此变多，发生极端暴雨的几率也在不断增加。

4、气候变化对全球水资源也同样有着深远影响。全球气候变化的不断加剧会与水资源之间产生微妙关系，随着全球气候的变暖，高纬度区域全年降水量会随之增加，中纬度的北部地区、南极、热带区域的冬季以及亚洲东部和南部的夏季降水量也会增加，而与之相对应的澳大利亚、美洲中部以及非洲的南部降水量会减少。

5、气候变化会导致全球部分地区旱灾加剧，缺水问题严重，加剧地区用水紧张。

二、气候变化对我国水资源的影响

1、20世纪的后50年，我国的年平均气温，除西南小小部分地区有所降低外，我国其余大部分地区都呈现出温度不断增高的趋势。尤其是在我国北方各河流域内更加明显。

2、20世纪以来，长江流域年降水量极端偏多、偏少的年份随时间分布较一致，但从20世纪80年代开始，长江流域内年降水量极端偏多和偏少的年份有着明显增多；与此同时，我国华北地区极端偏多和偏少的年份都在减少；而华南地区变化不大。

3、20世纪的后50年，我国平均干旱面积在不断增大，但干旱面积的变化在不同时间段有着明显区别。其中北方黄淮辽海流域的干旱年纪扩大明显；东南地区河流区域内干旱面积在不断减少，这种现象在20世纪90年代特别明显。在春冬季节，我国北方主要农业区以及缺水区域干旱面积在不断增加；从季节角度上来看，夏秋季干旱问题较严重，二春冬季节相对较轻。西北地区干旱面积变化不明显，与其当地降水变化趋势大致一致。而黄淮辽海河流域地区，土地干旱面积增长迅速。

4、20世纪后50年，我国南方各流域除6、7、8月份有所增加外，其余时间洪涝面积有所下降，这种现象在20世纪80年代以来表现尤为明显。而造成这种现象的原因在于我国南方地区夏季降水集中，夏季强降雨次数增多，从而导致更容易发生洪涝灾害。而在冬季，长江中下游及其以南地区降水量有着不断增多的趋势，从而导致长江中下游地区洪涝面积在不断扩大，这种扩大趋势在20世纪80年代末以来尤其明显。

5、在平均总云量方面，20世纪后50年以来我国各地都呈现明显减少的态势。尤其在70年代末以来。而总云量的减少主要集中在9、10、11、12这几个月。

6、在洪涝灾害方面，自20世纪80年代以来，由于我国的长江流域内降水量以及强降水频率的增加，极端降水占总降水比重的不断增加，洪涝灾害的发生次数也随之不断增加，尤其是在夏季。而90年代以来，长江上游地区的暴雨和极端降水在不断的提前发生，这加大了我国长江中下游地区发生洪涝灾害的机率，也使长江流域面临着更为严峻的防洪形势。

7、在干旱化变化趋势上，北方地区随着80年代以来温度的不断上升，干旱化趋势明显。西北地区东部、华北地区由于持续不断的增温，以及活动人类的影响，在70年代末由原先的湿润气候转向干旱，时至今日仍然处在不断干旱化过程中；东北地区当前也处在一个明显的干旱时期。华北地区的暖干趋势已经持续了将近30年。

结论：

气候变化必然会引起水循环的变化，而水循环的变化会直接影响我国各大流域水资源的供应和分布。我国地面气温自20世纪80年代以来就呈现出明显的变暖趋势，在东部地区主要表现出“北旱南涝”。而缺水的海河、黄河等地区却呈现出降水持续偏少的趋势。相反，在我国的长江中下游地区和东南沿海地区却呈现出降水不断增加的趋势。而强降水发生概率的增加，更突显出我国水资源在空间分布上的不均匀。一定程度上，这也加剧了我国北方地区水资源的供需矛盾，以及强降水的南方地区防洪抗灾的压力。

参考文献

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作者简介：

曾海三（1989-），男，汉族，江西省吉安市人，四川师范大学在读研究生，研究方向：土地利用与覆被变化。

篇3

只有建立起对资源利用的有效产权以及使用权的制度安排，才能形成对人类活动的有效约束机制，协调人类与环境的关系，最大可能地避免荒漠化的发生和蔓延。

[关键词]明清时期　西北地区　荒漠化　外在约束　内在约束

[中图分类号]K207　[文献标识码]A　[文章编号]1000－7326(2010)06－0122－05

人类活动与自然环境交互作用造成了历史时期西北地区的荒漠化。而明清时期人类频繁的活动，则是造成西北地区大规模荒漠化的主要动力。然而，如果只看到人类活动尤其是过度农业开发对西北生态环境物质承载力这个外在约束机制的突破，无视内在约束机制的缺失所导致的荒漠化，既不能形成全面的理解，也无法从根本上找到规避西北地区荒漠化的解决办法。

一、简要的学术回顾与检讨

关于西北地区荒漠化的研究，长期以来主要集中在两个方面，即历史地理的研究和自然地理的研究。历史地理的研究主要通过对历史文献的梳理，从气候变化与人类活动两个方面考察荒漠化的过程。这方面的研究成果非常丰富，如李并成注意到农业垦殖对水源涵养林的破坏，以及由此导致的水源减少、河流枯竭甚至断流造成的荒漠化趋势。吴晓军认为历史时期西北地区农牧业生产方式的转换，人工种植景观逐渐取代自然的森林草原景观，造成的森林草原破坏、水土流失，是导致该地区荒漠化的主因。赵珍认为西北地区的生态环境非常脆弱，而清代不合理的开发活动，突破了限制因素，造成了沙漠化加剧、水土流失等生态严重失衡的现象。自然地理的研究更加注重生态环境系统演进的内在机理，强调生态系统的脆弱性、人类活动对水资源的过度利用和对植被以及土壤条件的破坏所造成的荒漠化。樊自觉、马英杰、王让会等人认为，历史时期西北地区荒漠化的主要原因在于人工景观在取代自然景观的过程中，由于人类对水资源的过度使用改变了水资源的地域分配，造成中下游地表水减少，植被衰败，从而形成了沙漠化。近些年来，学术界开始尝试将两种研究方式结合起来，即以自然科学的成果与历史文献相互印证，互相补充。张德二借助气象学的相关成果指出，历史上的西北开发凡是处于温暖期，都取得了比较辉煌的成就；相反，凡是处于气候转寒期的，开发成果则会受到限制。大量的土地抛荒造成了严重的荒漠化。王玉茹、杨红伟借助自然地理的相关成果，认为导致西北地区荒漠化的根本原因在于以国家为本位军事型西北开发战略的选择，掠夺性的开发带来对土地的滥垦、水资源的过度开采与人地关系的高度紧张。

目前对于西北地区荒漠化成因的研究还主要集中在人地关系，即人类经济活动受生态环境物质承载力的约束之上，这可以称之为外在约束机制的研究。相反，对于人类经济活动内在约束机制缺失的研究，即对资源进行有效的产权界定，并在此基础上形成市场化交易制度，从而使人类对资源的利用建立在成本收益分析之上的研究，基本上付之阙如。本文正是在对外在约束承认的前提下，探讨明清时期内在约束机制的缺失是如何造成或加速西北地区荒漠化进程的。

二、明清时期西北地区荒漠化的一般情形

正如朱士光所言，目前我国关于西北地区地域范围的行政区划划分方式存在割裂自然地理区划的现象，不利于对西北作为自然地理整体的探讨。为此，本文所指的西北不仅包括陕、甘、宁、青、新五省区，还包括内蒙古的中西部。根据已有的研究成果可以发现，西北地区的荒漠化主要集中在长城沿线与新疆，即主要发生在陕西、甘肃、宁夏与内蒙毗邻的农牧交界地带和河西、新疆的绿洲周缘地带。明清时期这些地区的环境进一步恶化，荒漠化程度越来越深。

(一)陕甘宁蒙长城沿线的荒漠化。该地区在远古时期水草丰美，河湖密布。秦汉以来持续的农业开垦使该地区的生态环境遭到破坏，沙漠化严重。根据李大伟的研究，明代初期毛乌素沙漠已经侵入到长城沿线，不过长城以南地区的生态环境较好，即使在毛乌素沙地之中也还有水草肥美之地。榆林镇延边大规模的屯田，导致明朝中后期榆林镇长城沿线风沙十分剧烈，毛乌素沙漠的流沙不断南侵，出现了风沙壅城和掩埋耕田的现象。然而流沙侵袭还只是局部现象，主要集中在中部的榆林城附近。清朝中前期对内蒙古地区实行封禁政策，该地区的自然生态环境得到了一定程度的恢复。而后期的大规模放垦政策造成了对该地区草地的掠夺式开发，沙漠化、盐碛化、水土流失进一步加剧。库布齐沙漠与毛乌素沙漠相继蔓延和扩大，毛乌素沙漠流沙发展到长城以南，某些县份土地面积十分之七八已经沙化。

(二)河西绿洲的荒漠化。河西走廊在人类活动早期，草深林茂，“畜牧是尚”，长期的农业开发不仅改变了该区内的生产与生活方式，也造成了其荒漠化。明清时期河西地区长期开发地表水资源与地下水资源，引起水资源枯竭，河流或干涸或水量减少，湖泊萎缩，不少农田变成荒漠沙地。根据程弘毅的研究，明清时期河西地区人口激增，超过了“压力临界线”，不得不大规模开发利用水资源和牺牲生态用水，导致沙漠化现象十分严重，沙漠化面积大大扩展，从而使人类活动成为诱发沙漠化的主导因素。该时期内，对绿洲边缘荒漠植被的大量刈伐、采挖，也是导致沙漠化的重要诱因。

(三)新疆绿洲的荒漠化。历史时期的农业开发，使新疆绿洲在4世纪就出现了沙漠化的趋势。清朝中后期，天山南路的塔里木河流域加快了开发步伐，大兴水利，改变了水资源的空间分布，使下游水量减少，有些地方变成了干碱滩。清朝移民对天山北路的开发，虽然使游牧为主的生产方式转变为以农业为主，但以吉尔萨木县为例来看，对生态环境的影响较小，尚处于良性的状态之中。

三、人与自然内在约束机制的缺失与荒漠化

在已有的研究成果中，我们可以发现所有荒漠化的问题都可以归结于人与环境的关系，即人类的活动超过了环境的物质承载力。在经济利益的驱动下，无论是王朝国家还是家庭，人类无视生态的外在约束机制，肆无忌惮地向自然掠夺各种被认为有价值的资源――当然主要集中在水资源、土地资源与森林资源之上。明清时期，人类活动在西北地区的空前膨胀，主要表现为移民、人口增殖、扩大耕地面积、兴修水利和砍伐森林，所带来的后果则是西北地区已经存在的荒漠化趋势更加严重。明清时期西北地区荒漠化的大面积出现，是内在约束机制的缺失导致人们不断突破外在约束机制的结果所谓内在约束机制是指因对资源产权属性有着明晰的界定，使对任何资源的使用都必须建立在理性的成本一收益的分析基础之上，从而做到尽可能地规避因资源产权界定不清而导致的外部性。正是由于内在约束机制的缺失，造成该时期内人们为了追逐经济利益可以不计成本地向自然环境大肆索取，人类活动最终溢出了外在约束，荒漠化在所难免。这一点，无论是在水资源、土地资源还是森林资源的利用上，均是如此。

(一)土地资源的产权属性与荒漠化。土地可以概分为耕地和荒地。研究者往往只注意到已开垦的 土地，将之分为土地国有与土地私人所有，或者称之为官田与民田。实际上，在中国封建社会中是不存存纯粹的土地个人私有权的，因为它还要受到国家与乡族双重所有权的干涉。就民田而言，在西北少数民族地区还存在多重形态。此外，除了已经开垦的土地外，山川林泽以及无主的土地也应该归属于国有的范畴之中。明清时期西北土地资源的过度开发从根本上说就是因为缺乏有效的产权结构所造成的负外部性与公有地悲剧的必然结果。

