賴先齊，王江麗,*，程勇翔，張鳳華，帕尼古麗·阿汗別克，張 偉，祁亞琴

1 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 石河子 832003 2 石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 石河子 832003

中國(guó)西北及中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)分類

賴先齊1，王江麗1,*，程勇翔2，張鳳華1，帕尼古麗·阿汗別克1，張 偉1，祁亞琴1

1 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 石河子 832003 2 石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 石河子 832003

應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理以水為主線建立綠洲農(nóng)區(qū)樹(shù)形分類體系，將中國(guó)西北及中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)采用五級(jí)指標(biāo)分類并進(jìn)行區(qū)劃。一級(jí)分類指標(biāo)為水熱配合狀況，分水熱同期型或不同期型；二級(jí)指標(biāo)為水汽主要來(lái)源，分西風(fēng)環(huán)流帶來(lái)水汽型或太平洋季風(fēng)帶來(lái)水汽型；三級(jí)指標(biāo)為灌溉水來(lái)源，分為“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”產(chǎn)生河流灌溉型或由“系統(tǒng)”外來(lái)河流灌溉型；四級(jí)指標(biāo)為不同河流類型灌溉形成的土壤，分地面河灌溉形成灌淤土型或地下徑流(河)井、泉清水灌溉形成灌耕土型；五級(jí)指標(biāo)為地理位置名稱及當(dāng)?shù)氐臍夂驇?。將分類結(jié)果用億圖圖示專家軟件繪成樹(shù)形分類圖，再用ArcGIS9.3軟件制成分類分布圖。經(jīng)分析比較得出：中國(guó)西北水熱同期型較中亞水熱不同期型綠洲農(nóng)區(qū)的光、溫、水資源耦合效應(yīng)更優(yōu)越。

綠洲農(nóng)區(qū)；生態(tài)環(huán)境；樹(shù)形分類體系

地處亞歐大陸中部干旱區(qū)的中國(guó)西北及中亞綠洲農(nóng)區(qū)，在世界范圍內(nèi)面積最大、類型最豐富(圖1)，是人們生活、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化活動(dòng)的載體，孕育了古絲綢之路，今天又擔(dān)當(dāng)著向西開(kāi)放、建設(shè)現(xiàn)代絲綢之路的重任。然而，作為干旱區(qū)精華的中國(guó)西北及中亞綠洲農(nóng)區(qū)的特點(diǎn)是什么？在世界綠洲體系中的位置是什么？其界限如何劃定等問(wèn)題？迄今為止學(xué)術(shù)界仍沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，值得深入探討。綠洲是干旱區(qū)的非地帶性景觀，其形成與水、土資源及人類活動(dòng)關(guān)系密切，其生產(chǎn)力與水熱條件息息相關(guān)，影響因子多，區(qū)劃困難。以往分類主要采用單指標(biāo)或多指標(biāo)組合的方法，揭示了許多規(guī)律，應(yīng)很好繼承、發(fā)展。但鮮有涉及中亞綠洲農(nóng)區(qū)[1]、更少有對(duì)其它地區(qū)的研究，制約了學(xué)科的發(fā)展。為此，需要在前人基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)建新的綠洲農(nóng)區(qū)分類指標(biāo)及指標(biāo)體系，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等提供理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)、促進(jìn)綠洲學(xué)科發(fā)展[2]。

1 研究區(qū)域與資料來(lái)源

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域包括中國(guó)西北的新疆、甘肅河西走廊、內(nèi)蒙古西部平原、青海柴達(dá)木盆地、寧夏銀川-內(nèi)蒙古河套平原及中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)等亞歐大陸中部溫帶干旱區(qū)(圖1)[3- 4]。研究區(qū)域在夏季處于太平洋季風(fēng)與西風(fēng)環(huán)流交接地帶，降水稀少，生態(tài)環(huán)境脆弱，但“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”獨(dú)特的地理地貌又造就了特色而高效的灌溉綠洲農(nóng)業(yè)。

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 sketch map of research area

1.2 資料來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)主要來(lái)自中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)[5]，不足部分通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部資料等多種途徑收集；中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)資料來(lái)源于與哈薩克斯坦國(guó)立塔拉茲大學(xué)的合作研究[1]；中亞綠洲農(nóng)業(yè)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)資料來(lái)源于與我校俄語(yǔ)系師生的合作研究[6]。

2 研究方法

(1)水熱配合等級(jí)劃分

收集上述有關(guān)地區(qū)逐月降水量(mm)、月平均氣溫(℃)等氣象資料，計(jì)算6—9月降水量占全年百分率作為判斷水熱同期或不同期的依據(jù)[4]，并制定水熱配合等級(jí)表1。

