理科论文：西北干旱区生态建设的若干科学问题[1]

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党中央提出以“五个统筹”和“以人为本”为核心的科学发展观，符合我国经济和社会发展新阶段的要求。“统筹和协调”就是要解决矛盾，化解冲突。

　　　　一、气候变化背景下的水资源演化问题

西北地区为干旱半干旱区，土地广阔，但水资源相对贫乏，水资源是当地经济社会发展和生态保护的主要限制因子。在全球气候变化的背景下，未来西北地区水资源将会有什么样的变化？既是重要的科学问题，又对规划当地的发展战略具有重要的现实意义。
施雅风对西北地区的气候与水资源变化进行了很多研究。他认为西北干旱区在20世纪处于气候干旱化、水资源萎缩过程中，而乌梢岭、日月山以西的西北西部地区于80年代末出现气候由暖干向暖湿转型的现象。2005年6月在兰州“科学与中国”报告会上，他进一步明确了如下观点：“未来降水量增加趋势明显，结合冰川融水增加，则西北和青藏高原径流量或地表水资源量也存在增加趋势，西北东部与黄河源区已持续多年的干旱现象将会转入多雨的丰水期，但还不能确切预估转向湿润的具体年份”。
西北地区西部降水从80年代末呈增加趋势已得到气象和水文资料的证实。但关于温度升高后蒸发的变化趋势则有不同的认识。一些研究认为陆面蒸发量会增加，而另一些研究则认为蒸发会下降。特别是对气候暖湿（或暖干）转变导致的内陆河流域两个水源地——冰雪带与森林带径流变化对山区总径流变化的综合效应，仍需深入探讨。
目前，回答这一问题最大的障碍之一是没有满足研究（模型模拟）所需要的山区不同地带的综合观测。今后，在加强冰雪带与森林带径流变化观测的基础上，应重点研究以下问题：（1）西北地区气候暖干与暖湿转型在时空尺度上的变化；（2）气候变化背景下西北地区蒸发将如何变化？（3）气候变化对山区冰雪带和森林带径流变化的总体效应。

　　　　二、生态用水与生产生活用水的协调问题

流域生态需水量是指维持流域正常的生态和环境功能所必需蓄存和消耗的水资源量。长期以来，由于对生态需水的重视不够，西北干旱区水资源过度开发利用的现象普遍存在。生态需水被大量挤占，生态和环境质量恶化问题非常严重。如塔里木河、黑河、石羊河，由于水资源的过度开发利用，导致了其河流下游水资源量锐减、河道断流、湖泊沼泽萎缩（台特玛湖、居延海、青土湖等已干涸）、地下水位下降、植被（胡杨、红柳等）枯死、生物栖息地破碎、消失等生态和环境退化现象。
在西北干旱地区，由于降水稀少，使水成为维系生态系统的关键因子。只有在降雨较多的山区和平原的河流两岸才有较好的植被分布。西北地区生产、生活用水与生态用水矛盾非常突出。要解决这一矛盾，合理配置两者的用水量，一个关键的问题是生态需水的定量估算。
生态需水估算的常用方法包括：（1）传统的水文流量计算方法（标准流量法）；（2）基于水力学基础的水力学方法；（3）基于生物学基础的生物栖息地方法。然而，对于西北内陆河流域生态需水量的估算，传统方法仍存在很多问题。如：如何确定下游适宜的生态水位？它与沿岸植被生长的关系如何？与河水水位和流量的关系如何？尾闾湖泊要保护到什么程度？需水量如何确定？天然绿洲的变化与河流水量是什么关系？与洪水流量和淹没范围之间是什么关系？等等问题，现有方法都很难确定。缺乏足够的观测数据也是重要的原因之一。今后重点科研工作包括：（1）加强生态水文学的研究，特别是水与生态系统变化关系的规律性研究；（2）将生态用水、生产生活用水的配置与流域水循环和水量平衡结合起来，开展研究；（3）综合研究不同水资源配置下的生态、环境和经济效应。
　三、草地退化问题

据北方地区实测的样方资料，目前西北五省区草地总面积11975万ha，因各种因素造成的退化草地总面积为6960万ha，占草地总面积的58％。其中轻度退化面积3020.9万ha，占退化总面积的43.4％；中度退化2650.7万ha，占退化总面积的38％；重度退化面积1289万ha，占退化总面积的18.5％。与80年代和90年代的调查结果比较，草地退化有加剧的趋势。关于如何控制西北干旱区草地的退化、走可持续草原畜牧业经营之路，争论的焦点是：在我国西北生态这样脆弱的地区，应该粗放还是集约？是较大尺度的自然轮牧还是定居？支持集约的观点认为：（1）集约化的草地畜牧业生产是现代草业发展的方向；（2）人工草地建设是解决饲养家畜饲草料稳定来源的有效途径；（3）人工草地的建设有利于草场的管理；（4）可以减轻天然草地压力；（5）有利于社区建设和草原地区教育事业的发展。而支持粗放的观点认为：（1）游牧和季节性迁移生产方式是世界上几乎所有牧业地区（包括我国北方草原地区）牧民千百年来智慧的结晶，符合北方地区草地资源空间分布不均、理学论文