前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的瑪納斯河生態安全評估，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

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

生態安全有廣義和狹義兩種理解，前者包括自然生態安全、經濟生態安全和社會生態安全，后者是指自然和半自然生態系統的安全，即生態系統完整性和健康的整體水平反映〔1－2〕。不同學者由于研究視角和研究出發點不同，對生態安全理解的側重點也有所不同。生態安全評價可以對同一地區生態安全發展趨勢進行研究〔3〕，以此來分析研究區的生態安全發展變化的特點和規律，也可以對不同地區的生態安全狀況的比較〔4－5〕，以此來了解不同區域之間的生態安全差異和各自的發展特點。這是從不同的時空角度來研究生態安全問題的。在對生態安全進行定量評價時，也可以從兩個角度來研究:一是確定研究區的生態安全閾值〔6〕，把研究時期的生態安全指標數值與之相比較來判斷其生態安全狀況，但是生態安全閾值的確定有相當的難度;二是對各個時期的生態安全指標的數值進行相對比較，來判斷其在研究期間的相對發展情況。這相對比較容易做到。本文同時采用兩種方法，在瑪納斯河流域生態經濟功能分區的基礎上，根據瑪納斯河流域綠洲不同的生態經濟功能分區的生態特征和經濟發展中存在的問題，對不同分區的生態安全發展狀況進行評價，為瑪納斯河流域生態經濟協調發展的科學決策提供參考。瑪納斯河流域是干旱區比較典型的山地—綠洲—荒漠系統〔7〕，地處新疆天山北坡經濟帶，是目前新疆著重開發的農業產業化經濟區之一，區位優勢突出，開發潛力巨大。該區域以農業為主，經過幾十年的大規模的興修水利、引水灌溉，耕地面積迅速增加，流域的生態環境以及經濟社會面貌都發生了很大的變化，綠洲面積迅速擴張，防護林體系的建立使得風沙危害減弱，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、牧、工、副產品，這是人類綠洲開發的典范，也是整個干早區環境變遷的縮影〔8〕。但隨著該區農業開發的深入和經濟的迅速發展，部分地區對水土資源利用不合理，使流域生態環境發生了劇烈的變化，粗放型經濟增長模式與有限的生態環境承載力之間的矛盾不斷加劇，生態安全問題突出。

1研究區概況

新疆瑪納斯河流域地理坐標為84°42'～86°33'E，43°5'～45°58'N，地處天山北坡和準噶爾盆地南緣，地處干旱區內部，屬于典型的溫帶大陸性氣候，其氣候特征是降水少、蒸發大、溫差大、溫度小，年平均降水量100～200mm〔9〕，且時空分布不均勻。干旱區水資源在生態維護與經濟發展中起著關鍵作用〔7〕，流域主要有瑪納斯河及其東側的塔西河、西側的金溝河、寧家河、八音溝河等(圖1)，而水資源的形成、轉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經濟系統是不同的。所以按大地貌類型可將流域分為3個一級區〔13〕，在以上3個一級分區的基礎上，再根據中地貌條件、生態類型、經濟結構及環境保護對策等劃分為9個二級分區〔10〕(圖1)。瑪納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，新疆生產建設兵團的石河子市和農八師各農場插花分布其間。1949年后由于大規模水土資源開發利用，現已形成南依天山，北抵古爾班通古特沙漠的連片大綠洲，為新疆第四大灌區，以國營農場為主體，在新疆農業生產中有舉足輕重的作用。從1978年改革開放以來，工業發展迅速，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，現代農業裝備，重化工及電力五大產業集群。據2007年統計，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，國內生產總值236．8×108元，人均GDP為19423元，位于全疆前列，成為天山北坡經濟帶的重要組成部分。

2研究方法

2．1數據來源本文采用的數據一方面來源于從1998年的美國陸地衛星TM影像和2006年的CBERS影像進行遙感影像解譯所獲得的兩期土地利用/土地覆被圖形數據和屬性數據，另一方面來源于實地調查、2008年石河子市社會經濟統計年鑒、2008年沙灣縣領導干部手冊、2008年瑪納斯縣領導干部手冊，2003年新疆生產建設兵團勘測規劃設計院編寫的《水資源保護規劃報告》及《節水規劃報告》等統計數據。