(2)采用億圖圖示專家軟件及ArcGIS9.3軟件作圖

在分類研究基礎(chǔ)上用億圖圖示專家軟件繪制綠洲農(nóng)區(qū)樹(shù)形分類體系圖；用ArcGIS9.3軟件做綠洲農(nóng)區(qū)類型分布圖，圖中不同顏色斑塊表示相應(yīng)的綠洲農(nóng)區(qū)(山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)地域范圍)類型，數(shù)字代碼分別表達(dá)不同綠洲農(nóng)區(qū)的水熱配合等級(jí)和分類指標(biāo)組合，結(jié)果直觀、簡(jiǎn)明。

表1 根據(jù)6—9月降水量占全年百分率劃分的水熱配合等級(jí)表Table 1 Water-heat condition grading table of rainfall percentage during June—Sep. to the whole year

3 結(jié)果與分析

3.1 建立以水為主線的綠洲農(nóng)區(qū)樹(shù)形分類指標(biāo)體系

3.1.1 選取綠洲農(nóng)區(qū)分類指標(biāo)

在前人研究基礎(chǔ)上，按生態(tài)學(xué)理論以水為主線，選取下列五級(jí)彼此關(guān)聯(lián)的指標(biāo)，每級(jí)指標(biāo)又區(qū)分為兩種類型，用兩個(gè)代碼分別表示。

(1)水熱配合

水、熱是生物生長(zhǎng)發(fā)育的首要生態(tài)條件，良好的水熱配合更重要。水熱配合主要指6—9月植物旺盛生長(zhǎng)期間降水量占全年的百分率，≥33.3%為水熱同期；反之為不同期(表1)。

地球自轉(zhuǎn)使北半球溫帶形成西風(fēng)環(huán)流給干旱區(qū)帶來(lái)降水，但夏季隨太陽(yáng)直射點(diǎn)南移，中亞等地又受副熱帶高壓控制，降水比率很小，水熱不同期；而中國(guó)西北干旱區(qū)由于受青藏高原阻隔影響，夏季無(wú)副熱帶高壓控制，仍受西風(fēng)環(huán)流或太平洋季風(fēng)作用，降水比率大，呈水熱同期[7]。

(2) 水汽主要來(lái)源

夏季中國(guó)新疆的西風(fēng)環(huán)流攜帶著大西洋水汽遇冷形成降水；甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古西部及青海柴達(dá)木盆地等夏季太平洋季風(fēng)(《中國(guó)氣候》稱大陸性季風(fēng)[8])攜帶的水汽遇冷后也形成降水。

(3) 灌溉水來(lái)源

夏季中國(guó)西北及中亞的山前平原綠洲農(nóng)區(qū)很難形成有效降水，農(nóng)業(yè)必須灌溉，用水主要依靠西風(fēng)環(huán)流或太平洋季風(fēng)在“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”的山地產(chǎn)生抬升性降水及冬季積雪融化產(chǎn)生的河流用于灌溉[9]，不足時(shí)開(kāi)發(fā)地下水補(bǔ)充；中國(guó)西北還有另一種灌溉水源，即發(fā)源于青海的黃河(稱為“系統(tǒng)”外河流)灌溉寧夏、內(nèi)蒙古等平原綠洲農(nóng)區(qū)。

(4) 河流類型及其灌溉形成的土壤

中國(guó)西北及中亞“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”產(chǎn)生的地面河(包括黃河)攜帶的泥沙沉積，歷史上形成了沖、洪積扇和沖積平原等地貌，如今通過(guò)灌溉又形成灌淤土[10]；吐魯番等特殊地區(qū)采用地下徑流的坎兒井、泉及機(jī)井清水灌溉，形成灌耕土(灌漠土)[10]。

(5) 綠洲農(nóng)區(qū)的地理位置、名稱及當(dāng)?shù)氐臍夂驇У?/p>

該級(jí)指標(biāo)是前四級(jí)指標(biāo)對(duì)溫帶綠洲農(nóng)區(qū)分類的結(jié)果。如果需要將亞熱帶綠洲農(nóng)區(qū)分類，可將本級(jí)指標(biāo)再分為溫帶或亞熱帶兩種類型。

根據(jù)需要，一些地區(qū)還可以結(jié)合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)擴(kuò)展建立下一級(jí)指標(biāo)，進(jìn)一步豐富分類指標(biāo)體系，提高其應(yīng)用價(jià)值。

