新疆綠洲生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與整治對策

新疆綠洲生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與整治對策

新疆有800多條綠洲，占全區(qū)總面積的4.27%，是該地區(qū)的精髓，對整個(gè)地區(qū)的人口仍有95%以上。因此，綠洲在新疆的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。綠洲是新疆干旱區(qū)可持續(xù)發(fā)展的最重要的領(lǐng)域,研究新疆綠洲生態(tài)安全,找出存在的不協(xié)調(diào)因素,達(dá)到綠洲的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一,是實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。1氣候特點(diǎn)及功能新疆屬典型的內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū),氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?是太陽輻射、大氣環(huán)流及地理?xiàng)l件的相互作用和制約下形成的特殊區(qū)域,其中自然地理?xiàng)l件是新疆干旱環(huán)境形成的基礎(chǔ)因素。綠洲散布于這樣的大環(huán)境中,使新疆綠洲氣候具有獨(dú)特的特點(diǎn),如雖有豐富的光熱資源,但熱量不穩(wěn)定;水資源時(shí)空分布不均勻,但比較穩(wěn)定;風(fēng)能資源時(shí)空分布不均,但集中穩(wěn)度高,有實(shí)際開發(fā)的潛力;災(zāi)害性天氣多,局地性強(qiáng);內(nèi)部差異明顯,氣候種類多;干旱少雨,但雨熱同季;氣候日較差和年較差較大等。寓于荒漠中的綠洲景觀具有各種結(jié)構(gòu)、形狀和功能的斑塊,如自然植被斑塊、農(nóng)田斑塊、水體斑塊、居民區(qū)斑塊等交叉密布,各種廊道如道路、溝渠、防護(hù)林網(wǎng)等四通八達(dá)。綠洲景觀基本是一個(gè)大的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(除少數(shù)城市型綠洲),它是一個(gè)較為開放的系統(tǒng),有大量的生態(tài)流(能量流、物質(zhì)流、信息流等)橫穿景觀格局。2生態(tài)環(huán)境的脆弱性新疆獨(dú)特的地形地貌、土壤、生物群體結(jié)構(gòu)、氣候因子等決定了新疆綠洲生態(tài)環(huán)境的潛在的脆弱性。從生態(tài)環(huán)境方面分析,新疆綠洲生態(tài)安全面臨的挑戰(zhàn)是多方面的。2.1對地下水的條件把握錯(cuò)誤新疆河流在人類活動(dòng)的影響下,特別是受到土地開發(fā)的影響,導(dǎo)致河流在中下游段流程縮短,許多河流不能到達(dá)歸宿地,如北疆瑪納斯河下游和南疆塔里木河下游的干涸。據(jù)統(tǒng)計(jì),新疆的湖泊面積已由50年代的9700km2減少為4784km2,許多湖泊萎縮甚至干涸,如著名的羅布泊、臺(tái)特瑪湖、瑪納斯湖等。人們從不把地下水作為一種賴以生存的寶貴財(cái)富,而是把它看成是取之不盡的自然物,看作隨土地所有的附屬物,這種錯(cuò)誤的觀念導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境的惡化:肆意開采——水位下降——水質(zhì)礦化——土地沙化——生態(tài)環(huán)境惡化。從50年代以來,隨著人口的迅速增加,新疆大規(guī)模的水土開發(fā)始終未停止,僅占土地面積的4.27%的綠洲,消耗新疆地表徑流量的55.5%,占實(shí)際引水量的72%。引入綠洲的水資源,由于渠系滲漏、灌溉滲漏,每年補(bǔ)給地下水25.65×108m3,致使地下水位上升,加之在土地開發(fā)利用中改變了地表水的地域分配,從而影響到地下水的補(bǔ)給,使地下水的水位和水質(zhì)發(fā)生了變化。