新疆生产建设兵团生态系统生态功能增强与服务提升策略

崔向慧，杨 柳，朱耀军，包岩峰

（1中国林业科学研究院荒漠化研究所，北京 100091；2中国林业科学研究院湿地研究所，北京 100091）

新疆生产建设兵团（后文简称兵团）境内自然条件差异大，生态环境复杂多样，生态系统类型丰富，森林、湿地、草原、荒漠等生态系统均有分布。健康稳定的生态系统为兵团人民提供赖以生存的基本环境，是保障和支持兵团生存和发展的重要基础，也是实现其经济、社会可持续发展的先决条件。

近年来，随3S技术（地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）的统称和集成）和数学模型模拟方法的发展与应用，一些学者在兵团生态系统功能及服务领域开展相关研究，取得一定成果。郭永奇等[1]基于城镇居民的支付意愿，对兵团生态服务价值的核算，初步核定兵团2006年的生态补偿量。李浩[2]基于生态系统服务价值对2009年兵团生态服务价值进行粗略估算。党普兴[3]基于2008年兵团首次森林资源调查数据，对兵团不同类型森林生态系统的涵养水源、土壤保育、固碳制氧等功能及服务价值进行定量评估研究，证明森林生态系统具有重大的服务价值。万勤等[4]依据2000年和2010年兵团土地利用数据，利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表，对兵团生态服务价值的空间分异及土地利用变化引起的生态服务价值时空变化进行分析表明，人为开垦是该区域生态服务价值时空动态变化的主要驱动因素。

上述研究分析探讨兵团生态系统生态功能的时空特征和驱动因素，对生态服务价值进行初步核算，为区域土地利用规划和生态系统管理奠定基础。目前，在兵团土地利用方式不断变化，人为干扰持续存在的客观条件下，深入研究生态系统结构与功能、土地利用与生态系统功能之间关系，依据科学的评估方法，深入分析研究和精确量化评估兵团生态系统所创造的生态服务价值，提出生态功能增强及服务提升的策略，可为自然资源开发利用和生态补偿机制建立提供技术支撑，为兵团境内生态系统资源的保护和管理决策提供科学依据。

1 生态系统资源状况

兵团位于新疆维吾尔自治区境内，从北向南分属中温带亚干旱区、中温带干旱区和南温带干旱区等大陆性气候类型。近年来，兵团辖区的土地资源随历史发展而变化，土地利用类型在不同发展时期也有变化。到2014年末，兵团土地总面积7.06万km2，包括农用地4.31万km2（占总面积61.1%），建设用地0.28万km2（占总面积3.9%），未利用地2.47万km2（占总面积35.0%）。

随兵团土地资源及土地利用类型不断变化，生态系统资源面积和分布均有不同程度的消长变化。按照兵团境内自然及人工生态系统分布特点，结合区域地貌类型、植被特征、土地利用方式等，兵团生态系统可分为农田、森林、湿地、草地、荒漠和城镇人工绿洲等生态系统类型。

1.1 农田生态系统

农田生态系统是兵团境内人工绿洲生态系统的次级生态系统单元，是在荒漠和自然绿洲的基础上，经过长期人类活动的参与和改造发展起来的，耕地面积120.93万hm2，基本农田达90.59万hm2，是新疆的主要农业分布区。

1.2 森林生态系统

根据兵团森林资源“二类”调查数据（2011年），兵团现有林业用地198.47万hm2，占土地总面积的26.61%，其中天然林119.95万hm2（其中以天然灌木林为主，占83.92%，天然针叶林14.00万hm2，荒漠胡杨林8.33万hm2），主要分布在伊犁河谷、博尔塔拉河谷、塔额盆地及中蒙、中哈、中俄边界低山谷地和阿尔泰山山麓冲积平原；人工林主要分布在塔克拉玛干沙漠边缘的绿洲地带–塔里木盆地及边缘，古尔班通古特沙漠南缘绿洲地带–准噶尔盆地及边缘；荒漠灌木林分布于兵团境内的荒漠区，东疆吐哈盆地、巴里坤盆地和伊吾淖毛湖盆地为主要分布区。

1.3 湿地生态系统

兵团境内共有河流570多条（包括大河支流），主要为内陆河。年径流量1亿m3以下的小河流有487条；年径流量1亿～10亿m3的河流有66条；年径流量10亿m3以上的大河，北疆主要有伊犁河、额尔齐斯河、乌伦古河和玛纳斯河，南疆主要有塔里木河、叶尔羌河、阿克苏河、和田河、喀什噶尔河和开都河。兵团湿地总面积26.55万hm2，其中自然湿地24.94万hm2，占湿地总面积93.93%；人工湿地1.37万hm2，占湿地总面积6.07%。

