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【摘要】构建心理地图是教师的一种教学手段,更是学生的一种重要学习方法。文章以《荒漠化的防治——以我国西北地区为例》为例,设计如何构建心理地图,并通过案例分析的方法,简单介绍GoogleEarth用于构建心理地图的部分功能,以此论证GoogleEarth如何辅助构建心理地图,提高学习效率,从而为中学地图教学提供新思路、新想法。
关键词 心理地图;GoogleEarth;技术手段;中学地理教学
中图分类号:G633.55文献标识码:A文章编号:1671-0568(2015)21-0015-02
一、引言
目前,国外中小学地理教育十分注重构建学生的心理地图,心理地图在国外的中学地理教学中有相当重要的地位和作用,但我国中学地理教学还没有对心理地图给予足够的重视,中学地理课标也没有明确提出心理地图这一概念。尽管如此,仍有很多专家学者及一线教师尝试对此做出相应地研究,提出多种心理地图的构建策略。其中有部分学者提出利用多媒体辅助构建心理地图的策略,但多媒体大多仍然是传统的纸质地图,或者是比较专业的GIS软件。而在具体实践过程中,中学教师在地图教学方面仍然停留在传统的教法上,偏重知识而轻视技能训练,重理论而轻实践,教学过程偏于静态。基于上述思考,本文将结合现代信息技术的发展,在前人的基础上探讨如何借用GoogleEarth这一大众多媒体软件辅助构建心理地图,希望以此给中学地理教学带来新的教学手段。
二、借助GoogleEarth辅助构建心理地图的意义
按照《地理为生活——美国国家地理课程标准1994》的解释,心理地图就是人们对地表某一方面或某些方面的内化了的印象。它反映出人们对位置和不同尺度区域(从学生卧室的布局到海洋和大洲在地表的分布)的认识,这些地图给学生提供了一种感知世界,存贮和提取地球上人文信息和自然信息的必要方式。心理地图对学生的学习与生活有着重要的影响:一方面,心理地图是学生丰富的学习资源,可帮助学生加工整合各种地理信息,为学生提供构建地理知识的框架;另一方面,心理地图有利于培养学生的地理技能和地理空间思维,可以成为终生受用的生活工具,为日常生活提供便利。
借用GoogleEarth辅助构建心理地图,对中学地理地图教学有着重要的意义。一方面,这是一种新的教学手段,能为地图教学提供一种新思路,促进地图教学中教学手段、教学方法、教学模式的革新,同时引导学生将GoogleEarth作为一种新的学习工具;另一方面,初中地理课标要求构建开放的地理课程,着力拓宽学生的学习空间,倡导多样的地理学习方式。《普通高中地理课程标准》要求注重信息技术在高中地理课程中的应用,营造有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环境。因此,在素质教育理念下,将GoogleEarth应用于课堂,通过强化构建心理地图可以增强学生的地理信息意识、提高学生对地理信息技术的应用能力,从而提高学生的地理素养。
三、借助GoogleEarth进行中学地理特色教学
GoogleEarth软件是Google公司于2005年7月的地图搜索服务软件,它采用3D地图定位技术,将地球做成3D地球仪形状,用户可随意地翻转模拟的地球,从任意角度浏览世界任一个角落的地图。虽然GoogleEarth软件不是专门为地理教学而设计,但是它所包含的内容及内容呈现的方式都与地理教学有密切的关系。地理科学以其直观性、应用性与GoogleEarth有很好的结合点,尤其将GoogleEarth作为地图教学中一种新的教学手段、学习方式,可以实现其它教学媒体所不能实现的效果。
1.创建动态地理教学课堂。GoogleEarth的3D地球仪相当逼真,它所呈现的虚拟卫星影像直观、形象地展现了地球的地形地貌特征。例如,通过调整比例尺来判读卫星影像,从宏观地观察地球到微观地探究地球表面:通过旋转地球、开启飞行器等功能在三维空间中感受立体地理事物的空间分布:通过显示地理网格对任意地点实现精确定位等。通过虚拟立体地球,不仅置地理事件于“看得见”的空间中,还通过与虚拟地球的互动,模拟真实的地理过程,让抽象、复杂的地理过程变得具体而直观,让偏于静态的地理教学变得动态化。这样的动态过程让学生像探险一样学习,学生学习动机强,印象深刻。
