西北干旱区山水林田湖草沙系统治理研究实践——以塔里木河重要源流区为例

■ 李 正/赵 林

（1.天津大学环境科学与工程学院，天津 300350；
2.中国地质工程集团有限公司，北京 100093）

西北干旱区是中国三大自然区之一，是典型的生态承载力低值区和生态脆弱敏感区。山地—盆地相间分布是西北干旱区自然地理的基本特征，学者张新时从生态学角度将这种陆地生态系统组合定义为“山盆系统”(Mountain-Basin System，MBS)[1]。西北干旱区地带性规律显著的山盆系统结构形成山地-绿洲-荒漠耦合生态系统（Mountain-Oasis-Desert System，MODS），成为其主要地表景观格局类型。任继周等学者认为，山地、绿洲、荒漠是一个整体，其中任何一个子系统出问题，都会造成这个耦合生态系统的灾难[2]。但在MODS中，绿洲是人类活动的中心，更是可持续发展的依托。绿洲生态安全是维系MODS与社会经济系统协调发展的基础。王让会等学者认为绿洲生态安全受MODS的物质、能量交换过程控制，其中水资源的形成、转化、消耗是MODS的主线[3]。因此，西北干旱区这种典型的MODS几乎所有的生态问题都与水文过程密切相关，而且与MODS镶嵌共生、相互联系、相互影响、相互作用，充分诠释了“山水林田湖草是一个生命共同体”特征。维护MODS生态安全是西北干旱区生态文明建设和社会经济可持续发展的重要基础，统筹山水林田湖草沙系统治理是实现西北干旱区MODS生态安全的重要路径。然而，近年来由于人类对自然资源的过度开发及不合理利用，导致西北干旱区生态系统普遍退化或遭受破坏，林草地退化、生物多样性减少、水土流失、土地荒漠化、盐碱化等生态问题频发。针对这些生态问题，在该区域实施了三北防护林、退耕还林还草、防沙治沙等生态工程，修复和重建受损的生态系统并取得了一定的成效[4]。但西北干旱区特殊的地理位置和自然本底条件，决定了在该区域开展生态保护修复是一项艰巨复杂的长期任务。因此在我国新一轮西部大开发形成新格局战略和“一带一路”倡议背景下，对西北干旱区广泛分布的山地—绿洲—荒漠耦合生态系统的系统治理思维框架与实施路径进行综合研究，对于西北干旱区乃至世界干旱地区科学推进山水林田湖草沙系统治理具有重要意义。

国土空间是山、水、林、田、湖、草、沙等自然资源要素和城、镇、村、矿、路等人类社会要素在空间上的集成体现，发挥着生产、生活、生态复合功能[5]。生命共同体理念的核心指导思想是系统观和生命观，这就要求对山水林田湖草沙的系统治理必须尊重自然、顺应自然、保护自然，从生态系统的整体性和完整性出发，避免就工程谈工程、就项目谈项目。国内学者对山水林田湖草沙系统治理的概念内涵、实施路径、保护修复技术、监测评价等进行了很多有益研究[6-11]，为西北干旱区山水林田湖草沙系统修复治理研究奠定了良好基础。

基于系统论认知，一个完整的生态系统包括要素、连接、功能三个方面，当生态系统出现状况，单一解决要素问题，问题就会反复出现，要根治问题，就必须要从生态系统的连接和功能上探索问题解决的途径。山水林田湖草沙等自然要素形成完整的生态系统，各要素命脉相连、彼此依存，其中一方受到影响和破坏，其他各方必然会被牵涉。那么，在西北干旱区山水林田湖草沙生命共同体的相互关联作用关系是怎样的？如何实现系统治理？这些问题要从国土空间的自然资源和社会经济要素的运行导向、问题导向和目标导向三个维度进行阐释（图1）。从运行导向来看，西北干旱区是以山为骨架、水为脉络、林田湖草沙为肌体。山是西北干旱区水资源与降雨径流的主源地，具有涵养水源功能，其功能发挥主要依靠山上地被的林地和草地。水滋养孕育着西北干旱区林、田、湖、草，为其生存提供必要的物质基础，是西北干旱区整个生态系统中联系各要素的桥梁和纽带。在自然过程（地质地貌作用、生物进化演替、植被演变等过程）和人类社会（对自然界的开发利用改造过程）等共同作用下，山、水、林、田、湖、草、沙各要素组成一个有机的生态系统，为人类生存发展提供优美的自然环境和优良的物质基础。从问题导向来看，随着西北干旱区人类活动对自然界的影响不断加深，对自然过程的干预也变得越来越剧烈，尤其在人类对自然界不合理开发利用活动的负向作用下，导致国土空间开发利用失序低效、受损退化、品质低下等一系列问题，例如，矿产资源开发导致山体、地形地貌和植被被破坏，从而对水也产生影响，引发水土流失、土地沙化荒漠化等，危害着人类社会与自然的可持续发展。从目标导向来看，新时期聚焦生态文明建设、乡村振兴、可持续发展等国家战略，国土空间开发保护新格局要把“生态优先、保护优先、绿色发展”摆在突出位置，旨在建构“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的国土空间结构与布局，促进生产、生活、生态“三生”有机共融，实现人与自然和谐共生与可持续发展。

