近50年新疆水土开发及引发的生态环境问题，本文主要内容关键词为：新疆论文,水土论文,环境问题论文,生态论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1003—7578（2006）03—058—06
新疆土地总面积166.31×10[4]km[2]，占国土面积的1／6，具有很大的资源开发和空间发展优势。针对中国粮食必须达到自给的目的，党中央提出了在新疆进行新的水土开发的“1515”工程，计划在额尔齐斯河、乌伦古河、伊犁河三个流域，为国家建立一个面积1000万亩（66.67×10[4]hm[2]）并有灌溉配套设施的商品粮基地[1]。然而，新疆荒漠生态环境脆弱、自然灾害频繁、经济发展滞后， 在这种条件下进行较大规模水土开发，如不加强对生态环境的重视和保护，不汲取美国西部开发的经验教训[2]，必然会引起严重的生态环境问题，也违背《中国21 世纪议程：中国人口、资源与环境白皮书》[3] 的承诺。因此，综合分析新疆近50年来的农业综合开发——水土开发及其引发的生态环境问题，以供有关政府决策部门、实施水土开发的领导部门和具体生产者参考。
1 近50年水土开发过程及特点
1.1 重要的水土开发事件／阶段
新中国成立后，新疆随着国民经济的发展，其水土开发主要是以农业开发为主。它包含两个方面：一是以开荒扩大耕地面积为主的广度开发；另一是以精耕细作提高单位面积产量为主的深度开发。新疆的荒地开发利用过程大致可分六个阶段[4—6]：第一阶段，1950—1957年，是荒地开发的快速发展期，新开荒面积为74.33×10[4]hm[2]，每年大约开垦6.67～13.34×10[4]hm[2]；第二阶段，1958—1960年，是“大跃进”时期，3年中开荒面积达130.03×10[4]hm[2]，平均每年开荒43.33×10[4]hm[2]，最高的1959年即开垦了62.86×10[4]hm[2]；第三阶段，1961—1967年，每年开荒仍有13.34×10[4]hm[2]，7年总开荒面积为79.59×10[4]hm[2]；第四阶段，1968—1976年，是新疆大规模开荒结束转入零星开荒时期。每年有开荒，也有弃耕，后者大于前者；第五阶段，1977—1986年，是开荒相对稳定期。这一时期由于城市建设、工业矿产开发占地及国防用地增加，虽每年都有约1×10[4]hm[2]的零星开荒，但垦弃仍不平衡；第六阶段，1987年以来，随着新疆人口连续增长、城市规模不断扩大和工业迅速发展增加了占（耕）地面积，新疆加大了开荒的面积，使总耕地面积呈稳定略增势态。
综上可见，新疆在前3个阶段进行了水土的广度开发，1970s中期至1980s 中期主要进行了新疆水土的深度开发，1980s中期至今，在注重深度开发的同时， 进行广度开发。特别是自1995年开始实施的新疆水土开发“1515”工程，计划在额尔齐斯河、乌伦古河、伊犁河三个流域，为国家建立一个面积1000万亩（66.67×10[4]hm[2]）并有灌溉配套设施的商品粮基地[1]。
随着上述三条河流水的调配引用，在其调水工程沿线及尾闾区，一系列的土地开发正在或即将进行。
1.2 区域性的大规模水土开发[7]
1950年初，中国人民解放军驻疆部队改编为新疆军区生产建设兵团，在塔里木盆地、准噶尔盆地，玛纳斯河、伊犁河流域，天山、昆仑山区兴修水利，开荒造田。到1962年底，共建立国营农牧团场118个，耕地达到975万亩，播种面积639万亩。
