新疆生產建設兵團生態系統生態功能增強與服務提升策略

崔向慧，楊 柳，朱耀軍，包巖峰

（1中國林業科學研究院荒漠化研究所，北京 100091；2中國林業科學研究院濕地研究所，北京 100091）

新疆生產建設兵團（后文簡稱兵團）境內自然條件差異大，生態環境復雜多樣，生態系統類型豐富，森林、濕地、草原、荒漠等生態系統均有分布。健康穩定的生態系統為兵團人民提供賴以生存的基本環境，是保障和支持兵團生存和發展的重要基礎，也是實現其經濟、社會可持續發展的先決條件。

近年來，隨3S技術（地理信息系統（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統（GPS）的統稱和集成）和數學模型模擬方法的發展與應用，一些學者在兵團生態系統功能及服務領域開展相關研究，取得一定成果。郭永奇等[1]基于城鎮居民的支付意愿，對兵團生態服務價值的核算，初步核定兵團2006年的生態補償量。李浩[2]基于生態系統服務價值對2009年兵團生態服務價值進行粗略估算。黨普興[3]基于2008年兵團首次森林資源調查數據，對兵團不同類型森林生態系統的涵養水源、土壤保育、固碳制氧等功能及服務價值進行定量評估研究，證明森林生態系統具有重大的服務價值。萬勤等[4]依據2000年和2010年兵團土地利用數據，利用中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表，對兵團生態服務價值的空間分異及土地利用變化引起的生態服務價值時空變化進行分析表明，人為開墾是該區域生態服務價值時空動態變化的主要驅動因素。

上述研究分析探討兵團生態系統生態功能的時空特征和驅動因素，對生態服務價值進行初步核算，為區域土地利用規劃和生態系統管理奠定基礎。目前，在兵團土地利用方式不斷變化，人為干擾持續存在的客觀條件下，深入研究生態系統結構與功能、土地利用與生態系統功能之間關系，依據科學的評估方法，深入分析研究和精確量化評估兵團生態系統所創造的生態服務價值，提出生態功能增強及服務提升的策略，可為自然資源開發利用和生態補償機制建立提供技術支撐，為兵團境內生態系統資源的保護和管理決策提供科學依據。

1 生態系統資源狀況

兵團位于新疆維吾爾自治區境內，從北向南分屬中溫帶亞干旱區、中溫帶干旱區和南溫帶干旱區等大陸性氣候類型。近年來，兵團轄區的土地資源隨歷史發展而變化，土地利用類型在不同發展時期也有變化。到2014年末，兵團土地總面積7.06萬km2，包括農用地4.31萬km2（占總面積61.1%），建設用地0.28萬km2（占總面積3.9%），未利用地2.47萬km2（占總面積35.0%）。

隨兵團土地資源及土地利用類型不斷變化，生態系統資源面積和分布均有不同程度的消長變化。按照兵團境內自然及人工生態系統分布特點，結合區域地貌類型、植被特征、土地利用方式等，兵團生態系統可分為農田、森林、濕地、草地、荒漠和城鎮人工綠洲等生態系統類型。

1.1 農田生態系統

農田生態系統是兵團境內人工綠洲生態系統的次級生態系統單元，是在荒漠和自然綠洲的基礎上，經過長期人類活動的參與和改造發展起來的，耕地面積120.93萬hm2，基本農田達90.59萬hm2，是新疆的主要農業分布區。

1.2 森林生態系統

根據兵團森林資源“二類”調查數據（2011年），兵團現有林業用地198.47萬hm2，占土地總面積的26.61%，其中天然林119.95萬hm2（其中以天然灌木林為主，占83.92%，天然針葉林14.00萬hm2，荒漠胡楊林8.33萬hm2），主要分布在伊犁河谷、博爾塔拉河谷、塔額盆地及中蒙、中哈、中俄邊界低山谷地和阿爾泰山山麓沖積平原；人工林主要分布在塔克拉瑪干沙漠邊緣的綠洲地帶–塔里木盆地及邊緣，古爾班通古特沙漠南緣綠洲地帶–準噶爾盆地及邊緣；荒漠灌木林分布于兵團境內的荒漠區，東疆吐哈盆地、巴里坤盆地和伊吾淖毛湖盆地為主要分布區。

