敦煌市近30年荒漠化影响因素分析

第35卷第3期2010第3期年9月

甘肃林业科技

Journal of Gansu Forestry Science and Technology Vol.35No.3Sep. 2010

文章编号：1006-0960（2010）03-0021-05

敦煌市近30年荒漠化影响因素分析

唐卫东，李得禄，赵明，康才周

（甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站/甘肃省治沙研究所，甘肃武威733000）摘要：应用主成分分析法对敦煌市荒漠化影响因素进行了分析，以年末总人口、耕地面积、粮食产量、造林面积、经济作物面积、农村用电量、上游来水量、年均降水量、平均气温、平均风速、人均收入、工业总产值等12个指标的多年数据进行分析，研究了各个指标之间的内在关系以及各类指标对敦煌荒漠化的影响程度。结果表明：敦煌地区的现代荒漠化是一个以人为因素作用为主的的综合过程，其中人为因素对敦煌荒漠化起决定作用，自然因素的影响相对较小。

关键词：敦煌市；荒漠化；影响因素；因子分析

中图分类号：Q 16

文献标识码：A

doi ：10.3969/j.issn.1006-0960.2010.03.005

Analysis on Influencing Factors of Desertification in Dunhuang City

TANG Wei -dong, LI De -lu, ZHAO M ing, KANG Cai -zhou

(Minqin National Studies Station for Desert Steppe Ecosystem &Gansu Desert Control Research Institute, Wuwei 733000Gansu )

Abstract:In this paper, influencing factors of desertification in Dunhuang city were analyzed using principal component analysis, the total population at the end of year, cultivated area, grain output, afforestation area, the number of motor -pumped wells, wheat yield, rural electricity, upper stream inflow, annual precipitation, average temperature, average wind speed, the per capita income and industrial output value were determined, the intrinsic relationship be -tween the various indicators and the impact degree of various indicators desertification in Dunhuang region. The results showed that the factors of modern desertification of Dunhuang region are a comprehensive process, including human factor and natural factor. Human factor was the main factor of desertification of Dunhuang region, and natural factor was rela -tively small.

Key words:Dunhuang city; desertification; influencing factor; factor analysis 荒漠化是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。荒漠化的定义中明确指出了荒漠化形成的原因，人类在荒漠化治理的过程中也在积极探索荒

漠化形成的原因，以寻求最佳治理途径。荒漠化的形成与发展是一个十分复杂的过程，从发展来看，地质时期荒漠化与自然因素关系直接，而从人类历史和近代荒漠化发展趋势来看，是人类活动加速了荒漠

收稿日期：2010-07-19基金项目：国家科技基础性工作专项（№. 2006FY110800）资助。作者简介：唐卫东(1980—) ，男，甘肃民勤人，实习研究员，主要从事荒漠化防治工作。E-mail:[email protected]

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化发展的速度，人为因素占主要成分[1]。人为因素是当前土地荒漠化加剧的重要驱动因素之一，其中，人口压力、滥垦、滥牧、滥樵对土地荒漠化具有直接的诱导和加剧作用[2,3]。在现代荒漠化形成的原因中有关学者从定性和定量方面都进行了深入的研究[4~6]，为了更加明确荒漠化形成过程中自然因素和环境因素在促进荒漠化进程中所占有比例与作用的大小，在定量分析方面还需要开展深入的研究。在荒漠化影响因子研究中，国外主要从人类对自然资源过度利用、土地利用、社会经济因子以及温室气体引起的气候变化研究对荒漠化的影响等等。在国内蒋志荣用定量分析法研究了民勤荒漠化形成的自然因素和人为因素[7]；刘治彦运用生态经济承载力方法就人类经济活动对荒漠化影响进行定量实证研究，在此基础上进一步分析人类不合理经济活动的原因及危害[8]。章予舒应用变异系数和相关系数对疏勒河流域主要环境因子的变异程度及对土地荒漠化发展态势的影响进行分析研究，结果表明荒漠化发展态势与人为因子的关系较与气象因子的关系更为直观和显著

[9]

多倍，属典型的暖温带极端干旱性气候。平均海拔1138m ，年平均气温9.3℃，日照时数达3246.7h ，8级以上大风日数7.8d 。土壤类年平均风速1.9m/s，

型以灌淤土为主，占总耕地面积的70.5%，其次是潮土、风沙土、棕漠土类、盐土类、草甸土类、沼泽土类

天然植被主要以旱生和超旱生灌木、半灌木和草等。

本植物为主。其间有甘肃敦煌西湖国家级自然保护区，孕育了独特的动植物区系和生态系统，植被类型相对丰富[13]。

2指标选取

从荒漠化影响因素定性分析的研究中可以看出，人为因素中过度放牧、过度开荒、对水资源不合理的利用成为荒漠化不断加剧的主要原因。而樵采、滥伐等在当今荒漠化中所占比例甚小，多年气候变化对荒漠化影响更是微不足道。敦煌现代荒漠化加剧，主要是由于人类不合理的开发利用自然资源造成的，主要包括大面积开荒，过度开采利用地下水资

