前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的干流綠洲生態環境變化，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
歷史時期塔里木河干流(后簡稱塔河干流)河道游徙不定，每次洪水泛濫都會沖出許多河道。18世紀中期－20世紀初干流一直河道縱橫，沿岸形成寬達100多km的天然林帶。隨著塔河流域人工綠洲的擴張，灌溉引水增多，河流水量減少，天然綠洲開始發生較大的變化。大多數相關研究集中在近50年［1－4］，對歷史時期研究主要涉及河道變遷［5，6］、下游綠洲變遷等方面［7－10］，對塔里木河全干流區長尺度的人地關系研究比較匱乏。文中對干流250年的人類活動與環境變化進行研究，以探索可持續的綠洲系統發展模式。 118世紀50年代－20世紀50年代的塔河人類活動與環境特征 1．1河流補給與行水特征 18世紀中期－20世紀20年代塔河上游一直有和田河、喀什噶爾河、葉爾羌河、阿克蘇河四大河流補給(圖1)，匯水處河道縱橫交錯。1761年《河源紀略》卷1:"四水并會即噶巴克阿克集之北境也，會處四水交貫，形如井欄。"1911年《新疆圖志》卷70:"溫宿城東南300里噶巴克阿克集，合蔥嶺南北河、和闐河、阿克蘇河四水，東流為塔里木河，其南支受和闐河水并東流為額爾勾河"。1821年的《西域水道記》也有四條源流的記載。上述文獻還記載，塔河中游有渭干河在沙雅東部匯入;迪納河通過匯入巴巴淖爾后分為二支先注入渭干河，然后匯水入塔河［11］，下游有孔雀河匯入。受七條河流補給的塔河是塔里木盆地最大的水系。這一時期，塔河干流并不固定，中上游從北河行水，遷向南河行水，繼而又向北遷［12］，下游則發生了河道延伸與退縮等變化［10］。 1．2三源流人類活動及對河流的影響 人工綠洲是人類活動對天然綠洲改造的結果。塔河經濟活動一直以農業為主，勞動力和耕地是主要生產要素，可用人口、耕地反映人工綠洲的規模。18世紀中期至20世紀10年代，塔河流域人工綠洲開發以葉爾羌河、喀什噶爾河、和田河三源流地區為主(表1)，1763年176512人，占全流域78%，1911年增至1269993人，占全流域77．4%。至20世紀初，持續的人工綠洲擴張開始對源流水量與河道產生影響，使源流成為不穩定的季節性補給水源?！缎陆畧D志》卷68:"巴楚州南境，湖蕩分歧，新舊各渠縱橫如縷，南北河行曲往復，出沒隱顯，令人猝不可辨。"巴楚州位于葉爾羌河和喀什噶爾河下游，依靠兩河灌溉，兩河中上游開挖渠道過多，使源流下游河道難辨，在農田灌溉期流入干流的水量銳減，源流下游巴楚缺水，干流下游尉犁灌溉水源也不足。所以同書卷76記載"南疆新平(今尉犁縣)、巴楚歲常苦旱，多水訟"。50年代在巴楚以下修大壩，將葉爾羌河攔入哈馬勒河，使之與喀什噶爾河、和田河一樣，僅在夏季洪水期才有水補給塔河［13］。70年代，喀什噶爾河、葉爾羌河和和田河都徹底無水補給塔河。 1．3干流中下游補給河流的變化 干流從沙雅以下先后接納了渭干河、迪納河、孔雀河，水勢浩大，近兩個世紀的人工綠洲擴張，使這幾條河流退縮，不再補給塔河。至遲1888年起至20世紀10年代，渭干河在沙雅以北分為南北兩河，在塔河北部各自行水(圖2)。其中，渭干北河與孔雀河在尉犁縣北部匯合后向南流，在阿拉干一帶匯入塔河;渭干南河在尉犁縣河拉里莊匯入塔河。之后，塔河沙雅以下段向北遷移，在渭干北河(上游稱恰陽河，下游稱英氣蓋河)行水，形成塔河在輪臺境內的北流，稱拉伊河(或拉因河)［12］。