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王涛:加快我国绿洲化研究与管理刻不容缓

时间:2010-10-27 08:46来源:科学时报 作者:王进东 点击:
我国绿洲低水平、无序的开发也可以使绿洲稳定性下降和绿洲退化,在降低或丧失绿洲土地生产力的同时,还引发一系列生态环境问题,如河道断流、湖泊萎缩、植被退化、土壤侵蚀等。因此,需要开展系统的研究,在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互
绿洲化是干旱区由于人与自然因素共同作用所导致的由荒漠向绿洲转变的过程,我国干旱区绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km2扩大到10.4万km2,绿洲化主要是改变了水循环,也就可以改善局部或更大范围的生态环境,提高生产力。可以说,绿洲化是一个将自然生态系统通过人类活动提升至人工生态系统的过程。
 
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所所长王涛指出,我国绿洲低水平、无序的开发也可以使绿洲稳定性下降和绿洲退化,在降低或丧失绿洲土地生产力的同时,还引发一系列生态环境问题,如河道断流、湖泊萎缩、植被退化、土壤侵蚀等。因此,需要开展系统的研究,在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互作用的基础上,揭示绿洲化特征及其时空格局演化、过程、驱动机制,为建立我国绿洲化的调控与管理模式提供科学依据。
 
王涛介绍,根据对我国绿洲形成和演变过程的认识,绿洲化是干旱区由于人与自然因素共同作用所导致的由荒漠向绿洲转变的过程,即绿洲化是在干旱区自然环境的背景下,人类活动改变了以水为主导因素的区域水、土、气、生过程及其相互作用,其结果就是人工绿洲的扩大。绿洲化主要是改变了水循环,就流域尺度而言,它可以改善局部或更大范围的生态环境,提高生产力。
 
可以说,绿洲化是一个将自然生态系统(天然绿洲、荒漠和其间的过渡带)通过人类活动提升至人工生态系统的过程。在发展趋势上,绿洲的稳定和空间扩展与干旱区环境变化和人类活动的方式及强度有关,两者相互作用是否合理可以导致绿洲化或荒漠化的发展。事实上,绿洲化和荒漠化是反向发展而又相互联系的两个过程。我国干旱区绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km2扩大到目前的约10.4万km2,沙漠化土地面积也由5.3万km2扩大到11.4万km2,受盐渍化危害的耕地面积达到1.5万km2,占总耕地面积的30%。
 
绿洲化、荒漠化的迅速发展,引发了绿洲稳定性下降和一系列生态环境问题,如河道断流、植被退化、土壤侵蚀、湖泊萎缩、沙尘暴频发,既危及干旱区生态安全,又危及东部地区并使我国的国际形象受到不利影响。因此,开展绿洲化的系统研究,可为有效遏制干旱区生态环境退化、构建国家生态屏障、确保国家生态安全提供科学依据。
 
在谈到我国现代绿洲化面临的主要问题时,王涛指出,20世纪50年代以后,随着开荒拓野、建设商品粮基地和农田水利化,用水类型和规模有了突飞猛进的增长,干旱区水土资源的开发强度和广度远远超过了历史上的任何时代,绿洲化也呈最快发展时期,新的人工绿洲范围逐渐扩大。
 
现代绿洲化面临的主要问题可以归结为以下几类:一是水系变迁,湖泊萎缩干涸。如发源于祁连山的石羊河、黑河和疏勒河三大内陆水系,在出山口以下大多修建了调蓄水库,河水被中上游控制,下游河床断流,形成新的人工水系格局。如黑河流域已建成百万立方米以上的水库30座,拦截了大量河水,致使河流尾闾湖东西居延海干涸;疏勒河上干流修建了昌马、双塔水库,支流也都有水库控制,如敦煌城附近的党河水库,使下游完全断流,终端湖泊哈拉诺尔干涸。从20世纪50年代以来,石羊河流域建成中小型水库21座,截断了下游水源,流入民勤县的水量逐年下降,1950年为5.42亿m3;1960年为4.55亿m3;1970年为3.20亿m3;1980年为2.23亿m3;1990年为1.31亿m3。目前,流入该县的水量已经不足1亿m3。尾闾的青土湖、白亭湖不仅消失,而且为流沙埋没。
 
二是天然绿洲衰退,出现了土地旱化、沙漠化和盐渍化。历史上的河西走廊,受地下水和地表水浸润的河湖滩地和泉水溢出地带,密生芦苇、苔草、红柳等灌丛,形成天然绿洲。随着水系人工化、自然河道断流、泉水和地下水枯竭,绿洲失去水分条件的地方,生境发生改变,草甸和草甸沼泽景观逐渐演变成荒漠景观。天然绿洲的退化,主要是内陆河中下游地区,水系从干渠到支、斗、毛渠的全部(防渗)固化,断绝了自然漫流和渗漏补给地下水的途径,无疑在经济上和生态上都有损失。
 
