原创《毛乌素沙地开发利用对环境的影响分析》
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摘 要：毛乌素沙地的开发利用对补充耕地及改善生态环境具有重要的意义.本文通过对沙地开发利用过程中水资源、生物多样性及土壤和风沙防护的影响进行分析,并对开发利用过程的影响因素进行评估,防止对沙地脆弱生态系统造成损害.
关键词：毛乌素沙地；开发利用；环境影响
中图分类号：X822 文献标识码：A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.16.015
毛乌素沙地流沙面积达1.38 万平方公里,是我国典型的生态脆弱区,地质上属于典型的多层次过渡带[1],植被和土壤反映出过渡性特点[2],生态环境脆弱,是我国北方沙漠化最严重的地区之一,人地矛盾相对突出.毛乌素沙地境内广泛存在着砒砂岩和沙两种物质,风沙土基质为沙土或细沙粒,土壤无发育,结构疏松,保水保肥性差,有机质和养分含量很少,水分的深层损失量大、有效利用率很低.利用砒砂岩来改造沙地土壤质地,对于满足农作物的生产要求,提高土地生产力,调动农民种植的积极性和改善区域生态环境具有非常重要的意义.毛乌素沙地是典型的生态脆弱区,水资源条件的充裕与否对沙地开发起决定作用.适宜的水资源条件能够支持对沙地农业的生态开发,对脆弱的生态环境具有一定程度的修复作用.因而在开发利用中,以示范区榆林市神木县公草湾项目为例,着重分析开发利用过程中对水环境、生物多样性、土壤及风沙防护的影响.
1 沙地开发利用的意义
在该示范项目区采用砒砂岩与沙复配成土造田技术,一方面对于补充耕地后备资源有着重要作用,另一方面对生态环境产生一定的影响.砒砂岩与沙复配成土造田技术是毛乌素沙地土地开发利用的有效途径,随着资源环境压力的增加与对土地资源合理利用问题的深入探讨,控制开发规模与环境影响评价对保证土地开发整理的合理性具有十分重要的作用,是确保经济效益、社会效益和生态环境效益有机结合的重要手段[3].自然地理条件、地形地貌、交通条件、气候条件、水资源条件、农业种植情况和社会经济条件对土地开发项目均有重要影响.
2 沙地开发利用对环境影响分析
2.1 水资源影响分析
项目区位于秃尾河上游圪丑沟顶部,红碱淖的南部[4],距红碱淖约20 km,项目区属陕北风沙滩区,区内散布有大小不一的海子,但随着季节变化水量变化也较大,在连续干旱季节甚至消失.
项目区水资源总量为597.73 万m3,由于当地降雨量较少,蒸发量大,地表并无较大的河流湖泊,因此无法取用地表水.项目实施后,地下水用水量占项目区地下水资源可开采量比例较小,对区域地下水资源无影响,也不影响地下水对地表水的补给,从而对区域地表水资源无显著影响.项目区地下水资源可开采量为388.52 万m3/a.灌溉年需水总量为188.46 万m3,项目实施后灌溉产生农田灌溉回渗补给量,对项目区地下水资源还有41.12 万m3 的补给作用.因此,项目区用水对区域地下水资源没有显著影响.由表1 项目区内地下水质状况可知,除氨氮、总氮外,大部分指标都属于国家标准的Ⅰ类水,说明进行土地开发项目的施工与农业种植对当地地下水质影响很小.区域内地下水质状况良好,项目区内无其他工业以及可能造成污染的污染源,因此该项目用水不会对当地地下水环境产生不良影响,说明项目区的开发利用对地下水环境不会造成不良影响,同时对地下水位的变化影响不大.
2.2 生物多样性影响分析
示范项目区为典型的风沙草滩地区,地表以流动沙丘和半流动沙丘为主[5].土壤以风沙土为主,占总面积的93.4%,另有部分绵沙土和淤土[6].该区海拔1228~1243m,地势较高.地下水资源丰富而且埋深层浅.在施工期间作业场地需要将原有的沙丘进行平整,这样原有的地表植被完全破坏,因此原有的植被将不复存在.同时由于栖息地的破坏,原先栖息于此的动物,如野兔、野鸡等陆生动物将会向周边地区迁徙,麻雀等留鸟也会受到影响,因而造成施工作业场地生物多样性发生变化.
