干旱地区资源与评价

干旱地区资源与评价

第一章 绪论

资源：指环境中能为人类直接利用，并带来物质财富的部分。可分为自然资源和社会经济资源。

1、自然资源本身所固有的属性进行分类，将自然资源分为耗竭性资源和非耗竭性资源。

耗竭性资源包括可更新资源，如生物资源、土地资源、森林资源，不可更新资源，如矿产资源。

非耗竭性资源包括恒定性资源（气候资源、潮汐能、原子能等）与易误用性资源（水资源、旅游资源）。

2、自然资源的特点：

1）可塑性和演变的不可逆性（利用功能和效益上具有可塑性，如土地资源，产量高低可变。）

2）数量的有限性和潜力的无限性 3）自然资源的综合性和整体性

4）时空变化的不平衡性与节律性 5）自然资源的多层次性与多功能性

3、 自然资源的评价原则

（1）以人类的利用为核心 （2）遵循经济规律 （3）遵循自然规律

（4）遵循区域综合性规律 （5）评价结果应以实用性为目标

第二章 干旱半干旱区自然资源形成

1、干旱半干旱区界定

湿润地区年降水量大多在800mm以上；半湿润地区年降水量多在400～800mm；半干旱地区年降水量大多在200～400mm，干旱地区年降水量在200mm以下。

（1）通常，将年降水量在200毫米以下的地区称为干旱区，年降水量200～500毫米的地区称为半干旱区。

（2） 中国科学院自然区划工作委员会将干燥度大于 2.0的地区称为干旱区，干燥度1.5～2.0的地区称为半干旱区。

干燥度：可能蒸发量与降水量之比，表征气候的干燥程度。

（3）1977年，联合国荒漠化问题会议上由联合国粮农组织 (FAO)等机构提出的荒漠化图以干旱指数P/ETP来确定

干旱区界线。P表示降水，ETP表示蒸散，蒸散是用彭曼方法计算的，考虑了大气温度、风和太阳辐射。 P/ETP

2在2.8亿年前 ，这个海横贯现在欧亚大陆的南部地区，与北非、南欧、西亚和东南亚的海域沟通，称为“特提斯海”，或“古地中海”。那时特提斯海的南北两侧是被它分裂开来的原始古陆。南边的冈瓦纳大陆，包括如今的南美洲、非洲、澳大利亚、南极洲和欧亚大陆；北边的欧亚大陆，包括如今的欧洲、亚洲、北美洲。

二叠纪晚期，地球上南、北两块大陆开始分裂、漂移，形成板块。印度板块分离出来以后，以较快的速度向北移动，特提斯洋壳受到强烈的挤压，不断发生褶皱断裂和上升。到距今4000万年前的始新世晚期，印度板块与亚欧板块相撞，导致了剧烈的地壳构造运动，使喜马拉雅地区全部露出海面，特提斯海消亡，宣告了整个高原地区海洋历史的结束。

一、森林化(过程)时期——早第三纪湿润期

这一过程更早可推至中生代的中、后期,主要发展在新生代,即早第三纪这一地质历史时期。早第三纪初期的我国北方大陆,由于白垩纪后期以来地壳构造运动相对转弱,地表剥蚀夷平作用成为主要的外营力,地势趋于平坦,古地中海——特提斯海仍占据我国西南广大地区,大气环流受行星风系所控制,平缓而稳定,气候分带不甚明显。我国北方冬季并无寒冷气团的侵袭,全年保持暖热而湿润的气候。在这种气候条件下,降水丰沛;热量充足;林木葱郁,生物繁盛,大地一片生机盎然。

纵观早第三纪我国北方土地形成的过程与地理特征,可概括为以下几点：

(1) 自白垩纪晚期以来,地壳构造运动相对平稳,地表经长期剥蚀夷平,呈准平原化。

(2) 气候主要为行星风系环流所控制,北部多受西风环流影响,湿润多雨;但南部夏季为亚热带高压所占有;西北地区

盛行东北信风,相对干燥温凉。

(3) 全境除西北地区(新疆、柴达木盆地、甘肃西部)为亚热带稀树草原外,其它地区均属森林环境。

(4) 岩石风化作用旺盛,风化壳深厚,土地的物质淋溶过程明显,地表可溶盐大多被淋洗,富铁质化。

二、草原化(过程)时期——晚第三纪与早更新世半干旱期

早第三纪渐新世后开始的最重要的地理事件是喜马拉雅运动以比前更广阔更剧烈的气势进行着，古地中海大幅度抬升而成为高原与高山——青藏高原与喜马拉雅山，早期被夷平的地面再度抬起，并伴有大量的断裂，玄武岩、安山岩喷出，覆盖于古老地面,直到第三纪末——第四纪初期使青藏高原剧裂隆起。天山、昆仑山、祁连山强烈断块上升；而塔里木盆地、准噶尔盆、柴达木盆地、阿拉善高原相对陷落，接受沉积。

高纬地区虽然温度有所下降，但地处中纬度的我国广大北方地区，仍然处于亚热带的气候环境，植被类型基本上属北亚热带落叶阔叶——针叶林，并含有相当数量的常绿阔叶林、山地通常为红杉、水杉、雪松、柳杉、银杏、油杉和铁杉等。丘陵与低平地区基本为水青冈、胡桃、杨梅、山核桃、山毛榉、桦、榆以及一些常绿植物，如黄杨、黄杞、樟等，林下常有蕨类的紫箕及层间植物海金沙等。

喜马拉雅山与青藏高原逐渐隆起的过程,，加速了我国北方地区的干旱过程。其原因主要是：古地中海的退出，不仅使我国西部地区完全成为陆地，而且使南亚大陆与欧亚大陆联成一片，大大扩大了欧亚大陆的面积，使其更为辽阔，这在很大程度上改变了海、陆间的水热对比关系，使我国西部及北部地区成为地球上最大陆地的腹地，大陆性气候必然会明显加强，由此改变了早第三纪的行星风系，并诱发形成了崭新的季风环流，成为控制我国当今气候的主导因素。

上新世末与第四纪初，青藏高原与帕米尔高原大幅度隆起，至早更新世时，其南部边缘高山已达海拔3000-4000米，高原面也可达2000-3000。而当时的帕米尔高原可能更高于喜马拉雅山。这些高山及不断隆起的庞大高原的主体，对当时正在盛行的西风环流与越过南亚的暖湿气团不可避免的都将产生阻碍，这种阻碍作用随着高原主体的不断抬高而增强。

另一方面,当时出现于西伯利亚贝加尔湖一带的冷高压正在形成,并随着大陆的扩大,青藏高原的形成明显地降低了西伯利亚上空反气旋源地的平流作用,强化了产生反气旋的发生场,从而也诱发并加强了西伯利亚冬季风的作用。西伯利亚冬季风是一个相当薄的天气系统,大致厚仅2000-3000米,因此很难爬上青藏高原,而受阻于青藏高原北部边缘的山地,如祁连山、阿尔金山等,并被迫偏向东南,横越我国东部地区,为太平洋低压所吸引,进行季节性水热交换。这一交换形势的出现,奠定了我国直至现代大气环流与气候的根本格局,加大了东、西部水热条件,尤其是水分条件的分异,宣告了我国大陆西北干旱、半干旱地区的初步形成。

基于上述地理环境的变化及其影响，我国北方大陆性气候比过去明显加强，气候干燥，加之晚第三纪在世界范围内气温逐步下降，这就引起了生物界的明显变化。

最显著的特征就是植被由落叶阔叶林与针叶林逐渐为暖温带疏林草原(或森林草原)、温带草原所代替。

三、荒漠化(过程)时期——中更新世以后干旱期

自第四纪以来所出现的冰期与间冰期这种具有轮回变化的大气候变化，就是第四纪以来最重要的地理事件 。这一事件的出现，无疑加快了从第三世纪开始的我国北方气候逐渐变得干冷的基本趋势，虽然这种趋势自早更新世已经开始,但自中更新世以后，我国北方地区地理环境的干旱特征，比以往任何时候都更突出更鲜明了。因此，中更新世以后，我国北方地区便进入以荒漠化为主要特征的干旱时期。

由第三纪渐新世开始加强的喜马拉雅运动至第四纪以后更剧烈的进行着，尤其是早更新世末期强烈的构造运动，使青藏高原大幅度隆起，以至使青藏高原平均海拔高度超过3000米，现代高原的基本轮廊已经完成，地处高原南部边缘的喜马拉雅山，更为高耸挺拔，其高度此时足以阻碍南部湿润气流的北上，因此，使深处大陆内部的我国西北地区更趋干旱。

晚更新世前期为间冰期，气候转暖，且湿润，本区自然景观大体又恢复到干草原与荒漠草原，在山地局部地方(较高处的阴坡)，有以云杉、冷杉、松等为主要成分的森林。低洼处河流、湖泊发育普遍，河湖相沉积物(如莎拉乌素系)广泛分布，且以细沙为主，如鄂尔多斯南部与北部、锡林郭勒中部，这些沉积物为稍后的荒漠化的广泛发展，提供了物质基础。

