河西走廊荒漠區(qū)及水源涵養(yǎng)區(qū)水保和人工植被建設(shè)芻議

許春娟，賈生海，白有帥，曹睿，王新海，楊耀峰，趙婷婷，黨博琪

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

河西走廊作為重要的農(nóng)業(yè)區(qū)、商品糧和經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)地，西北至全國重要的生態(tài)屏障[1]，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要意義。河西走廊地處我國西北內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，人工植被建設(shè)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和風(fēng)沙危害的防治具有重要作用。河西地區(qū)地勢平坦、降雨稀少，因有石羊河、黑河、疏勒河3大水系，灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)[2]。近年來隨著生態(tài)建設(shè)工程的不斷實施，河西地區(qū)人工植被建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大并向綠洲外圍的荒漠區(qū)推進(jìn)，但由于荒漠區(qū)水資源稀缺，大規(guī)模的人工植被建設(shè)特別是造林后，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和后續(xù)管理等問題亟需關(guān)注解決。

1 河西走廊荒漠區(qū)植被建設(shè)現(xiàn)狀

河西走廊不僅是西部生態(tài)安全屏障建設(shè)的樞紐，也是絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的生態(tài)敏感區(qū)[3]，重要的地理位置和生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定一直備受關(guān)注。王琪等[4]對河西走廊沙漠戈壁光伏產(chǎn)業(yè)太陽能利用率進(jìn)行研究，得出沙漠戈壁光伏產(chǎn)業(yè)相比荒漠植物可以有效改善區(qū)域氣候，其在環(huán)境生態(tài)研究中具有一定價值。李傳華等[5]對河西地區(qū)2002—2018年的NPP(凈初級生產(chǎn)力)進(jìn)行了估算，得出升溫和增濕都可以使NPP增加，在西北地區(qū)氣候的不斷暖濕化下，河西走廊的植被會不斷改善。謝宏杰[3]提出河西地區(qū)荒漠化和土地沙化問題十分嚴(yán)峻，急需關(guān)注和解決，將河西走廊打造為國家防沙治沙綜合示范區(qū)是必要舉措。河西走廊荒漠區(qū)生態(tài)巨變的2大主要因素是人類生產(chǎn)生活方式和氣候、水文的變化相互交錯[6]，水資源的短缺、荒漠化的加劇使得生態(tài)環(huán)境尤其脆弱，人工植被建設(shè)、防沙治沙等行動顯得尤為重要。河西地區(qū)在1978年啟動了“三北防護(hù)林工程”，以建設(shè)農(nóng)田防護(hù)林、防風(fēng)固沙林、水土保持林和牧場防護(hù)林為主，生態(tài)環(huán)境得到了較大改善，但因其特殊的地理位置、嚴(yán)重的風(fēng)沙、水資源緊缺等條件影響，生態(tài)環(huán)境的治理需要持續(xù)加強[6]。河西走廊大面積荒漠化土地中天然草原所占比例較大，荒漠草原總面積占甘肅省草原總面積的28.78%[7]，在長期的自然環(huán)境下形成的荒漠草地植物群落和荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)是河西走廊最主要的生態(tài)保障[8]。

