第一节
山地—绿洲—荒漠生态系统

天山北麓地区位于天山山脉依连哈比尔尕山、博格达山、哈尔里克山分水岭以北地区，准噶尔盆地的东南部，包括天山垂直带上的天山前山低山丘陵、天山北麓洪积冲积平原及古尔班通古特沙漠南缘。 本书研究的区域主要是天山北麓的中东部地区，地当北纬42°46′—45°15′，东经84°57′—96°23′之间，行政区划上相当于今天的伊吾县、巴里坤县、木垒县、奇台县、吉木萨尔县、阜康市、乌鲁木齐市（乌鲁木齐县）、昌吉市、呼图壁县、玛纳斯县、石河子市和沙湾县等12个县市，东西长约900千米，南北宽280余千米，总面积15.9万平方千米，占新疆总面积的9.94%。天山北麓东北部与蒙古国交界（国境线长821.6千米），西与奎屯市、乌苏市、克拉玛依市相邻，北部青河县、富蕴县、福海县、和布克赛尔县相接，南部隔天山山脉分水岭与哈密市、鄯善县、吐鲁番市、托克逊县、和硕县、和静县、尼勒克县相望（见图1-1）。

一 地文系统

地形地貌要素是构成区域结构和功能以及各种生态现象和过程的最根本要素，它通过改变地表的光、热、水、土、肥等生态因子而发生作用。天山北麓地区地形比较复杂，地势南高北低，按地貌形态，可分为山地、平原、沙漠或戈壁三大类型。绿洲主要分布于平原区。因此，山地—绿洲—荒漠生态系统即是天山北麓最主要和最具特征的系统。

（一）山地

山地面积占区域总面积的32.8%，主要为南部的天山和东北部的北塔山，海拔在650—5445米之间。天山为一褶皱断块山，山脊海拔多在3000—4000米。该区天山海拔2800米以上为永久积雪区，是天山北麓的固体水源。乌鲁木齐以西，天山山体高大雄伟，海拔高度在4000米以上，雪线高度约在3800—3900米，分布着大量冰川；乌鲁木齐以东，天山山势降低、变窄，除博格达山平均高度在海拔4000米以上外，其余诸山的主要高度都在4000米以下，冰川较少。

天山北麓的自然条件受控于天山，并和天山构成了一个完整的内陆干旱地区自然垂直带。天山北坡垂直景观带完整，以玛纳斯地区为例，自山麓向上依次为山麓荒漠带→低山荒漠草原带（800—1100米）→山地草原带（110—1600米）→山地草甸草原带（1600—1800米）→中山草甸森林带（1800—2700米）→高山草甸带（2700—3400米）→极高山寒冻冰雪带（3400米以上）见图1-2）。天山有荒漠中的“湿岛”之称，年平均降水500毫米以上，最高达1139.7毫米，从西向东年均降水从800毫米减少到200毫米，且冬半年降水多在针叶林带，夏半年多在高山草甸带。天山一般分为冷、暖两季，冬季中低山处于逆温层中，1月份逆温层高度可达3000米，这种逆温对牲畜越冬有利。

（二）平原区

平原面积占区域总面积的27.2%，分布在研究区的中部，根据地形地貌、水文地质及土壤形成过程和盐碱化的特点，可分为山前倾斜平原、冲积平原、剥蚀平原，海拔在420—800米，是主要的绿洲分布区，也是人类进行农业开发的主要区域。

山麓平原系由河流出山后形成的洪积、冲积扇群及冲积平原构成，由南向北倾斜，海拔高度在400—1000米间。在洪积冲积扇上部，沉积物较粗，中下部多为黄土状物质，下有砂砾层，地下水埋藏较深，地下径流条件良好，土壤无盐渍化，引水灌溉方便，是主要绿洲所在地。河水在此都渗入地下砾石沙层，形成地下水库。地表干旱，为荒漠植被所覆盖。在洪积冲积扇扇缘溢出带，沉积物变粗，径流条件变差，地下水位多在1—3米，地下水有的以泉流形式溢出，有的形成连片的沼泽或草甸地，是开发利用地下水的最有利地段。再向北是一片古老的冲积淤积平原，微向北倾，主要由河流冲积物组成，上覆典型的荒漠植被。扇缘以下的广大冲积平原上，地下径流滞缓，潜水矿化度增加，土壤积盐较重，有大面积盐渍土分布。但在大河两岸及河流散流的干三角洲上，因潜水可以得到淡化或受地表水的淋洗，积盐较轻，在这里也分布着很多绿洲（见图1-3）。

（三）沙漠或戈壁区

沙漠（或戈壁）面积占区域总面积的40%，分布在海拔348—420米之间。木垒至沙湾的北部是古尔班通古特沙漠的一部分，沙漠的分布形态呈东西向长条带状，沙丘的高度一般在50米以下，但有的沙丘也高达100米以上，其中固定和半固定沙丘曾占到整个沙漠面积的97%。丘间比较平坦，植被稀疏，主要植物为梭梭、红柳、胡杨等小灌木以及其他旱生和超旱生草本植物，是骆驼、马等大畜越冬放牧之地（见图1-3）。巴里坤和伊吾的北部为诺明戈壁，地表覆盖着砾石，气候干旱，土壤母质石质性极强，所以荒漠植被较为稀疏，是天山北麓最荒凉的地区。

二 气候特点

天山北麓位于亚欧大陆腹地，远离海洋，为典型的中温带大陆性气候，具有以下基本特征：

其一，冷热差异悬殊，温度的年较差和日较差都很大。冬寒夏热，春秋季节不明显，气候多变。区域平均气温为3.5℃—7℃，一月平均气温为-17.5℃，七月平均气温为24.6℃，年最高气温可以达到40℃—42℃，最低气温可以下降到零下40℃—43℃。日气温较差也很大，平均可以达到10℃—12℃。