2.整合利用丰富的地理信息资源。GoogleEarth中包含大量的自然地理、人文地理信息,提供种类丰富的图层。大部分图层与地图教学有紧密的联系,如边界、交通、居民点、地形、全球意识等。在教学、学习中,根据不同的目的勾选不同的图层,实现多种图层的叠加,可以从中提取、分析、归纳地理信息,实现不同信息的整合。
四、实例分析
下面就根据心理地图的一般构建策略,以《荒漠化的防治——以我国西北地区为例》的部分内容为例,简单介绍GoogleEarth可用于辅助构建学生心理地图的部分功能。《荒漠化的防治——以我国西北地区为例》选自人教版高中地理必修三第二章第一节,是高中地理区域可持续发展模块的教学内容。该模块的学习必须有区域背景知识做铺垫,而构建心理地图是强化区域背景知识的重要方法,在培养学生明确区域位置与特征、阐明区域差异方面具有重要的作用。
1.空间定位。
(1)技术手段。在备课时,使用“添加—网络连接”功能载入一段视频,使用“添加—多边形”功能,在地球上圈出西北地区;“视图—网格”;“视图—总览图”;“工具—进入飞行模拟器”。
(2)具体教学步骤。打开GoogleEarth软件,在侧栏中点击视频资料,向学生呈现一段全球不同地区的荒漠化土地及土地上人们的生产生活的视频,学生根据视频感受和体会荒漠化并结合课本回答荒漠化的概念和实质。
打开“视图—总览图”(或拖动三维地球,360°旋转),整体感知全球荒漠化土地的分布,再打开飞行模拟器,近距离浏览全球荒漠化地貌景观,最后定位到中国,学生根据卫星影像了解全球及我国荒漠化分布现状。
在侧栏中打开添加的多边形,显示西北地区范围;打开“视图—网格”,显示经纬网,如图1。学生根据影像读出西北地区的经纬度位置和海陆位置;结合中国地形图和气候图,读出西北地区的相对位置(以地形为分界线的相对位置和以年降水量线为分界线的相对位置),学习过程中学生要各自练习绘图。
(3)心理地图之外部轮廓粗化。此阶段,利用视频、虚拟立体地球让学生感知荒漠化,利用经纬网绝对定位法和相对定位法对西北地区进行空间定位。在这一阶段,学生明确了西北地区整体范围,在头脑中形成西北地区的基本外部轮廓。
2.分层显示地理要素。
(1)技术手段。图层显示功能。
(2)具体教学步骤。在侧栏图层栏中勾选“边界”图层,学生需结合政区图读出西北地区的范围,在已绘地图上标出;结合中国地形图,读出主要地形单元、河流与湖泊,在已绘地图上标出;概括地势特征。转动导航环,调整观察角度,向学生呈现三维地形,如图2。
(3)心理地图之内部要素细化。此阶段,利用图层叠加显示功能,通过读图、识图、绘图,让学生在了解外部基础轮廓的基础上对西北地区范围和内部的自然地理要素进一步细化分析。
3.利用、提取地理信息。
(1)技术手段。在备课时,利用“添加—图像叠加层”,添加图层“中国年降水量分布图”,用“添加—照片”载入“天山中部降水量随高度的变化图”。
(2)具体教学步骤。打开图像叠加层“中国年降水量分布图”,学生需在前面地形地势特征和位置特征的基础上,结合教材17图2.2“西北地区自东向西降水和植被景观的变化”思考下列问题:本区的年降水量在哪个范围内,属于哪个干湿区?地表植被以什么为主?它的更替规律是什么?体现了怎样的地域分异规律?该区年降水量与植被景观的变化有何关系?本区最显著的自然特征是什么?受其影响,土地的自然生产力有什么差异?
打开“天山中部降水量随高度的变化图”,放大模拟地球,使视图显示在塔里木河流域。学生需要结合前面地形地势特征和气候特征读图思考:天山南北两坡降水量随高度的变化规律是什么?为什么?新疆绿洲的分布有什么特点?其灌溉用水的来源是什么?
结合教材活动,教师分析讲解,说明荒漠化形成的自然原因,并做小结,强调气候异常是导致荒漠化的主要自然因素。
(3)心理地图之地理要素整合。此阶段,利用新图,结合原图,叙述西北地区的干湿区分布和地表植被分布状况,分析地理规律,总结地理要素的空间关系。以图释图、以文释图使地理要素实现空间上的整合,心理地图在原有基础上更加完善,基本形成完整的心理地图。
4.展示地理环境变迁。
(1)技术手段。“视图—历史图像”。
(2)具体教学步骤。打开“图层—居民点”,打开“视图—历史图像”,展示塔克拉玛干沙漠面积及周围居民点分布的变化状况。学生需读教材图2.4“西北地区土地荒漠化的人为因素”回答问题:西北地区土地荒漠化的人为因素有哪些?为什么会出现这些不合理的行为?