图1 干旱区山水林田湖草沙系统治理思维导向框架

我国过去的生态修复大多聚焦于单点(局地)[12]、单要素（如水、土、林等单一生态要素）[13]、单过程（如水土流失等自然过程）[14]，忽视了对生态系统整体性的考量，治标不治本的问题较为突出。因此，面向全地域、全要素、全过程的，强调系统性、整体性、综合性的山水林田湖草沙系统治理理念应运而生[15]。统筹推进西北干旱区山水林田湖草沙整体保护、系统修复、综合治理、源头治理，就必须要立足区域自然山水骨架脉络构成的典型MODS地质地貌特征，客观认知自然生态脆弱敏感和社会经济相对落后的本底，深入理解自然生态要素和人类社会经济要素在空间上的影响变化和反馈路径，准确识别国土空间利用失序、资源利用低效、自然生态受损退化、自然生态质量低下等综合性问题及其空间分布，围绕干旱区水资源核心限制因素和人类行为关键影响因素，坚持人工修复为辅、引导生态系统自然修复为主，对重要的、受损退化的山水林田湖草沙生态系统进行整体、全面的保护修复，从而实现区域社会-经济-自然复合生态系统的健康稳定、格局优化与功能提升演变和人与自然和谐共生的目标。本文以塔里木河重要源流区为例进行实践论证，探索西北干旱区山水林田湖草沙系统治理模式。

2.1 塔里木河重要源流区生态本底分析

阿克苏河发源于天山山脉，是塔里木河上游三源流（阿克苏河、和田河、叶尔羌河）中最大的，也是唯一向塔里木河干流常年输水的源流，多年输水补给量约占塔里木河上游三源流总补给量的78%，对塔里木河干流流域供水安全、生态安全、生态环境演变和社会经济发展起着决定性作用，是塔里木河最重要的源流。阿克苏河流域地势自东北向西南逐渐降低，由于河流泥沙的沉积作用，形成了中低山丘陵、山前洪积扇群、冲洪积倾斜平原及冲积平原。由于其成因、物质组成差异，形成山地、荒漠平原、绿洲等较为明显的分带地貌。在自然地貌格局影响下，流域以阿克苏河两大支流（托什干河和库玛拉克河）和干流作为生态廊道基底，自北向南依次分布山地、草原、绿洲、荒漠、沙漠等多种地貌单元，河流贯穿其中，构成西北干旱区内陆河流域典型的MODS，阶梯状分布，生态敏感脆弱，水循环模式特征显著。

从MODS断面分析：山区是水源形成区和涵养区，冰雪融化汇聚后的地表水通过山口来到山前戈壁，在下渗和测漏的同时，沿着主要河道流入绿洲，在根状水系的引导下形成冲洪积扇平原。绿洲平原是水资源的主要耗散区，地表水和地下水资源与光、热结合，保证了农作物和园林草地植被的生长。部分富余的水资源继续向前进入荒漠地带，这里是水资源的排泄、积累和消散区，地表水最终消失在沙漠内部或形成尾闾湖泊。