3.1.2 建立綠洲農(nóng)區(qū)分類體系

將上述五級(jí)分類指標(biāo)名稱置于樹(shù)形分類體系圖的上部，與左側(cè)“綠洲農(nóng)區(qū)”共同構(gòu)成分類體系框架(圖2)。并在前四級(jí)指標(biāo)下將各自區(qū)分的兩種類型分別用代碼表示(含義見(jiàn)圖2備注)。該分類體系具體使用方法如下：首先確定需要研究的某綠洲農(nóng)區(qū)，再按各級(jí)指標(biāo)要求逐級(jí)獲取相應(yīng)內(nèi)容納入體系，定出代碼，即可確定該綠洲農(nóng)區(qū)在分類體系中的位置及名稱，得到相應(yīng)的指標(biāo)代碼組合；多個(gè)綠洲農(nóng)區(qū)就構(gòu)成了分類體系樹(shù)狀圖。分類過(guò)程簡(jiǎn)單易行、針對(duì)性強(qiáng)。如新疆北疆沿天山一帶溫帶干旱綠洲農(nóng)區(qū)具有：水熱配合弱同期(代碼1)、降水水汽主要來(lái)源于西風(fēng)環(huán)流(代碼3)、灌溉用水由“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”產(chǎn)生的河流提供(代碼5)、土壤為灌淤土(代碼7)等信息，指標(biāo)組合代碼1- 3- 5- 7，位置在圖2上部。

圖2 中國(guó)西北及中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)樹(shù)形分類體系圖Fig.2 Tree form classification system of main oasis agricultural area in the Northwest of China and Central Asia 圖中指標(biāo)組合代碼含義 1: 水熱同期; 2: 水熱不同期; 3: 西風(fēng)環(huán)流水汽; 4: 太平洋季風(fēng)水汽; 5: 山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)的河流灌溉; 6: 系統(tǒng)外來(lái)河流灌溉; 7: 灌淤土; 8: 灌耕土

3.1.3 樹(shù)形分類體系的特點(diǎn)

(1)水是綠洲農(nóng)業(yè)的命脈，以水為中心的綠洲農(nóng)區(qū)樹(shù)形分類體系主線明確，是一個(gè)宏觀與微觀結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)的整體，能夠從多方面反映綠洲農(nóng)區(qū)生態(tài)環(huán)境。

(2)該分類體系采用了逐級(jí)展開(kāi)確定某綠洲農(nóng)區(qū)在分類體系中名稱及位置的方法，類似于通過(guò)生物檢索表檢索某物種在分類體系中名稱(位置)的方法，符合人類認(rèn)知自然現(xiàn)象的規(guī)律。

(3)分類不僅全面反映了中國(guó)西北及中亞的廣大地區(qū)，還能顯示井、泉清水灌溉及大規(guī)模流域間調(diào)水工程所開(kāi)發(fā)的新綠洲等特殊綠洲農(nóng)區(qū)在體系中的位置。

將研究區(qū)域的綠洲農(nóng)區(qū)按上述分類體系進(jìn)行分類，再采用ArcGIS 9.3軟件做分類分布示意圖(見(jiàn)圖3)，并標(biāo)注水熱配合及指標(biāo)組合，如新疆北疆綠洲農(nóng)區(qū)為：(IV)弱同期、1- 3- 5- 7。

圖3 中國(guó)西北及中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)(山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)范圍)分類分布示意圖Fig.3 Distribution diagram of main oasis agricultural area classifications in the country-oasis-desert system in the Northwest of China and Central Asia①圖中水熱配合等級(jí)見(jiàn)表1；②圖中指標(biāo)組合代碼含義見(jiàn)圖2注

3.2 研究區(qū)內(nèi)主要綠洲農(nóng)區(qū)分類解析

3.2.1 中國(guó)西北水熱同期型綠洲農(nóng)區(qū)

主要分布在我國(guó)新疆、甘肅河西走廊、寧夏及內(nèi)蒙古黃河沿岸、青海柴達(dá)木盆地等溫帶大陸性干旱氣候區(qū)。最大特點(diǎn)是受南面青藏高原影響，夏季無(wú)副熱帶高壓作用[7]，高空西風(fēng)環(huán)流或太平洋東南暖濕季風(fēng)帶來(lái)的水汽分別形成降水，使6—9月降水比例高，水熱同期[6]。其中新疆屬西風(fēng)環(huán)流作用，甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、青海等由太平洋季風(fēng)作用。它們的山前平原綠洲農(nóng)區(qū)降水量不多，但山地降水較多，尤其是水熱同期的夏季山地降水更多。據(jù)烏魯木齊地區(qū)測(cè)定，市區(qū)海拔850m，6—9月降水97.2mm，占全年的39.3%，而海拔2150m的小渠子6—9月降水則增加到253.7mm(為烏魯木齊市的2.6倍)，占全年的39.5%，降水形成的河流用于灌溉，攜帶的泥沙沉積形成灌淤土；而吐魯番等特殊地區(qū)采用井、泉清水灌溉，形成灌耕土。分別發(fā)育成不同綠洲農(nóng)區(qū)類型。