我们首先看一下明代的屯田。明朝在西北的屯田主要集中在边防重地，即长城沿线

为了解决各地驻军的军粮供应，明朝利用自己手中所掌握的大量国有土地资源，大力发展军屯、民屯、商屯和滴屯。西北地区的屯田以军屯为主。洪武七年正月，朱元璋强调：“今重兵之镇，惟在北边，然皆坐食民之租税……兵食一出于民，所谓农夫百，养战士一，若徒疲民力以供闲卒，非长策也。古人有以兵屯田者，无事则耕，有事则战，兵得所养而民力不劳，此长治久安之道。”随后，卫所军屯逐渐在各地全面铺开，特别是为防御蒙古而屯驻重兵的北边防线，“东自辽左。北抵宣、大，两至甘肃，南尽滇、蜀，于交n，中原则大河南北，在在兴屯。”而西北地区作为边防的重心所在，屯田亦最多，顾炎武指出：明代“屯田遍天下，九边为多，而九边屯田，又以西北为最。”据研究，明代在西北之陕两、甘肃、宁夏、青海地区开垦耕地高达40多万顷。这些屯田以国家对土地资源的控制为前提，从而使土地具有同有的性质。土地国有导致了三个方面的问题：1、垦殖者因为不拥有土地的产权，缺乏强有力的动机来使用这些资源，冈为这些资源的贬值或者肥力的下降并不意味着个人的损失。由于管理不善，再加上许多屯田本就是在贫瘠不毛之地，大多撂荒。2、由于朝廷把垦殖数量作为政府官员政绩考核的重要标准，从而诱发地方官员盲目追求数量，强迫每个士兵开垦100－200亩不等的土地，而不注重由此所带来的环境的负外部性，只能广种薄收，粗放经营，以至最终抛荒。这些耕种过的土地由于地表，经风吹沙蚀，逐渐荒漠化。3、土地资源的围家所有在某种程度上造成了土地资源的公共资源属性，同时国家对资源控制的不力也为地方官员创造了寻租空间。公共资源的竞争性与非排他性的属性注定了对土地资源的多开多用，少开少用，在经济利益的驱动下，人们争相开垦。明朝的军屯制度下还有军余屯田一项军余垦田同样在国家土地资源内进行，不过在赋税上具有民田的属性。然而与正军屯丁具有屯田正额不同，军余开垦田地并无严格规定。这就为军余大量开垦屯地提供了方便之门，甚至开垦田地的数量在某些地方超过了军屯的数量。以甘州等十二卫和古浪等三个守御千户所为例，正德二三年时，旧额屯军种地11115顷，而军余人等所种“起科地”就有15167顷。明朝中后期，镇守官和各卫豪横官旗纷纷利用手中权力，侵占屯田水利与膏腴之地，国家掌握的屯田、水利日渐减少，不得不继续开垦。同时，各地豪强不仅侵占国家田地，还大肆垦荒拥为己有。

接下来我们再看一下清代对鄂尔多斯地区的开发。清朝为了加强对蒙古鄂尔多斯部的控制，推行盟旗制度，使蒙古王公限制在以旗为单位的领地内，南此形成了共同所有的土地制度，土地的所有权归属于旗以及旗内的每一个成员，任何成员没有分割的权利，份额也不得转让。同时施行封禁政策，在沿陕北与准格尔、郡王、扎萨克、乌审、鄂托克等鄂尔多斯南部五旗之间，长城北侧划定了一条南北宽50华里，东西延伸2000余华里的长条禁地，作为蒙汉之界，既不允许陕北、甘肃等地的汉人越界耕种，也不允许蒙古人跨界游牧。康熙三十六年(1697年)，清朝应伊克昭盟盟长贝勒松拉普之请，准许汉人出口，与蒙古人民一起耕种“禁地”。此后，尽管清朝一再颁布禁垦令，但是由于承租蒙古盟旗的租税较低，偷越陕北长城进行移民垦殖的民众有增无减。在此种情形下，掌握着领有权的“蒙古台吉、官员、喇嘛……每倚恃己力，将旗下公地令民人开垦，有自数十顷至数百顷之多占据取租者”。掌握着领有权的蒙古王公通过出租共有的土地资源获取高额租金，而租耕土地者则在低廉租金的激励下扩大着对土地的需求，于是“公有地悲剧”便发生了。在不受进入限制的情形下，蒙古王公和耕地者都缺乏对资源的保护动机，很难将土地的开垦限制在一个有效利用的水平上，其中的关键则在于所有权与耕地权的分离。随着清末大规模的放垦，土地所有权的分割，使一些租种土地者获得了永佃权，他们往往通过转租的方式获取中间租金，所有权与耕地权进一步分离，土地沙化的趋势则进一步增强。

无论是国有还是公有土地资源，在缺乏有效控制的条件下，都具有公共资源的性质，遵从先来先得的规则。在这种情形下，一般的耕种者因为没有进人的门槛，具有扩大对土地资源使用的激励，造成土地资源使用的“公有地悲剧”；没有有效产权的激励则使他们缺乏对土地资源进行保护的动机。不考虑由此导致的负外部性。这可以视为由土地资源的所有权缺失导致明清时期土地荒漠化的内在机制。

(二)水资源的产权属性与荒漠化。西北地区半干旱的气候特点决定了无水利即无农业，所以与明清时期大规模的土地垦殖相伴的则是大规模的水利资源的开发。与同一时期的土地资源相比，水利资源则具有更强的公共资源的特性。关于这一点，我们以清代河西水资源的利用为例进行说明。

清朝对河西大规模的垦殖增加了对水资源的需求，从而造成了人与水资源关系的紧张。关于这一问题，王培华进行了较为系统的研究。她认为为了解决河西频繁的水利纠纷，清朝建立了各种不同层次的分水制度。这些制度不可谓不严密，然而并不能从根本上杜绝河西水案的发生，甚至水案成为主要的社会矛盾。故乾隆年间编纂的《古浪县志》说：“河西讼案之大者，莫过于水利。一起争讼。连年不解，或截坝填河，或聚众独打，如武威之乌牛、高头坝，其往事可鉴也。”而造成这种情形的原因主要是：1、自然因素，气候变化与生态恶化引起的水资源的不足；2、社会因素，行政区划问题与不断开垦土地造成了耕地增加以及沙化扩大、湖泊减小。

然而细究其实，我们可以发现造成河西水案频发的原因，还在于水资源作为公共资源的属性没有改变。在分水的所有制度安排中，所有用水者并不需要为使用水本身付费，因而在水资源的使用上人们一般不会考虑成本一收益问题。即使强调了效率原则，但无论是按修渠出人多寡分水还是计粮均水，涉及到的都不是水资源本身的费用。而计亩均水原则不仅没有考虑到用水的成本问题，反而成为人们为追求更大的经济利益盲目开垦土地的激励。在这种恶性竞争中，各使水者个体与共同体之间相互造成的外部性不断扩大，本来可以在某种程度上对人们肆无忌惮地开垦土地形成约束的水资源产权结构与控制的缺失，反而造成了更大规模的土地开垦，并因水资源的进一步恶化而造成荒漠化。

(三)森林与植被资源的产权属性与荒漠化。山川林泽与无主荒地的国有政策，是决定森林与植被资源国家所有制的关键。与土地和水资源一样，王朝国家对森林与植被资源分配使用权以及相关控制制度安排的不明晰，以及虚置化的实际情形，同样不能形成对砍伐者的有效约束。结果大规模的砍伐和破坏，不仅造成了涵养水源林的破坏，还造成了地表的破坏，从而形成荒漠化。

篇4

第一节 农耕文明时期的生态演变

华夏大地生态演变的历史，可以追溯到遥远的农业革命以前。当时，人与自然的关系曾经历了一次历史性的大转折。这次大转折的标志是能够利用“制造工具用的工具”，其中，最重要的是火的发明与使用。据科学家考证，我国在元谋人遗址中发现了大量炭屑、烧骨等遗迹。这是人类最早使用火的证明。也就是说，大约在170万年前，人类就开始使用火。由于火的使用人类结束了自然奴隶的历史，由被动适应环境转向主动改造环境，开始了征服自然、驾驭自然的艰难而漫长的历程。

一、人类古文明的兴衰与生态演变

伴随着火的使用和工具的制造，征服自然能力的提高，人类对环境的利用与依存关系更加密切。在农业革命以前，地球上人口一直很少，人类活动的范围也只占地球表面的极小部分。从总体上讲，那时人类对自然的影响力还很小，只能依赖自然环境，以采集和猎取天然动、植物为生。此时，虽已出现了环境问题，但并不明显，地球生态系统有足够的能力自行恢复和保持平衡。

农业革命以后，情况有了很大变化。一是人口出现了历史上第一次迅速增长，由距今10 000年前的旧石器时代末期全球约530多万人增加到距今2 000年前后的1.33亿人。人口的大量增加，对地球环境的影响范围和程度也随之增大。二是人们学会了驯化野生动、植物，有目的地耕种和驯养成为人们获取食物的主要手段，使人类的食物来源有了保障。随着农耕作业的发展，人类利用和改造自然环境的力量与作用越来越大，而相应的生态问题日渐突出。从那时起，由于农业文明发展不当带来生态与环境恶化，致使文明衰落的变故屡见不鲜。

1.古埃及文明的兴衰

古埃及文明可以说是“尼罗河的赐予”。在历史上，每到夏季，来自尼罗河上游地区富含无机物矿物质和有机质的淤泥随着河水的漫溢，总要给下游留下一层肥沃的有机沉积物，其数量既不堵塞河流与灌渠、影响灌溉和泄洪，又可补充从田地中收获的作物所吸收的矿物质养分，近乎完美地满足了农作物的需要，从而使这片土地能够生产大量的粮食来养育众多的人口。历史学家认为，正是这无比优越的自然条件造就了埃及漫长而富于生命力的文明，并由此兴盛了将近100代人。后来虽然古埃及的统治者几经变动，但那块古老的土地作为丰裕的粮仓，依然帮助那些征服者们渡过了2 000多年的富足生活。尼罗河流域的土地所以能使文明繁荣达数千年之久，主要取决于尼罗河河谷地区独特的自然生态特性。然而，长期以来由于尼罗河上游地区的森林不断遭到砍伐，以及过度垦荒、放牧等，导致水土流失日益加剧，尼罗河中的泥沙急剧增加，大片的土地荒漠化、沙漠化，昔日的“地中海粮仓”从此失去了辉煌的光芒，最终成为地球上生态与环境严重恶化、经济贫困的地区之一。

2.古巴比伦文明的兴衰

在美索不达米亚平原上，曾经诞生过灿烂的古巴比伦文明。这块广袤肥美的平原，由发源于小亚细亚山地的两大河流——幼发拉底河和底格里斯河冲积而成。公元前4000年，苏美尔人和阿卡德人在肥沃的美索不达米亚两河流域发展灌溉农业。幼发拉底河高于底格里斯河，人们很容易用幼发拉底河的水灌溉农田，然后灌溉水排入底格里斯河，再流人大海。良好的生态系统带来了发达的农业，农业的发展又带来了繁荣昌盛，在两河流域建立了宏伟的城邦。从公元前500多年开始，巴比伦文明逐渐走向毁灭并被埋藏在沙漠下将近2 000年，变成了历史遗迹。古巴比伦文明的败落曾经是一个秘密，而地理学和生态学专家对此作出了令人信服的破解：古巴比伦文明衰落的根本原因是不合理的灌溉。由于古巴比伦人对森林的破坏，加之地中海的气候因素，致使河道和灌溉沟渠严重淤塞。为此，人们不得不重新开挖新的灌溉渠道，而这些灌溉渠道又重新淤积。如此的恶性循环，使得水越来越难以流人农田。一方面，森林和水系的破坏，导致土地荒漠化、沙化；另一方面，古巴比伦人只知道引水灌溉，不懂得如何排水洗田。由于缺少排水系统，致使美索不达米亚平原地下水位不断上升，给这片沃土罩上了一层又厚又白的“盐”外套，使淤泥和土地盐渍化。生态的恶化，终于使古巴比伦葱绿的原野渐渐褪色，高大的神庙和美丽的花园也随着马其顿征服者的重新建都和人们被迫离开家园而坍塌。如今在伊拉克境内的古巴比伦遗址已是满目荒凉。

3.古地中海文明的演变

地中海地区是西方文明的发源地。历史上的一段时期，沿地中海的一些国家曾呈现出一种进步而又生气勃勃的文明。如今，除了很少几个国家还比较发达外，其他都沦为20世纪世界上相对贫困落后的地区，其中有些国家现在的人口也仅有先前人口的1／2或者1／3。地中海地区多数国家的文明兴衰过程非常相似：起初，文明在大自然的漫长年代造就的肥沃土地上兴起，持续进步达几个世纪，随着开垦规模的扩大，越来越多的森林和草原植被遭到毁坏，富于生产力的表土也随之遭到侵蚀、剥离和流失，损耗了作物生长所需的大量有机质营养，于是农业生产日趋下降。随着土地生产力的衰竭，它所支持的古文明也逐渐衰落。

4.玛雅文明的灭亡与古印度文明的演变

在中美洲热带低地森林中发展起来的玛雅文明，也同样是由于生态恶化导致地力衰竭而走向衰亡的。19世纪中叶，探险家们在中美洲热带森林里，发现了用巨大石块建造的雄伟壮观的神殿庙宇，至此才知道这里曾经诞生过一种伟大的文明。那么，玛雅文明为什么在不到1000年的时间里就由兴盛走向衰落呢?最新的科学研究揭示：在公元750—950年，玛雅文明经历了一次漫长的旱季，中间发生过三次持续时间3～9年的大旱灾，这些灾害使那里的生态遭到严重破坏，玛雅人的主食玉米产量大幅度下降，饮用淡水枯竭，食物、水资源的持续短缺使得辉煌一时的玛雅文明走向了毁灭。