2．2生態安全評價指標體系的構建

2．2．1不同生態經濟功能區的生態安全問題瑪納斯河流域大的地貌類型，決定了流域的生態系統不同，因而表現出區域的生態、經濟要素的空間狀況有所分異，經過幾十年大規模的水土資源開發，流域不同的生態經濟功能分區在環境演變和經濟發展過程中所存在的生態安全問題的表現形式各不相同:Ⅰ1山地針葉林以雪嶺云杉為主，由于超采過伐，破壞嚴重，使林區降水量比未受到破壞的塔西河林區減少20%，河流年輸沙量由20世紀50年代的117×104t增加到20世紀90年代的246×104t〔11〕;該區域的草地主要是亞高山草甸和草甸草原，由于山區超載嚴重(估計超載約60%左右)，導致本區的草地生產力下降，同時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本區作為低山丘陵區，降水量比Ⅰ1大幅降低，草地覆蓋率和產草量明顯減少;同時作為河流的出山口所在地，洪澇災害頻繁;交通不便，經濟發展滯后。Ⅱ1該區屬城鎮綠洲與農業綠洲的結合帶，有石河子、瑪納斯、沙灣三個城鎮，城市化水平較高、工業化發展較快。特別是石河子市是天山北麓重要的中心城市之一，經濟發展水平相對較高。隨著城市化發展，城市供水成為最大的問題，地下水年超采量達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〕，造成本區地下水位較高，土壤鹽漬化比較普遍。同時，本區一些水庫接納了石河子等市縣的生活和工業污水，水質污染也比較嚴重。Ⅱ3該區地處沙漠邊緣，地表水嚴重不足，造成地下水利用率較高，地下水位下降和埋藏較深，同時由于土地開發等導致原生的荒漠梭梭林破壞嚴重，土地沙化是本區最嚴重的生態問題;另外，由于本區大量種植棉花，出現了因種植作物單一引起的病蟲害增加的問題。Ⅱ4該區位于瑪納斯河中下段，排水條件較好，但西側的西岸大渠沒有防滲設施，造成地下水位升高，土壤鹽漬化較重，加之臨近沙漠，風沙災害也較嚴重。土地開發造成的梭梭林面積的減少也是本區突出的生態問題。Ⅲ1作為綠洲和荒漠的過渡帶，本區原有的大量天然植被成為保護綠洲的屏障，但是由于沙漠邊緣30～50km范圍內的梭梭和檉柳被大量砍伐，本區天然植被的保護成為各方關注的焦點，同時過度放牧和地下水下降造成的植被破壞也是本區突出的生態問題。Ⅲ2該區植被覆蓋率較低，植物對牲畜的適口性不佳，加之沙漠嚴酷的氣候和干旱缺水生境，不宜放牧家畜。且其生態系統十分脆弱，稍重的放牧壓力就會導致沙漠植被退化和珍貴野生動物資源破壞。因此已建成了石西、石南和陸九三個油氣田對豐富的地下油氣資源的勘探開發是一個點多、線長、面廣的污染和生態破壞項目，對沙漠脆弱生態環境影響很大。Ⅲ3已瀕臨消失的瑪納斯湖位于該區，這里植被稀疏，地表沙化嚴重，干涸的湖底形成的鹽殼在風力作用下造成的鹽塵對環境危害很大，因此保護該區生態意義重大。#p#分頁標題#e#

2．2．2生態安全評價指標的選取和權重的確定針對瑪納斯河流域不同生態經濟功能區所存在的生態安全問題，選擇相應的指標(表1)。由于每個生態經濟功能區的生態問題不同，選取的指標也不相同，但是為了便于比較，各個功能區的亞區選取的指標基本一致:山區是產流區和水源涵養區，Ⅰ1亞區選取降雨量、Ⅰ2亞區選取出山口徑流量作為生態風險評估指標，而草場過牧森林破壞嚴重是山區存在的主要生態環境問題，其中，降雨量和出山口徑流量的權重相同。綠洲是人類安身立命的場所，生存發展的空間，人類活動對生態環境的影響較大，生態問題較多較復雜。首先，水是干旱區最稀缺的資源，在干旱區生態穩定和經濟發展中起著決定性作用，因此地表水保證率是必不可少的指標，這里供水保證率即地表水資源量/所用水資源量;而土地荒漠化、鹽漬化〔13〕等直接由地下水位的高低決定，會直接導致水土、水鹽平衡失調，對環境造成的負面影響很大，因此將地下水位作為一個重要指標;再者，Ⅱ1和Ⅱ2亞區選取鹽堿地面積、Ⅱ3和Ⅱ4亞區選取沙化面積為綠洲區的生態風險評估指標，林地面積、草地面積、水質級別和年風沙日數作為共同的生態風險評估指標。其中，鹽堿地面積和沙化面積的權重相同。荒漠區是綠洲的天然屏障，荒漠植被起到的良好的防風固沙作用，而荒漠抗旱植被依靠地下水來維持生存〔1〕，因此選取地下水位、植被覆蓋率和沙化面積作為Ⅲ1和Ⅲ2亞區的生態風險評估指標，而Ⅲ3亞區除選取地下水位和植被覆蓋率外，考慮到瑪納斯湖近幾年來有水注入，且占有該區的很大面積，因此該區選取水域面積作為Ⅲ3亞區的生態風險評估指標，水域面積和沙化面積的權重相同。在確定社會經濟準則層的生態風險評估指標時，山區的Ⅰ1亞區選取天然林保護資金投入、Ⅰ2亞區選取林果收入作為生態風險評估指標，綠洲區4個分區均選取人均GDP和二三產業所占三大產業比重值，荒漠區無人居住，本身也不會直接創造經濟價值，按0計。指標體系的權重是用專家賦值法并參考專家意見來確定的。專家賦值法的好處是簡單易行，可充分應用專家經驗體現當地的實際情況，與實際的情況較為接近，這樣可以避免錯誤的評價結果。由于生態安全評價中各個方面和各個指標的重要性和貢獻率是不一樣的，權重也不相同(表1);而每個分區的亞區之間所選指標基本相同，權重一致，這樣便于同一生態系統中各個亞區之間的比較;另外，將生態環境指標層的權重定為0．7，社會經濟指標層的權重定為0．3。

