前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的干流绿洲生态环境变化，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
历史时期塔里木河干流(后简称塔河干流)河道游徙不定，每次洪水泛滥都会冲出许多河道。18世纪中期－20世纪初干流一直河道纵横，沿岸形成宽达100多km的天然林带。随着塔河流域人工绿洲的扩张，灌溉引水增多，河流水量减少，天然绿洲开始发生较大的变化。大多数相关研究集中在近50年［1－4］，对历史时期研究主要涉及河道变迁［5，6］、下游绿洲变迁等方面［7－10］，对塔里木河全干流区长尺度的人地关系研究比较匮乏。文中对干流250年的人类活动与环境变化进行研究，以探索可持续的绿洲系统发展模式。 118世纪50年代－20世纪50年代的塔河人类活动与环境特征 1．1河流补给与行水特征 18世纪中期－20世纪20年代塔河上游一直有和田河、喀什噶尔河、叶尔羌河、阿克苏河四大河流补给(图1)，汇水处河道纵横交错。1761年《河源纪略》卷1:"四水并会即噶巴克阿克集之北境也，会处四水交贯，形如井栏。"1911年《新疆图志》卷70:"温宿城东南300里噶巴克阿克集，合葱岭南北河、和阗河、阿克苏河四水，东流为塔里木河，其南支受和阗河水并东流为额尔勾河"。1821年的《西域水道记》也有四条源流的记载。上述文献还记载，塔河中游有渭干河在沙雅东部汇入;迪纳河通过汇入巴巴淖尔后分为二支先注入渭干河，然后汇水入塔河［11］，下游有孔雀河汇入。受七条河流补给的塔河是塔里木盆地最大的水系。这一时期，塔河干流并不固定，中上游从北河行水，迁向南河行水，继而又向北迁［12］，下游则发生了河道延伸与退缩等变化［10］。 1．2三源流人类活动及对河流的影响 人工绿洲是人类活动对天然绿洲改造的结果。塔河经济活动一直以农业为主，劳动力和耕地是主要生产要素，可用人口、耕地反映人工绿洲的规模。18世纪中期至20世纪10年代，塔河流域人工绿洲开发以叶尔羌河、喀什噶尔河、和田河三源流地区为主(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世纪初，持续的人工绿洲扩张开始对源流水量与河道产生影响，使源流成为不稳定的季节性补给水源。《新疆图志》卷68:"巴楚州南境，湖荡分歧，新旧各渠纵横如缕，南北河行曲往复，出没隐显，令人猝不可辨。"巴楚州位于叶尔羌河和喀什噶尔河下游，依靠两河灌溉，两河中上游开挖渠道过多，使源流下游河道难辨，在农田灌溉期流入干流的水量锐减，源流下游巴楚缺水，干流下游尉犁灌溉水源也不足。所以同书卷76记载"南疆新平(今尉犁县)、巴楚岁常苦旱，多水讼"。50年代在巴楚以下修大坝，将叶尔羌河拦入哈马勒河，使之与喀什噶尔河、和田河一样，仅在夏季洪水期才有水补给塔河［13］。70年代，喀什噶尔河、叶尔羌河和和田河都彻底无水补给塔河。 1．3干流中下游补给河流的变化 干流从沙雅以下先后接纳了渭干河、迪纳河、孔雀河，水势浩大，近两个世纪的人工绿洲扩张，使这几条河流退缩，不再补给塔河。至迟1888年起至20世纪10年代，渭干河在沙雅以北分为南北两河，在塔河北部各自行水(图2)。其中，渭干北河与孔雀河在尉犁县北部汇合后向南流，在阿拉干一带汇入塔河;渭干南河在尉犁县河拉里庄汇入塔河。之后，塔河沙雅以下段向北迁移，在渭干北河(上游称恰阳河，下游称英气盖河)行水，形成塔河在轮台境内的北流，称拉伊河(或拉因河)［12］。