印度文明被称为世界四大古文明之一，其文明的发端与所依赖的自然环境有密切的关系。印度半岛大部分地区是一个坡度徐缓的高原，境内江河纵横，土地肥沃，农业发达。在北面，喜马拉雅山脉如屏障耸立，南面则以低矮的温德亚山与德干高原相隔。印度平原地区面积远远超过了法国、德国和意大利面积的总和。在这广阔的平畴沃野上，流淌着印度河和恒河。印度史上已知的最古老的文明——哈拉巴文明，就是在北印度平原的印度河—恒河平原上产生的。北印度平原被其普拿沙漠和阿拉瓦利山脉分为两个部分。沙漠以西的平原为印度河所灌溉，以东的平原为恒河及其支流所灌溉。河流将高原上的土壤带到平原上堆积起来，使土地肥沃，河流则使交通十分便利。印度河—恒河流域丰饶的生态与环境，是大自然的慷慨赐予，它哺育滋养了悠远的印度文明。可是，近代以来，森林的急剧破坏导致这个处于热带地区的文明古国的生态系统变得极其脆弱。不仅许多昔日的沃野良田变成了沙漠，而且水旱灾害连年不断，水土流失十分严重。不合理的灌溉又加剧了土地的盐碱化。直到20世纪60年代，在联合国专家的指导下，通过抽取地下水治理土壤盐碱化，并在印度河上游建立曼格拉大坝调节灌溉渠道中的水量，才遏制住土地荒漠化的势头，保障了农业的发展。

上述古文明国家和民族的兴衰变幻说明，在漫长的农业社会，生态破坏已经达到了令人惊讶的程度，并产生了极其严重的社会后果。问题的关键并不在于农业的发展，而在于农业发展必须按照自然生态规律进行。如果违背了自然生态规律，不仅是农业，其他产业的发展也都会对生态与环境造成巨大的破坏，最终导致整个经济社会发展难以为继，以至衰败消亡。

恩格斯在考察古代文明的衰落之后，针对人类破坏生态与环境的恶果，曾经指出：“美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他各地的居民，为了得到耕地，把森林都砍完了，但是他们梦想不到，这些地方今天竟因此成为荒芜不毛之地，因为他们使这些地方失去了森林，也失去了积聚和贮存水分的中心。阿尔卑斯山的意大利人，在山南坡砍光了在北坡被十分细心地保护的松林，他们没有预料到，这样一来，他们把他们区域里的高山畜牧业的基础给摧毁了；他们更没有预料到，他们这样做，竟使山泉在一年中的大部分时间内枯竭了，而在雨季又使更加凶猛的洪水倾泻到平原上。”恩格斯又如此告诫人类：“但是我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎预料的影响，常常把第一个结果又取消了。因此我们必须时时记住：我们统治自然界，决不像征服者统治异民族一样，决不能像站在自然界以外的人一样，——相反地，我们连同我们的肉、血和头脑都属于自然界，存在于自然界的；我们对自然界的整个统治，是在于我们比其他一切动物强，能够认识和正确运用自然规律。”

二、中国先秦时期以来的生态演变

在生态系统的演化和变迁中，自然和人为的两大因素有时是相互叠加、制约和影响，起主导作用的因素时而发生变化，但是共生共存的交替作用是始终存在的。

自然生态的演变进程，总体来说是缓慢的。追溯历史，越是上古时期，自然生态与环境的变迁也越复杂多样。亘古至今，可谓沧海桑田。几千年来，夏商朝代的自然生态与今天的自然生态相比，有很大的不同。论及这种变化，我们不能以今天的生态状态做简单的推测，应当注重探讨发生这种变化和变迁的背景及其规律性。揭示某一区域的生态变迁，需要具体分析不同历史时期的环境、资源、经济和社会发展状况，运用现代科学技术手段，判断其间的生态演变特征和根源。

1.气象生态与气候资源的演变

大量历史文献证明，我国古人已经注意到气候和天气的变化。儒家经典著作《礼记》有不少物候记载。记载表明，天气或短期的气候变化是频繁的，正是这种天气或短期气候变化所表现出来的经常性、突发性、交替性与周期性，在一定程度上决定或影响了我国东、南、西、北不同地区生态系统的丰富多彩性，以及与气候变化基本相适应的特点。《吕氏春秋》记录了不少当时的物候资料，如“冬至后五旬菖始生。菖者，百草之先生也。”而现在的菖蒲生长时间，季节要晚，说明秦时的气温较现在要高。《汉书》记载，约4月末或5月上旬，河湟地区的牧草就已返青，可以在上面大量放牧了。如今的河湟地区，牧草返青期显然比西汉时迟得多。牧草返青时节的早晚，与气候的冷暖有着密切的因果关系。《史记》记载：“渭川千亩竹。”竹子为亚热带植物，适宜温润气候，竹子生长地域的分布变化折射出一定历史时期内的气候变动状况。通过这一记载可知，秦汉时期黄河流域有些地区的气候适合竹子生长。竹子的生长不仅对温度有要求，对湿度也有要求，要求多年平均降水量必须达到1200～1400毫米。

以竺可桢为代表的气象学家，对我国气候学研究做出了十分重要的贡献。根据对历史时期的气候状况的系统研究，证明我国近5 000年来，历史时期的气候经历了四个温暖期和四个寒冷期的交替变化，而且在每一个温暖期或寒冷期内，又有若干个长短或大小不一的冷暖阶段或年代的交替波动。其中，气候变迁过程不论是大的周期，还是小的循环，所反映出的冷暖交替现象都是相当明显的。

根据竺可桢先生对我国近5 000年来气候变迁的研究，我国气候变化可以分为四个温暖时期和四个寒冷时期(图2-1)。

(1)第一温暖期。这个温暖期约从公元前3000年到公元前1000年，大体上相当于欧洲气候适宜期(公元前5000年至前3000年)和气候副适宜期(公元前2000年左右)。可以证明这一时期气候温暖的考古发现有：山东龙山文化遗址的炭化竹节和河南安阳殷墟的竹鼠、水牛和野猪的甲骨和动物化石。这些动、植物现在只见于热带和亚热带，说明当时黄河流域的气候是相当温暖的。

(2)第一寒冷期。这个寒冷期从公元前1000年左右到公元前850年。它相当于欧洲的气候副寒期(公元前1000年到公元100年)。证明这个寒冷期的史料是《竹书纪年》记载周孝王期间，长江一大支流——汉水，于公元前903年和前897年分别发生两次结冰，而且结冰之后紧接着是大旱。这表明，公元前10世纪是寒冷的。

(3)第二温暖期。这个温暖期约开始于公元前770年持续到公元初。在欧洲这个时期仍然是气候副寒期。周朝早期的寒冷情况大约维持了1～2个世纪，到了春秋时期(公元前770年至前481年)气候又暖和了。《左传》记载，鲁国(今山东)过冬，“冰房”得不到冰，在公元前698、前590和前545年尤其如此。此外，像竹子和梅树这样的亚热带植物在《左传》和《诗经》多有记载。到了战国时代(公元前480年至前222年)温暖气候依然继续。秦朝和前汉(公元前221年至公元23年)气候继续暖和。《史记》记载：“蜀汉江陵千树橘，……陈夏千田漆，齐鲁千亩麻，渭川千亩竹。”当时这些亚热带植物繁殖的地方现在成了它们分布的北界或超出北界的地方。这证明当时的黄河、长江流域的气候是温暖的。

(4)第二寒冷期。这个寒冷期约从公元初期持续到公元600年，包括我国东汉、三国到南北朝时期。东汉时代，即公元初，我国气候又趋寒冷，有几次严冬，甚至到晚春洛阳还下雪。三国时代曹操(公元155—220年)在孔雀台种橘，只开花不结果，说明气候开始变冷。曹丕在公元225年到淮河广陵视察军事演习，由于严寒，淮河突然封冻，演习不得不停止。这种寒冷气候持续到公元3世纪后半叶，特别是公元280—290年的10年间达到极点，那时年平均温度大约比现在低1～2°C。北朝的贾思勰(约533—644年)撰写的《齐民要术》是一部我国6世纪的农业百科全书，记载了许多当时物候情况。如关于石榴的栽培，“十月中以蒲藁而缠之，不裹则冻死也，二月初乃解放”。现在河南、山东一带，石榴树可在室外生长，冬天无需盖缠。这表明6世纪上半叶，河南、山东一带的气候比现在冷。

(5)第三温暖期。这个温暖期为公元600—1000年，包括隋唐时代(公元589—907年)，比欧洲世纪早期的温暖时期要早400年左右。我国气候在7世纪中期变得暖和，公元650、669和678年冬季的长安无冰雪。8世纪初期梅树生长于皇宫。9世纪初期西安还种有梅花、柑橘。现在西安梅树长不好，柑橘更不用说了。这说明隋唐时代气候比现在温暖。

(6)第三寒冷期。这个寒冷期在公元1000—1200年，相当于宋代，对应于欧洲中世纪早期的温暖时期。11世纪初华北已没有野生梅树，其情况与现在相似。12世纪初，中国气候加剧转寒。公元1111年第一次记载江苏、浙江之间的太湖不但全部冻结，而且冰坚实得可以走车马。太湖洞庭山的柑橘全部冻死。12世纪寒冷气候也流行于华南和西南。福州是我国东海岸生长荔枝的北限，12世纪中那里大规模种植的荔枝曾两次全部冻死，一次在公元1110年，另一次在公元1178年。荔枝在四川种植地区的变迁是：唐代在成都；北宋南移到眉山；南宋时眉山也不能生长荔枝，要到其南的乐山、宜宾、泸州才能种植。目前，眉山还能生长荔枝，说明北宋气候比较接近现在，而南宋气候则比现在寒冷。

(7)第四温暖期。这个温暖期在公元1200一1300年。12世纪刚结束时，杭州冬天的气温开始回升。在公元1200年、1213年、1216年和1220年杭州没有冰雪。到元代(1268—1292年)初期，西安和博爱(今河南)又重新设立竹监司管理竹子生产。这显然表明13世纪中叶气候明显转暖。

(8)第四寒冷期。这个寒冷期约从公元14世纪到工9世纪结束，相当于欧洲的小冰期。我国13世纪初期和中期的回暖是比较短暂的，不久冬季又严寒了。根据江苏丹阳人郭天锡的日记，公元1309年正月初乘船回家，途中运河结冰，只好离船上岸。公元1329年和1353年太湖结冰，厚数尺，橘尽冻死。可见14世纪比13世纪和现时都冷。

到了明代(1368—1644年)，各省、县编修的地方志为各地区的气候情况提供了许多可靠的历史资料。从14世纪到19世纪这500年中，亦即相当于欧洲小冰期中，我国气候经历了三次变冷和两次变暖。

随着气候的冷暖变化和波动，我国历史上不仅自然环境、生态状况发生了很大的变化，而且社会环境包括政治、经济、文化状况也发生了相应的变化。我国历史时期的气候变迁，并不是一个孤立的自然现象，气候变迁所表现出来的气温和降水的变化，直接决定着森林、灌木、花草、农作物等生长与分布，而且影响着水系、地貌、土壤、矿物等多种自然要素，也影响着我国社会环境的各个方面，如气候变迁影响着人口的分布与迁徙，影响和决定着农业经济的发展和布局。

2.水域生态及水资源的演变

我国地域辽阔，水系纵横。据考古证明，最早的古代人都依水而居，离水域以远15千米以外的旱地不适宜人的居住和生存。考古发现，在洛水、颍水、汝水、浍水、涑水沿岸都有夏代人居的踪迹。传说夏代人先后以阳翟、阳城为都，阳翟在河南嵩山以南，有颍水东南流，今属于禹县境。在登封告成镇以北发现阳城，东北有古阳城山，有洧水河。黄河、长江、珠江、辽河以及它们的分支水系汉水、汾水、渭水等，都是我国文明发祥地，多元的文化构建了中华文明大文化。

丰富的文化遗产是生态知识和生态状况的档案。例如，从地名文化可以考证历史上水资源的变迁情况。根据有关资料对山西省地名的研究，统计表明山西省古今县名88个是以河川为名，21个是以水泉为名，4个是以山水为名。山西省的县名，可以反映出古代山西曾经有过湿润多水、植被厚密的历史，这与近代以来山西水资源紧缺、林木稀疏形成鲜明对照。

根据文献资料和学者史念海先生考证，在远古时期，“由太行山东到淮河以北，到处都有湖泊，大小相杂，数以百计”。其中较大的有山东西部的巨野泽，南北15O千米，东西5O千米，但“那时巨野泽并不是黄河流域的惟一的大湖，太行山东有大陆泽(今河北境内)应与巨野不相上下”。可见，当时黄河中下游气候总体上是湿润多雨，水系发达，湖泽众多，土地植被覆盖良好。阮籍的咏怀诗写道：“徘徊蓬池上，还顾望大梁。绿水扬洪波，旷野莽茫茫。走横驰，飞鸟相随翔。”表明当时的蓬池是一个水波浩淼、野兽出没、飞鸟聚集的地方。

历史上我国湖泊面积在世界上首屈一指。由于经济社会的发展和人口的不断增长，人们为了生存和发展，开始在湖泊的浅滩上围田开垦，与水争地，致使湖泊资源衰减和湮废。究其原因，除了人们围垦外，气候变化、降水量减少和流域上游带来的大量泥沙淤垫湖泊区域，为围湖造田创造了条件，由此造成了湖泊数量减少，湖面缩小，湖水深度变浅。

