全 文 ： -I卜 7
第19卷第3期
1999年5月
生 态 学 报
ACTA EC0LOGICA S1 ICA
V01．1 9．No．3
M ay。1 999
景电灌区开发建设对区域生态环境的影响
王 辉
— - ● ‘ - _ — - _ _
‘ 一
(甘肃农业大学林学系 兰州 790070)
X，7／
5 z7 ‘f
■要 利用1994~1996年实地抽样调查资料和全县25a的气象 、农林业生产统计资料，对景泰县引黄新灌区
开发 建设以来区域内的生态环境变化进行分析，结果表明：灌区建设使区域内形成了以新型人工植被和被改
造保护的自然植被协调发展的植被景观}藿慨面积增加和地表植被盖度的提高，使区域内地表蒸筮量髓显降
低。大风 日效 、秒毒 日数，年均风速 ，最大风建值有所下 降，井使年降水量 ，空气温湿度 在一定程度上发 生了变
化}而人为作用强度愈太．开发时问愈长，植被盖度愈高的地带 ．土壤改 良效果愈好、肥力水平提 高愈快
关键调 景电灌区 ．开发，区域，生态环境
EFFECT 0F EXPL0ITAT10N AND C0NSTRUCT10N
0F JINGTAI IRRIGAT10N AREA 0N
L0CAL EC0一ENVIR0NM ENT ．
W ANG Hui
(Forestry f H f，Gansu Agricultural Uni~rsay，Lanzhou，·730070，China)
Abstract This paper analyses the changes of eeo—enviroment in the new irrigated area of
Jingtai County since its construction．The results show that，a new vegetation landscape
was formed in combination of a nxan—made vegetation and improved natural vegetation．
That increased the irrgation area and raised the cover rate of vegetation，the evaporation
capacity dropped considerably meanwhile，the day number of strong wind，the day num ber
of dust and sand storm，and the annually average speed of winds were decreased．And the
precipitation，air temperature and hum idity changed tO certain degree．The areas with
stronger activities and longer time of exploitation generally and higher cover rate of vegeta—
tion，the better effect of transforma tion and the more improved fertility in soil．However，it
Was found that irrigation could cause secondary salinization in the area of bad drainage．
Key words Jingtai Irrigated Area，exploitation，ecO—environment．
甘肃省景电灌 区是国家投资建设的 两西”重大基础性开发工程、即引黄提灌工程建设后开发起来的
一 个新型灌区。景电灌区位于36 43’～37。41 N．103。8O ～lo4。15 E之间．地处黄河上游的温带干旱荒漠气
候区．北临腾格里沙漠。区域内有可垦地资源93333hm。。整个区域地势平坦，土层深厚(1～1．5m以上)．光
热资源充足。但地表沙源丰富．气候干旱步雨 ．风 力强劲而鞭繁 干旱和风抄危害严重制约着该 区的开发和
建设。因此．在景电灌区开发之前。除了少部分土地被开垦为旱作农田和水浇地外，绝大部分区域为起伏不
