黃河中上游能源化工區(qū)（山西）生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及演變趨勢

馬曉勇

（山西省環(huán)境科學(xué)研究院，山西 太原 030000）

黃河中上游能源化工區(qū)（山西）位于黃土高原東部，華北平原西側(cè)，介于太行山與黃河狹谷之間。其東面和東南，以太行山作屏障，與河北、河南兩省相連；南界中條山，隔黃河與河南省相望；西以黃河為襟帶，與陜西省毗鄰；北以長城為界，與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤。地理坐標為東經(jīng)110°14'6" ～ 114°34'4"，北緯34°34'8" ～ 40°43'4"之間，行政區(qū)劃省轄11個地級市，119個縣（市、區(qū)）。山西屬大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，春秋較為短促，時空溫差懸殊。境內(nèi)東北高，西南低；地貌類型復(fù)雜，山地、丘陵、盆地平原面積的比例是4∶4∶2。植被類型包括落葉闊葉林、針闊葉混交林、落葉灌叢、溫帶灌草叢和半干旱草原。土壤類型包括栗鈣土、褐土、棕壤、草甸土、鹽土、沼澤土、水稻土等。

1 黃河中上游能源化工區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 生態(tài)資源

1.1.1 森林生態(tài)系統(tǒng)

評價區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)森林生長量年平均1.477m3/hm2，年總生產(chǎn)率為4.86%，森林蓄積量平均每畝2.73m3。1990—2000年，評價區(qū)有林地面積增加了62%，活立木總蓄積量和林分蓄積量增長43.4%和38.1%。

評價區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的地帶性和地域差異性。由于地貌、氣候、土壤等因素的制約和影響，從南到北依次為：南部和東南部，暖溫帶半濕潤落葉櫟林帶，主要以栓皮櫟、遼東櫟、槲櫟、麻櫟為主，油松、華山松次之的落葉闊葉林，或針闊葉混交林和次生落葉灌叢。中部是暖溫帶半干旱地帶，以油松、遼東櫟為主的針闊葉混交林地帶。北部和西北部森林植被較少，主要是溫帶半干旱草原地帶，以草原植被、灌草叢為主。

1.1.2 草地生態(tài)系統(tǒng)

評價區(qū)已查明的牧草種類400多種，其中優(yōu)質(zhì)牧草在100種以上，白羊草、鵝觀草、孤茅、藍花棘豆、胡枝子等適口性好，營養(yǎng)價值高。評價區(qū)草地總面積近500萬km2，占評價區(qū)國土總面積的31.7%。天然草地生態(tài)系統(tǒng)主要分布在東西兩山的森林上限（亞高山草甸）和山體的中下部灌木草叢；其次分布于河流兩岸、低濕鹽堿地區(qū)和靠近農(nóng)區(qū)的村邊、地邊、路邊及水邊。主要有：（1）喜暖灌木草叢，主要分布在中南部的低山丘陵區(qū)，占草地面積的52.8%，是評價區(qū)面積最大的一類草地。（2）山地灌木叢草地，主要分布在海拔1200~1800m左右的山地陰坡，占草地面積的21.4%。（3）山地草原，主要分布在恒山-內(nèi)長城以北的山地和黃土高原，占草地面積的11.8%。（4）山地草甸，主要分布在海拔2000m以上的山地，占草地面積的10%。（5）低濕草甸，主要分布在中部分地的河流兩岸低灘地和鹽堿地，占草地面積的0.9%。（6）山地疏林草地，主要分布在太岳山、太行山、恒山等地，事發(fā)幕后的跡地草地，占草地面積的3.1%。