西北干旱区的土地开发，对生态系统、特别是湖泊湿地退化的影响尤为突出。20世纪50年代初，新疆大于1千米2的湖泊150多个，湖泊总面积约9 000千米2。长期以来，人类活动使大量河水消耗在支流和上中游地区，造成下游水量剧减或断流，致使终端湖泊发生了很大变化。罗布泊的干涸是最典型的一例。从罗布泊的湖相沉积和湖岸线来看，推测历史上湖水面积最大时曾达到5 350千米2，入湖水量约有84冬3亿米3。汉代塔里木盆地人口约23万，虽有一定的农业生产，但从河流中引水灌溉有限(约占1.5％)，维持84.3亿米3的入湖水量完全可能。《汉书》记载，罗布泊“广袤三百里，其水停居，冬夏不增减”。唐代，塔里木盆地灌溉面积扩大，入湖水量相应减少。塔里木湖下游水量大幅度减少，是清代中期以后发生的。《河源纪略》(清乾隆47年)记述罗布泊“淖尔东西二百里，南北百余里，冬夏不盈缩”。但到清末，罗布泊仅“水涨时东西长八九十里，南北宽二三里或一二里不等”，可见湖泊面积缩小明显加剧。20世纪初塔里木盆地人口增至15O万，耕地面积60万千米2。当时的毛灌定额若按目前的水平，引用量可达132亿米3，占塔里木盆地水资源总量(392.6亿米3)的33.6％。由于进入的水资源处于临界利用状态，罗布泊的面积急剧缩小。1930—1931年实测罗布泊的面积为1900千米2，较史前最大面积缩小64％。1962年，罗布泊面积又缩小为660千米2，只相当于最大面积的12.3％。至1972年，罗布泊最终全部干涸。

中国湖区围垦可追溯到春秋战国时期，不过那时只限于在荒洲上播种。《越绝书》记载：“无锡湖者，春申君治以为陂。”战国和秦汉时期，围田进一步发展。三国时期吴、东晋和南朝的宋、齐、梁、陈都以太湖流域为农业中心，围垦发展到了一定的规模。唐代则由分散围垦的初级阶段发展到较高阶段，典型的工程方式是圩田。宋代圩田进一步发展，堤长几十公里的有多处。《明史》记载，明代万历年间，朝廷一次清出围湖造田数目达8O万顷。由此明代出现最著名的和州铜城堰。清代以后，垦殖活动更为盛行。乾隆年间湖北巡抚彭树葵指出，“人与水争地为利，以致水与人争地为殃。”盲目围垦，与水争地，虽然开辟了大量肥沃的农田，促进了经济社会发展，但对生态平衡带来了有害的影响。据记载，江汉平原在清代道光以前水灾频率不高，而道光以后灾害突增。严重水灾出现频率与时俱增，平均每20年增加2～3次大水灾。

3.森林生态与森林资源的演变 在我国森林生态与森林资源的变化过程中，人口的持续增长与森林覆盖率之间存在着互动关系。樊宝敏、董源在对我国历代人口与森林资源的演变过程进行了研究，其研究结果见表2-1。

据历史文献证实，夏商开始后的较长历史时期，由于社会发展速度有限，人口自然增长相对缓慢，人类的农耕与战争以及自然灾害等所造成的森林植被减少在千余年的历程中并不十分明显。当时我国疆域范围内除冰川、荒漠、草原外，绝大部分地区为原始森林覆盖。据考古发现，约在3 000年前，我国大部分地区天然植被覆盖茂密，发育良好，森林和草原面积十分广阔，从东南向西北，大致是森林、草原与荒漠三个地带。其中，森林、草原占国土面积比例很大，最高区域达70％以上。自大兴安岭北部起，沿嫩江向东南，从今黑龙江、吉林、内蒙古一直到的东南部基本上都是森林分布的地区，森林覆盖率很高，在我国古代天然植被中占了最大的面积。

《后汉书》等历史文献记载，我国当时除黄河流域中下游地区以外，仍有面积相当广阔的森林覆盖。即使是地处黄河中游的中原地区，森林覆盖率虽然有所下降，但仍维持在32％～42％。

唐宋以后，我国经济社会发展加速，特别是随着人口的快速增加，对森林的砍伐、破坏加重，除黄河中下游流域地区以外，长江、珠江中下游流域等地区的森林面积也迅速减少。尽管如此，清代康乾时期，我国东北、西南地区以及许多山区仍保留有大片的原始森林。当时，从大、小兴安岭至长白山、鸭绿江一线的广阔的东北原野，仍以森林分布为主体。19世纪后期至20世纪初，东北地区大面积的森林由于内外等多种因素，尤其是日、俄帝国主义的肆意破坏而大量减少。这一时期，以川西、滇中部以北、以西至青藏高原东南部为中心的西南地区，其森林面积仍然十分广阔。历史文献记载，当时整个西南地区的森林覆盖率在50％以上，云南地区更高一些。华北、西北、中南、东南的许多山区，尤其是长江中游、闽江流域与台湾、海南岛的山区，仍有大量的呈片状或块状、带状的森林分布。

历史上的黄土高原并不是现在这样的荒山秃岭，稀见绿意。1920年我国科学家杨仲健，赴陕西考察的结果和大量的考古资料，?证明黄土高原的原始植被是森林和稀树草原。《汉书》记载，安定、北地、上郡、西河民“以射猎为先”。畜牧业发达是以草原为基础，射猎野兽则必是林草繁茂之地。陕北靠近毛乌素沙漠黄土高原边缘地带，生态系统曾经非常良好。向北是辽阔的草原，南部为郁郁森林。陕南、甘南、陇南的汉江、嘉陵江及黄河上游地区，也都是林木遍地。据推算，隋唐时期陇南森林约占总面积的70％。20世纪50年代前后陇南的森林覆盖率仍然达50％左右。据甘南藏区1943年记载，凡山岭溪谷，皆系苍茫林海，沿洮河、白龙江、大夏河曾有“十林区”，是青藏高原森林资源最富集的地区之一。

《史记》记载，祁连山有松柏五木，秀美水草，冬温夏凉，宜畜牧。地方志记载，祁连山西段部“南山松百里”，“参天拔地如虬龙，合抱岂止数十围”。祁连山中段森林更加茂密，“在高山纵深地带，松林葱郁”，“微风飘拂，水声与松声，天籁自然，引人人胜”。祁连山东段，有关原始森林的记载不绝于史，“西大河流域，森林郁郁葱葱，万树苍劲挺拔，层林滴翠”。另外，在河西三大内陆河下游有成片的胡杨林、红柳林和梭梭林，是天然绿洲、抗击风沙的屏障。

在历史上，新疆境内也曾生长着茂盛的森林。《史记》记载，2 000年前的塔里木河下游“多葭苇、柽树、梧桐、白草”。现在的楼兰古城遗址周围原来生长着大面积的胡杨林，至今仍能发现直径达50厘米以上的枯木，有的树干甚至要有多人才能合围。据测算，当年这里的森林覆盖率至少在40％以上。塔里木盆地南缘塔克拉玛干大沙漠的边缘地带，也有大片枯死的胡杨林，许多胡杨树也要多人方能合抱。叶城周围有四山，山上多松柏，“山下多桑、榆、杨、柳、桃、苹果、石榴等”，树木果实丰盈。瑞典一探险家曾记录艰辛穿越叶尔羌流域的茂密森林的经历，并称它们是真正的古森林。直到20世纪5O年代，塔里木河两岸仍然有大片胡杨林。北疆地区，森林植被更盛于南疆，延绵1000余千米，冈峦断续，森林以松柏为主，郁郁葱葱，广阔而壮观。

青海境内的古代森林资源曾十分丰富。根据史料记载，“以柏、杨为大宗”，“绵亘数十里”，“青海王可可贝勒之地，松柏亦蕃”。如今一些红色的山冈上寸草不生，但是从人们挖掘出掩埋很久的粗大松木，可以推知这里曾经拥有山川秀美、树木成荫的自然风光。

据有关的考古发现，距今500年以前，甘肃、陕西、山西的森林覆盖率仍然很高，有的地区高达80％。黄河下游许多地区也是如此。史载，今河南中牟、荥阳一带在原始社会至文明社会初期，生长着大片的原始森林。自夏商至周初，这里是“草木畅茂”。近、现代殷墟出土的包括大象在内的各种野生动物骨骼，和郑州商代遗址出土的木炭等，都证明了当时中原地区森林资源状况良好。历史文献也有印证，位于河南灵宝与陕西潼关之间的函谷关一带，深林密障，行人难于通过，为兵家必争之地。这里“柏林荫谷，殆不见日，荀卿谓之松柏之寨”。战国以后，黄河中下游地区逐渐成为森林破坏较早和较彻底的地区。自秦汉至隋唐时期，这里平原地区的大片森林基本上砍伐殆尽，剩下的多是零星散布在村落、地头的树木或次生林，很少有成片的原始森林。相对而言，这里山区的森林还存在了较长的时期，历经不同的历史阶段才被砍伐、毁灭。

据学者们研究，黄河中游地区的森林变迁大致经历了四个阶段，即西周至战国、秦汉至北朝、唐至宋元和明清以来的时期。在第一个时期之初，这里原始森林基本上得以保存。到了后期，伊洛河下游、泌阳盆地、汾涑流域的平原地区，“都已基本上没有森林了”，只是泾渭流域平原边缘的“森林尚有部分遗存”。第二个时期，关中平原四周山地的森林仍然比较完好，但平原地区很难看到成片的林木存在。第三个时期，这里城乡附近的山地林木受到严重破坏，远离人群的山区的一些地方虽然还树茂林密，但边缘的森林也开始受到破坏性砍伐。第四个时期，尤其是在明代中叶以后，这一地区包括边远山区的森林也受到了严重破坏，至清末这里的森林破坏更加严重，绝大部分地区都是荒山秃岭。虽然黄河下游地区的森林变化与黄河中游地区稍有差异，但特点大体一致，只是这里山地相对较少，森林被砍伐破坏的时间更早。

我国长江流域及其以南地区森林资源，自我更新能力较强，隋唐五代之前植被的破坏不明显。隋唐时，森林资源虽有减少，但山区的森林仍然相当茂盛。《全唐文》记载，江西鄱阳“有千樟之材”，浙江吴兴(三国时期的郡名)“出巨木”。丰富的森林资源为各种动物栖息提供了良好的环境。当时南方地区大象和老虎等动物数量不少。一些地方虎患事件时有发生，如何捕杀老虎的历史记载也较多。唐玄宗时，曾专门派钦差去江南传授捕虎法。明代以后，森林资源数量递减，许多动物“多出东、西粤”，并且“养之不甚驯，亦不能久存”。这一记载表明，一些物种栖息地已遭到破坏，生态状况日趋恶化。当然，我国长江流域及其以南地区森林破坏的时间，较黄河流域中下游地区要晚，其破坏程度也相对较轻。

4.地理生态与土地资源的演变

中国是一个历史悠久的农业文明古国。上下几千年，正是我们的祖先世世代代在广袤的土地上辛勤耕种，哺育了伟大的中华民族。土地是农业生产最基本的生产资料。我国人民自古以来就珍视土地，把土地的重要性与国富民强紧密联系在一起。

我国土地资源演变的主要特征是：一方面，农业文明和农牧业的发展开垦了大量耕地，耕地资源日益扩大；另一方面，自然和人为的因素又造成水土流失，在一些生态脆弱的地区出现了日益严重的沙化、荒漠化，但同时也给下游地区冲积形成了土壤肥沃的三角洲。

在人与自然的关系中，最重要的是人与土地的关系。历史上我国人口不断增加，至1949年猛增至5亿多，到20世纪末接近13亿。这么多人口要靠农业和畜牧业养活，而农业和畜牧业的发展都要占用土地，因此就发生了农作物与天然植被相互争占土地的矛盾。农业和畜牧业的发展需要利用大量的自然资源，过度扩张必然造成天然植被的严重破坏，导致土地生态与环境的恶化。

林地、草地转化为耕地，并长期种植同一种农作物；采伐量长期大于林木的自然生长量，是导致土地生态恶化的两种主要形式。这两种不合理的生产方式，在我国延续了几千年，结果把许多林地草地变成了濯濯童山，甚至荒山秃岭，导致林地草地失去或降低了保持水土、涵养水源、优化环境等方面的功能，以致影响到了经济社会发展以及文化传统。原始植被的大量减少、土地重用轻养轻维护，是我国土地生态从总体平衡到渐趋失衡，出现并加剧生态恶化趋势的根本原因。

战国中期之后，我国黄河流域中下游地区，因农业的发展破坏了天然森林和草原，出现了“宋无长木”的情况。当时，这里“地小人众”，甚至少数地方开始出现缺乏薪柴的现象。《管子》记载：“五沃之土，若在丘、在山、在陵、在岗，若在陬、陵之阳，其左其右，宜彼群木；桐、柞、扶、檀及彼白梓、其梅、其杏、其桃、其李，秀生茎起；其棘、其棠、其槐、其杨、其榆、其桑、其杞、其柿，群木数大，条直以长……是谓沃土。其阴则生之楂、藜，其阳则树之五麻。”这是说，在春秋战国时中原一带的“沃土”上，有多种人工再生林及次生植被。《史记》也记载：当时这里已“膏壤千里，宜桑麻”。这一时期，除黄河流域的中原地区外，其他地区仍以原生植被覆盖为主。