综合人类活动和自然因素对荒漠化源，弃耕等原因。的影响因素，根据研究区社会经济活动中资源利用

特征，广泛收集敦煌近30年来的人为因素和自然因

其中素中的主要指标体系并从中选取了12个指标，人为因素包括年末总人口、耕地面积、粮食产量、造

经济作物面积、农村用电量、人均收入、工业林面积、

总产值，自然因素包括上游来水量、年均降水量、年平均气温、年平均风速，共12项指标。

选用的工农业等人为因素中的数据指标来源于

公开出版物，主要包括《敦煌统计年鉴》、《甘肃年鉴》，气象指标数据主要来源于中国地面国际交换站气候资料年值数据集。收集数据资料时间为1985~2005年。

。张宏从土地利用的角度，分析了我国荒漠化地区人口增长与土地荒漠化的反馈关系，认为决定我国干旱、半干旱区土地开垦并导致荒漠化发生和发展的主要人为因子是人口数量增加、水资源利用效率漠对敦煌莫高窟和西湖自然保护区的危害[11]。王继和在对库姆塔格沙漠的研究中也指出敦煌荒漠化危害最为严重的就是对敦煌南湖乡、莫高窟和西湖国家级自然保护区的危害[12]。研究结果均认为库姆塔格沙漠对敦煌市荒漠化影响较为严重，而对其他因素对敦煌市荒漠化影响的研究较少。本文通过调查收集敦煌及其周边地区多年的自然因素和人为因素资料，通过主成分分析法，研究了自然因素和人为因素的变化对敦煌市近30年来土地荒漠化发展态势的影响，分析了土地荒漠化成因，为该区域制定科学可行的生态、经济建设规划提供理论依据。

和土地生产力状况[10]。俄有浩等人分析了库姆塔格沙

3研究方法及相关计算公式

主成分分析法是一种掌握主要矛盾的统计分析

1研究区概况

敦煌盆地位于甘肃省河西走廊的最西端，地处

方法，它可以从多元事物中揭示影响研究问题各指

标的主要方面，找出关键因子，帮助人们更好地了解事物，掌握和认识事物现象的本质，该研究方法采用主成分分析法进行分析。

由于所收集的数据量纲不同，为了消除性状之间数值的大小和变化幅度的差异，对原始数据进行标准化处理，标准化处理按下面基于统计学运算的标准化变换公式(1)进行计算。然后采用主成分分析方法（PCA ）、多元线性回归方法进行分析，所有数据均采用SPSS 软件进行处理。

甘肃、新疆、青海3省（区）交界处，是丝绸之路上的历史文化名城，有世界文化遗产莫高窟、沙漠奇观鸣沙山、月牙泉、阳关遗址。全市总面积3.12万km 2，其

仅占总面积的4.48%。敦煌中绿洲面积0.14万km 2，

深居内陆，气候干燥，降水稀少，蒸发强烈，年均降水量39.3mm ，蒸发量2486mm ，蒸发量是降水量的60

第3

期

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征向量分量呈负值。对这些绝对值较大的指标进行分

析比较，可以看出影响敦煌荒漠化的因素表现为两个不同的方面。一个方向表现为以人口数量、耕地面积、人均收入、农村用电量、经济作物面积、工业总产值为主的人为因素，另一个方向表现为上游来水量、平均风速为主的自然因素。从粮食产量来看，表现出负值，其主要原因是粮食在1980年以来产量基本稳定，从

其中和s j 分别是第j 个指标数据的平均值（公

式2）和标准差（公式3）。

1987年开始粮食产量逐渐增加，1992年达到粮食高

峰，随后粮食产量稳中有变，从1998年以来随着社会的发展，经济作物数量显著增加，粮食产量基本呈下降趋势，粮食产量的变辐很大，其相关系数相对较大。随着农村人口的增加，工农业的持续发展引起了土地面积的不断增加，相应地用水量也显著增加，农业的发展导致农村用电量也显著增加，人均收入也在呈不断增加的趋势。自然因素年均降水量、平均风速、上游来水量相关系数呈较小的负值或正值，说明气候等自然因素对荒漠化的影响较小。因此在敦煌荒漠化人为因素中由于人口的增加引起了一系列连锁反应，最终使土地面积大幅度增加、水资源日渐短缺，荒漠化程度逐年加剧。

44.1

结果分析相关系数分析

表1、表2分别列出了各相关指标间的相关系数

矩阵和12项指标在前3维分量中的特征向量。可以看出在影响敦煌荒漠化的各项指标中，人口数量与耕地面积、人均收入、经济作物面积、农村用电量、工业总产值呈显著正相关关系，它们的第1主成分特征向而与上游来水量、平均风速、量分量也呈较大的正值。