2.2 塔里木河重要源流区生态问题识别诊断

基于对流域生态本底的客观认知，从全局视角对区域山水林田湖草沙等各要素构建的自然系统和社会经济系统进行综合分析，准确识别诊断流域关键生态问题，是科学开展山水林田湖草沙一体化保护和修复的重要前提，也是进行保护修复单元划分的一项重要基础工作。塔里木河重要源流区关键生态问题识别诊断以典型MODS生态本底分析为基础，结合行政单元与地貌单元，采取定性归纳总结与定量指标分析相结合、空间叠加分析与实地调查核实相结合的技术方法进行。

2.2.1 北部山地区生态问题识别诊断

研究区北部山地区降雨量相对丰富，雪线以上主要分布永久积雪和冰川，雪线以下主要分布山区森林、草甸草原、湿地等。山区水源供给、调节和水源涵养能力强，降雨和降雪为水源涵养的主要途径，是流域水资源安全的源头保障。研究区北部山地区的高寒草甸、冰川和山坡草原生态环境非常脆弱，易受自然和人为活动影响，且受损后不易恢复，特别是高寒草甸和山坡草原破坏、退化后，具有不可逆性，易产生水土流失，丧失原有生态功能。近年来，受全球气候变化的影响，山地冰川的补给—消融动态平衡关系被打破，冰川总体呈现退缩趋势，加剧了研究区水文波动和水资源系统的不确定性。另外，研究区北部山地区以畜牧业为主，过度放牧行为导致了森林及天然草甸、草原植被退化，生态系统遭到破坏，土壤侵蚀严重，伴随异常干旱加剧和虫害增加，水源涵养能力下降。北部山地区域具有丰富的矿产资源和旅游资源，但因粗放式开发利用对区域内森林和草原产生了负面影响，降低了植被覆盖度，改变了局部地貌和水资源分布，尤其是部分遗留的堆场、尾矿库等压占优良草地、破坏植被，影响区域水源涵养能力。总体来说，研究区北部山地区的关键生态问题是山区水源涵养与山前倾斜平原水土保持能力下降。

2.2.2 中部绿洲区生态问题识别诊断

研究区的绿洲区是人类生产生活的中心。研究区的城镇空间、农业空间、生态空间所占比例分别为26.37%、2.05%、71.58%。城镇空间以城乡建设用地为主，现状人均城乡建设用地约459m2（约为新疆维吾尔自治区平均水平的1.3倍），建设用地的地均产值约7827万元/km2（约为新疆维吾尔自治区平均水平的0.9倍），城镇用地方式相对粗放。农业空间中以耕地为主，占区域总面积的14.11%，其次是园地和林地。随着人口增长和土地利用变化，研究区农田面积呈现逐年扩大趋势，农业灌溉用水量不断增加，加之绿洲区水系布局分散、连通性差、利用效率低，致使农业用水占比95%以上。另外，绿洲区生产生活需水量增加趋势明显，水资源日趋紧张，区域内水资源供需矛盾日益突出，生态用水被大量挤占。在传统漫灌条件下，农田侧渗水在一定程度上可以补给绿洲区生态林需水，但利用方式传统粗放，现状亩均灌溉用水约1033m3（约为新疆维吾尔自治区平均水平的1.3倍）。在大面积推广以膜下滴灌为代表的节水灌溉过程中，存在忽视农田区域生态林需水设施的情况，导致农田区域生态林需水补给被削弱，甚至中断，加速了农田区域生态林的衰退。研究区现状耕地中有63%为中低产田，大部分中低产田普遍存在灌排条件差、土壤次生盐渍化加重、灌排设施不配套、生态基础设施与生态用地缺失等问题。在自然耕种过程中形成的耕地，田块布局、灌溉设施及田间道路等与农业现代化不相适应，抵抗灾害能力弱。此外，绿洲区内部的林地资源主要是平原人工林，以农田林网为主体，与防风固沙林、护路林、用材林、经济林等共同构成绿洲防护林体系。绿洲区域林地资源总量相对偏少，仅占2%左右，且分布不均，林种、树种结构不尽合理，人工林树种以杨树为主。防护林体系仅占林地资源的3.6%左右，防护林中大部分为成熟林和过熟林。由于树种单一、林龄老化，以及防护林灌排设施配套不完善和管理方式粗放，导致了防护林自然更新能力偏弱，防风固沙能力下降。绿洲西南部分布的艾西曼湖，因与周边河网水系连通差、湖滨地带过度垦荒等影响，造成湖水位下降，湖水面萎缩，湖滨荒漠植被减少并严重退化，土地荒漠化、沙化程度明显。总体来说，研究区中部绿洲区的关键生态问题是绿洲水土资源利用低效和环境品质不高，以及河流水生态功能下降。