秦汉以后，中原及其周边地区的栽培植被分布越来越多。当时的栽培植物品种在北方主要有粟、麦、枣、槐、桑、榆、柳等。在南方主要有稻、麻、桃、李、茶、桑、杨、柳等。其中，农作物栽培的品种如粟、麦、稻等所占面积较多，范围较广，然而，相比较而言，这些栽培的农作物有时远不如原生植被所具有的生态保护功能。而且土地在耕作或抛荒之际，都会给生态平衡带来不同程度的不良影响。

唐宋之际，黄河流域中下游地区除山区外，其原生植被分布越来越少；长江中下游流域地区与成都平原及岭南部分地区的栽培植被分布越来越多。尤其是在宋代，随着大量北方人口南迁，把北方旱地农作物品种——小麦及其生产技术带到了南方，使南方各地人口迅速增加，并导致开垦面积种植的扩大。当平原水田面积的承载力不能满足需要时，人们自然把目光转向了丘陵、山地。小麦的种植恰好对水源条件要求较低，当小麦在南方大面积种植逐渐满足了人们对粮食的需求时，许多一直被原生植被覆盖的丘陵、岗阜、山岭等却变成了光山秃岭，这在一定程度上破坏了南方良好的生态系统。

明清时期，随着人口增加、耕地面积的扩大，自然生态受到严重破坏。当时，土地扩展的主要途径是砍伐森林、开垦山地。尤其是旱地高产作物番薯与玉米传人中国，为满足人口对食物的需求，大量山丘地被开垦，使不少区域的生态系统遭到了灭顶之灾。我国一些学者指出：明代时玉米由西北、番薯自东南分别传人中国后，其大规模的种植，引起了生态系统的破坏。当时，南方西部山地玉米集中产区主要分布于秦岭山区、大巴山、巫山山区、武陵山区、雪峰山区及贵州高原。番薯集中产区主要分布于东南沿海浙、闽、粤以及湘、鄂等丘陵地带。历史记载，清朝道光二十九年(公元1849年)，陕西汉中许多县均以苞谷杂粮为种植作物，一些县则是“遍山漫谷皆苞谷矣”；贵州等地也是“苞谷宜山，故种之者较稻谷为多”。广西地区的苞谷“有早晚二种，山峒尤多”，“向惟天保县山野遍种”。湘西山地草木繁茂，“凡土司新辟者，省民率挈人居，垦山为陇，列植相望”；种植玉米，“辰州旧邑新厅，居民相率垦山为陇，争种之以代米。”在东南地区闽、浙、粤、赣等地，“所种山薯……深山之中，几于旷土，谓之山薯厂”；湖南“永州山民皆以甘薯为粮”；湖北东南山区“民仰食者十之五六”。这一时期，南方山地、丘陵大面积伐林开垦种植玉米、番薯等旱地作物，对生态系统的破坏是显而易见的。由于山丘地坡度大，被开垦后，水土流失加剧，导致生态系统呈现出错综复杂的演变态势。

5.动物生态与动物资源的演变

我国动物生态与动物资源演变的主要特征是，遵循物竞天择、适者生存的自然规律；人类的活动加速了野生动物生存环境和活动地区的变化，许多野生动物数量递减，有些珍稀动物明显减少，有的种群已濒临灭绝，生物多样性明显降低。

我国生态系统类型多样，决定了我国野生动物资源的丰富性。据调查，全国鸟类超过1 000种，兽类超过400多种。中国国土面积占世界陆地总面积的7％，鸟类种数和兽类种数占世界的1O％以上。由于我国的生态系统分布是一个持续变化的动态系统，伴随着自然环境的恶化，野生动物的分布也随之发生相应的变化或迁徙。如历史时期野生象群的分布，就有一个从黄河流域中下游地区至长江流域地区、珠江流域地区、滇西南地区不断南迁的过程。从地质时代的第四纪以来，与中国处于同纬度的欧洲和北美都有大陆冰川覆盖，以致寒冷的气候使许多野生动物相继灭绝。然而，中国的高山冰川很少，受寒冷的影响较小，所以一些具有“活化石”之称的野生动物如大熊猫、扬子鳄等能残存到现在，从而增加了中国野生动物资源的丰富性与多样性。

在野生动物的分布与变迁中，比较典型地反映我国历史时期生态演变的野生动物主要是：野马、大象、犀牛、竹鼠、长臂猿等兽类和孔雀、鹦鹉等鸟类。

马是人类最早驯化的物种。在人类发展的进程中，马为人类所驯服和利用，为人类做出了巨大贡献。野马被驯化了，野马本身却日益稀少，目前野马种群已罕见踪影。这一种群的变化，充分说明人类活动对自然界某些物种的影响之大、之烈。

藏羚羊在自然界是一种优势物种，它们成群结队地在寂静苍茫的高原地平线上奔跳，快速而优美的跑姿，展示了它们旺盛的生命力和在雪域高原条件下的成功进化。它们能够在这片原本属于它们的土地上生活数千万年，从物种自身的角度看，难以存在濒临灭绝的危险。但是在盗猎分子大批量残杀下，藏羚羊遭受到灭顶之灾，种群数量已急剧减少。

根据调查，从自然界每捕捉一只鸟，就有1O只鸟作为陪衬，在捕捉、贩运和饲养中死亡。因此，那种吃鸟、捕鸟、赏笼中鸟的所谓“鸟文化”，是建立在成千上万只鸟的尸骨之上，堪称对自然界的暴行和对生命的蹂躏。

中国古代大象的分布地区较为广泛，南方、北方皆有。距今3 00O多年前，黄河中下游流域地区还有野象分布。甲骨文中有较多猎获大象的记载。殷商时期，中原一带不仅野象较多，而且还进行人工驯养，成为作战的工具。在殷墟遗址中，考古发现有象、獐、水牛、竹鼠等亚热带动物骨骼遗骸。《孟子·滕文公》记载：“周公相武王……灭国者五十，驱虎、豹、犀、象而远之。”上述史实表明，夏商时期，我国野象曾经分布在华北平原北部燕山山脉至吕梁山、陕北一线。春秋时代以后，中国野象分布渐由华北地区南移到秦岭、淮河一线。这时，黄河流域地区的象群虽然少见，但仍有野象活动的记载。北周时，在兖州(今属山东)发现大象。南北朝至宋代，大象在黄河一线以南、以长江流域一线为中心的广大地区活动，屡见于史书。南北朝时，淮南“有野象数百”，“坏人室庐”。北宋初(公元962年)，“有象至黄陂县(今属武汉市境内)匿林中，食民苗稼，又至安(今湖北境内)、复(今湖北境内)、襄(今湖北境内)、唐州(今河南境内)践民田”；乾德年间(公元967年)，“有象自至京师(今河南境内)”；开宝年间(公元976年)，“己酉，吴越王献驯象”。史实表明：宋时，长江流域一线还有不少的象群活动。至于长江流域以南地区，当时象群活动的记载很多，《宋史》记载可数的就达几十处。宋元以后，长江流域大象活动的记载至今未有发现，可见，元、明、清时大象的主要活动地区已转移到岭南、广西等地。史载：洪武年间，“广东雷州卫进象一百三十二”，“驯象卫进象。先是诏思明、太平、田州、龙州诸土官领兵会驯象卫官军往钦、廉、藤、蓠、澳等山捕象，豢养驯押，至是以进。”当时，岭南象群时常出没破坏庄稼，为此，“率兵二万驱捕”。万历年间(公元1587年)，横州仍“有象出北乡，害稼”；钦州亦多象群“践踏田禾，触害百姓”。直至清乾隆年间，广西灵山一带之象，“每秋熟，辄成群出食，民甚苦之”。道光年间(公元1833年)，史载“大廉山群象践民稼，逐之不去”，至当时已变为“象间有”。这一地区的大象至19世纪20年代以后已渐趋稀少，不久即难觅其踪迹。现今仅云南西南部才有残存象群分布。

大象的分布及变迁，大体上也反映了我国同类别的热带或亚热带动物如犀牛、长臂猿等以及适宜温暖环境的动物如竹鼠、野生水牛等分布及变迁情况。尽管它们的分布及变迁在时间与空间上存在着一定的差异，但其南迁的方向、地域生态分布与时间变化趋势等，却是基本一致或大同小异的。

历史时期野生动物的分布及其与人类活动的关系，是构成我国古代生态系统的基本要素之一。唐代著名诗人李白所描绘的“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”、“但见悲鸟号古木，雄飞雌从绕林间”的生态自然景观或人文生态现象，可谓丰富多彩。漫长的自然界演化历程表明，物种的多样性有利于生态系统稳定性的延续，相反，物种的减少则会直接影响地域性乃至整个地球生态平衡的。

第二节 传统工业化进程中的生态演变

工业革命揭开了人类大规模开发利用化石能源和矿产资源的序幕。随着全球工业化进程加快，工业化的范围、内涵日益扩大，不同国家经济结构的变迁呈现出阶段性的演化特征。但是万变不离其宗，传统的工业革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料，其直接后果是生态破坏、环境污染。工业革命对于人类财富的积累无疑是一次巨大的进步，但对于人类的生存环境却是一场灾难。也正是全球性的生态灾难警示人类社会必须实施可持续发展战略。

一、生态资源的加剧消耗

英国于19世纪60年代、美国和法国于20世纪初期完成了传统工业化过程，德国于2O世纪30年代、前苏联和日本等国也于2O世纪70年代，先后完成传统工业化过程。尽管不同国家完成传统工业化的时间不同，但都有一个共同特征，即都经历了能源和矿产资源高消耗、环境高污染的过程。

1.能源与矿产资源消耗加剧

矿产资源为人类提供了95％以上的能源，80％以上的工业原料和70％以上的农业生产资料。工业革命发生以来，人类社会已经消耗了巨大的矿产资源，同时积累了巨大数量的社会物质财富。1800—1900年，全球GDP增长了7倍，相应的粗钢消费增长了10倍，金属铜消费增长了1.15倍，金属铝消费增长了2.27倍，主要能源煤炭消费增长了57倍，石油消费增长了26倍，天然气消费增长近1倍。1900—2000年，人类社会的财富积累明显加快，100年间全球GDP增长了18倍，与此相应，粗钢消费增长了30倍，金属铜消费增长了28倍，金属铝消费增长了3 600倍，主要能源煤炭消费增长了5倍，石油消费增长了178倍，天然气消费增长了362倍。迄今为止，人类已经铺设了120万千米的铁路，138万千米的石油、天然气等各类运输管道，修筑了2 860万千米的公路，建设了46 500座飞机场，生产了无数的汽车、飞机、轮船和各类消费品，消耗了数量惊人的矿产资源。

近百年来，化石能源产量呈指数式快速增长。以石油和天然气为例，1900年产量分别为4 000万吨和560万吨油当量，1950年分别增长到5.3亿吨和1.7亿吨油当量，2000年分别迅猛增至35.7亿吨和21.8亿吨油当量。石油和天然气产量增长主要发生在20世纪五六十年代全球经济高速增长时期。

100年间，化石能源结构经历了两次标志性转变。第一次发生在1965年，石油消费量首次超过煤炭消费量，人类能源消费由“煤炭时代”进入“石油时代”；第二次发生在2000年，天然气产量与煤炭产量持平，天然气生产呈快速增长之势，人类社会进入天然气与石油并重的时代。到2000年，全球一次性能源生产结构中，石油占39％，煤炭占25％，天然气占25％。

全球石油生产历史大致分4个阶段：第一阶段为1857—1900年，石油生产和消费处于起步阶段，生产规模极其有限，但平均增长速率很高；第二阶段为1901—1945年，汽车、坦克等大量耗油装置的发明以及两次世界大战，刺激了石油生产和消费规模的扩大，但总体仍处于较低水平；第三阶段为第二次世界大战结束至1974年，其时全球主要发达国家完成工业化，石油工业呈蓬勃发展之势，石油生产和消费达到了顶峰；第四阶段为1975年以后，世界经历了两次石油危机，石油生产和消费进入波动增长期。由此可见，1945年以来，是全球石油生产和消费的快速增长时期，这一时期累计采掘的石油近l 200亿吨，占人类历史全部采掘量的95％。

人类开采煤炭的历史久远。主要由于英国工业革命对煤炭需求的快速增长，在1760年前后全球开始了大规模的煤炭采掘。到目前为止，已采掘煤炭约2 400亿吨煤炭，其中20世纪的100年间采掘煤炭2 282亿吨，占人类历史采掘量的99.2％。20世纪全球煤炭产量变化也大致分4个阶段：第一阶段为19OO—1913年，是煤炭产量稳步上升阶段，年均增长率4.32％，这一阶段是煤炭生产和消费的黄金期；第二阶段为1914—1945年，全球煤炭生产波动大，期间经历了两次世界大战和两次经济危机，导致煤炭产量大幅度下滑；第三阶段为1946—1989年，煤炭产量稳步上升，年均增长率为2.93％，这一阶段是全球煤炭生产稳定持续增长最长的时期，同全球经济的稳定增长密切相关；第四阶段为1990—2000年，全球煤炭产量震荡下降，年均增长率为一O.73％。

