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摘要：基于策勒國家野外站長期監測與研究成果，以塔里木盆地南緣綠洲可持續發展為主題，總結分析指出，當前綠洲可持續發展的核心還是以水資源為主線的綠洲適宜規模開發。在認識論層面，需要對綠洲化進行再認識，強調荒漠化與綠洲化的本質統一，即在極端干旱背景下，荒漠化或風沙危害加劇的深層原因還是綠洲“入侵”的不合理性。在方法論層面，需要重視綠洲規模不確定性的本質特征，并在充分考慮自然與社會各模塊基礎上，提出綠洲適宜規模不確定性的概念模型。最后，強調多學科交叉、長期監測網絡在綠洲研究中的重要性。總之，解決新疆極端干旱背景下風沙危害治理、實現綠洲生態穩定與可持續發展的核心問題是探尋綠洲與荒漠共存的平衡點（閾），進而對綠洲持續利用與保護提供理論依據和決策支持。

關鍵詞：綠洲；可持續發展；風沙危害；不確定性；策勒

引言

塔里木盆地南緣是指西起和田地區的皮山縣、東至巴音郭楞蒙古自治州的若羌縣、跨越1400km的狹長地帶。其南部直面昆侖山脈，北部與塔克拉瑪干沙漠相接。區域內分布著大大小小百余片綠洲，其中較大規模的主要有皮山、和田、策勒、于田、民豐、且末、若羌等綠洲（圖1）。極端干旱少雨與多風是該區域主要不利氣候特征。暖溫帶極端干旱氣候使得山前綠洲主體區域年降水量少于50mm，而潛在蒸發量是降水量的40倍以上。因此發源于昆侖山大大小小的融雪型河流對綠洲的演變、更迭施以決定性作用，限定了綠洲發展的規模、尺度與方向。此外，風沙危害又使得荒漠化治理更為困難。然而，這里有著十分有利的光熱資源，可以滿足特色農業與林果業的發展。作為生態與社會問題突出的區域，塔里木盆地南緣一直是學者與政府關注的焦點。熊黑剛等［1］對綠洲變遷歷史進行研究，鐘巍等［2］通過孢粉研究了近4000a來環境變化狀況，高前兆［3］對水資源開發與綠洲生態環境效應進行了系統闡述，萬的軍等［4］對近50多年的沙塵天氣變化特征進行闡述，劉新春等［5］、李紅軍等［6］針對塔里木盆地分別就大氣降塵、春季沙塵暴頻次與大氣環流關系進行分析，馬金珠等［7］對地下水脆弱性進行了評價。2007—2012年執行的“973”項目“干旱區綠洲化、荒漠化過程及其對人類活動、氣候變化的響應與調控”，更是將塔里木盆地南緣的荒漠化、綠洲化設定為一個課題進行系統研究，探討綠洲化演變過程的同時，亦對社會人文狀況進行細致探討。2008—2013年執行的國家科技支撐計劃項目“塔里木盆地西南緣生態綜合整治關鍵技術開發與示范”把重點放在防沙固沙、防風減災關鍵技術基礎上，探討如何兼顧農民增收，即如何將生態文明與社會經濟發展有機結合，做到可持續發展。位于塔南中部策勒綠洲、隸屬于中國科學院新疆生態與地理研究所的國家野外站———策勒荒漠草地生態系統國家野外科學觀測研究站（下簡稱策勒站），自1981年建站以來，長期致力于該區域風沙環境、綠洲生態安全研究，無論應用技術還是理論研究，均做出了諸多卓有成效的研究與示范工作。本文將在前述研究，尤其策勒站多年工作的基礎上，針對塔里木盆地南緣區域特征，以該區域綠洲可持續發展為主題，結合當前該區域的研究成果，系統討論實現區域可持續發展的可能性及實現該區域持續發展的科學基礎和現實基礎，并給出相關建議。

