中國網/中國發展門戶網訊 綠洲是干旱區的主要國土空間，是干旱區農業發展的焦點地帶。綠洲化是干旱區的主要地輿過程之一，是干旱區農業開發與水資源應用的主要區域。在干旱區由于水資源的限制，總體上自然綠洲與人工綠洲存在彼此消長的關系——在無限水資源條件下，人工綠洲規模的擴張必定導致自然綠洲用水量的缺掉。掉往自然綠洲的防護，人工綠洲穩定性與可持續發展才能也會遭到影響。是以，在干旱區區域標準上，以流域為單元，以水資源為約束條件，考慮氣候變化及綠洲穩定性、承載力、抗御干擾的才能，確定自然綠洲和人工綠洲比例，界定綠洲農業適度規模，成為綠洲甚至干旱區可持續發展包養亟待解決的急切問題。
河西走廊既是我國東聯西出的主要通道，也是區域發展的主要載體；既是我國東南主要的生態樊籬，又是東南地區典範澆灌農業區。經過70多年的建設，河西走廊在社會進步、路況條件、生態建設和農業發展等方面獲得了很是顯著的成績，但水資源越來越成為制約區域可持續發展的因子。1990年之前河西走廊綠洲維持相對穩定的狀態，1990—2000年開始敏捷擴張，2010年以來增幅仍很明顯。河西走廊綠洲地盤面積急速擴張加年夜了區域水土資源的婚配錯位，農業生產用水嚴重擠占了生態用水比例，增添了在氣候變化佈景下生態環境的不確定性，對區域經濟社會的可持續發展構成潛在威脅。干旱區水土資源開發應用始終是區域經濟發展和生態建設之間博弈的關鍵，實現生態建設與農業可持續發展均衡，是諸如河西走廊等水資源很是無限區域亟待解決的嚴重戰略問題。是以，以河西走廊為例，在剖析水土資源開發應用現狀的基礎上，深刻剖析生態環境變化和農業發展的彼此關系，提出均衡一個區域無限水資源供給下的生態建設與農業可持續發展的思緒、原則和方式，為干旱地區生態文明建設和經濟社會可持續發展供給參考。
河西走廊綠洲發展與應用現狀
河西走廊概況
河西走廊位于我國東南內陸干旱區，東起古浪峽口，西至甘新接壤處，長1000余公里，擁有石羊河、黑河和疏勒河等三年夜內陸河道域，跨越青海、甘肅和內蒙古3個省份，總面積達27.6×104km2。河西走廊景觀鑲嵌生態類型多樣、地形地貌包含南部的祁連山褶皺和阿爾金山斷塊、北部的阿拉善臺塊和北山（馬鬃山）斷塊帶、中部的坳陷等3個地輿單元。此中，祁連山年降水量為200—800mm，是河西走廊地區內陸河的發源地，祁連山北麓每年均勻向走廊平原區輸送70.1×108m3地表水資源；走廊北山是龍首山、合黎山與馬鬃山的統稱，系長期剝蝕的中低山和殘山，海拔低于2500m，年夜部門地區年降水缺乏150mm，不易構成地表徑流；南北兩山之間海拔1000—2600m的走廊是綠洲重要分布區（圖1）。區內年夜黃山和黑山把走廊平原分紅石羊河、黑河和疏勒河3個彼此獨立的流域。
河西走廊水土資源狀況
河西走廊平原區年降水量低于150mm，區域降水對水資源的貢獻很小。地表水重要來源發源于祁連山脈的石羊河、黑河和疏勒河。近20年來各流域出山徑流量呈現增添趨勢（圖2）。根據《甘肅省水資源公報》和《甘肅省第三次水資源調查》結果，石羊河、黑河和疏勒河道域近20年均勻水資源量分別為16.53×108m3、25.17×108m3和24.13×108m3，全域均勻地表水和地下水資源共66.28×108m3。2019年，區域內人均水資源量約為1270m3，顯著低于人均1700m3的國際警惕線和2100m3的全國均勻程度。
通過對6期遙感數據的解譯發現，河西走廊綠洲面積由1975年的1.48×104km2增添到2019年的2.14×104km2，呈現擴張趨勢。此中，1990年前相對穩定，1990—2000年敏捷擴張，2010年以來增幅顯著（圖3）。從地盤應用類型來看，耕地是河西走廊綠洲規模擴張的重要貢獻者，從1975年的0.99×104km2增添到2019年的1.46×104km2，增添47.4%，貢獻綠洲面積擴張的70.7%；其次為草地和建設用地，分別貢獻18.6%和6.7%。
河西走廊綠洲水資源應用狀況