人类大规模开发利用天然气不足60年。此前生产规模非常小，直到第二次世界大战结束后天然气生产规模才逐渐扩大。特别是近些年来，全球天然气生产与消费呈快速增长之势，逐渐取代煤炭成为第二大一次性能源。天然气产量的迅速增长得益于4个方面的因素：一是两次石油危机导致国际油价飚升，促使石油消费大国开始调整石油在能源结构中的份额，为天然气生产和消费快速增长提供了广阔空间；二是天然气开采技术进步极大地促进了产量的增长，特别是海上采气量不断增加和开采成本的降低，为人类大规模利用天然气奠定了基础；三是天然气管道建设加快，为其加速利用创造了条件。截至2000年全球累计铺设各类天然气管道80万千米，可以绕地球20圈，为天然气的消费提供了必要的基础设施；四是天然气探测储量不断增加推动了天然气消费的信心。

2.土地荒漠化日益加剧

荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半湿润、湿润地区，由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化，使土地生物和经济生产潜力减少，甚至基本丧失。荒漠化大致有4类：一是在风力作用下出现风蚀地、粗化地表和流动沙丘为标志性形态。二是在流水作用下出现劣质地和石质坡地为标志性形态。三是在物理和化学作用下出现土壤板结、细颗粒减少、土壤水分蓄积能力下降，从而导致土壤干化脱水和土壤有机质的显著下降，出现土壤养分锐减和土壤盐渍化。四是工业矿山开发造成的，主要表现为土地资源损毁和土壤严重污染，致使土地生产力严重下降，甚至绝产。

荒漠化是当今世界最严重的环境与社会经济问题。联合国环境规划署曾3次系统评估了全球荒漠化状况。1991年底为联合国环发大会所准备报告的评估结果说明，全球荒漠化面积由1984年的34.75亿公顷增加到1991年的35.92亿公顷，约占全球陆地面积的1／4，已影响到了全世界1／6的人口(约9亿人)，100多个国家和地区。据测算，在全球35.92亿公顷受到荒漠化影响的土地中，旱地1.73亿公顷，牧场3O.7l亿公顷，水浇地2 700万公顷。全球平均每年有600万公顷的土地变为荒漠，其中320万公顷是牧场，250万公顷是旱地，12.5万公顷是水浇地。另外，已有2 100万公顷土地因退化而不能生长谷物。

非洲大陆有世界上最大的旱地，约为20亿公顷，占非洲陆地总面积的65％。整个非洲干旱地区经常出现严重旱灾。目前非洲36个国家受到不同程度的干旱和荒漠化影响，有近5 000万公顷土地半退化或严重退化，占全大陆农业耕地和永久草原的1／3。根据联合国环境规划署的调查，在撒哈拉南侧每年有150万公顷的土地变成荒漠。在1958—1975年，仅苏丹撒哈拉沙漠就向南蔓延了9O～100千米。亚太地区也是荒漠化非常突出的区域，共有8 600万公顷的干旱地、半干旱地和半湿润地，7 000万公顷的雨水灌溉作物地和l 600万公顷灌溉作物地受到荒漠化影响。这意味着亚洲有35％的生产用地受到荒漠化影响。遭受荒漠化影响最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。亚洲是世界上受荒漠化影响人口分布最集中的地区。

土地荒漠化是自然因素和人为活动综合作用的结果。自然因素主要是指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件，由此造成植被退化，风蚀加快，引起荒漠化。人为因素主要指过度放牧、乱砍滥伐、开垦林草地并进行连续耕作等，由此造成植被破坏，地表，加快风蚀或雨蚀。就全球而言，过度放牧和不适当的旱作农业是干旱和半干旱地区发生荒漠化的主要原因(表2-2、2-3)。

同样，干旱和半干旱地区用水管理不善，引起大面积土地盐碱化，也是一个十分严重的问题。从亚太地区人类活动对土地退化的影响构成来看，植被破坏占37％，过度放牧占33％，不可持续农业耕种占25％，基础设施建设过度开发占5％。非洲的情况与亚洲类似，过度放牧、过度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。

荒漠化的主要危害是土地生产力下降和随之而来的农牧业减产，相应带来巨大的经济损失和一系列社会恶果。在1984—1985年的非洲中，至少有3 000万人处于极度饥饿状态，l 000万人成了难民。据1977年联合国沙漠化会议估算，荒漠化在生产能力方面造成的损失每年近26O亿美元。1980年，联合国环境规划署进一步估算了防止干旱土地退化工作失败所造成的经济损失，在当时估计到2000年总共将损失5 200亿美元。1992年，联合国环境规划署估计，由于全球土地退化每年所造成的经济损]失约423亿美元[按1990年价格计算]，如果在下一个2O年里在防止土地退化方面继续无所作为，损失总共将高达8 500亿美元。从各大洲的损失看，亚洲损失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、欧洲。从土地类型看，放牧土地退化面积最大，损失也最大；灌溉土地和雨浇地受损失情况大致相同。从1980年和1990年所作估算的比较看，由于世界各国防治土地荒漠化的进展甚微，在1978—1991年，全世界的直接损失约为3 000亿～6 000亿美元。这尚不包括荒漠化地区以外的影响损失和间接经济损失。

3.森林资源退化

从全球来看，森林减少仍然是许多发展中国家所面临的严重问题，由此造成的一系列环境恶果。

1990年，全球森林及稀疏的丛林和灌木林覆盖面积为51亿公顷，约占陆地面积的40％，其中34亿公顷属于联合国粮农组织定义的“森林”(在发达国家树冠覆盖率至少为2O％，在发展中国家为10％)。从联合国粮农组织90年代初所进行的评估看，全球森林面积的减少主要发生在2O世纪50年代以后，其中1980—1990年，全球乎均每年损失森林995万公顷，约等于韩国的国土面积(表2-4)。

从世界各地区的情况看，在非洲、亚洲和拉美等地，约有热带森林18亿公顷，包括雨林和湿润落叶林等。20世纪80年代期间，这些地区森林砍伐总面积和木材总砍伐量持续增长，平均每年砍伐590万公顷，其中490万公顷是原始森林。森林的大面积砍伐，导致森林生态系统严重退化。北美、欧洲、亚洲等地的温带森林共有16亿公顷，主要集中在工业化国家。尽管过去半个世纪里温带森林面积基本保持不变，甚至还有增加，但森林质量总体上退化了，大量原始森林已被人工林所取代，通常只是同龄的、单一品种的林木，远不像天然林有比较高的生物多样性和生态功能作用，抵御病虫害和自然灾害干扰的能力也比较差。

热带森林有着丰富的物种和巨大的调节气候功能。热带森林减少一直是世界的热点问题。据联合国粮农组织的数据，1960一1990年期间，全球丧失了4.5亿公顷的热带森林。亚洲同期损失了大约 l／3的热带森林，非洲和拉丁美洲各损失了大约18％的热带森林。

森林资源减少的主要原因：第一，乱砍滥伐林木。温带森林的砍伐历史比较长，在工业化过程中，欧洲、北美等地的温带森林有l／3被砍伐掉了。而热带森林的大规模开发只有30多年的历史。欧洲国家进入非洲，美国进入中南美，日本进入东南亚，寻求热带林木资源。这一期间，发达国家进口的热带木材增长了十几倍，占世界木材和纸浆总供给量的10％左右。近年来，为了保护热带森林，越来越多的国家已禁止出口原木。

第二，开垦林地为农田。为了满足人口增长对粮食的需求，发展中国家开垦了大量的林地，特别是农民烧荒耕作，刀耕火种，对森林造成了严重破坏。据估算，热带地区半数以上的森林采伐是烧荒开垦造成的。在人口稀少的地方，农民在耕作一段时间后就转移到其他地方开垦，原来耕作过的林地肥力和森林都能比较快地恢复，刀耕火种尚不对森林构成很大的危害。但是，随着人口增长，开垦林地的耕作强度和持续时间都增加了，从而加剧了林地土壤侵蚀，严重损害了森林植被再生和恢复能力。

第三，采集薪炭。全世界约有50％的人口用薪柴作为主要燃料，每年约有l亿多米3的林木被消耗掉。随着人口的增长，对薪材的需求量也相应增长，采伐的林木也越来越多。

第四，大规模毁林放牧。为了满足美国等国对牛肉的需求，中南美地区、特别是南美亚马逊地区，砍伐和烧毁了大片森林，林地变为牧场。这使得具有地球“肺”功能的热带雨林面积急剧减少，温室效应加大。

第五，空气污染。欧美等工业化国家，空气污染对森林退化也产生了明显的影响。据1994年欧洲委员会对32个国家的调查，由于空气污染等原因，欧洲大陆26.4％的森林有中等或严重的落叶现象。

4.水资源危机日益加剧

水是世界上最重要的资源之一，总体积约为15亿千米3。这些水如果均匀分布在地球表面，地球海洋的水深平均约3 000米。但其中只有约3％是淡水，淡水的90％又被封冻在两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。这些资源的时空分布又不均，加上人类的不合理利用，使世界上许多地区面临日益严重的水资源危机。

淡水资源短缺 由于人口增长和经济发展，用水量不断增加。在过去3个世纪里，人类提取的淡水资源量增加了35倍，1970年达到了3 500千米；。2O世纪后半叶，淡水提取量每年增加4％～8％，其中农业灌溉和工业用水占了增长的主要部分(表2—5)，特别是20世纪7。年代“绿色革命”期间，灌溉用水翻了一番。

根据国际经验，每人每年1000米3可重复使用的淡水资源是一个基本指标，低于这个指标的国家可能会经受阻碍发展和损害健康的长期性水荒。目前，世界上有20个左右的国家已低于这一指标，大部分位于西亚和非洲。据有关国际组织预测，生活在缺水国家的人口将从1990年的1.32亿增加到2025年的6.53亿(按照低人口增长预测)和9.O4亿(按照高人口增长预测)之间。到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到1O.6亿和24.3亿之间，占全球预测人口的13％～20％。这尚不包括中国西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地区、美国和南美西海岸的干旱缺水地区。全世界实际受水资源短缺影响的人口要比上述预测数字多得多。

与淡水资源短缺相对应的是水资源的浪费。农业消耗了全球用水量的70％左右。农业灌溉用水效率普遍比较低，许多灌溉系统60％以上的水在浇灌庄稼前就渗漏和蒸发掉了，并带来土壤盐渍化。

淡水污染 水污染有三个主要来源，即生活废水、工业废水和含有农业污染物的地表径流。另外，固体废物渗漏和大气污染物沉降也造成对水体的交叉污染。水体污染大大减少了淡水的可供量，加剧了淡水资源的短缺。

据世界银行的报告估计，由于水污染和缺少供水设施，全世界有10亿多人口无法得到安全的饮用水。

随着对淡水需求量的不断增长，在许多干旱和半干旱地区，淡水成为决定经济发展的重要制约因素，部门之间、地区之间和国家之间争夺淡水资源的矛盾越来越突出。即使在水资源比较丰富的地区，不同功能用途之间的争水矛盾也日益显现出来。

过去，农业是用水增长最快的部门，灌溉用水往往优先保证。随着工业和城市生活用水的不断增长，在干旱半干旱地区，也在同农业争夺有限的水源。美国西部及一些发展中国家工业和城市较集中的地区，这种矛盾已非常明显。

世界上许多重要河流由两个或多个国家所有。全世界约有200多条国际河流或湖泊，其流域面积约占全球陆地面积的一半以上。因此，全球跨国的水资源管理是国际环境与资源保护的重要领域。在西亚和北非等一些干旱和半干旱地区，水贵如油，各国在跨国河流和地下蓄水层开发利用上的争执十分尖锐，有时甚至引发军事上的对峙，成为国际冲突的导火索。

5.海洋资源受到污染

海洋生态系统在维持全球气候稳定和生态平衡方面起着决定性作用。海洋生物资源及海洋鱼类是人类食物的重要组成部分。全世界约有9.5亿人把鱼作为蛋白质的主要来源。近几十年来，海洋生物资源过度利用和海洋污染加剧，正在导致全球范围海洋环境质量和海洋生产力的退化。

海洋生物资源过度利用 世界渔业生产由海洋捕捞、内陆捕捞和水产养殖(包括淡水和海水养殖)所组成。1993年，在全世界捕获的1.O1亿吨鱼类中，海洋捕捞占77.7％，内陆捕捞占6.8％，水产养殖占工5.5％。在1950—1990年，海洋捕捞量差不多翻了5番，达到8 600万吨，而到1993年下降到了8 400万吨。联合国粮农组织1993年估计，2／3以上的海洋鱼类被最大限度或过度捕捞，特别是有数据资料的25％的鱼类，由于过度捕捞，已经灭绝或濒临灭绝，另有44％的鱼类的捕捞已达到生物极限。从世界各主要捕捞区的情况看，大西洋和太平洋11个重要捕捞区中的6个捕捞区(占所有商业渔业资源的60％强)，不是已经枯竭，就是捕捞超过了极限。