1.3 濕地生態系統

兵團境內共有河流570多條（包括大河支流），主要為內陸河。年徑流量1億m3以下的小河流有487條；年徑流量1億～10億m3的河流有66條；年徑流量10億m3以上的大河，北疆主要有伊犁河、額爾齊斯河、烏倫古河和瑪納斯河，南疆主要有塔里木河、葉爾羌河、阿克蘇河、和田河、喀什噶爾河和開都河。兵團濕地總面積26.55萬hm2，其中自然濕地24.94萬hm2，占濕地總面積93.93%；人工濕地1.37萬hm2，占濕地總面積6.07%。

1.4 草地生態系統

兵團有天然草地231萬hm2，占新疆草地面積的4.1%，占兵團土地面積的30.8%，草地類型涵蓋新疆所有11個草地大類[5]。自2003年退牧還草工程實施以來，累計退牧還草79.33萬hm2，占兵團天然草地總面積的28.1%。通過以草定畜、控制放牧強度、天然草地圍欄化、增加人工草地播種面積、天然放牧向綠洲農區畜牧業轉移等措施，天然草地退化的勢頭得到初步遏制[6]。

1.5 荒漠生態系統

荒漠生態系統是兵團生態系統的重要組成部分，兵團境內分布的荒漠生態系統類型主要為戈壁、沙漠和沙地，在土地利用方式劃分上列為未利用地，面積達247.02萬hm2，占兵團土地總面積的34.98%。

1.6 城鎮綠洲生態系統

兵團已建成9個城市和10個建制鎮，城鎮化率達62.3%。城鎮多位于農牧團場人工綠洲的中心，背景是廣闊的荒漠、戈壁，自然環境條件惡劣，通過植樹造林、保護天然荒漠植被、興修水利等措施，城鎮的小氣候得到明顯改善，為兵團人民提供良好的生活居住環境。

2 生態功能分析與評估

兵團生態系統在維護邊疆生態安全、保障生態調節功能、改善區域生態環境中發揮著重要功能。根據兵團生態系統特點及分布區域實際情況，確定其主體生態功能包括防風固沙、固碳、土壤保持、水文（水資源）調控和生物多樣性保育等5個方面。

2.1 防風固沙功能

風沙危害是兵團地區最嚴重的自然災害之一，不僅危害到農牧業、交通運輸業，也影響到人類的身體健康和社會經濟的發展。防風固沙作為兵團生態系統提供的重要生態服務，主要指在兵團沙漠化敏感性高、土地沙化嚴重、沙塵暴頻發并影響范圍較大的區域內，發揮的削弱主風速，減少土壤風蝕量，為農作物、草地及牲畜提供良好的生存環境等功效，主要表現為植被降低風沙流動從而減少在農業、工業和交通等方面的風沙損害。植被覆蓋程度越好，表層土壤為強風提供沙塵的可能性就越低。當植被覆蓋度達到30%時，風洞試驗中土壤的風蝕可大幅減輕，當植被覆蓋度達到35%～40%時，幾乎沒有風蝕[7]。

韓永偉等[8]在對黑河下游地區的研究中表明，單位面積有林地的防風固沙能力最強為22695t·km-2，灌木林為22605t·km-2，低覆蓋度草地的防風固沙能力最低，為12338t·km-2。本研究參考該數據，兵團墾區林地和園地單位面積的防風固沙量按黑河地區有林地和灌木林單位面積防風固沙量的平均值核算，耕地和牧草地單位面積的防風固沙量均按低覆蓋度草地單位面積的防風固沙量核算。如表1所列可知，兵團林地、牧草地、園地和耕地的防風固沙總量1986年為4.59億t，2002年為5.33億t，2014年達6.07億t，呈遞增趨勢。其中林地防風固沙量變化明顯，從1986年的0.284億t增加到2014年的2.07億t。