河西走廊占據(jù)重要地理位置、氣候獨特，南與祁連山國家森林公園相接，北被沙漠環(huán)繞[5]，是西北重要的生態(tài)屏障，廣泛分布有山地、荒漠、戈壁、綠洲，生態(tài)環(huán)境極其脆弱[2]。河西走廊位于北部祁連山脈和南部馬鬃山、龍首山和合黎山系之間，內(nèi)流區(qū)包括疏勒河、黑河和石羊河3個流域[9]，總面積30.9萬km2，除南部山區(qū)降水量在300mm以上外，其它大部分地區(qū)降水量小于200mm，在下游尾閭地帶甚至不足50mm[10]。主要植被為林地、草地、耕地、荒漠，荒漠是河西走廊主要的土地類型，面積達(dá)22.7萬km2，占區(qū)域總面積的73%，綠洲僅占6%左右。其中以礫石覆蓋的荒漠戈壁分布面積較廣，大部分遠(yuǎn)離綠洲及河流，植被類型以靠降水維持的灌木、半灌木、多年生草本等為主，沙漠化面積約占荒漠總面積的5%左右。干旱區(qū)人工植被建設(shè)以造林為主，近年來河西地區(qū)造林面積呈逐年增加趨勢，武威、金昌、張掖和酒泉等市2010年造林面積分別為18.8萬、5.5萬、14.1萬、8.2萬畝，2018年達(dá)51萬、8.6萬、51.3萬、16.5萬畝，每年造林面積分別增加了2.7、1.6、3.6、2倍。隨植被建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，綠洲內(nèi)部及周邊適宜造林區(qū)域逐漸縮小，綠洲外圍的荒漠區(qū)逐漸成為造林重點區(qū)域，并有向遠(yuǎn)離綠洲、人煙稀少、水資源嚴(yán)重匱乏的外圍區(qū)域擴(kuò)展趨勢。一些地方為打造貫穿荒漠戈壁的“綠色通道”，公鐵路沿線實施的綠化工程也逐步向荒漠戈壁深處延伸。一些荒漠區(qū)的造林弱化了成本投入評估，較多追求規(guī)模面積，忽略了對荒漠區(qū)造林的合理性和實際生態(tài)效益的考量。

2 祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)植被建設(shè)現(xiàn)狀

祁連山融雪是河西走廊農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要灌溉水源[11]，其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定對于保證河西走廊地區(qū)農(nóng)作物的生長和其戰(zhàn)略地位具有重要意義。河西綠洲長廊通過祁連山的滋養(yǎng)，阻斷了庫木塔格、巴丹吉林、騰格里等沙漠的東移南侵，是中國西部重要的冰川和水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)[12]。祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)，是黑河、石羊河、疏勒河、大通河、黨河、哈勒騰河等諸多河流的源頭區(qū)，行政區(qū)主要涉及甘肅省的張掖、酒泉、武威等地市。該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型主要有針葉林、灌叢及高山草甸和高山草原等，具有重要水源涵養(yǎng)功能。祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)水土保持問題主要集中在淺山區(qū)，該區(qū)域水土流失主要以水力侵蝕為主，地形特殊，農(nóng)田、草場交錯分布，氣候干旱，人類活動多，水土流失嚴(yán)重，山洪、泥石流時有發(fā)生。

早期由于祁連山林地陡峭，缺乏勞動力且交通不利，造林資金缺乏，無法實現(xiàn)人工造林，主要以封山育林措施增加森林面積，2002年前后林區(qū)面積約60.7萬hm2，在森林覆蓋率21.3%時約有20萬hm2的灌木林地破壞非常嚴(yán)重，通過封山育林措施森林資源面積擴(kuò)大了22.7萬hm2[13]。自祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)建立，保護(hù)區(qū)不斷加強祁連山生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，森林面積也實現(xiàn)了大幅增加，但由于森林資源缺乏、林牧矛盾突出等問題，灌木林、草原等出現(xiàn)嚴(yán)重退化，其生態(tài)環(huán)境的建設(shè)需繼續(xù)加強和不斷努力[14]。

3 植被建設(shè)存在的問題

3.1 祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)植被建設(shè)存在的問題

(1)對植被建設(shè)的重視度不夠，沒有意識到林區(qū)植被建設(shè)對于維持祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要性，當(dāng)?shù)卮迕耖L期過度放牧已成為習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)收入的主要來源。

(2)沒有制定專門的政策，傳統(tǒng)觀念較深，只有利用，沒有保護(hù)和建設(shè)，林業(yè)管理者專業(yè)知識不夠，與科學(xué)技術(shù)的結(jié)合極少。

