黄河中上游能源化工区（山西）生态环境现状及演变趋势

马晓勇

（山西省环境科学研究院，山西 太原 030000）

黄河中上游能源化工区（山西）位于黄土高原东部，华北平原西侧，介于太行山与黄河狭谷之间。其东面和东南，以太行山作屏障，与河北、河南两省相连；南界中条山，隔黄河与河南省相望；西以黄河为襟带，与陕西省毗邻；北以长城为界，与内蒙古自治区接壤。地理坐标为东经110°14'6" ～ 114°34'4"，北纬34°34'8" ～ 40°43'4"之间，行政区划省辖11个地级市，119个县（市、区）。山西属大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋较为短促，时空温差悬殊。境内东北高，西南低；地貌类型复杂，山地、丘陵、盆地平原面积的比例是4∶4∶2。植被类型包括落叶阔叶林、针阔叶混交林、落叶灌丛、温带灌草丛和半干旱草原。土壤类型包括栗钙土、褐土、棕壤、草甸土、盐土、沼泽土、水稻土等。

1 黄河中上游能源化工区生态环境现状

1.1 生态资源

1.1.1 森林生态系统

评价区森林生态系统森林生长量年平均1.477m3/hm2，年总生产率为4.86%，森林蓄积量平均每亩2.73m3。1990—2000年，评价区有林地面积增加了62%，活立木总蓄积量和林分蓄积量增长43.4%和38.1%。

评价区森林生态系统表现出明显的地带性和地域差异性。由于地貌、气候、土壤等因素的制约和影响，从南到北依次为：南部和东南部，暖温带半湿润落叶栎林带，主要以栓皮栎、辽东栎、槲栎、麻栎为主，油松、华山松次之的落叶阔叶林，或针阔叶混交林和次生落叶灌丛。中部是暖温带半干旱地带，以油松、辽东栎为主的针阔叶混交林地带。北部和西北部森林植被较少，主要是温带半干旱草原地带，以草原植被、灌草丛为主。

1.1.2 草地生态系统

评价区已查明的牧草种类400多种，其中优质牧草在100种以上，白羊草、鹅观草、孤茅、蓝花棘豆、胡枝子等适口性好，营养价值高。评价区草地总面积近500万km2，占评价区国土总面积的31.7%。天然草地生态系统主要分布在东西两山的森林上限（亚高山草甸）和山体的中下部灌木草丛；其次分布于河流两岸、低湿盐碱地区和靠近农区的村边、地边、路边及水边。主要有：（1）喜暖灌木草丛，主要分布在中南部的低山丘陵区，占草地面积的52.8%，是评价区面积最大的一类草地。（2）山地灌木丛草地，主要分布在海拔1200~1800m左右的山地阴坡，占草地面积的21.4%。（3）山地草原，主要分布在恒山-内长城以北的山地和黄土高原，占草地面积的11.8%。（4）山地草甸，主要分布在海拔2000m以上的山地，占草地面积的10%。（5）低湿草甸，主要分布在中部分地的河流两岸低滩地和盐碱地，占草地面积的0.9%。（6）山地疏林草地，主要分布在太岳山、太行山、恒山等地，事发幕后的迹地草地，占草地面积的3.1%。

1.1.3 农田生态系统

农田生态系统面积最大，仅耕地面积就有406.3万km2，占评价区土地总面积的26%。根据环境条件、群落结构和生态过程的差异，可以分为：（1）晋南棉麦农田生态系统，包括运城、临汾盆地即汾河下游和涑水河流域，是评价区地势最低、无霜期最长、耕地最密集，产出最高的农田生态系统。（2）晋中小麦、杂粮、果木农田生态系统，包括太原、忻定盆地，灌溉条件较好，小麦、高粱、谷子是该系统的主要农作物。（3）晋东南旱作农田生态系统，包括太岳山以东、系舟山以南的高原和山地，属于漳河、沁河流域，农作物以玉米、谷子、小麦为主，是评价区的主要产量区。（4）晋东山地旱作农田生态系统，包括太行山山地和山间平原，主要农作物有谷子、玉米、高粱和大豆。（5）晋西黄土丘陵旱作农田生态系统，包括吕梁山中、南段及其以西的地区，是一个沟壑纵横，以黄土丘陵为主自然植被缺乏的地区，经过水土保持等农田基本建设，农业生产条件正在改善，农作物主要有谷子、玉米、大豆和高粱。（6）晋北盆地农田生态系统，包括大同盆地和阳高-天镇盆地，属于桑干河流域，粮食作物主要有谷子、马铃薯、玉米等。（7）晋西北高寒农田生态系统，包括吕梁山北段及以西各县，海拔较高，无霜期短，粮食作物以莜麦、马铃薯、谷子和大豆为主，经济作物为胡麻等。