近20年河西走廊水資源應用特征是，生產用水總量戰爭均用水量降落，但地下水用量仍較年夜。2019年，石羊河、黑河、疏勒河道域總用水量分別為21.55×108 m3、34.6×108 m3、12.8×108 m3，較1999年減少了18.57%、0.23%、15.85%。石羊河、黑河、疏勒河等流域水資源應用效力也獲得晉陞，每公頃農田澆灌用水量分別從1999年的10725m3、9435m3、15180m3，降落至2019年的7440m3、6435m3、8880m3。可是，石羊河地下水開采量由1999年的12.71×108m3降落到2019年的7.05×108m3，疏勒河道域由1999年的3.36×108m3降落到3.14×108m3，降落幅度分別為44.52%、6.56%；黑河道域地下水應用量出現增長趨勢，由1999年的5.45×108m3進步至2019年的9.67×108m3，增添幅度為77.49%（圖4）。總體上，受政策性干預與行業設置裝備擺設約束，河西走廊綠洲水資源缺乏狀況有所緩解，但在長期累積缺水問題和綠洲面積擴年夜配合驅動下，仍需開采地下水資源彌補地表來水的缺乏，結構性缺水還是制約區域發展的重要原因。
河西走廊綠洲可持續發展存在的問題
綠洲規模擴張超過了水資源的承載力
綠洲規模擴張是干旱區的重要問題，綠洲擴張較快地區既是干旱區人類活動最為頻繁、人地關系最為敏感的區域，也是水資源與水環境問題最為凸起的區域，已對區域農業發展和生態建設的可持續性構成挑戰與威脅。河西走廊綠洲規模擴張重要是耕空中積增添所致，耕空中積從1975年的0.99×104 km2增添到2019年的1.46×104km2，增添了47.4%，貢獻了綠洲面積變化的70.7%；此中，石羊河道域表現得尤為明顯，較高的生齒密度加之生齒數量的持續增添，導致流域內耕地疾速增長。假如依照多年均勻水資源總量為69.9×108m3，多年均勻農業用水占比83.34%，單位面積農田用水定額6000—6750m3/hm2匡算，則整個河西走廊澆灌農田面積應為0.82×104—0.92×104 km2，水資源承載耕空中積超越0.54×104—0.64×104 km2（表1）。是以，水資源總量無限情況下，綠洲規模擴張增添了區域農業生產用水和生涯用水，加劇區域水資源壓力的同時擠壓了生態用水，阻礙河西走廊綠洲社會經濟和生態的可持續發展。
氮肥過量施用增添綠洲地下水淨化風險
河西走廊傳統綠洲農業具有單季農作物高產、化肥施用量和澆灌量較高的特點，盡管正在著力改變傳統的“高產高水肥”的方法，但氮肥的過量施用導致淺層地下水硝酸鹽含量增添的問題仍然存在。據統計，河西走廊綠洲單季作物氮肥施用量超過450kg/hm2，甚至于部門區域為進步制種玉米收益達到600kg/hm2。綠洲泥土進滲率相對較高，導致氮肥包養不難隨水分下滲；研討表白，在老綠洲泥土質量較好的區域氮肥損掉率約為40%，在沙質泥土區域氮肥損掉率可達61%，這加劇了河西走廊綠洲地下水氮淨化風險。2015年張掖盆地淺層地下水硝酸鹽濃度的均勻值為49.46mg/L，為2004年的2.33倍；硝酸鹽濃度最年夜值達283.32mg/L，為2004年最年夜值的1.88倍，超過了GB/T 14848—2017《地下水質量標準》中Ⅲ類水（適用于集中式生涯飲用水水源及工農業用水）限量值（20mg/L）。2008年區域地下水硝態氮濃度超標率為32%，2018年包養網已增添至40%，相較超越8%。是以，“過量氮肥投進維持農業高產”的農田水肥生產方法，形成了河西走廊部門地區硝態氮淋掉和地下水硝態氮超標，增添了區域地下水硝態氮的淨化風險。
今朝防護林體系不克不及滿足變化環境下的綠洲農業生產