2.2.1 植被多样性影响分析项目施工阶段,对项目区内的地表植被造成一定的破坏是不可避免的,但项目实施改变了土壤的性质,更适合于农作物的生长,同时也增强了土壤抗风沙的能力,由原来的自然植被转变为以农作物为主的人工植被,其经济效益是显而易见的.
从植物种类来看,被施工作业场地破坏或影响的植物均为广布种和当地的常见种,且分布较均匀[7].尽管项目建设会使原有植被遭到局部破坏,但不会造成周边地区植物群落的种类组成发生变化,更不会造成某一物种的消失.在工程施工过程中栽种了大量的农田防护林,一方面对于防风固沙具有显著的效果,一方面可涵养水源,改善区域生态环境.工程实施后对项目区周边向外延伸1km 范围内的现有植被类型进行详细考察,采用群落样方法对一些典型植物群落进行了调查和分析,共设样方15 个、采集植物标本100 余号.近年来由于实行封沙禁牧等措施,生态环境得到有效改善,流动沙丘大多成为固定沙丘,地表植被除少量乔木外,主要由半灌木、灌木和草本植物组成.部分裸露的地表,出现多种生物结皮,具有较强的抗风蚀功能和重要的生态效应.沙蒿群落是项目区最常见的植物群落,沙蒿群落在沙丘迎风坡、背风坡随处可见.群落一般高100cm,沙蒿盖度约40%；群落总盖度在50%左右,群落结构单一,除沙蒿外,其他植物稀少.沙蒿属于多年生半灌木,是一种典型的沙生植物,其根系发达,在沙地上生长旺盛,繁殖迅速,是荒漠草原及草原地带沙地的重要组成部分,在沙地上容易形成优势群落,对于固定沙丘,防治风沙有着十分重要的作用.沙蒿除形成大面积单优群落外,还与拂子茅组成沙蒿、拂子茅群落.此种群落零星分布于沙丘背风坡或沙丘间洼地,群落结构简单,植物种类稀少.建群种沙蒿高60~100cm左右,盖度10%；拂子茅高40cm,盖度15%；群落总盖度20%.偶见有棘豆、苦买菜、肉苁蓉、阿尔泰紫菀等.岩黄芪、沙蒿群落在项目区周边植被中所占比例不大,一般在土壤、水分条件相对较好地段出现.群落总盖度30%左右,岩黄芪盖度约10%；沙蒿盖度约15%.群落高度分为2 个亚层,岩黄芪高约100~200cm,甚至更高；沙蒿高约100cm左右,群落发育良好.常见草本植物有肉苁蓉、老瓜头、苦买菜、蒙山莴苣等.黄芪的适应性很强,既是一种良好的牧草植物,还具有固沙和改良土壤的作用.老瓜头也叫牛心朴子,为中旱生直立半灌木；茵陈蒿为中旱生草本植物.两种植物作为建群种组成群落,零星分布于项目区周边沙丘间洼地,成小片状分布.老瓜头一般高50cm 左右,盖度10%；茵陈蒿高30cm左右,盖度15%.群落总盖度20%.群落结构简单,除建群种老瓜头、茵陈蒿外,偶见有蓝刺头、拂子茅等.周边植被除上述常见植物群落外,在水分条件较好的地方,可见到沙柳群落；沙棘、沙柳群落等,在距项目区约3km 附近,还有人工栽培的杨树林、柳树林等人工植物群落.
项目区内种植的马铃薯与周边植物不产生种间竞争,不影响周边原生态植被的生长,对其生态环境不会造成干扰或破坏.项目区的水利灌溉设施可以有效增加空气湿度,改善项目区周边土壤水分条件,促进植被沿草本- 灌木- 乔木的方向进行植被顺势演替,从而增强生态环境的稳定性.可见工程项目的实施对周边植被未产生破坏作用,农作物的种植以及农田防护林的建设对于改善区域生态环境起到了积极的作用.