1塔里木盆地南緣綠洲影響可持續發展的主要生態問題

1．1風沙危害與治理

塔里木盆地南緣常年盛行西北與東北風，并在中部策勒綠洲形成交匯帶。歷史上由于風沙肆虐，沙進人退現象非常普遍。以策勒綠洲為例，縣城就因風沙侵襲，被迫2次搬遷。也正是在此背景下，受當地委托，1981年中國科學院新疆生態與地理研究所在此建站，展開了長達30多年的沙漠治理、研究、監測和綠洲保護工作。近些年來，由于打井技術成本降低與大規模使用，極大促進了綠洲外圍防護林建設，也有效形成了綠洲外圍風沙防護帶。但如何既能建立防護帶，又能保障防護帶的可持續運營，成為新的課題。基于此，國家科技支撐計劃項目“塔里木盆地西南緣生態綜合整治關鍵技術開發與示范”應運而生（2009—2013年執行）。該項目集成了當前生態屏障建設的成功模式，也試驗并提出新的技術模式，取得良好效果。該項目在理清風動力環境、沙丘運移規律等環境背景基礎上，成功地在以下三個方面展開工作：①藻類（結皮）、草本、灌木、喬木物種的篩選與擴繁種植；②過渡帶優勢植物種保護；③兼顧經濟效益的生態屏障結構、功能。在物種配置方面，形成結皮、草本、灌木、喬木相結合的多層次結構特征，在功能上實現固阻沙、防大風、可經營，在經濟效益上做到林果、飼草、藥材、用材相兼顧。以圖2為例，綠洲－荒漠交錯帶可以作為生態屏障的前沿第一道屏障，沙拐棗與檉柳的組合可以構成效果良好的阻沙帶，肉蓯蓉、紅棗等當地特色農業、林果業則可以有效構成經濟帶，中間輔助以沙棗、新疆楊等喬木進一步鞏固防風效果。通過上述項目的實施，已經確定利用當前的種植技術、物種篩選、管理水平，基本可以滿足高質量生態屏障的建設要求，綠洲外圍的防風固／阻沙模式可以有效保護綠洲，并初步具有一定經濟效益，支持其可持續管理。就綠洲面臨的風沙危害與水資源短缺問題進行比較，風沙危害已不再占主導地位。綠洲的大規模開發利用，尤其是地下水的抽采，使得水資源的可持續利用成為綠洲發展面臨的首要問題。

1．2農田開墾及水資源問題

以策勒綠洲為例，1977—2010年綠洲農田面積已經擴大了近80％，達到約90km2，同時交錯帶面積則減少近40％，不到60km2。近幾年策勒綠洲依然高速擴張，有超過10km2的交錯帶與沙漠直接被墾殖為農田，同時塔南諸綠洲自1977年以來面積也不斷增加［8］。為探討風蝕、風積等風沙危害對土壤環境的影響，對策勒綠洲不同位置農田（其表征風蝕強度不同）表層土壤粒徑分布進行取樣分析［9］，結果顯示，在影響土壤粒徑特性方面，風蝕、風積等作用并不占主導地位，相反農田的耕作年限是起到主導地位，并顯示出農田持續耕作30a土壤質地變化的一個界限。量化分析結果也顯示，耕作年限對土壤質地的獨立影響占據67％，而風沙作用僅占到11％。考慮到土壤粒徑分布特性既能有效反映出對風蝕作用的響應，又與土壤其它指標或土壤綜合質量高度相關［10］，可以推斷，農田墾殖后持續30a耕作將會對土壤綜合環境產生積極影響，反之則會加劇土壤環境惡化。因此，問題的核心又回到綠洲發展面臨的經典問題———水資源命題。綠洲擴張與持續發展將對土壤環境產生積極影響，而諸多研究也表明綠洲其它生態要素（如小氣候、降塵等）具有正面影響，但問題是已有水資源是否足以支持當前綠洲持續發展？這需要在長期系統的監測基礎上，進行區域水循環與水平衡等相關研究。目前綠洲擴張已經對當地水資源循環、配給方式產生重要影響，如曾經對交錯帶植被生長繁殖有重要作用的洪水更多地直接引入農田，地下水則逐漸成為綠洲生產的主要水源。僅基于目前和田區域地下水調查數據，就可以發現該區域地下水呈現顯著下降趨勢，地下水抽采井越打越深，井位埋深由幾年前的30m到目前的動輒百米。因此，盡管風沙危害是綠洲面臨的重要問題，但水資源問題仍是綠洲發展的唯一制約因素，其補給、循環、水分利用效率等諸多方面，除了本身內在的規律需要進一步揭示外，政府政策、水資源利用方式和規模等諸多人為因素又加大了該命題破題的難度，即不僅需要從自然科學去揭示，更需要將社會科學引入進來。因此，如何將社會科學有效融入自然科學研究已經成為目前國際相關研究中的一個前沿和熱點。基于此，下面以水為主線，對當前沙漠有效治理及綠洲可持續發展面臨的問題，從認識論以及方法論層面重點進行闡述。