綠洲灌區(qū)由于引水量增加,補(bǔ)給量增大,表現(xiàn)為地下水位上升,而一些靠地下水供給的城市和機(jī)井灌區(qū)的地下水位則急劇下降。2.2新疆沙區(qū)主要災(zāi)害類型新疆是我國最大的荒漠區(qū),荒漠化土地面積達(dá)79.59萬km2,占全國荒漠化土地面積的1/3,并且每年以8420公頃的速度繼續(xù)擴(kuò)大,全疆約有1/2土地受到風(fēng)沙的危害。新疆風(fēng)沙災(zāi)害主要發(fā)生地區(qū):一是準(zhǔn)葛爾盆地南緣與固定、半固定沙丘活化帶相接壤的綠洲邊緣地區(qū),二是塔克拉瑪干沙漠周圍,特別是南緣受流動(dòng)沙丘擴(kuò)展、蔓延影響的綠洲邊緣地區(qū),三是流經(jīng)沙漠地區(qū)的河流下游沙質(zhì)荒漠化發(fā)生地帶,四是綠洲內(nèi)部零星沙丘(沙地)分布區(qū)。風(fēng)沙不僅危害綠洲農(nóng)田,也危害到正常的經(jīng)濟(jì)活動(dòng),如風(fēng)沙對北疆鐵路的影響,風(fēng)沙對鐵路危害的主要形式:一是路基風(fēng)蝕,二是沙埋路基,三是大風(fēng)對鐵路上部建筑和車輛的危害。風(fēng)沙危害給鐵路運(yùn)輸以及人民群眾的生產(chǎn)和生活造成了災(zāi)難性的影響。2.3氣候因素對土壤鹽分含量和鹽漬化的影響干旱區(qū)光熱資源豐富,蒸發(fā)作用強(qiáng)烈,降雨稀少,內(nèi)陸流域廣泛發(fā)育,缺少淋溶過程。因此,干旱區(qū)土壤參加生物地球化學(xué)循環(huán)的過程十分微弱,在局部區(qū)域地下水位升高,土壤毛細(xì)管作用強(qiáng)烈的情況下,次生鹽漬化便不可避免的發(fā)生。表1說明土壤鹽漬化情況隨氣候干熱程度而異,氣候愈干熱,土壤鹽漬化愈嚴(yán)重。新疆由于水資源利用不當(dāng),農(nóng)田灌溉中大水漫灌的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,不僅造成新疆最為短缺的水資源的極大浪費(fèi),而且導(dǎo)致了大面積土地的次生鹽漬化,直接后果是大面積的農(nóng)田被迫棄耕,嚴(yán)重威脅到綠洲內(nèi)部的穩(wěn)定和安全。新疆地處亞歐腹地,蒸發(fā)大,降水少,一般蒸降比為7~15,嚴(yán)重地區(qū)達(dá)20以上。新疆土壤成土母質(zhì)普遍含有可溶性鹽分,這些鹽分隨降水和灌溉淋洗到土壤下層,進(jìn)而隨著強(qiáng)烈蒸發(fā),鹽分便向地表聚積,形成土壤次生鹽漬化。研究表明:沖積平原耕地的減少、綠洲退化的根本原因是綠洲生態(tài)平衡的破壞,直接原因來自干旱、風(fēng)沙和鹽漬化。3對影響合成生態(tài)安全的主要因子的分析綠洲是干旱區(qū)特有的一類景觀,又作為干旱區(qū)人類生存和生產(chǎn)的核心場所,綠洲的穩(wěn)定與否,直接關(guān)系到區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,通過以上對影響綠洲生態(tài)安全的主要因子的分析,現(xiàn)提出以下幾點(diǎn)以供參考。3.1水利建設(shè)的原則水是綠洲生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要資源要素,水過程是主導(dǎo)的生態(tài)過程,合理的用水策略是生態(tài)建設(shè)的根本,新疆綠洲生態(tài)環(huán)境建設(shè)要根據(jù)發(fā)展需要用好“三個(gè)水”即“大水”——“資源水”、“中水”——“自然降水”、“小水”——“積水”。對于干旱缺水的新疆而言,應(yīng)把生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)作為高層次的兩個(gè)大的用水系統(tǒng)來對待,保證最低限度的生態(tài)用水,保護(hù)荒漠植被,使之成為綠洲外圍的屏障。各地在進(jìn)行水利建設(shè)時(shí),無論利用地表水還是開發(fā)地下水都應(yīng)分析計(jì)算生態(tài)用水量,特別要注意的是開發(fā)地下水不能影響綠洲邊緣與沙漠的過渡帶,這對綠洲生態(tài)安全有重要作用。