海洋鱼类过度捕捞不仅使海洋捕捞量陷于停滞，也使捕捞结构发生变化，高价值鱼类减少，处于食物链低层的低价值鱼类增多。20世纪7。年代以来，正是这些低价值鱼类维持着渔业生产的增长。

海洋污染 人类活动产生的大部分废弃物和污染物最终都进入了海洋，海洋污染越来越严重。目前，每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流人海洋；河流每年有将近百亿吨的淤泥和废物带人沿海水域。海洋污染的主要来源有：城市污水和农业径流、空气污染、船舶、倾倒垃圾等。从总体上看，海洋污染主要表现在以下几个方面：

·世界沿海水域大部分已遭受污染，公海则相对清洁。

·分布最广、影响最大的污染源是排放的污水和土地开垦及侵蚀的沉积物。

·污染和沿海开发对湿地、红树林、珊瑚礁和沙丘的破坏，危及沿海生态系统，使许多动物的栖息和繁殖地遭到毁坏，威胁到鱼类和其他野生生物的生存。

·船舶、钻井平台原油泄漏和农药等有机合成物的注入，造成海洋区域性污染。

·海洋垃圾中的塑料、废弃渔网和石油泄漏形成的焦油团等对海鸟和海洋哺乳动物造成很大危害。

世界各国，主要是一些发达国家处理了部分排人海洋的污水。但从全球看，大量的污水经河流、港口直接排人了海洋，造成世界许多沿海水域、特别是一些封闭和半封闭的海湾和港湾出现富营养化，过量的氮、磷等营养物造成藻类和其他水生植物的迅速生长，极易发生由有毒藻类构成的赤潮。赤潮往往急剧蔓延，造成鱼类死亡、贝类中毒，给沿海养殖业带来毁灭性灾害。

二、重度环境污染事件频频发生

西方国家首先步人工业化进程，最早享受到工业化带来的繁荣，也最早品尝到工业化带来的苦果。在工业发达国家，从20世纪50一60年代开始，“公害事件”层出不穷，导致成千上万人患公害病，不少的人在“公害事件”中丧生。其中，有八起事件引人注目，被称为“世界公害事件”，从中可以看到伴随工业革命而来的环境污染的严重性。

马斯河谷事件 1930年12月1—5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病，一周内，6O多人死亡，还有许多家畜死亡。造成这次事件的原因是几种有害气体和煤烟粉尘综合作用导致的严重大气污染。当时，大气中二氧化硫浓度高达25～100毫克／米3。

多诺拉事件 1948年10月26—31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，弥漫的大雾致使全镇5 911人相继发病，发病率占全镇人口的43％，其中17人死亡。大雾的成分主要由二氧化硫气体组成，二氧化硫又与金属元素、金属化合物相互作用，导致这次事故的发生。当时大气中二氧化硫浓度高达O.5～2.O毫克／米3，并发现有尘粒。

伦敦烟雾事件 1952年12月5—8日，素有“雾都”之称的英国伦敦，突然有许多人患起呼吸系统病，并有4 000多人相继死亡。此后2个月内，又有8 000多人死亡。导致这次大气严重污染事故的直接原因是：大气中尘粒浓度高达4.46毫克／米3，是平时的1O倍；二氧化硫浓度高达1.34毫克／米3，是平时的6倍。

洛杉矶光化学烟雾事件 1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。至40年代初期，洛杉矶市已有250万辆汽车，每天消耗约1600万升汽油，由于汽车气化率低，每天有大量含有碳氢化合物的尾气排人大气中。在阳光的照射下，这些汽车尾气转化为浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”。在光化学烟雾刺激下，当地居民的眼、喉、鼻患病率和死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑橘减产、松树枯萎。

水俣事件 从1908年起，日本一家生产氮肥的工厂，在水俣市建厂。该厂生产流程中产生的甲基汞化合物直接排入水俣湾。从1950年开始，先是发现“自杀猫”，后又发现有人生怪病，此病无法医治，直至死亡。医生无法确诊病因，故称之为“水俣病”。经多年调查发现，水俣湾被大量甲基汞化合物污染，并在鱼的体内形成高浓度的富集，人食用了这种被污染的鱼，中毒生病。其富集链为：甲基汞化合物一海水微生物一鱼一猫，或鱼一人，最终导致“水俣病”的发生。

富山事件 20世纪50年代日本三井金属矿业公司在富山平原的神通川上游开设炼锌厂，该厂排入神通川的废水中含有金属镉，这种含镉的水又被用来灌溉农田，使稻米含镉。人们因食用含镉的大米和饮用含镉的水而中毒，全身疼痛，故称“骨痛症”。据统计，1963—1968年5月，共确诊患者258人，死亡128人。

四日事件 20世纪50～60年代，日本东部沿海的四日市设立了多家石油化工厂，这些工厂排出的含二氧化硫、金属粉尘的废气，使许多居民患上哮喘等呼吸系统疾病而死亡。工967年，有些患者不堪忍受痛苦而自杀，到1970年，患者达500多人。

米糠油事件 工968年，日本九州爱知县一带在生产米糠油过程中，由于生产失误，米糠油中混入了多氯酸苯，致使1400多人食用后中毒，4个月后，中毒者猛增到5 000余人，并有16人死亡。与此同时，用生产米糠油的副产品——黑油作为家禽饲料，又使数十万只鸡死亡。

近些年来，在不少发展中国家，也出现了与发达国家类似的污染病的情况，使发展中国家面临着发展与环境的双重压力。

造成重度环境污染的主要原因，首先是工业社会燃烧大量化石能源，成为大气、水等环境污染与土地生态破坏的源头。在工业革命初期，能源主要是煤，直到19世纪70年代以后，石油作为能源才开始进入工业生产体系中，使工业能源结构发生了变化。最近几十年，尽管水能等新的能源得到开发利用，但工业社会的能源依然以不可再生的煤和石油等能源为主，且其消耗量急剧增加。这种趋势带来了一系列始料不及的问题。例如，英国在19世纪30年代完成了产业革命，建立了包括钢铁、化工、冶金、纺织等在内的工业体系，促使煤的生产量、消耗量猛增，由此带来的污染问题也随之突出。早在19世纪末，英国伦敦就曾发生过多次以煤作燃料造成的毒雾事件。

其次是工业制成品原料、主要是矿产资源，伴随着采矿量的直线上升，造成环境严重污染。例如，日本足尾铜矿采掘量在1877年只有不足39吨，10年后猛增到2 515吨，翻了60多倍。19世纪末，将欧美的冶炼法引入日本足尾铜矿场，以黄铜矿为原料提取“纯铜”。由于黄铜矿含硫、剧毒的砷化物和有色金属粉尘，致使矿区附近的整片山林和庄稼被毁坏，矿山周围24千米2的地区成为不毛之地，受害中心的一个村庄被迫全部转移。同时，由于冶炼铜矿的有毒废水、废屑被排人了渡良濑川的河系，1890年洪水泛滥，污染的河水漫溢，使附近4县数万公顷土地受害，造成田园荒芜，鱼虾死亡，沿岸数10万人流离失所。

三是环境污染的加剧还与人类对自然的认识水平和技术能力直接相关。在工业化初期，人们对环境问题缺乏知识，往往严重忽视环境问题，造成意想不到的不良后果。当环境污染发展到相当严重并引起人们重视时，又常常由于技术能力不足和资金短缺而难以治理。

三、工业化初期的全球生态演变

在过去几十年的时间内，传统的工业化经济模式带来的环境变化，从地区性问题发展成为波及世界各国的全球性问题。如全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨污染以及核污染、沙尘暴等。围绕这些问题，国际社会在经济、政治、技术、贸易等方面形成了复杂的抗御或合作关系，并建立了一个庞大的国际环境条约体系，正在越来越影响着全球经济、政治和技术的未来走向。

1.全球气候变化

(1)气候变化是一个最典型的全球尺度的环境问题。2O世纪70年代，科学家把气候变暖作为一个全球环境问题提了出来。80年代，随着对人类活动和全球气候关系认识的深化，随着近百年来“最热”天气的出现，这一问题开始成为国际政治和外交议题。1992年联合国里约环发大会上，通过并签署《气候变化框架公约》。气候变化问题直接涉及经济发展方式及能源利用的结构与数量，正在成为深刻影响21世纪全球发展的一个重大国际性问题。

近50多年来，大气中产生温室效应的气体已经发现近30种，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起相当重要的作用(表2-6)。

从长期气候数据比较来看，在气温和二氧化碳之间存在显著的相关关系(图2-2)。

目前国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。20世纪以来所进行的科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。1750年之前，大气中二氧化碳含量基本维持在280毫升／升。工业革命后，随着人类活动，特别是消耗的化石燃料不断增长和森林植被的大量破坏，人为排放的二氧化碳等温室气体不断增加，大气中二氧化碳含量逐渐上升，每年大约上升工.8毫升／升(约O.4％)，到目前已上升到近360毫升／升。从测量的结果看，大气中二氧化碳的增加部分约等于人为排放量的一半。政府间气候变化小组1996年发表了新的评估报告，再次肯定了温室气体增加将导致全球气候的变化。根据各种计算机模型的预狈0，如果二氧化碳浓度从工业革命前的280毫升／升增加到560毫升／升，全球平均温度可能上升1.5—4°C。

(2)影响气候变化的因素。自然界本身排放着各种温室气体，同时在吸收或分解它们。在地球的长期演化过程中，大气中温室气体的变化是十分缓慢的，处于一种循环过程。迄今为止，发达国家消耗了全世界所生产的大部分化石燃料，其二氧化碳累积排放量达到了很高的水平。截至1992年，15个国家的二氧化碳排放量，列在表2—7中。从表中可以看出，发达国家仍然是二氧化碳等温室气体的主要排放国，美国是世界上头号排放大国，包括中国在内的一些发展中国家的排放总量也在迅速增长。前苏联解体后，中国的排放量位居世界第二，受到国际社会的关

注。但以人均排放量和累积排放量而言，发展中国家还远远低于发达国家(表2—7)。

人为的温室气体排放趋势，主要取决于人口增长、经济增长、技术进步、能效提高、各种能源相对价格等诸多因素的变化。国际著名能源机构——国际能源局、美国能源部和世界能源理事会，根据经济增长和能源需求的不同景况，预测、提出了人为二氧化碳排放的各种可能趋势。认为在经济增长平缓，对化石燃料使用没有采取强有力的限制措施的情况下，到2O10年化石燃料仍将占世界商品能源的3／4左右，其消费量可能超过目前水平的35％，同能源使用相关的二氧化碳排放量可能增长30％～40％。到21世纪中叶，发达国家仍将是大气中累积排放的二氧化碳的主要责任者。当然，如果世界各国采取适合环境要求的经济和能源发展战略，二氧化碳排放可能出现不同的前景(表2-8)。

(3)气候变化的影响和危害。按照目前的发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有：

海平面上升 全世界大约有1／3的人口生活在沿海岸线60千米的范围内，经济发达，城市密集。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在21OO年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。这些地区可能会遭受淹没或海水入侵，海滩和海岸遭受侵蚀，土地退化，海水倒灌和洪水加剧，港口受损，并影响沿海养殖业和供水排水系统。

影响农业和自然生态系统 随着二氧化碳浓度增加和气候变暖，可能会增加植物的光合作用，延长生长季节，使世界一些温度较低的地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨形态的迅速变化，也可能使一些地区的农业和自然生态系统难以很快适应这种变化，从而遭受灾害性影响，造成较大范围的森林植被破坏和农业灾害。

加剧洪涝、干旱及其他气象灾害 全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害。过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大范围的灾害损失。有的科学家根据气候变化的历史数据，推测气候变暖可能破坏海洋环流，引发新的冰河期，给高纬度地区造成可怕的气候灾难。

影响人类健康 气候变暖有可能增加疾病危险，特别是传染病的流行。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的上升。随着温度升高，可能使许多国家疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、黑热病、登革热、传染性脑炎增加或再次发生。

(4)气候变化对中国的影响。从中外专家的研究结果看，总体上我国的变暖趋势冬季将强于夏季；在北方和西部的温暖地区以及沿海地区降雨量将会增加，长江、黄河等流域的洪水暴发频率会提高；东南沿海地区台风和暴雨也将更为频繁；春季和初夏许多地区干旱加剧，干热风频繁，土壤蒸发量上升。农业是受影响最大的部门。温度升高将延长作物生长期，减少霜冻，二氧化碳的“肥料效应”会增强光合作用，对农业产生有利的影响；但土壤蒸发量上升，洪涝灾害增多和海水侵蚀等也将对农业带来不利的影响。海平面上升最严重的影响是增加风暴潮和台风发生的频率和强度，海水入侵和沿海侵蚀也将造成经济和社会的重大损失。