(1) 新疆天山北部中溫帶、干旱、水熱弱同期型綠洲農(nóng)區(qū)

該區(qū)雖然受青藏高原影響，但又與中亞比鄰且有多個(gè)山口、河谷相通，故水熱配合弱同期(圖3中用綠色表示)，其地理位置處于水熱配合強(qiáng)不同期的中亞(黃色表示)與強(qiáng)同期的東疆(藍(lán)色表示)之間，代碼為1- 3- 5- 7。在該地區(qū)高空西風(fēng)環(huán)流攜帶的水汽與夏季時(shí)有的西北冷濕氣流相遇，并受到東西走向的天山及阿爾泰山等阻滯生成較強(qiáng)的抬升性“雨區(qū)”[11]，產(chǎn)生河流進(jìn)行灌溉。山前平原綠洲農(nóng)區(qū)降水年平均253.7mm，6—9月占37.3%，干燥度3.7[6]。冬季西伯利亞冷濕空氣東南下，較我國(guó)東部降雪多、氣溫低。其中北疆沿天山一帶緯度較南(43.8—44.1°N)、≥10℃積溫3400℃左右，是優(yōu)質(zhì)早熟棉區(qū)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展很快。尤其是石河子墾區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代工業(yè)、城鎮(zhèn)化建設(shè)全面發(fā)展、生態(tài)環(huán)境改善，初步建成現(xiàn)代人工綠洲[12]；北部的塔城、阿勒泰地區(qū)緯度偏北(46.7—47.8°N)，≥10℃積溫2882.6℃，12月及1、2月降水多達(dá)60.45mm，積雪厚、氣溫很低，主要種植春小麥、油葵、苜蓿等。

阿爾泰山西南坡降雨多，呈梳狀發(fā)育了哈巴河、布爾津河等多條河流匯入額爾齊斯河，自東向西流出國(guó)境注入北冰洋形成外流河；其余為內(nèi)流河。

20世紀(jì)90年代興建“引額濟(jì)烏、引額濟(jì)克水利工程”,在原有水系基礎(chǔ)上增添額爾齊斯河水源(系統(tǒng)外水源)，供應(yīng)烏魯木齊及克拉瑪依等城市用水，擴(kuò)大綠洲農(nóng)區(qū)范圍。其中克拉瑪依“石油城”在系統(tǒng)外河流灌溉下新增大面積農(nóng)田，建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、發(fā)展現(xiàn)代石油工業(yè)和城市建設(shè)、改善生態(tài)環(huán)境，快速建成較為完善的現(xiàn)代人工綠洲，避免了干旱地區(qū)資源型城市在資源枯竭時(shí)出現(xiàn)的衰敗景象，使圖3綠色部分中再分離出一小塊褐色，代碼1- 3- 6- 7。

(2) 新疆南疆盆地暖溫帶極干旱、水熱強(qiáng)同期型綠洲農(nóng)區(qū)

橫貫新疆中部的天山阻滯了西北冷濕空氣南下，使南疆盆地氣候極干旱，南部更盛。如喀什-阿克蘇一帶年降水59.5mm，6—9月降水占60.55%，水熱配合強(qiáng)同期，干燥度12.47；而南部的和田年降水38.5mm，6—9月占50.4%，≥10℃積溫4300℃左右，干燥度23.54。該盆地依靠天山、昆侖山等產(chǎn)生內(nèi)流河灌溉，形成灌淤土，代碼為1- 3- 5- 7，很適合種植棉花、瓜果，實(shí)行多熟種植。近年來(lái)該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)初見(jiàn)成效。

(3) 新疆東部吐魯番、哈密盆地暖溫帶極干旱、水熱強(qiáng)同期型綠洲農(nóng)區(qū)