由于强调扩大耕地面积保总产，忽视了质量，结果使已开耕地的土、水、肥关系失调，有种无收面积逐年扩大。至1985年，兵团已拥有耕地面积1378万亩，水库91座，场外引水干渠224条，4354km。
在上述时期兵团主要在几个区域进行了大规模水土开发：（1）1958—1959两年中，在塔里木河上下游开荒造田108万亩，建成水库5座；（2）1958—1960年，在莫索湾垦区开荒造田近90万亩，修建干、支、斗渠1000多km，大型水库1座；（3）伊犁在三年大发展中，开发了察布查尔和昭苏垦区，新开耕地面积40万亩；（4）1958—1960年，奎屯垦区建立了精（河）博（乐）总场，沙山子农场、托托分场；博尔塔拉蒙古自治州进行布点开荒，垦荒面积近40万亩；（5）塔城垦区，垦殖面积达10余万亩；（6）阿勒泰垦区以原来28团为基地，建立了29团、33团、35团农场和福海渔场，垦殖面积为25万亩。
上述垦区，共修建场外渠道29条，长达419km，引水能力每秒196m[3]，扩大灌溉面积128万亩。
2 水土开发引发的生态环境问题
2.1 背景评述
2.1.1 干旱的荒漠环境
深处亚欧大陆中心、远离海洋的地理位置和青藏高原的影响，造成了新疆干旱的荒漠环境。其基本特点是：干旱多风，水资源短缺，植被稀疏，盐碱化、沙漠化强烈。
（1）干旱多风[5] 按新疆总面积计算，平均单位面积年降水量约为150mm，但实际上，一半以上的平原地区年降水量不足100mm，而且地区间的分布亦极不平衡。依据气象台站用20cm蒸发皿测得数据，北疆蒸发量多在1600～2300mm之间；南疆多在2200～2700mm之间；东疆地区一般在2800～3000mm，托克逊则高达4400mm。
年平均风速北疆地区在2.4～4.5m／s，南疆地区为1.5～2.5m／s，东疆地区东部在3～6m／s。从全疆看，大风（风速≥17.2m／s）在北疆西北部、东疆和南疆东部都是高值区。阿拉山口大风日数达166天，是全疆之最。瞬间最大风速全疆大都在20～30m／s之间，但个别地区可超过40m／s。
（2）水资源短缺[5] 从全国范围来看，新疆地表径流在全国占比重甚微。年径流量为830×10[8]m[3]，占全国径流总量的3％，暂不能利用的有250×10[8]m[3]，为全国最低水平。
（3）植被稀疏 植被稀疏是新疆低山带和平原区常见的景观。资料表明[8]，北疆沙漠和砾漠的植被覆盖度仅为0.3～0.4，南疆荒漠不到0.1。除天山、 阿尔泰山等少数山区外，新疆广大地域植被区系简单，种类很少。按《新疆植物名录》记载，全疆共有3537种高等植物，仅占全国植物种数的1／10。 广大平原地区的植物种类更为贫乏，北疆准噶尔盆地不超过500种，南疆塔里木盆地不超过100种。新疆植被类型虽较多，有森林、灌丛、草甸、草原及荒漠，但森林面积很小，仅占全疆总面积的1.14％，远低于全国12％、世界31.3％的水平。草甸植被占9％， 草原占10％，荒漠植被面积约占42％，另还有40％的土地为不毛之地。
（4）荒漠广布，盐碱化、沙漠化强烈。新疆荒漠戈壁面积102.3×10[4]km[2]，占全疆土地62％，全疆87个县市中有53个县市有沙漠分布。新疆的绿洲大多分布在山麓平原和河流沿岸，绿洲外围多有沙漠、盐碱土或戈壁的分布，绿洲内又有土壤次生盐渍化或零星沙漠的危害。新疆荒地土壤中，盐碱土占其总面积的37％。全疆耕地盐渍化面积约1800万亩，占现有耕地面积约1／3。在灌溉绿洲与沙漠之间的过渡带，即荒漠植被带，如果有人为的破坏与干扰，很快形成难以逆转的沙漠化土地。