表1 不同土地利用類型各年份的防風固沙量（單位：億t）Table 1 The sand fixed amount of different land use types in 1986，2002 and 2014

2.2 固碳功能

固碳屬于生態系統的一種氣體調節功能，在維持大氣中CO2的動態平衡、減少溫室效應及提供人類生存基礎等方面，有著巨大和不可替代的作用。兵團生態系統固碳功能包括植物固碳和土壤固碳。兵團依托“三北”防護林、天然林保護和退耕還林等工程，初步形成防風基干林、農田林網和職工居民點綠化林相結合的綜合防護林體系，保護大面積的天然植被和農田系統，在荒漠化防治的同時還有增加土壤有機碳的潛力。經核算，兵團防護林形成碳匯量4.25×107t·a-1，其中植被固碳量3.43×107t·a-1，土壤固碳量8.16×106t·a-1。另據長期監測和研究成果顯示，兵團墾區開墾50年后耕地的土壤可溶鹽總量從原始荒地的26.62g·kg-1降至4.78g·kg-1，即隨著開墾歷史的延長，土壤可溶鹽總量呈逐漸減少的趨勢；同時，鹽堿地轉變為耕地后單位面積的土壤有機碳儲量平均增加2.2倍[9]。

2.3 土壤保持功能

土壤保持功能包括植被固定土壤，植被改良土壤，土壤經風力、水力或凍融等方式搬運形成新土壤等。兵團通過生物措施、水利工程等，在土壤改良領域也取得良好成效。兵團開墾的農田大部分位于流域中下游地區，原生土壤多為鹽堿土，通過建立比較完善的灌溉與排水體系，鹽堿荒地變為高產穩產的綠洲農田，生產力得到提高；通過秸稈還田、培育綠肥、增施有機肥等措施，農田土壤質量有所提高[6]。

目前，對兵團其他類型生態系統土壤保持功能的評估研究并不多見。黨普興[3]考慮到兵團森林分布和地貌類型的差異，不同森林類型在防止土壤侵蝕和風蝕方面的不同作用，參考有關文獻分別計算不同森林類型的土壤侵蝕量和風蝕模數的區間范圍，并據此估算出兵團森林生態系統每年可固土7316.36萬t，保留N、P、K等養分元素的量分別為1850.70、328.95和13073.99萬t。

孫新章等[10]研究顯示，西北干旱區農田生態系統單位面積土壤保持量平均為42.73t·hm-2；按照兵團耕地面積，可估算出兵團農田生態系統土壤保持量為533330.22萬t·a-1。此外，草地生態系統可通過植被及根系來固結土壤、增強土壤抗蝕能力并改良土壤；濕地等水域生態系統地表常年積水，泥炭層深厚，植被和有機殘體具有減少流水攜沙、使泥沙沉積和減弱水土流失的作用，土壤保持功能也很重要。因限于參考資料，本研究未對各類生態系統的土壤保持功能進行評估。

2.4 水文（水資源）調控功能

兵團轄區阿爾泰山地森林草原區、天山南坡中段山地草原區和天山西部森林草原區是新疆境內重要江河源頭和重要水源補給區，兵團生態系統在水源涵養方面發揮重要作用，主要表現為攔蓄降水、補充地下水、調節徑流和凈化水質等；土壤凝結水也是非常重要的水資源，不僅成為維持南北疆盆地沙地表土和沙丘穩定的重要因素，在減少土壤蒸發損失上也起著重要作用。

兵團大部分團場處于河流下游、沙漠邊緣、風頭水尾、邊境山區，水資源空間分布不均。兵團水資源主要來自高山融雪和山區降水，降水和冰川融水形成的徑流，經過森林、草地等陸地生態系統的涵養調蓄，流經兵團各主要河流，為兵團區域提供充足的水源供給。據統計，2011年兵團總引水量126.8億m3，其中地表水約占81.7%。另據研究估算，兵團森林生態系統每年可涵養水源30.55億m3[3]。