晚更新世后期经历了第四纪以来最后一次范围广阔的冰期——玉米冰期，由于冰期气候寒冷，海水大量被固结于两极及大陆山地，海水退缩，大陆海岸线向深海推移。据海洋勘探证明，晚更新世冰期最盛时期，海平面下降到

低于现今海平面120-160米。由于水面缩小且东移，陆地面积迅速扩大，内蒙古中部地区距离海洋更加遥远，东南季风难于抵达，且冰期时的西伯利亚高压，尤其寒冷而严酷。因此，在晚更新世后期，整个内蒙古乃至整个中国北部地区几乎都经历了一次范围空前扩大，程度极其深刻的荒漠化时期，这一荒漠化时期可以看作是我国北方地区荒漠时期最具有代表性的阶段。

随着最后一次冰期的逐渐消逝，除高山高纬地区外，永久冻土渐渐消融，气温上升转暖，海面上升，东部季风区降水增多，一些早期的沙漠渐被固定，如内蒙古东部的科尔沁沙地，浑着达克沙地、毛乌素沙地等，植被都得到了较好的恢复，禾本科在内蒙古中、东部地区逐渐成为植被的主要成分，贺兰山以东基本为草原所代替，大体显示了现代的自然景观特色。

古地理过程对现代环境特征的影响 ：

(1) 古地理过程的进行，为现代地貌特征奠定了基本轮廊：祁连山、天山、昆仑山受喜马拉雅运动抬升，成为高峻

的大山;而塔里木盆地、准噶尔盆地、河西走廊却相对下陷，接受沉积；阴山以北与鄂尔多斯高原、阿拉善高原被长期剥蚀夷平，呈明显的准平原化；古老阴山断块抬升，成为高度大体一致的侵蚀——剥蚀中山；银川平原、河套——呼和浩特平原均在断陷基础上接受深厚沉积，而成为辽阔的平原。

(2) 第四纪以来所形成的季风环流的格局，成为控制本区气候的主要因素，现代土地干旱，降水量少，气候温和，

河流稀少，地面总蒸发量大，这些特征，基本上是古气侯特征的延续。

(3) 由于长期干旱环境的深刻影响，植被类型较少，覆盖度很低，尤其是贺兰山以西，现代的荒漠特征与晚更新世

后期保持了明显的一致性。仅内蒙古中、东部地区，受现代东南季风的影响，稍趋湿润，植被以草原为主，盖度多在20-30%，种群明显丰富，但总体上看，单位面积的生物量都较低。

(4) 由于土地的诸要素明显地受古地理过程的深刻影响，因此，土地本身不可避免地打上了古地理过程的烙印，这

主要表现在土地的一些基本特征上，如土壤中含C、N量较低，钙化现象十分突出，盐渍化普遍，地面组成物质粗粒化明显等，这些不仅是现代地理过程的产物，同时也是古地理过程共同作用的结果。

第三章 气候资源

第一节 太阳辐射资源评价

1、太阳辐射资源特点

太阳以电磁波形式不断向外放射能量，称为太阳辐射。

太阳辐射穿过大气层后，其中被吸收约占19%，被大气反射约占20%，被大气散射约占34%（6%至宇宙，28%重新到地表），即55%到达地表，被地表反射4%，太阳辐射资源主要指被地表吸收的太阳总辐射，约占到达大气顶界辐射量的51%。

太阳辐射资源的多寡主要由太阳高度角和大气透明度两个因素决定。

太阳总辐射变化是直接辐射和散射辐射共同作用的结果，并且主要由太阳高度角变化决定。

我国太阳辐射年总量，总的是东部小西部大。年内月总辐射量最低值在12月份，最大值出现在6月份。

一类地区：为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680～8400 MJ/㎡，相当于日辐射量5.1～6.4KWh/

㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，

最高达2333 KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。

二类地区：为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1KWh/㎡。

这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新

疆南部等地。

三类地区：为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8～4.5KWh/

㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东

南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。

四类地区：是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4200～5000 MJ/㎡，相当于日辐射量3.2～3.8KWh/㎡。这

些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以

及黑龙江、台湾东北部等地。

五类地区：主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区。

2、太阳辐射资源的利用

光热转换：常见的有太阳能热水器、太阳能空调制冷 、太阳能温室 、蓄热太阳池 。

光电转换：利用太阳能发电。

光化转换：基本形式有植物的光合作用和光化反应。

光化反应利用物质化学变化贮存太阳能，其原理可表达为: A+B+热→C+D 上式表明，当物质A和B在一定

温度下吸热后，反应向右方进行，生成C和D，贮存了太阳能;当需要热量时，使C和D 逆向进行反应，放出太阳能热量，还原成A和B。

二、太阳辐射资源的计算

1、太阳总辐射的计算

主要采用经验公式：Q = Qi•F1（p）•F2（s，n）

式中：Q：太阳总辐射；F1（p）：大气透明度的影响函数；F2（s，n）：天空晴朗程度的影响函数，其中s是日

照百分率，n是云量；Qi：理论太阳辐射，一般可通过天文计算公式获得或查表获得，主要包括天文辐射、晴天总辐射和理想大气总辐射三种；可分别利用天文辐射、晴天总辐射和理想大气总辐射计算太阳总辐射。

三、太阳辐射资源的评价

1、评价指标

1.1、光合有效辐射（PAR）

光合有效辐射是指绿色植物进行光合作用时，被叶绿素吸收并参与光化学反应的那部分太阳辐射能。

1.2、光能利用率

光能利用率是指植物光合产物中贮存的能量与其所获得的太阳辐射能的百分比。

反映植物光合作用的效率。理论计算值：一般可达5.0～6.0%，而实际生产中仅为0.5～1.0%，最大可达2%。

1.3、光合生产潜力

在光、热、水、二氧化碳等外界环境条件和作物的群体结构、长势及农业技术措施等都处于最适宜状态时，

由作物的光合效率所形成的群体最高产量称为光合生产潜力，亦称作物产量的理论上限。

2、提高光能利用率

目前实际光能利用率与理论光能利用率相差很大，主要受其他环境因素（如CO2浓度，温度等）的影响。此外

太阳辐射资源丰富地区往往干旱少雨。

2.1、改善微观环境条件

调整农作物种植方式、种植密度等，改善微观环境条件，使农作物群体能够充分利用投射的太阳辐射，减少

漏射、反射等损失。

2.2、改善宏观环境条件

通过适当的人工措施，改进其它环境因子的适宜程度，如CO2含量正常，气温适宜，水分供给充足等，还可

以通过培育新品种提高农作物对光能的利用率。

第二节 热量资源评价

一、热量资源

热量是指地表或大气吸收太阳辐射后所产生的能量。热量资源主要是指农业生产可以利用的热量，通常以温度表示。地气系统不断接受太阳辐射，又以不同的方式在地表、大气及下层土壤间进行热量传输，同时向太空放出长波辐射，维持整个地球的热量平衡过程。其中地表热量平衡是气候形成的能量因子，直接决定一个地区的热量资源状况。受天文因素、大气环流和下垫面等因素的影响，地表热量平衡中各个分量既有空间分布的不均匀性，又有时间上的变化。包括昼夜、季节更替的周期变化，以及受天气系统和天气过程影响的非周期变化。

二、农业生产中热量资源的评价指标与计算

1、基本温度指标

1.1、三基点温度

三基点温度是植物生命活动过程的最适温度、最低温度和最高温度的总称。

不同的植物有着不同的三基点温度，即使同一种植物在不同的生长发育过程中，也要求不同的三基点温度。三基点温度的高低还与所处环境有关：热量资源丰富地区的三基点温度较高，反之则低。

三基点温度有以下规律：三基点温度往往不是一个具体的数值，而是有一定的变化范围；最适温度与最高温度接近，多远离最低温度，而且各种作物的最低温度相差很大，最高温度相差较小；在热量资源丰富地区，植物易受到高温危害，在热量资源匮乏地区，植物易受到低温危害。

1.2、最低致死温度与最高致死温度

当环境温度过低时，则会引起植株死亡，此时温度称为最低致死温度，所造成的危害称为低温害。使植物受害致死的最高温度成为最高致死温度，此时造成的危害称为热害。

植株的死亡，不仅取决于温度绝对值，还和低温或高温出现的时期，持续时间，突发或者渐变及与其它环境条件配合状况等因素有关。所以不仅不同种类植物抗御高低温度的能力相差悬殊，同种植物在不同发育时期、不同生长状态条件下抵抗灾害的能力也不一样。

2、热量累积指标

2.1、界限温度

界限温度是指具有普遍意义的，标志某些重要物候现象或农事活动的开始、终止或转折点的温度。如日平均气温。

2.2、生长期和无霜冻期

生长期分为气候生长期和实际生长期。气候生长期是指植物可能生长的时期，根据农事活动、农业类型等不同要求，常用界限温度期间的日数表示。它具有明显的地带性特点。实际生长期是指作物从播种到成熟的日期，或多年生植物从返青到枯黄之间的日期。它因作物种类、品种而异，并受环境条件如日照、温度、水分等影响。 无霜冻期是指一年内终霜冻日至初霜冻日之间的持续日数。