1.1.3 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積最大，僅耕地面積就有406.3萬km2，占評價區(qū)土地總面積的26%。根據(jù)環(huán)境條件、群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程的差異，可以分為：（1）晉南棉麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括運城、臨汾盆地即汾河下游和涑水河流域，是評價區(qū)地勢最低、無霜期最長、耕地最密集，產(chǎn)出最高的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。（2）晉中小麥、雜糧、果木農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括太原、忻定盆地，灌溉條件較好，小麥、高粱、谷子是該系統(tǒng)的主要農(nóng)作物。（3）晉東南旱作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括太岳山以東、系舟山以南的高原和山地，屬于漳河、沁河流域，農(nóng)作物以玉米、谷子、小麥為主，是評價區(qū)的主要產(chǎn)量區(qū)。（4）晉東山地旱作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括太行山山地和山間平原，主要農(nóng)作物有谷子、玉米、高粱和大豆。（5）晉西黃土丘陵旱作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括呂梁山中、南段及其以西的地區(qū)，是一個溝壑縱橫，以黃土丘陵為主自然植被缺乏的地區(qū)，經(jīng)過水土保持等農(nóng)田基本建設(shè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件正在改善，農(nóng)作物主要有谷子、玉米、大豆和高粱。（6）晉北盆地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括大同盆地和陽高-天鎮(zhèn)盆地，屬于桑干河流域，糧食作物主要有谷子、馬鈴薯、玉米等。（7）晉西北高寒農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，包括呂梁山北段及以西各縣，海拔較高，無霜期短，糧食作物以莜麥、馬鈴薯、谷子和大豆為主，經(jīng)濟作物為胡麻等。

1.1.4 城市生態(tài)系統(tǒng)

評價區(qū)城市生態(tài)系統(tǒng)主要分布于大同、忻定、長治、太原、臨汾、運城等盆地區(qū)。近年來，由于經(jīng)濟快速發(fā)展和人口不斷增長，城市生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模迅速膨脹，且不斷復(fù)雜化。城市生態(tài)系統(tǒng)植被由原先較單一的喬木樹種，逐漸向喬、灌、草結(jié)合轉(zhuǎn)變。同時，大量引進評價區(qū)外或者國外的種類或品種代替了本地鄉(xiāng)土植物，工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和生活水平提高，廢棄物排放量不斷增加，環(huán)境污染對城市生態(tài)壓力加重。

1.1.5 濕地生態(tài)系統(tǒng)

濕地具有重要的生態(tài)環(huán)境功能，有著極高的資源價值。根據(jù)山西省國土廳的資料，評價區(qū)各類濕地的總面積約36.6萬km2，占評價區(qū)國土總面積的2.33%，但分布零散，且面積很小。其中，河流濕地在全省各地河流沿岸均有分布，面積大小不一。依其生境的不同，可分為河流濕地、灘涂濕地等，面積約為26萬km2。其中最大的是汾河下游與黃河形成的三角灘涂濕地，面積約3300km2；沼澤濕地和草甸濕地主要分布于盆地的地勢低、地下水位高的地域，濕地面積約0.88萬km2；運城咸水湖濕地，有鹽池、硝池和鴨子池等一系列群湖組成，已建立運城濕地保護區(qū)，面積約8.69萬km2；水庫濕地約為2.86萬km2；寧武山地以馬營海為主的淡水湖濕地等。

1.1.6 動物資源

山西野生動物以棲息類為主，已知的有400多種，屬于國家保護的珍稀動物有70多種。其中一級保護動物有14種，二級保護動物有56種。此外，還有多種毛皮動物、肉用動物和藥用動物。

1.2 水資源

山西分屬黃河、海河兩大流域，除北部有匯水面積不大的少數(shù)支流自內(nèi)蒙流入我省外，河流均呈輻射狀自省內(nèi)向四周發(fā)散，匯入省外河流。全省流域面積大于100km2的河流240條。流域面積大于3000km2河流有10條，分別是：汾河、沁河、丹河、三川河、昕水河、涑水河（以上屬黃河流域）、桑干河、滹沱河、清漳河和濁漳河（屬海河流域）。汾河是山西人民的母親河，發(fā)源于忻州市寧武縣管涔山下，自北向南，在運城市萬榮縣匯入黃河干流。

2 黃河中上游能源化工區(qū)生態(tài)環(huán)境演變趨勢

根據(jù)山西省生態(tài)環(huán)境特點，區(qū)域景觀可劃分為城市景觀生態(tài)系統(tǒng)、森林景觀生態(tài)系統(tǒng)（包括灌叢景觀生態(tài)系統(tǒng)）、草原景觀生態(tài)系統(tǒng)、濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)（包括河流景觀生態(tài)系統(tǒng)）、農(nóng)田景觀生態(tài)系統(tǒng)、未利用地景觀生態(tài)系統(tǒng)六類（見表1）。其中草原、未利用地、農(nóng)田景觀系統(tǒng)占山西總面積的81.52%，是主要的景觀生態(tài)系統(tǒng)。從各地市景觀生態(tài)系統(tǒng)分布特點來看，山西大部分地區(qū)處于半干旱、半濕潤區(qū)，景觀生態(tài)系統(tǒng)也主要以草原、灌叢、農(nóng)田等為主。各類景觀生態(tài)系統(tǒng)特點如下：