根据斯文•赫定记载［15］，1921年，塔河下游突然改道，由向南流转向直接东流，沿孔雀河故河床行水并汇入西汉初期的罗布泊。可以判断这次改道并不局限于下游，是塔河沙雅段以下的整体改道，主流沿拉伊河向东，合孔雀河一起向东流。可见这时期的渭干河是塔河中游的补给水源，至40年代仍在补给塔河［16］。清乾隆平定大小和卓叛乱后百年间，一直在渭干河流域开荒造田。1820年库车绿洲开荒3533hm2，1909年耕地增至43600hm2［17］。从人口看，1763－1911年渭干河人工绿洲是塔河流域各地区扩张最快的(表1)，也是干流区域开发规模最大的。从15678人增至172516人，增长率19．28。以后虽经历战争，人口仍有所增加，1957年有398487人。相应地，其引水量也是干流区最大的，这使其河道退缩，河流水量减少幅度比较大。20世纪50年代，三角洲已退至库车县城以南、大草湖以北地区，其在沙雅县境的河道全被淤平，仅剩退洪道英达里亚河(也称新河道)在洪水期有余水流入草湖。20世纪50年代，迪纳河下游因轮台绿洲的开发也退缩，清代时期的尾闾湖变成一片草泽。1952年孔雀河沿其故道单独行水。由此，塔河干流全程仅剩阿克苏河一条补给，中下游已没有稳定补给的水源。 1．4塔河下游环境变化及人类活动 塔河下游支径和湖泊较多，受洪水影响，形成面积广大的胡杨林带，天然绿洲发育良好。18世纪以来河道和尾闾湖－罗布泊发生了较大的变化［10，18］。18世纪中期罗布泊在罗布地区中部，相当于今英苏－阿拉干一带，环境原始封闭，只有罗布人渔猎部落生活在这里。18世纪末期受气候影响，塔河水量增大，河道延伸，在罗布地区南部形成向东北延伸的卡拉布朗湖和卡拉库顺湖(即新罗布泊)两大湖泊，沿湖形成大片湿地。以后，源流和中游灌溉引水耗散水量多，使下游河道退缩，从喀喇库顺湖退缩至台特玛湖。1921年下游的改道，使得旧河道沿途的聚落荒芜，如肖唐(塔河南20km)、沃达也(曾是尉犁县11乡政府所在)都被迫放弃［19］。直至1952年当地政府组织人力修大坝迫使塔河改道，像以往流入台特玛湖，沿途才又出现散户农民。河道游徙性强，引水成本高且效益低，灌溉水源不稳定，所以下游聚落规模一直小且发展不稳定［18，20］，种植方式比较原始。在50年代中期铁干里克农民一部分采用挖涝坝蓄水方式维持灌溉，大部分仍以种闯田为主［21］。由此可见，下游人类活动对环境影响是微弱的。 1．5干流生态环境特征及其影响因素 20世纪中期以前，塔河三源流人工绿洲与现代相比规模很小，受技术条件限制，以挖土渠引水为主，没有永久性的蓄水工程。所以，源流在洪水期爆发力强，仍有大量水汇入塔河干流，季节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汇入塔河的支径水，称额尔勾河，也称阿合达利亚［22］。18世纪50年代《西域图志》记载该河水能流至塔里木卡伦，是卡伦存在的稳定水源，该卡伦在沙雅城南。从《新疆图志》卷70记载"大水时长可数百里尾流于塔里木卡旧址之南而至。"可知，20世纪10年代大干河已成为间歇性的泄洪道，20世纪30年代大干河还是间歇性泄洪道［23］，1962年阿拉尔农垦兵团农场在三叉口堵坝后，才彻底无水，被流沙掩埋，沿河绿洲沙化。源流春季灌溉期引水量大且集中，使本来径流季节变化明显的塔河，丰枯期水量差异加大。20世纪50年代，中游沙雅段被描述为"七月曾掀千尺浪，三月又作一线流"，上段洪水期流量可达1238．