2.3、积温

积温是某一时段内逐日平均气温累积之和。大于生物学下限温度的实际温度称为活动温度。

活动温度与下限温度的差值称为有效温度。

活动积温是指生物某发育期内或生命周期内活动温度的总和。

有效积温是指生物某发育期内或生命周期内有效温度的总和。

3、光温生产潜力

光温生产潜力是在农业生产条件得到充分保证，水分、二氧化碳供应充足，其它环境条件适宜情况下，理想群体在当地光、温资源条件下，所能达到的最高产量。它实质是光合生产潜力受到地区温度条件限制后的产量。

三、农业气象灾害

1、低温害：包括冷害、热带作物寒害和冻害。

冷害是指在作物生长季出现零度以上低温时对作物的损害。

热带作物寒害是指热带作物受低温侵袭，导致损伤或死亡，多发生在秋冬季节，与强烈的冷空气活动有关。 冻害是指植株体温降至零度以下，受冻损伤或死亡。

2、热害：包括高温逼熟和日烧。

高温逼熟是指出现高温而使作物早熟，品质受到影响并减产。

日烧是指强烈太阳辐射引起增温，致使植物表皮灼伤，最终因干旱缺水而死亡。

第三节 气候资源综合评价

一、气候资源特征

1、无限性与有限性。 2、随时间变化的相对稳定性和波动性。 3、空间分布上的有规律性和区域差异性。

4、气候资源各要素之间、气候资源与其它自然资源之间的相互依存性和不可替代性。

二、气候资源评价原则

1、确定总体目标，即整体性原则。光、热、水、气四个子系统。

2、因地制宜，明确优劣，即生产性原则。确定指标要有生产的针对性和实用性。

3、因时制宜，减轻灾害，即主导因素原则。

空气随时间空间变化量小，由此产生的生物产量差异不大，可以暂时不考虑。

4、最佳综合效益，即最优化原则。评价过程在自然、技术、社会三方面达到最优化。

三、中国西北干旱区气候资源特点

中国西北干旱区包括新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区中西部和宁夏回族自治区的绝大部分以及甘肃的河西走廊。一般划分为两个气候带:①干旱温带。>0℃积温为2 100~4 000℃，灌溉或旱作农业一年一熟，牧业占较大比重。

②干旱暖温带。> 0℃的积温为4 000~5 700℃，灌溉农业可一年两熟，牧业占一定比重。 干旱区气候资源特点：

1、日照长、辐射强、太阳能资源非常丰富。2、日温差大，热量资源独特。3、水资源极端缺乏。4、风能资源丰富。 中国风能的分布：

1） 东南沿海及其岛屿，为我国最大风能资源区。

2） 内蒙古和甘肃北部，为我国次大风能资源区。

这一地区，终年在西风带控制之下，而且又是冷空气入侵首当其冲的地方。

3） 黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海，风能也较大。

4） 青藏高原、三北地区的北部和沿海，为风能较大区。“三北”地区指的是我国的东北、华北和西北地区。

5） 云贵川，甘肃、陕西南部，河南、湖南西部，福建、 广东、广西的山区，以及塔里木盆地，为我国最小风能

区。 风能潜力很低，无利用价值。

6） 在4）和5）地区以外的广大地区，为风能季节利用区。 有的在冬、春季可以利用，有的在夏、秋季可以利用。

第四节 农业区划（了解）

1.农业区划概念

在查明农业资源的基础上，从自然、经济、技术的综合角度揭示农业资源的时空分布规律和农业生产的地域分工规律，研究区域资源的优势、劣势、生产发展的潜力，按市场需要论证其生产方向和任务，调整农业的结构和布局，合理配置生产力的一门应用基础科学。

农业区划实质是这种区内一致性和区间差异性加以系统揭示和归纳，用以因地制宜、扬长避短地指导农业生产。

2、农业区划的意义

为因地制宜地更充分、更有效而合理地利用各种农业自然资源和经济资源，发挥地区优势提供科学依据和建议。 为因地制宜实行农业生产合理布局，实现农业生产专业化区域化提供科学依据。农业发展成“气候”才能有效益。 为因地制宜实行农业技术改革和采取技术、经济管理措施提供科学依据。

为制订农业生产规划和指导农业生产提供科学依据。

3、农业区划研究对象

研究对象的两个条件：

1、比较稳定的地域差异的现象。 2、地域差异不是偶然出现、杂乱无章，而是有规律可循的

四大类对象——农业领域内符合以上两个条件的对象基本可归纳为四类，对应四大类区划。

农业的各种自然资源————————农业自然区划

农业各部门和各主要作物布局————农业部门区划

农业的各种重要技术、途径和措施——农业技术区划

农业生产自然、经济和技术各要素——综合农业区划

4、农业区划基本特征和特点

基本特征： 1、地域性：地域差异分异。 2、综合型：自然、经济和技术多方面综合研究。

3、宏观性：农业区小到几个村、几个乡，大到若干县，甚至几个省。

特点：1、长期性：农业生产空间差异、资源、社会生产力水平不是静止的，而是不断变化的；人们对它们的认识

能力不断提高、不断深化过程。

2、超前性：着眼未来。研究重心在农业区域的发展方向、生产结构与布局的合理调整以及采取关键措施的

拟定上。是对未来农业的一种策划。

3、战略性：侧重研究带有整体性、关键性、宏观性的问题。抓住影响农业资源利用和区域发展带有根本性、

关键性殷素，深入分析以明确区域农业发展战屡目标、方针和措施。

第四章 土地资源概论

一、土地和土地资源概念

1、土地概念：

《土地与景观的概念及定义》 ：土地包括地球特定地域表面及其以上和以下的大气、土壤、基础地质、水文和植

被，它还包括这一地域范围内过去和目前人类活动的种种结果，以及动物和它们

对目前和未来人类利用土地所施加的重要影响。

《土地评价纲要》 ：土地是一个区域，其特点包括该区域垂直向上和向下生物圈的全部合理稳定的或可预测的周

期性属性，包括大气、土壤下伏地质、生物圈的属性，以及过去和现在人类活动的结果。

2、土地资源概念：

人类现在和可预见将来的技术经济条件下，能为人类所用的那部分土地，具有质和量两个内容。

由于人们还很难确定哪类土地是绝对不能利用和创造财富的，所以土地和土地资源两个概念经常是相互通用的。 具有自然属性（自然物）和经济（人类利用改造土地）属性，土地的特性受自然和社会经济环境制约。

3、土地和土地资源的特性

L土地 = F (n自然、e经济、 s制度、t时间 ) 土地是自然综合体（自然 n）,是陆地表面具有一定厚度和范围的地

段。（垂直剖面:从土壤母质层和植被根系层，向上止植被的冠层）

a) 是历史自然体，具有发生与发展的过程（时间 t） d) 位置的相对不可移动性

b) 具有社会经济属性（制度s） e) 面积的有限性

c) 具有经济利用价值（经济e ） f) 土地的永续利用性（合理利用）

二、土地及土地资源分类

1. 基础分类体系

以整个自然综合体的发生和形态作为基础；根据整体特点的相似性和差异性进行分类；揭示土地资源的发生、

演化、属性和分异规律。

A.中国土地类型

《中国自然资源丛书 土地卷》1996年提出0—5级制分类系统

1、土地带：取决于气候带，首要是温度地带。 2、土地大区：大地构造的大地地貌。（17个）

3、土地区：同一大区内，以地貌的发生构造单元与岩性的宏观差异划（87个）

4、土地段：根据大中地形划分 5、土地块：根据中小地形划分 6、土地单元：最基础的不可现在分割的土地类型

B.中国土地资源分类系统 (五级分类制)

1、土地资源纲（气候与大地构造的宏观地貌结合进行划分,相当于土地类型的“土地大区”）

2、土地资源类（大地形与地质的差异,相当于”土地类型区”）

3、土地资源亚类 (地形) 4、土地资源型 (中小地形) 5、土地资源亚型 (微小地形及地表以下的土层差异)

2. 应用基础分类体系

针对土地利用的特定目的,并选择与特定目的关系密切的土地资源属性(包括自然和社会经济属性)作为分类依据.

A.中国1:100万土地利用图分类系统 (20世纪80年代) ：20世纪80年代中科院地理所制定三级分类制

第一级10个类型：根据国民经济部门 第二级42类型：土地利用条件的经营方式。

第三级35类型：根据地形条件和利用特点.