2.2.3 绿洲外围荒漠区生态问题识别诊断

研究区中部—东南部—西南部为荒漠区，与中部绿洲区耦合交错。荒漠区以草原为主，向南逐渐过渡为荒漠草原、荒漠、沙漠，阿克苏河上游的库玛拉克河、托什干河、台兰河等若干支流贯穿其中，降雨量自北向南逐渐减少。荒漠区胡杨、柽柳、梭梭等天然植被是阻挡沙漠前进的天然屏障，在防止荒漠的扩展蔓延和降低沙尘暴的沙尘源等方面具有关键作用。荒漠区草原以旱生丛生禾草及蒿属植物为主，并寄居着多种野生动物，例如野骆驼、野驴、各种鸟类等。长期以来，由于粗放的牧业生产方式和气候变化等因素，加之绿洲空间的无序扩张和绿洲引水过度影响，荒漠区部分草原退化、沙化、盐渍化现象明显。同时，非法开垦草原、非法采矿、非法采挖野生药用植物等人为干扰，以及部分草原虫害、鼠害危害面积扩大的影响，畜牧业生产与荒漠草原保护之间的关系恶化，“人-畜-草”关系持续失衡。尤其是自然生态敏感脆弱的绿洲边缘区域，距水域较远，区域的荒漠植被最易受气候变化的影响，加之土壤多为亚砂土和粉细砂，丰富的砂物质为土地沙化提供了物质基础，导致沙漠不断侵蚀绿洲。贯穿荒漠区的河流沿岸阶地发育着大面积的荒漠河岸林和荒漠灌木林，是重要的绿色走廊。在人类活动作用下，研究区自然生态过程发生了显著变化，部分以天然植被为主体的生态系统和生态过程因为人对自然水资源时空格局的改变而受到影响，河流干流区来水量减少、水质盐化，地下水位下降并逐渐向河道方向萎缩，沿河以胡杨林为主体的天然林逐渐衰退萎缩，荒漠化、沙漠化过程加剧，导致生物多样性减少和河流“绿色走廊”防风固沙服务功能减弱。此外，荒漠区在进行道路、引水渠、围栏等各种设施建设时缺少对野生动物迁徙廊道的考虑，导致野生动物迁徙受阻，生境破碎化使生物多样性受到极大威胁。总体来说，研究区绿洲外围荒漠区的关键生态问题是防风固沙能力下降、生物多样性遭受威胁、生态廊道与栖息地遭受破坏。

2.3 塔里木河重要源流区系统治理思路与策略

2.3.1 系统治理主要思路

本文基于对研究区生态本底特征分析、关键生态问题识别诊断、核心主导生态功能定位研判等基础工作，提出塔里木河重要源流区山水林田湖草沙系统治理的主要思路：以“山水林田湖草是一个生命共同体”为指导，围绕“山水林田湖草沙整体保护、系统修复、综合治理”的总体要求，立足研究区自然地理格局、资源禀赋、生态功能，坚持问题导向和目标导向，解决区域关键生态问题，维护国家“北方防沙带”生态安全格局，提升西北边疆生态屏障功能。基于塔里木河重要源流区属于典型MODS生态系统，以山为空间骨架，以河为连接脉络，以湖库、自然保护地等为关键节点，坚持“一核心”（以水定目标），管住“两源头”（天山冰雪融水供水源和绿洲沙漠连接带边缘控水源），建好“三阶梯”（天山融雪保水阶、绿洲养水阶、荒漠控水阶），合理划分保护修复单元，统筹部署多项工程，分时间、分步骤、分区域，多渠道筹措资金，系统推进山水林田湖草沙一体化保护与修复，构建“聚点—连线—带面”的一体化保护修复格局，形成围绕核心目标、维护主导功能、解决关键问题、实现最优效益的系统治理体系。