(3)缺乏科學(xué)規(guī)劃，對不同時期不同階段的植被建設(shè)和保護(hù)沒有科學(xué)規(guī)劃和分類管理，植被種類單一，管理和建設(shè)方法單一，沒有將植被的保護(hù)、恢復(fù)和重建結(jié)合起來。

3.2 河西走廊荒漠區(qū)植被建設(shè)存在的問題

(1)荒漠戈壁大規(guī)模造林增加綠洲水資源消耗

干旱區(qū)降水稀少、蒸發(fā)強烈，地表水和地下水僅占全國的3.5%和5.5%，水資源十分緊缺，在荒漠區(qū)大規(guī)模造林會增加綠洲水資源的消耗。據(jù)全省水資源公報，2010年河西走廊的內(nèi)陸河黑河和石羊河流域林果灌溉面積為63.88萬、25.73萬畝，2019年為124.27萬、48.06萬畝，分別增加99%、87%；2010年林果灌溉用水量為1.95、0.24億m3，2019為2.81、1.01億m3，分別增加45%、321%。在水資源向遠(yuǎn)離綠洲及河流的荒漠區(qū)進(jìn)行輸送灌溉時，也會通過較強的蒸發(fā)、滲漏等過程大量損耗，降低水資源的利用效率。對水資源約束型的地域，過度擠占和損耗水資源將影響綠洲經(jīng)濟(jì)社會各個方面。

(2)荒漠戈壁造林影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性

荒漠戈壁降水量多在150mm以下，植物主要依靠降水維持，其天然植被分布格局是水分、土壤等條件長期影響的結(jié)果，對干旱區(qū)氣候等環(huán)境因子變化具有一定適應(yīng)性。人工造林后原有植被格局發(fā)生變化，水分、養(yǎng)分等資源承載力不足，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要人為干預(yù)才能維持，否則將迅速退化，加速荒漠化進(jìn)程。礫石覆蓋的荒漠戈壁區(qū)地表結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，造林過程中對地表土壤的擾動疏松使之易受風(fēng)蝕作用影響。在遠(yuǎn)離綠洲的荒漠區(qū)開展造林活動，不能對綠洲形成有效防護(hù)，不能達(dá)到美化人居環(huán)境的目的，局部造林也不能對大區(qū)域氣候起到調(diào)節(jié)作用。

(3)荒漠戈壁造林投入和維護(hù)成本較高

一是荒漠戈壁土層較薄、礫石含量很高，為確保成活需要客土改壤，工程量很大；二是在降水量稀少、遠(yuǎn)離灌溉水源的荒漠區(qū)域，解決灌溉問題需進(jìn)行水渠、管道等建設(shè)，或進(jìn)行遠(yuǎn)距離運輸灌溉；三是為保障造林成果，后期管護(hù)要跟上，需要持續(xù)的人力經(jīng)費支持；四是造林對防止荒漠區(qū)公鐵路沿線的風(fēng)沙侵害作用不明顯。干旱區(qū)著名的“包蘭鐵路”、“塔中公路”等穿越沙漠的公鐵路，受風(fēng)沙侵害嚴(yán)重，需要開展大規(guī)模防風(fēng)固沙工程，但荒漠戈壁區(qū)流動沙源較少，地表以礫石覆蓋為主，公鐵路沿線受到風(fēng)沙侵害威脅很小，通過造林防護(hù)安全意義不大；五是破壞了“大漠長河”的荒漠戈壁景觀風(fēng)光。許多南方游客到北方來參觀考察或駕車旅游，是為了體驗氣勢恢宏的大漠戈壁景觀。如果說綠樹成蔭的江南是一種柔美，則“大漠長河”的荒漠戈壁是一種壯美，不同地域有不同特色，應(yīng)盡量保持大漠戈壁的“壯美”。