該區(qū)地處內(nèi)陸極干旱荒漠區(qū)，西風(fēng)環(huán)流攜帶的水汽已很少，太平洋季風(fēng)也難到達(dá)。吐魯番盆地又因海拔低(艾丁湖 -154.31m)，夏季溫度很高，≥10℃積溫達(dá)5447.2℃，年降水19.6mm，6—9月占68.9.%，干燥度57.15。由于地理位置、地質(zhì)條件及盆地地貌等特殊原因，山體不高的天山東段南坡只發(fā)育成小河流，多數(shù)在沖積洪積扇頂部完全滲漏成地下徑流(河)流向盆地，在泉水溢出帶形成坎兒井、泉進(jìn)行灌溉(圖3藍(lán)色部分中的紅色小斑塊)。清水灌溉形成了歷史悠久的灌耕土[10]，代碼1- 3- 5- 8。20世紀(jì)60年代坎兒井灌溉的農(nóng)田占耕地70%，其余為山前水系地面河流及泉水灌溉*《新疆農(nóng)業(yè)資源》，內(nèi)部資料，1964： 92- 93。近年為增加耕地開(kāi)發(fā)了機(jī)井灌溉(導(dǎo)致坎兒井灌溉減少)，建立了新的水土平衡[13]；哈密盆地年降水34.9mm，6—9月占54.7%，干燥度19.9，主要依靠攜帶有泥沙的內(nèi)流河灌溉，形成灌淤土，代碼1- 3- 5- 7。冬季氣候冷、干燥，適宜生產(chǎn)長(zhǎng)絨棉、陸地棉、高粱、葡萄，實(shí)行多熟種植。

(4) 甘肅河西走廊中溫帶、干旱或極干旱、水熱強(qiáng)同期型綠洲農(nóng)區(qū)

河西走廊呈東南走向，與夏季太平洋東南季風(fēng)吻合，降水從東到西逐漸減少。如東部山前平原的綠洲農(nóng)區(qū)武威，年降水165mm、6—9月占70.3%，干燥度3.63；西部的敦煌年降水39mm、6—9月占66.7%，干燥度18.8。該區(qū)依靠祁連山產(chǎn)生多條內(nèi)流河灌溉形成灌淤土，代碼1- 4- 5- 7。冬季受蒙古-西伯利亞高壓控制，寒冷、干燥。河西走廊是甘肅省糧倉(cāng)，尤適合小麥套種雜交玉米制種，制種量占全國(guó)的30%—40%。

另外，20世紀(jì)90年代甘肅省依托現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)實(shí)力在河西走廊東面的景泰縣境內(nèi)建成多級(jí)泵站，揚(yáng)黃河水開(kāi)發(fā)出了新的外流型綠洲農(nóng)區(qū)。

(5) 寧夏銀川-內(nèi)蒙古河套中溫帶、干旱、水熱強(qiáng)同期型綠洲農(nóng)區(qū)

寧夏中衛(wèi)、銀川-內(nèi)蒙古河套等黃河沖積平原，由太平洋季風(fēng)所帶水汽形成降水。如銀川市年降水197mm，6—9月占70.55%，干燥度3.26，主要依靠黃河水灌溉，屬年代久遠(yuǎn)的外流河灌淤土綠洲農(nóng)區(qū)(圖3中褐色部分)，代碼1- 4- 6- 7。冬季受蒙古-西伯利亞高壓控制，寒冷、干燥。本區(qū)盛產(chǎn)糧食，有“寧夏灘兩頭尖，千里黃河富銀川”、河套地區(qū)也流行“千里黃河唯富一套”之說(shuō)。

寧夏于20世紀(jì)90年代前后，在紅寺堡等干旱臺(tái)地建成揚(yáng)黃新外流型綠洲農(nóng)區(qū)。

(6) 內(nèi)蒙古西部中溫帶、極干旱、水熱強(qiáng)同期型綠洲農(nóng)區(qū)

本區(qū)域遠(yuǎn)離海洋，太平洋季風(fēng)影響微弱，加上區(qū)內(nèi)的大面積沙漠戈壁，更加劇了干旱程度。區(qū)內(nèi)河流很少，主要為中部由河西走廊流入的黑河，形成額濟(jì)納旗沖積平原灌淤土綠洲農(nóng)區(qū)，年降水35.2mm，6—9月占75.3%，干燥度19.4。冬季受蒙古-西伯利亞高壓控制，寒冷、干燥。

太平洋季風(fēng)在山體不高的賀蘭山西側(cè)的阿拉善左旗降水不多(年降水149.2mm)，溝谷內(nèi)形成季節(jié)性小河，滲漏為地下徑流，流向西部沙漠，在加爾勒賽蘇木孿井灌區(qū)由于地質(zhì)巖層儲(chǔ)水條件較好而形成井、泉，清水灌溉，面積約0.6×104hm2[3,14]。

20世紀(jì)90年代實(shí)施四級(jí)揚(yáng)黃工程開(kāi)發(fā)孿井灘，建成新外流型灌淤土綠洲農(nóng)區(qū)，耕地?cái)U(kuò)大到1.487×104hm2[3]，適于玉米制種、西甜瓜等生產(chǎn)。

(7) 青海高原柴達(dá)木盆地高寒、干旱或極干旱、水熱強(qiáng)同期型綠洲農(nóng)區(qū)

