沈陽科爾沁草地主要環(huán)境問題分析

沈陽科爾沁草地主要環(huán)境問題分析

1考察地區(qū)10km2003年8月，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所和中央電視臺聯(lián)合對科爾沁沙地進(jìn)行了生態(tài)科學(xué)研究。研究區(qū)域包括內(nèi)蒙古、遼寧和吉林的15個(gè)旗區(qū)，包括阿拉森省?？疾靸?nèi)容包括:①草地的退化及其可持續(xù)管理;②科爾沁沙地水資源狀況及問題;③荒漠化動(dòng)態(tài)與植被恢復(fù)。目的在于了解科爾沁沙地生態(tài)環(huán)境及其整治,為該地生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)管理提供依據(jù)。現(xiàn)將主要考察結(jié)果做一綜述。2沙漠化時(shí)期降水特征科爾沁沙地位于我國東北西部、內(nèi)蒙古沙漠帶東段,是東北平原向內(nèi)蒙古高原的過渡地帶,總面積約5.0×104?km2?？茽柷呱车貙儆诘湫偷谋睖貛О敫珊碉L(fēng)沙地區(qū),并處于我國北方半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)生態(tài)脆弱帶內(nèi)。行政區(qū)域包括內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市、赤峰市(約占90%),吉林省的西部和遼寧省的西北部(約占10%)。核心區(qū)包括翁牛特旗、敖漢旗、奈曼旗、科爾沁左翼后旗、扎魯特旗、阿魯科爾沁旗、巴林右旗、庫侖旗、開魯縣、彰武縣、康平縣、以及雙遼市等(圖1)。由于遠(yuǎn)離海洋并且受蒙古高壓氣流的影響,科爾沁沙地表現(xiàn)出較強(qiáng)的大陸性氣候特征。年均氣溫5.8～6.4℃,≥10℃積溫為3000～3200℃,無霜期130～160d。一年中5～9月是日均氣溫≥10℃最集中的時(shí)期。年降水量一般在310～500mm,蒸發(fā)能力是降水量的6～7倍。降水空間表現(xiàn)為從東南向西北逐漸遞減的空間分布特征。年內(nèi)降水分配極不平均,6～8月降水可占全年降水的70%以上,年降水變率在20%以上。全年大氣平均濕度為50%～55%,平均濕潤度在0.3～0.5,干燥系數(shù)在1.0～1.8?？茽柷呱车厥⑿衅骰蚱憋L(fēng),夏季以偏南和西南風(fēng)為主。年平均風(fēng)速為3.5～4.5m·s-2,極大風(fēng)速31m·s-2,>8級大風(fēng)日數(shù)集中在春冬季,平均超過75d·a-1科爾沁沙地主要地貌類型包括沙丘、低緩起伏沙地、丘間低地、沖積平原和石質(zhì)殘丘。沙丘又可分為固定沙丘、半固定沙丘和流動(dòng)沙丘。丘間低地又可分為濕甸地、堿甸地和沙甸地。沖擊平原主要分布在烏爾吉木倫河、老哈河、西拉木倫河等主要河流的下游地區(qū),可分為沖積淤積河谷平原和風(fēng)積沖積波狀平原?？茽柷呱车氐貛酝寥罏榘底厝?、栗鈣土和黑壚土,非地帶性土壤主要有沙土、草甸土和鹽堿土。沙土可分為風(fēng)沙土、生草沙土和草甸沙土。風(fēng)沙土又可分為固定風(fēng)沙土、半固定風(fēng)沙土和流動(dòng)風(fēng)沙土。草甸土廣泛分布在西遼河、教來河等流域的河漫灘和河谷平原上,可分為碳酸鹽草甸土和堿化草甸土。鹽堿土可分為堿化鹽土和草甸堿土?？茽柷呱车卦脖粚儆谏窒虿菰^渡類型。原生植被破壞殆盡,現(xiàn)存植被表現(xiàn)出強(qiáng)烈的次生性,大部分已演變?yōu)榘腚[域性的沙生植被和隱域性的草甸植被?？茽柷呱车厥俏覈鴤鹘y(tǒng)的草地畜牧業(yè)基地之一,歷史上曾呈湖泊眾多、林草繁茂的森林-草原景觀。