收稿日期 ±1997—05—24，修改稿收到日期 1998—05 22。
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定的沙丘地或荒沙滩 电力提灌工程的建设 和发展 ，使过去干旱、荒芜的景泰川被逐渐改造开发成为一个
新型的灌溉农业区。本文以景泰县为例 ，就景电灌区开发建设 对区域生态环境的影响进行探讨研究。
1 资料与方法
在新灌区不同立地 条件下布没临时观测样地 ，对植物种类、盖度、生长状况、近地表小气候环境等进行
调查 ，同时采集土壤样品 ，测定土壤的理化性质、肥 力水平、pH值 、自然含水量 在1994～1 996年 间，共设置
临时观测样地106个、采集土样57个。在实地调查测定的同时，收集景泰县气象站1951～1995年的地面气象
观测统计 资料及景电灌区开发建设 方面的有关统计 资料 一。利用植被 、气象、土壤3方面的调查观测资料，
分折比较灌区开发前后区域内植被构成、气象条件和土壤因子的变化情况 ，及 区域生态环境的影响 。
2 景电灌区开发条件及建设进程
景泰川电力引黄提灌工程是一项高扬程 (最大提水高度602m，平均提水高度460m)、远距 离(引水工程
总干渠长1 00．57km)、大流量(总体规划设计提水流量为28．6m ／s)的电力提 灌工程 。工 程计划从黄河高扬
程提水。远距离引至景 泰JIl，开发 灌溉面积54666hm ，总投资5．54亿元 人民币。全部工程分为两期进行。一
期工程于1 989年 10月动工 ，1 974年建成通 水，在景泰县开发灌溉面积20000hm ；二期工程1984年7月开工 ，
计戈[{在嚣泰、古浪两县开发灌溉面积3281 3hm 。到1996年 ，灌溉受益面积 已达24233hm 。
景泰县土地总面积为 ．32万 hm。，在景 电灌医开发之前 ，垒县耕地面积为39113hm ，其中水浇地面积
仅5200hm ，且因水源不足 ，实际保灌面积只有3566hm 。仅占全县总耕地面积的9．12 。到景电一期工程结
束时 ，耕地面积扩大到 了42906hm ，水浇地面积发展为1 7046hm ；经过 景电二期工程 ，到1 996年 。生 县耕地
面积发展为45740hm ，灌溉面积增加为23666hm ，其中保灌面积增加刊占耕地总面积的5O．79
景 电灌区在上水前，因水分条件限制 ，人工造林成活率 、保存率极低 ，因此 。7O年代以前 。景泰县人工林
面积几乎为零 ，森林覆被率仅0．4 。1971年引水工程通 水后，该 区开始大力营造农 田林 网和防风 固沙林 。
到1977年底 ，垒县人工林保存面积增加到1326．67hm ，森林覆被率提高到0．7 ；目前，垒县有林地 面积为
541Ohm 。森林覆被率平均为1．9 但在灌区内部 ，林木覆被率 已选10％以 上 。
3 新灌区开发建设对区域生态环境的影响
新灌区开发对生态环境的影响是指灌区开发行为所弓l起的生态环境条件的改变或新的生态环 境条件
的形成 。其影响表现是多方 面的 ，有些可能是有益的，而有些也可能是有害的 ]。
3．1 灌区开发建设对区域植被构成的影响
景 电灌区开发之前 ，本区除步部分 土地被开发为旱作农田或水浇地外 ，大部分 区域是 尚未开发的干旱
荒沙滩 。地表 自然植被为典型的荒漠植被类型 。垒区常见的植物种类多为一些旱生、超旱生 沙生或盐生植
物 ，如红 砂 (Reaumuria soongorica)、油 蒿 (Artemisia ordosi~a)、籽 蒿 (^ ．sphaerocephala)、白刺 (Xitraria
tangutorurn Bobr．) 荒 漠锦鸡 儿 (Caragana roborovski kom)、沙蓬 (Agriophyllum squarrosum(IJ_)moq．)，
等口 。在地表流沙裸露、地形起伏不定 密集沙丘 占优势地 区+植被稀疏 ，盖度<9 ，4×4m 样地中 出现的
植物 种类在8种以下 ，主要为沙米、沙蓬等草本植物；在 固定抄地 ，植被盖度多在40 左右 ，植被 以多年生半
灌木 、灌木为主要建群种 ，样地 中植物种数在18种以上，常见植物为白刺、锦鸡儿 蒿类等 。