盆地海拔2800—3000m，夏季氣溫不高、時(shí)間短，太平洋季風(fēng)的水汽在祁連山南坡、昆侖山北坡等產(chǎn)生河流灌溉，形成灌淤土，代碼1- 4- 5- 7。降水從東到西逐漸減少，北部多于南部。如盆地北部的德令哈年降水169mm，6—9月占71%，≥10℃積溫1884℃，干燥度2.45；南部昆侖山山前的格爾木年降水41mm，6—9月占75.6%，≥10℃積溫2175℃，干燥度10.5；西北部十分干旱，只有少數(shù)地區(qū)有小面積的井泉灌溉綠洲。冬季受蒙古-西伯利亞高壓控制，寒冷、干燥，適宜種春小麥、春豌豆、春油菜等對(duì)積溫要求不高的作物，春小麥單產(chǎn)曾創(chuàng)全國(guó)紀(jì)錄。

3.2.2 中亞溫帶、干旱區(qū)水熱強(qiáng)不同期型綠洲農(nóng)區(qū)

全球水熱不同期氣候主要分布在地中海氣候型區(qū)域，中亞是其中的干旱區(qū)。如烏茲別克斯坦的撒馬爾罕、塔什干，哈薩克斯坦的塔拉茲，吉爾吉斯斯坦的比什凱克等位于天山西段山前平原綠洲農(nóng)區(qū)(67—71.5°E、39.6—43.3°N)，是絲綢之路上的古綠洲，平均≥10℃積溫4090.7℃，干燥度4.9[6]，年降水316.5mm，6—9月占7.5%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須依靠“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”產(chǎn)生的河流灌溉[1]。該區(qū)產(chǎn)生水熱不同期的主要原因是冬季與夏季分別受西風(fēng)環(huán)流與副熱帶高壓交替控制，冬、春季西風(fēng)環(huán)流作用下降水較多，而夏季在副熱帶高壓影響下氣流下沉，再加上遠(yuǎn)離海洋，不僅平原農(nóng)區(qū)降水很少、山區(qū)降水也相應(yīng)減少，水熱配合強(qiáng)不同期(圖3黃色部分)，代碼2- 3- 5- 7。中、小型河流消失在沙漠中，大型河流阿姆河、錫爾河等匯入咸海，均屬內(nèi)陸河。本區(qū)域?qū)俅箨懶詺夂?，南部暖溫帶氣候的灌淤土在灌溉條件下很適合種植棉花、瓜果及實(shí)行多熟種植；北部溫帶氣候盛產(chǎn)小麥、甜菜、馬鈴薯、苜蓿等。

中亞北部哈薩克斯坦首都阿什塔拉市(71.5°E、51.2°N)，屬偏北的平原丘陵地帶，西風(fēng)環(huán)流帶來(lái)水汽，年降水300mm、6—9月占6%[5]，干燥度5.75，≥10℃積溫2347℃，依靠阿克德姆山產(chǎn)生的河流灌溉；南部土庫(kù)曼斯坦科佩特山脈東北山前平原的阿什哈巴德市(58.7 °E、37.9°N)由西風(fēng)環(huán)流帶來(lái)水汽，年降水60mm，6—9月降水占5%，依靠科佩特山脈產(chǎn)生的河流灌溉，與塔什干等的分區(qū)類型基本相同。該區(qū)需更全面、深入的研究。

與中亞水熱不同期型綠洲相比，中國(guó)西北的水熱同期型綠洲在夏季山區(qū)降水更多，產(chǎn)生較多灌溉用水，與平原地區(qū)的高溫和充足的光照耦合效應(yīng)更佳，適合生產(chǎn)棉花、加工番茄、瓜果、玉米制種等特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品[9]；并建立起相應(yīng)的灌溉模式，水資源利用率高[6]，同時(shí)也有利于生態(tài)用水的保障。西北綠洲地區(qū)河流水量的年際間穩(wěn)定性高達(dá)80%以上，加上該地區(qū)歷來(lái)重視水利建設(shè)和改進(jìn)灌溉技術(shù)[15]，故又較我國(guó)東部受臺(tái)風(fēng)或副熱帶高壓作用，澇、旱災(zāi)害多發(fā)地區(qū)優(yōu)越，被譽(yù)為中國(guó)農(nóng)業(yè)中的“奇葩”[4]。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)本文以中國(guó)西北及中亞綠洲農(nóng)區(qū)為研究對(duì)象，建立以水為主線，包含光、溫、水、土等生態(tài)因素的五級(jí)樹(shù)形分類體系，一級(jí)為水熱配合狀況；二級(jí)為水汽主要來(lái)源；三級(jí)為灌溉水來(lái)源；四級(jí)為不同河流類型灌溉形成的土壤；五級(jí)為地理位置名稱及當(dāng)?shù)氐臍夂驇У?。該方法類似生物學(xué)分類方法，符合人類對(duì)自然的認(rèn)知規(guī)律。