兵團的荒漠生態系統面積比例較大，在水資源調控方面的功能主要體現在淡水供給、水源涵養和氣候調節，相應的實物量指標則分別是地表徑流量、補給地下水量、土壤儲水量和凝結水量，根據前期統計結果，新疆境內荒漠生態系統水資源調控功能的物質量分別是地表水29.74億m3·a-1，地下水26.94億m3·a-1，土壤儲水量56.68億m3·a-1，及凝結水13.92億m3·a-1，合計為127.28億m3·a-1[12]。按兵團荒漠面積占新疆荒漠面積的比例計算，兵團水資源調控功能物質量為7.0億m3·a-1。

2.5 生物多樣性保育功能

兵團地域寬廣，自然環境復雜，因而動植物資源豐富多樣，且具有獨特性和古老性的特點，為許多珍稀動植物及微生物物種提供了生存與繁衍的場所。特別是在夏爾西里山地森林區、準噶爾東部荒漠草原區和準噶爾西部荒漠草原區中的瀕危珍稀動植物分布較集中、具有典型代表性。因而，生物多樣性保育成為生態系統主體功能之一。

兵團持續擴大自然保護區范圍，加強多種類型保護地建設和管理，不斷拓展和保護野生動植物繁育、棲息區域，有效保護了各類典型生態系統和珍稀瀕危野生動植物資源及關鍵物種的棲息生境。境內大部分野生動植物、70余種珍稀瀕危野生植物和87種國家級野生保護動物得到保護，一些具有抗旱、抗鹽堿、抗病蟲害等抵抗極端環境的特殊種質資源得以保存。生物多樣性保育在兵團生態環境和國民經濟建設中發揮重要作用[12]。

2.6 生態服務價值估算及變化分析

依據中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表，確定與兵團土地利用類型相對應的生態系統類型及生態價值系數[4]，計算兵團3個時期（1986年，2002年和2014年）耕地、林地、草地及其他未利用地的生態服務價值。如表2所列可知，從1986年到2014年近30年間，兵團生態系統服務價值呈遞增趨勢，其服務總價值增加120.44億元，增長率為47.76%。由此說明，兵團土地利用方式的優化調整，對生態系統服務價值產生積極影響，特別是林地面積的大幅增加，對服務功能的提升起著決定性作用。

表2 兵團不同土地利用類型生態服務價值（單位：億元）Table 2 The ecosystem services value of different land use types

此外，根據兵團統計資料，兵團濕地面積約為2655.20km2，若按生態價值系數55489.00元·hm-2來核算，兵團濕地服務價值為147.33億元。與前述各種土地利用類型的服務價值綜合計算，2014年兵團生態系統服務價值總和可達519.94億元。

本文僅對與兵團土地利用類型生態服務價值系數相對應的耕地、林地、草地和其他未利用地4種類型的服務價值進行計算，因此計算結果不能完全反映兵團生態系統的總體服務價值。

3 兵團生態功能與服務提升策略

在社會-經濟-自然復合生態系統中，社會、經濟和自然3個子系統是相生相克、相輔相成的[13]。以往兵團的農墾發展規劃更注重對水土資源的開發利用，以追求經濟和社會效益為主，而忽視對自然生態系統的長期影響[6]。經過多年大規模的墾荒造田，加上本就脆弱的生態環境和越來越大的人口壓力，兵團境內生態問題比較突出，如自然植被嚴重退化、生物多樣性喪失、土壤次生鹽漬化、土地沙化及人工防護林老化等，生態系統的健康穩定面臨著很大的威脅和挑戰。