2.2.2 动物群落影响分析项目施工阶段,对项目区内动物栖息地会产生一定的影响.项目未实施前,得知区域动物的种类及数量十分稀少,常见有：爬行类的丽斑麻蜥（Eremias argus）；鸟类的麻雀（Passer montanus）（属国家二级保护鸟类）；野鸡（Phasianus coichicus）（又名雉鸡,属国家二级保护鸟类）和喜鹊（Pica pica）；除此之外还有野兔（Lepus capensis）(草兔)；达乌尔鼠兔（Ochtona daurica）；长爪沙鼠（Meiiones Unguiculataus）、中华鼢鼠（Myospalax fontanieri）等.项目区内还有大量昆虫,如蓝蜻蜓（蜻蜓目Odonata）、蜜蜂（Apis cerana）（蜜蜂科Apidae）、金龟子（金龟子科Scarabeidae spp.）、粉蝶（粉蝶科Pieridae)、螽（螽科Tettigoniidae）、竹节虫(竹节虫目Phaida)、蝗虫（蝗科Acrididae spp.）以及各类蚜虫（蚜科Aphididae spp.）等.麻雀与野鸡已被列入国家林业局2000 年8 月1 日发布的《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》.在进行项目建设时,要特别注意对野生动物的保护,由于周边地区环境没有发生太大的变化,动物的种类及数量也未受到大的影响.项目实施后,经实地考察和走访当地群众,项目的实施对当地动物群落现状未产生明显影响.
2.3 土壤及风沙防护影响分析
通过固沙能力提升技术、高效灌溉节水技术、水肥管理技术及防护林网建设等在项目区的示范应用,取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益,对生态环境产生了积极的影响.
采用砒砂岩与沙复配成土造田技术,选择了固沙效应显著的1∶5 的砒砂岩与沙复配比例进行成土造田,复配农田土壤由于砒砂岩中粘、粉粒的引入使得土壤中粉、粘粒含量上升,并开始出现团聚体,毛管孔隙增多,土壤粒径组成趋于优化的现象,土壤持水能力、固沙效应明显提升,土壤结构具备良性发展的基础[8,9].高效灌溉节水技术对于水资源节约利用、增加产量、提高土地利用率、防止土壤冲刷和盐碱化等具有显著效果,有效地阻挡了风沙的侵袭,改善了项目区生态环境.砒砂岩与沙养分含量低,复配土养分难以满足作物生长需求,通过水肥管理技术的应用,对于水资源和肥料合理利用发挥了重要作用.水肥管理技术的应用实现了对水分和养分的综合协调和一体化管理,满足了农作物对水分和养分的需求,实现水肥同步管理和高效利用.水肥管理技术的应用对于提高水资源和肥料的利用率,减少肥料挥发、固定以及淋洗损失,减轻环境压力发挥了重要作用.应用水肥管理技术示范区作物长势良好,品质好,产量高.这几项工程技术的综合利用和实施,将沙荒地变为可耕地,极大地提高了地表植被覆盖率,田畦正东西走向与项目区常年风向（西北风）存在一定角度,两者共同作用,在项目区内形成良好的消风区域.同时,项目区内防护林网工程可以有效抑制周边流动沙丘和半流动沙丘前移,防止流沙湮没项目区.田间道路林网建设强化了项目区内田块的有效保护措施,有效抑制流动风沙和半流动风沙的前移速度[10],减少项目区遭受风沙流掩盖的可能性,为项目区内田块保持长期有效的生产提供保障.
3 结语
毛乌素沙地的开发利用原则是补充后备耕地资源,改善生态环境.本文对开发利用过程中对项目区的水资源、生物多样性、土壤及风沙防护等方面的影响进行分析,得到开发利用过程中对水资源的影响不大,且增强了周围的植物环境的稳定性,对动物群落的影响变化不大,同时使土壤的固沙能力提高,减少了风沙侵害的结论.
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