1.1.4 城市生态系统

评价区城市生态系统主要分布于大同、忻定、长治、太原、临汾、运城等盆地区。近年来，由于经济快速发展和人口不断增长，城市生态系统规模迅速膨胀，且不断复杂化。城市生态系统植被由原先较单一的乔木树种，逐渐向乔、灌、草结合转变。同时，大量引进评价区外或者国外的种类或品种代替了本地乡土植物，工业经济发展和生活水平提高，废弃物排放量不断增加，环境污染对城市生态压力加重。

1.1.5 湿地生态系统

湿地具有重要的生态环境功能，有着极高的资源价值。根据山西省国土厅的资料，评价区各类湿地的总面积约36.6万km2，占评价区国土总面积的2.33%，但分布零散，且面积很小。其中，河流湿地在全省各地河流沿岸均有分布，面积大小不一。依其生境的不同，可分为河流湿地、滩涂湿地等，面积约为26万km2。其中最大的是汾河下游与黄河形成的三角滩涂湿地，面积约3300km2；沼泽湿地和草甸湿地主要分布于盆地的地势低、地下水位高的地域，湿地面积约0.88万km2；运城咸水湖湿地，有盐池、硝池和鸭子池等一系列群湖组成，已建立运城湿地保护区，面积约8.69万km2；水库湿地约为2.86万km2；宁武山地以马营海为主的淡水湖湿地等。

1.1.6 动物资源

山西野生动物以栖息类为主，已知的有400多种，属于国家保护的珍稀动物有70多种。其中一级保护动物有14种，二级保护动物有56种。此外，还有多种毛皮动物、肉用动物和药用动物。

1.2 水资源

山西分属黄河、海河两大流域，除北部有汇水面积不大的少数支流自内蒙流入我省外，河流均呈辐射状自省内向四周发散，汇入省外河流。全省流域面积大于100km2的河流240条。流域面积大于3000km2河流有10条，分别是：汾河、沁河、丹河、三川河、昕水河、涑水河（以上属黄河流域）、桑干河、滹沱河、清漳河和浊漳河（属海河流域）。汾河是山西人民的母亲河，发源于忻州市宁武县管涔山下，自北向南，在运城市万荣县汇入黄河干流。

2 黄河中上游能源化工区生态环境演变趋势

根据山西省生态环境特点，区域景观可划分为城市景观生态系统、森林景观生态系统（包括灌丛景观生态系统）、草原景观生态系统、湿地景观生态系统（包括河流景观生态系统）、农田景观生态系统、未利用地景观生态系统六类（见表1）。其中草原、未利用地、农田景观系统占山西总面积的81.52%，是主要的景观生态系统。从各地市景观生态系统分布特点来看，山西大部分地区处于半干旱、半湿润区，景观生态系统也主要以草原、灌丛、农田等为主。各类景观生态系统特点如下：

表1 各类景观生态系统所占比例一览表

表2 1990–2007年生态系统类型转移矩阵

2.1 森林景观生态系统地区分布不平衡，面积呈增加趋势

评价区森林面积占总面积的11.34%，山西省的森林数量有限，面积小，分布地区不平衡，主要由天然次生林和人工林组成，天然次生林主要分布在山区，省境西部从五寨、宁武的管涔山起，向南沿吕梁山脊至乡宁、吉县的狭长地带，分布较为集中。东部、中南部和南部地区的森林，多集中分布在恒山、五台山、太行山、太岳山和中条山等地。管涔山、关帝山、太岳山、中条山、五台山、黑茶山、吕梁山和太行山等都是重要的森林区。山西的森林资源承担着山西黄河段的水土保持和水源涵养的重任，具有极其重要的生态地位。