由于內(nèi)陸斷陷盆地自第三紀(jì)以來堆積了深厚的松散沙質(zhì)沉積物,加之氣候變干,植被退化,沙質(zhì)地表經(jīng)風(fēng)蝕活化,流沙逐步形成。人類不合理的經(jīng)營活動(dòng)尤其是近代人口的急劇增加導(dǎo)致的過度墾荒、過度放牧與過度樵采造成大面積植被破壞,進(jìn)一步加劇了沙漠化進(jìn)程?？茽柷呱车刂饕恋仡愋涂煞譃樯车亍⒏?、草地、林地和水域等,其中沙地面積(流動(dòng)沙地、半固定沙地和固定沙地)占總土地面積的43.1%。3科爾沁牧場的退化和可持續(xù)管理3.1草地退化現(xiàn)狀草地退化直接造成草地(包括植物及土壤)質(zhì)量衰退、生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)潛力及服務(wù)功能降低,環(huán)境變異以及生物多樣性或復(fù)雜程度降低、恢復(fù)功能減弱或喪失。大面積開墾荒地是造成科爾沁草地面積減少的主要原因之一。墾荒不但導(dǎo)致草地面積減少,墾荒后棄耕也加劇了土壤風(fēng)蝕?？茽柷叩貐^(qū)歷史上曾有過3次較大的農(nóng)墾時(shí)期,即新石器時(shí)期、遼金時(shí)期、19世紀(jì)中葉至新中國成立時(shí)期。新石器時(shí)期對生態(tài)環(huán)境破壞很小。遼代晚期至金代的大面積開墾造成了科爾沁草原生態(tài)環(huán)境的急劇惡化。清朝至建國前,科爾沁草地又一次承受了大規(guī)模的連續(xù)墾荒。從20世紀(jì)60～70年代,又進(jìn)入建國后的開荒高峰期。超載過牧是草地退化的最直接動(dòng)因。資料顯示,通遼市的天然草地理論載畜量從20世紀(jì)60年代的727萬只羊單位減少到20世紀(jì)90年代的539萬只;1949年每只羊單位占有可利用草場1.67hm2,到1995年只占0.5hm2。當(dāng)超載過牧與自然因素交織在一起時(shí),草地退化尤為顯著。豐年時(shí)的正常載畜量在旱年就超載,超載則使草場利用強(qiáng)度加大,增加草地退化和荒漠化的危險(xiǎn)性。1985年對通遼地區(qū)草地載畜量的調(diào)查結(jié)果表明,在實(shí)有牲畜與理論載畜量之間,暖季載畜量豐年超載24.3%,平年超55.4%,欠年超148%;冷季豐年超89.9%,平年超136%,欠年超280%?？茽柷叩貐^(qū)退化草場占總草場面積45.9%。在科爾沁沙地的核心區(qū),沙漠化草場占風(fēng)蝕荒漠化面積的45.43%。在奈曼旗,退化草場面積約3.62×105hm2,占全旗可利用草場面積的88.8%,其中輕度退化草場1.36×105hm2,中度退化草場9.65×104hm2,重度退化草場1.23×105hm2。草地退化主要表現(xiàn)為草地生物量減少和優(yōu)質(zhì)牧草種類減少。科爾沁沙地退化草地的平均減產(chǎn)幅度為36%。在雙遼地區(qū),優(yōu)質(zhì)牧草的產(chǎn)量(干重)動(dòng)態(tài)為:1970年1800kg·hm-2,1980年1350kg·hm-2,1990年750kg·hm-2,2000年600kg·hm-2,2003年215kg·hm-2。考察結(jié)果表明,草地退化仍呈加劇態(tài)勢。例如,在雙遼市,1970年草場“三化(退化、沙化、鹽漬化)”面積為2000hm2,1980年達(dá)到5330hm2,1990年達(dá)到1.53×104hm2,2000年達(dá)到2.6×104hm2,2003年達(dá)到2.8×104hm2。