目前，兵團水土資源的開發已達極限，大開墾帶動大發展的模式難以為繼，可持續發展面臨挑戰。近年來，生態系統服務與管理理念發展很快，為科學決策和人與自然和諧發展提供了將社會、經濟與生態效益密切結合的綜合框架。為避免經濟社會發展的不利影響，實現綠色經濟發展的目標，支撐兵團未來經濟社會的長遠發展，兵團應走生態系統可持續管理的道路，通過采取優化系統結構、調整產業模式、制訂生態保護規劃、制定資源管理對策等措施和策略不斷提升生態系統的生態功能，進而增強其生態服務能力。

3.1 生態系統結構優化策略

生態系統的功能及提供產品的服務能力與自身的結構和生態過程密切相關，因此可從兵團生態系統的結構和過程加以系統分析，把優化生態系統結構作為切入點。

3.1.1 自然資源優化配置

（1）水資源配置 水資源相對匱乏且時空分布不均衡，是兵團長期面臨的突出問題，直接影響著各種生態系統的結構功能、健康穩定和服務能力發揮。如果既能保證正常的生產、生活，還能持續提供足夠的生態用水，滿足生態系統的穩定需要，兵團應堅持開源與節流并舉方針，科學合理配置水資源，調整用水結構，提高水資源利用效率。

（2）土地資源配置 兵團人均可利用土地資源相對豐富，但適宜開發的面積較少，可供選擇的地域空間十分有限。在兵團境內，水資源短缺、氣候惡劣的沙漠周邊墾區及其他生態敏感和脆弱的邊境墾區，也是維護新疆生態系統安全不可或缺的組成部分，這些地區不適宜大規模、高強度的城鎮化、工業化開發，也不適宜高強度的農業開發，否則將對生態系統造成破壞，對生態服務能力造成損害。因此，必須尊重自然、順應自然，在自然生態環境不受危害并維系良好生態系統的前提下，區劃主體功能區，根據國土空間的自然屬性確定開發內容，調控好包括水、土地等不宜跨區域調動的資源。

（3）其他自然資源配置 應以提高生產力和多種生態系統服務能力為目標，保護天然林，改造次生林，集約經營人工林；開展退化草地恢復和草地牧業管理，遏制草地進一步退化的趨勢，提高防風固沙和防治沙塵暴的能力；保護天然濕地，擴大濕地等類型自然保護區和保護地，保護關鍵野生動植物物種及其棲息生境；采取措施保護、恢復和重建脆弱的荒漠生態系統。

3.1.2 土地利用方式調整

兵團境內大部分團場沙漠化和土壤侵蝕嚴重，自然災害頻繁，土地利用與生態系統服務功能之間的關系更加敏感。研究表明，人為墾荒是兵團區域生態系統服務價值時空動態變化的主要驅動因素，這一成果為兵團土地資源開發利用和生態系統可持續管理提供了科學依據[4]。因此，兵團應以當前土地資源利用現狀為基礎，結合兵團經濟社會發展的長遠目標，深入研究各種土地利用類型結構，提高土地集約利用水平和基本農田等耕地保有量；擴大綠色生態空間，增加林地保有量，提高森林覆蓋率，有效保護自然荒漠植被、濕地（河流、湖泊）和草原資源。

3.1.3 生態系統內部結構優化

以兵團森林、濕地、農田、草地和荒漠等主要生態系統類型為對象，針對水源涵養與水文調節、水土保持與防風固沙、生物多樣性保育等影響區域生態安全的重要生態服務功能，運用生態系統野外長期定位觀測與實驗方法，研究生態系統結構-過程-服務功能的相互關系，揭示生態系統服務功能的形成機制。以此為基礎，調整兵團各類型生態系統組成、優化內部結構，實現生態系統健康穩定、綜合效益優化、服務功能提升的目標。

3.2 產業結構調整策略

建議把生態文明的理念和原則融入到兵團的產業結構調整之中，全面提升兵團社會-經濟-自然復合生態系統的生產力水平，采取多種措施來提高森林、草地和濕地等關鍵生態系統服務的能力，在塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠邊緣等生態系統較為脆弱的關鍵地區尤為如此。