表1 各類景觀生態(tài)系統(tǒng)所占比例一覽表

表2 1990–2007年生態(tài)系統(tǒng)類型轉(zhuǎn)移矩陣

2.1 森林景觀生態(tài)系統(tǒng)地區(qū)分布不平衡，面積呈增加趨勢

評價區(qū)森林面積占總面積的11.34%，山西省的森林數(shù)量有限，面積小，分布地區(qū)不平衡，主要由天然次生林和人工林組成，天然次生林主要分布在山區(qū)，省境西部從五寨、寧武的管涔山起，向南沿呂梁山脊至鄉(xiāng)寧、吉縣的狹長地帶，分布較為集中。東部、中南部和南部地區(qū)的森林，多集中分布在恒山、五臺山、太行山、太岳山和中條山等地。管涔山、關(guān)帝山、太岳山、中條山、五臺山、黑茶山、呂梁山和太行山等都是重要的森林區(qū)。山西的森林資源承擔(dān)著山西黃河段的水土保持和水源涵養(yǎng)的重任，具有極其重要的生態(tài)地位。

1990—2007 年評價區(qū)森林景觀生態(tài)系統(tǒng)有遞增趨勢，主要原因有生態(tài)工程建設(shè)、規(guī)劃調(diào)整、封山禁牧工程實施、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、移民搬遷等使得林地面積增加。

2.2 草原生態(tài)系統(tǒng)居于主導(dǎo)地位，局部有退化現(xiàn)象

草原景觀生態(tài)系統(tǒng)面積占評價區(qū)總面積的31.6%，是評價區(qū)主導(dǎo)的景觀生態(tài)系統(tǒng)。受地形和水分條件的控制，評價區(qū)草原包括草原、草甸草原等多種類型，天然草地生態(tài)系統(tǒng)主要分布在東西兩山的森林上限（亞高山草甸）和山體的中下部灌木草叢；其次分布于河流兩岸、低濕鹽堿地區(qū)和靠近農(nóng)區(qū)的村邊、地邊、路邊及水邊。主要有：（1）喜暖灌木草叢，主要分布在中南部的低山丘陵區(qū)，占草地面積的52.8%，是評價區(qū)面積最大的一類草地。（2）山地灌木叢草地，主要分布在海拔1200~1800m左右的山地陰坡，占草地面積的21.4%。（3）山地草原，主要分布在恒山-內(nèi)長城以北的山地和黃土高原，占草地面積的11.8%。（4）山地草甸，主要分布在海拔2000m以上的山地，占草地面積的10%。（5）低濕草甸，主要分布在中部分地的河流兩岸低灘地和鹽堿地，占草地面積的0.9%。（6）山地疏林草地，主要分布在太岳山、太行山、恒山等地，事發(fā)幕后的跡地草地，占草地面積的3.1%。

1990—2007 年，評價區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)退化趨勢明顯，退化區(qū)域主要分布于內(nèi)陸旱地、半干旱氣候與半濕潤過渡帶，也是草原與森林植被的交錯過渡帶，氣候暖干化、過牧、城市化發(fā)展是局部退化的主要原因。

2.3 城市生態(tài)系統(tǒng)分布較散，尚未形成較大的城市群

評價區(qū)共有11個地市，城市分布零散，省會城市太原面積最大，其他城市面積較小，位于平原地區(qū)的城市面積比位于山區(qū)的城市面積要偏大，城市地區(qū)主要集中在平原地區(qū)，由于地形的限制，山地丘陵型城市擴展面積較為有限，城市擴展形式則以城市周邊零星分布的新增建筑面積為主。