根據斯文•赫定記載［15］，1921年，塔河下游突然改道，由向南流轉向直接東流，沿孔雀河故河床行水并匯入西漢初期的羅布泊?？梢耘袛噙@次改道并不局限于下游，是塔河沙雅段以下的整體改道，主流沿拉伊河向東，合孔雀河一起向東流?？梢娺@時期的渭干河是塔河中游的補給水源，至40年代仍在補給塔河［16］。清乾隆平定大小和卓叛亂后百年間，一直在渭干河流域開荒造田。1820年庫車綠洲開荒3533hm2，1909年耕地增至43600hm2［17］。從人口看，1763－1911年渭干河人工綠洲是塔河流域各地區擴張最快的(表1)，也是干流區域開發規模最大的。從15678人增至172516人，增長率19．28。以后雖經歷戰爭，人口仍有所增加，1957年有398487人。相應地，其引水量也是干流區最大的，這使其河道退縮，河流水量減少幅度比較大。20世紀50年代，三角洲已退至庫車縣城以南、大草湖以北地區，其在沙雅縣境的河道全被淤平，僅剩退洪道英達里亞河(也稱新河道)在洪水期有余水流入草湖。20世紀50年代，迪納河下游因輪臺綠洲的開發也退縮，清代時期的尾閭湖變成一片草澤。1952年孔雀河沿其故道單獨行水。由此，塔河干流全程僅剩阿克蘇河一條補給，中下游已沒有穩定補給的水源。 1．4塔河下游環境變化及人類活動 塔河下游支徑和湖泊較多，受洪水影響，形成面積廣大的胡楊林帶，天然綠洲發育良好。18世紀以來河道和尾閭湖－羅布泊發生了較大的變化［10，18］。18世紀中期羅布泊在羅布地區中部，相當于今英蘇－阿拉干一帶，環境原始封閉，只有羅布人漁獵部落生活在這里。18世紀末期受氣候影響，塔河水量增大，河道延伸，在羅布地區南部形成向東北延伸的卡拉布朗湖和卡拉庫順湖(即新羅布泊)兩大湖泊，沿湖形成大片濕地。以后，源流和中游灌溉引水耗散水量多，使下游河道退縮，從喀喇庫順湖退縮至臺特瑪湖。1921年下游的改道，使得舊河道沿途的聚落荒蕪，如肖唐(塔河南20km)、沃達也(曾是尉犁縣11鄉政府所在)都被迫放棄［19］。直至1952年當地政府組織人力修大壩迫使塔河改道，像以往流入臺特瑪湖，沿途才又出現散戶農民。河道游徙性強，引水成本高且效益低，灌溉水源不穩定，所以下游聚落規模一直小且發展不穩定［18，20］，種植方式比較原始。在50年代中期鐵干里克農民一部分采用挖澇壩蓄水方式維持灌溉，大部分仍以種闖田為主［21］。由此可見，下游人類活動對環境影響是微弱的。 1．5干流生態環境特征及其影響因素 20世紀中期以前，塔河三源流人工綠洲與現代相比規模很小，受技術條件限制，以挖土渠引水為主，沒有永久性的蓄水工程。所以，源流在洪水期爆發力強，仍有大量水匯入塔河干流，季節性的溢洪河道是洪水排泄主要方式。如干流上游南岸的大干河是和田河匯入塔河的支徑水，稱額爾勾河，也稱阿合達利亞［22］。18世紀50年代《西域圖志》記載該河水能流至塔里木卡倫，是卡倫存在的穩定水源，該卡倫在沙雅城南。從《新疆圖志》卷70記載"大水時長可數百里尾流于塔里木卡舊址之南而至。"可知，20世紀10年代大干河已成為間歇性的泄洪道，20世紀30年代大干河還是間歇性泄洪道［23］，1962年阿拉爾農墾兵團農場在三叉口堵壩后，才徹底無水，被流沙掩埋，沿河綠洲沙化。源流春季灌溉期引水量大且集中，使本來徑流季節變化明顯的塔河，豐枯期水量差異加大。20世紀50年代，中游沙雅段被描述為"七月曾掀千尺浪，三月又作一線流"，上段洪水期流量可達1238．7m3/s，枯水期則僅53m3/s，下段減少很多，洪水期只有275．