河西走廊绿洲生态前景和承载能力的分析与对策，本文主要内容关键词为：河西走廊论文,绿洲论文,对策论文,前景论文,生态论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
河西走廊绿洲是河西地区荒漠中有水源、可供人类居住或暂驻、进行各种社会经济活动的地域生产综合体，它是河西地区人类经济活动最集中区域，也是该地区经济发展的精华。从系统论的角度分析，河西走廊绿洲生态系统包括自然生态系统、生态经济系统和社会生态系统在内的复合人工生态系统，它作为干旱区生态系统的重要组成部分，其存在与演化态势是干旱地区生态环境进化与退化的真实反映。采用适当的方法，预测河西走廊绿洲生态系统演变趋势，为谋求绿洲生态长远利益，采取超前措施防患于未然，对绿洲生态环境的持续改善具有重要意义。
1 绿洲生态前景预测模型的建立与应用
根据绿洲生态系统的旱生性、脆弱性和难逆转性等特殊性，选取对河西走廊绿洲生态系统形成、发展与衰败起决定作用的水资源、人口与土地三大生态子系统作为前景预测的主体核心生态层，选取了与绿洲生态系统演化存在显著相关的农田、森林、草原、能源、自然保护、工业与城市七大生态子系统作为前景预测的基本生态层，摒弃对绿洲生态系统有轻微影响的渔业、大气等生态子系统，构成河西走廊绿洲生态系统前景预测的总体框架。在每一个生态子系统中，根据生态前景预测需要和资料获取的难易，分别选取能代表各子系统状况的生态因子建立生态模型，各生态子系统所对应的生态模型名称及代码分别为： 水资源生态系统(SS)中，SS[,k]、SS[,y]、SS[,g]、SS[,n]和SS[,c]分别代表可利用水资源模型、用水模型、工业用水模型、农业用水模型和城市及人畜用水模型；人口生态系统(RS)包括人口(RS[,r])、计划生育(RS[,j])、人口素质(RS[,k])、性别(RS[,x])和农业劳动力(RS[,n])五大模型；土地生态系统(TS)包括耕地(TS[,g])、农作物(TS[,n])、经济作物(TS[,j])、化肥生产(TS[,h])、施肥(TS[,f])、灌溉(TS[,m])、土地沙漠化(TS[,d])、土壤盐渍化(TS[,y])和水土流失(TS[,t])共九大模型；农田生态系统(NS)包括粮食生产(NS[,L])，经济作物生产(NS[,j])、粮食单产(NS[,d])和种植业(NS[,z])四大模型；森林生态系统(LS)包括植树造林(LS[,z])、育苗(LS[,y])、防风固沙林(LS[,f])、农田防护林(LS[,n])、水源涵养林(LS[,h])和林业(LS[,e])共六大模型；草原生态系统(CS)包括草原(CS[,c])、种草(CS[,z])、大牲畜(CS[,d])、小牲畜(CS[,x])、草场退化(CS[,t])和牧业(CS[,m])共六大模型；自然保护生态系统(ZS)包括自然保护区模型(ZS[,r])和自然灾害模型(ZS[,h])；工业生态系统(GS)包括工业生产模型(GS[,g])、工业结构模型(GS[,j])、单位资金产值模型(GS[,d])和单位资金利税模型(GS[,w])共四大模型；能源生态系统(YS)包括能源生产模型(YS[,n])和能源消费模型(YS[,x])共两大模型；城市生态系统(HS)包括城市人口(HS[,r])、城市化(HS[,h])、城市土地(HS[,t])、园林绿化(HS[,y])和城市经济发展(HS[,j])共五大模型。
根据1985～1994年连续10年的调查统计资料，以灰色系统原理为基础，建立河西走廊绿洲生态前景预测的灰色计量模型。为避免出现长时间预测误差增大现象，本文采用对主模型建立相应子模型的方法提高预测精度。主要步骤为：第一步先去掉主模型第一个原始数据（即1985年资源）；第二步把主模型其余9个数据分别向前推1位；第三步在未尾加上主模型预测出来的第一个预测值（1995年预测值）组成第一子模型序列数，上机求出第一子模型；第四步把运用第一子模型预测出来的第一预测值（1996年预测值）作为第二子模型序列数的最后一个参数，同时去掉第一子模型序列数中第一个数据（1986年实际值），组成第二子模型序列数，上机建立第二子模型；依次类推，到2010年建立第16个生态子模型，得到2010年生态指标值。每个生态主模型共建16个生态子模型，48个生态主模型共建768个生态子模型，组成河西走廊绿洲生态前景预测的灰色计量模型群（篇幅所限，具体运算过程略），对2000年和2010年河西走廊绿洲生态前景作了较为准确的预测（表1）。