(2)中國(guó)西北綠洲農(nóng)區(qū)獨(dú)特的地理位置造就了水熱同期型特征，較中亞水熱不同期型綠洲農(nóng)區(qū)在夏季山區(qū)能產(chǎn)生更多灌溉用水，具有更多優(yōu)越性；且該地區(qū)河流年際間水量穩(wěn)定性高，旱、澇災(zāi)害較少，有利于棉花、加工番茄、瓜果等特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物生產(chǎn)，形成與環(huán)境協(xié)調(diào)而相對(duì)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，有利于推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。

(3)樹(shù)形分類體系不僅能妥善處理亞歐大陸中部中國(guó)西北與中亞溫帶綠洲農(nóng)區(qū)的統(tǒng)一分類，還可用于亞熱帶綠洲農(nóng)區(qū)(見(jiàn)討論中進(jìn)展(2)、(3))，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。

4.2 討論

4.2.1 中國(guó)綠洲農(nóng)區(qū)分類工作進(jìn)展

綠洲農(nóng)區(qū)(人工綠洲)分類是學(xué)科的基礎(chǔ)工作，我國(guó)已有許多研究，大致分兩個(gè)階段：第一階段，單因素指標(biāo)分類研究。如高華君1987年以綠洲經(jīng)濟(jì)差異為主導(dǎo)，將我國(guó)綠洲農(nóng)業(yè)分為四種基本類型[16]；韓德林2001年編著《新疆人工綠洲》，從多角度、多層面將人工綠洲按利用程度等8個(gè)指標(biāo)分別做了分類[17]。對(duì)認(rèn)識(shí)、利用、建設(shè)綠洲農(nóng)區(qū)具有積極作用。第二階段，既有單因素指標(biāo)分類，又有多個(gè)單因素指標(biāo)組合分類。如申元村等2001年著《中國(guó)綠洲》將中國(guó)綠洲按三級(jí)指標(biāo)分類，一級(jí)為綠洲所屬熱量氣候帶類型，分3類；二級(jí)是人為因素影響程度及綠洲發(fā)展階段，將一級(jí)的3類又各分為4類，小計(jì)12類；三級(jí)為綠洲地貌部位、環(huán)境特征、利用方向，在二級(jí)分類基礎(chǔ)上再各分4類，按組合原理共分為48類[3]。賴先齊2005年編著《中國(guó)綠洲農(nóng)業(yè)學(xué)》，用6大指標(biāo)組合，把我國(guó)西北主要綠洲農(nóng)區(qū)劃分為12大類[4]。第二階段將分類工作在實(shí)踐及理論上又向前推進(jìn)一步[18]。

隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展，綠洲農(nóng)區(qū)的分類也亟待發(fā)展、創(chuàng)新。為此，本研究在前人基礎(chǔ)上提出樹(shù)形分類體系，利用該體系將中國(guó)西北及中亞綠洲農(nóng)區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一分類，并采用億圖圖示專家軟件繪成綠洲農(nóng)區(qū)樹(shù)形分類體系圖(圖2)，簡(jiǎn)便、實(shí)用；分類結(jié)果再采用ArcGIS 9.3軟件制成綠洲農(nóng)區(qū)類型分布圖(圖3)，直觀、明了，可供農(nóng)業(yè)區(qū)劃、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)參考，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)服務(wù)。

4.2.2 綠洲農(nóng)區(qū)分類研究展望

(1)本文著重研究了中國(guó)西北及中亞天山西段山前平原綠洲農(nóng)區(qū)，正與中亞的有關(guān)單位合作，有望實(shí)現(xiàn)中亞溫帶綠洲農(nóng)區(qū)分類。目前，依托現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代水利建設(shè)、現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代交通運(yùn)輸、現(xiàn)代能源策略等建成現(xiàn)代人工綠洲，以其為載體，可進(jìn)一步豐富現(xiàn)代絲綢之路的內(nèi)涵。

