玛纳斯河生态安全评估

作者：张青青 徐海量 樊自立 王月健 凌洪波 单位：中国科学院新疆生态与地理研究所 中国科学院研究生院 石河子大学地理系

生态安全有广义和狭义两种理解，前者包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全，后者是指自然和半自然生态系统的安全，即生态系统完整性和健康的整体水平反映〔1－2〕。不同学者由于研究视角和研究出发点不同，对生态安全理解的侧重点也有所不同。生态安全评价可以对同一地区生态安全发展趋势进行研究〔3〕，以此来分析研究区的生态安全发展变化的特点和规律，也可以对不同地区的生态安全状况的比较〔4－5〕，以此来了解不同区域之间的生态安全差异和各自的发展特点。这是从不同的时空角度来研究生态安全问题的。在对生态安全进行定量评价时，也可以从两个角度来研究:一是确定研究区的生态安全阈值〔6〕，把研究时期的生态安全指标数值与之相比较来判断其生态安全状况，但是生态安全阈值的确定有相当的难度;二是对各个时期的生态安全指标的数值进行相对比较，来判断其在研究期间的相对发展情况。这相对比较容易做到。本文同时采用两种方法，在玛纳斯河流域生态经济功能分区的基础上，根据玛纳斯河流域绿洲不同的生态经济功能分区的生态特征和经济发展中存在的问题，对不同分区的生态安全发展状况进行评价，为玛纳斯河流域生态经济协调发展的科学决策提供参考。玛纳斯河流域是干旱区比较典型的山地—绿洲—荒漠系统〔7〕，地处新疆天山北坡经济带，是目前新疆着重开发的农业产业化经济区之一，区位优势突出，开发潜力巨大。该区域以农业为主，经过几十年的大规模的兴修水利、引水灌溉，耕地面积迅速增加，流域的生态环境以及经济社会面貌都发生了很大的变化，绿洲面积迅速扩张，防护林体系的建立使得风沙危害减弱，气候极大改善，承载了近百万的人口，每年为国家提供大批粮食和农、牧、工、副产品，这是人类绿洲开发的典范，也是整个干早区环境变迁的缩影〔8〕。但随着该区农业开发的深入和经济的迅速发展，部分地区对水土资源利用不合理，使流域生态环境发生了剧烈的变化，粗放型经济增长模式与有限的生态环境承载力之间的矛盾不断加剧，生态安全问题突出。

1研究区概况

新疆玛纳斯河流域地理坐标为84°42'～86°33'E，43°5'～45°58'N，地处天山北坡和准噶尔盆地南?，地处干旱区内部，属于典型的温带大陆性气候，其气候特征是降水少、蒸发大、温差大、温度小，年平均降水量100～200mm〔9〕，且时空分布不均匀。干旱区水资源在生态维护与经济发展中起着关键作用〔7〕，流域主要有玛纳斯河及其东侧的塔西河、西侧的金沟河、宁家河、八音沟河等(图1)，而水资源的形成、转化和消耗主要取决于大地貌类型，由不同的大地貌类型所决定的生态经济系统是不同的。所以按大地貌类型可将流域分为3个一级区〔13〕，在以上3个一级分区的基础上，再根据中地貌条件、生态类型、经济结构及环境保护对策等划分为9个二级分区〔10〕(图1)。玛纳斯河流域按行政位置主要在玛纳斯县和沙湾县，另有克拉玛依市和和丰县的一部分，新疆生产建设兵团的石河子市和农八师各农场插花分布其间。1949年后由于大规模水土资源开发利用，现已形成南依天山，北抵古尔班通古特沙漠的连片大绿洲，为新疆第四大灌区，以国营农场为主体，在新疆农业生产中有举足轻重的作用。从1978年改革开放以来，工业发展迅速，以石河子为中心，东向玛纳斯，西向沙湾辐射，已形成以绿色食品加工，棉纺织，现代农业装备，重化工及电力五大产业集群。据2007年统计，全流域人口106．4×104人，为1949年的15．4倍，耕地面积31．18×104hm2，为1949年的17．32倍，国内生产总值236．8×108元，人均GDP为19423元，位于全疆前列，成为天山北坡经济带的重要组成部分。