2對綠洲可持續發展的再探討

2．1認識論———對綠洲化的再認識

綠洲的高速擴張，即綠洲化進程，是研究區當前自然地理過程改變的主要方式。在該區域極端干旱背景下，荒漠或沙漠是主體，如果沒有外來融雪型河流的侵入，則不會有綠洲存在。換言之，不同于其他區域荒漠作為侵入體的狀況，在該區域本質上綠洲是“侵入體”。極端干旱少雨及多風的氣候背景使得沙漠時刻要“奪回”自己領地，即荒漠化在該區域的發生具有“合理、正常”性。帶著這種觀念，我們會發現需要做的不是像其他區域的根除荒漠化，而是正視荒漠化的存在合理性，如何鞏固或合理調控綠洲化，使得荒漠化反噬作用達到最小，而非消滅。這樣，所有矛盾及認識問題的出發點將會回到人為對荒漠改造過程是否合理，探尋綠洲與沙漠動態搏弈中的合適尺度或邊界，如何使二者達到一種動態平衡狀態。因此，荒漠化的治理就轉變為綠洲擴張尺度適宜性或綠洲適宜性規模的探討，這又需要對水資源及政策等人為因素的全方位考量。由于綠洲發展中起決定性作用的水分補給、消耗、循環過程，以及政策導向等均充斥著不確定特征，綠洲適宜規模也注定不是一個固定邊界，而是一個范圍或者一個分布，這就需要從方法論上，重新對綠洲適宜規模進行再探討。

2．2方法論———不確定性理論在綠洲適宜規模研究中的應用

綠洲適宜規模一直是干旱區研究者關注的重點科學問題。但已有研究思路均是從已有水資源供給量及耗水量出發，基于某個時間節點或具體區域，定性或定量提供一個靜態的綠洲規模范圍［11－13］，并沒有考慮水資源補給、消耗過程中各環節的不確定性，因此也提供不出綠洲適宜規模及其不確定性的動態特征。“不確定性”是指我們對事物“不能完全確信”的狀態，包括事物固有不確定性和認知不確定性［14－15］，前者源于事物固有的隨機性，后者源于人們對所掌握知識和信息的局限性。不確定性廣泛存在于各個學科領域。以模型研究為例，存在模型輸入不確定性、結構不確定性及參數不確定性［16］。盡管不確定理論起步很早［17］，但局限于計算能力，長時間處于停滯狀態。自20世紀90年代起，隨著計算機技術及運算能力的飛快發展，各學科中不確定性理論及方法研究都取得重大進展。