2．2．3生態安全評價模型的建立瑪納斯河流域的生態安全評價，立足于安全，從不安全的角度來進行，用“不安全指數”來表示〔14〕，即不安全指數越大，潛在的風險性就越大。為便于比較對所有原始數據均進行歸一化處理，以計算各評價指標的不安全指數。如設Xij(j為9個生態經濟功能亞區的第j個亞區;i為第j個亞區的第i個指標)為第j個亞區的第i個指標的原始值，Tij為Xij進行歸一化處理后相對應的指標值，式中:Dj為第j個亞區的總體生態不安全指數，Mij為生態環境指標層第j個亞區的第i個指標的權重值，Nij為社會經濟指標層第j個亞區的第i個指標的權重值，n為第j個亞區總的指標數。

2．2．4生態安全評價等級的劃分生態不安全指數越大，區域的“生態系統安全度”就越低，反之，則越高。本文參考區域生態安全評判相關資料〔16－17〕，并考慮研究區的實際情況將瑪納斯河流域生態系統的綜合評價結果進行量化分級，劃分標準見表2。

3結果與分析

區域生態環境的惡化和問題的增多將對經濟建設、社會發展、大氣水環境、交通運輸及人類的生命財產和健康帶來嚴重不利影響〔18－19〕，區域生態安全設計的內容很多，本文是針對瑪納斯河流域各個生態經濟功能區不同的生態問題，用生態環境指標和社會經濟指標來綜合反映流域生態安全程度，通過2．2．3中方程(1)～(5)的計算，可以基本反映瑪納斯河流域不同生態經濟功能區生態安全問題的狀況:瑪納斯河流域山區為南部天山草原森林牧林礦產區，從該區的生態安全評價結果圖(圖2)可以看出，Ⅰ1和Ⅰ2亞區的生態不安全指數均存在波動，Ⅰ1亞區生態不安全指數的大致趨勢是先增加，即該區的生態系統安全程度先變差，2003年生態不安全指數達到最高為0．4985，生態系統安全程度最低，生態問題最突出，然后生態安全程度有所好轉，原因可能是該區森林納入國家天然林保護工程，近幾年天然林保護資金的投入越來越多，環境保護的力度在不斷加大，森林的破壞有所控制，逐漸恢復，但是該區近10a的生態安全程度一直處于較不安全狀態，因此需要加大保護力度。Ⅰ2亞區生態不安全指數的大致趨勢是先減少后增加，即該區的生態系統安全程度先好轉，生態安全程度由較不安全轉為稍不安全，而從2005年開始又有所惡化，但還是處于稍不安全狀態，原因可能是近幾年山區開發礦產和進行水電工程項目建設引起植被破壞，甚至造成山體滑坡。因此必須加快森林和草地的恢復，對采伐跡地和宜林地進行人工定植，建立苗圃，對草場進行圍欄封育，并可在低山丘陵區的塔西河東灣和西戈壁鄉種植玉米為主等作物作為牲畜的飼料，來補償冬春草場不足，限制畜牧業發展。從中部瑪納斯河平原農業綠洲與城鎮綠洲區的生態安全評價結果(圖3)可以看出，除Ⅱ4亞區的生態不安全指數從1998年到2007年大致呈上升趨勢，說明生態不安全程度越來越高，其它3個亞區均存在波動。從平均值來看，綠洲內部4亞區的生態安全評價指數排序結果為Ⅱ2＞Ⅱ1＞Ⅱ4＞Ⅱ3，說明Ⅱ2亞區的生態不安全程度最高，Ⅱ1和Ⅱ4亞區次之，Ⅱ3亞區最低。而從1998年到2007年，Ⅱ1和Ⅱ2亞區的生態不安全程度均處于較不安全狀態，且Ⅱ1和Ⅱ2亞區的平均生態安全指數是Ⅱ3和Ⅱ4亞區的1．24倍，原因可能是Ⅱ1和Ⅱ2亞區處于山前瑪納斯等河沖積扇群，盡管受到沙漠威脅以及風沙等災害性天氣的危害比距離沙漠較近的Ⅱ3和Ⅱ4亞區小，但Ⅱ1和Ⅱ2亞區屬城鎮綠洲與農業綠洲的結合帶，有石河子、瑪納斯、沙灣三個城鎮，城市化水平較高、工業化發展較快，而該區經濟的增長模式仍很粗放，對自然資源的消耗量大，生態問題越來越多，對人類生存的大氣、水等環境帶來的不利影響也越來越大，因此生態不安全指數較高。Ⅱ4亞區由稍不安全轉為較不安全，且Ⅱ4亞區的平均生態不安全程度高于Ⅱ3亞區，原因可能是近些年來打井開荒嚴重，不僅破壞了原有的荒漠植被，且地下水位持續下降，防護林帶因此而大片死亡，如果不加強封育，人為破壞對荒漠生態系統的影響就會越來越重，生態不安全程度越來越高。而Ⅱ3亞區的生態不安全程度由較不安全轉為稍不安全，盡管Ⅱ3亞區與Ⅱ4亞區存在類似的生態問題，但Ⅱ3亞區莫索灣灌區的150團是全國重點荒漠林保護示范基地，圍欄保護植被已初見成效，據調查，該團的重點公益林面積是Ⅱ4亞區136團的6倍多，且人工補植力度大，僅2007年150團對公益林補植梭梭造林280hm2，這可能是Ⅱ3亞區的生態不安全程度有所降低的主要原因，因此，必須采取嚴格的保護措施，加大人工造林和公益林補植的力度。#p#分頁標題#e#