1.4 草地生态系统

兵团有天然草地231万hm2，占新疆草地面积的4.1%，占兵团土地面积的30.8%，草地类型涵盖新疆所有11个草地大类[5]。自2003年退牧还草工程实施以来，累计退牧还草79.33万hm2，占兵团天然草地总面积的28.1%。通过以草定畜、控制放牧强度、天然草地围栏化、增加人工草地播种面积、天然放牧向绿洲农区畜牧业转移等措施，天然草地退化的势头得到初步遏制[6]。

1.5 荒漠生态系统

荒漠生态系统是兵团生态系统的重要组成部分，兵团境内分布的荒漠生态系统类型主要为戈壁、沙漠和沙地，在土地利用方式划分上列为未利用地，面积达247.02万hm2，占兵团土地总面积的34.98%。

1.6 城镇绿洲生态系统

兵团已建成9个城市和10个建制镇，城镇化率达62.3%。城镇多位于农牧团场人工绿洲的中心，背景是广阔的荒漠、戈壁，自然环境条件恶劣，通过植树造林、保护天然荒漠植被、兴修水利等措施，城镇的小气候得到明显改善，为兵团人民提供良好的生活居住环境。

2 生态功能分析与评估

兵团生态系统在维护边疆生态安全、保障生态调节功能、改善区域生态环境中发挥着重要功能。根据兵团生态系统特点及分布区域实际情况，确定其主体生态功能包括防风固沙、固碳、土壤保持、水文（水资源）调控和生物多样性保育等5个方面。

2.1 防风固沙功能

风沙危害是兵团地区最严重的自然灾害之一，不仅危害到农牧业、交通运输业，也影响到人类的身体健康和社会经济的发展。防风固沙作为兵团生态系统提供的重要生态服务，主要指在兵团沙漠化敏感性高、土地沙化严重、沙尘暴频发并影响范围较大的区域内，发挥的削弱主风速，减少土壤风蚀量，为农作物、草地及牲畜提供良好的生存环境等功效，主要表现为植被降低风沙流动从而减少在农业、工业和交通等方面的风沙损害。植被覆盖程度越好，表层土壤为强风提供沙尘的可能性就越低。当植被覆盖度达到30%时，风洞试验中土壤的风蚀可大幅减轻，当植被覆盖度达到35%～40%时，几乎没有风蚀[7]。

韩永伟等[8]在对黑河下游地区的研究中表明，单位面积有林地的防风固沙能力最强为22695t·km-2，灌木林为22605t·km-2，低覆盖度草地的防风固沙能力最低，为12338t·km-2。本研究参考该数据，兵团垦区林地和园地单位面积的防风固沙量按黑河地区有林地和灌木林单位面积防风固沙量的平均值核算，耕地和牧草地单位面积的防风固沙量均按低覆盖度草地单位面积的防风固沙量核算。如表1所列可知，兵团林地、牧草地、园地和耕地的防风固沙总量1986年为4.59亿t，2002年为5.33亿t，2014年达6.07亿t，呈递增趋势。其中林地防风固沙量变化明显，从1986年的0.284亿t增加到2014年的2.07亿t。

表1 不同土地利用类型各年份的防风固沙量（单位：亿t）Table 1 The sand fixed amount of different land use types in 1986，2002 and 2014

2.2 固碳功能

固碳属于生态系统的一种气体调节功能，在维持大气中CO2的动态平衡、减少温室效应及提供人类生存基础等方面，有着巨大和不可替代的作用。兵团生态系统固碳功能包括植物固碳和土壤固碳。兵团依托“三北”防护林、天然林保护和退耕还林等工程，初步形成防风基干林、农田林网和职工居民点绿化林相结合的综合防护林体系，保护大面积的天然植被和农田系统，在荒漠化防治的同时还有增加土壤有机碳的潜力。经核算，兵团防护林形成碳汇量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。另据长期监测和研究成果显示，兵团垦区开垦50年后耕地的土壤可溶盐总量从原始荒地的26.62g·kg-1降至4.78g·kg-1，即随着开垦历史的延长，土壤可溶盐总量呈逐渐减少的趋势；同时，盐碱地转变为耕地后单位面积的土壤有机碳储量平均增加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，土壤经风力、水力或冻融等方式搬运形成新土壤等。兵团通过生物措施、水利工程等，在土壤改良领域也取得良好成效。兵团开垦的农田大部分位于流域中下游地区，原生土壤多为盐碱土，通过建立比较完善的灌溉与排水体系，盐碱荒地变为高产稳产的绿洲农田，生产力得到提高；通过秸秆还田、培育绿肥、增施有机肥等措施，农田土壤质量有所提高[6]。