7m3/s、枯水期29．7m3/s［13］。上下段水量差距如此大，成為塔河中游水量主要散失區?？菟趲缀鯏嗔鞯母闪骱哟矊γ看伪l的洪水沒有任何抵擋能力，主河道不固定，游徙不定，溢洪河道縱橫交錯。如庫車縣塔里木鄉50年代的塔河河床寬淺彎曲、河道坡度小，每次遇上大水則形成多條季節性河道［17］。河道眾多成為徑流散失的主要原因。溢洪河道在沙質平原上縱橫交錯，下滲則成為干流水量散失的主要方式，為胡楊林生長提供了基本的水源，使這一時期塔河干流綠洲生態環境發育比較好，沿岸胡楊林分布比較廣。如在四源流匯水處(今阿拉爾一帶)，20世紀50年代仍是塔河流域最好的林段，郁閉度0．5－0．7，高14－16m。40年代的塔河干流在庫車、輪臺附近呈湖沼狀的河床，一直延伸到尉犁附近［24］，這一點從1943年國立中央大學理科研究所地理學部繪制的《河西新疆五十萬分一地圖集》也可以看出。50年代庫車、沙雅縣境內的塔河兩岸胡楊林、紅柳和草場廣泛。其中庫車縣境塔河沿岸原始胡楊林面積達32000hm2，沙雅縣境內有64000hm2，并有許多沼澤和小湖泊，形成水草豐茂的天然大草澤，稱草湖［13，17］。這種濕地廣布、林帶密布的環境使得塔河干流中上游耕作困難，對外交通聯系閉塞，一直是原始的胡楊林區。河道的變化使廢棄河床沿岸的胡楊林衰敗，新河床沿岸的胡楊林復蘇或新生，天然綠洲隨著河道變遷而位移，此生彼消，但并沒有發生像現代塔河大規模生態林退化的現象。20世紀10－50年代，塔河干流中下游河道從南向北、又從北向南遷徙變化［10］，胡楊林隨之而遷徙。1921年塔河下游從葉爾羌河(塔河在輪臺縣境內的別稱)往北，沿拉伊河東流，使葉爾羌河沿岸胡楊林帶迅速衰退，而塔河行水的渭干河兩岸及洪水泛濫波及區草甸植被和胡楊林恢復蓋度達40－70%［25］;1952年拉伊河斷流后，兩岸胡楊林逐步沙化，而現代塔河兩岸則胡楊林新生?？傊?，這一時期塔河干流以天然綠洲為主，其生態環境主要受河流特性及自然因素影響，下游雖有人類活動，但對河流及其環境的影響是微弱的。源流受人類活動影響比較大，但由于源流在洪水期仍有大量水匯入塔河，能夠補給胡楊林生存，所以，塔河干流天然綠洲發育比較好。#p#分頁標題#e# 220世紀50年代以來塔河的人類活動及其環境變遷 2．1人類活動規模的快速擴張 1956－1960年，新疆生產建設兵團分別在干流上游阿拉爾和下游鐵干里克建成兩個新墾區后，大規模的人工綠洲開發開始在干流區展開。從人口增長率看，1957－2007年干流下游175．59，上游阿拉爾63．09，遠高于迪納河(17．42)和渭干河(11．44)的綠洲擴張速度(圖3)，說明近50多年來，干流人工綠洲擴張迅速。 2．2干流土地利用變化特征 20世紀80年代以后，隨著永久性渠首和調蓄水庫等水利工程的建設，塔河變得相對穩定。歷史時期塔河河道游徙性、水量季節變化大、洪泛期河道縱橫等不穩定性消弱。這使引水灌溉成本下降，全干流耕地擴張，土地利用/覆被隨之而發生變化。圖4是1973～2008年塔河干流上游(阿拉爾市)、中游(沙雅、庫車河輪臺縣)、下游(尉犁縣)土地利用/覆被面積變化圖。數據獲取步驟:根據1973年一期LandsatMSS影像，1990年、2000年和2008年的三期LandsatTM影像，以已經過幾何精校正的2000年的影像為標準圖，利用遙感軟件ENVI對其他三期圖做遙感數據的處理，依次進行波段合成、幾何精校正、圖像增強處理和分類。利用ARCGIS9．