(2)美國(guó)西部太平洋岸的洛杉磯市，冬、夏分別受西風(fēng)環(huán)流與副熱帶高壓交替控制，當(dāng)?shù)仄毡榉Q干旱區(qū)、少稱綠洲。而往東100多km的加州莊園則被稱為“荒漠中的綠洲”[19]。再往東400km左右的菲尼克斯市(112°W、33.6°N)，冬季在西風(fēng)環(huán)流作用下受太平洋影響較大，氣候溫和(1月份平均溫12℃)、降水多；夏季在副熱帶高壓控制下氣溫高，6—8月月最高氣溫平均40—41℃，≥10℃積溫8243℃，降水少( 4—6月12mm，占全年193mm的6.2%)[5]，干燥度6.8，荒漠植被仙人掌屬發(fā)育良好，具有亞熱帶大陸性干旱氣候特征[8]。綠洲農(nóng)區(qū)依靠“山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)”中發(fā)育的喜拉河(Gila River)灌溉形成灌淤土。如將其納入圖2體系作分類，只要在第五級(jí)指標(biāo)下再增加溫帶(代碼9)及亞熱帶(代碼10)，即可確定其在圖2中的名稱及位置：美國(guó)菲尼克斯亞熱帶極干旱綠洲農(nóng)區(qū)，代碼2- 3- 5- 7- 10，位置在圖2下部。

(3)北非利比亞位于地中海南岸，受西風(fēng)帶與副熱帶高壓交替控制，海濱降水多，如首都的黎波里年降水333.9 mm，6—9月占全年的5.6%[5]。中、南部撒哈拉沙漠干旱少雨，只在海拔不高的山地因抬升性降水產(chǎn)生季節(jié)河，滲漏為地下徑流，在平原區(qū)形成井、泉清水灌溉的綠洲農(nóng)區(qū)[20]，被古希臘人稱為“Oasis”，即“沙漠中能喝、能住的地方”。該詞及其內(nèi)涵被全世界沿用至今。其綠洲成因與中國(guó)吐魯番相似，代碼2- 3- 5- 8- 10，位置在圖2下部。

致謝：中國(guó)氣象局中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支持，哈薩克斯坦國(guó)立塔拉茲大學(xué)及石河子大學(xué)俄語(yǔ)系師生給予幫助。

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Classification of main oasis agricultural types in the Northwest of China and Central Asia

LAI Xianqi1, WANG Jiangli1,*, CHENG Yongxiang2, ZHANG Fenghua1, Paniguli·Ahanbieke1, ZHANG Wei1, QI Yaqin1

1CollegeofAgriculture,ShiheziUniversity,theKeylaboratoryofOasisEco-agriculture,XingjiangProductionandConstructionGroup,Shihezi832003,China2BiologicalScienceCollege,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China

The main oasis agricultural area in the Northwest of China and Central Asia locates at the central of Eurasia with the biggest area and the richest type in the world. The oasis agricultural classification is one of the element tasks in oasis research. In the previous studies, the main methods for classification of oasis agriculture were based on either a single indicator or combination indicators. With these methods some valuable results have been found, which have revealed a lot of rules and deserved being followed well by successors. However, these methods couldn′t cover the entire research field so as to restrict the development of the research field. Therefore an innovation of classification index system is needed. Based on proposed tree classification system for oasis agriculture according to biological and agro-ecology principles, this paper divided the oasis agricultural area in Northwest of China and Central Asia into 5 levels regarding water as the main factor. The first level of the index system is defined according to the condition of water-heat match, in one type water and heat resource meet in the same period and in the other type water and heat resource appears in different time. The second level of the index system is based on the main source of moisture, which includes two types also, one type is precipitation brought by west wind circulation and the other by pacific monsoon. The third class of parameter group is river types for irrigation, which is divided into two types; one is river from mountain—oasis-desert system and the other is coming from the outside. The fourth class of parameter group is the soil type formed by different irrigation river types, including alluvial soil caused by the sediment of Ground River and the other produced by the irrigation with underground runoff, wells and springs. The fifth class of parameter group is geographic location, the corresponding climate and so on. The classification provides fundamental theory basis for deeper understanding of ecological environment and agriculture production in different oasis agricultural areas. Classification indicator system was drawn as a tree classification map by Edraw max software. The classification distribution results were showed by ArcGIS 9.3. From analysis we can get that the oasis agriculture with type of water and heat in West north of China has better resource of light, heat and water coupling effect than the oasis agriculture with Central Asia.

oasis agricultural area; ecological environment; tree form classification system

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD29B06- 1); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31171507); 博士后項(xiàng)目(82240); 石河子高層次人才科研啟動(dòng)資金專項(xiàng)(RCZX200818)

2013- 04- 05;

日期:2014- 03- 25

10.5846/stxb201304050606

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wjl200207@163.com

賴先齊，王江麗，程勇翔，張鳳華，帕尼古麗·阿汗別克，張偉，祁亞琴.中國(guó)西北及中亞主要綠洲農(nóng)區(qū)分類.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(2):237- 245.

Lai X Q, Wang J L, Cheng Y X, Zhang F H, Paniguli·Ahanbieke, Zhang W, Qi Y Q.Classification of main oasis agricultural types in the Northwest of China and Central Asia.Acta Ecologica Sinica,2015,35(2):237- 245.