B.中国土地分类系统 ：2001年试行。根据土地用途分三大类三级系统

第一级：1农用地； 2建设用地；3未利用地

三、土地评价的概念及特点

1、土地评价（land evaluation）：土地评价是以不同土地利用为目的；估价土地潜力、土地适宜性、土地经济价值；

最终成果通常是进行土地分等，又叫土地分等。实质：对土地生产力高低的鉴定。

基本特征是比较 “土地利用的要求” 和 “土地质量的供给”。

2、土地评价的特点：

（1）必须有特定的目的 （2）必须针对一定的土地用途 （3）必须针对一定的时期

（4）必须综合考虑当地自然、社会和经济条件 （5）评价的结果应该能够直接用于指导生产实践

五、土地评价的目的和任务

1. 土地评价的目的

（1）土地资源调查的重要组成部分（2）土地利用规划的依据（3）为估计土地利用和经营好坏服务

（4）为土地管理服务（5）为土地交易、土地税收服务

2. 土地评价的任务

（1）从经营管理方面分析目前的土地利用，指出土地利用中存在的问题；

（2）综合分析土地的自然特性和社会经济要素，根据特定的土地利用类型，进行土地的适宜性评价和每种利用形

式的效益分析，并指出土地的潜在生产力；

（3）伴随每种用途会产生哪些自然的、经济的或社会的不良后果，提出土地管理和改良的途径和措施。

六、土地评价的原理

研究对象是土地质量和土地用途，分析土地质量与 土地用途的关系。

研究目标是分析各种可能被考虑的土地用途在一定区域内的适宜性程度。

1、综合性原理：考虑构成土地质量的形状很多种

2、限制性原理：寻找土地质量不能满足土地用途要求的主导限制性因子

3、可比性原理：建立统一的评价标准或评价指标体系

4、相对性原理：评价结果是相对某一地区的相对一等地、二等地

5、多样性原理：区域差异明显，确定不同的目标，采用评价方法

七、土地评价的原则

1.“ 三比较”原则：（1）比较土地利用的需求和土地质量（2）比较土地的投入和产出效益

（3）比较不同的土地利用效益，作出决择

2. 针对性原则：针对特定的土地利用方式来进行

3. 区域性和综合性原则：综合考虑被评价区域自然自然、经济、社会条件多种因素

4. 实用性原则：为农业生产和其它非农业用地部门服务的。

八、土地评价的类型

按目的：利用现状评价、潜力评价、适宜性评价、可持续性评价、土地经济评价、土地生态评价

（1）土地潜力评价

土地潜力评价是对土地固有生产力的评价，并不针对某种土地利用类型而进行，而是从气候、土壤等主要环境因素和自然地理要素相互作用表现出来的综合特征来评价，反映了土地生物生产力的高低和土地的潜在生产力。 土地潜力评价又分为两种：土地利用潜力和土地生产潜力。

（2）适宜性评价

适宜性程度和限制性程度是土地适宜性评价的主要依据。适宜性评价从某一特定用途出发，将该特定用途要求的条件与评价土地所具有的条件进行比较，来评定土地对该用途的适宜性强度。

（3）土地经济评价

利用一系列的社会经济的可比指标，对土地的投入／产出的经济效果进行评定，或对土地适宜性评价和潜力评价结果进行经济上的可行性分析。

实质在于体现在不同自然条件和社会经济条件下，不同质量土地生产消耗量与提供产品的对比关系，或在相同投入量下取得的不同产品量的经济效果。

按途径:直接评价、间接评价

（1）直接评价：通过试验去了解土地对于某种用途的适宜性或生产潜力

（2）间接评价：通过分析土地的各组成要素的属性对土地利用的影响，然后综合评定土地的等级

——按方法：定性、定量和定性定量评价。

——按目标，单目标评价、多目标评价

第五章 水资源

第一节 水资源概述

一、水资源概念

可以利用或可被利用的水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用途而可被利用。这一定义的核心包括两个方面：其一是应有足够的数量，其二是 强调了水资源的质量。有量无质 、有质无量均不能称为水资源。

广义的水资源是地球水圈内水的总体，狭义的水资源是大气降水参与水循环过程剩下来的陆地产水量，人们经常利用并且可以得到恢复和更新的淡水量

二、水资源特性

1、循环性：大气降水、地表水、土壤水、地下水之间相互转换，共同形成水的循环系统。

2、储量有限性

3、分布不均匀性：东南多，西北少；沿海多，内陆少；山区多，平原少；夏季多，冬季少。

4、利用多样性：农业、工业和生活，发电、水运、水产、旅游和环境改造。

5、利害两重性

三、水资源分类

1、地表水资源的分类

地表水的存在形式具体而直观，目前还没有地表水资源分类的提法。通用的做法是以自然形态划分地表水资源种类，如河川径流量、湖泊储存量、冰川积蓄量等。

2、地下水资源的分类

关于地下水资源的分类研究经历了由“四大储量”到“三种水量”直至“两类资源”的发展过程。地下水资源的分类问题不单纯是水量划分形式，更主要的是，它反映了人们对地下水资源特性的认识程度，以及基于这些认识形成的资源的概念。不同的理论框架、思维模式就会有不同的资源观和分类方案，就会产生不同的实践效果。

2.1、“四大储量”分类法（静储量、动储量、调节储量、开采储量）

20世纪50~60年代，普洛特尼科夫提出的“四大储量”分类方案是我国开展地下水资源评价的主要依据。该分类方案最大的缺点是没有明确开采资源的组成，无法提供可靠的开采数据。因其存在一些难以克服的弱点，在实践中逐渐停止使用。

2.2、“三种水量”分类法

即补给量、储存量和允许开采量（地下水可开采量）。

但是，有缺陷。如方案中沿袭以含水层为评价单元的思维模式，没有体现地下水资源整体性的基本特性；补给量和储存量的时空概念含糊，两者关系不清，容易造成水量的重复计算；允许开采量仅仅是种笼统的提法，在实践中难以操作等。

2.3、“两类资源”分类法

我国学者王大纯教授等率先提出“两类资源”的分类方案。即补给资源和储存资源。补给资源指地下水含水系统从外界获得的、有补给保证的水量，其数量用整个系统补给量的多年平均值来表示，单位为m3/a；储存资源指地下水含水系统在地质历史演化过程中，残留或积存下来的水量，其数量近似等于该系统多年平均最低水位以下重力水的体积，用m3表示。

在实际应用时，应注意以下几个问题：一：补给资源和储存资源所讨论的是地下水资源的数量问题；二：在补给条件和排泄条件相对稳定的天然状态下，含水系统多年补给总量大体等于排泄总量，补给与排泄的平衡保证了储存资源不被消耗，补给资源和储存资源都是相对固定的常量；三：补给资源（量）和储存资源（量）与补给量、储存量是不同的时空概念，前者是对一个含水系统整体和多年平均状态而言的，是描述地下水资源宏观数量的指标。补给量和储存量没有统一明确的空间限定标准，有时是针对某一含水层或一个水源地，有时则针对一个均衡区。在时间上也无明确的规定，有的用单位时间，有的则以均衡时段为标准。

第二节 水资源数量评价

水资源数量评价总原则：

山区地下水基本以河川集流形式排泄于河道，可用河川径流量近似代表水资源总量。

平原区水资源总量 = 河川径流量 + 地下水资源 – 互相转化的重复水量。

流域水资源总量 = 山区水资源 + 平原区水资源 – 山区和平原区间的重复计算量

（——山前侧滲量对平原地下水补给：——山区河川基流对平原区地表水的补给）。

1、区域水循环模型

2、区域水平衡通式

近代水文学将地表水、土壤水和地下水作为一个相互作用、相互转化的完整体系来看待，因此在从事水资源的评价时，应将三水（地表水、土壤水、地下水）作为一个整体来进行分析。

目前因受资料限制，难以将坡面流和壤中流分别作出定量估算，通常把两者合在一起称为地表径流（Rs）。同样原因，把植物截留损失、地表水体蒸发和包气带蒸发散合在一起，称为地表蒸发散（Es）。按照地下水补给量与排泄量相等的原理，天然情况下地下水的降水下渗补给量（Pg），应为河川基流（Pg）、潜水蒸发（Eg）和地下潜流（U）三项之和，即：Pg = Rg + Eg + U

天然情况下，总补给量为大气降水量（P），总排泄量为河川径流量（R）、总蒸发量（E）和地下潜流（U）之和，总补给量与总排泄量之差则为区域内地表水、土壤水、地下水的蓄变量（△V）。

故区域的水平衡通式为：P = R + E + U + △ V

在多年均衡情况下，区域蓄变量可以忽略不计，则上式简化为：P = R + E + U

河川径流量可分为地表径流量（Rs）和河川基流量（Rg），即：R = Rs + Rg

总蒸发量包括地表蒸发散量（Es）和潜水蒸发量（Eg），即：E = Es + Eg

所以，区域水平衡通式可改写为：P = Rs + Rg + Es + Eg + U；P = Rs + Pg + Es

3、水资源估算公式

在人们的实践活动中，常常将地表径流量（Rs）和地下水的降水入渗补给量（Pg）之和，作为水资源的总量（R总）。因此水资源估算公式一般可用以下通式表示：R总 = Rs + Pg

Pg又可表达为：Pg = Rg + Eg + U ± △Vg

在多年均衡的条件下， △Vg的变化可以不考虑，故上式可简化为：Pg = Rg + Eg + U

地表径流量和地下径流量两部分共同组成河川径流量（R），即：R = Rs + Rg

则水资源估算公式变为：R总 = R + Pg - Rg= R + Eg + U

对于山区河流来讲，因为地形陡峻，河流比降大，水流急，土层薄，河床切割深，潜水蒸发量相对较小，地下潜流量所占比重也很小。Eg和U均可忽略不计，可以用河川多年平均径流量R近似地作为水资源的总量。

