沙區(qū)人居環(huán)境安全研究綜述

沙區(qū)人居環(huán)境安全研究綜述

土地荒漠化是人類面臨的最嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。據(jù)2005年完成的最新監(jiān)測結(jié)果,全國沙化土地總面積為173.97萬km2,占國土總面積的18.12%;另外,具有明顯沙化趨勢的土地3.19萬km2,占國土總面積的3.32%,二者合計占國土總面積超過20%。沙漠化使我國沙區(qū)470多個縣(市、旗)、1300萬hm2農(nóng)田、1億hm2草場、42%的沙區(qū)鐵路、4億人口、5萬個村莊和城鎮(zhèn)受到威脅,許多居民被迫離開家園,淪為生態(tài)難民。據(jù)估算,全國每年因荒漠化造成的直接經(jīng)濟損失達541億元。盡管我國在沙漠治理領(lǐng)域取得了世人矚目的成就,但沙漠化危害總體上不斷加重是不爭的事實。嚴重的沙化威脅著我國生態(tài)安全和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展,不斷擠壓著中華民族的生存發(fā)展空間。1949年以來,我國在沙漠化的發(fā)生機理和過程、流沙固定技術(shù)等方面,取得了長足的進展,得到了國際社會的普遍認可。沙區(qū)人居環(huán)境的外部空間和支撐基礎(chǔ),其穩(wěn)定性和安全性關(guān)系到經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展,將沙區(qū)的資源、環(huán)境、居民、經(jīng)濟、社會等要素,納入人居環(huán)境的范疇進行研究,將是我國未來防沙治沙研究的一個趨勢。筆者嘗試對沙區(qū)人居環(huán)境安全研究進行初步的探討,希望對我國的防沙治沙研究有所裨益。1《人類地區(qū)》道薩迪亞斯的人類聚居學(xué)及系統(tǒng)論思想人類聚居學(xué)是一門以包括鄉(xiāng)村、集鎮(zhèn)、城市等在內(nèi)的所有人類聚居(humansettlement)為研究對象的科學(xué),著重研究人與環(huán)境之間的相互關(guān)系,強調(diào)把人類聚居作為一個整體,從政治、經(jīng)濟、社會、文化、技術(shù)等各個方面,全面地、系統(tǒng)地、綜合地加以研究,而不是像城市規(guī)劃學(xué)、地理學(xué)、社會學(xué)那樣僅僅涉及人類聚居的某一部分、某個側(cè)面。人類聚居學(xué)是由道薩迪亞斯于20世紀50年代創(chuàng)立的,他采用“Ekistics”作為這門學(xué)科的名稱。Ekistics源自希臘語“oikistikos”,其意為“關(guān)于居住的”。此后,道薩迪亞斯在《為人類聚居而行動》一書中,給出人類聚居的廣義定義是,人類聚居是人類為自身所做出的地域安排,是人類活動的結(jié)果,其主要目的是滿足人類生存的需求。吳良鏞受道薩迪亞斯人類聚居學(xué)的啟示,創(chuàng)立了一門新的學(xué)科\_\_人居環(huán)境學(xué),并將人居環(huán)境定義為:人居環(huán)境首先是人類聚居生活的地方,是與人類生存活動密切相關(guān)的地表空間,它是人類在大自然中賴以生存的基地,是人類利用自然、改造自然的主要場所。人居環(huán)境是一個寬泛的概念,吳良鏞采用系統(tǒng)論的思想,借鑒道薩迪亞斯的人類聚居學(xué),將人居環(huán)境劃分為:自然系統(tǒng)、人類系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、居住系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)。由此可見,人居環(huán)境不僅僅是傳統(tǒng)建筑學(xué)上的住宅環(huán)境,還包括居民生活、生產(chǎn)等場所和信息交換等支撐系統(tǒng)。2沙區(qū)宜居安全理論內(nèi)涵與研究2.1道薩迪亞斯的人類社區(qū)聚合體系前已述及,人居環(huán)境是一個非常寬泛的概念,涵蓋了鄉(xiāng)村和城市等各種類型。沙區(qū)因其獨特的自然環(huán)境,屬于人居環(huán)境的一種特殊類型。