2.臭氧层破坏和损耗

(1)臭氧层破坏及其成因。大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面2O～30千米的平流层中，存在着一个臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有很强的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分(UV—B)。由于臭氧层有效地阻挡了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。

1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂(CFCs)分解产生的氯原子有直接关系。到工994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2 400万千米2；北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％～15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。

20世纪80年代后期，氟利昂的产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2 000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分氟利昂仍留在大气层中，其中大部分停留在对流层，当其上升进入平流层后，在一定的气象条件下，受到强烈紫外线的作用而被分解，分解释放出的氯原子同臭氧发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

(2)臭氧层破坏的危害。臭氧层破坏的后果是严重的。如果平流层的臭氧总量减少1％，预计到达地面的有害紫外线将增加2％。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害：

使皮肤癌和白内障患者增加 损坏人的免疫力，使传染病的发病率上升。据估计，臭氧减少1％，皮肤癌的发病率将提高2％一4％，白内障的患者将增加0.3％一O.6％。一些初步的证据表明，人体暴露于紫外线辐射强度增加的环境中，会使各种肤色的人的免疫系统受到抑制。

破坏水体生态系统 对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，导致农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水体生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到很大影响。紫外线辐射还可能导致某些生物物种的突变。

引起新的环境问题 过量的紫外线照射能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，带来光化学大气污染。

3.生物多样性减少

生物多样性及其价值。生物多样性是一个地区内生物个体、种群和生态系统多样性的总和。基因或遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种的显著不同的种群(如水稻的不同品种)和同一种群内的个体遗传变异。物种多样性是指一个地区内物种的变化。生态系统多样性是指群落和生态系统的变化。目前，国际上讨论最多的是物种的多样性。科学家估计地球上约有l 400万种物种，其中已有170万种经过科学描述。对研究较多的生物类群来说，从极地到赤道，物种的丰富程度呈增加趋势。其中热带雨林几乎包含了世界一半以上的物种。

表2-9列出了生物多样性的多种多样的价值，其潜在的价值更是难以估量。从长远看，它对人类的最大价值在于它为人类提供适应区域和全球环境变化的各种机会。

从当前来看，人类从野生的和驯化的生物物种中，得到了几乎全部食物、许多药物和工业原料与产品。就食物而言，据统计，地球上有7万～8万种植物可以食用，其中可供大规模栽培的约有150多种，迄今被人类广泛利用的只有20多种，占世界粮食总产量的9O％。已驯化的动植物物种基本上构成了世界农业生产的基础。主要以野生物种为基础的渔业，1989年向全世界提供了1亿吨食物。实际上，野生物种在全世界大部分地区仍是人们食物来源的重要组成部分。

就药物而言，近代化学制药业产生前，差不多所有的药品都来自动、植物，至今直接以生物为原料的药物仍保持着极其重要的地位。在发展中国家，以动、植物为主的传统医药仍然是80％的人口维持基本健康的基础。至于现代药品，在美国，所有处方中工／4的药品含有取自植物的有效成分，超过3 000种抗生素都源于微生物。美国2。种最畅销的药品中，都含有从植物、微生物和动物中提取的化合物。

就工业生产而言，纤维、木材、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等来自生物的产品仍然是极其重要的工业原料。生物资源同样构成娱乐和旅游业的重要支柱。

在单个作物和牲畜种内发现的遗传多样性，同样具有重要价值。在作物、牲畜与其害虫和疾病之间持续进行的斗争中，遗传多样性提供了维持物种活力的基础。目前，生物育种学家已经培育出许多优良的品种，但还需要不断在野生物种中寻找基因，用于改良和培育新的品种，提高和恢复其活力。杂交育种者和农场主都在依靠作物和牲畜的多样性，增加产量和适应不断变化的环境。从1930年到1980年，美国近1／2的农业收入应归功于植物杂交育种。遗传工程学将进一步增加遗传多样性，创造提高农业生产力的机会。

生物多样性减少有多种原因。据专家们检测，从恐龙灭绝以来，当前地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快。在1600—1950年，已知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度增加了4倍，约有113种鸟类和83种哺乳动物已经消失。在1850—1950年，鸟类和哺乳动物平均每年灭绝工种。20世纪9O年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的结论是：在可以预见的未来，5％～2O％的动、植物种群可能受到灭绝的威胁(表2-10)。

从生态系统类型看，最大规模的物种灭绝发生在热带雨林，其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带雨林占地球物种的5O％以上。据科学家预测，按照每年砍伐森林1700万公顷的速度，在今后3O年内，物种极其丰富的热带雨林可能要毁在当代人手里，5％—10％的热带雨林物种可能面临灭绝。

物种灭绝或濒临灭绝、生物多样性不断减少的主要原因，是人类各种活动造成的：

·大面积森林被采伐、火烧和开垦，草地过度放牧和垦殖，导致生态环境的大量丧失，保留下来的也是支离破碎，对野生物种造成毁灭性影响；

·大面积的湿地消失，使许多种类的生物失去栖息地；

·对动物捕猎和植物的采集等过度活动，使野生物种难以正常繁衍；

·工业化和城市化的发展，占用了大面积的土地，破坏了大量天然植被，并造成环境污染；

· 外来物种的大量引入或侵入，影响、改变了原有的生态系统，使原生物种受到严重威胁；

·无节制的旅游，使一些尚未受到人类影响的自然生态系统遭到破坏；

·土壤、水和空气污染，既危害了森林，又对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响；

·全球变暖，导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化，使自然生态系统难以适应，可能会改变生物群落的边界。

尤其严重的是，各种破坏和干扰累积起来，会对生物物种造成更为严重的影响(表2一11)。

4.酸雨问题凸显. 酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲，近期又出现在亚太和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美开始采取防止酸雨跨界污染的国际行动。在东亚地区，酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。

(1)酸雨及其分布。酸雨通常指pH低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上.湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。

欧洲是世界上一大酸雨区。主要排放源来自西北欧和中欧的一些国家。这些国家排出的二氧化硫，相当一部分传输到了其他国家。受影响最重的是工业化和人口密集的地区，即从波兰、捷克经比利时、荷兰、卢森堡三国到英国和北欧，其酸性沉降负荷高于欧洲极限负荷值的6O％，其中中欧部分地区超过生态系统的极限承载水平。

美国和加拿大东部也是一大酸雨区。美国是世界上能源消费量最多的国家，消费了全世界近1／4的能源，每年燃烧矿物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占世界各国首位。从美国中西部和加拿大中部工业心脏地带污染源排放的污染物，定期落在美国东北部和加拿大东南部的农村及开发相对较少或较为原始的地区，其中加拿大1／2的酸雨来自美国。

亚洲是二氧化硫排放量增长较快的地区，主要集中在东亚，其中中国南方是酸雨最严重的地区，成为世界上又一大酸雨区。

(2)酸雨的成因——二氧化硫和氮氧化物排放。大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的1／2，但是按照自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭、石油、天然气等化石燃料中的硫，在燃烧时以二氧化硫形态释放出来，其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。随着化石燃料消费量的增长，人为排放的二氧化硫在不断增加，其排放源主要分布在北半球，产生了全部人为排放的二氧化硫的90％。天然和人为来源排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物，广泛分布在全球，对某一地区的浓度不发生什么影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区，而机动车排放和电站燃烧化石燃料约占氮氧化物人为排放量的75％。

欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家(表2一12)。但近些年来亚太地区经济的快速增长和能源消费量的迅速增加，使这一地区的国家、特别是中国成为排放大国之一。

(3)酸雨的危害，主要表现在：

损害生物和自然生态系统 酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH降到5以下时，鱼的繁殖和发育会受到严重影响。土壤和底泥中的金属可被溶解到水中，毒害鱼类。水体酸化还可能改变水生生态系统。

导致土壤贫瘠化 酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中钙、镁、钾等营养因素，使土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽，影响其生长发育，并造成森林生态系统退化。

腐蚀建筑材料及金属结构 酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。一些以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀、引起变色。

欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨危害的范围比较大。全欧洲30％的林区因酸雨影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重。据报道，1980年前后，欧洲以德国为中心，森林受害面积迅速扩大，树木出现早枯和生长衰退现象。加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化危害。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成75％的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43％的土地(主要在东部)对酸雨高度敏感，有工4 000个湖泊是酸性的。湖泊酸化会导致鱼：类灭绝。

第三节 后工业化社会的生态文明发展

发达国家走过的传统工业化道路，使人类社会付出了过量的资源消耗、环境污染、生态破坏的沉重代价。如果任这种状况持续下去，地球将不堪重负，经济发展也将难以为继。面对全球?生态破坏与环境污染，世界上不少国家致力于发展新型工业文明，以实现生态、经济、社会三者共赢的目标。

一、从自然资源开发转向知识资源增值

目前，发达国家已进入后工业化社会。后工业化发展的总趋势，就是从注重开发自然资源转向开发知识资源，使知识要素成为加快经济发展的最主要的推动力。经济增长、环境建设和社会文明共?是后工业化社会的一大特征。

自然资源是经济发展的基础，但在技术飞速发展、知识经济已见端倪的今天，自然资源对经济增长的作用相对下降了。据世界银行对许多国家经济增长差异分析发现，物质资产投入只能解释这些差异的不到30％，其余的70％以上直接或间接归因于知识、信息、教育、技术等无形资本。从国际上看，资源开发导向型国家的经济增长比较缓慢，而知识开发导向型国家的经济增长则要快得多。如日本、韩国、新加坡和西欧一些国家，它们自然资源极其匮乏，都是靠人力与知识资源的开发促进了经济发展。物质产品需求弹性低，易受外部市场需求变化冲击的影响，造成经济增长的不稳定性，而知识发达地区则有较强的灵活性和适应性。随着知识经济的兴起，这一趋势越来越明显。

开发知识资源，关键在于提高一个国家或地区的三种能力，即知识吸收能力、知识交流能力和知识创新能力。随着知识经济的持续快速发展，这三种能力建设将带动三大产业的发展，即教育产业、信息产业和科技产业。

第一，知识吸收能力决定于人力资本状况，它反映一个地区对知识的重视程度、人口的智力水平和使用知识的能力，以及能否利用知识实现经济发展、社会进步和生态良好。知识吸收能力包括人力资本存量，即人口已经接受教育的状况(以人口平均受教育的年限衡量)和新的人力资本的创造，即人口正在接受教育的状况(以每万人在校学生人数或入学率来衡量)。

第二，知识交流能力反映一个地区的人口传播知识的能力，决定该地区人口在其需要信息时是否有获得信息的途径和手段，以及知识传播的效率。其衡量指标包括：第一代纸质信息传播工具(人.均报纸订阅量)，第二代电信交流工具(电话普及率)，第三代网络交流工具(每万人互联网用户数)。

第三，知识创新能力反映一个地区知识生产的能力。知识生产能力是一个地区的核心能力，特别是一个国家或地区要在当前和未来竞争中立于不败之地，就必须大大强化这种能力。其衡量指标包括：人均国内专利授权数和人均国际检索收录论文数。

开发知识资源主要措施在于：加速发展各类教育，增强公众吸收知识的能力；加快电信设施建设，扩大公众交流知识和信息的渠道，提高全社会信息化程度；加快科技体制改革，提高科技创新能力。

二、从粗放型生产方式转向清洁生产

清洁生产是后工业化时期的又一特征，也是2O世纪90年代在世界范围内出现的一种新型工业生产方式。清洁生产对污染的控制由末端治理转向全过程控制和源头治理，这使环境保护发生重大的战略转变。清洁生产要求工业企业采取改进设计、使用清洁能源和原料，采用先进的工艺技术、设备，改善管理、综合利用等措施，最大限度提高资源利用效率，减少或者避免在生产、储运、服务和产品消费过程中污染物的产生和排放。同时，要求政府为清洁生产技术的推广提供政策支持、技术帮助和资金补贴，清除影响清洁生产推行的各种障碍，并且通过绿色标志等制度的建立，提高企业实施清洁生产的责任感，扩大公众参与环境保护。

清洁生产有五项基本原则，即生态破坏与环境污染最小化、资源消耗减量化、优先使用可再生资源、循环利用资源以及原料和产品无害化原则。其主要技术路线包括源头削减、生产过程控制和回收利用。

清洁生产意义重大。企业可以节省资源，降低各种环保设施的运行费用和排污费用，保护员工身体健康，提高效益和企业竞争力。政府可以节省行政监督、公共环境管理开支，增加对民众的转移支付，使公众享受更多的物质、精神、生态福利和优越的生存环境。

三、从单向不可逆生产走向循环经济

发展循环经济，是生态文明与后工业化社会的又一大趋势。循环经济是实施可持续发展战略的重要途径和先进的生产方式。

循环经济的本质是生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动，使经济系统与自然生态系统相互协调、相互统一，使物流、能流、资本流、人力流、知识流与信息流形成良性循环的新型生态经济形态。与传统经济不同，循环经济通过“再生资源—产品—绿色消费—废物资源循环利用”的物质无限循环、转化、增殖带动经济发展，以消除对自然资源的过度开发，力求达到污染物的低排放甚至“零排放”，最终实现经济社会可持续发展。