目前，对兵团其他类型生态系统土壤保持功能的评估研究并不多见。党普兴[3]考虑到兵团森林分布和地貌类型的差异，不同森林类型在防止土壤侵蚀和风蚀方面的不同作用，参考有关文献分别计算不同森林类型的土壤侵蚀量和风蚀模数的区间范围，并据此估算出兵团森林生态系统每年可固土7316.36万t，保留N、P、K等养分元素的量分别为1850.70、328.95和13073.99万t。

孙新章等[10]研究显示，西北干旱区农田生态系统单位面积土壤保持量平均为42.73t·hm-2；按照兵团耕地面积，可估算出兵团农田生态系统土壤保持量为533330.22万t·a-1。此外，草地生态系统可通过植被及根系来固结土壤、增强土壤抗蚀能力并改良土壤；湿地等水域生态系统地表常年积水，泥炭层深厚，植被和有机残体具有减少流水携沙、使泥沙沉积和减弱水土流失的作用，土壤保持功能也很重要。因限于参考资料，本研究未对各类生态系统的土壤保持功能进行评估。

2.4 水文（水资源）调控功能

兵团辖区阿尔泰山地森林草原区、天山南坡中段山地草原区和天山西部森林草原区是新疆境内重要江河源头和重要水源补给区，兵团生态系统在水源涵养方面发挥重要作用，主要表现为拦蓄降水、补充地下水、调节径流和净化水质等；土壤凝结水也是非常重要的水资源，不仅成为维持南北疆盆地沙地表土和沙丘稳定的重要因素，在减少土壤蒸发损失上也起着重要作用。

兵团大部分团场处于河流下游、沙漠边缘、风头水尾、边境山区，水资源空间分布不均。兵团水资源主要来自高山融雪和山区降水，降水和冰川融水形成的径流，经过森林、草地等陆地生态系统的涵养调蓄，流经兵团各主要河流，为兵团区域提供充足的水源供给。据统计，2011年兵团总引水量126.8亿m3，其中地表水约占81.7%。另据研究估算，兵团森林生态系统每年可涵养水源30.55亿m3[3]。

兵团的荒漠生态系统面积比例较大，在水资源调控方面的功能主要体现在淡水供给、水源涵养和气候调节，相应的实物量指标则分别是地表径流量、补给地下水量、土壤储水量和凝结水量，根据前期统计结果，新疆境内荒漠生态系统水资源调控功能的物质量分别是地表水29.74亿m3·a-1，地下水26.94亿m3·a-1，土壤储水量56.68亿m3·a-1，及凝结水13.92亿m3·a-1，合计为127.28亿m3·a-1[12]。按兵团荒漠面积占新疆荒漠面积的比例计算，兵团水资源调控功能物质量为7.0亿m3·a-1。

2.5 生物多样性保育功能

兵团地域宽广，自然环境复杂，因而动植物资源丰富多样，且具有独特性和古老性的特点，为许多珍稀动植物及微生物物种提供了生存与繁衍的场所。特别是在夏尔西里山地森林区、准噶尔东部荒漠草原区和准噶尔西部荒漠草原区中的濒危珍稀动植物分布较集中、具有典型代表性。因而，生物多样性保育成为生态系统主体功能之一。

兵团持续扩大自然保护区范围，加强多种类型保护地建设和管理，不断拓展和保护野生动植物繁育、栖息区域，有效保护了各类典型生态系统和珍稀濒危野生动植物资源及关键物种的栖息生境。境内大部分野生动植物、70余种珍稀濒危野生植物和87种国家级野生保护动物得到保护，一些具有抗旱、抗盐碱、抗病虫害等抵抗极端环境的特殊种质资源得以保存。生物多样性保育在兵团生态环境和国民经济建设中发挥重要作用[12]。

2.6 生态服务价值估算及变化分析

依据中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表，确定与兵团土地利用类型相对应的生态系统类型及生态价值系数[4]，计算兵团3个时期（1986年，2002年和2014年）耕地、林地、草地及其他未利用地的生态服务价值。如表2所列可知，从1986年到2014年近30年间，兵团生态系统服务价值呈递增趋势，其服务总价值增加120.44亿元，增长率为47.76%。由此说明，兵团土地利用方式的优化调整，对生态系统服务价值产生积极影响，特别是林地面积的大幅增加，对服务功能的提升起着决定性作用。