2.4 濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)類型單一，近年萎縮趨勢明顯

山西位于內(nèi)陸腹地，濕地資源匱乏，濕地類型也比較單一。全省濕地類型共有3類11型，其中，河流濕地類包括永久性河流、季節(jié)性與間歇性河流、河心沙洲與河流交匯處濕地3型；湖泊濕地類包括永久性淡水湖、季節(jié)性咸水湖、水庫3型；沼澤和沼澤化草甸濕地類包括草本沼澤濕地、灌木沼澤濕地、森林沼澤濕地、內(nèi)陸鹽沼、淡水泉5型。

山西省濕地主要分布于各河流流域、湖泊和水庫及周圍地區(qū)，主要類型有河口（內(nèi)陸）濕地、河流濕地、湖泊濕地、水庫濕地和沼澤及草甸濕地等，運城市轄區(qū)內(nèi)沿黃濕地是黃河流域最重要的濕地之一，濕地生態(tài)系統(tǒng)是評價區(qū)生態(tài)服務(wù)功能最大的生態(tài)系統(tǒng)，各類濕地具有涵養(yǎng)水源、蓄水、保水灌溉、補充地下水，雨量調(diào)節(jié)徑流，減弱洪峰等多種生態(tài)功能。全省各類濕地總面積約為36萬hm2，約占全省總面積的2.335%。其中，河流水面面積約8萬hm2；河岸灘涂面積18萬hm2；沼澤和葦?shù)孛娣e為約9000hm2；湖泊、坑塘和可養(yǎng)殖水面積濕地的面積1.7萬hm2；水庫類型濕地面積為2.8萬hm2；河岸鹽堿地面積4.8萬hm2；鹽田類型的濕地面積為約1600 hm2。

全省現(xiàn)有山西運城和山西壺流河2處省級濕地自然保護區(qū)，1處省級濕地公園。南部的三門峽庫區(qū)濕地被列入國家重要濕地名錄。

濕地主要有四方面的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能：一是水量調(diào)蓄功能，黃河干支流濕地蓄水和透水性能較強，可以有效地削減洪峰和延滯洪水過程，徑流調(diào)節(jié)系數(shù)高達0.65以上。此外濕地能在短時間內(nèi)蓄積洪水，然后用較長的時間將水排出，有效消減洪峰，緩解防洪壓力。二是調(diào)節(jié)氣候功能，黃河濕地植被對局地小氣候，如氣候和濕度具有調(diào)節(jié)功能。三是沉沙、降解污染物凈化水體功能，濕地是很好的“過濾器”，可減少進入黃河的泥沙。四是生物多樣性保護功能。黃河濕地優(yōu)良的水熱條件，較高的景觀異質(zhì)性和邊緣效應(yīng)，為不同生態(tài)位物種提供了棲息地，是評價區(qū)生物多樣性最豐富的地區(qū)。

1990—2007 年評價區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)萎縮趨勢，近18年濕地面積減少幅度較大，影響了局部濕地涵養(yǎng)水源、蓄水、保水灌溉、補充地下水、雨季調(diào)節(jié)徑流，減弱洪峰等生態(tài)系統(tǒng)。濕地萎縮原因，除了氣候干燥的影響，人工干擾是很重要的一個因素。濕地圍墾，直接破壞濕地土壤基底，特別是將水體與陸地之間連接的地帶改變?yōu)檗r(nóng)田，使得生物多樣性變得單一，削弱了涵養(yǎng)水源、雨季調(diào)節(jié)徑流、保護生物多樣性等功能。其次，臨岸灘地公路、儲煤廠等人工建筑，分割了濕地匯水區(qū)，減少濕地匯水面積。其三，水資源不合理利用，無計劃的截流灌溉、工業(yè)取水，造成濕地水源補給不足，地下水水位降低，造成濕地周邊非地帶性植物缺水，加速了濕地萎縮。其四，山西煤礦開采造成地下水位下降，大量的工礦業(yè)廢水污染了地表水和地下水，使得濕地萎縮。

2.5 河流景觀生態(tài)系統(tǒng)是重要的“生態(tài)廊道”