表1 河西走廊绿洲生态前景预测结果
Tab.1 Forecast results of oasis ecology in Hexi Corridor
2 绿洲生态前景预测结果的分析与评价
综合分析绿洲生态环境预测结果，可得出如下结论：
2.1 河西走廊绿洲生态环境将逐步得到缓慢改善，这是绿洲生态演化的总趋势
在参与模拟的48个生态指标中，有28个生态指标预测值预示绿洲生态状况将不断改善，占生态总指标的58.33%，其中有13个生态指标良化的速度在逐渐加快，占28个生态指标的46.43%，其余20个指标预示生态环境不断恶化，但其中有13个生态指标恶化的速度较目前有所减慢。十大生态系统中，除了水资源、人口与土地三大生态子系统之间的尖锐矛盾短期内无法缓和外，其余七大生态子系统均有不同程度地良化，这是人类采取生物与工程措施保护绿洲生态环境的结果。
2.2 绿洲经济效益与生态效益将逐步趋于统一协调
分析参与预测的粮食总产与单产、种植业总产值、林业产值、牧业产值、工业产值、城市工农业总产值等16个体现经济效益的生态经济指标预测值，其绝对值分别由1994年的222.37万t、409.74kg、25.41亿元、0.63亿元、8.87亿元、71.82亿元和81.85亿元上升为2010年的339.46万t、505.44kg、98.11亿元、3.19亿元、36.45亿元、198.34亿元和228.60亿元，但其年增长速度却分别比1994年以前净减了0.6%、1.82%、5.07%、-3.59、9.09%、10、35%和9.44%，除林业外，各部门经济发展速度普遍放慢，说明片面追求高经济效益、忽视生态效益的状况将得到有效控制。与此同时，体现生态效益提高的植树、种草、农作物、草原与自然保护等12大生态指标的总面积将由1994年的928.18万hm[2]上升为2010年的971.54万hm[2]，生态环境质量改善面积净增43.36万hm[2]，生态改善逐步提高，并逐步与经济效益达到统一协调。
2.3 生物改善绿洲生态环境的作用将不断加强
在体现绿洲生态效益的生态指标中，其中有生物参与并发挥积极作用的农作物、植树造林、育苗、防风固沙林、农田防护林、草原、种草、自然保护区、城市园林绿化等面积预测值的绝对数均将不断扩大，2010年将分别比1994年净增1.36万hm[2]、3.62万hm[2]、3.28万hm[2]、2.72万hm[2]、0.67万hm[2]、3.66万hm[2]、6.72万hm[2]、8.77万hm[2]和7.37万hm[2]，年平均递增速度分别为0.13%、4.28%、12.36%、3.14%、0.71%、0.03%、3.02%、21.34%、和2.62%。由于生物改善绿洲生态环境的作用不断加强，以干旱和风沙为主的自然灾害面积将由1994年的14.97万hm[2]减少为2010年的12.69万hm[2]，净减少2.28万hm[2]，预示未来河西走廊人类治理荒漠生态环境将逐渐采取以生物治理为主、兼与工程措施相结合的长远治理途径。
2.4 水土资源匮缺与人口剧增的矛盾将稍趋缓和，但仍将十分突出
首先表现为水资源供需矛盾有所缓慢，到2010年尽管水资源总量不断降低，但年平均递减速度仅为0.03%，相当于现状速度的1/7，总用水量将达到114.69亿m[3]，但年递增速度将较现在慢0.98%，其中工业用水慢0.80%，农业用水慢0.97%。由于水源涵养林面积将由1994年的11.78万hm[2]减少为2010年的9.93万hm[2]，所以水资源供需矛盾在今后相当长的时期内无法缓和。其次表现为耕地减少与人口剧增的矛盾将日趋激化，到2010年河西走廊绿洲耕地面积将减少为62.04万hm[2]，平均每年减少496.23hm[2]，年平均递减速度为0.08%，而同期人口将达到568.87万人，年平均递增速度达1.64%，人均占有耕地将由1994年的0.15hm[2]下降为2010年的0.11hm[2]。可见，在河西走廊地区，水土资源匮缺与人口剧增的矛盾一天得不到解决，荒漠绿洲生态环境就无法从根本上得到彻底改善。
2.5 沙漠化、盐渍化与水土流失面积的加速扩大将延缓绿洲生态环境的良化进程