道薩迪亞斯認為人類聚居由內(nèi)容(人及社會)和容器(有形的聚落及其周圍的環(huán)境)兩部分組成。此處借鑒道薩迪亞斯的分類及景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論,將沙區(qū)人居環(huán)境分為以下5個要素(圖1):1資源及礦物資源指所有的自然資源和生態(tài)環(huán)境,是人居環(huán)境的基礎(chǔ)。具體地說,沙區(qū)的自然資源包括氣候資源、土地資源、水資源、生物資源及礦產(chǎn)資源等;沙區(qū)的生態(tài)環(huán)境則是以風(fēng)沙活動和干旱為主要特征的環(huán)境類型,包括生態(tài)系統(tǒng)失衡\,土地退化、植被蓋度低、風(fēng)沙活動頻繁、降雨量低而不穩(wěn)、災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻率高等。2與自然本底系統(tǒng)及人類之間的交往體系指人類出現(xiàn)以來長期形成的政治、經(jīng)濟、文化等人類與自然本底系統(tǒng)及人類之間的交往體系和表達方式。具體包括法律、政策、生產(chǎn)生活方式、科學(xué)技術(shù)、文化教育、社會保障、民俗、大眾心理、文學(xué)藝術(shù)等。3居所綜合體組成由住所(房屋、帳房等)及公共設(shè)施或場所組成的居所集合體。我國沙區(qū)主要分布在西部地區(qū),沙區(qū)人居的居住斑塊系統(tǒng)主要包括零星分布的農(nóng)牧戶、自然村落、集鎮(zhèn)等。4居住區(qū)是人居環(huán)境的核心,是由單個居民組成的群體,包括民族、人口數(shù)量、性別比例、人口素質(zhì)、健康狀況等。5沙區(qū)人居環(huán)境的穩(wěn)定性指具體的人居環(huán)境內(nèi)部及人居環(huán)境之間,發(fā)生物質(zhì)、能量遷移和信息交換的紐帶系統(tǒng),如交通線路、水系、信息網(wǎng)絡(luò)等。需要強調(diào)的是,根據(jù)道薩迪亞斯的思想,人居環(huán)境的組成部分是一個相互關(guān)聯(lián)、缺一不可的整體,5個部分或要素共同組成了沙區(qū)人居環(huán)境的全部內(nèi)容,不能把注意力局限于孤立的5種要素上,而必須注重各要素之間的相互關(guān)系,因為正是這種錯綜復(fù)雜的關(guān)系才使得人類聚居得以存在,也正是這種錯綜復(fù)雜的關(guān)系使得沙區(qū)人居環(huán)境失衡。盡管道薩迪亞斯將人居周圍的環(huán)境比喻為容器,將人及由于人形成的社會比作內(nèi)容,但整個沙區(qū)人居環(huán)境系統(tǒng)通過通道系統(tǒng)與外界不斷發(fā)生著廣泛的物質(zhì)、能量和信息的交換,因此,它是一個開放的復(fù)雜系統(tǒng),可以通過外界的輸入不斷地降低其趨向無序狀態(tài)的熵值,從而維持系統(tǒng)的平衡。2.2兩種尺度間的轉(zhuǎn)換無論人類聚居學(xué)還是人居環(huán)境科學(xué),雖然認為城市和鄉(xiāng)村的實質(zhì)均是人類聚居,但其理論體系仍然表現(xiàn)出濃郁的建筑學(xué)和城市規(guī)劃色彩。如道薩迪亞斯將整個人類聚居系統(tǒng)劃分為人體、房間、住所、住宅組團、小型鄰里、小城鎮(zhèn)、城市、中等城市、大城市、小型城市連綿區(qū)、小型城市洲、城市洲、普世城15個單元。吳良鏞將人居環(huán)境范圍劃分為全球、區(qū)域、城市、社區(qū)(村鎮(zhèn))、建筑等5個層次。由于中國的人居環(huán)境具有明顯的二元特征,城鄉(xiāng)人居環(huán)境在內(nèi)在功能和外在形式上存在巨大的差異,這對借鑒道薩迪亞斯的理論帶來了很大的困難。另外,由于我國沙區(qū)分布的區(qū)域性特點,且區(qū)域內(nèi)部具有局部的相對均一性特征,結(jié)合我國的實際情況,可初步將我國沙區(qū)人居環(huán)境分為區(qū)域、亞區(qū)域、縣域、村鎮(zhèn)、農(nóng)牧戶5個層次。