1990—2007 年评价区森林景观生态系统有递增趋势，主要原因有生态工程建设、规划调整、封山禁牧工程实施、种植结构调整、移民搬迁等使得林地面积增加。

2.2 草原生态系统居于主导地位，局部有退化现象

草原景观生态系统面积占评价区总面积的31.6%，是评价区主导的景观生态系统。受地形和水分条件的控制，评价区草原包括草原、草甸草原等多种类型，天然草地生态系统主要分布在东西两山的森林上限（亚高山草甸）和山体的中下部灌木草丛；其次分布于河流两岸、低湿盐碱地区和靠近农区的村边、地边、路边及水边。主要有：（1）喜暖灌木草丛，主要分布在中南部的低山丘陵区，占草地面积的52.8%，是评价区面积最大的一类草地。（2）山地灌木丛草地，主要分布在海拔1200~1800m左右的山地阴坡，占草地面积的21.4%。（3）山地草原，主要分布在恒山-内长城以北的山地和黄土高原，占草地面积的11.8%。（4）山地草甸，主要分布在海拔2000m以上的山地，占草地面积的10%。（5）低湿草甸，主要分布在中部分地的河流两岸低滩地和盐碱地，占草地面积的0.9%。（6）山地疏林草地，主要分布在太岳山、太行山、恒山等地，事发幕后的迹地草地，占草地面积的3.1%。

1990—2007 年，评价区草原生态系统退化趋势明显，退化区域主要分布于内陆旱地、半干旱气候与半湿润过渡带，也是草原与森林植被的交错过渡带，气候暖干化、过牧、城市化发展是局部退化的主要原因。

2.3 城市生态系统分布较散，尚未形成较大的城市群

评价区共有11个地市，城市分布零散，省会城市太原面积最大，其他城市面积较小，位于平原地区的城市面积比位于山区的城市面积要偏大，城市地区主要集中在平原地区，由于地形的限制，山地丘陵型城市扩展面积较为有限，城市扩展形式则以城市周边零星分布的新增建筑面积为主。

2.4 湿地景观生态系统类型单一，近年萎缩趋势明显

山西位于内陆腹地，湿地资源匮乏，湿地类型也比较单一。全省湿地类型共有3类11型，其中，河流湿地类包括永久性河流、季节性与间歇性河流、河心沙洲与河流交汇处湿地3型；湖泊湿地类包括永久性淡水湖、季节性咸水湖、水库3型；沼泽和沼泽化草甸湿地类包括草本沼泽湿地、灌木沼泽湿地、森林沼泽湿地、内陆盐沼、淡水泉5型。

山西省湿地主要分布于各河流流域、湖泊和水库及周围地区，主要类型有河口（内陆）湿地、河流湿地、湖泊湿地、水库湿地和沼泽及草甸湿地等，运城市辖区内沿黄湿地是黄河流域最重要的湿地之一，湿地生态系统是评价区生态服务功能最大的生态系统，各类湿地具有涵养水源、蓄水、保水灌溉、补充地下水，雨量调节径流，减弱洪峰等多种生态功能。全省各类湿地总面积约为36万hm2，约占全省总面积的2.335%。其中，河流水面面积约8万hm2；河岸滩涂面积18万hm2；沼泽和苇地面积为约9000hm2；湖泊、坑塘和可养殖水面积湿地的面积1.7万hm2；水库类型湿地面积为2.8万hm2；河岸盐碱地面积4.8万hm2；盐田类型的湿地面积为约1600 hm2。

全省现有山西运城和山西壶流河2处省级湿地自然保护区，1处省级湿地公园。南部的三门峡库区湿地被列入国家重要湿地名录。

湿地主要有四方面的生态系统服务功能：一是水量调蓄功能，黄河干支流湿地蓄水和透水性能较强，可以有效地削减洪峰和延滞洪水过程，径流调节系数高达0.65以上。此外湿地能在短时间内蓄积洪水，然后用较长的时间将水排出，有效消减洪峰，缓解防洪压力。二是调节气候功能，黄河湿地植被对局地小气候，如气候和湿度具有调节功能。三是沉沙、降解污染物净化水体功能，湿地是很好的“过滤器”，可减少进入黄河的泥沙。四是生物多样性保护功能。黄河湿地优良的水热条件，较高的景观异质性和边缘效应，为不同生态位物种提供了栖息地，是评价区生物多样性最丰富的地区。