在干旱地区，水资源缺乏是造成土地沙漠化与盐渍化及水土流失的主要原因。从预测分析中得知，河西走廊绿洲未来将成为严重缺水地区，2010年缺水47.33亿m[3]。由于水资源缺乏，地表植被稀疏，自然生态抵抗力弱，沙漠化、盐渍化与水土流失面积将分别以年平均0.37%、0.41%和0.02%的速度加速扩大，到2010年面积分别达到274.88万hm[2]、39.59万hm[2]和1374.13万hm[2]，分别比1994年净增17.75万hm[2]、3.44万hm[2]和7.73万hm[2]，若包括到2010年净退化的草原面积2.75万hm[2]，总计生态环境退化面积将达到31.67万hm[2]。与预测中生态环境质量改善面积43.36万hm[2]相比，虽有11.69万hm[2]的差额，但绝不可由此而乐观，相反从另一侧面反映出沙漠化、盐渍化和水土流失面积加速扩大对生态环境产生的负效应将必然延缓绿洲生态环境的良化进程。
采用灰色计量模型模拟绿洲生态系统并进行预测，其结论与过去10年实际情况比较吻合，说明绿洲生态系统具有鲜明的灰色性，灰色计量模型能较好地描述绿洲生态系统的时序变化特点，但难以反映绿洲生态系统在各个发展阶段的生态特征，这是此模型模拟并预测绿生态系统前景的局限性。
3 绿洲生态环境承载能力分析
绿洲生态环境承载能力是指在保证绿洲生态环境质量改善（至少是维持现状生态环境质量）的前提下，绿洲地区经济持续增长与发展的能力、水土资源承载能力和人口承载能力，这三种能力的提高必须受到生态环境承载能力的限制，才能保证经济与生态环境持续协调发展。否则又会沿袭以往粗放型经济增长方式加重生态环境压力之旧习。按照这一思路，河西走廊绿洲生态环境承载能力状况将呈现如下特点：
3.1 水土资源承载能力的降低与人口剧增对提高生态环境承载力限制性很大
据预测结果分析，河西走廊可利用水资源总量、耕地面积、水源涵养林面积将分别由1994年的67.73亿m[2]、63.2万hm[2]和11.78万hm[2]降低至2010年的67.36亿m[3]、62.04万hm[2]和9.93万hm[2]，历年平均递增度分别为0.03%、0.08%和0.95%。草原面积虽在以年平均0.03%的速度递增，但这慢于草原退化面积(3.02%)增长，到2010年达104.73万头，明显超载。自然保护区面积增长速度很快，为27.76%，但受到保护的面积相当有限。
再从人均水土资源拥有量来看，到2010年人均水资源总量、耕地面积和水源涵养林面积分别为1184.10m[3]、0.109hm[2]和0.018hm[2]，分别比1994年低413.27m[3]、0.04hm[2]和0.01hm[2]（2010年人口预测数据568.78万人计算）。而要使人均水土资源拥有量保持至1994年的现状水平，在充分考虑开源和节流的前提下，就必须将2010年的总人口控制在500万人以内。从水土资源承载力角度分析绿洲生态环境质量改善背景下的人口承载力，则到2010年河西走廊将超载68.87万人。然而这么宠大的人口数字通过10余年的计划生育工作的控制似乎难度较大，因为这就意味着要将河西走廊的人口自然增长率由现在的12.06%降低至8.12%。说明人口增长与水土资源减少对提高生态环境承载力的限制性依然很大。
3.2 人口与经济增长的负效应将使生态环境质量改善的正效应部分抵诮
到2010年整个河西走廊生态环境质量改善面积将净增43.36万hm[2]，但由于人口的增长，致使人均农作物播种面积、人均草原与森林面积和人均自然保护区面积均有不同程度的减少。人口的增加要求生产更多的粮食和提供更多工业与农业产品，大力发展经济，经济的高速增长又要向自然环境进行更多的索取，使生态环境质量改善的正效应将比人口与经济增长带来的部分负效应所抵消。到2010年河西走廊粮食总产量将增长至339.46万t，人均粮食产量将由现在的524.44kg增至596.72kg，从表面上看完至可以养活未来567.87万人，但实际上粮食产量的增加除改进耕作技术提高单产外，还要求增加耕地面积和水资源总量，而水土资源未来是绝对减少的，是严重缺水地区，缺水就意味着缺土地资源，水土匮泛导致人地矛盾、水土矛盾和经济与环境发展矛盾日趋紧张。可见预测结果中粮食产量略偏高，相应的人口承载力只能维持在550万人以内。
综上所述，在保证绿洲生态环境改善的前提下，绿洲地区人口承载力为530万人左右，水土资源最大利用极限值分别为67.36亿m[3]和62.04万hm[2]（耕地）、草原承载极限为大牲畜100万头，小牲畜500万只。无论从水土资源保证程度、粮食保证程度，还是从人口增长的角度来看，绿洲生态环境的总体承载能力都十分有限。采取切实可行的措施提高承载能力，改善生态环境质量是河西走廊21世纪持续发展的重要任务之一。