2.3.2 系统治理主要策略

系统治理是山水林田湖草沙一体化保护修复的核心，是“山水林田湖草沙是一个生命共同体”的直观体现。系统治理要尊重流域自然地理格局，以流域核心主导生态调节功能为主，分区分类施策，合理统筹山水林田湖草沙综合治理，才能增强流域生态系统能力，维持流域自然生态平衡，最终达到系统治理的最佳效果。研究区呈典型MODS生态系统格局，对其系统治理须以本区域关键生态问题识别诊断与成因分析为依据，制定合理化生态保护修复策略，即综合运用各项生态保护修复措施，全面提升自然生态系统稳定性和生态服务功能，改善生态环境质量，保障流域国土空间可持续利用。

(1)研究区北部山地区的关键生态问题是山区水源涵养与山前倾斜平原水土保持能力下降，其系统治理的目标任务是提升山地区域林草的生态涵养功能。因此，山地区域的治理策略为：因地制宜采取限制人类活动的管控措施，保护以雪岭云杉林等为主的天然林，对稀疏退化的天然林进行人工促进天然更新，建设水源涵养林、水土保持林，开展林分修复、疏林封育和补植改造、灌木林经营，加强山地草原生态保护修复，加强对天山山地分布的雪豹、棕熊等重要物种及其栖息地的保护，连通重要物种扩散迁徙廊道，形成稳定、健康、生物丰富多样的森林群落结构。低山和前山区域精准落实退牧还草，严控超载畜牧和“掠夺式”利用，根据草原不同受损退化程度，采取封育、轮牧、改良牲畜品种、人工种草、补草改良等措施，提高草原植被覆盖度与生态功能。

(2)研究区中部绿洲区的关键生态问题是绿洲水土资源利用低效和环境品质不高，其系统治理的目标任务是维护绿洲生态安全稳定。因此，绿洲区域系统治理策略为：对荒漠—绿洲过渡带实施封禁保护，保护以梭梭、柽柳为主的天然荒漠植被；
沿绿洲外围营造大型防风阻沙基干林带，建设南部沙漠接边处锁边林带；
加强绿洲内现有防护林的管护和更新，完善绿洲内部防护林网工程，对严重沙化耕地实施退耕还林还草，开展农田防护林网的林分修复，开展高标准农田建设和农用地整理，提高水土资源利用效率。

(3)研究区绿洲外围荒漠区的关键生态问题是防风固沙能力下降、生物多样性遭受威胁、生态廊道与动物栖息地遭受破坏，其系统治理的目标任务是提高区域防风固沙能力。因此，绿洲荒漠区系统治理策略为：对主要沙尘源区、沙尘暴频发区实行封禁管理，加强天然荒漠植被保护，严格禁止破坏荒漠与绿洲过渡带的天然植被，维护荒漠化区域的生态用水需求，促进荒漠生态系统自然恢复，减少人为破坏影响，遏制荒漠化、沙漠化趋势，保障绿洲生态安全。

(4)研究区连接脉络河流的关键生态问题是水生态功能下降，其系统治理的目标任务是改善流域水生态环境功能。因此，连接脉络河流系统治理策略为：加强重点河流水环境综合治理，构建流域河湖水系连通网络，实施重点河流水系沿岸水源涵养林、植被缓冲带和隔离带等工程建设，形成河流水系生态保护廊道，提升河流水生态功能。

西北干旱区生态系统敏感脆弱且自我调节能力弱，一旦破坏则难以恢复，尤其是日益严峻的资源压力对该区域的山水林田湖草沙生命共同体的可持续性带来了严峻挑战。本文鉴于西北干旱区广泛分布着山地、绿洲、荒漠耦合生态系统的基本特征，尝试探讨了山地-绿洲-荒漠耦合视角下的山水林田湖草沙系统治理思维框架与实施路径，并以塔里木河重要源流区为例进行实践讨论。通过全面分析生态本底特征、识别诊断关键生态问题，分析提出MODS系统治理思路与策略，即从全局视角出发，根据相关要素功能联系及空间影响范围，提出系统性解决方案。此系统治理思维框架旨在针对特定的案例进行研究和分析，它可应用于西北干旱区乃至世界干旱地区具有典型MODS特征的流域，主要应用于流域尺度和生态系统尺度的研究和分析。系统治理思维框架内的要素和行动可以根据实际需要进行调整，以适应不同的区域和问题。希望本文实证案例所构建的西北干旱区MODS“一核心、两源头、三阶梯”理念模式，能为西北干旱区实施开展山水林田湖草沙一体化保护和修复提供一个新的视角。

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