教师小结,学生自学教材,完成表格。
拓展延伸:用flash动画演示次生土地盐渍化的形成。
例证巩固:非洲萨赫勒地区荒漠化的自然、社会经济因素分析(学生可以利用GoogleEarth解释相关问题)。
(3)心理地图之内化。此阶段,为学生创设问题情境,让学生在感受具体的荒漠化变化过程中,运用脑中地图分析荒漠化的人为因素,培养学生运用已有知识分析和解决地理问题的能力,活化学生的心理地图。
通过上述教学过程可以看出,GoogleEarth空间定位、图层显示和叠加等功能可以有效辅助构建心理地图。首先,GoogleEarth高度的立体感和真实性能够渲染真实地理情境,激起学生的学习兴趣,引发学习动机;其次,GoogleEarth的虚拟卫星影像和海量图片为心理地图的形成提供丰富的高质量的地理图像积累;最后,GoogleEarth图层显示和叠加功能体现建构主义思想,利用它构建心理地图符合学生学习认知规律。总之,GoogleEarth所呈现的三维立体地球更加有利于构建简洁、清晰、准确的地理空间图形,形成心理地图中的地理分布空间表象。识记材料是影响记忆效果的重要因素之一,直观、形象的地理图像比平面、静止的地理图像更易于记忆,因此,GoogleEarth的利用有利于提高学生心理地图的构建效果。希望广大教师充分挖掘GoogleEarth软件,使其变成地图教学中的“利器”。
参考文献:
[1]林元龙.心理地图的内涵剖析和构建策略[J].中学地理教学参考,2009,(4):14-16.
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[5]葛焱.GoogleEarth辅助地理教学实践的研究[J].教育信息技术,2013,(Z1):81-83.
【关键词】荒漠化,防治现状,对策
中图分类号:U418文献标识码: A
一、前言
当今我国荒漠化防治中还存在着一些问题,因此在防治中的科学性显得尤其重要,荒漠化防治现状及对策的分析,直接关系到我国荒漠化治理的效果。
二、荒漠化防治的意义
荒漠化是全球性的重大环境问题,我国是世界上受荒漠化危害最为严重的国家之一。荒漠化的发生与发展,已给我国广大荒漠化地区的生态环境、资源、社会经济发展与人民群众的生活等造成了严重的危害与威胁,甚至危及到区内居民的生存,成为危及我国广大荒漠化地区和全国可持续发展的重要因素。同时,此危害具有长期、频繁、广泛、多样、严重和深远性。因此,加强对荒漠化的防治对促进生态平衡、经济发展有着十分重要的作用。
三、我国荒漠化形成的原因探析
荒漠化是指由于气候变化和人类活动等因素造成的土地退化。主要表现为耕地、草原及林地退化。严重的土地退化,可使土地完全丧失生产能力。荒漠化类型多样,程度严重,在我国西北地区主要表现为风蚀作用形成的土地荒漠化,南方低山丘陵地区表现为水蚀作用形成的红漠化,华北地区的土地盐碱化,青藏高原地区冻融荒漠化等。下面以我国荒漠化最为严重的西北地区为例,简单分析一下荒漠化的形成原因及治理措施。
1、自然原因
我国西北地区大致位于大兴安岭以西,昆仑山、阿尔金山、古长城以北;在行政区划上大致包括新疆、宁夏、甘肃北部和内蒙古大部。本区地处亚欧大陆腹地,远离海洋,海洋湿润气流难以到达;东部是辽阔坦荡的内蒙古高原,西部是高大的山系和巨大的内陆盆地,特别是青藏高原的隆起对水汽的阻挡作用明显。因此,本区形成典型的温带大陆性气候,气温日较差、年较差大,降水稀少,大风日数多且集中。由于气候干旱,地表水贫乏,河流欠发育,流水作用微弱,风的作用显著,因此形成大片戈壁和沙漠。由于气候干旱,植被稀少,土壤发育差,地表多疏松的沙质沉积物,再加上大风日数多,从而为风沙活动创造了有利条件。所以干旱的自然特征本身就包含着荒漠化的潜在威胁。
2、人为原因
荒漠化不是简单的荒漠扩张过程,而是多块分散土地逐渐
退化,并最终连接在一起,形成如同荒漠般的景观。气候变化等自然因素为这一过程发展创造了条件,而人类活动则大大加速了这一过程的发展,在荒漠化发生、发展过程中,人类活动常常起到决定性作用,西北地区荒漠化的人为因素主要表现为以下。
(一)过度樵采。一方面,在缺乏能源的地区,人们樵采植被作为燃料,解决生活用能问题。另一方面,农牧民为增加收入,无节制地在草原地区挖药材、发菜等,严重破坏草场。