評價區(qū)主要由黃河干支流生態(tài)系統(tǒng)組成，受地表形態(tài)的影響，河流水系主要呈散流狀分布，一般多為時令河，無固定形態(tài)，零星分散且流程較短。評價區(qū)共有河流約450條，集水面積大于3000km2的河流共有8條，其中黃河流域有5條，分別是汾河、沁河、涑水河、三川河、昕水河；海河流域有3條，分別是桑干河、滹沱河、漳河。汾河是山西最大的河流，也是黃河的第二大支流。河流生態(tài)系統(tǒng)是重要的“生態(tài)廊道”，是評價區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的主要來源，其水質(zhì)和水量直接決定著眾多居民的生產(chǎn)與生活質(zhì)量。

3 景觀生態(tài)系統(tǒng)演變的驅(qū)動力

3.1 氣候干旱是草原、濕地退化的首要原因

評價區(qū)位于半干旱、半濕潤地區(qū)及半干旱半濕潤過渡帶，干旱、少雨，氣候、水文、土壤、植被等生態(tài)因子也呈現(xiàn)迅速過濾的特點，自然生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化極為敏感，近年來評價區(qū)降水量減少，使得干旱缺水的程度加劇，導(dǎo)致了區(qū)域草原、濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)退化擴張。

3.2 水資源不合理利用加速了濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)的萎縮

近年來，黃河流域用水量增長迅速，工農(nóng)業(yè)用水?dāng)D占生態(tài)用水，尤其是部分內(nèi)陸濕地補給水源被過量截流，用于灌溉和工業(yè)取水，導(dǎo)致濕地水源補給不足，同時，氣候干旱加劇，濕地生態(tài)系統(tǒng)缺水退化，萎縮加劇。

3.3 鹽漬化土壤分布廣泛、次生鹽漬化問題突出

評價區(qū)北部地區(qū)土壤鹽漬化問題突出，并有鹽漬化、沙化復(fù)合體共存的特點，主要分布于大同和忻州地區(qū)。

3.4 自然因素和人為因素共同影響退化土地宏觀變化

3.4.1 自然因素是退化土地局部擴展的根本原因

（1）氣候干旱是首要原因

評價區(qū)土地沙漠化、土壤鹽漬化現(xiàn)象與自然氣候條件干旱有很大的關(guān)系，評價區(qū)降水少，蒸發(fā)量大，由于地下水的埋藏條件和礦化程度控制著土壤鹽分的分布，水文地質(zhì)條件成為鹽漬化形成的決定性條件。在地下水淺埋地段，由于地下水的蒸發(fā)，使得其中的鹽分不斷的向地表遷移聚集，出現(xiàn)土壤鹽漬化。

（2）黃土高原地形地貌特點是土地退化的決定因素之一

評價區(qū)大部分位于黃土高原，丘陵起伏，地面坡度較大，植被稀疏，夏季又多暴雨，造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生橋等微地貌，更助長了溝壑擴展，加速水土流失。同時也與近代地殼上升有關(guān)，使得溝床不斷下切和側(cè)蝕，溝谷溯源侵蝕加劇，相應(yīng)地谷坡又不斷地擴展，于是溝間地日益破碎。

3.4.2 水資源不合理利用引發(fā)土壤次生鹽漬化

土地次生鹽漬化主要由三類不合理方式引起的，一是發(fā)展引水自流灌溉導(dǎo)致地下水位上升超過其臨界深度, 使鹽分通過毛細管上升, 聚集地表。二是利用高礦化度的水進行漫灌,使得鹽分滯留地表。三是開墾具有積鹽層的底土。

評價區(qū)退化土地的發(fā)展變化是一個系列性的綜合發(fā)展過程，人為不合理開發(fā)建設(shè)活動和區(qū)域大環(huán)境背景的演變所引起的土地退化將在一定時期內(nèi)持續(xù)發(fā)展。其發(fā)展速度與自然環(huán)境的演變密切相關(guān)，同時也與人為調(diào)控生態(tài)環(huán)境的力度密切相關(guān)。

4 結(jié)論

在了解黃河中上游化工區(qū)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，把握該區(qū)生態(tài)環(huán)境的演變趨勢，并分析評價區(qū)景觀生態(tài)系統(tǒng)演變的驅(qū)動力。如何規(guī)范人類的活動和生產(chǎn)活動，防治生態(tài)環(huán)境的繼續(xù)退化，并能夠使退化的生態(tài)系統(tǒng)得以恢復(fù)，已成為各級管理者、決策者和科學(xué)家關(guān)注的焦點。