7m3/s，枯水期则仅53m3/s，下段减少很多，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，成为塔河中游水量主要散失区。枯水期几乎断流的干流河床对每次爆发的洪水没有任何抵挡能力，主河道不固定，游徙不定，溢洪河道纵横交错。如库车县塔里木乡50年代的塔河河床宽浅弯曲、河道坡度小，每次遇上大水则形成多条季节性河道［17］。河道众多成为径流散失的主要原因。溢洪河道在沙质平原上纵横交错，下渗则成为干流水量散失的主要方式，为胡杨林生长提供了基本的水源，使这一时期塔河干流绿洲生态环境发育比较好，沿岸胡杨林分布比较广。如在四源流汇水处(今阿拉尔一带)，20世纪50年代仍是塔河流域最好的林段，郁闭度0．5－0．7，高14－16m。40年代的塔河干流在库车、轮台附近呈湖沼状的河床，一直延伸到尉犁附近［24］，这一点从1943年国立中央大学理科研究所地理学部绘制的《河西新疆五十万分一地图集》也可以看出。50年代库车、沙雅县境内的塔河两岸胡杨林、红柳和草场广泛。其中库车县境塔河沿岸原始胡杨林面积达32000hm2，沙雅县境内有64000hm2，并有许多沼泽和小湖泊，形成水草丰茂的天然大草泽，称草湖［13，17］。这种湿地广布、林带密布的环境使得塔河干流中上游耕作困难，对外交通联系闭塞，一直是原始的胡杨林区。河道的变化使废弃河床沿岸的胡杨林衰败，新河床沿岸的胡杨林复苏或新生，天然绿洲随着河道变迁而位移，此生彼消，但并没有发生像现代塔河大规模生态林退化的现象。20世纪10－50年代，塔河干流中下游河道从南向北、又从北向南迁徙变化［10］，胡杨林随之而迁徙。1921年塔河下游从叶尔羌河(塔河在轮台县境内的别称)往北，沿拉伊河东流，使叶尔羌河沿岸胡杨林带迅速衰退，而塔河行水的渭干河两岸及洪水泛滥波及区草甸植被和胡杨林恢复盖度达40－70%［25］;1952年拉伊河断流后，两岸胡杨林逐步沙化，而现代塔河两岸则胡杨林新生。总之，这一时期塔河干流以天然绿洲为主，其生态环境主要受河流特性及自然因素影响，下游虽有人类活动，但对河流及其环境的影响是微弱的。源流受人类活动影响比较大，但由于源流在洪水期仍有大量水汇入塔河，能够补给胡杨林生存，所以，塔河干流天然绿洲发育比较好。#p#分页标题#e# 220世纪50年代以来塔河的人类活动及其环境变迁 2．1人类活动规模的快速扩张 1956－1960年，新疆生产建设兵团分别在干流上游阿拉尔和下游铁干里克建成两个新垦区后，大规模的人工绿洲开发开始在干流区展开。从人口增长率看，1957－2007年干流下游175．59，上游阿拉尔63．09，远高于迪纳河(17．42)和渭干河(11．44)的绿洲扩张速度(图3)，说明近50多年来，干流人工绿洲扩张迅速。 2．2干流土地利用变化特征 20世纪80年代以后，随着永久性渠首和调蓄水库等水利工程的建设，塔河变得相对稳定。历史时期塔河河道游徙性、水量季节变化大、洪泛期河道纵横等不稳定性消弱。这使引水灌溉成本下降，全干流耕地扩张，土地利用/覆被随之而发生变化。图4是1973～2008年塔河干流上游(阿拉尔市)、中游(沙雅、库车河轮台县)、下游(尉犁县)土地利用/覆被面积变化图。数据获取步骤:根据1973年一期LandsatMSS影像，1990年、2000年和2008年的三期LandsatTM影像，以已经过几何精校正的2000年的影像为标准图，利用遥感软件ENVI对其他三期图做遥感数据的处理，依次进行波段合成、几何精校正、图像增强处理和分类。利用ARCGIS9．