草地退化也表現(xiàn)為如下特點(diǎn):首先,除用做割草場的甸子地而外,沙區(qū)草地為一年生植物(虎尾草、狗尾草、馬唐等)為主的群落所覆蓋,多年生牧草(尤其多年生禾本科牧草)稀少,致使牧草產(chǎn)量隨降雨多寡波動(dòng),表現(xiàn)出非常明顯的脆弱特征明顯;第二,流動(dòng)沙丘、半流動(dòng)沙丘繼續(xù)朝產(chǎn)草量大、草質(zhì)好的草甸地塊移動(dòng),致使現(xiàn)有草場面積趨向減少;第三,從1999～2002年,科爾沁進(jìn)入降水低谷,大部分地區(qū)承受了連續(xù)干旱,草地生產(chǎn)力受到了明顯影響;第四,牲畜數(shù)量在一些地區(qū)不僅沒有下降,而且繼續(xù)增長。在吉林省雙遼市部分地區(qū),1970年草場的實(shí)際載畜量為50.85羊單位·hm-2,到1980年為360個(gè)羊單位·hm-2,1990年1110個(gè)羊單位·hm-2,2000年1800個(gè)羊單位·hm-2,2003年2400個(gè)羊單位·hm-2;第五,地表水減少明顯,在一定程度上影響草地植被的組成和生物量。3.2強(qiáng)化草地管理的規(guī)劃和研究草地退化得不到遏制的原因歸納起來主要有兩個(gè):①缺乏有效對策和有效實(shí)施途徑。比如,大多數(shù)的政府領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員都意識到:如果任草地自然恢復(fù),在幾年之內(nèi)一些退化草地就能恢復(fù)到較好的狀態(tài),但事實(shí)是大多數(shù)的草地并得不到生息的機(jī)會(huì);②過去有些措施本身具有片面性。例如,在過去的很多年,人們總是將風(fēng)沙環(huán)境的治理寄托在大面積的植樹造林上,但大面積植樹造林的結(jié)果恰恰是草地的破壞和“小老樹”的形成及章古臺大面積樟子松林的枯死。近些年來,人類對日益受到破壞的生態(tài)環(huán)境的反思突出表現(xiàn)在從強(qiáng)度干預(yù)環(huán)境向高度順應(yīng)環(huán)境的遷移上,因此,“生態(tài)系統(tǒng)健康”、“可持續(xù)”、“生態(tài)系統(tǒng)管理”等概念應(yīng)運(yùn)而生?？沙掷m(xù)管理只是部分地關(guān)系到科學(xué),而更多關(guān)系到文化和社會(huì)。因此,需要把持續(xù)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)體制與保持生物多樣性和自然資源的持續(xù)性結(jié)合起來。要通過規(guī)劃,土地調(diào)查、環(huán)境教育、經(jīng)濟(jì)或社會(huì)鼓勵(lì)等機(jī)制,杜絕破壞并進(jìn)行恢復(fù)?？茖W(xué)家的責(zé)任是通過研究和實(shí)驗(yàn),幫助決策者把基于生態(tài)系統(tǒng)管理的觀點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?？茽柷叩貐^(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)理念的轉(zhuǎn)變:即從破壞后再治理向預(yù)防破壞轉(zhuǎn)變。為了盡快改善天然草地現(xiàn)狀,現(xiàn)在應(yīng)重點(diǎn)保護(hù):①現(xiàn)存的榆樹疏林草原。榆樹疏林草原是科爾沁地區(qū)的原始植被,是長期自然選擇的結(jié)果,最適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境,應(yīng)重點(diǎn)保護(hù);②現(xiàn)有的大塊甸子地?？茽柷叩牡乩砭坝^表現(xiàn)為坨甸交錯(cuò),大塊甸子地中保留了豐富的物種,如果不加以保護(hù),草原在大面積沙化的條件下將面臨種源匱乏;③丘間甸子地。其面積較小,多為沙丘埋壓大塊甸子地后所殘留,在密集沙丘群中保留的物種豐富的植被孤島對沙丘和甸子地植被的保存和恢復(fù)有積極意義;④座落在沙地內(nèi)及沙地周圍的山地。