对于平原地区河流来讲，因为地势平坦，比降小，土层厚，河床切割浅，在平原地区水资源的总量不能仅以河川径流量作为代表，应根据降水量对平原地区地下水的降水入渗补给量再进行估算。在计算水资源的总量时，因地下水的降水入渗补给量Pg已包括了地下径流的排泄量Rg，故不能简单地将河川径流量R和Pg相加，应将重复量Rg扣除。

第三节 水资源质量评价

从严格意义上来讲，水资源的质量评价应包括水质评价和水环境质量评价这两个方面。

水的质量是指水体中所含物理成分、化学成分、生物成分的总和。而水环境质量则是从分析环境的基本概念和特征入手，由局部到整体，由外表到内里，对水环境系统的外部特征——环境状态，用科学的方法和手段所做的定性或定量描述。

水资源的质量具有区域性和动态性。水的质量决定着水的用途和水的利用价值，可根据不同的供水目的，为人们提供满足生活饮用、工业和农业生产等水质要求的而具有一定水量保证的水源。

一、水资源的质量分类

(一)水质量指标

1、水的物理指标

（1）颜色：水的颜色可分为有色和无色两类。无色的水可在感官上判断为清洁水，有色的水可判断为某中物质成

分含量较高的水，水色随所含物质的不同而变化。

（2）嗅

（3）味：清洁的淡水是没有味道的，水中溶解不同的物质则会产生不同的味道。

（4）透明度：透明度指水的清澈程度。水中悬浮物、胶体物质越多，透明度越小，也越浑浊。分级如下表。

分级

透明的

微浊的

浑浊的

极浊的 野外鉴别特征 无悬浮物及胶体，60cm水深可见3mm的粗线 有悬浮物，30~60cm水深可见3mm的粗线 有较多的悬浮物，半透明状，小于30cm水深可见3mm的粗线 有大量的悬浮物，似乳状，水深很小也不能清楚可见3mm的粗线

2、水的化学指标

（1）酸碱度： 水的酸碱度通常用pH值表示。根据水中的pH值和它的变化，可以大体了解水体酸碱状态。如右表。

pH值：强酸性水10.0

（2）矿化度：根据水的矿化度可将水划分为淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水等五类。如右表。

矿化度（g/L）淡水 50

（3）硬度： 水的硬度可以用水中碳酸钙的含量或以德国度计，一个德国度相当于含10mg/L的氧化钙或7.2mg/L

的氧化镁，划分标准如下表。

3、水的环境化学指标

（1）化学需氧量（COD）：指水体中进行氧化过程所消耗的氧量，以毫克每升表示。可分为六类，

很低的，低的，中等的，稍高的，高的，很高的

（2）生化需氧量（BOD）：指水体中微生物分解有机化合物过程中所消耗的溶解氧量。

若BOD3~4mg/L则表示水已受污染。

4、水的化学组分指标

（二）水质分析的种类和方法

1、水质分析的种类

（1）简分析：

简分析用于了解区域水化学成分的概貌，初步了解水质是否适于饮用。这种分析可在野外就地进行，分析项目少，精度要求低，简便快速，成本不高，技术上容易掌握。分析项目如下：

物理性质：温度、颜色、透明度、嗅、味等。

定量分析项目：HCO3-、SO42-、Ca2+、总硬度、pH值，通过计算可求得水中各主要离子含量及总矿化度。 定性分析项目：不固定，较经常的有NO3-、NO2-、NH4+、Fe2+、 Fe3+ 、H2S、耗氧量等。

（2）全分析：（并非分析水中的全部成分）

全分析项目较多，要求精度高，能较全面了解水体的水化学成分，通常在简分析的基础上选择有代表性的水样进行全分析，并对简分析结果进行检核。其一般定量分析的项目为： HCO3-、SO42-、Cl-、CO32-、NO2-、NO3-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、CO2、耗氧量、pH值、干涸残余物。

（3）专项分析

专项分析是为了满足某项目具体工作而提出的一些特需项目的分析。例如，对地下水作为生活饮用水的评价提出的细菌分析、有毒性的As、Pb、Hg的分析；对工程建设项目的侵蚀性分析等。

2、水质评价方法的分类

水质评价是按照评价目标，选择相应的水质参数、水质标准和计算方法，对水质的利用价值及水的处理要求做出的评价。水质评价一般可分为以下几类：

（1）按评价对象的分类：分为大气降水水质评价、地下水水质评价和地表水水质评价。

（2）按评价时段的分类：分为回顾评价、现状评价和影响评价。

（3）按水用途分类：分为供水水质评价、养殖业用水水质评价、风景游览水体的水质评价及水环境质量评价等。

（4）按评价范围分类：分为局域性水质评价和区域性水质评价。

二、水环境质量评价

1、地表水环境质量的分类标准

第一级为水质很好：既无天然缺陷又未受到人为直接污染，不需要任何处理，可广泛适用与多种用途、国家一级自

然保护区和源头水。

第二级为水质良好：用于作集中式饮用水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等；大体相当于现行的

GB5749-85《生活饮用水卫生标准》和GB11607-89《渔业水质标准》。

第三级为水质尚可：符合通常最低水质要求，如一般工业用水和一般的鱼类生活区，经处理后可满足高一级的用途。 第四级为水质不好：水体存在天然缺陷，或者受到人为轻度直接污染，适用于某些一般工业用水及非直接接触用水。 第五级为水质很不好：水体具有某些严重的天然缺陷或者已受到人为的重度污染。只适用于作农灌用水，大体相当

于现行GB5084-92《农田灌溉水质标准》，或适用于一般景观用水。

2、地下水环境质量的分类标准

第一类：主要反映地下水化学组分的天然低背景含量，适用于各种用途。

第二类：主要反映地下水化学组分的天然背景含量，适用于各种用途。

第三类： 以人体健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

第四类： 以工业和农业用水要求为依据，除适用于农业用水和部分工业用水外，适当处理后，可作为生活饮用水。 第五类：不宜饮用，其他用水可根据用水目的选用。

第六章 生物资源

第一节 生物资源概述

一、生物资源的概念：

生物资源是指地球上对人类具有现实的或潜在的价值的基因、物种和生态系统的总称。

二、生物资源的特征

1、生物资源的可再生性

2、生物资源的稳态：生物在一定范围内具有减缓外部压力，维护自身稳定性的自我调节能力，这便是生物的稳态。

表现为抵抗性、缓冲性和恢复力。

3、生物资源的周期性：生物资源的周期性是生命现象特有的时间上的层次序列。周期是指有规律的重复变化。这

种变化或多或少是由生态系统中生物活动的周期性变化决定的。表现为生物资源的数量周

期性和质量周期性两个方面。

4、生物资源的地域性

5、生物资源的系统性：任何生物物种在自然界中都不是单独存在的，而是形成一种系统关系，即个体离不开种群，

种群离不开群落，群落离不开生态系统，生物资源具有结构上的等级性。

三、生物资源的价值

价值：直接价值（消耗性利用价值，生产性利用价值）间接价值（非消耗性利用价值，选择价值，存在价值）

第二节 生物资源利用原则与保护对策

一、生物资源的利用原则

1、保持生物资源的可持续利用 2、保持物种的最丰富性

3、种群的最大持续产量

最大持续产量（maximum sustainable yield，MSY）是生物资源持续利用和开发中一种比较明智也是唯一的

选择。根据种群生态学的理论，种群密度过高时，不利于种群产生新个体。种群数量只有适当时，种群的生长率最大，MSY才能达到最大值。适合针对单个物种，且具有稳定的种群。

4、最适持续产量

比最大持续产量低一些，因为，各物种同时都维持最大持续产量一般是不可能的。如在渔业捕捞上，按最

大持续产量，平均个体较小，经济效益反而不高。

5、最小生存种群理论

最小生存种群理论（minimum viable population，MVP）是指一个物种存活所必需的个体数量，即在可预见

的将来，具有很高生存机会的最小种群数量。种群一旦变的太小，就有灭绝的危险。

6、最佳生境原则

各种生物的生长发育都需要一定的生境条件，生境条件的优劣直接影响着生物生长的速度和生物量积累的多少。

二、生物资源的保护对策

1、开展生物资源的本地调查 2、建立自然保护区 3、加强资源生物的引种、驯养

4、严禁滥采乱伐、滥捕乱猎，制定保护法 5、加强法制，执法必严，违法必究

三、干旱区生物资源 1、梭梭2、肉苁蓉3、枸杞4、甘草

第七章 矿产资源

第一节 矿产资源概述

一、矿产资源基本概念

矿产资源是指经过一定地质过程形成的，赋存于地壳内或地壳上的固态、液态或气态物质，就其形态和数量而言，在当前或可以预见的将来，它们能成为经济上可以开采、提取和利用的矿产品。