區(qū)域應(yīng)包括我國所有沙區(qū)和潛在沙化地區(qū),具體地區(qū)從黑龍江西部到新疆東西長約4800km、南北寬約600km的帶狀地區(qū);亞區(qū)域應(yīng)根據(jù)地理區(qū)位特點或者我國主要的沙漠沙地、潛在沙地的分布為害范圍進行劃分,其范圍可以跨省區(qū)界線;縣域和村鎮(zhèn)保留完整的行政區(qū)域;農(nóng)牧戶則作為沙區(qū)人居環(huán)境的最小單元,具體則有農(nóng)牧民的房屋(帳房)、院落等。既然沙區(qū)人居環(huán)境是由5個要素或部分組成的一個綜合的地域空間,就無法回避研究的尺度問題。國內(nèi)外傾向于根據(jù)生物氣候劃分荒漠化(含其他荒漠化形式)地區(qū),大多數(shù)學(xué)者認為荒漠化主要發(fā)生在干旱、半干旱和部分亞濕潤地區(qū),還有人認為還應(yīng)包括沙漠及極端干旱區(qū)。慈龍駿等以干旱程度作為主要指標,認為受荒漠化影響地區(qū)主要指干旱區(qū)、半干旱區(qū)和干燥的亞濕潤區(qū)。另有少數(shù)學(xué)者提出發(fā)生區(qū)域還應(yīng)包括濕潤地區(qū),即荒漠化可能發(fā)生在地球上的任何地區(qū)。可見,關(guān)于荒漠化的發(fā)生范圍依然存在爭論,因此,荒漠化的發(fā)生范圍不便于界定沙區(qū)人居環(huán)境安全研究的空間尺度。沙區(qū)人居環(huán)境可以簡略地表述為有人居住并從事生產(chǎn)活動的風(fēng)沙危害區(qū)?；诖?沙區(qū)人居環(huán)境的研究空間范圍應(yīng)主要集中于我國北方的農(nóng)牧交錯區(qū)及牧區(qū)和西北綠洲地區(qū),包括吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆、西藏11個省區(qū)的風(fēng)沙危害區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)可根據(jù)人居環(huán)境的分級選取相應(yīng)的尺度進行研究,至于不同研究尺度間是否可以進行尺度轉(zhuǎn)換,則是需要進一步探討的科學(xué)問題。在研究荒漠化發(fā)生的時間尺度,即比較基點的問題上,一些學(xué)者認為地質(zhì)年代形成的沙漠及荒漠都屬于荒漠化土地。另一些提出只有人類出現(xiàn)后的時間范圍,即距今約3000~6000a。聯(lián)合國防治荒漠化行動計劃則采用幾十年的時間尺度。中國及世界其他國家和地區(qū)的案例均表明,隨著城鎮(zhèn)等人類聚落形式的出現(xiàn),頻繁高強度的人類活動常常導(dǎo)致土地退化、草場沙化,進而使許多人類文明和城邦最終湮滅。據(jù)史料記載,我國北方地區(qū)在戰(zhàn)國時期,開始修筑城池和長城等防御工事,抵御游牧民族的入侵,之后的屯兵戍邊和大量移民墾殖,形成了許多分散于我國北方地區(qū)的集鎮(zhèn),如戰(zhàn)國時期的隴西郡、北地郡、上郡等;秦朝在鄂爾多斯草原黃河沿岸修筑的大量城池;北魏南北朝時期在內(nèi)蒙古、河北北部、山西北部、遼寧西部建立了許多州郡;隋唐時期在鄂爾多斯及陰山南北、寧夏平原、甘肅東部及河西走廊、新疆、西藏等地形成了大量的城鎮(zhèn);清代又在我國北方地區(qū)廣泛設(shè)置州縣及軍城,許多城鎮(zhèn)保留至今。伴隨著我國北方集鎮(zhèn)等聚落形式的大量形成,大約在東漢時期,鄂爾多斯地區(qū)出現(xiàn)了沙丘;東漢末到唐初,庫布齊沙漠、毛烏素沙地初步形成,清代,科爾沁沙地形成;清光緒年間,河北壩上沙地形成;清末和民國時期,陰山北麓敕勒歌中的豐美草原成為了“陰山北麓丘陵覆沙地區(qū)”。因此,就人居環(huán)境而言,其退化甚至荒廢就是人類自身以聚落為地理中心,有意識無意識的破壞過程。從這個角度上說,人居環(huán)境的退化,居民及其行為扮演了極重要的角色。樊勝岳等即認為內(nèi)蒙古草原的沙化人為因素的作用超過90%,而不是籠統(tǒng)的人為因素和自然因素共同作用所致?；谏鲜鍪聦?沙區(qū)人居環(huán)境研究的時間基準應(yīng)自戰(zhàn)國時代開始,即距今約2800~3000a左右;對于由于近現(xiàn)代不合理的土地利用而對居住構(gòu)成潛在威脅的人居環(huán)境,研究時間基準可以確定在100~200a前;對于近些年來采礦、采挖藥材等經(jīng)濟植物\,水資源等的無序利用導(dǎo)致的人居環(huán)境威脅,可將時間基準確定在開始前?？