3软件将监督分类与目视判读、野外判读相结合，进行影像判读和数字化，生成矢量化土地利用图，并利用该软件进行面积统计和空间分析。土地利用/覆被变化分析结果显示(图4;表2):1973－2008年(上游是1990－2008年)，上中下游的耕地一直呈增加态势，林地、草地和水域总体是减少的，未利用地总体是增加的。但2000－2008年中游和下游林地面积有所增加，草地和水域减少，且下游减幅最大。从耕地变化看，上世纪50年代以来塔河干流人工绿洲是持续扩张的，农业经济效益不断提高。50－60年代干流上下游兵团开荒，耕地扩张迅速;1990－2000年中游扩张最快，耕地增长率2．88，远高于上游(0．59)和下游(0．68);2000－2008年中游耕地增速放缓，但下游快速增加，其增长率为1．16，远高于上游(0．46)和中游(0．05)。以上土地利用/覆被变化所反映的生态环境变化如何?可以用生态服务功能经济价值模型测度。 2．3土地利用/覆被变化所反映的生态环境变化 采用Costanza提出的生态服务功能经济价值(后简称生态服务价值)模型［26］，利用谢高地等人提出的"中国陆地生态系统生态服务价值当量因子表"，及其计算的全国单位面积农田粮食生产服务价值884．9元/hm2［27］，计算塔河干流上中下游四期土地利用/覆被的生态服务价值，以此反映生态环境变化水平。生态服务价值增大，说明土地利用/覆被变化的生态效益增加，生态环境良性发展;反之亦然。计算结果显示(图5)，1973－2008年(上游为1990－2008年)，干流各段生态服务总价值是减少的，下游减少量最大，为788232亿元，上、中游分别减少143027、155142亿元。说明总体上，塔河干流生态服务价值呈下降趋势，生态环境逐渐退化，其中下游退化最为严重，其次是中游和上游。塔河干流的生态服务价值以林地为主，其贡献率占53．54%－78．51%，所以林地面积变化决定着干流生态环境变化方向。上中下游林地分别减少50120．8hm2、101020hm2和307883hm2，是各段生态环境退化的主要原因。林地减少的原因，一方面是毁林开荒所致，另一方面是由于山区调蓄水库对径流的控制使干流泛滥区减少，原林区地下水下降，胡杨林枯死。中游2000－2008年有所增加，这主要得益于塔河管理局的水资源分配制度和塔河生态恢复工程的实施，使其林地有所恢复，生态环境质量有所好转。但这些人工干预并没有对下游生态环境产生良好的效应，下游河岸的天然胡杨林退化最严重，土地利用/覆被变化的生态服务价值不断下降，生态环境持续退化。 3土地利用/覆被变化及生态环境退化的因素 土地利用/覆被变化反映了人类与自然的相互影响关系。1973－2008年，人类活动空间扩张，而土地利用/覆被变化的总体生态环境效益下降，人类活动是否是生态环境变化的主导因素，需要进一步分析。 3．1自然因素 自然驱动因子是指在景观发育变化过程中，对景观形成变化起作用的自然因素。自然驱动因子常引起自然环境景观的变迁和演替，即绿洲景观中自然环境背景的更新［27］。河流是干旱区绿洲存在的根本，径流量变化直接影响沿河绿洲土地利用/覆被变化。塔河水源主要来自于冰雪融水，降水和气温是对径流量影响比较大的自然因素。从上游阿克苏市的气温和降水看(图6)，塔河上游年均气温和降水均呈缓慢上升态势。受此影响，塔河干流来水量应呈增加态势。但实际情况是，干流上游阿拉尔来水量保持基本稳定态势，中游英巴扎和下游卡拉来水量呈明显减少态势(图7)。可见，气候因素对土地利用/覆被变化的影响不明显。