河西走廊防護林是干旱區農田生態系統的主要樊籬，在改良區域小氣候、減輕和防御各種農業災害、保證農業生產持續穩定等方面發揮著主要感化。隨著干旱區生態建設任務不斷深化、區域種植業結構調整和農業生產經營形式轉變，農田防護林的效能和感化發生了必定變化。今朝的防護林體系已不克不及很好滿足新形勢下干旱區經濟、社會和生態發展需求。特別是隨著河西走廊部門綠洲作物結構從以小麥為主調整為以玉米為主，對小麥生產影響嚴重的干熱風已不是農業生產的主要氣象災害問題；現有50m擺佈寬度的防護林網設置導致林帶四周玉米減產，晦氣于機械化操縱和區域農業現代化發展等缺點顯現。重要體現在：①由于林木樹種單一、穩定性不高，導致防護林體系逐漸退步；②現有林網規格偏小，脅迫作物生長并制約區域農業現代化發展；③干旱區地下水位降落及農業節水技術普及，使防護林水分補給遭到限制；④綠洲面積不斷擴張，原有防護林體系需進一個步驟延展。是以，在河西走廊綠洲疾速擴張佈景下，原有的防護林體系建設和水資源設置裝備擺設需求進一個步驟優化，以適應新的綠洲格式，保護區域的生態平安和綠洲穩定。
長期地下水采補不服衡威脅區域生態平安
自從河西走廊內流河道域綜合管理工程實施以來，地下水的開采量明顯降落，但依然不克不及恢復采補均衡。1999—2019年，河西走廊綠洲降水量和出山徑流量明顯增添，地下水超采現象獲得必定遏制，但地下水位累積深度相對較低，超采面積較年夜，地下水超采和采補不服衡問題仍然比較嚴重。數據顯示，河西走廊綠洲降水量和年徑流量處于增長趨勢，武威、金昌、張掖、酒泉和嘉峪關等河西走廊5市降水量從1999年的64.15×108m3、11.15×108m3、95.25×108m3、160.69×108m3、1.14×108m3增長至2包養網比擬019年87.88×108m3、19.24×108m3、134.89×108m3、254.41×108m3、2.63×108m3；昌馬河（昌馬堡站）、黑河（鶯落峽站）、雜木河（雜木寺）年徑流量從1999年的12.85×108m3、16.22×108m3、1.678×108m3增長至2019年16.91×108m3、20.64×108m3、2.91×108m3。但從河西走廊用水量來看，2019年，武威、金昌、張掖、酒泉和嘉峪關等河西走廊5市用水總量分別為15.00×108m3、6.51×108m3、20.65×108m3、24.78×108m3和2.33×108m3，總量達到69.27×108m3。此中，地表水供給量分別為10.26×108m3、4.17×108m3、15.6×108m3、18.15×108m3和1.2×108m3，總量為49.38×108m3；地下水供給量分別為4.74×108m3、2.34×108m3、5.05×108m3、6.64×108m3和1.13×108m3，地下水供給總量為19.89×108m3。地下水持續開采和補充不及時導致地下水采補不服衡。2019年，河西走廊地下水開發應用水平較高且超采嚴重的區域重要分布在酒泉、張掖、武威3市，超采區面積1.33×104km2，占甘肅省超采區面積的81%；金昌昌寧盆地超采區水位降落，降幅為1.94m，武威市平易近勤縣、古浪縣年夜靖盆地超采區降幅為1.16—1.19m，酒泉超采區降幅為1.17—2.33m。地表水資源能滿足地區生產生涯需求，以及地下水采補不服衡仍然是河西走廊地區水資源應用面臨的重要問題。長此以往，區域地下水漏斗將持續構成，不僅影響著依賴淺層地下水的自然植被的穩定，並且對區域的生態平安構成威脅。
河西走廊綠洲發展建議
河西走廊綠洲水土資源婚配的原則與戰略。①水土資源均衡原則。以水定綠洲規模，將區域地下水變化作為評估綠洲可持續性的參考指標。以近20年流域均勻水資源量、最洪流資源量、最小水資源量為基礎，以40%、60%、70%、80%水資源開發應用率為情形，將干旱區內流河道域多年均勻水資源作為約束條件，在水資源應用率不超過70%的情形下，確定流域標準上人工綠洲的規模和農業發展，并將區域地下水位的動態穩定作為判別干旱區流域標準綠洲可持續的參考指標。②生態和生產用水的界定原則。針對內陸河道水土資源婚配特征、地下水變化規律、社會經濟狀況和生物氣候條件，基于“山川林田湖草沙”性命配合體理念，開展維持山、水、林、田、湖、草、沙等分歧要素生態服務效能晉陞的生態和生產用水的界定核算，并確定保證綠洲生態系統穩定和可持續發展的生態和生產用水量。③綠洲建設與生態保護原則。綠洲建設以生態用水為約束條件，確定綠洲人工補充澆灌植被的規模，以及應用局地降水再分派特征確定雨養自然植被的撫育和補植強度。根據以上原則，70%水資源開發應用率情形下，河西走廊綠洲規模應堅持在1.50×104km2，有用澆灌耕地下限為0.64×104 km2。