粮食总产量呈显著负相关关系，它们的第1主成分特

4.2敦煌荒漠化影响因素分析

表3给出了敦煌荒漠化影响因素的特征值、贡

献率和累计贡献率，可以看出主成分十分突出，当只

取前3个向量时，其累计贡献率就达到81.058%，而达到60.030%，第2且第1主成分的贡献率十分高，

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主成分的贡献率只有14.325%，说明PRIN 1、PRIN 2和PRIN 3等3个主成分起的作用非常重要，已可以反映敦煌荒漠化影响因素的主要指标。表4列出2个主成分相对应特征向量，以及每个向量所对应的荒漠化影响因子指标。由于第1个主成分的贡献率

人为因子的分量，其中：贡献率为12.264%的第2主

成分仍是表征人为因子的分量；上游来水量和平均风速负荷量绝对值呈最大，但是方向相反，说明粮食产量的增加对荒漠化影响呈下降趋势，而以自然因素为主的平均风速对荒漠化影响逐渐趋于增加。贡献率为8.764%的第3主成分是表征自然因子的分量，即年均降水量。在表4中，各指标的大小和正负体现了各项指标在主分量中的大小和作用方向。从各分量的值可知各指标在第1主分量中，人口数量、耕地面积、农村用电量、造林面积、人均收入、粮食产量、工业总产值、经济作物面积8项指标的负荷量绝对值较大，在0.727~0.979之间，说明人为因素是影响荒漠化的主要决定因素之一；其次，年均气温、年均风速负荷量的绝对值分别为0.715和0.283，表明自然因素也是重要的影响因素，但影响的程度不如人为因素明显；在第2主成分中，经济作物负荷量绝对值最大，在第3主成分中年均降水量负荷量绝对值最大。综合各个主成分贡献率和因子载荷值认为人为因素对荒漠化的作用相对较重。

PCA 排序是以敦煌市区荒漠化影响因素的综合

较高，其在全部指标中处于重要位置，并且是认识敦煌荒漠化影响因子的重要方面。贡献率为60.030%的第1主成分是以人为因子的负荷量为高，为表征

指标作图，使一个多维问题简化为低维空间中的简单问题。通过计算各指标坐标值，画出每个指标在空间中的位置，它们显示出各个指标之间的关系，相距靠近着表示关系越密切、远离着表示关系越疏远。由

图1可知，影响敦煌荒漠化的因素可为3类：第1类包括粮食产量；第2类包括上游来水量、年降水量、

年均风速；第3类包括人口数量、耕地面积、农村用电量、人均收入、经济作物、工业总产值等。

5结论与讨论

一般说来，气候变异和自然环境的演变过程是缓慢的，但一旦人类活动参与了这一过程，则会激发并加速荒漠化进程。敦煌地理位置独特，戈壁沙漠占有很大面积，发展空间相对狭小，然而随着人口社会经济的发展，人类对自然环境、水土资源干预力度不断加大，人为因素对环境的不断介入和渗透，对生态环境带来了一系列负面效应。

本研究通过主成分分析方法，获取了各主成分方差贡献率，以人为因素为主的第1主成分占有很高的贡献率，为60.030%，可以判定，以人口数量增

第3期

唐卫东等：敦煌市近30年荒漠化影响因素分析25

加、耕地面积扩大、需水量增加等人为因素在敦煌市

区荒漠化中占有重要比例，是敦煌荒漠化的主导因素之一，而第2主成分贡献率仅为12.264%，上游来水量、平均风速、年均降水量、平均气温等自然因素在荒漠化的促进作用中占有很小的比重。因此可以说敦煌荒漠化加剧原因以人为因素为主且占有很大比例，自然因素对荒漠化发展有一定影响，但是影响程度远远小于人为因素。在现代荒漠化中影响因素结果中基本都强调了人为因素在荒漠化进程中的负面作用较大。

水资源是荒漠生态系统中最为活跃的因素之一，在敦煌现代荒漠化的进程中，主要是人口的增加，导致耕地面积不断增加，进而导致对水资源的干预力度加大，大量超采地下水，过度利用地表水，其次通过修建水库、衬砌渠道，提高了对水资源的利用

水资源的日渐短效率，地下水的补给来源受到干扰。缺致使生态用水难以得到保障，荒漠植被衰退，荒漠

化程度加剧。蒋志荣在对甘肃民勤荒漠化影响因素定量分析中指出：地下水位的下降是造成民勤绿洲边缘植被退化的原因，认为荒漠化发展进程中人为自然因素占18%[7]。该研究结果与敦煌因素占82%，

荒漠化影响因素基本一致。

由于数据指标收集方法等原因，一些自然因素和人为因素指标收集不够全面，如上游来水量数据只收集到了上游来水量，疏勒河等其它支流没有收集到，还有地下水变化、矿化度、人口素质、沙尘天气日数、土壤肥力、政策法规等等。因此该研究只是总结了一部分自然因素和人为因素指标对敦煌市荒漠化的影响，要彻底搞清楚敦煌荒漠化的成因还有待于进一步进行系统、全面的分析和研究。

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