矿床指在一定地质作用下，在地壳或地表特定地质环境内形成的质和量都适合目前开采利用要求的有用矿物的聚集地段。矿床中开采出来并能从中提取有用组分的自然矿物集合体，叫矿石。矿石中往往含有多种矿物，其中有用的金属或非金属矿物，叫矿石矿物；伴生的目前无用的矿物，叫脉生矿物。

矿体指赋存于地壳中具有一定体积、形状和产状的矿石自然聚集体。矿体是矿床的基本组成单位，是矿山开采的对象。一个矿床可以是一个矿体，也可能由几个大小不等的矿体组成。

品位指矿石中金属或有用组分的单位含量。矿石按品位大致可分为富矿和贫矿两类，其标准因矿而异。

二、矿产资源的特性

1、矿产资源是国土自然资源的重要组成部分 2、矿产资源的有限性 3、矿产资源分布的不均匀性

4、矿产资源存在的多样性 5、矿产资源的多组分和综合性（“综合开发，综合利用”）

6、矿产资源的可变性和开拓性

三、矿产资源的分类与分布

矿产资源按其性质和用途通常分为：金属、非金属矿产和能源矿产三大类。

第二节 矿产开采与环境

矿山的开采在很大程度上改变了矿山原有的环境。矿山开采耗费过量的土地资源；开采后破坏的土地，既丧失原有的自然生态系统，又难以直接成为进一步服务于某种社会－经济目的的用地；矿山废弃物堆置场是周围环境的严重污染源；当矿山位于城市、河流或交通干线附近时，采矿地的破坏性发展将成为干扰城市和区域经济规划和实施的主要障碍之一。

矿山，按其产品性质分类，有冶金矿山(黑色金属、有色金属、稀土元素、放射性元素等)和非金属矿山(煤矿、石料、陶土等)；按其开采方式分类，有露天开采矿山和地下开采矿山。

矿山开采引起的生态破坏，主要由以下三个过程导致的：开采活动对土地的直接破坏，如露天开采会直接毁坏地表土层和植被，地下开采会导致地层塌陷，从而引起土地和植被的破坏；矿山开采过程中的废弃物(如尾矿、矸石等)需要大面积的堆置场地，从而导致对土地的过量占用和对堆置场原有

生态系统的破坏；矿山废弃物中的酸性、碱性、毒性或重金属成分，通过径流和大气飘尘，会破坏周围的土地、水域和大气，其污染影响面将远远超过废弃物堆置场的地域和空间。

由上述三个过程，在生态系统层次上采矿地生态破坏的三个特征：景观型破坏，对采矿地地貌的影响；环境质量型破坏，对所在地区土质、水质，甚至大气质量的影响；生物型破坏，对原有生物群落的摧毁，及对当地生物群落的严重破坏甚至摧毁。

一般可以认为，冶金矿山引起的环境质量型破坏以及由此导致的生物型破坏要比非金属矿山更严重；露天开采的矿山引起的景观型破坏和生物型破坏，要比地下开采的矿山更严重。

 矿山开发的生态环境影响具体体现在以下几下方面：

 （1） 水文地质环境的破坏（2） 水体污染严重（3） 土地的占用与破坏（4） 对大气的严重污染

二、矿区废弃地的生态恢复

（一）废弃地的生态恢复概述

1、废弃地生态恢复的意义

废弃地生态恢复的意义体现在社会效益、经济效益和生态效益三个方面。

1、废弃地的生态恢复具有很大的社会效益，一方面废弃地的生态恢复可以美化社会环境，避免居民远距离迁移带来的不便和种种隐患。另一方面，废弃地的生态恢复也可以节约土地资源，缓解目前发展中国家地少人多的现状。

2、废弃地的生态恢复顺应了发展循环经济的社会需求，可以促进工业产业链的重新组合，并为生态恢复单位带来可观的经济收益。一方面城市废弃地的生态恢复使土地生产力得以恢复、生态环境得以改善。另一方面，矿区废弃地的生态恢复也可以减少征用土地的费用，降低企业生产成本和经济负担。

3、此外，对废弃地进行生态恢复还有助于区域旅游文化的开发和满足城市居民游览的需要。对废弃地进行生态恢复，可以带来巨大的生态效益。

2、废弃地生态恢复的原则

1）自然原则： 废弃地的生态恢复受到自然环境的巨大影响，对废弃地进行生态恢复必须首先考虑当地的各种自

然特征、环境因素，因地制宜地进行。

2）系统原则：

无论废弃地产生的途径如何，无论废弃地恢复后进行何种的利用，废弃地的生态恢复都是进行一个生态系统

的恢复，必须遵循生态系统的规律，按照生态系统的原则和方法来建立。即建立合理的内容组成（种类丰富度及多度）、结构（植被和土壤的垂直结构）、格局（生态系统成分的水平安排）、异质性（各组分由多个变量组成）、功能（诸如水、能量、物质流动等基本生态过程的表现）。另外，矿区废弃地生态恢复的对象又是一个社会、经济、自然三个子系统相互偶合、相互促进、相互制约的动态系统。三个系统之间的物质、能量、信息的传递是一个统一整体，每个子系统都要考虑其构成要素、结构特点及彼此之间的关系。

3）无害化原则： 对废弃地的生态恢复要首先考虑生态的手段，尽量使用对其他生态系统无害的手段对废弃地进

行生态恢复。以其他生态系统的损失作为本地生态恢复的代价，不符合生态恢复的内涵。

4）经济原则： 对废弃地的生态恢复要实事求是，从区域资源的适宜性出发，考察区域社会经济特征，确定生态恢

复的内容和重点，设计生态恢复方案，规划生态恢复项目，从地力、人力、财力三方面量力而行。

5）管理和监督原则： 对废弃地进行生态恢复之前，应该制定废弃地生态恢复规划，在废弃地进行生态恢复之后，

应该对已经恢复的废弃地进行有效地管理和监督，直到其生态系统功能和结构趋于完善为

止。

3、废弃地生态恢复的步骤

1）前期基础调查

在土地利用开始之前，开展本底调查，即对土壤、植被、动物、自然资源，甚至人文遗产等进行详细记录，并拍下原貌照片，在条件允许的情况下保存原生的动植物资源。

2）现状调查和分析

对已有的废弃地进行现场调查与分析，包括地质及自然条件、社会经济现状及发展目标、自然资源状况和环境污染状况等。结合现有条件进行废弃地生态恢复的整体规划和生态恢复工程设计，确定恢复的目标。

3）地形地貌和土壤系统恢复

对现有的废弃地进行地形修整，重建表土层，对土壤采取一定的改良措施，建设排灌系统并采取一定措施以防止水土流失。

4）生态系统恢复

按照生态恢复规划和设计进行生态系统的恢复或重建，并设定一定的指标在一定的时期后对生态系统的重建和恢复进行评价。

5）生态恢复的管理和监督

对生态系统的恢复过程进行管理，对出现的问题及时进行补救；对生态系统的恢复过程进行监测，以获取新的知识应用于以后的生态恢复研究。

4、废弃地生态恢复的方法

1）工程恢复方法

工程恢复方法是生态恢复的基础方法，广泛应用于各类生态恢复工程中。它的主要目的是对废弃地的地形、

地貌和土壤本底进行恢复，建立利于植物生长的表层和生根层。在实践中，主要的方法有表土处理方法如堆置、平整等；矿坑恢复方法如矿坑充填、积水坑疏排、建造人工湖泊等；还包括一些如强夯、疏松、淋溶以及表土更换等土壤改良措施。一些物理恢复方法也可以包括在工程恢复方法中，如客土法和土壤的电修复、热修复等。工程恢复方法往往是生态恢复的开端，为生态恢复提供一个较好的土壤基质层，以利于植被的恢复。

2）化学恢复方法

化学恢复方法在生态恢复中利用相对较少，一般只应用于小范围的生态恢复，它的主要目的有二：一是和

工程恢复方法结合，改良土壤的本底，以适合植物生长；二是在生态恢复的过程中增加植物的成活率和生长的速度。目前使用的化学方法包括酸化（添加炼铁残渣或有机质）、碱化（添加碱石灰）、去除盐分（添加石膏）、去除毒物（EDTA配合）、营养物添加（合适的化肥、有机质）等。

3）生物恢复方法

生物恢复方法是目前利用比较广泛的一种方法，在工程恢复进行之后，都要普遍地采用生物恢复方法对生

态系统进行恢复。其目的是恢复土壤肥力和生物生产能力，建立稳定的植被层以构建生态系统。根据生态系统恢复的阶段，初期的生物恢复方法包括微生物土壤改良、特种植物栽种、植物引种等；生态恢复后期的生物恢复方法包括个体、种群、群落各个层次的生物恢复、控制技术。