2.1.2 脆弱的生态系统
生态系统的平衡，主要取决于生态系统各基本要素光、热、水、土、气、动植物的数量质量和时空上组合的整体协调程度。在新疆干旱的荒漠环境中上述各因素的整体协调程度很差，总的来说，光热多，水分少，这就决定了新疆生态系统的结构功能、物质的输入输出稳定性低，平衡极易破坏，而且破坏后较难恢复，新疆生态系统的脆弱性主要表现在以下四个方面[4]：第一，植物种类较少，覆盖度低，类型结构简单。新疆绝大部分地区为荒漠和不毛之地。荒漠植被的覆盖度很低，植物区系组成极贫乏，群落单调，结构大都是单层的，生物生产能力很低，食物链简单，系统稳定性低，自我调节能力差。第二，土地易遭沙漠化。由于新疆气候干旱多风，为土地沙漠化提供了动力条件。同时，南北疆两大盆地中有着深厚的河湖相沉积物，主要由细砂、粉砂、亚砂土及亚粘土组成，结构比较疏松，是沙漠化丰富的物质基础。第三，土地易遭盐渍化。由于新疆内陆封闭，地表水和地下水携带的盐分不断向盆地积聚，如塔里木盆地每年由地表水带入的盐量就达1800×10[4]t，又降水稀少，淋溶作用微弱，使聚积在土壤中的盐分不能被淋洗，加之盆地外围山地第三纪地层中盐分含量高，有的盐分含量可达900g／kg，在洪水和暴雨影响下，不断向山麓聚积，使盆地中盐渍土广泛分布，盐分含量高，盐分组成复杂多样。新疆土壤中的生物积盐也很普遍，盐生植物吸收土壤的盐类，残积后又把盐分归还至土壤表层。另一方面，在人为活动影响下，如不合理的灌溉、渠道渗漏、水库渗漏，引起地下水位上升，超过临界深度后形成次生盐渍化。第四，环境自净能力低。新疆降水稀少，大气和土壤比较干燥，不利于氧化还原、化合分解，以及吸收、凝聚、交换、络合等能使环境自净的化学反应进行，还使土体中微生物活动受到抑制，使微生物降解有机污染物的能力受到影响。受封闭地形的影响，当河流进入盆地后，水量开始散失，得不到补充，沿途接纳的有毒有害物质和无机盐类，不断积累，最后聚积在容泄区和流散区，造成二次污染。
2.1.3 时空分布不均的水土资源格局
（1）水资源 新疆降水稀少，且分布不均。北疆绝大部分地区超过100mm，南疆东部地区只有20～40mm，东疆西部地区在20mm以下，其中托克逊年平均只有7mm，是全疆乃至全国降水量最为稀少的地区。新疆降水量的年内分配特别集中，多数地区最大连续4个月降水量占年降水量的60％～80％，个别地方超过80％。
新疆地表水资源总量为665.0×10[8]m[3]，其分布与降水量相对应，较丰富的是中亚内陆水系，多年平均年径流深为207.2mm；其次是准噶尔内陆水系，多年平均年径流深为37.5mm；塔里木内陆水系为32.3mm，低于全区平均值。地表水以冰雪融水补给为主的地区，受气温影响很大，气温最高的7、8两个月，河川径流量可占全年径流量的55％左右。
新疆地下水可开采量为251×10[8]m[3]，是其总量的63.9％。具有开采利用价值的地下水主要分布在山前洪冲积平原地带，盆地内部的地下水虽较丰富，但水质差，多无开采价值[9]。
（2）土地资源 新疆土地资源的特点是数量多、质量差、潜力大。新疆总土地面积约165×10[4]km[2]，其中荒漠和绿洲的面积，分别是102.3×10[4]km[2]和5.87×10[4]km[2]。适合农林牧用土地资源有67.733×10[4]km[2]，2002年耕地面积为 3.36466×10[4]km[2]，天然草场毛面积5725.8×10[4]hm[2]，可利用草地面积4800.68×10[4]hm[2]，森林面积173.3×10[4]hm[2]，只占全疆土地面积的1.05％[10—11]。