依據綠洲區位特點，公道設置裝備擺設水土資源，既要晉陞新墾綠洲農田的地力，更要保護老綠洲耕地。將綠洲由內向外劃分為焦點、邊緣和防護3個效能區，構建“高值農業+循環農業+生態農業”的綠洲農業系統。焦點區應以種植高效、高產值經濟作物的“高值農業”為主體；新墾綠洲農田以奉行“糧-飼”種植結構，結合必定規模養殖業的“循環農業”為主體。同時，減少老綠洲的非耕地化，將建設用地和其他空間上可替換的用地設定在綠洲邊緣新墾區；將節水高效且對地盤生產力請求不高的設施農業布局在綠洲邊緣。
了了流域水系效能定位，結合流域標準生態環境和社會服務效能需求，公道分派上、中、下流用水形式和總量，將綠洲水資源的20%—30包養網%作為生態用水。參考河西走廊石羊河、黑河和疏勒河等流域歷史天然屬性，根據天然保護區、生物棲息、農業生產、工業生產、生態環境維護等重點效能區劃分，考慮分歧流域階段的空間關系、周邊開發強度和用地效能，剖析流域內水系的社會服務效能需求，各流域下游地區以堅持水源涵養才能為主，水資源應用量不超過10%；中游地區以實現區域社會經濟服務效能為主，維持生態系統穩定為輔，水資源應用量把持在30%—40%；下流地區以保證生態系統穩定和區域生態平安為主，生產生涯用水為輔，水資源應用量把持在20%—30%；剩余20%—40%的水資源量作為機動用水量。綠洲標準上生態用水應該保證在20%—30%，用水區域重點布局在流域中下流地區。在綠洲生態用水總量約束下，優化綠洲系統林田湖草沙體系用水分派，將河西走廊每公頃綠洲用水量維持在6000—9000m3，以此確定綠洲防護體系的規模、結構和空間設置裝備擺設，實現無限水資源條件綠洲穩定和農業可持續的目標。
加強荒涼植被原真性保護，盡量減少對荒涼植被的干擾，適當樹立低耗水的荒涼河岸植被帶和環戈壁邊緣的雨養防沙體系，盡量在不改變局地水循環情況下開展干旱區生態建設。以加強荒涼植被原真性保護，減少對荒涼植被干擾為重要手腕；不過分強調人工植被建設規模，綜合考慮國防、經濟、生態建設等嚴重戰略需求，科學公道確定干旱區人工植被建設的區域、范圍和規模。綠洲外圍荒涼區以耐旱的“雨養植被”為主，減少選用速生的柳樹、楊樹、松樹等高耗水樹種。遠離綠洲的荒涼區以保護自然荒涼植被為主，減少人工干預。在環巴丹吉林戈壁邊緣，考慮重點生態效能保護、荒涼植被保護與恢復、人工綠洲生態建設、線狀路況基礎設施和片狀工礦綜合管理、新動力基地建設生態保護等，在保護原有荒涼植被的基礎上，建設以鄉土植物為主、當場取材設置沙障保護的雨養人工固沙植被，完美自然植被和人工植被相結合的環巴丹吉林戈壁邊緣防沙體系。
加強河西走廊生態建設和農業發展的長期監測和按期評估，提出基于長期監測數據的適應性治理對策，不斷晉陞干旱區綠洲可持續發展的才能。在干旱區生態建設公道性論證的基礎上，對其可行性和預期效益進行深刻剖析預估后制訂長期規劃，并對規劃實施的後果進行長期監測和短期后評估，根據監測數據和后評估獲得的認識制訂治理對策，實行適應性治理。同時，樹立科學的生態建設綜合評估體系，評估建設後果（短期）、管護成效（中期）和生態效益（長期）。不斷深化對生態建設能否合適科學規律、管護能否公道、生態系統安康穩定狀態若何等認識，創新景觀優化理論，集成生態服務晉陞技術與形式，提出維持區域生態系統穩定的適應性治理戰略，進步干旱區生態建設和生態系統治理程度。
（作者：趙文智、任珩、杜軍、楊榮、楊淇越、劉鵠，中國科學院東南生態環境資源研討院中國生態系統研討網絡臨澤內流河道域研討站；《中國科學院院刊》供稿）
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