偠灾?對沙區(qū)人居環(huán)境的研究不能停留在靜態(tài)的時間維度,而應(yīng)在可以進行比較的時間跨度內(nèi)。2.3相關(guān)研究理論缺乏1993年清華大學(xué)吳良鏞教授首次提出了人居環(huán)境科學(xué),1995年,清華大學(xué)成立了人居環(huán)境研究中心,此后,清華大學(xué)、同濟大學(xué)等相繼開設(shè)了相關(guān)課程,規(guī)劃建筑界從事相關(guān)研究的組織與活動也逐漸增多,“人居環(huán)境”這一術(shù)語逐漸被接受和沿用。從名詞的提出至今,人居環(huán)境科學(xué)僅僅經(jīng)過了十余年的時間,因此是非常年輕的學(xué)科。雖然廣義的人居環(huán)境包括城市人居和鄉(xiāng)村人居,但近些年的理論和案例研究大量集中在城市建筑及規(guī)劃領(lǐng)域,而沙區(qū)人居環(huán)境研究的著眼點則是廣袤的風(fēng)沙危害區(qū),因此,可借鑒的研究內(nèi)容非常有限。自“十一五”開始,我國第一次將沙區(qū)人居環(huán)境安全列入防沙治沙科技支撐的研究內(nèi)容,但具體的研究內(nèi)容目前尚在探索之中。在此,基于沙區(qū)人居環(huán)境的5個要素,針對人居環(huán)境安全,初步提出現(xiàn)階段沙區(qū)人居環(huán)境安全研究的內(nèi)容體系(圖2):由圖2可以看出,沙區(qū)人居環(huán)境研究涉及到法學(xué)、政治學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、人口學(xué)、環(huán)境學(xué)、水文學(xué)、大氣物理學(xué)、建筑學(xué)等學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。就沙區(qū)人居環(huán)境安全目前的表象看,似乎土地退化是最嚴重的問題,因而目前急需解決農(nóng)田風(fēng)蝕和草場退化及流沙危害。其實,土地退化是沙區(qū)人居安全在社會、政治、經(jīng)濟、人口、自然等因素綜合作用下的最終結(jié)果。因此,必須強調(diào)研究內(nèi)容的整體性和綜合性,這樣才能通過沙區(qū)人居環(huán)境的綜合管理,最終實現(xiàn)沙區(qū)環(huán)境的宜居和可持續(xù)。3生態(tài)足跡的測定研究沙區(qū)人居環(huán)境安全保障的一系列技術(shù),確定人居環(huán)境是否安全、不安全的程度等,是首先必須解決的問題。沙區(qū)人居環(huán)境安全實際上就是生態(tài)系統(tǒng)的健康問題。就生態(tài)系統(tǒng)健康而言,國內(nèi)外一些學(xué)者開展了大量的相關(guān)研究,對其定義、標準、評價體系、評價方法,以及不同的生態(tài)系統(tǒng)健康都有一定的分析和論述[15,16,17,18,19,20],但目前生態(tài)系統(tǒng)健康評價存在指標體系構(gòu)建、指標選擇、指標量化、指標權(quán)重、生態(tài)系統(tǒng)健康的對比等非常復(fù)雜的問題,使得生態(tài)系統(tǒng)健康評價難以操作。在WilliamRees提出生態(tài)足跡(EcologicalFootprint)的概念以前,所有的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評估方法,幾乎無一例外地只用具體的或彼此互相孤立的物理、化學(xué)或生物環(huán)境指標,而忽略了占有絕對支配地位的人類活動;而恰恰是人類族群的規(guī)模和其消費行為,往往是導(dǎo)致一個地區(qū)生態(tài)退化的最終壓力源。生態(tài)足跡是一個基于面積的、定量化地描述人類活動在特定區(qū)域中對資源利用程度的指標。其基本思想是首先計算出某個地區(qū)人口需要的生物性生產(chǎn)土地面積(包括資源需求和廢棄物排放),即所謂的生態(tài)足跡,然后與該區(qū)的實際面積進行比較,如果生態(tài)足跡大于實際土地面積,則出現(xiàn)生態(tài)赤字。