（二）矿区废弃地生态恢复技术

1、矿区废弃地地形地貌恢复技术

矿区废弃地地貌恢复的主要任务是恢复废弃地的原始地形地貌，防止地质变动，提供土壤基质，为今后的土壤恢复和生态系统恢复奠定基础。在这里，尤其应该加强有机废弃物如污水、污泥、泥炭、垃圾及动物粪便等在矿区废弃地地形地貌恢复上的应用。一方面它们富含养分，可以改善基质的营养状况，另一方面是它们含有大量的有机质，可以螯合部分重金属离子缓解其毒性，而且这些物质本身便是固体废弃物，用于治理废弃地可以达到以废治废，变废为宝的效果，具有较大的综合效益。

1）充填恢复技术

充填恢复技术主要是针对露天矿区采场废弃地而言，所谓的充填恢复技术就是使用一定的固体物质，对矿

业开采留下的矿坑或沉陷区进行充填，对于一些留有积水的区域或者地势不平整的区域也可以利用充填恢复技术进行地形地貌的平整和恢复。

a、煤矸石充填恢复技术b、粉煤灰充填恢复技术c、城市固体废弃物和一些工业废弃物充填

2）废弃物利用恢复技术

废弃物利用恢复技术主要针对矿区排土场废弃地和尾矿废弃地，将矿区产生的废弃物实行再利用，减少土

地的占用，降低对排土场进行生态恢复的难度，或者从根本上防止排土场的生态破坏作用。在生态恢复方面，除了上面已经介绍的煤矸石充填技术和粉煤灰充填技术，还可以对城市污水处理厂的活性污泥等进行利用，以解决生态恢复中土壤层恢复的问题。

2、矿区废弃地植被恢复技术

1）植被恢复的重要性

利用多层多种植物群落的整体结构，通过林冠层的截留及凋落物形成的下垫面，减缓雨滴溅蚀力和地表径流量，控制水土流失；利用植物的有机残体和根系穿透力以及分泌物的物理化学作用，促进土壤的发育形成和熟化，改善局部环境，并在水平和垂直空间上形成多格局和多层次，造成生境的多样性，促进生态系统生物多样性的形成；利用植物群落根系错落交叉的整体网络结构，增加固土防冲能力，为其他生物提供稳定的生境，逐步恢复业已退化的生态系统。

2）选种原则和不同地区的选种

选种原则：1、选择生长快、适应性强、抗逆性好的植物；2、优先选择固氮物种和当地乡土树种和先锋树种；

3、综合考虑经济价值和生态效益。

对于草本植物来说，禾本科和豆科植物往往是首选物种，因为这两类植物大多有顽强的生命力和耐贫瘠

能力，生长迅速，而且豆科植物具备固氮作用。

3）植被恢复的栽种技术

a、播种植物

大部分植物群落中含有埋在土壤中可以自行生长的种子的种群。矿区废弃地的植被恢复可以从残余的表层

土中开始，或从相似的地点选择表层土中的种子。

如果没有足够的遗留表土种子库，就选择一定的种子大面积播种，其成功种植需要几个过程：合适的种子

来源及质量；运输和储存方法；种子前期处理；环境条件。

b、栽培植物

对于已经产生不定根的多年生物种，可以栽种无性繁殖的侧枝，且应该选择多种植物一起种植。

另一种方法是在实验条件下或园艺条件下种植种子培育籽苗，产生的植株生长到足够大时再移植到野外。 此法的缺点是栽种后需要精心的护养，而且投资较高。

c、移栽植物

移栽成熟个体需要更大的劳动强度。大部分植物，尤其是大的树木，必须锯掉很多的枝叶将植物的水分蒸

发减少到最小时才可以移动，而且挖出的土方必须足够大以保护根系不受损伤。在国外很少允许迁移关键物种，特别是那些长寿的木本植物。当然，如果原来的移植地遭到了破坏，从外面移栽成年植物恢复矿区废弃地的做法还是可取的。

4）植被恢复的养护技术

此养护主要是一些农业方面的技术，如除草、病虫害控制和一些植物相互作用的控制等。

由于在矿区废弃地生态恢复中人类是在新的环境中重建生态系统，因此生态系统受到的干扰也会加剧。任

何对生态系统的干扰，既包括自然的干扰（如飓风），也包括人为的干扰（如放牧）都可能对恢复的脆弱植被造成毁灭性的打击。因此，要严格地避免外来的人为干扰，对自然干扰要尽量弥补造成的损失。

3、矿区废弃地植被恢复土壤系统修复技术

此目的是建立适宜植物生长的土壤层，以迎合生态系统的底层——绿色植物恢复的需要。矿区废弃地的土壤层往往被完全破坏，而经过地貌生态恢复重新覆盖上的表土没有经过熟化，植物在很短的时间内难于在这种表土上建群。

1）物理修复技术

a、基本技术

矿区废弃地的表土常常会流失或遭到破坏。因此在进行废弃地的地貌恢复之后要利用一些简单的基本工程

技术对土壤进行前处理，包括粉碎、压实、剥离、覆盖、固定、排除（水、废物）、灌溉等；实际操作中还包括梯田种植、排流水道和稳定塘设施等。

b、客土法（排土法）

如果矿区废弃地表层遭受严重的重金属污染，而污染集中于地表数厘米或较浅层，可以考虑采用客土法，

即采用别地土壤掺入本地土壤以改良土质，或者挖去污染层，从土壤资源丰富的地方采集地表土覆盖在废弃地表层形成土壤。

客土法需耗费大量劳动力，并需有丰富的客土资源为条件，是一种极其不经济的手段。因此这种方法只能

应用于那些急需恢复而不得不选用客土发的恢复区，在对矿区废弃地进行生态恢复时候慎重地采用客土法。 c、其他方法

热修复是利用污染物的热挥发性，采用加热的方法将汞或蒸汽压大的有机物从土壤中解吸出来的一种方

法。土壤电修复是一种在20世纪90年代后期才发展起来的新兴土壤修复技术。其基本原理是在被污染的土壤两端加上低压直流电流，利用电场的迁移力，将污染物迁移到一端电极室，从而实现分离。

2）化学修复技术

a、施肥 向土壤中添加一些有机添加剂，最好的选择是一些有机废弃物如污水污泥、垃圾或熟堆肥等；还可以向

土壤之中添加一些无机添加剂如采石废弃物、粉碎的垃圾、煤灰、石灰、石膏肥料、氯化钙和硫酸等，

改善土壤特性。此外，还可以在土壤表层覆盖一些物质，如在有毒的尾矿废弃物上覆盖一层如煤渣、钢

渣等惰性材料，可防止有毒金属向表土迁移；覆盖植物残余物可增加土壤的持水量并减少地表径流对土

壤造成的侵蚀。

b、酸化和碱化

大多数矿区废弃地的问题是酸化。在硫铁矿、铜矿、铅锌矿和煤矿等矿区过度酸化的废弃地，向土壤中添

加碱石灰是一种常用的技术。对于碱化的土壤，可以向其中添加一些含硫的物质（如炼铁的矿渣）或者是有机质，降低土壤的pH值；硫磺和石膏也常常用于改善碱性矿区废弃地。对富含较高碳酸钙及pH值的矿山废弃地，也可利用适当的煤炭腐殖酸物质进行改良。

c、重金属去除

通过加入化学物质降低重金属的可溶度，从而降低植物对重金属的可利用性，使重金属元素对植物的影

响消失。如EDTA可以和重金属离子形成稳定的配合物，降低重金属离子毒性，减少植物对重金属离子的吸收。

3）植物修复技术

广义的植物修复技术包括利用植物固定或修复重金属污染土壤、利用植物净化水体和空气、利用植物清除

放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等方面。狭义的植物修复技术主要指利用植物清洁污染土壤中的重金属和某类有机化合物。