其二，有丰富的光热资源，但热量不稳定。天山北麓有丰富的光热资源，年日照时数达到2833小时，各地≥10℃的积温为3500℃—3900℃，平原和沙漠区较山地丰富。天山北麓无霜期一般在135—150天左右，但各地差异明显，主要表现为平原长、山地短。研究区南北气温呈垂直变化，但是热量不稳定，表现为年际变化大，即有的年份暖得早，冷得迟，无霜期长，有的年份则恰好相反；春秋季节冷空气活动频繁，冷热变化剧烈。

其三，干旱少雨，水资源分布不平衡。天山北麓地区年平均降水量为147.2毫米，但是表现为山区多于平原和盆地、西部多于东部的差异，平原地区奎屯至奇台一带降水在200—280毫米左右，奇台以东地区降水量不及200毫米。另外，降水的季节分布也极不平衡，主要集中在4月、6月、7月三个月，其中春秋两季降水占全年的70%以上。总体而言，天山北麓降水的年际变化较小。

此外，天山北麓的积雪时间长，冬季积雪可达200—300毫米，深厚的积雪保护着植物越冬，春季融雪湿润了土层，促进植物的复苏。

由于研究区地势南高北低，东西跨度大，气候具有多样性。由南至北，天山北麓的气候区大致可以分为高山—丘陵区、平原区、北部沙漠区。高山—丘陵区受天山和北塔山的影响，气候特点是温凉多雨，差异分明；平原区地域辽阔，夏季炎热，冬季寒冷，降水量少，蒸发强烈，光照充足，热量丰富，春秋季节气温变化剧烈，温差大，无霜期较长，冬季有较稳定的积雪；北部沙漠（东部为戈壁）气候干旱，降水少，冬季严寒，夏季酷热，昼夜温差大，多风沙。降水的南北差异在天山北麓中部地区降水由北向南随着地势的升高而增加，北部沙漠年均降水117.2毫米左右，中部平原年均降水量180.1毫米左右，南部山区年均降水量534.3毫米左右。天山北麓地区的蒸发量较大，中部平原区年蒸发量可以达到1748毫米。

三 水资源特点

新疆的水汽来源主要依靠西风环流带来的大西洋气流；其次为北冰洋气流。比较湿润的大西洋气流从准噶尔盆地西部山口进入，沿着高耸的天山北坡上升，形成较多的降水和积雪，山体迎风坡年降水多达500毫米以上。由西向东，气流中的水汽逐渐散失，降水量由西向东减少。这对天山北麓地区的水资源分布产生了极其重要的影响。

天山北麓的河流具有干旱区河流的共同特点，分为径流形成区和径流散失区，其分界线一般在山区的河流出山口附近。山口以上的山区降水量大，集流迅速，从河源到山口水量渐增，河网密度大，为径流形成区。天山北坡径流形成带的下限为100—1500米。河流出山口后，流经冲积扇和冲积平原，河水大量渗漏，由地表水转化为地下水，加之出山口后降水量少，蒸发大，不能形成径流，是径流散失区。大部分河流出山口后，就消失于荒漠中，只有较大的河流才能穿越冲积洪积扇，在荒漠中潴成尾闾湖，如玛纳斯河在准噶尔盆地西部形成玛纳斯湖。本研究区径流散失区的水源主要为地下水。地下水经常在扇缘地带溢出，形成泉流河，并常造成大片的湖泊沼泽。

研究区的河流皆为内陆河流，大多数发源于天山北坡，呈南北流向，主要的河流有巴音沟河、金沟河、玛纳斯河、塔西河、呼图壁河、三屯河、头屯河、乌鲁木齐河、三工河、白杨河、西大龙口河、东大龙口河、开垦河、木垒河、柳条河、伊吾河等，年总径流量54.9亿立方米（见表1-1）。这些河流大都依靠降雨和冰雪融水补给，夏季流量较大，径流量年际变化较小，有利农业灌溉。

由表1-1可知，乌鲁木齐河以西各河，皆发源于天山冰川，以冰雪融水补给为主，流域面积大、河道长，年径流量皆在2亿立方米以上，其中玛纳斯河是天山北麓最大的河流，年径流量达到12.8亿立方米。乌鲁木齐河以西各河流年总径流量占全区的71.73%。而乌鲁木齐河以东各河，多发源于博格达山北坡，以降雨补给为主，河流短小，年径流量只有开垦河达到1.6亿立方米，其余的皆在1亿立方米以下。乌鲁木齐河以东各河流年总径流量仅占全区的28.27%。

在天山北麓地区，以河流为纽带，山地、平原区的绿洲和荒漠组成了一个复合的山地—绿洲—生态系统。山地系统是天山北麓地区水资源的形成区和涵养区，也是重要的矿物质营养库和生物种质资源库；山地产流形成的水资源向平原荒漠输送，形成人类赖以生存的平原绿洲，绿洲系统是天山北麓地区人类赖以生存和发展的中心，也是重要的生产、交换、消费的重要基地，而荒漠系统则是天山北麓地区面积广阔和环境相对脆弱的区域。天山北麓的山地—绿洲—荒漠生态系统是因水（河流）而耦合与维系在一起的。在人类活动的干预下，天山北麓的山地—绿洲—荒漠生态系统的变化很大程度上刻下了人类活动的印记，成为影响该系统的重要因素。 ewdRy6W68fNB4Czhxec8JN+C72yX3/zGrBzVoug72gA6vXPeFBfFxATLI7BuArbD