(二)过度放牧。为求得短期经济利益,牧民尽可能多地放牧牲畜。超载放牧导致牧草生长能力和土壤结构破坏,加速了草原退化和沙化的过程。
(三)过度开垦。西北地区人口的迅速增长,盲目扩大开垦规模,导致生态用水紧张,植被退化,绿洲荒漠化日趋严重。
(四)水资源利用不当。在内陆河流和山麓冲积扇区,河流中上游绿洲超量用水,或者在冲积扇上部过度开发地下水,使河流下游或冲积扇边缘植被因缺水而衰退,导致荒漠化发生和发展。
(五)在工矿、交通建设中不重视环境保护,破坏植被、污染水源和弃土弃渣等也会造成荒漠化迅速发展。
四、我国荒漠化防治主要措施
1.充分发挥政府在荒漠化治理中的主导作用
从目前形势而言,仍需要采用政府引导为主,多渠道投资为辅的治理模式。政府部门必须把荒漠化治理作为当前和今后相当长时期内的重要任务,应继续着眼于该地脆弱的环境问题,勇于面对困难和矛盾,调动多方力量,精心筹划,建立和完善草原生态保护的长效机制,最终推动草原生态环境和经济社会的协调发展。突出工作重点,统筹规划,加快防沙治沙步伐。在今后荒漠化治理工作中,地方政府要以沙源治理二期工程、“三北”五期工程等国家重点项目为依托,突出重点,规模推进。在治沙区域上,以浑善达克沙地等沙地为治理重点,采取“封飞造管并举”的综合治理措施,在巩固前期治理成果的基础上,寻求可持续性发展战略。在治沙模式上,突出林草结合,加大有经济价值树种的比重,提高生态经济综合效益;在运作机制上,发动社会力量特别是农牧民主体参与工程建设,推动生态建设的多元化进程;在管理方式上,通过林权落实到位,保证补偿资金的积极兑现,将责权利落实到户,促进荒漠化治理主体的积极性。
2.加强研究,标本兼治,进一步扩大治沙成果
荒漠化治理具有长期性和复杂性,它不仅需要稳扎稳打地扩大治沙规模,逐步向荒漠化核心挺进,更需要步步为营,保持并提升原有的治沙成果。只有标本兼治双管齐下,才能打好这场利国利民的大战役。关键问题之一是做好荒漠化核心地段的调查规划,为今后治沙工程的顺利展开提供可行性方案。面对第二阶段治理的“远山大沙”,各级政府、研究人员及相关工程施工部门要加大对荒漠化核心地段的实地调查研究,采取充分的样本,全面分析数据,保证治沙方案设计的完整性和准确性。目前绝大多数沙漠的核心地段成沙历史久,原因复杂,治理难度大。针对核心地段荒漠化治理这一综合性强、涉及研究领域多的难题,要综合国家和地方的研究力量,特别是需要整合高校、研究单位和民间组织等多方力量共同参与调查研究。
3.加大资金投入,合理配置资源,协调解决治沙难题
充足的资金保障是下一步治沙工作顺利进行的有力支撑,与之相对应的高效的资源配置同样在今后的荒漠化治理中具有至关重要的作用。调研组在综合分析不同类型的治沙专题会议的基础上,提出资金投入与配置方面的两点建议。
一是继续加大对治沙投资的力度。建议国家主管部门在风沙源工程二期规划中,通过科学预算加大对沙源地防沙治沙生态建设资金的扶持力度。资金投入额度应与社会经济发展幅度相当,同时考虑到新一轮治沙工作难度增加的实际困难。
二是合理配置资源,防止资金投入“一刀切”现象。特别是各旗县人口密度、牧区人口、人均草场面积等指标均不相同,若继续采用“一刀切”的财政补贴标准,就会造成不同地区的财政可支配数额差异进一步扩大,不利于防沙治沙工作的差异化管理和整体推进。在今后的工作中,国家政府部门应在充分调研的前提下,依据不同地区的基本情况,合理配置资源,采用划分更加精细的标准下拨资金,实现资源的最高效利用。
4.创新荒漠化治理模式,增加治沙的附加值
荒漠化的治理不能仅仅限于“种树种草”、“围栏封育”等简单的传统模式,必须突破治沙技术层面的限制,从经济学与生态学相结合的角度,把荒漠化治理与农村经济发展有机结合起来,构建荒漠化治理的生态经济模式。积极借鉴国内外先进经验,荒漠化治理与发展经济相结合。他山之石,可以攻玉,在今后荒漠化治理工作中,结合当地实际情况,学习与借鉴国内外先进的治沙技术和经验是非常必要的。以新西兰和澳大利亚为例,当地草原的畜牧业发展与畜产品深加工、畜产品的国际分工相结合,走出了一条产业化经营的路子。两个国家围绕国际市场需求,采取牧业―奶、肉加工业―牧业―奶、肉加工业的良性循环,通过畜牧业促进奶产品和肉类加工业的发展,等等。诸如此类的经验都值得我们深思和学习。