在沙化草地中,多年生耐旱優(yōu)質(zhì)禾草瀕于滅絕,但在座落于沙地和沙地周圍的山地上尚保留較多,如果不加以保護(hù),將來草地恢復(fù)到原始植被的可能性將非常小。為了實(shí)現(xiàn)草地的可持續(xù)管理,應(yīng)強(qiáng)化如下方面研究:①植被過程。主要研究放牧和風(fēng)沙活動(dòng)對植被的影響;②生態(tài)水文過程。主要研究植被格局與生態(tài)水文過程的關(guān)系,確定植被的類型和配置;③環(huán)境評估。主要研究草地生態(tài)系統(tǒng)健康標(biāo)準(zhǔn)、退化草地生產(chǎn)力恢復(fù)途徑、草地資源合理利用方式。通過考察,發(fā)現(xiàn)一批示范模式有利于科爾沁的草地建設(shè):①舍飼。該模式已在部分地區(qū)推廣,其結(jié)果是為草地植被的恢復(fù)和繁衍提供了機(jī)會(huì);②再生沙障促進(jìn)植被自然恢復(fù)。在流動(dòng)沙丘上用黃柳扎設(shè)再生沙障,促進(jìn)天然植被的自然恢復(fù)(因?yàn)榧词乖诹魃硡^(qū),丘間低地中也零星分布植物,沙丘上的沙障截流了自然傳播的植物種子并固定了沙面使植被得以恢復(fù)),這在科左后期已經(jīng)實(shí)行;③建立“榆樹稀樹草原的天然植被保護(hù)區(qū)”。庫倫旗將榆樹疏林草原設(shè)為地方的天然保護(hù)區(qū),極大地促進(jìn)了天然植被的保護(hù)和恢復(fù);④合理配置喬灌草比例和結(jié)構(gòu)的人工草地建設(shè)。該此模式中,喬木的比例非常小,不超過600～750株·hm-2,灌木和草本植物的比例很大,在奈曼旗的黃花他拉、翁牛特旗的頭分地、科左中旗都有這種模式。4科爾沁沙區(qū)水資源狀況和存在的問題4.1地下水流變學(xué)科爾沁沙地水資源較為貧乏。地表水主要為西遼河水系,主干河流西遼河呈東西向貫穿全區(qū),向東注入遼河流出區(qū)外。主要支流有烏力吉木仁河、西拉木倫河、新開河、老哈河、教來河、清河等,是科爾沁地區(qū)地下水重要的補(bǔ)給源之一。地表水資源7.1×109m3,加上外來地表水量1.93×1010m3,地表水總量約為2.64×1010m3,但外來水量受上游地區(qū)用水的控制,實(shí)測年平均河川徑流量為2.25×1010m3,但由于徑流量的年際變化幅度較大,年內(nèi)也分布不均,其中只有30%～50%可被利用,并多集中在汛期。在旱季徑流很少,時(shí)常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。科爾沁地區(qū)地下水以接受大氣降水補(bǔ)給為主,其次還有河水入滲、山區(qū)側(cè)向徑流、灌水回滲及深層越流等補(bǔ)給,地下水徑流由西向東泄出區(qū)外,蒸發(fā)也是排泄途徑之一?？茽柷呱车啬喜繛轱L(fēng)積沙丘潛水地段,含水層由中粗沙、中細(xì)沙和粉細(xì)沙組成,厚度50～150m,受地質(zhì)構(gòu)造影響,水資源主要以30m以上潛層水為主,埋深0.5～4m,礦化度一般<0.5g·L-1。沙地北部邊緣為大興安嶺山前沖積、洪積潛水地段,含水層以沖積、洪積的粗沙、沙卵石為主,厚度由山前的15m增加到平原的105m左右。沙地中部是河流沖、洪積潛水地段,包括西遼河、新開河及教來河之間的平原及西拉木倫河、老哈河下游河谷平原。含水層由西向東逐漸變化,厚度30～80m,最厚達(dá)100m,自西向東、由南向北增厚。4.2科爾茨沙地的地表水環(huán)境對科爾沁地區(qū)水資源考察的結(jié)果表明,科爾沁沙地目前的水資源狀況不容樂觀,存在很多極為重要的問題,主要包括以下幾個(gè)方面:①本地區(qū)地表水資源呈明顯減少趨勢。