新疆山地一般由于地形坡度限制，不宜农而适合林牧业发展。一些大河流域，如阿克苏河、和田河、塔里木河、额尔齐斯河和乌伦古河沿岸发育平原草场，属于宜牧土地。山前平原区则以农为主[12]。占新疆土地面积约3 ％的湿地（包括人工湿地）[13]，不仅涵养水源、蓄洪抗旱、调节气候，也是宜农（水稻），宜渔和养殖业，并且提供原材料（芦苇、木材）的土地资源。新疆沼泽草甸是重要的牧草基地。
然而，新疆干旱环境的自然条件决定其土地利用效率仍然很低，高产田仅占耕地面积的18.196％，而中低产田则占耕地面积的81.8％[14]。
2.1.4 持续快速增长的人口
建国以来新疆人口增长迅速（图1），尤其1958—1976年之间，人口每年以31～36万的数量迅速增长，年平均增长率为2.68％。20世纪70年代中后期全国逐步开始实施计划生育后，新疆人口得到一定控制。1977—2002年25年中，人口的年平均增长率减到1.46％[6，15]。至2002年新疆总人口总数已达1905.19万人，是1949年的4.4倍。
新疆人口迅速增长的特点是水土开发重点地区人口增长迅速，如塔里木河流域1949年人口大约只有161万，到1980年，整个流域（包括源流和干流）人口达到391.72万，而到2000年人口已增长到413.26万人，51年净增252万人[16]。
由图1中曲线、趋势线公式和x值系数、拟合曲线和R[2]还可看出，52年来，新疆人口与耕地总的增长趋势基本一致。然而，实际上随着社会经济发展，工业发展和城市建设用地增加，土地开发的速度比耕地增长的更快。
2.2 水土开发引发的生态环境问题
2.2.1 土地荒漠化
（1）土地沙漠化 土地沙化的主要营力是风蚀，但其诱因则是植被的破坏。在对水资源缺乏统筹安排情况下，新疆土地的盲目开垦，减少了天然植被覆盖度，部分开垦出的农田因断水变成弃耕地，风吹去表层肥沃的耕作层、细粒物和养分，使土地沙化。而林地过度砍伐和草原牲畜超载等不当的开发行为导致林地面积缩减，草场退化，削弱了土地抗风蚀的能力。而一些流域上游区对水资源的过度开发利用，使下游区断流，天然林地、草场大面积枯萎、消亡，土地失去植被保护，发生沙漠化。如塔里木河下游（新疆沙漠化最严重的区域之一），近50a来，人类不合理的资源开发，导致塔里木河下游地区320km河道断流、大面积湿地消失、地下水位大幅度下降、天然植被全面衰败，沙漠化程度加重。至2000年，该区域沙化土地面积超过90％，其中重度沙化土地面积701560.2hm[2]，占整个下游土地面积的52.71％。塔里木河下游的铁干里克灌区，开垦了1.67×10[4]hm[2]。由于缺水灌溉， 实种1.33×10[4]hm[2]，弃耕的0.33×10[4]hm[2]已就地起沙，危害农田[17]。
（2）土壤盐渍化 水资源利用不当，引起地下水位上升，是造成土壤次生盐渍化的根本原因。水资源利用不当的具体表现为：灌溉渠系渗漏；大水漫灌；灌排失调导致盐分积累；上排下灌，使下游水咸化。其次，土地利用不合理，加速盐渍化发展。如将盐碱地盲目开垦为耕地；用养失调，有机肥施用量减少；缺乏草田轮作，降低了生物排水脱盐的作用。
图1 52年来新疆人口和耕地增长趋势（资源来源：文献[6—15]）
Fig.1 Population and arable land in crease in Xinjiang in recent 50 years