五、结束语
随着我国荒漠化防治措施的不断完善,荒漠化的防治工作将会得到更人的重视,在全球可持续发展的背景下,荒漠化防治工作将会发挥着越来越重要的作用。
参考文献
[1]陈广庭.土地荒漠化[M].北京:化学工业出版社,2012.12
1994年联合国大会通过了《联合国防治荒漠化公约》,作为《公约》缔约国,我国政府历来高度重视荒漠化防治工作。特别是党的十作出“大力推进生态文明建设”的重大战略决策以来,我国通过一系列强有力的举措,约束和激励并举的制度体系逐步建立,政府、企业、公众共治的行动体系逐步形成。
自2000年以来,全国荒漠化和沙化土地面积连续三个监测期呈现“双缩减”,荒漠化土地面积由上世纪末年均扩展1.04万平方公里转变为目前的年均缩减2424平方公里,沙化土地面积由20世纪末年均扩展3436平方公里转变为目前的年均缩减1980平方公里,实现了由“沙进人退”到“人进沙退”的历史性转变,为推进生态文明和美丽中国建设作出了积极贡献。同时,也为国际社会治理生态环境贡献了“中国智慧”和“中国经验”。
但是,我国仍然是一个缺林少绿、生态脆弱,受荒漠化、沙化危害最严重的国家之一,分布有沙漠、四大沙地。全国荒漠化土地面积261.16万平方公里,占国土面积的1/4多;沙化土地172.12万平方公里,占国土面积的近1/5。
“在防治中,要坚持没有保护就没有发展,保护就是最大的l展、最好的发展的理念。全面落实荒漠生态保护红线,加大沙化土地封禁保护力度,把所有的荒漠天然植被都保护起来。”国家林业局局长张建龙说,同时要坚持科学治理,尊重自然、顺应自然、保护自然,坚持宜林则林、宜灌则灌、宜草则草、宜荒则荒,立足旱区实际,大力发展节水型林业,以水定林,适地适树适草,科学防治。
土地荒漠化,既是生态问题,也是民生问题。统计显示,全国近35%的贫困县、近30%的贫困人口分布在西北沙区,土地荒漠化,严重影响着我国北方近一半土地的生态面貌和生态安全。治沙和治穷是一对孪生兄弟。如果不从根本上遏制土地沙化,沙区的“穷根”就铲除不了;如果沙区老百姓的生产生活问题得不到改善,防沙治沙也无法长久。
一、鄂尔多斯市荒漠化动态分析
土地荒漠化面积的变化可以反映鄂尔多斯市2000―2009年间不同程度荒漠化土地面积变化的总态势。图1为鄂尔多斯不同年份不同程度荒漠化土地面积变化图。从图中可看出2000年以来荒漠化发展。2000―2009年荒漠化总面积增加了96513.14公顷,其中轻度风蚀荒漠化面积减少了111350.56公顷,但中度风蚀荒漠化与中度风蚀荒漠化总面积分别增加了213933.33公顷和59168.56公顷。而其他类型的荒漠化面积减少了65238.19公顷。趋势是虽然局部荒漠化土地得到遏制,但荒漠化总面积在增加。
总的来看,2000―2009年来,水域的面积持续减少,沼泽地也有少量的减少。未荒漠化土地以少量变为轻度荒漠化或不变为主。轻度、中度、重度荒漠化土地以逆转或不变为主。城镇、工矿、居民点用地有少量的变为未荒漠化土地或变为荒漠化土地。
二、荒漠化动态变化与气候
鄂尔多斯2000-2009年之间荒漠化土地变化总趋势是荒漠化土地面积再增加,但轻度荒漠化土地面积减少,中度荒漠化、重度荒漠化土地面积在增加,表明该地区荒漠化发展虽整体得到遏制,局部地区得到逆转,但总的变化趋势不容乐观。本文认为鄂尔多斯荒漠化土地的动态变化的原因多种多样,试从气候变化方面进行探讨。
影响荒漠化变化的气候因素包括降雨量、蒸发量、大风日数及气温的变化等。本文利用鄂尔多斯四个旗的1980-2006年的降雨量、蒸发量、风速、气温数等气象资料的基础上进行了荒漠化动态变化的气候原因分析。
(一)降水与荒漠化
鄂尔多斯地区属于典型的中温带半干旱大陆性气候,干旱、大风,无霜期短,昼夜温差大,冬季漫长寒冷,夏季温热干燥。降雨量分配不均及变化大是荒漠化的主要原因之一。1980―2006年降雨量的变化幅度在199.24―399.38mm之间。由图2可知研究区的年、月降雨量非常不稳定,雨多发生洪灾,雨少形成旱灾。夏季降雨量多过春季降雨量。牧草的返青期降雨量少,春旱限制了牧草的生长,降低牧草的质量,强化了荒漠化发展的可能性。
(二)气温与荒漠化