表2 兵团不同土地利用类型生态服务价值（单位：亿元）Table 2 The ecosystem services value of different land use types

此外，根据兵团统计资料，兵团湿地面积约为2655.20km2，若按生态价值系数55489.00元·hm-2来核算，兵团湿地服务价值为147.33亿元。与前述各种土地利用类型的服务价值综合计算，2014年兵团生态系统服务价值总和可达519.94亿元。

本文仅对与兵团土地利用类型生态服务价值系数相对应的耕地、林地、草地和其他未利用地4种类型的服务价值进行计算，因此计算结果不能完全反映兵团生态系统的总体服务价值。

3 兵团生态功能与服务提升策略

在社会-经济-自然复合生态系统中，社会、经济和自然3个子系统是相生相克、相辅相成的[13]。以往兵团的农垦发展规划更注重对水土资源的开发利用，以追求经济和社会效益为主，而忽视对自然生态系统的长期影响[6]。经过多年大规模的垦荒造田，加上本就脆弱的生态环境和越来越大的人口压力，兵团境内生态问题比较突出，如自然植被严重退化、生物多样性丧失、土壤次生盐渍化、土地沙化及人工防护林老化等，生态系统的健康稳定面临着很大的威胁和挑战。

目前，兵团水土资源的开发已达极限，大开垦带动大发展的模式难以为继，可持续发展面临挑战。近年来，生态系统服务与管理理念发展很快，为科学决策和人与自然和谐发展提供了将社会、经济与生态效益密切结合的综合框架。为避免经济社会发展的不利影响，实现绿色经济发展的目标，支撑兵团未来经济社会的长远发展，兵团应走生态系统可持续管理的道路，通过采取优化系统结构、调整产业模式、制订生态保护规划、制定资源管理对策等措施和策略不断提升生态系统的生态功能，进而增强其生态服务能力。

3.1 生态系统结构优化策略

生态系统的功能及提供产品的服务能力与自身的结构和生态过程密切相关，因此可从兵团生态系统的结构和过程加以系统分析，把优化生态系统结构作为切入点。

3.1.1 自然资源优化配置

（1）水资源配置 水资源相对匮乏且时空分布不均衡，是兵团长期面临的突出问题，直接影响着各种生态系统的结构功能、健康稳定和服务能力发挥。如果既能保证正常的生产、生活，还能持续提供足够的生态用水，满足生态系统的稳定需要，兵团应坚持开源与节流并举方针，科学合理配置水资源，调整用水结构，提高水资源利用效率。

（2）土地资源配置 兵团人均可利用土地资源相对丰富，但适宜开发的面积较少，可供选择的地域空间十分有限。在兵团境内，水资源短缺、气候恶劣的沙漠周边垦区及其他生态敏感和脆弱的边境垦区，也是维护新疆生态系统安全不可或缺的组成部分，这些地区不适宜大规模、高强度的城镇化、工业化开发，也不适宜高强度的农业开发，否则将对生态系统造成破坏，对生态服务能力造成损害。因此，必须尊重自然、顺应自然，在自然生态环境不受危害并维系良好生态系统的前提下，区划主体功能区，根据国土空间的自然属性确定开发内容，调控好包括水、土地等不宜跨区域调动的资源。

（3）其他自然资源配置 应以提高生产力和多种生态系统服务能力为目标，保护天然林，改造次生林，集约经营人工林；开展退化草地恢复和草地牧业管理，遏制草地进一步退化的趋势，提高防风固沙和防治沙尘暴的能力；保护天然湿地，扩大湿地等类型自然保护区和保护地，保护关键野生动植物物种及其栖息生境；采取措施保护、恢复和重建脆弱的荒漠生态系统。

3.1.2 土地利用方式调整

兵团境内大部分团场沙漠化和土壤侵蚀严重，自然灾害频繁，土地利用与生态系统服务功能之间的关系更加敏感。研究表明，人为垦荒是兵团区域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素，这一成果为兵团土地资源开发利用和生态系统可持续管理提供了科学依据[4]。因此，兵团应以当前土地资源利用现状为基础，结合兵团经济社会发展的长远目标，深入研究各种土地利用类型结构，提高土地集约利用水平和基本农田等耕地保有量；扩大绿色生态空间，增加林地保有量，提高森林覆盖率，有效保护自然荒漠植被、湿地（河流、湖泊）和草原资源。