北部古爾班通古特沙漠封沙育草油氣勘探開發區，從圖4可以看出，1998年到2007年Ⅲ3亞區的生態不安全指數逐漸下降，生態不安全程度降低，可能是由于近些年來瑪納斯湖重新有水注入，水域面積逐年擴大，改善了區域的生態環境質量狀況。除Ⅲ3亞區外，荒漠區其余兩個亞區的生態不安全指數逐漸增大，其中Ⅲ1亞區生態不安全指數增長的最快，斜率為0．0152，Ⅲ2亞區生態不安全指數增長率為0．0145，說明荒漠區的生態問題潛在的風險性均在增大，且越靠近綠洲區的亞區，生態不安全程度越高，因為靠近綠洲區的區域受到人類活動的影響越多，地下油氣資源的勘探開發所造成的污染和生態破壞對沙漠脆弱生態環境影響也很大。因此必須采取嚴格的保護措施，通過建立自然保護區，進行整體性的就地保護〔20〕。圖4瑪納斯河流域荒漠區生態安全評價結果圖Fig．4EcologicalsecurityassessmentresultofthedesertofManasRiverbasin4結論(1)根據生態經濟功能分區的結果，瑪納斯河流域分為3個一級區和9個二級分區，每個亞區由于自身的生態和經濟發展特點，存在不同的生態安全問題，為此針對不同的生態安全問題Ⅰ區、Ⅱ區和Ⅲ區分別選取了3個、7個和3個生態環境指標以及1個、2個和1個社會經濟指標，共13個生態環境指標和4個社會經濟指標。(2)從評價結果看，Ⅱ4、Ⅲ1和Ⅲ2亞區的生態不安全指數呈上升趨勢，Ⅲ3亞區逐漸下降，Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅱ3亞區存在波動，而對于同一個大區的不同亞區，由于評價指標是相同的，因此評價結果具有可比性，從綠洲區看，Ⅱ2亞區生態不安全指數最大，生態不安全程度最大，主要是因為本區的生態安全問題最多，例如水庫的修建造成本區地下水位較高，土壤次生鹽漬化比較普遍，城市的生活和工業污水造成的水質污染較嚴重等;而Ⅱ3亞區雖然地處沙漠邊緣，但由于近十多年國家投入大量資金用于生態建設，且該灌區越來越多的天然公益林進入了農八師中央森林生態效益補償范圍，目前生態不安全程度相對最低，且本區所存在的地下水位大幅下降，種植結構單一等問題仍然需要高度關注。因此，生態不安全指數高的區域需要高度重視，不高的區域由于生態問題會帶來諸多不利影響，也需要重視。