温度作为一个主要气候因子对环境状况具有很重要的作用。温度影响无霜期,10℃以上积温、蒸发量等,这些因子对植物的生长有很大的影响。根据鄂尔多斯四个旗的1980-2006年的气象数据,从图3可看出,年平均气温缓慢上升。降雨量变化不大而年均气温有上升趋势,这导致了蒸发量的增加。使得水域蒸发量变大,水域面积减少。而蒸发量多过降雨量对植物生长也是不利的。
(三)蒸发量与荒漠化
鄂尔多斯四个旗的1980-2006年间蒸发量在475.1至2910.7mm之间变动,而降雨量的变化幅度为199.24至399.38mm之间,蒸发量远远大于降雨量。干燥度一般反映各地区的干湿程度,即指植物的最大蒸发量与降雨量之比,计算公式为K=E/R。K为干燥度,E为蒸发量,R为同期降雨量。K大于1,表示降雨量不足需求,K小于1,表示降雨量有余。以伊金霍洛旗为例,1980-2006年的干燥度范围为1.2至12.7,表明降雨量不能满足植物的生长。
总之,1980-2006年间气温的特点是明显升高并且不稳定,变率大,在降水变化不大的情况下,增加了蒸发量,使得地表长期处于干燥、疏松,这有利于荒漠化的发展。特别是冬季气温偏高,土壤粘度降低,抗风蚀能力减弱,容易形成风蚀荒漠化。
(四)大风日数与荒漠化
一、荒漠化现状、成因及危害
(一)荒漠化现状
荒漠化是指在干旱、半干旱和部分湿润、半湿润地区,由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化,它使土地生物和经济生产潜力减少,甚至基本丧失。表现在耕地退化、林地退比、草地退化而使土地沙漠化、土壤次生盐渍化以及石质荒漠化。
根据全国第四次荒漠化监测结果显示,截止2009年底,中国荒漠化土地总面积262.37km2,占国土总面积的27.33%。监测表明,我国土地荒漠化整体得到初步遏制,荒漠化土地持续净减少,但在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海和新疆等省(区)共212个区、县仍在扩展。
(二)荒漠化成因
土地荒漠化是自然因素和人为活动综合作用的结果。自然地理条件和气候变异形成荒漠化的过程是缓慢的,而人类活动则激发和加速了荒漠化的进程,成为荒漠化的主要原因。
1、自然原因
(1)充足的沙源
充足的沙源是土地沙漠化的物质基础,从地质历史角度来看,第四纪时期,大多沙漠均埋藏有古风成沙(如腾格里、毛乌素沙漠),这些古风成沙为地质历史时期沙漠的形成、发展提供了沙源。地层中的古风成沙,记录了沙漠在中更新世以前已经存在大片沙漠,而且风成沙与黄土、古土壤或湖相地层迭覆出现的特点,证明沙漠并非从形成就持续至今,而是在第四纪气候震荡变化的调节下经历了沙漠非沙漠的多次转变。
(2)气候条件
气候变化的范围涉及到整个地球,气候变化结果会导致荒漠化的加强。如毛乌素沙漠地区1953―1986年出现干旱年份5次,其中1979―1983年连续干旱,1965―1975年平均降水量(252.4 mm),比前10年减少了6.2%,而蒸发量(2600 mm)增加了5.1%,可见,气候的变化趋势是向更干旱方向发展。在我国北方,沙尘暴频繁活动季节为冬春季节,这与当地的干旱季节相一致,据研究起沙风速为大于5 m/s,而这些地区多年平均风速为2.9 m/s,最大风速可达31 m/s,多年平均风速大于5 m/s的大风天数为38天,无疑为风沙活动与沙的运移创造了条件。2001年春节数次沙尘暴使内蒙古沙漠界限向前推进了2 m,沙尘随风袭击了北京市,最严重的一次沙尘暴波击到南京、上海等南方城市及韩国。
2、人为原因
人口增长对土地的压力是土地荒漠化的直接原因。干旱土地的过度放牧、粗放经营、盲目垦荒、水资源的不合理利用、过度砍伐森林、不合理开矿等是人类活动加速荒漠化扩展的主要表现。乱挖中药材、毁林开荒等更是直接形成土地荒漠化的人为活动。另外,不合理灌溉方式也造成了耕地次生盐渍化。就全世界而言,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。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树木是土地荒漠化的主要原因。我国土地荒漠化的主要原因有以下几点:
(1)过度放牧