三是人工绿洲退化,大面积弃耕撂荒。河西走廊原有不少人工绿洲,由于丧失水源而变成了今天的荒漠。如曾孕育过沙井文化的民勤沙井子、张掖黑河沿岸的黑水国、敦煌南湖的唐代寿昌县城,历史上都是水草丰美的地方,现在都为流沙所吞没。
 
目前,有的人工绿洲也在发生退化,土地由于旱化、盐渍化、沙漠化等使得弃耕现象严重。如民勤县自20世纪80年代以来,已有0.9万hm2人工沙枣林枯梢和死亡,2.33万hm2白刺、红柳等天然植被处于死亡和半死亡状态,3.33万hm2林地沙化,5万hm2天然沙生灌草植被衰败枯萎,132万hm2的天然草场中近26.67万hm2退化为荒漠草场。已有0.67万hm2耕地沙漠化,湖区2万hm2农田被迫弃耕。在青土湖地带,风沙正以每年10米的速度向绿洲方向推进。
 
绿洲内现已有约1/3的耕地受到风沙威胁,毁种、毁苗现象时有发生。绿洲面积比20世纪50年代缩小289km2,灌溉面积从6万hm2以上下降到4万hm2,目前该县荒漠化面积为152万hm2,占全县国土面积的94.5%。
 
四是土壤盐渍化加剧。干旱地区土壤淋溶作用微弱,成土母质中含有大量盐分,不合理的灌溉方式极易造成耕地次生盐渍化,河西走廊现有盐碱地83.73万hm2,另有盐碱危害的农田3.33万hm2,年计损失粮食1250万~2500万kg。其原因主要是大水漫灌和过量灌溉,水利工程设施不配套,排水系统不完善,引起地下水位上升,由于干旱蒸发,盐分聚集于地表。此外引用盐化水灌溉也是重要原因之一。
 
五是由于生态环境退化造成社会经济问题。由于地表淡水减少,地下水质恶化,民勤湖区的人畜饮水问题日趋严重,出现了事实上的生态难民这样的社会问题。
 
王涛说,绿洲化是干旱区由于人与自然因素共同作用所导致的由荒漠向绿洲转变的过程。在这一过程中,人类活动和水都是关键因素。历史时期,水对绿洲的影响主要表现为自然的过程,现代的山前平原河流水系大都或全部变成为人工水系,已经形成人类对水的全面控制和利用。昔日的自然河道为人工渠系所替代,水库替代了天然湖泊,农作物、人工林替代了天然植被,人类通过种植、灌溉、耕作和施肥,以人为成土过程替代了自然成土过程。
 
就如何开展绿洲化研究与发展,王涛指出,应在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互作用的基础上,揭示现代绿洲化特征及其时空格局演化、过程、驱动机制,为综合评价环境变化趋势、环境效应、调控对策与管理模式的研究提供科学依据。实现从“绿洲化过程认识”到“绿洲化过程调控”的科学和国家目标。
 
在时间序列上,将绿洲化在人类活动、气候变化格局下的发展和趋势的研究系统化,比较不同地区绿洲化的水—热—盐过程的差异及其空间分异规律,以揭示绿洲化过程及其变化趋势;在空间结构上,将绿洲化的水—热—盐过程与植物生态过程的耦合关系视为统一的环境动力系统进行研究,建立其植被生态动力学模式,分析绿洲化过程中的景观格局变化及其对水、土、气、生配置格局的影响,探讨不同地区制约绿洲化过程的关键因素和主导过程,揭示绿洲化在人类活动和气候变化影响下的水、土、气、生过程及其相互作用机理,阐明以水为载体的物质在土壤—植物—大气中的运移和转化过程,为干旱区水资源的合理高效利用,作物生产力的提高,环境的保护和改善提供依据,也即达到绿洲化的调控。
 
并且,应重点从以下几方面加强绿洲化的研究:一是绿洲化过程的水热传输过程与耗散机理;二是绿洲化过程的水分转化过程与空间分异规律;三是绿洲化过程的水盐运移过程及环境效应;四是绿洲化过程的植物耗水过程与水分利用效率;五是绿洲化过程与水、土、气、生过程相互作用及反馈机制研究。
 
《科学时报》 (2010-10-26 A1 要闻)
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