加之，研究区为塔里木河中游两岸的冲积平原，地势比较平坦，地形、地貌和土壤条件在短时间内变化不明显。因此，可以判断自然因素不是塔河中游土地利用/覆被变化的主要因素。 3．2人文因素 塔河干流上中下游各段的土地利用/覆被变化，分别与各段所在县市社会经济数据进行相关分析，以判断塔河干流土地利用/覆被及生态环境变化的主导因素。上游和下游分别用阿拉尔市和尉犁县数据，中游地域范围主要包括沙雅和轮台县，所以选沙雅和轮台县合计的社会经济数据进行相关分析。分析指标包括5类9项指标:总人口、经济利益(GDP和农产值)、产业结构指数(第一、第二产业结构)、政策(棉花产量和粮食产量)、农业资本投入(农业机械总动力和固定资产投资)。其中，棉花或粮食种植规模受国家粮棉发展政策与计划价格综合影响，所以归为政策因素。在我国农业生产中，农业机械总动力量化指标，反映的是现代化的农业生产工具在农业生产中的使用量，其研发技术并不是由农业生产单位投入进行的，可归为农业生产的流动资本投入部分，固定资产投资主要表现为农业水利设施投资，所以，将二者归为农业资本投入因素。采用插值法计算补充土地利用/覆被面积序列数据［28］，运用SPASS软件对9项指标和土地利用/覆被类型面积做标准化处理，然后进行相关分析。结果显示:上游五类土地面积变化均受GDP、农业产值、棉花产量、农业机械总动力、固定资产投资因素影响，中游主要是总人口、农业产值、粮食产量、棉花产量和农业机械总动力，下游主要是GDP、农业产值、粮食产量、棉花产量、农业机械总动力和固定资产。由此，塔河干流土地利用/覆被及生态环境退化的人文驱动因子可以归类为人口、经济利益、政策、农业资本投入。#p#分页标题#e# 4塔河人工绿洲与生态环境协调发展模式探索 4．1干流绿洲人类活动与生态环境问题的根源与后果 在任何一个自组织大系统中，对不同子系统而言，一旦形成自组织后，即形成一种特定的演化方式后，子系统都必然会受其演化方式制约。因此，对于子系统而言，存在着被整个体系支配、控制和组织的情况，对该子系统而言，这类似于被上级系统组织［29］。按照地域，塔河绿洲系统分为源流(主要指阿克苏河)、干流上、中、下游四个绿洲地域子系统。按照人类活动干扰，绿洲系统分为天然绿洲和人工绿洲两个子系统。 在水利建设技术水平有限和绿洲系统管理不合理的前提下，以单一经济利益为发展目标，必然会导致源流或上游人工绿洲扩张和天然绿洲退化的不良后果，所以，历史时期以来，塔河干流的绿洲化一直以生态环境退化为代价。20世纪50年代以前，干流以天然绿洲为主，干流绿洲系统主要被塔河流域绿洲系统所组织与支配。以后，塔河全程只剩阿克苏河一条源流，干流成为绿洲化的主要地域，干流系统及其子系统主要被人类活动所组织与支配，土地利用/覆被变化基本按有利于农业经济增长的方向变化，人口、经济利益、政策和农业资本投入等人文因素，成为人工绿洲系统发展和天然绿洲系统生态环境退化的驱动因素。 近10年来，塔河绿洲系统开始关注生态环境问题，在中下游实施水资源与生态用地配置及生态恢复工程，如2000年以来，政府投资在下游修建库塔干渠，引孔雀河水专供塔河尾闾34团场用水，实施从博斯腾湖调水补给下游生态林工程，在中下游建设引塔河水灌溉生态林工程等，使得干流中游环境质量有所恢复(图5a)，下游林地也有所恢复，但下游生态环境与上游一样，仍处于持续退化当中。而且，出现一些新问题，如在生态用地所在轮台大坝一带，出现新开耕地现象;近几年下游尾闾大西海子水库在洪水期也几乎无水可蓄，继续如此，则34团将完全变成孔雀河渠灌区;下游生态环境退化最严重，但耕地却以远高于中游和上游的速度继续扩张等。