3思考與建議

3．1數據持續獲取與共享

野外監測數據、實驗數據，以及社會、人文、經濟發展層面數據，均構成研究工作的基礎，而長時間序列的數據更是高質量研究的保障，也是科學決策支持過程中的重要論據。既然綠洲的可持續發展是一個系統命題，就需要各方面的長期、高質量監測數據為基礎而進行求解，但事實上，這方面目前還存在諸多問題。首先，一些需要監測的地方存在盲點，如流域內高海拔區域的氣象監測；其次，監測點位少，如地下水位監測中，可能一個點在監測，缺乏多點監測數據；最后，數據質量差，如人工監測誤差或儀器精度不高等。這些問題有客觀原因，如高海拔作業困難，但也不能逃避一些人為原因，如以項目為驅動的方式，項目開始則進行監測，項目結束則一切結束。應該說，目前中國生態系統研究網絡（CERN）站長期監測網絡有重要意義，但對塔里木盆地南緣諸綠洲研究來說，僅是一個參照點，距離高精度研究要求還有距離，因此還是需要從各學科背景出發建立長期有效的監測網絡或實驗地。如從風沙危害角度，需要建立長期氣象、集沙、降塵監測點；從流域水文角度，需要建立高海拔氣象觀測點，徑流與地下水的實時監測等；從植物生理生態，則需要建立長期小區實驗等等。此外，打破行政壁壘，做到數據共享也至關重要，如水文站、水利局等觀測資料，以及社會經濟發展資料等如何實現有效共享，都需要得到政策層面支持。

3．2注重多學科發展與交叉

綠洲生態系統穩定性與可持續發展需要多學科的配合來實現，如風沙物理學、流域水文、植物／作物生理生態學，甚至社會人文科學的輔助，以及自然科學與社會科學的如何耦合等等。僅從單一學科角度出發探討綠洲可持續發展，得出的結果也勢必具有很大局限性。就目前而言，各學科的理論深入研究還欠缺。如風沙治理方面，雖然目前已有較完善技術體系，也取得了良好的效果，但這些體系多出于實驗或者長期形成的經驗，從理論上揭示、證明方面還不足夠，即缺乏足夠的數理解釋；水循環方面，融雪型河流徑流變化對綠洲發展有直接影響，而在流域尺度內，或更大尺度內，水文循環的物理過程與機制，也還有待深入揭示；農作物及各種生態防護植物構成綠洲水分消耗的主體，但具體有關植物水分利用效率的研究還缺乏完整認識。綠洲穩定性與可持續發展的研究中，各個學科的耦合與交叉也亟待加強。如上述公式（6）中，綠洲適宜規模分布就由多個模塊與參數。此外，具體在每個方向研究過程中，不僅僅要從實驗科學中尋找答案，更需要進行對數據的挖掘與模擬，因此與數學、農學、水文學，甚至社會科學等專業的交叉勢在必行。

4小結

塔里木盆地南緣作為一個少數民族聚居的社會經濟水平相對低下而自然環境又相當惡劣的區域，從各方面來說都應該值得各領域的科學家們去研究，最終目的是使得我們的研究落到地上，實現綠洲生態與經濟協調的可持續發展。切實回答綠洲可持續發展命題，必須以水為主線、多學科配合，輔以長期監測數據，充分考慮不確定性特征后，逐步解決。這不但需要高屋建瓴地進行全面布局，還需要細化科學問題，整合多學科背景人員團隊漸入式破題，更需要堅持，尤其是以水為主的各生態要素的持續監測、實驗。以目前研究手段，相信在獲取長期高質量數據后，細致深入回答綠洲可持續發展命題是可以實現的。該問題的解決，既找到綠洲與沙漠博弈過程的平衡點（閾），事實上也間接回答了荒漠化治理等相關生態問題。致謝：值奈曼站建站30周年之際，謹代表策勒站表達恭賀的同時，亦與兄弟臺站分享我站在風沙危害防治及綠洲可持續發展方面所做的工作與些許想法。工作仍然有諸多不足之處，想法亦未必成熟、方案未必合理，希望能藉此良機得到各兄弟臺站的指點與幫助，共同為荒漠治理與區域可持續發展貢獻力量。

參考文獻：

［1］熊黑鋼，鐘巍，塔西甫拉提，等．塔里木盆地南緣自然與人文歷史變遷的耦合關系［J］．地理科學，2000，55（2）：191－199．

［2］鐘巍，王立國，李偲．塔里木盆地南緣沉積物磁化率、δ13C與粒度及其氣候環境意義［J］．地理研究，2005，24（1）：98－104．

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［7］馬金珠．塔里木盆地南緣地下水脆弱性評價［J］．中國沙漠，2001，21（2）：170－174．

作者:桂東偉 曾凡江 雷加強 馮新龍 單位:中國科學院新疆生態與地理研究所