對西遼河通遼水文站多年資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,在20世紀(jì)50年代的年徑流量為1.312×1010m3,60年代為9.49×109m3,70年代為9.86×108m3,80年代以后為2.895×109m3,地表水資源與50年代相比減少75%以上。②主要河流供水量減少,部分河流斷流時(shí)間長,甚至常年無水。在通遼地區(qū)現(xiàn)有的16座大中型水庫中已有9座水庫干枯。例如位于科爾沁沙地奈曼旗的西湖水庫,最大水域面積為26km2,于2001年5月17日干涸;位于通遼市的莫力廟水庫,號稱亞洲第一大沙地水庫,最大水面積可達(dá)42km2,貯水量1.92×109m3,于2002年干涸。大量水庫的干涸造成沿河流下游水分短缺,地下水無法得到補(bǔ)充,水位下降,同時(shí)由于河道干涸,河床裸露,沙物質(zhì)外現(xiàn),成為風(fēng)沙活動(dòng)的一個(gè)主要來源。③沙地內(nèi)部水體明顯減少。在過去較長的一個(gè)歷史時(shí)期以來,科爾沁沙地內(nèi)部存在大量水體,主要分布在各類沙丘之間,也稱之為“水泡子”、“沙湖”等。常年或季節(jié)性積水的湖、泡600多個(gè),其面積一般在幾百平方米至幾十平方公里之間,蓄水量約有1.4×1010m3,大部分水質(zhì)量較好,在夏秋季節(jié)可做農(nóng)業(yè)灌溉和牧業(yè)用水源。多數(shù)水泡子主要由降雨形成,沙地水泡子對沙地植被的穩(wěn)定起著重要作用。近10年來,由于科爾沁地區(qū)降雨量呈減少趨勢和不合理采集地下水等原因,水泡子面積減少,甚至干涸。從1999年以來,已有近70%的湖、泡已干涸,水泡水量減少了近90%。④科爾沁沙地部分地區(qū)地下水位明顯下降。對通遼市科爾沁區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化的調(diào)查結(jié)果表明,20世紀(jì)60年代的地下水位為0.9～2.2m;70年代為3.2m;80年代為4.0m;90年代為4.5m;到2000年地下水位已經(jīng)下降到7.2m,在40年間地下水位下降達(dá)7m。在一部分地區(qū),地下存在漏斗形的地下水位下降狀況。特別突出的是通遼市地下水漏斗面積從20世紀(jì)70年代的21km2已經(jīng)發(fā)展到2002年的178km2;吉林省雙遼市地下水位從1980年的2.7m降低到2002年的4.2m,在過去的22年間地下水位下降了1.5m(圖2)?？疾旖Y(jié)果表明,造成科爾沁沙地水分虧缺的原因主要有以下幾個(gè)方面:①氣候干旱造成水分虧缺。近幾年來當(dāng)?shù)爻掷m(xù)干旱,特別是1999年以來,科爾沁沙地降雨量明顯減少,很多地區(qū)降雨量達(dá)不到正常年份的平均值(圖3)。降雨量的減少造成沙地內(nèi)依賴降雨補(bǔ)充的泡子水量和數(shù)量的減少,以及農(nóng)田灌溉需水量的增加等。②主要河流供水量不足。近些年來由于河流上游需水量的增加,以及上游地區(qū)水土保持工作的完善,使科爾沁沙地主要河流來水量明顯減少,不少河流經(jīng)常斷流,依河而建的水庫貯水量減少,部分甚至干涸,原來的水庫底部變成了農(nóng)田、草地。③隨著人口的增加和工農(nóng)業(yè)以及城市建設(shè)的發(fā)展,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水量不斷加大,地下水超采嚴(yán)重。以通遼市為例,市區(qū)供水基本上依賴地下水源,在市區(qū)146km2范圍內(nèi)地下水可開采量約為3.0×108m3,而實(shí)際用水量1985年為6.0×108m3,1990年達(dá)6.2×108m3,全部是地下水量,超采1倍以上,造成市區(qū)東部工業(yè)區(qū)地下水位大幅度下降。