1949年以前，新疆的灌溉绿洲中，主要依靠干排积盐地调节盐分平衡，由于耕地面积小，干排积盐地面积大，所以耕地土壤盐渍化相对不很严重。以后进行了大规模开荒造田，不同阶段由于改良治理水平和措施不同，土壤盐渍化状况也不同。主要有[18]：
①无排水压盐大水漫灌阶段 从20世纪50年代初直到60年代中期，形成盐渍化越重灌水越多，灌水越多盐渍化越重的恶性循环，使不少地区土地弃耕。
②有排水改良粗放低效灌溉阶段 从20世纪60年代中期到80代初，主要是人工开挖排水渠，不能解决降低地下水位问题。另外，平原水库继续修建，土壤盐渍化仍有发展。
③灌、排、平、肥、林综合治理阶段从20世纪80年代中期以来，通过“灌、排、平、肥、林”综合措施，使大部分土壤盐渍化得到有效控制。
（3）植被减少和退化 新疆森林覆被率只有1.14％，随着人口的增长，大规模开荒，一些生长较好的林、草地不断被开垦掉。特别是南北疆很多地区完全靠荒原上的柽柳、梭梭、胡杨等乔灌木为能源。据统计每年薪柴燃耗需380万吨，荒漠植被遭受大量破坏。河谷次生林在伊犁河谷减少18.3％，在额尔齐斯河谷减少25.6％。塔里木河下游，1950s有胡杨林5.4×10[4]hm[2]，至1990s仅剩0.67×10[4]km[2]；准噶尔盆地南缘梭梭林后退20～30km。仅1988—2000年间，塔里木河下游天然草地就减少了10675hm[2]，其中17.2％变成流沙地，40.3％变成裸地，14.1％变成盐碱地[17]。
2.2.2 水资源趋向恶化
新疆水土开发导致水量空间平衡失调是普遍现象，如改变河流上中下游水量分配，引起河流流程缩短，尾闾的湖泊萎缩或干涸等。
（1）河流断流 新疆有大小河流570条，绝大多数河流为内陆河，流经沙漠或以沙漠湖泊为归宿地，或消失于沙漠中。建国50年来，随着沙漠边缘、河流两岸农牧业的发展，中上游地段建水库、修渠道大量引水灌溉，使许多河流下游水量减少或完全断流。
天山北坡准噶尔盆地内流区共有河流58条，年径流量74.6×10[8]m[3]。 这些河流曾流向沙漠。随着灌溉农业的发展，已引用53.4×10[8]m[3]地表水，占天然水资源量的63.9％，地下水也已开采47％，现在大部分河流下游断流或水量大减。1949年以前，盆地西部以玛纳斯湖为中心，汇集了发源于天山北坡玛纳斯河等水系以及西部山地水系的水，形成玛纳斯湖。建国以后，为了发展石河子垦区的农业，在玛纳斯河上中游实行渠系化，并修筑了一系列平原水库（包括拦河水库），至20世纪60年代，玛纳斯河下游断流，玛纳斯湖干涸。
历史上塔里木河汇集了源于天山南坡和昆仑山北坡的大量水系，在末端形成水面达3000km[2]的罗布泊。1949年以后，因在中上游地区大规模发展农业，引水灌溉，使到达塔里木河下游的水量不断减少，如孔雀河、迪那河、渭干河、喀什噶尔河、克里雅河、车尔臣河等已无水汇入，而成相对独立的水系。塔里木河铁干里克以下河段的来水量由20世纪50年代的8～9×10[8]m[3]，降为60年代的3.6×10[8]m[3]，70年代为0.55～1.09×10[8]m[3]，80年代基本无水下泄，302km的塔里木河下游下段河道从70年代中期以来长期处于断流状况（2000年开始向断流河道实施应急输水工程）。叶尔羌河在1950s初期有10～15×10[8]m[3]洪水下泄塔里木河，而1979年以后基本不能补给。和田河下游多年平原流入塔里木河的水量为11～12×10[8]m[3]，但20世纪80年代以来不足8×10[8]m[3]，最小年份仅0.4×10[8]m[3]。克里雅河在大约1000年前曾北流注入老塔里木河，1896年，斯文赫定考察克里雅河时，洪水能流到喀拉墩遗址以北约100km；20世纪50年代，洪水能流抵于田县城北305km的夏布拉克；而到80年代洪水只能流到城北225km的大河沿，季节性河段退缩近80km[19]。