3.1.3 生态系统内部结构优化

以兵团森林、湿地、农田、草地和荒漠等主要生态系统类型为对象，针对水源涵养与水文调节、水土保持与防风固沙、生物多样性保育等影响区域生态安全的重要生态服务功能，运用生态系统野外长期定位观测与实验方法，研究生态系统结构-过程-服务功能的相互关系，揭示生态系统服务功能的形成机制。以此为基础，调整兵团各类型生态系统组成、优化内部结构，实现生态系统健康稳定、综合效益优化、服务功能提升的目标。

3.2 产业结构调整策略

建议把生态文明的理念和原则融入到兵团的产业结构调整之中，全面提升兵团社会-经济-自然复合生态系统的生产力水平，采取多种措施来提高森林、草地和湿地等关键生态系统服务的能力，在塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠边缘等生态系统较为脆弱的关键地区尤为如此。

（1）平衡不同生态系统服务与社会需求之间的关系，平衡供给服务与支持服务的关系，使增加短期经济效益的决策不会对生态系统健康造成长远负面影响。

（2）通过实施产业结构调整，依靠发展现代工业和服务业，降低农业产值比重，提高生产力水平；通过农业结构调整，压缩农作物种植比例，发展粮、经、饲料作物和园艺、林果的多元结构模式，稳定农业生态，提高农业综合效益；通过大力发展饲料产业、农区畜牧业、食品加工业和纺织业，使粮食、棉花、瓜果和饲料等农副产品得到转化增值，实现农业人口向城镇转移，吸引外来劳动力在城镇落户，推动兵团城镇化建设。这些举措都将会减缓日益增长的人口对脆弱生态系统的压力，使自然生态系统得以保护和恢复重建。

（3）充分利用兵团区域的光、热、风、土地资源优势，发挥特有工业原料林、饲料林、中药材、食用植物资源优势。通过调整产业结构，在地表水资源允许的条件下，开发适合当地经济发展的自然资源保护、开发利用技术和模式，大力发展特色产业，促进区域经济发展，增加农牧民收入，实现生态保护、经济发展双赢。

3.3 综合管理与生态保护策略

综合生态系统管理作为一种可持续自然资源管理的重要理念和方法，综合考虑生态、社会、经济、法律和政策多方面因素，可有效解决资源利用、生态保护和生态系统退化的问题，达到创造和实现经济、社会和环境的多元惠益，实现人与自然的和谐共处。对于兵团生态系统和自然资源管理而言，兵团应贯彻科学发展观，创立一种跨越部门、行业或区域的综合管理框架。在制定区域发展规划时，从生态环境的整体性上去综合考虑各个因素间的相互联系，将跨部门参与方式运用到自然资源管理的计划和实施中去，探索优化资源和资金配置、创新管理体制、完善运行机制，进而从根本上合理利用自然资源，保护生态环境和生态系统的健康与稳定。

3.3.1 立法与政策支持

（1）立法方面 在遵循国家生态建设和保护的相关法律法规的前提下，兵团应尽可能考虑自然生态环境的有机整体性和各生态要素的相互依存关系。结合实际，创新立法制度，出台一部综合性的自然资源和生态保护法，促进兵团区域生态保护与经济社会的协调发展，保障自然资源、生态保护领域的各项制度和措施有效且高效地实施。

（2）政策方面 兵团应以“可持续发展”作为区域发展的重大战略，实施经济、社会、资源、环境和人口相协调的发展战略。结合边疆发展新常态、发挥“丝绸之路经济带建设”的地缘优势，坚持经济建设和生态保护同步规划、同步实施、同步发展，出台退耕还林（草）、封山禁牧、草原保护、防沙治沙、流域治理、生态移民等一系列的生态治理政策。在环境敏感区、生态脆弱区划定生态红线，尽可能减少对生态系统的干扰，保持其完整和稳定，确保区域自然资源的可持续经营和生态系统服务能力的稳定提升。

3.3.2 理论研究与技术开发

通过研究兵团生态系统结构、过程和生态服务之间的相互耦合关系等基础理论，阐明区域生态系统服务能力变化机制，结合区域社会、经济、地理信息，揭示人类活动和环境扰动对服务能力的影响；探索兵团生态系统结构优化、规模适宜、质量提升的集保护、调控、恢复、修复和重建于一体的生态系统综合管理技术模式，提出生态系统综合管理与生态安全对策，实现兵团生态系统结构优化、稳定性和安全性得到提高的目标。

3.3.3效益评估与科学决策

以兵团森林、草地、湿地和荒漠等自然生态系统为重点，科学评估并展示综合生态系统管理的社会、经济和生态效益，提出将生态系统服务纳入政府决策管理的政策建议，为区域生态保护、生态安全和可持续发展提供科学依据。