4 绿洲生态环境质量改善的主要对策
为了提高绿洲生态环境承载能力，加快环境质量改善进程、使其得以持续良化平衡这一总目标出发，提出如下生态对策。
4.1 树立生态意识，倡导生态伦理、道德与文明，强化绿洲国土开发的整体生态观
这是从根本上解决绿洲生态环境恶化问题的关键和首要对策。国内外无数生态环境恶化的事例表明，对生态环境冲击最大的不是个体的人，而是人的意识，意识最具有破坏性，也最具建设性。生态意识如何，决定着人们的行为方式和对待生态问题的态度。它能使一切过程和行为自发地变为现实。因此，要使绿洲生态环境得到尽可能地改善，必须首先严格控制人口增长，加强生态意识建设，要使河西走廊地区的人们懂得人类与自然生态和平共处的辨证关系，破坏生态、污染环境本质上是对人类生存权利侵犯和剥夺的反人道主义行为，自然界中一切生物和非生物都具有自身的价值、权利和位置，应受到人类的尊重和保护，道德文明的力量将最终代替资金、技术成为调节人与自然关系的主要动力。通过生态意识培养，逐步树立生态哲学观、生态观、生态价值观、生态文明观、生态法治观和生态审美观等整体生态观，以此指导人们自觉地终止对生态环境的破坏，自觉地节制生育，转而自发地加入改善绿洲生态环境的文明行为之列，凭着生态良心与生态正义感，履行对干旱环境的生态任务。
4.2 狠抓节水型绿洲生态农业发展，建立各具特色的绿洲生态开发区
研究认为〔4〕，在干旱地区推广节水型绿洲生态农业已显示出强大的生命力与吸引力，不但具有切实可行性，而且节水增产的经济效益与生态效益显著。从而改善绿洲生态环境这一长远利益出发，应加强绿洲生态农业用水有效性的生理生态研究，推广适水种植，狠狐生态节水建立绿洲水资源供需平衡的节水模式，做好节水与控制人口、开源与节流、用水与养水、节水生态效益与经济效益的有机协调工作。配合绿洲生态农业建设，因地制宜建立各种形式、不同规模的生态开发区，包括以独立成片的岛状绿洲为单元的绿洲生态开发区，以内陆流域为单元的流域生态开发区，以行政区划为单元的乡村生态开发区，把生态村的建设作为河西走廊绿洲生态建设的着眼点，以流域上、中、下游绿洲生态建设作为河西走廊绿洲生态综合治理的重点与主攻方向。
4.3 建设荒漠生态工程，加快荒漠绿洲化与绿洲生态环境质量改善的进程
从河西走廊绿洲生态环境的预测分析中得出，生物改善生态环境的作用将不断加强，生物治理荒漠生态环境将成为生态环境综合整治与持续发展的长远途径。本着这一长远治理途径，努力创造条件抓好生态工程建设，除了保护好现有植被景观与水利工程设施外，继续营造农田防护林、防风固沙林、水源涵养林、薪炭林，提高森林覆盖率，加强森林生态工程建设；调整农牧业用地，节约用水，扩耕扩灌，加强绿洲农田灌溉生态工程建设；调整牧业结构，保护草场，大力种草，增加地面植被覆盖率，加强草原生态工程建设；因地制宜，有目的有重点地做好自然保护区划与规划工作，扩大自然生态保护面积，加强自然生态保护工程建设和自然灾害减灾工程建设；普及教育，更新观念，提高河西走廊人口素质，加强“希望工程”建设等等。上述生态工程建设将大大推进河西走廊荒漠绿洲化与绿洲生态环境质量改善的进程。
4.4 切实做好人口、资源、环境与经济发展之间持续协调发展的生态设计
河西走廊绿洲退化的根本原因在于过快的人口增长〔5〕，十分有限的水土资源、自我承受能力差的脆弱生态环境与经济发展强制性行为之间关系的严重失调。由于人口增长过快，加之甘肃中部高寒阴湿贫困地区与干旱地区移民不断输入，引起了为解决温饱而进行的大规模毁林开荒和破坏植被，导致生态环境进一步恶化，环境的恶化反过来制约经济的进一步发展，又使温饱问题更加突出。预测表明，河西绿洲今后人口的自然增长率仍将达13.96%，快于1994年12.11%的水平，而工农业各部门经济发展速度却普遍放慢，水资源与耕地总量分别以0.03%和0.08%的年平均速度减少，人口、土地、水资源、环境与经济发展之间的矛盾将更加突出，迫切要求政府严格控制人口增长，提高人口群体素质，把生态保护放在一切经济活动的首位，改变掠夺式开发资源谋求经济发展的不文明行为，贯彻可持续发展的公平竞争原则、代际间利益关系和资源公平配置原则，正确处理好人口、资源、环境与经济发展之间的协调关系，加强协调四者关系的生态规划与生态设计。
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