1990—2007 年评价区湿地生态系统出现萎缩趋势，近18年湿地面积减少幅度较大，影响了局部湿地涵养水源、蓄水、保水灌溉、补充地下水、雨季调节径流，减弱洪峰等生态系统。湿地萎缩原因，除了气候干燥的影响，人工干扰是很重要的一个因素。湿地围垦，直接破坏湿地土壤基底，特别是将水体与陆地之间连接的地带改变为农田，使得生物多样性变得单一，削弱了涵养水源、雨季调节径流、保护生物多样性等功能。其次，临岸滩地公路、储煤厂等人工建筑，分割了湿地汇水区，减少湿地汇水面积。其三，水资源不合理利用，无计划的截流灌溉、工业取水，造成湿地水源补给不足，地下水水位降低，造成湿地周边非地带性植物缺水，加速了湿地萎缩。其四，山西煤矿开采造成地下水位下降，大量的工矿业废水污染了地表水和地下水，使得湿地萎缩。

2.5 河流景观生态系统是重要的“生态廊道”

评价区主要由黄河干支流生态系统组成，受地表形态的影响，河流水系主要呈散流状分布，一般多为时令河，无固定形态，零星分散且流程较短。评价区共有河流约450条，集水面积大于3000km2的河流共有8条，其中黄河流域有5条，分别是汾河、沁河、涑水河、三川河、昕水河；海河流域有3条，分别是桑干河、滹沱河、漳河。汾河是山西最大的河流，也是黄河的第二大支流。河流生态系统是重要的“生态廊道”，是评价区工农业用水的主要来源，其水质和水量直接决定着众多居民的生产与生活质量。

3 景观生态系统演变的驱动力

3.1 气候干旱是草原、湿地退化的首要原因

评价区位于半干旱、半湿润地区及半干旱半湿润过渡带，干旱、少雨，气候、水文、土壤、植被等生态因子也呈现迅速过滤的特点，自然生态系统对气候变化极为敏感，近年来评价区降水量减少，使得干旱缺水的程度加剧，导致了区域草原、湿地景观生态系统退化扩张。

3.2 水资源不合理利用加速了湿地景观生态系统的萎缩

近年来，黄河流域用水量增长迅速，工农业用水挤占生态用水，尤其是部分内陆湿地补给水源被过量截流，用于灌溉和工业取水，导致湿地水源补给不足，同时，气候干旱加剧，湿地生态系统缺水退化，萎缩加剧。

3.3 盐渍化土壤分布广泛、次生盐渍化问题突出

评价区北部地区土壤盐渍化问题突出，并有盐渍化、沙化复合体共存的特点，主要分布于大同和忻州地区。

3.4 自然因素和人为因素共同影响退化土地宏观变化

3.4.1 自然因素是退化土地局部扩展的根本原因

（1）气候干旱是首要原因

评价区土地沙漠化、土壤盐渍化现象与自然气候条件干旱有很大的关系，评价区降水少，蒸发量大，由于地下水的埋藏条件和矿化程度控制着土壤盐分的分布，水文地质条件成为盐渍化形成的决定性条件。在地下水浅埋地段，由于地下水的蒸发，使得其中的盐分不断的向地表迁移聚集，出现土壤盐渍化。

（2）黄土高原地形地貌特点是土地退化的决定因素之一

评价区大部分位于黄土高原，丘陵起伏，地面坡度较大，植被稀疏，夏季又多暴雨，造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌，更助长了沟壑扩展，加速水土流失。同时也与近代地壳上升有关，使得沟床不断下切和侧蚀，沟谷溯源侵蚀加剧，相应地谷坡又不断地扩展，于是沟间地日益破碎。

3.4.2 水资源不合理利用引发土壤次生盐渍化

土地次生盐渍化主要由三类不合理方式引起的，一是发展引水自流灌溉导致地下水位上升超过其临界深度, 使盐分通过毛细管上升, 聚集地表。二是利用高矿化度的水进行漫灌,使得盐分滞留地表。三是开垦具有积盐层的底土。

评价区退化土地的发展变化是一个系列性的综合发展过程，人为不合理开发建设活动和区域大环境背景的演变所引起的土地退化将在一定时期内持续发展。其发展速度与自然环境的演变密切相关，同时也与人为调控生态环境的力度密切相关。

4 结论

在了解黄河中上游化工区生态环境的基础上，把握该区生态环境的演变趋势，并分析评价区景观生态系统演变的驱动力。如何规范人类的活动和生产活动，防治生态环境的继续退化，并能够使退化的生态系统得以恢复，已成为各级管理者、决策者和科学家关注的焦点。