該方法對沙區(qū)人居環(huán)境安全研究的意義在于,定量直觀地描述人居環(huán)境中的自然資源赤字程度,并直接給出保障沙區(qū)人居安全的答案:要么通過通道系統(tǒng)從系統(tǒng)外部進行生態(tài)補償或輸血;要么調(diào)整生產(chǎn)方式和經(jīng)濟結(jié)構(gòu),增加單位面積土地的產(chǎn)出;要么繼續(xù)利用,直至系統(tǒng)瓦解,最終使居民淪為生態(tài)難民而遷移。此處不妨借鑒生態(tài)足跡的方法,提出圖3的沙區(qū)人居環(huán)境安全評價的技術(shù)路線。圖3中,生態(tài)足跡總需求(DF)是指一定人口、社會經(jīng)濟條件下,當?shù)鼐用袼枰母?、草地、林地、化石燃料及建筑用地。資源總供給(VF)是在當前的自然資源和環(huán)境條件下,所能供給的耕地、草地、林地、污染物吸收、建筑等面積和必須的生物多樣性面積之和。如果生態(tài)足跡總需求大于當?shù)氐馁Y源總供給,則系統(tǒng)出現(xiàn)生態(tài)赤字;小于或等于資源總供給,則處于平衡或生態(tài)盈余狀態(tài)。如果沙區(qū)人居系統(tǒng)出現(xiàn)了生態(tài)赤字的情況,可以認為系統(tǒng)是不健康或不安全的;相反,可以認為是安全的或生態(tài)是平衡的。該技術(shù)路線回避了其他生態(tài)系統(tǒng)健康評價涉及到的指標體系及各指標所占的權(quán)重等目前無法徹底解決的復(fù)雜問題,并且把人口等社會經(jīng)濟情況及資源環(huán)境結(jié)合起來,既考慮了自然的因素,同時也考慮了社會人文因素。而且,可以在不同的生態(tài)系統(tǒng)間進行定量化的比較。根據(jù)該評價方法,在沙區(qū)人居環(huán)境不安全的情況下,要繼續(xù)維持系統(tǒng)對當?shù)鼐用竦闹?就必須采取生態(tài)補償,或者采取措施進行生產(chǎn)方式和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整,或者改善當?shù)氐馁Y源環(huán)境條件,提高資源環(huán)境承載力。以上措施應(yīng)成為防沙治沙工作的基本思路,而不是將著眼點僅僅放在沙區(qū)草場、農(nóng)田風(fēng)蝕的防控和流動沙丘的治理等單方面的措施上。4沙漠化—結(jié)語沙區(qū)人居環(huán)境是一個紛繁復(fù)雜的巨系統(tǒng),就目前的科技和認知水平,從根本上對其進行完全求解是不現(xiàn)實的,因為要研究清楚各組成要素內(nèi)部、各要素之間的關(guān)系、系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的機理和過程,并預(yù)測其結(jié)果是極其困難的。但從人居環(huán)境形成的歷史和過程可以看出,導(dǎo)致人居環(huán)境退化的主要驅(qū)動力是人類不斷滿足自身的需求而進行了過度的資源開發(fā)。自然界在人類出現(xiàn)以前就已經(jīng)存在,人類的干擾使這個原本平衡的系統(tǒng)出現(xiàn)了失衡,最終出現(xiàn)了土地退化、資源枯竭等惡性結(jié)果。既然人是自然本底系統(tǒng)的干擾源,是不是不管采取何種生產(chǎn)方式或生存哲學(xué),最終自然系統(tǒng)也會崩潰呢?對于封閉的系統(tǒng),沒有與外界的物質(zhì)、能量和信息的交流,系統(tǒng)最終會趨向于熵值不斷增大的無序狀態(tài),隨著自組織能力的下降而最終崩解。沙區(qū)人居環(huán)境是開放的系統(tǒng),雖然在人為的擾動下遠離了平衡態(tài),但有些過程是可逆的,可以通過通道系統(tǒng)進行物質(zhì)、能量、信息的交換和自然本地系統(tǒng)的自組織修復(fù)能力而重歸平衡(圖4);這或許應(yīng)該是人類主動采取各種措施進行防沙治沙的最基本的理論基礎(chǔ)。但是必須強調(diào)人類社會對待自然本底的態(tài)度,也就是以生態(tài)學(xué)的理論視野和思維方式與