3軟件將監督分類與目視判讀、野外判讀相結合，進行影像判讀和數字化，生成矢量化土地利用圖，并利用該軟件進行面積統計和空間分析。土地利用/覆被變化分析結果顯示(圖4;表2):1973－2008年(上游是1990－2008年)，上中下游的耕地一直呈增加態勢，林地、草地和水域總體是減少的，未利用地總體是增加的。但2000－2008年中游和下游林地面積有所增加，草地和水域減少，且下游減幅最大。從耕地變化看，上世紀50年代以來塔河干流人工綠洲是持續擴張的，農業經濟效益不斷提高。50－60年代干流上下游兵團開荒，耕地擴張迅速;1990－2000年中游擴張最快，耕地增長率2．88，遠高于上游(0．59)和下游(0．68);2000－2008年中游耕地增速放緩，但下游快速增加，其增長率為1．16，遠高于上游(0．46)和中游(0．05)。以上土地利用/覆被變化所反映的生態環境變化如何?可以用生態服務功能經濟價值模型測度。 2．3土地利用/覆被變化所反映的生態環境變化 采用Costanza提出的生態服務功能經濟價值(后簡稱生態服務價值)模型［26］，利用謝高地等人提出的"中國陸地生態系統生態服務價值當量因子表"，及其計算的全國單位面積農田糧食生產服務價值884．9元/hm2［27］，計算塔河干流上中下游四期土地利用/覆被的生態服務價值，以此反映生態環境變化水平。生態服務價值增大，說明土地利用/覆被變化的生態效益增加，生態環境良性發展;反之亦然。計算結果顯示(圖5)，1973－2008年(上游為1990－2008年)，干流各段生態服務總價值是減少的，下游減少量最大，為788232億元，上、中游分別減少143027、155142億元。說明總體上，塔河干流生態服務價值呈下降趨勢，生態環境逐漸退化，其中下游退化最為嚴重，其次是中游和上游。塔河干流的生態服務價值以林地為主，其貢獻率占53．54%－78．51%，所以林地面積變化決定著干流生態環境變化方向。上中下游林地分別減少50120．8hm2、101020hm2和307883hm2，是各段生態環境退化的主要原因。林地減少的原因，一方面是毀林開荒所致，另一方面是由于山區調蓄水庫對徑流的控制使干流泛濫區減少，原林區地下水下降，胡楊林枯死。中游2000－2008年有所增加，這主要得益于塔河管理局的水資源分配制度和塔河生態恢復工程的實施，使其林地有所恢復，生態環境質量有所好轉。但這些人工干預并沒有對下游生態環境產生良好的效應，下游河岸的天然胡楊林退化最嚴重，土地利用/覆被變化的生態服務價值不斷下降，生態環境持續退化。 3土地利用/覆被變化及生態環境退化的因素 土地利用/覆被變化反映了人類與自然的相互影響關系。1973－2008年，人類活動空間擴張，而土地利用/覆被變化的總體生態環境效益下降，人類活動是否是生態環境變化的主導因素，需要進一步分析。 3．1自然因素 自然驅動因子是指在景觀發育變化過程中，對景觀形成變化起作用的自然因素。自然驅動因子常引起自然環境景觀的變遷和演替，即綠洲景觀中自然環境背景的更新［27］。河流是干旱區綠洲存在的根本，徑流量變化直接影響沿河綠洲土地利用/覆被變化。塔河水源主要來自于冰雪融水，降水和氣溫是對徑流量影響比較大的自然因素。從上游阿克蘇市的氣溫和降水看(圖6)，塔河上游年均氣溫和降水均呈緩慢上升態勢。受此影響，塔河干流來水量應呈增加態勢。但實際情況是，干流上游阿拉爾來水量保持基本穩定態勢，中游英巴扎和下游卡拉來水量呈明顯減少態勢(圖7)?？梢?，氣候因素對土地利用/覆被變化的影響不明顯。