作者：張青青 徐海量 樊自立 王月健 凌洪波 單位：中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所 中國科學(xué)院研究生院 石河子大學(xué)地理系

生態(tài)安全有廣義和狹義兩種理解，前者包括自然生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全和社會(huì)生態(tài)安全，后者是指自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)的安全，即生態(tài)系統(tǒng)完整性和健康的整體水平反映〔1－2〕。不同學(xué)者由于研究視角和研究出發(fā)點(diǎn)不同，對生態(tài)安全理解的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。生態(tài)安全評價(jià)可以對同一地區(qū)生態(tài)安全發(fā)展趨勢進(jìn)行研究〔3〕，以此來分析研究區(qū)的生態(tài)安全發(fā)展變化的特點(diǎn)和規(guī)律，也可以對不同地區(qū)的生態(tài)安全狀況的比較〔4－5〕，以此來了解不同區(qū)域之間的生態(tài)安全差異和各自的發(fā)展特點(diǎn)。這是從不同的時(shí)空角度來研究生態(tài)安全問題的。在對生態(tài)安全進(jìn)行定量評價(jià)時(shí)，也可以從兩個(gè)角度來研究:一是確定研究區(qū)的生態(tài)安全閾值〔6〕，把研究時(shí)期的生態(tài)安全指標(biāo)數(shù)值與之相比較來判斷其生態(tài)安全狀況，但是生態(tài)安全閾值的確定有相當(dāng)?shù)碾y度;二是對各個(gè)時(shí)期的生態(tài)安全指標(biāo)的數(shù)值進(jìn)行相對比較，來判斷其在研究期間的相對發(fā)展情況。這相對比較容易做到。本文同時(shí)采用兩種方法，在瑪納斯河流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能分區(qū)的基礎(chǔ)上，根據(jù)瑪納斯河流域綠洲不同的生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能分區(qū)的生態(tài)特征和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中存在的問題，對不同分區(qū)的生態(tài)安全發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行評價(jià)，為瑪納斯河流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的科學(xué)決策提供參考。瑪納斯河流域是干旱區(qū)比較典型的山地—綠洲—荒漠系統(tǒng)〔7〕，地處新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶，是目前新疆著重開發(fā)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)區(qū)之一，區(qū)位優(yōu)勢突出，開發(fā)潛力巨大。該區(qū)域以農(nóng)業(yè)為主，經(jīng)過幾十年的大規(guī)模的興修水利、引水灌溉，耕地面積迅速增加，流域的生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)面貌都發(fā)生了很大的變化，綠洲面積迅速擴(kuò)張，防護(hù)林體系的建立使得風(fēng)沙危害減弱，氣候極大改善，承載了近百萬的人口，每年為國家提供大批糧食和農(nóng)、牧、工、副產(chǎn)品，這是人類綠洲開發(fā)的典范，也是整個(gè)干早區(qū)環(huán)境變遷的縮影〔8〕。但隨著該區(qū)農(nóng)業(yè)開發(fā)的深入和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，部分地區(qū)對水土資源利用不合理，使流域生態(tài)環(huán)境發(fā)生了劇烈的變化，粗放型經(jīng)濟(jì)增長模式與有限的生態(tài)環(huán)境承載力之間的矛盾不斷加劇，生態(tài)安全問題突出。

1研究區(qū)概況

新疆瑪納斯河流域地理坐標(biāo)為84°42'～86°33'E，43°5'～45°58'N，地處天山北坡和準(zhǔn)噶爾盆地南?，地處干旱區(qū)內(nèi)部，屬于典型的溫帶大陸性氣候，其氣候特征是降水少、蒸發(fā)大、溫差大、溫度小，年平均降水量100～200mm〔9〕，且時(shí)空分布不均勻。干旱區(qū)水資源在生態(tài)維護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著關(guān)鍵作用〔7〕，流域主要有瑪納斯河及其東側(cè)的塔西河、西側(cè)的金溝河、寧家河、八音溝河等(圖1)，而水資源的形成、轉(zhuǎn)化和消耗主要取決于大地貌類型，由不同的大地貌類型所決定的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是不同的。所以按大地貌類型可將流域分為3個(gè)一級區(qū)〔13〕，在以上3個(gè)一級分區(qū)的基礎(chǔ)上，再根據(jù)中地貌條件、生態(tài)類型、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及環(huán)境保護(hù)對策等劃分為9個(gè)二級分區(qū)〔10〕(圖1)?，敿{斯河流域按行政位置主要在瑪納斯縣和沙灣縣，另有克拉瑪依市和和豐縣的一部分，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的石河子市和農(nóng)八師各農(nóng)場插花分布其間。1949年后由于大規(guī)模水土資源開發(fā)利用，現(xiàn)已形成南依天山，北抵古爾班通古特沙漠的連片大綠洲，為新疆第四大灌區(qū)，以國營農(nóng)場為主體，在新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有舉足輕重的作用。從1978年改革開放以來，工業(yè)發(fā)展迅速，以石河子為中心，東向瑪納斯，西向沙灣輻射，已形成以綠色食品加工，棉紡織，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，重化工及電力五大產(chǎn)業(yè)集群。據(jù)2007年統(tǒng)計(jì)，全流域人口106．4×104人，為1949年的15．4倍，耕地面積31．18×104hm2，為1949年的17．32倍，國內(nèi)生產(chǎn)總值236．8×108元，人均GDP為19423元，位于全疆前列，成為天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分。