新疆綠洲生態(tài)環(huán)境的好壞,很大程度上取決于水資源的合理利用狀況,根據(jù)水資源利用存在著浪費(fèi)嚴(yán)重、效益不高、地域分配不平衡、生態(tài)用水得不到保障等問題,必須進(jìn)一步加強(qiáng)綜合治理,發(fā)展節(jié)水事業(yè),合理布局水利工程,實(shí)行有計(jì)劃、按需要合理配置生態(tài)用水。同時(shí),在增水與節(jié)水相結(jié)合的基礎(chǔ)上,保證農(nóng)業(yè)供水和生態(tài)用水,維護(hù)和恢復(fù)綠洲及荒漠生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,特別在塔里木盆地要進(jìn)行水資源的合理配置,保證下游一定量的生態(tài)用水,恢復(fù)和維護(hù)綠色走廊。要實(shí)現(xiàn)綠洲的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),還必須將其納入整個(gè)干旱區(qū)的大系統(tǒng)中去考慮和實(shí)施。生態(tài)環(huán)境的綜合表現(xiàn)通常被稱為景觀,不同的景觀具有不同的生態(tài)習(xí)性和不同需水量,因此,通過景觀穩(wěn)定性需水分析,可估算生態(tài)需水量,其基本公式為:V=(E-P)×R×S=(KE0-P)×R×S式中V為景觀生態(tài)需水量,E為陸面蒸發(fā)力,P為天然有效降水量,R為景觀植被覆蓋度,E0為水面蒸發(fā)力,S為面積,K為陸面蒸發(fā)系數(shù)。3.2以地表為因素的鹽漬化過程的模擬與預(yù)報(bào)導(dǎo)致土壤次生鹽漬化發(fā)生的因素很多,其發(fā)生過程也很復(fù)雜,但經(jīng)分析可清楚看出主要與地下水位、地面蒸散、土壤結(jié)構(gòu)、降雨強(qiáng)度直接有關(guān)。此處的地下水位指的是與地表生態(tài)環(huán)境演變密切相關(guān)的地下水埋深,用W表示;地表蒸散是指裸地的蒸發(fā)和植被的蒸騰,用E表示;土壤結(jié)構(gòu)主要是指與土壤孔隙度有關(guān)的性狀,它直接影響到土壤毛細(xì)管作用的強(qiáng)弱,用C表示;降雨強(qiáng)度與淋溶作用有關(guān),而后者影響到地表脫鹽,用R表示。如果用S表示鹽漬化程度,則它與以上因子均存在著函數(shù)關(guān)系,而這些因子之間又相互作用,S是這些因子綜合作用的結(jié)果。盡管我們還不能確切的知道因子間的相互關(guān)系,但為了便于清理思路可以概括的表示成:S=F(W,E,C,R)如果通過觀測實(shí)驗(yàn)探明了各因子間的關(guān)系,就可以對次生鹽漬化過程進(jìn)行數(shù)值模擬并預(yù)警預(yù)報(bào)。通過以上對次生鹽漬化發(fā)生機(jī)理的初步討論,我們可以認(rèn)識到對引起鹽漬化的主要因子的調(diào)控是次生鹽漬化防治的關(guān)鍵。對于干旱少雨的新疆,要改變淋溶過程是不可能的,在大范圍內(nèi)要人為地改變土壤結(jié)構(gòu)也不現(xiàn)實(shí)。而通過建立完善的灌溉體系控制地下水位,并且改變地表覆蓋來調(diào)控地表蒸散,達(dá)到防治次生鹽漬化的目的是可行的。次生鹽漬化發(fā)生的地下水位臨界深度一般在2.5-3.0m。但對于不同的土壤和不同的地表狀況該臨界深度會(huì)有所差別。地表覆蓋與鹽漬化發(fā)生有密切的關(guān)系,調(diào)整地表的植被類型不僅可以改變?nèi)~面積指數(shù),由于植物的種類不同,其葉片的氣孔阻力也不同,因此可以起到調(diào)控植被蒸騰失水的作用。同時(shí),還可通過調(diào)節(jié)植被的蓋度、群落的結(jié)構(gòu)等來改變下墊面的粗糙度,從而改變下墊面的反照率來實(shí)現(xiàn)對地面水分蒸散的調(diào)控,并且植物根系對水分的吸收及葉面對水分的蒸騰作用又有利于將地下水位控制在臨界深度。