5科爾沁沙區(qū)沙漠動(dòng)態(tài)和植被恢復(fù)5.1科爾茨地區(qū)不同時(shí)段實(shí)際沙地分布科爾沁沙地主要土地類型可分為沙地、耕地、草地、林地和水域等。其中沙地面積(流動(dòng)沙地、半固定沙地和固定沙地)占總土地面積的43.1%,是科爾沁沙地面積最大、對生態(tài)環(huán)境影響起決定性作用的一種土地類型。目前科爾沁地區(qū)流動(dòng)沙地面積約為4.21×105hm2、半固定沙地面積6.01×105hm2、固定沙地面積3.4×106hm2、潛在沙地面積約7.32×105hm2。通過對科爾沁地區(qū)不同時(shí)段(1994～1999年)衛(wèi)片影像信息解譯與本次實(shí)地考察結(jié)果表明,科爾沁沙地近5年荒漠化變化總體勢態(tài):沙地面積比1994和1999年均有所減少,其中流動(dòng)沙地呈緩慢遞減、半固定沙地呈增加趨勢;一部分固定沙地經(jīng)過多年綜合整治(營建防護(hù)林體系、完備澆灌條件等),已經(jīng)開始轉(zhuǎn)變成耕地和林地;在位于科爾沁沙地腹地的通遼和赤峰地區(qū),林地面積明顯增加,東部地區(qū)尤為顯著(表2),科爾沁沙地近25年來荒漠化動(dòng)態(tài)變化(圖4)。5.2以山沙兩區(qū)為重點(diǎn),發(fā)展土地沙化、生態(tài)林分子小區(qū),增加沙區(qū)生態(tài)環(huán)境、凈化空氣,改善山、沙“兩區(qū)”據(jù)1999年調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,通遼市總土地面積為5.99×106hm2,其中沙地面積2.72×106hm2,占總土地面積的56.7%。全市300萬人口中有200萬人生活在科爾沁沙地中。土地沙漠化已成為通遼地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素,沙害加劇了當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民生活的進(jìn)一步貧困,全市由于土地沙漠化造成的貧困人口達(dá)30萬人;沙害也加劇了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的壓力,大面積土地沙化使土壤肥力下降、糧食減產(chǎn)、草場退化。近5年來,通遼市每年造林面積超過6.67×104hm2。從1999年開始,通遼市啟動(dòng)“5820”工程,從1999～2003年,在全市8個(gè)旗縣市區(qū)各建設(shè)一處相對集中連片、面積在1.33×104hm2以上的造林工程。造林對象以山、沙兩區(qū)為重點(diǎn),以治理風(fēng)蝕沙化、沙土流失為主要目標(biāo),遵循了造封飛、喬灌草、帶網(wǎng)片相結(jié)合,林農(nóng)牧相結(jié)合,眼前利益與長遠(yuǎn)利益相結(jié)合,生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展效益相結(jié)合的總體原則,做到了因地制宜、適地適策、分類指導(dǎo)、綜合治理?，F(xiàn)已完成造林保存面積1.53×105hm2,其中人工造林1.11×105hm2,飛播造林1.87×104hm2,封沙(山)育林2.4×104hm2,綜合治理山、沙“兩區(qū)”面積4.04×105hm2,項(xiàng)目區(qū)內(nèi)森林覆蓋率提高了11.2%,全市森林覆蓋率從1999年的13.75%提高到2003年的20.89%。大部分沙區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。但是,通遼市仍有2.0×106hm2沙漠化土地尚未得到治理。其中庫侖旗的塔民查干沙帶、奈曼旗的葦蓮蘇沙帶、科左后旗的阿古拉沙帶和扎魯特旗的白音芒哈沙帶是科爾沁沙地在通遼地區(qū)極