孙武¹ 南忠仁² 李保生¹ 张勃³

（1．华南师范大学 地理系，广州 510631；２．兰州大学 地理系，兰州 730000；
３．西北师范大学 地理系，兰州 730000）

提　要　通过对国内外指标体系在指标选取与数据获得，分级量化与准确性校验方面存在问题的分析，认为目前荒漠化的分等定级有相当多的成分是用土地的绝对景观状态代替相对退化，影响了荒漠化分布范围、危害程度和防治效益的准确评估。土地退化生态基准初始面与终极面的恢复和确定，是建立规范科学指标体系的前提，由此提出了设计指标体系系统的三原则：不同的生物气候带对应的生态基准面决定不同指标体系的地带性原则；不同空间尺度和不同传感器的分辨率决定不同指标体系的层次性原则和以基于 3S 景观类型为核心指标的原则。

关键词　生态基准面；地带性原则；层次性原则；景观类型原则

中图分类号　F301；P931.3

文献标识码　A

文章编号　1000-3037(2000)02-0160-04

　　20 多年来，荒漠化研究有了较大的进展，然而，全球荒漠化的总体态势并没得到根本的逆转，有些地区甚至还出现蔓延。荒漠化的研究与治理任重而道远，其中作为荒漠化研究核心问题之一的分类分级指标体系仍有需要完善的地方。因为评价与监测结果的科学性直接影响到荒漠化分布范围、危害程度和防治效益的准确评估。本文在对以往指标体系存在问题分析的基础上，着重探讨土地退化生态基准面恢复和确定与指标体系间的关系，提出了设计指标体系的基本原则。

1 指标体系存在的问题

　　荒漠化指标体系中包括类型、程度、危险度、逆转效果几方面，其中程度指标体系最为重要。目前，不论在国内还是在国外，有关荒漠化评估的数据各自为政，差异很大，从而也就减弱了对防沙治沙指导上的权威性。究其原因是遵从了不同的指标体系。下面就以科学准确、普适规范、简单实用为标准，概括分析指标体系存在的一般问题。

1.1 指标体系的设计原则

　　由于对荒漠化定义理解上的不同，各指标体系所遵循的设计原则也有区别，共同表现在指标体系缺乏完整的系列与层次，未能体现出指标体系的多样性和统一性，与揭示土地相对退化的实质尚有一定的差距。在进行大范围的荒漠化监测时，只有一个而非一套指标体系。但对同一个区域评价时却因人因单位采用各自差别较大的指标体系。究竟在评价时，用一把尺子还是用同一思想指导下的多把尺子？也就是指标体系的设计如何既反映生物气候地带多样性，又能体现土地退化标准的相对统一性。由于指标体系未能充分考虑土地退化的相对性导致了荒漠化的评价相当多的成分是用土地的绝对景观状态代替相对退化。所以，只有在对荒漠化发生的时空尺度与程度标识方面进行统一，才能建立权威的指标体系系统。

1.2 指标的选取与数据的获得

　　表现在指标体系内部指标间纵横交错、繁琐庞杂，指标都在十多个以上。从横的方面，虽然从系统的观点出发由状态、发展速率、内在危险性、压力方面考察，容易理解，但具体指标的选取缺乏核心指标；指标间相互包含、相互渗透，不可替代性差。如有效土层损失率、土壤损失量、单位年输沙量之间。从纵的方面看，指标缺乏层次性，过去提出的地方、区域、国家、全球四级指标体系没有得到进一步的深入，使不同地区的荒漠化的评判失去了可比性。在数据的获得上有的指标需要大量的人力物力进行实地观测，甚至有的指标用常规方法根本无法获得。除植被盖度、风成物覆盖率等指标利用遥感和统计手段比较容易获得外，其它都需要实测，因而难以实施动态的宏观监测。

1.3 指标的量化与校验

　　指标的量化主要包括程度与危险度评价中单项指标的分级，指标综合时的权重以及退化阶段的确定三方面。在指标体系存在的问题中，量化方面表现得最为混乱。如果说指标在选取上有大同的话，指标的量化就存在大异。在为同一地区建立的指标体系上，有三级、四级和五级的划分差异。同样是植被盖度、风蚀地所占面积和生产力下降百分率，分级量化个个有别。此外，在利用各单项指标进行区域荒漠化的程度评价时，各指标在权重确定上差别也很大。缺乏客观的野外校验是国内外制定指标体系时的另一不足。尽管利用不同的指标体系都得出过不同的评价结果，但野外校验的准确性却报道不多。这样，理想指标体系的出现就失去了良性循环的机制。事实上，由于在指标选取、数据获得、级别量化上存在许多问题，可操作性差，指标体系的指导作用难以发挥，在评价与制图的实际工作中走的却是另外的一条技术路线。