2研究方法

2．1數(shù)據(jù)來源本文采用的數(shù)據(jù)一方面來源于從1998年的美國陸地衛(wèi)星TM影像和2006年的CBERS影像進(jìn)行遙感影像解譯所獲得的兩期土地利用/土地覆被圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，另一方面來源于實(shí)地調(diào)查、2008年石河子市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒、2008年沙灣縣領(lǐng)導(dǎo)干部手冊、2008年瑪納斯縣領(lǐng)導(dǎo)干部手冊，2003年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)院編寫的《水資源保護(hù)規(guī)劃報(bào)告》及《節(jié)水規(guī)劃報(bào)告》等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2．2生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

2．2．1不同生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能區(qū)的生態(tài)安全問題瑪納斯河流域大的地貌類型，決定了流域的生態(tài)系統(tǒng)不同，因而表現(xiàn)出區(qū)域的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)要素的空間狀況有所分異，經(jīng)過幾十年大規(guī)模的水土資源開發(fā)，流域不同的生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能分區(qū)在環(huán)境演變和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中所存在的生態(tài)安全問題的表現(xiàn)形式各不相同:Ⅰ1山地針葉林以雪嶺云杉為主，由于超采過伐，破壞嚴(yán)重，使林區(qū)降水量比未受到破壞的塔西河林區(qū)減少20%，河流年輸沙量由20世紀(jì)50年代的117×104t增加到20世紀(jì)90年代的246×104t〔11〕;該區(qū)域的草地主要是亞高山草甸和草甸草原，由于山區(qū)超載嚴(yán)重(估計(jì)超載約60%左右)，導(dǎo)致本區(qū)的草地生產(chǎn)力下降，同時(shí)草地植被群落物種組成中有毒和不可食植物比例不斷升高。Ⅰ2本區(qū)作為低山丘陵區(qū)，降水量比Ⅰ1大幅降低，草地覆蓋率和產(chǎn)草量明顯減少;同時(shí)作為河流的出山口所在地，洪澇災(zāi)害頻繁;交通不便，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后。Ⅱ1該區(qū)屬城鎮(zhèn)綠洲與農(nóng)業(yè)綠洲的結(jié)合帶，有石河子、瑪納斯、沙灣三個(gè)城鎮(zhèn)，城市化水平較高、工業(yè)化發(fā)展較快。特別是石河子市是天山北麓重要的中心城市之一，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對較高。隨著城市化發(fā)展，城市供水成為最大的問題，地下水年超采量達(dá)110%以上，造成地下水位每年以0．5～1．0m的速度下降。另外，棉花播種面積比例較大，種植作物單一，且不能輪作倒茬，造成病蟲害增加。Ⅱ2該區(qū)地處扇緣洪積扇，地下徑流條件差，由于修建了夾河子、大泉溝及蘑菇湖等26座水庫(總庫容5．2×108m3)〔12〕，造成本區(qū)地下水位較高，土壤鹽漬化比較普遍。同時(shí)，本區(qū)一些水庫接納了石河子等市縣的生活和工業(yè)污水，水質(zhì)污染也比較嚴(yán)重。Ⅱ3該區(qū)地處沙漠邊緣，地表水嚴(yán)重不足，造成地下水利用率較高，地下水位下降和埋藏較深，同時(shí)由于土地開發(fā)等導(dǎo)致原生的荒漠梭梭林破壞嚴(yán)重，土地沙化是本區(qū)最嚴(yán)重的生態(tài)問題;另外，由于本區(qū)大量種植棉花，出現(xiàn)了因種植作物單一引起的病蟲害增加的問題。Ⅱ4該區(qū)位于瑪納斯河中下段，排水條件較好，但西側(cè)的西岸大渠沒有防滲設(shè)施，造成地下水位升高，土壤鹽漬化較重，加之臨近沙漠，風(fēng)沙災(zāi)害也較嚴(yán)重。土地開發(fā)造成的梭梭林面積的減少也是本區(qū)突出的生態(tài)問題。Ⅲ1作為綠洲和荒漠的過渡帶，本區(qū)原有的大量天然植被成為保護(hù)綠洲的屏障，但是由于沙漠邊緣30～50km范圍內(nèi)的梭梭和檉柳被大量砍伐，本區(qū)天然植被的保護(hù)成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)過度放牧和地下水下降造成的植被破壞也是本區(qū)突出的生態(tài)問題。Ⅲ2該區(qū)植被覆蓋率較低，植物對牲畜的適口性不佳，加之沙漠嚴(yán)酷的氣候和干旱缺水生境，不宜放牧家畜。且其生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，稍重的放牧壓力就會(huì)導(dǎo)致沙漠植被退化和珍貴野生動(dòng)物資源破壞。因此已建成了石西、石南和陸九三個(gè)油氣田對豐富的地下油氣資源的勘探開發(fā)是一個(gè)點(diǎn)多、線長、面廣的污染和生態(tài)破壞項(xiàng)目，對沙漠脆弱生態(tài)環(huán)境影響很大。Ⅲ3已瀕臨消失的瑪納斯湖位于該區(qū)，這里植被稀疏，地表沙化嚴(yán)重，干涸的湖底形成的鹽殼在風(fēng)力作用下造成的鹽塵對環(huán)境危害很大，因此保護(hù)該區(qū)生態(tài)意義重大。