随着灌溉和土壤水分条件的改善 ，以及人为作用的大幅度增强 ，灌区植被掏成迅速开始变化 ，其变化
主要体现在 一是灌区 内农作物播种面积增加 ，特别是在作物生长季节里 ，区域 内农作物覆盖面积和覆盖度
大幅度提 高 ，农作物群落成 了生长季节灌区的主要植被景观。二是人工草地面积增加。灌区开发前 ，本区只
有天然草场 ，几乎投有人工牧草地 。到1993年底 ，垒 区人工种草面积1453hm ，其 中耕地种草1286hm 人工
草地植被盖度一般都在80 以上。三是人工林面积从无到有 ，迅速增 加 在生长季节里，人工林地 植被覆盖
度一般在4O ～90 左右 人工林群落迅速扩大是新灌区植被掏成发生根本性变化的一个重要原因。四是
灌 区内未开发 区域的 自然植被在人工封 育措施下，得到 了一定的保护和改造 ，使封 育区 自然植被逐步恢
复、繁衍 更新 ，使植被盖度增加，生物种类增多。据调查 ，保护良好的封育区植物种数要 比无保护流沙区多
1O种以上 ，植被盖度高2o 以上
新灌区开发建设使该区域从荒漠植被景观类型改变为以农作物 、人工林草地等人工植被为主体 。人工
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3期 王 辉 ；景电灌区开发建设对医域生态环境的影响 373
植被和 人工保护改造下的自然植被协调发展的植被景观 ．
3．2 灌 区开发建设对区域气象条件的影响
利用景泰县气象站25a连续、定位气象观侧资料，按景电灌区建设发展的不同时期统计气象指标．分析
不同建设时期区域气象条件的变化规律。各时期气象指标及变化见表1。
表】 景泰县25a来气象指标变化动态
Table 1 The ll~lrdcs of meteorological indexes during 25 years in Jingtai Coanty
1)T ~irst initial construction period}2)The firs~fast·speed construction period；3)The first steadily ahead period；
4)The second initial construction period；5)The second fast speed construction period ；6)Coverage of 25 years．
分阶段统计表明，随着灌医开发面积的扩大和探入．区域内主要气象要素值均产生了不同程度变化。
其 中年8级“上大风 日数、最大风速、年均风速、年蒸发量呈减小趋势 ．空气平均温度、年降水量、相对湿度
呈增加趋势。从各发展阶段看 ．变化最显著时期是在 一期灌区建设开发阶段 。
为了进一步分析探讨灌溉面积和各气象要素值变化之间的定量关系 ，选用 了多元逐步 回归分析法 ．以
灌溉面积 S、年平均 风速 、降水量 R、空气相对湿度 H 作为自变量 ，以地面蒸发量 E作为固变量 ，利用18a
资辩进行统计运算；通过统计分析，剔除了对蒸发量影响不显著的降水因子，得到逐步回归方程如下：
E 5028．68— 16．80S 十 331．L6V 一 63．84H
该方程复相关 系数 R 0．955，回归关系显著。各指标间的偏相关系数见表2
3．2．1 分阶段 比较和定量分析说明t自景电灌区开发以来 ．区域内地表蒸发量下降趋势 明显 在气候干旱
的景泰灌 医，蒸发量的大 小与地面风速 、温湿度条件以及地表性 状等多项因素都有一定 的相关性 ，但其 中
地衷风速对蒸发量影响最大，区域内灌溉面积和空气湿度对蒸发量影响次之。在多因素综合作用下，空气
湿度提高对蒸发量的降低作用要大于灌溉面积增加对蒸发量的降低作用。其原因之一是因为在这一地区
农田灌溉和地表植被覆盖主要集中在生长季节 ．而在晚秋 、冬季，特别是风力频 繁气候干旱 的早春季节 ，地
表则多呈裸露状态，故空气湿度对年蒸发量的影响要更为明显一些 总之，在气候干旱地区，区域内灌溉面
积增加和地表植被盖度的提高，将促使区域内地表蒸发量明显降低。
3．2．2 一个 区域 的年平均风速 ，主要取决于大气候条件和大气环流 。就灌溉面积而言 ，与年平均风速的相
关性相对较小 但并不能全面反映灌区建设对地面风力条件的影响 事实上 景电灌医 自开发以来 由于』、