2 理论生态基准面与指标体系

2.1 理论生态基准的意义

　　国内外指标体系存在的问题在深层次上与荒漠化基础理论研究水平的薄弱紧密相关。这也说明，过去在该领域对基础研究忽视的负面影响已逐渐地显露出来。危险度的基本公式 D=IR＋S＋R＋LP＋PP，实质上是荒漠化自然人文复合系统形成机制的刻划，指标的选取以及权重的赋予，均要回答什么是表征土地退化核心指标，人文同自然作用所占的份额以及内部滥垦、滥牧，气候风蚀力、土壤易蚀性等具体贡献的量化。荒漠化程度划分实质上就是要从生态系统和能流物流的角度恢复区域生物气候带的基准面过程阈值与退化顶极。同样，指标的选取又取决于所依靠的遥感手段和 3S 的集成化水平。但总体来说，在荒漠化基础理论中，生态基准的恢复与确定是建立科学规范指标体系的关键。理论基准面包括退化的初始面与终极面。初始面是退化前土地同气候相适应的景观，终极面则受人类和气候影响下土地退化的最终状态。确定了初始面和终极面就确定了非荒漠化土地同轻度退化、极重度退化和中度退化之间的量化界线。也能回答退化程度的“三分法”、“四分法”甚至“五分法”分等定级的合理性问题。另外，许多对荒漠化定义的不同理解和争论，都是缺乏统一的时间尺度与统一的生态基准面而造成的。如沙漠化是沙漠的形成和扩张过程还是土地生产力退化？沙漠化地质尺度、历史尺度、现代尺度上的不同理解；荒漠化土地是否包括地质时期形成的荒漠？“类似荒漠景观”与荒漠如何区别；潜在荒漠化土地同轻度荒漠化土地如何区别；以联合国提出的湿润指数确定荒漠化发生空间范围的准确性问题等。

2.2 理论生态基准的恢复和确定

　　荒漠化中的理论基准面的概念类似于环境科学里“环境本底”，经济学里的“影子价格”和“帕累托效率”。它们都是土地退化、环境污染和资源配置效率评价和鉴别的理论标准。事实上，受各种条件的限制，完全的理论标准很难建立，其他学科都是以相对理论标准或经验标准来近似代替。目前划分的现代生物气候带或对历史上某一时期生物气候的恢复均难以满足土地退化评价的精度要求。同时，全新世以来中国北方干旱半干旱地区经历了多次沙漠化正逆过程，历史时期也发生了多次湿润期与干旱期的交替。所以，确定基准面时，时间尺度过长，包含了多次初始与终极状态，基准面就失去背景意义。在短时间尺度上，植被盖度、风蚀风积面积所占比例等相对说来比较稳定，资料积累也多，可用百年或几十年的生物气候平均状态代表。在中国可尝试选取 50 年代或 70 年代的现实景观为相对基准来近似取代绝对基准。衡量是否发生荒漠化主要依据同初始面比较的土地生产力是否发生退化。以此标准，广大的极端干旱地区各类荒漠生产力已处于最低水平，自然，不属于荒漠化的范畴。湿润地区只在小范围内发生土地退化，且只是“类似荒漠景观”。再加上由于降水条件好，几年封围之后，植被和生产力会自动恢复到比较好的水平。这是其他任何地带都难以具有的特点。因此，干旱半干旱及受干旱影响的亚湿润地区是世界上荒漠化类型众多、分布面积最广的地带，即介于干旱与湿润地区的过渡地带这一生态脆弱带是荒漠化发生最严重、对全球生命支持系统威胁最大的地带之一。联合国对荒漠化发生空间范围上的约束是基于以上的现实态势，也是用湿润系数给予规定的本质含义。同样，处于极端干旱地区绿洲的退化和湿润地区小范围的水土流失均符合土地生产力退化的基本定义，应属于荒漠化之中。所以，修改联合国规定的湿润系数，提出符合中国国情的指标是需要的，但是相比之下，确定和恢复理论基准却更为重要。尽管 90 年代的荒漠化定义与过去相比，在空间范围得到明确，退化标准由生态、社会和经济的繁杂体系和“类似荒漠景观”简化为土地生产力退化，反映了退化土地的本质。但是，对时间尺度的回避，在空间范围上规定的机械，造成了指标体系的混乱^[1]。由以上分析可知，不同的时间尺度决定着不同的理论基准面，而不同的基准面又决定着不同的荒漠化发生的空间范围。因此，在建立荒漠化指标体系时，首先对时间尺度要给予统一的规定。