加之，研究區為塔里木河中游兩岸的沖積平原，地勢比較平坦，地形、地貌和土壤條件在短時間內變化不明顯。因此，可以判斷自然因素不是塔河中游土地利用/覆被變化的主要因素。 3．2人文因素 塔河干流上中下游各段的土地利用/覆被變化，分別與各段所在縣市社會經濟數據進行相關分析，以判斷塔河干流土地利用/覆被及生態環境變化的主導因素。上游和下游分別用阿拉爾市和尉犁縣數據，中游地域范圍主要包括沙雅和輪臺縣，所以選沙雅和輪臺縣合計的社會經濟數據進行相關分析。分析指標包括5類9項指標:總人口、經濟利益(GDP和農產值)、產業結構指數(第一、第二產業結構)、政策(棉花產量和糧食產量)、農業資本投入(農業機械總動力和固定資產投資)。其中，棉花或糧食種植規模受國家糧棉發展政策與計劃價格綜合影響，所以歸為政策因素。在我國農業生產中，農業機械總動力量化指標，反映的是現代化的農業生產工具在農業生產中的使用量，其研發技術并不是由農業生產單位投入進行的，可歸為農業生產的流動資本投入部分，固定資產投資主要表現為農業水利設施投資，所以，將二者歸為農業資本投入因素。采用插值法計算補充土地利用/覆被面積序列數據［28］，運用SPASS軟件對9項指標和土地利用/覆被類型面積做標準化處理，然后進行相關分析。結果顯示:上游五類土地面積變化均受GDP、農業產值、棉花產量、農業機械總動力、固定資產投資因素影響，中游主要是總人口、農業產值、糧食產量、棉花產量和農業機械總動力，下游主要是GDP、農業產值、糧食產量、棉花產量、農業機械總動力和固定資產。由此，塔河干流土地利用/覆被及生態環境退化的人文驅動因子可以歸類為人口、經濟利益、政策、農業資本投入。#p#分頁標題#e# 4塔河人工綠洲與生態環境協調發展模式探索 4．1干流綠洲人類活動與生態環境問題的根源與后果 在任何一個自組織大系統中，對不同子系統而言，一旦形成自組織后，即形成一種特定的演化方式后，子系統都必然會受其演化方式制約。因此，對于子系統而言，存在著被整個體系支配、控制和組織的情況，對該子系統而言，這類似于被上級系統組織［29］。按照地域，塔河綠洲系統分為源流(主要指阿克蘇河)、干流上、中、下游四個綠洲地域子系統。按照人類活動干擾，綠洲系統分為天然綠洲和人工綠洲兩個子系統。 在水利建設技術水平有限和綠洲系統管理不合理的前提下，以單一經濟利益為發展目標，必然會導致源流或上游人工綠洲擴張和天然綠洲退化的不良后果，所以，歷史時期以來，塔河干流的綠洲化一直以生態環境退化為代價。20世紀50年代以前，干流以天然綠洲為主，干流綠洲系統主要被塔河流域綠洲系統所組織與支配。以后，塔河全程只剩阿克蘇河一條源流，干流成為綠洲化的主要地域，干流系統及其子系統主要被人類活動所組織與支配，土地利用/覆被變化基本按有利于農業經濟增長的方向變化，人口、經濟利益、政策和農業資本投入等人文因素，成為人工綠洲系統發展和天然綠洲系統生態環境退化的驅動因素。 近10年來，塔河綠洲系統開始關注生態環境問題，在中下游實施水資源與生態用地配置及生態恢復工程，如2000年以來，政府投資在下游修建庫塔干渠，引孔雀河水專供塔河尾閭34團場用水，實施從博斯騰湖調水補給下游生態林工程，在中下游建設引塔河水灌溉生態林工程等，使得干流中游環境質量有所恢復(圖5a)，下游林地也有所恢復，但下游生態環境與上游一樣，仍處于持續退化當中。而且，出現一些新問題，如在生態用地所在輪臺大壩一帶，出現新開耕地現象;近幾年下游尾閭大西海子水庫在洪水期也幾乎無水可蓄，繼續如此，則34團將完全變成孔雀河渠灌區;下游生態環境退化最嚴重，但耕地卻以遠高于中游和上游的速度繼續擴張等。