3.3過渡帶綠化生態(tài)恢復(fù)的必要性在恢復(fù)和重建受損生態(tài)系統(tǒng)的過程中,必須重視各種干擾對生態(tài)系統(tǒng)的作用及生態(tài)演替規(guī)律的研究,在這些基礎(chǔ)上對科學(xué)研究結(jié)果、技術(shù)對策及社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等問題進(jìn)行綜合評判,從而對受損生態(tài)系統(tǒng)作出合乎自然規(guī)律并有益于人類的治理措施,使受損害的生態(tài)系統(tǒng)在自然和人類的共同作用下真正得到恢復(fù)和重建(見圖1)。在自然狀態(tài)下,綠洲與沙漠之間的荒漠帶是通常所謂的過渡帶,它是由以水為主導(dǎo)因子的環(huán)境梯度產(chǎn)生的植被梯度現(xiàn)象。自然狀態(tài)下,過渡帶生態(tài)系統(tǒng)處于生態(tài)演替的頂級階段,它起著阻止外圍沙漠侵襲綠洲的重要作用。生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)自然演替規(guī)律可以有序且定向的發(fā)展,在自然狀態(tài)下最終演化為與所在氣候相適應(yīng)的良性發(fā)展系統(tǒng)。因此,在遭受人為破壞后的過渡帶進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)與重建時(shí),既要注意選擇氣孔阻力較大的鄉(xiāng)土抗旱植物,又要注意植物群落結(jié)構(gòu)的配置,尤其是由于種類不同引起的空間結(jié)構(gòu),因?yàn)樗芨淖兩鷳B(tài)系統(tǒng)下墊面的粗糙度,從而改變植被的反照率。當(dāng)有較多種類抗旱的鄉(xiāng)土植物(氣孔阻力較大,植物高度各異)可供選擇時(shí),即使在不增加用水的情況下,也可以根據(jù)退化生態(tài)系統(tǒng)逆向演替的不同階段,通過人工補(bǔ)充種源或?qū)嵣酌绲韧緩絹頂U(kuò)大植被面積,特別是植被蓋度為8-22%的敏感區(qū),更易使其脫離敏感區(qū)向著與氣候相適應(yīng)的方向發(fā)展,促使退化生態(tài)系統(tǒng)向氣候定級系統(tǒng)演化,人工輔助恢復(fù)的植被與自然環(huán)境融為一體,尤其是在那些地下水位高,鹽漬化嚴(yán)重的地區(qū)。由此恢復(fù)的植被不僅穩(wěn)定了過渡帶,成為阻止風(fēng)沙威脅綠洲的屏障,又防治了次生鹽漬化。過渡帶荒漠植被覆蓋度低,一般在10%-30%之間,自然狀態(tài)下,過渡帶是穩(wěn)定的,但是它位于綠洲外圍,受人為作用極大,常由于過度放牧和樵伐,使本來穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)極度退化,植被覆蓋度驟降至2%-3%,甚至更低,嚴(yán)重威脅綠洲生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。維持綠洲-荒漠過渡帶的穩(wěn)定,必須使從生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)喪失的水分與外部補(bǔ)償?shù)乃窒嗥胶?要恢復(fù)和重建極度退化的荒漠生態(tài)系統(tǒng)必須遵循生態(tài)系統(tǒng)自然演替的客觀規(guī)律,以及生態(tài)系統(tǒng)與大氣系統(tǒng)間的熱量平衡。生態(tài)系統(tǒng)水分消耗與植被面積、植被反照率、植被氣空阻力、裸地反照率、環(huán)境溫度有關(guān),根據(jù)這一特點(diǎn),可在人為作用下恢復(fù)與當(dāng)?shù)貧夂蛳噙m宜的、氣孔阻力大的、反照率也較大的本土灌木類荒漠植被,從根本上使該脆弱帶轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的過渡帶,最終使綠洲化過程加強(qiáng),荒漠化過程受遏止。4影響地質(zhì)環(huán)境的因素生態(tài)環(huán)境的改善是新疆綠洲可持續(xù)發(fā)展的先決條件,影響新疆綠洲生態(tài)安全的主導(dǎo)因子是水,水資源的合理利用和保護(hù)及生態(tài)用水的合理配置直接關(guān)系到綠洲生態(tài)系統(tǒng)的健康與穩(wěn)定。除水資