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。表现在耕地退化、林地退化、草地退化而使土地沙漠化、土壤次生盐渍化以及石质荒漠化。特别是在干旱年份,草场生产力急剧下降,而牲畜数量却得不到及时调整。草场超载过牧,导致了大面积的土地沙化。
(2)毁草毁林垦荒
据卫星遥感调查结果,黑龙江、甘肃、新疆、内蒙古4省(区)1986―1996年毁草垦荒1.17万平方公里,而其中一半在开垦几年后撂荒,成为新的荒漠化土地。由于违背自然规律的滥垦,使原本就十分脆弱的生态环境失去植被的保护,在干旱、大风等恶劣自然条件的影响下,土地因风蚀严重沙化。
(3)乱采滥伐
荒漠化地区的植被多是重要的薪柴和药材资源。据有关资料,柴达木盆地原有固沙植被2万多平方公里,到80年代中期,因樵采已毁掉三分之一以上。
(4)水资源的不合理利用
一些地区水资源的不合理利用导致了大面积的土地荒漠化,如塔里木河下游地区因农业过度用水,使输往下游的水量急剧减少以至断流,造成了下游地区植被的衰退、死亡及大片土地的沙化。
(5)森林资源的不合理开发
资源的不合理开发使森林遭受破坏。雨水冲刷裸地,造成水土流失,进而出现沟壑,导致水灾。在干早时期,风把干燥表土吹走,造成山地岩石,寸草不生。这就是破坏森林造成的恶性循环的结果。
(三)荒漠化危害
1、生态系统退化、生物多样性保护受到破坏
很多物种绝灭,土壤退化,土地生产力下降。荒漠化恶化了人们的生存环境,加剧风沙、干旱、洪涝等自然灾害。在中国北方沙区、每年8级以上大风日数为30―10d。有些地方出现沙尘暴;水土流失严重的黄土高原,侵蚀模数平均在5000―8000T/km2Y,最高达20000T/km2Y,每年流入黄河的泥沙量达16亿吨,使下游河床年平均抬高10cm(刘爱民等,1997;Naveh Z.,1997)。
2、制约了当地国民经济的发展
1991年全球范围内由荒漠化造成的损失为422.08亿美元,其中灌溉农业损失107.85亿美元,旱作农业81.89亿美元,草原232.34亿美元(安凤生等,2011)。数据显示,我国荒漠化土地占国土面积的27.46%,约有4亿人口受到荒漠化危害,每年因荒漠化危害造成的直接经济损失达1200亿元。2003年,中国重沙区农民人均纯收入仅为中国平均水平的三分之二,与发达地区差距更大。中国已是世界土地退化最为严重的国家之一。土地退化是危及人类生存与发展的重大问题(周霞,2013)。土地沙漠化对我国社会经济的发展造成了严重影响。因此,土地沙漠化已成为我国必须解决的重大问题(安凤生等,2011)。
3、造成受影响地区人民生活的贫困
据联合国粮农组织报道,全球25%左右的人口靠已经退化的土地维持生计,每年因土地退化而导致生产力丧失的成本大约为400亿美元。在一些地区已经陷入“土地退化―陷入贫困―过度利用―土地恶化―加剧贫困”恶性循环之中。荒漠化已影响到全球陆地面积的25%和世界近25%的人口,给全球许多国家人民的生产、生活以及生存带来了严重的灾难,并成为导致贫困和阻碍与社会持续发展的重要因素(周霞,2013)。荒漠化既是不合理经济活动的结果,又是人民贫穷的根源。中国的贫困县几乎都集中分布在荒漠化地区。荒漠化加深了贫困程度,扩大了地区差距。据调查,全国农村人口的1/4生活在荒漠化地区,其人均农业产值仅为全国平均水平的34.2%,是东部地区的1/5。荒漠化使得环境恶化,土地生产力严重衰退,危及当地人民的生存发展,加重了贫困程度;同时荒漠化威胁交通、水利、工矿设施及国防基地的安全,影响生产,严重制约社会经济的可持续发展,成为全国性的重大生态环境问题。
二、光伏发电技术现状及发展
太阳能的开发利用目前主要包括太阳能光伏发电(PV系统)、太阳能热发电(CSP系统)和太阳能热水系统、太阳能建筑及太阳能空调、太阳能海水淡化等等方面。
太阳能光伏发电的核心技术是光伏电池的光电转化率,因此,世界各国正在积极努力开发生产各种光伏电池。目前从晶硅薄膜、单晶硅、多晶硅电池到非晶硅薄膜电池、染料敏化电池。太阳能电池已进入第三代电池阶段,目前染料敏化电池的成本仅相当于晶硅电池的1/10,而转化率已达到11%,达到晶硅电池的最大效率的一半之多,技术经济效果颇佳。单位成本降低80%,技术取得重大突破。从而使系统成本大大降低,使太阳能光伏发电可以与常规能源发电相竞争,在政府的大力支持下,太阳能光伏发电必将取得前所未有的巨大发展。