工林、特别是农田防护林和防风固抄林 表2 吝计算指标问的偏相差系数
面积的迅速增加，使区域内生态林植被 Table 2 Corrdati~a co-effitielR between~a|talaliollindexes
体系 日益扩大完善，在林带、林网保护
区 ，近地表风速一般降低 3O 左 右，在固
定沙丘 区，2m高处地面风速与流沙 医相
比降低 12．8 左 右，输 抄 率 下降94 左
右。连续系统的保护性植被体系使区域
近地表风速 系统 削弱，井使区域 内大风 、
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沙暴天数减少，使最大风速值降低 。景泰县新灌区开发建设25a来 。年均风速从3．66m／s降低到1．98m／s，最
大风速从21．7m／s降到1 4．0m／s．年8级以上大风 日数从5j．6d减少到5．4d。各项风力指 标明显下降。当然 ，
这种下降趋势和降幅是在大气候 的主导作用下产生的，并不完全都是灌区开发建设 的影响结果
3．2．3 随着灌溉 面积增加和地 表性状 的改善 ，区域内空气 相对湿度和降水量也有一定程度 的影响和改
变。比较而言，灌溉面积x~-者的影响程度明显小于对蒸发量、地表风速的影响 ，且变化趋势表现复杂。
3．3 灌区开发建设对区域土壤条件的影响
土壤的理化性 质、肥力水平直接影响着地上部分 植被的生长状况 ，而人工植被的培育和发展，叉将反
过来影响和促进土壤的进一步熟化和改良 为了分析新 灌区开发对土壤 条件的影响 。选择了一块地域上相
连 、开发前立地条件基本一致 、开发后土地利用方式差别显著的地段作为观测区 ．对观测 区内原始地貌类
型一一 流沙地 ，以及 人工封育 区、新开垦的农 田、林地的土壤机械组成、自然含水量、肥力水平、土壤 pH值
进行测定分析 测定结果见表3、图1。
表3 景泰县不同土地 利用条件下土壤物理性质
Table 3 Pb~ ieal characteristics of soil under different cultivation ways in Jiagtai County
* 土壤古水量测定时问 -Coil water∞n 兀1 determine date：1995—04-l7～04—27．
1)Drift sand at ：COVET degree is<9 l2)Protected area：COVe[degre is 1O ～ 19％l 3)Protected a[ea：cover de—
greeis 20~～4O ；4)Plantationforest stand：Poplar sheet plantedin19941 5)pLantatlonforest stand：Poplar sheet a吡一
ed in 1995l 6)Farmlat }reclaimed land in 19921 7)FarmLand：reclaimed land in 1994；8)Abandoned des~atmn 1 year
{
噬
图1 不同利用方式下的土壤肥力动志
F ．1 The fertility trends。f different cultivation ways
⋯ ⋯ 半固定沙丘 Semi一~ixed dune~⋯ -固定沙丘 Fixed dune~一⋯ 一林地 Wood land 小麦地 Wheatland
3．3．1 人为影响强度愈大、植被覆 盖度愈高的区域 ，土壤性质变化愈显著。在原来 基本 一致 的土壤条件
下，因人为作用性 质和强度不同 ，使土壤机械组成产生了较大差异。以dO．1mm粒径的细物质含量分析，流
沙区为1O 左右，封育区提高到2O 左右，人工林地和灌溉农田提高到30 以上 说明人为影响强度愈大 、
植被盖度愈高的地段 ，土 壤细粒化过程愈为显著 随着土壤机械组成变细 ，土 壤保永 、持水能力也相应提
高 ，流抄区土壤 自然含水量仅0．38 左 右，封育区提高 到0．48 ～1．5 ，人工林地和农 田达 5 ～8 。从
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王 辉 ：景电灌区开发建设对 区域生态环境的影响 375