（1）平衡不同生態系統服務與社會需求之間的關系，平衡供給服務與支持服務的關系，使增加短期經濟效益的決策不會對生態系統健康造成長遠負面影響。

（2）通過實施產業結構調整，依靠發展現代工業和服務業，降低農業產值比重，提高生產力水平；通過農業結構調整，壓縮農作物種植比例，發展糧、經、飼料作物和園藝、林果的多元結構模式，穩定農業生態，提高農業綜合效益；通過大力發展飼料產業、農區畜牧業、食品加工業和紡織業，使糧食、棉花、瓜果和飼料等農副產品得到轉化增值，實現農業人口向城鎮轉移，吸引外來勞動力在城鎮落戶，推動兵團城鎮化建設。這些舉措都將會減緩日益增長的人口對脆弱生態系統的壓力，使自然生態系統得以保護和恢復重建。

（3）充分利用兵團區域的光、熱、風、土地資源優勢，發揮特有工業原料林、飼料林、中藥材、食用植物資源優勢。通過調整產業結構，在地表水資源允許的條件下，開發適合當地經濟發展的自然資源保護、開發利用技術和模式，大力發展特色產業，促進區域經濟發展，增加農牧民收入，實現生態保護、經濟發展雙贏。

3.3 綜合管理與生態保護策略

綜合生態系統管理作為一種可持續自然資源管理的重要理念和方法，綜合考慮生態、社會、經濟、法律和政策多方面因素，可有效解決資源利用、生態保護和生態系統退化的問題，達到創造和實現經濟、社會和環境的多元惠益，實現人與自然的和諧共處。對于兵團生態系統和自然資源管理而言，兵團應貫徹科學發展觀，創立一種跨越部門、行業或區域的綜合管理框架。在制定區域發展規劃時，從生態環境的整體性上去綜合考慮各個因素間的相互聯系，將跨部門參與方式運用到自然資源管理的計劃和實施中去，探索優化資源和資金配置、創新管理體制、完善運行機制，進而從根本上合理利用自然資源，保護生態環境和生態系統的健康與穩定。

3.3.1 立法與政策支持

（1）立法方面 在遵循國家生態建設和保護的相關法律法規的前提下，兵團應盡可能考慮自然生態環境的有機整體性和各生態要素的相互依存關系。結合實際，創新立法制度，出臺一部綜合性的自然資源和生態保護法，促進兵團區域生態保護與經濟社會的協調發展，保障自然資源、生態保護領域的各項制度和措施有效且高效地實施。

（2）政策方面 兵團應以“可持續發展”作為區域發展的重大戰略，實施經濟、社會、資源、環境和人口相協調的發展戰略。結合邊疆發展新常態、發揮“絲綢之路經濟帶建設”的地緣優勢，堅持經濟建設和生態保護同步規劃、同步實施、同步發展，出臺退耕還林（草）、封山禁牧、草原保護、防沙治沙、流域治理、生態移民等一系列的生態治理政策。在環境敏感區、生態脆弱區劃定生態紅線，盡可能減少對生態系統的干擾，保持其完整和穩定，確保區域自然資源的可持續經營和生態系統服務能力的穩定提升。

3.3.2 理論研究與技術開發

通過研究兵團生態系統結構、過程和生態服務之間的相互耦合關系等基礎理論，闡明區域生態系統服務能力變化機制，結合區域社會、經濟、地理信息，揭示人類活動和環境擾動對服務能力的影響；探索兵團生態系統結構優化、規模適宜、質量提升的集保護、調控、恢復、修復和重建于一體的生態系統綜合管理技術模式，提出生態系統綜合管理與生態安全對策，實現兵團生態系統結構優化、穩定性和安全性得到提高的目標。

3.3.3效益評估與科學決策

以兵團森林、草地、濕地和荒漠等自然生態系統為重點，科學評估并展示綜合生態系統管理的社會、經濟和生態效益，提出將生態系統服務納入政府決策管理的政策建議，為區域生態保護、生態安全和可持續發展提供科學依據。