2研究方法

2．1数据来源本文采用的数据一方面来源于从1998年的美国陆地卫星TM影像和2006年的CBERS影像进行遥感影像解译所获得的两期土地利用/土地覆被图形数据和属性数据，另一方面来源于实地调查、2008年石河子市社会经济统计年鉴、2008年沙湾县领导干部手册、2008年玛纳斯县领导干部手册，2003年新疆生产建设兵团勘测规划设计院编写的《水资源保护规划报告》及《节水规划报告》等统计数据。

2．2生态安全评价指标体系的构建

2．2．1不同生态经济功能区的生态安全问题玛纳斯河流域大的地貌类型，决定了流域的生态系统不同，因而表现出区域的生态、经济要素的空间状况有所分异，经过几十年大规模的水土资源开发，流域不同的生态经济功能分区在环境演变和经济发展过程中所存在的生态安全问题的表现形式各不相同:Ⅰ1山地针叶林以雪岭云杉为主，由于超采过伐，破坏严重，使林区降水量比未受到破坏的塔西河林区减少20%，河流年输沙量由20世纪50年代的117×104t增加到20世纪90年代的246×104t〔11〕;该区域的草地主要是亚高山草甸和草甸草原，由于山区超载严重(估计超载约60%左右)，导致本区的草地生产力下降，同时草地植被群落物种组成中有毒和不可食植物比例不断升高。Ⅰ2本区作为低山丘陵区，降水量比Ⅰ1大幅降低，草地覆盖率和产草量明显减少;同时作为河流的出山口所在地，洪涝灾害频繁;交通不便，经济发展滞后。Ⅱ1该区属城镇绿洲与农业绿洲的结合带，有石河子、玛纳斯、沙湾三个城镇，城市化水平较高、工业化发展较快。特别是石河子市是天山北麓重要的中心城市之一，经济发展水平相对较高。随着城市化发展，城市供水成为最大的问题，地下水年超采量达110%以上，造成地下水位每年以0．5～1．0m的速度下降。另外，棉花播种面积比例较大，种植作物单一，且不能轮作倒茬，造成病虫害增加。Ⅱ2该区地处扇缘洪积扇，地下径流条件差，由于修建了夹河子、大泉沟及蘑菇湖等26座水库(总库容5．2×108m3)〔12〕，造成本区地下水位较高，土壤盐渍化比较普遍。同时，本区一些水库接纳了石河子等市县的生活和工业污水，水质污染也比较严重。Ⅱ3该区地处沙漠边缘，地表水严重不足，造成地下水利用率较高，地下水位下降和埋藏较深，同时由于土地开发等导致原生的荒漠梭梭林破坏严重，土地沙化是本区最严重的生态问题;另外，由于本区大量种植棉花，出现了因种植作物单一引起的病虫害增加的问题。Ⅱ4该区位于玛纳斯河中下段，排水条件较好，但西侧的西岸大渠没有防渗设施，造成地下水位升高，土壤盐渍化较重，加之临近沙漠，风沙灾害也较严重。土地开发造成的梭梭林面积的减少也是本区突出的生态问题。Ⅲ1作为绿洲和荒漠的过渡带，本区原有的大量天然植被成为保护绿洲的屏障，但是由于沙漠边缘30～50km范围内的梭梭和柽柳被大量砍伐，本区天然植被的保护成为各方关注的焦点，同时过度放牧和地下水下降造成的植被破坏也是本区突出的生态问题。Ⅲ2该区植被覆盖率较低，植物对牲畜的适口性不佳，加之沙漠严酷的气候和干旱缺水生境，不宜放牧家畜。且其生态系统十分脆弱，稍重的放牧压力就会导致沙漠植被退化和珍贵野生动物资源破坏。因此已建成了石西、石南和陆九三个油气田对丰富的地下油气资源的勘探开发是一个点多、线长、面广的污染和生态破坏项目，对沙漠脆弱生态环境影响很大。Ⅲ3已濒临消失的玛纳斯湖位于该区，这里植被稀疏，地表沙化严重，干涸的湖底形成的盐壳在风力作用下造成的盐尘对环境危害很大，因此保护该区生态意义重大。