土 壤肥力水平变 化情况看 ，农耕地 由于人 工施肥 ，土壤有机质和肥力水平提高较快 ，其 中土壤表层 (0～
40cm)提高最显著 在无 人工施肥区域，土壤肥力水平提高速度以人工林地最快 、固定沙地次之。
3·3·2 人为作用时间禽长的土地 ，土壤性质变化愈显著。例如 。开垦前立地条件基本 一致的土地 ，开垦种
植4a后 ，土壤细粒物质含量要 比开垦种植了2a的农田地细粒物质含量高1 6．6 ，土壤含水量 高61．7 。两
块相连的^工林地 -2年生林地要 比1年生林地的细植物质含量高38．2 ．土壤自然含水量高20．4％。
3·3·3 开 垦后叉弃耕的撩荒地 t由于气候干旱和强 烈的风蚀作 用，使土壤重新粗化、沙化 ，含水量和土壤
肥力水平迅速下降 。如撩荒la后 ，土壤有机质含量 比耕地低35．6 =
3·3．4 引水灌溉和 人为改变地表植被构成后，使鹾域 内不同利用方式下土壤盐分运行状态也发生 了一定
的变化。以土壤 pH值 为例 ，在半 固定沙丘和 固定沙丘地带 。O~80cm 土层平均 pH值为9．25。最高值 出现
在40～60cm 中层 ．为9．3-晟低值出现在 土壤下层，为8．90；排水 良好的耕地 。由于 灌溉水的淋 洗作用 。使
O～80cm平均 pH值下降为8．89，最高值为9．00-出现在0～20cm 表层 ，从20cm深开始 ，愈向下土壤 pH值
怠高 。有一定灌溉条件的人工林地 ，土壤 pH值小于封育区而大于耕地。这证明了在排水良好地带发展灌溉
能促进土壤上层含盐量在一定范围内下降。但是，在地形较 为封闭、排水不畅的条件下，灌溉也加剧 了本 区
部分土地的次生盐溃化。据景 泰县水电局扬生成调查报告 ，景泰一期 灌区1969年大面积灌溉前。土壤0～
1lOcm深度平均含盐量为0．753 ，其 中0～32cm 上层平均 台盐量仅为0．599 ，到 1990年，0～100cm深度
土壤平均含盐量提高到了1．179 ，其中O～30cm屡高达 1．844 。据分析 。本地土壤古盐量提高和盐碱化
土地面积的扩大，从 自然条件来讲 ．是 由于土质古盐丰富、气候干燥 、蒸发积盐过程显著、以及地形封闭、排
盐不畅的结果-从人为因素分析 ．则主要是由于不合理 的大承漫灌和无人工排水系统所致r 。
4 结论
4．1 景 电灌区开发建设对 区域植被构 成产生 了直接 影响 。使原来以荒漠植披为主体 的自然植被 区．逐步
改造成了一个 以农作物、人工林草地为主体 ，人工植被和人工保护改造下的 自然植被协调发展的植披 区。
4·2 灌区开发建设和地表植披盖度的增加 ，使 区域内地表蒸发量明显降低 ，并在多因素综合作用下．使近
地表平均风速 、最大风速 、大风 日数、沙暴 日数有所减少 ，使区域年降水量和空气温湿度也产生了一定的变
化 但受大气候条件制约 ，各气象指标的变化幅度不同。
4·3 不同的土地开发利用摸式 t土壤理化性质和肥力水平变化大 小不同。人为作用强度禽大、人工植被盖
度禽高、人为作用时间禽长的地带 ，土壤细粒化作用愈显著 ，保水持水力愈强 。土壤肥力水平提高愈快。
4·4 在排水良好地带 -灌溉促进 了土壤表层盐分 的向下淋洗 。但在排水不畅地带 ，新 灌区开发 引起的土壤
次生盐溃化问题，是景电灌区开发建设弓f起的不良环境影响之一。应受蜀有关方面的高度重视。
参 考 文 献
1 甘肃省统计局．甘肃省国民经济统计资料 (1949~1978年)．1981 09
2 甘肃省林业厅 三北 规蜘办公室 ，甘肃省林业勘察设计院．甘肃省“三北 防护林体 系建设二期工程规划说 明书
1985-1～ 68
3 甘肃省林业厅三北三期规划办公室，甘肃省林业勘察设计院．三北防护林体系建设甘肃省三期工程规蜘 1996 O6。2
～ 蚰
4 王国申．区域性 防护林体系的环境影响评竹研究．北京林业大学学报，1995，17 11 1~I18
5 张 强·甘肃中北部土地沙漠化特征及整治途径．见：中国科学院兰州抄漠研究所编．中国科学院兰 州抄漠研究所集
刊(第4号)．北京：科学出版杜。1995．150～153
6 苏生海，等．罱电整匠土壤盐溃化的防冶．甘肃农业大学学报，1998，28 145~149
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