（2）湖泊缩小或干涸 新疆干旱区水资源的有限性和湖泊几乎都位于河流终点这两个特点，决定了在人类大规模开发活动的影响下，湖泊干缩具有必然性。
据统计，20世纪50年代新疆5km[2]以上的湖泊有52个，面积9700km[2]，至70年代末，全疆湖泊面积减少到4748km[2]。著名的罗布泊（3000km[2]）、玛纳斯湖（550km[2]）、台特马湖（88km[2]）、艾丁湖（124km[2]）等相继干涸；艾比湖湖面1980s末缩小一半，其它如乌伦古湖、博斯腾湖等水面也在缩小[20—21]。
天山北坡准噶尔盆地内流区的58条河流，曾流向沙漠，在南部形成一系列湖群。随着大部分河流下游断流或水量大减，这些湖群先后干涸，在干涸的湖滨出现了沙漠化土地景观。
塔里木盆地内随着塔里木河干流上中游引蓄量的不断增加，卡拉水文站以下的水量大幅度减少（如前所述），致使尾闾湖罗布泊和台特马湖分别于1972年和1977年就已干涸[22]。
艾丁湖水面面积曾经较大，据清代宣统元年（1909）绘制的吐鲁厅图，艾丁湖水面积为230km[2]。之后湖水面积变化很大，目前面积约20km[2]，该湖已成为一个典型的季节性湖[23]。
（3）水质恶化 在土地开发的影响下，对水质的不良影响主要表现在大量农田排水泄入河流、湖泊，使下游的地表水和地下水矿化度明显提高。如1958—1959年塔里木河各段河水矿化度均未超过1.8g／L，是一条淡水河。据1991年测定， 阿拉尔站河水矿化度全年超过5g／L的达3个月，新渠满站超过3g／L的达3个月，卡拉站超过4g／L的达1个月。又如博斯腾湖原为淡水湖，因入湖淡水减少，大量农田排水泄入湖区，从而使湖水矿化度增加，成为微咸湖。另外，农副产品加工产生的废水和污染物进入自然水体后也使水质变坏，如石河子蘑菇湖水库的富营养化。又如塔里木河干流缩短造成塔里木河干流以下的地下水位下降，由20世纪50年代的3～5m 下降至现在8～12m，地下水矿化度升高，阿拉尔站以上各河流在0.28～0.43g／L之间，水化学类型为以HCO[,3]—Ca为主的淡水；阿拉尔站以下矿化度在2.3～3.6g／L之间，其化学类型为Cl、SO[,4]—Na为主的较高矿化物水。含氟量增大（2.6mg／L），引起了水质恶化，导致地方病。
3 结语
近50年来，新疆广大荒漠地区的水土开发取得了巨大的成绩，产生上述生态环境问题是由于人们对荒漠生态系统的特殊性和脆弱性认识不够，或是只顾追求近期经济效果，从而忽视了对生态环境的长远影响。进入20世纪80年代以来，众多专家学者针对新疆（荒漠）水土开发引发的生态环境问题，进行了大量研究，并提出了保护治理对策[4，25—29]。在当前新疆经济快速发展、大规模调水工程逐步实施、新的水土开发正在或即将进行时，本文强调要深刻认识新疆荒漠生态环境的脆弱性，合理开发利用水土资源，高度重视生态环境的保护和建设，防患于未然。
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（G1999043504）；新疆维吾尔自治区自然科学基金（200321103）。