4 未來發(fā)展建議

4.1 祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)發(fā)展建議

(1)探索開展祁連山淺山區(qū)水土流失綜合治理。圍繞淺山區(qū)侵蝕溝道，通過漿砌石谷坊群治理措施，結(jié)合鄉(xiāng)土樹草種植，達(dá)到水土流失與山洪災(zāi)害共治的效果。

(2)加強水源涵養(yǎng)地保護(hù)與建設(shè)。持續(xù)推進(jìn)退耕還林(草)、退牧還草、牧民搬遷、草地圍欄封育、土地荒漠化治理等水土保持工程。

(3)加強祁連山區(qū)水土流失監(jiān)測。依托衛(wèi)星遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)報水土狀況、植被狀況等相關(guān)數(shù)據(jù)，為科學(xué)有效地保護(hù)水源涵養(yǎng)區(qū)提供數(shù)據(jù)支撐。

(4)出臺祁連山水土保持條例。通過宣傳和引導(dǎo)，樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的理念，明確祁連山生態(tài)保護(hù)責(zé)任，搭建不同區(qū)域與部門協(xié)同配合機制，共同推進(jìn)祁連山大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)祁連山大治理。

4.2 河西走廊荒漠區(qū)發(fā)展建議

(1)要有明確目標(biāo)和科學(xué)規(guī)劃

荒漠區(qū)的植被建設(shè)不應(yīng)單純以突出造林規(guī)模、擴(kuò)大造林面積為主要目的，應(yīng)綜合考慮國防、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)建設(shè)等重大戰(zhàn)略需求，在經(jīng)過充分論證的基礎(chǔ)上制定統(tǒng)籌兼顧的長期規(guī)劃，科學(xué)合理確定干旱區(qū)造林的區(qū)域、范圍和規(guī)模。

(2)要注重合理空間布局

干旱區(qū)植樹造林的重點區(qū)域應(yīng)是人類居住區(qū)域(城區(qū)、村鎮(zhèn)周邊)、綠洲防護(hù)體系、風(fēng)沙侵襲危害嚴(yán)重及具有重大國防、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)建設(shè)意義的區(qū)域。綠洲外圍荒漠戈壁區(qū)的造林應(yīng)以耐旱的“雨養(yǎng)植被”為主，而不是速生的柳樹、楊樹、松樹等高耗水樹種。對遠(yuǎn)離綠洲、人煙稀少的荒漠戈壁應(yīng)以自然植被生長為主，盡量減少人工干預(yù)。

(3)要堅持“以水定植被”原則

水資源是干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)發(fā)展的命脈，而干旱區(qū)荒漠戈壁的面積非常廣闊。若不堅持“以水定植被”的生態(tài)建設(shè)原則，將有限水資源投入到廣闊地域的生態(tài)建設(shè)中，不僅生態(tài)系統(tǒng)難以為繼、有違科學(xué)規(guī)律，也會制約干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

(4)要加強已造林管理維護(hù)、后續(xù)跟蹤監(jiān)測和效益評估工作

加強造林后的管理維護(hù)，鞏固前期造林成果，開展造林成活率、后期植被狀況的跟蹤監(jiān)測，科學(xué)合理評價各地區(qū)造林實際成效。對造林后的生態(tài)效益進(jìn)行評估，為干旱區(qū)今后植被建設(shè)提供參考依據(jù)。

5 結(jié)語

河西走廊荒漠區(qū)及水源涵養(yǎng)區(qū)的水土保持和植被建設(shè)工作一直備受關(guān)注，且取得了一定成效，但鑒于河西地區(qū)特殊的氣候條件、自然地理位置等，其水土保持和植被建設(shè)工作還需進(jìn)一步加強，在制定和實行管理方針政策的同時注重植被自然生長規(guī)律和過程管理。從根源上預(yù)防保護(hù)、加強過程跟蹤管理，將預(yù)防保護(hù)、過程監(jiān)測和強制管理有機結(jié)合起來。