3 指标体系设计的原则

3.1 地带性原则

　　所谓地带性原则是要求所建立指标体系随着生物气候带的不同而有差异。指标体系应是多样的，而不是惟一的（图 1）。指标体系中主要的生物性指标如植被盖度、土地生产力、NDVI，从湿润地区向极端干旱区降低。反过来，风蚀风积地形所占的比例、沙丘的密度与高度却逐渐增高。地带性原则的第一个体现是同级别的退化土地在不同的地带度量指标应有不同。半干旱半湿润地区的科尔沁和干旱区的阿拉善，如果用一个指标来度量退化土地，就可能造成东部范围和等级偏小，西部地区范围扩大、程度加重的现象。中国荒漠化指标体系应在生物气候地带分异的基础上，将亚湿润和半干旱地区划为东部地带，干旱地区划为西部地带，青藏地区由于地理环境的独特性而专划独立的一级地带，分三个地带单独建立。

图 1 土地退化基准面与指标体系的地带性
Fig.1 Desertification base plane and zonation for indicators

　　地带性原则的第二个体现是各地带的分级数量应是多样的。具体来说是各地带由于土地退化演替序列的不同，在初始面与终极面之间可辨识出的级别也应不同。

3.2 层次性原则

　　层次性是指随着评价与监测空间范围变化，应有不同精度要求的指标体系，这体现了地带性原则与监测手段对指标体系的约束。荒漠化指标依来源可分为 RS 类和 GIS 类。RS 类与 GIS 类指标均可按精度要求和监测的范围分为全球、国家、区域和地方 3 个层次等级（图 2a）。宏观区域可用 NOAA、NDVI 和 ALB（反射率）指标，GIS 类可用水热指数、地形、生物地带加以辅助。在地方或重点地区可利用 SPOT 和航片以及详细的 GIS 资料。

图 2 指标体系的层次性 (a) 和景观指标原则 (b)
Fig.2 Scale principle (a) and landscape principle (b) on indicators

3.3 景观类型为核心指标的原则

　　景观指标除综合了土地自然和经济属性，还有空间结构模式信息，并且简单实用易于操作。无论是 80 年代航片的目视解译，还是 90 年代以来的计算机监督与非监督分类，利用综合景观作为指标一直是土地退化评价和制图的主线，也是未来基于 3S 指标体系具有发展前途的一类。荒漠化土地中不同等级的退化土地由地形、植被、基质所构成的综合景观相对稳定，退化序列具有继承性易于辨识（图 2b）。在地带性与层次性原则的指导下，以砾质、沙质、土质三类确定沙漠化各等级退化的序列，从地表综合景观、遥感影象结构，从定性和定量遥感数据的结构模式几方面树立典型指标，以此作为人机对话的评判依据。不但如此，还可通过分析区域内包括地质时期形成的荒漠在内的各种景观类型的数量即绝对景观状态，结合土地的相对退化等级共同揭示土地的总体特征。

　　指标体系处于荒漠化理论与实践研究中承前启后的枢纽地位，它的研究水平体现了荒漠化理论与社会实践两个方面。基于 3S 的指标体系与评价模型的建立，依赖于在地理学生态学两学科合作之上的基础理论的突破，也依赖于地球信息科学 3S 集成化水平的提高。此外，还须有严格科学的野外校验作保证。在此基础上宏观监测网络的建立，将科学地指导荒漠化的防治，为 21 世纪生态环境的优化作出贡献。

参考文献

1	Nicholas J Middleton, David S G Thomas. World Atlas of Desertification [M]. London: Arnold, 1997.

第一作者简介

孙武（1963－），男，甘肃人，理学博士，副教授。主要从事荒漠化方面的科研与教学工作。

基金项目：国家自然科学基金资助项目 (49971009)；广东省重点学科课题 (660020) 资助。