這些問題都成為塔河干流新的生態危機隱患，究其原因，一方面，是缺乏對全流域生態環境與人工綠洲發展規模的規劃與控制所致，另一方面，水土資源屬于公共資源，對其管制，存在中央政府與地方政府的"委托－人"關系，在缺乏法律機制和統一管理體制約束下，地方政府的水土地管制很容易出現"設租"與"尋租"行為，助長了中下游地區不合理引水墾荒現象。開荒對象主要是草地和濕地，所以這一時期干流草地和水域大幅減少(圖4c)。 自然資源豐裕的地區更趨向于優先發展資源性產業［30］。干旱區人工綠洲開發規模主要受水資源配置限制，中上游水資源相對豐沛，水土配置較優，所以歷史時期以來一直傾向于發展耕地資源依賴型農業經濟，人工綠洲擴張無序，使三大源流和中游補給河流依次斷流。近20年來，國家和地方政府不斷投資，利用新技術更新建設防滲渠系統、山區永久性水利樞紐工程，使上游地區水土資源更加豐富且配置成本更低，更傾向于發展耕地資源依賴型農業，耕地持續擴張，其投資利用節水灌溉技術、控制土地開發、建立兼顧中下游生態環境保護制度的積極性不高。相比之下，下游使用滴灌技術則比較積極，如塔河尾閭34團(由原34和35團合并而成)已經全面使用了滴灌技術［31］，其生產成本遠高于上游。所以缺乏對塔河綠洲統一管理，短期后果是加劇資源空間配置的不合理性，增強生態環境質量的空間差異性和生產要素的邊際產出效率;但長期后果是加劇干流人類活動的空間不能公平性，以及環境退化區的貧困水平。 4．2干流綠洲可持續發展模式探索 任何系統都有兩種運動傾向:自發走向無規無序或走向協調合作運動，協同是系統中諸多子系統相互協調的、合作的或同步的聯合作用的集體行為，是系統整體性、相關性的內在表現［29］。歷史時期以來，塔河綠洲子系統之間一直是各自為政，互不協調的發展方式，必然會使綠洲系統走向無規無序。現代綠洲系統可持續發展要求子系統之間協同發展，建立統一的塔河綠洲系統發展管理組織(OSTMO，OasisSystemofTarimRiverManagementOrganiza-tion)，通過組織管理，實現干流綠洲系統可持續發展。人工綠洲經濟增長受天然綠洲穩定性決定［32］，所以天然綠洲生態環境穩定、人工綠洲經濟持續增長和社會穩定，是OSTMO的戰略目標。根據自組織理論與利益相關者理論，把源流、干流上、中、下游行政地域系統分成四個利益相關者，以經濟、社會和生態利益協調為組織的發展目標，具體包括組織與協調水土資源、經濟與生態目標、人口與綠洲規模等內容，在法律與政策、技術與資本保障下，以帕累托最優為標準，實現綠洲系統可持續發展(圖8)。 5結論與討論 20世紀50年代以前人類活動主要在源流及中游補給河流綠洲進行，受引水技術限制，人工綠洲擴張有限，源流人類活動對干流的影響主要表現在強化干流游徙性、水量季節變幅等方面，干流以天然綠洲為主，其生態環境主要受自然因素制約。以后水利建設使河道穩定性增強，人工綠洲在干流快速擴張，人口、經濟利益、政策、農業資本投入等人文因素成為塔河干流綠洲變化的驅動因子，使綠洲土地利用/覆被變化主要向有利于農業經濟的方向發展，人工綠洲不斷擴張，但生態環境不斷退化。 塔河干流是生態環境脆弱區，其人工綠洲開發與生態環境變化的序列證明:以單一經濟利益為目標、子系統互不協調的發展，結果只能是人地關系失調?？孔匀灰蛩鼗謴退由鷳B環境已經不可能，需要建立統一的塔河綠洲系統管理組織，以綠洲系統可持續發展為戰略目標，管理子系統，使綠洲系統經濟、生態和社會效益協調發展。