植物修复技术包括植物吸收、植物降解、植物挥发和植物固定四个方面。目前的植物修复技术包括在初步

恢复的废弃地上种植具有耐受力或积累能力的物种、种植具有固定营养物能力的物种。

a、种植具有耐受力或积累能力的物种

具有耐受力的植物并不具备对重金属的吸收能力，只具有对土壤系统的生物修复能力；具有积累能力的植

物可以吸收重金属，在减少土壤系统重金属元素含量的同时对土壤系统进行修复；还有一些植物能够在土壤中钝化重金属，也可以用于废弃地的土壤修复。

b、种植具有固定营养物能力的物种

某些植物对土壤中的营养元素有着特殊的固定功能，种植这些植物可以加快矿区废弃地土壤系统中的营养

积累，缩短恢复时间。

利用生物固氮是化肥和有机肥的很好替代。在毒性较低的废弃地，生物固氮具有巨大的潜力。豆科植物能

生长于污染土壤并进行有效的固氮作用，使土壤中氮的积累大幅度提高。

4）微生物修复技术

a、抗污染细菌

许多细菌具有抗污染的特性，因此在污染区接种一些抗污染物的细菌是一种去除污染物的有效方法。如在

铁污染的土壤中接种铁氧化菌，可以比传统的处理法节省1/3的费用。

b、接种高效生物

此生物分两类：一类只吸收污染物，如藻类可有效地吸收和富集重金属元素；另一类既吸收污染物又排

放污染物，如苔藓是一种高富砷的低等生物，它对砷的富集可达1.25‰。

c、接种营养生物

生态系统的恢复是一个群落的恢复，因此接种能提供营养的微生物不仅能去除污染物，还能为群落其他

个体的生长提供有利条件。如在有钼污染的地区接种VA菌根不仅有利于对磷的吸收，而且还有利于对钼的吸收，并能促进根系生长和根瘤形成，进而促进地上部分生长。

运用微生物进行土壤系统的修复是目前研究的一个热点，至于如何针对某一类特殊的矿区废弃地，选择哪

一种修复方法或选择哪一种微生物，均有待进一步研究和完善。

第八章 沙产业和绿洲建设

第一节 沙产业

一、沙产业概述

1、沙产业的主要特征和核心非常重要,有以下4点：

（1）、在空间上： 研究开发利用沙漠、戈壁、沙漠化和风沙化土地,也就是钱学森同志讲的“不毛之地”,以开拓人

们的生活空间。这类土地主要分布在我国的北方干旱、半干旱和亚湿润干旱区。沙漠、戈壁多

分布干旱地区,而沙漠化土地主要分布在半干旱、亚湿润干旱地区。

（2）、在定位上： 以生物的特有机能,提高太阳能的转化率。要利用科技手段,改善植物所需的水分、温度、二氧化

碳供给量和各种养分条件,提高生物对太阳能的转化率。

（3）、在核心上：利用现代新技术。在保护、改善环境实现资源、人口、环境可持续发展的情况下,要充分利用现有

各方面有关的科技成果和现代新科学、新技术、新工艺、新材料,改善生物生存发展的不利条件,

提高太阳能的转化率,达到增产、高效。

（4）、在经营上：以系统工程理论为指导,产业化经营,科学管理。

3、沙产业概念

钱学森：在“不毛之地”上,利用现代科学技术,包括物理、化学、生物学等科学技术的全部成就,通过植物的光合作

用,固定转化太阳能,发展知识密集的农业型产业。

朱俊凤：在沙区利用生物的机能,采用高新技术,满足生物生长条件,提高太阳能的转化率;经过人工培育和科学管理,

使其不断发展和再生,为人类提供产品;通过资源合理利用,优化配置,形成以产品生产,加工和经销为主要内容的产业链,实现规模效益,并不断优化升级,持续发展,则称为沙产业。

二、沙产业理论与技术

1、沙产业理论

1.1、以沙漠化防治、水资源合理利用为主要内容的生态理论

1.2、以农业工业化为主要内核的沙产业经济理论

农业工业化表述为:立足发挥农业资源的优势,将农业和农产品加工工业作为主导产业,通过重点发展农产品的精

深加工业,将农产品转化为工业制成品,加快由传统农业经济转化为现代工业经济的进程,并

从资金、技术、市场各方面创造条件,加快由劳动密集型的工业向资金和技术密集型的重化

工业转化的一种工业化战略。

1.3、以沙漠和沙漠化地区资源高效利用为主要内容的技术创新和技术传播理论

沙区高效型农业所采用的技术措施归纳起来主要有3种方式：

第一是采用现代工程技术措施为作物营造最适宜的生长发育环境,从而达到优质、高产、高效。如以温室、

塑料棚等为代表的设施农业及其配套技术。这些技术方法改变了传统农业对气候条件的依赖性,以大跨度、高投资、大规模、集约化的特点,扩大了农业的空间范围。

第二是节水保墒增效的农业栽培技术。它通过农作措施,改变作物局部环境来提高作物的生产效率。如作物

间作套种,立体栽培,可提高地表覆盖度,分层利用光能,提高土壤水肥利用率;地膜、秸秆覆盖和衬膜技术可降低水肥渗透和散失,增加地温,保肥增墒等等。该类技术易学易用,农民便于接受,推广见效快。

第三是利用和开发作物本身所具有的抗逆性因素资源,通过选种育种,选择经济现状优良,耐旱耐瘠薄,低耗水

高产值的沙性宜栽培种或品种。良种化和适地适栽始终是沙产业开发的一项重要工作。沙地经济植物的驯化栽培技 术是沙产业开发中最具特色的一项工作。

2、沙产业技术路线

20 年来各地根据沙区资源特点,在实践中创造了“多采光、少用水、新技术、高效益”的技术路线。

第二节 绿洲

一、绿洲概念及特征：绿洲即指荒漠中能“住”和能“喝”的地方。

2、绿洲定义的内涵

2.1、绿洲是干旱区独有的地理景观

2.2、稳定供给的水资源是绿洲存在的基础

2.3、绿洲具有资源组合优势

相对于土壤贫瘠、植被稀少的荒漠地区，绿洲具有水、土、气候等资源组合优势，有利于草木、作物的良好生长和人类的良好生存与发展，能为绿洲植物和人类提供持久的生命承载力；绿洲还具有一定规模的人口、劳动力、居民点和必要的生产生活设施，可作为人类长期聚集开发的场所和对干旱区进行广度、深度开发的根据地。

2.4、绿洲构成独特的生态地理系统

3、绿洲的特征

3.1、地缘性——具有明确、清晰的边界范围

3.2、维水性——以水资源为核心，有较佳的资源组合条件

3.3、脆弱性——环境容量小，脆弱易变

3.4、高效性——经济、社会、生态效益协调良好

3.5、演变性——荒漠化与绿洲化

3.6、双向态势——向内积聚、向外开放

绿洲形成发展的过程，首先是绿洲资源开发及社会经济不断向内部积聚的过程，随着社会生产力的发展，绿洲与外部世界的联系日趋严密，向内积聚规模扩大，对外开放程度提高，从而使系统向更复杂、更高级的方向演进。

二、绿洲类型

1、根据人类活动强度和自然环境的影响程度分类

1.1、天然绿洲

1.2、半人工绿洲：分布在河谷、山麓地带，以受到人类有效保护及改造的林地、草地为主要景观。

1.3、人工绿洲：根据经济结构、利用方向建造。

（1）农业绿洲：以农田、人工林、渠道、农村庭院等为主要景观，如河西武威、高台等绿洲；以人工草地、林地、

牧民定居点为主要景观，如阿勒泰牧区。

（2）工矿绿洲：如克拉玛依、玉门、嘉峪关等，以厂房、仓库、道路、住宅等为主要景观。

（3）城镇绿洲：如乌鲁木齐、石河子，以城市建筑与设施、城市绿地为主要景观。

2、根据形成的地质地貌条件或土地类型分类

2.1、扇形地绿洲：距河流出口处不远。水源丰富且有保证、土壤肥沃、地下水埋藏适中，地下径流畅通、水质良好，

基本无土壤次生盐渍化威胁。如武威、张掖、酒泉、乌鲁木齐等。

2.2、冲积平原绿洲：分布在水量较大的大、中型内陆河两岸阶地上，地形平坦、土层深厚、土质优良，水源便利，

宜于垦殖及村镇建设，大部分地区存在沼泽并有盐渍化危害。

2.3、三角洲型绿洲：分布在内陆河尾闾的湖滨三角洲或散流干三角洲地区。地势平坦，引水方便，但水源不稳定，

易受河流改道和上游人类活动的影响，如河西走廊石洋河下游的民勤、昌宁绿洲。

3、根据形成过程和建设周期分类

3.1、古绿洲：一般有上千年甚至几千年的开拓经营历史。有废弃的也有存在的。探求其废弃的原因有利于合理、有

效地开发现在的绿洲。

3.2、老绿洲： 经营数百年，仍在发展利用，如张掖、武威绿洲。

3.3、新绿洲：我国新绿洲一般是指中华人民共和国成立后兴修水利、开荒造田、扩大耕地面积发展起来的绿洲，习

惯上也称新灌区，多分布在旧绿洲外围和边缘。

三、绿洲的功能与演化

1、绿洲的功能

1.1、生产功能：绿洲系统的生命力就在于生产，为社会提供丰富的物质和信息产品。

1.2、生活功能：绿洲不仅提供基本物质生活条件，还具备提供高档消费品、文化精神需求以及扩展活动空间的潜能。

1.3、生态功能：人类对干旱区的开发改造，破坏了原来天然生态系统的自然平衡，绿洲具有一定的还原能力，还具

有自我净化和人工调节功能，但能力有限。

2、绿洲的演化：演化方向为正反两个方向，演化动力为自然应力和人文应力的共同作用。

四、绿洲发展中的生态环境问题

1、干旱地区的一个世界性生态环境问题——沙漠化

2、绿洲荒漠化蔓延

2.1、水环境恶化 2.2、植被退化 2.3、耕地盐碱化 2.4、沙尘暴发生的频率和破坏程度急剧增加

3、绿洲生态环境污染

五、绿洲生态建设的基本原则

1、坚持生态环境建设与生态环境保护并重的原则 2、坚持污染防治与生态环境保护并举的原则

3、坚持统筹兼顾、整体综合决策的原则 4、坚持绿洲城镇污染治理与农村生态环境综合整治双管齐下的原则

5、坚持生态效益、经济效益和社会效益三者相统一的原则 6、坚持环境保护与经济和产业结构调整相结合的原则

7、坚持依法保护和治理生态环境的原则