光伏发电具有“无噪声、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、可以无人值守、建设周期短、规模设计自由度大、可就地使用等优点都是常规发电和其它发电方式所不能比拟。太阳能的主要缺点是能量与功率密度低,为满足大规模能源需求,减轻环保压力,促进地区经济可持续发展。还得依靠建立大型集中能源基地,必须占用大量土地,充分利用荒漠地区的自然条件及特点,构建荒漠地区大规模综合能源基地和治理有着重要的现实意义和深远的战略意义。
三、荒漠地区开发太阳能资源的意义
在荒漠化地区大规模开发利用太阳能,一是可解决当地大部分人的就业问题,使当地环境不适宜农牧樵采的地区农业人口转为产业工人,减少农牧樵采规模和面积,减少农业对水资源的需求,利于生态环境改善;二是太阳能资源开发可提供大量能源,减少当地居民对生物质能的需求,改善环境;三是荒漠地区太阳能电站太阳板可减少太阳的直接辐射、有效减少地表水分的蒸发量,促进植被的恢复与生长;四是大规模的太阳能板能减弱地表风速,可起到防风固沙的作用,改善当地的植被,改善生态环境。
荒漠地区规模化开发利用太阳能资源具有重要的社会价值。首先,据联合国环境规划署的报告――《绿色就业:在可持续低碳世界的体面工作》,仅可再生能源领域近年来就创造了230万个就业机会。预计到2030年,这一领域的投资将达到6300亿美元,这将至少创造2000万个额外的就业机会。其次,节能减排,用光电代替煤电,减少温室气体和有害气体排放,减缓全球气候变暖,改善大气质量。
甘肃河西走廊地区大多地形地貌属山前冲击、洪积平原,场地较开阔,起伏不大,地表为荒漠草原植被,分布有耐旱植物,多有荒漠化现象。而甘肃省位于我国中部的黄土高原、青藏高原和内蒙古高原的交汇处,东西长1655km、南北宽530km,面积达45.37万km2,全省海拔大多在1000m以上。太阳辐射强度大,光照时间长,地势海拔高、阴雨天气少、日照时间长、大气透明度好,有着丰富的太阳能资源。年总辐射量在4800MJ/m2―6400MJ/m2之间,年资源理论储量67万亿kW・h。各地年日照时数在1700h―3320h之间,自西北向东南呈逐渐减少趋势,河西走廊地处戈壁荒漠,面积广阔,是甘肃省太阳辐射丰富区,多年平均太阳辐射量6363.79MJ/m2,多年平均日照小时数3287.8h。太阳能资源丰富,开发建设条件十分优越,比较适合建设大型光伏电站。
甘肃省大部分荒漠地区处于甘肃北部和中部地区,这些地区日照时间长,大气透明度高,地势平坦、太阳能资源相当丰富,北部地区年太阳辐射在6680―8400MJ/m2,中部地区年太阳辐射在5850―6680MJ/m2之间,荒漠地区年太阳辐射平均值在6000MJ/m2以上。仅以开发利用荒漠化土地中的未利用地测算,按年辐射量6000 MJ/m2计,则甘肃省荒漠化未利用土地上的太阳能年辐射总量达5.09x1014 MJ/a,约合1.42x1014kWqh,若按平均15%的转换率计算(目前商业化的单晶硅、多晶硅太阳能电池转换率在14%―16%之间),逆变器损耗按40%计,年发电量可达1.28x1013kWqh,可完全满足2050年中国总电力需求(2004年中国电力科学院预测2050年中国总电力需求为9.27x1012kWqh)。由此可见,甘肃省荒漠化地区太阳能资源储量大,开发潜力高,作为未来中国清洁能源供应基地具有重要意义。
甘肃省荒漠化土地的范围涉及面积约2.4x107hm2,荒漠化土地总面积约19347753.7hm2。荒漠化土地总面积占全省总面积的54.8%与新疆、内蒙古、青海等省份相比,具有利用电负荷中心近、电网覆盖率高、土地平坦、交通发达、开发利用成本低等优势。因此全面落实国家构建荒漠化地区可再生能源基地的战略部署,加大开发利用甘肃省荒漠地区丰富的太阳能资源,对甘肃省的经济、社会发展乃至生态环境改善都有非常重要的意义。截止2014年11月已经获得路条的光伏发电项目已经达到了10631.4MW,并网项目达到4527.5MW。
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