这些问题都成为塔河干流新的生态危机隐患，究其原因，一方面，是缺乏对全流域生态环境与人工绿洲发展规模的规划与控制所致，另一方面，水土资源属于公共资源，对其管制，存在中央政府与地方政府的"委托－人"关系，在缺乏法律机制和统一管理体制约束下，地方政府的水土地管制很容易出现"设租"与"寻租"行为，助长了中下游地区不合理引水垦荒现象。开荒对象主要是草地和湿地，所以这一时期干流草地和水域大幅减少(图4c)。 自然资源丰裕的地区更趋向于优先发展资源性产业［30］。干旱区人工绿洲开发规模主要受水资源配置限制，中上游水资源相对丰沛，水土配置较优，所以历史时期以来一直倾向于发展耕地资源依赖型农业经济，人工绿洲扩张无序，使三大源流和中游补给河流依次断流。近20年来，国家和地方政府不断投资，利用新技术更新建设防渗渠系统、山区永久性水利枢纽工程，使上游地区水土资源更加丰富且配置成本更低，更倾向于发展耕地资源依赖型农业，耕地持续扩张，其投资利用节水灌溉技术、控制土地开发、建立兼顾中下游生态环境保护制度的积极性不高。相比之下，下游使用滴灌技术则比较积极，如塔河尾闾34团(由原34和35团合并而成)已经全面使用了滴灌技术［31］，其生产成本远高于上游。所以缺乏对塔河绿洲统一管理，短期后果是加剧资源空间配置的不合理性，增强生态环境质量的空间差异性和生产要素的边际产出效率;但长期后果是加剧干流人类活动的空间不能公平性，以及环境退化区的贫困水平。 4．2干流绿洲可持续发展模式探索 任何系统都有两种运动倾向:自发走向无规无序或走向协调合作运动，协同是系统中诸多子系统相互协调的、合作的或同步的联合作用的集体行为，是系统整体性、相关性的内在表现［29］。历史时期以来，塔河绿洲子系统之间一直是各自为政，互不协调的发展方式，必然会使绿洲系统走向无规无序。现代绿洲系统可持续发展要求子系统之间协同发展，建立统一的塔河绿洲系统发展管理组织(OSTMO，OasisSystemofTarimRiverManagementOrganiza-tion)，通过组织管理，实现干流绿洲系统可持续发展。人工绿洲经济增长受天然绿洲稳定性决定［32］，所以天然绿洲生态环境稳定、人工绿洲经济持续增长和社会稳定，是OSTMO的战略目标。根据自组织理论与利益相关者理论，把源流、干流上、中、下游行政地域系统分成四个利益相关者，以经济、社会和生态利益协调为组织的发展目标，具体包括组织与协调水土资源、经济与生态目标、人口与绿洲规模等内容，在法律与政策、技术与资本保障下，以帕累托最优为标准，实现绿洲系统可持续发展(图8)。 5结论与讨论 20世纪50年代以前人类活动主要在源流及中游补给河流绿洲进行，受引水技术限制，人工绿洲扩张有限，源流人类活动对干流的影响主要表现在强化干流游徙性、水量季节变幅等方面，干流以天然绿洲为主，其生态环境主要受自然因素制约。以后水利建设使河道稳定性增强，人工绿洲在干流快速扩张，人口、经济利益、政策、农业资本投入等人文因素成为塔河干流绿洲变化的驱动因子，使绿洲土地利用/覆被变化主要向有利于农业经济的方向发展，人工绿洲不断扩张，但生态环境不断退化。 塔河干流是生态环境脆弱区，其人工绿洲开发与生态环境变化的序列证明:以单一经济利益为目标、子系统互不协调的发展，结果只能是人地关系失调。靠自然因素恢复塔河生态环境已经不可能，需要建立统一的塔河绿洲系统管理组织，以绿洲系统可持续发展为战略目标，管理子系统，使绿洲系统经济、生态和社会效益协调发展。