第1章 科学考察概况
1.1 科学考察背景与意义
1.1.1 科学考察背景概述
祁连山是黄河流域及黑河、石羊河、疏勒河等干旱区内陆河的重要水源地，生物多样性保护的优先区域，我国生态屏障的重要组成部分。近年来，在气候变化和人类活动双重作用下，特别是受矿产资源粗放开发、水电水资源无序利用、旅游活动管理落后等人类活动的干扰破坏，祁连山局部生态破坏问题十分突出，严重影响了祁连山整体的、长期的生态功能和生态屏障作用 (陈东景等，2002；刘晶等，2012；丁文广等，2018)。
自 2015年 9月环境保护部会同国家林业局约谈甘肃省相关部门，特别是自 2017年 7月中共中央办公厅、国务院办公厅就甘肃祁连山国家*自然保护区生态环境问题发出通报以来，祁连山存在的违法违规开矿、水电设施违建、偷排偷放、整改不力等行为得到了彻底改变。人类活动对祁连山的大面积破坏，始自 20世纪 60年代，从早期的森林砍伐、盗伐到 20世纪 80年代的矿山开采，再到 90年代以后的小水电开发和旅游开发，人类活动由点到面、由弱到强，与祁连山开发相关的社会经济行业在地方政府财政收入占比越来越大。当前，“五位一体”的生态文明建设关系中华民族发展的千年大计，针对“山水林田湖草”生命共同体的生态系统整体保护、系统修复、综合治理正在全面开展，如何系统揭示祁连山人类活动的发展演化规律、精确监测环保督察以来祁连山违法违规人类活动变化的强度与质量、准确评价人类活动对生态系统服务功能的影响、全面量化评估环境整治对生态资产与社会经济的影响等工作，是祁连山生态环境长期保护、绿色发展的基础和关键 (李新等，2019)。
据此，在第二次青藏高原综合科学考察研究的框架下开展祁连山人类活动变化与影响的科学考察工作，聚焦祁连山 20世纪 80年代以来的人类活动变化与今后的社会经济绿色发展。综合运用卫星遥感、无人机监测、野外考察、社会经济调查等方法，精确定量揭示人类活动的类型、面积、范围、质量及对生态环境的影响，准确评估生态环境治理的社会经济短期损失和长期生态效益，提出生态生计双赢的可持续发展策略。“祁连山人类活动变化与影响”科学考察由中国科学院青藏高原研究所牵头，联合中国科学院西北生态环境资源研究院、中国地质大学、兰州大学等多家科研院校的优势力量开展，围绕人类活动影响与环境安全关键任务，借助遥感、生态环境、生态经济等专业领域的前沿理论、模型、算法和技术，以祁连山“山水林田湖草”系统生态保护修复和祁连山国家公园建设为契机，谋划生态与生计双赢的绿色发展策略，推进祁连山生态文明建设与制度改革的重大实践。
1.1.2 国家政策背景
2013年习近平总书记在《关于〈中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定〉的说明》中指出“山水林田湖是一个生命共同体，人的命脉在田，田的命脉在水，水的命脉在山，山的命脉在土，土的命脉在树”。这一论述为生态环境保护作出了全新的阐述、形象的判断和科学的指导。 2015年中共中央、国务院印发的《生态文明体制改革总体方案》中明确了“树立山水林田湖是一个生命共同体的理念，按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复、综合治理，增强生态系统循环能力，维护生态平衡”的具体要求。为落实中共十八届五中全会提出的“筑牢生态安全屏障，坚持保护优先、自然恢复为主，实施山水林田湖生态保护和修复工程，开展大规模国土绿化行动，完善天然林保护制度，开展蓝色海湾整治行动”的具体部署， 2016年 9月财政部、国土资源部和环境保护部联合印发《关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知》，决定在国家重要生态屏障区、国家公园试点区、重点战略水源涵养区选取具有全国性和区域性重大影响的区域，加快推进山水林田湖生态保护修复试点工程工作。 2017年中央全面深化改革领导小组第三十七次会议再次强调“坚持山水林田湖草是一个生命共同体，对相关自然保护地进行功能重组，理顺管理体制，创新运营机制，健全法律保障，强化监督管理，构建以国家公园为代表的自然保护地体系”。祁连山作为我国西部重要的生态安全屏障，受到党中央、国务院的高度重视。国务院在 1980年将祁连山水源涵养林确定为国家重点水源涵养林区； 2008年，在环境保护部、中国科学院联合发布的《全国生态功能区划》中，将祁连山区确定为水源涵养生态功能区，将“祁连山山地水源涵养重要区”列为全国 50个重要生态服务功能区域之一； 2017年，中央全面深化改革领导小组第三十六次会议审议通过了《祁连山国家公园体制试点方案》(图 1.1)。
图1.1 祁连山国家公园及自然保护区
1.1.3 祁连山概况
祁连山地区是“丝绸之路经济带”的核心区，也是中国与“丝绸之路经济带”沿线国家和地区基础设施互联互通的必经之地。祁连山位于我国西北，地处青藏高原、蒙古高原和黄土高原的交汇地带。祁连山是黑河、疏勒河、石羊河三大内陆河的发源地，也是黄河、青海湖的重要水源补给区，更是国家“十二五”规划纲要确定的青藏高原生态屏障、黄土高原—川滇生态屏障、北方防沙带的重要组成部分，素有“高原冰原水库”和“生命之源”之称 (图 1.2)(张强和杜志成， 2016)。祁连山生态环境质量的好坏，对本区域及关联区域的人类福祉至关重要。
图1.2 祁连山及六大流域分布图
祁连山行政上地跨甘肃、青海交界，东起乌鞘岭的松山，西止青海、甘肃与新疆交界的当金山口，北达甘肃景泰金塔的北山，南到青海的贵德、共和，南北宽约 400 km，东西长约 1200 km，总面积约 224100 km2。甘肃范围内涉及酒泉、张掖、武威、金昌和兰州 5市，面积约 76400 km2(卢颖，2020)。青海范围内涉及海北藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州、海东市和西宁市，总面积约 147700 km2。祁连山由于地处青藏高原与西北内陆干旱半干旱区的过渡地带，同时受到来自内蒙古高原的荒漠气候和青藏高原高寒气候的影响，形成了独*的大陆性高寒半湿润山地气候类型。高低起伏的地形特征，使得区域内水热组合差异显著，且表现出随海拔升高的垂直带性变化 (李肖娟， 2018)。祁连山年降水量为 400～ 700 mm，年平均气温为 0.55～ 0.59℃，多年平均年潜在蒸发量为 500～ 1100 mm，降水量具有东多西少、气温具有东高西低的空间分布特征 (贾文雄， 2008，2009)。复杂的自然地理环境使得祁连山植被种类繁多，均具有中纬度山地植被特征。地形引起的水热条件差异，具有明显的水平地带性和垂直地带性特征。除了丰富的植被资源，祁连山还具有同样丰富的动物资源，脊椎类动物有 200～ 300种，以鸟类动物为主，兽类有 50种左右，两栖动物较少 (田春英，2018)。
1.1.4 祁连山人类活动问题
祁连山的人类活动历史悠久，可以追溯到新石器时期。长期以来，人类活动没有超出祁连山的生态承载能力。但自 20世纪 60年代以来，森林砍伐、盗伐，以及后来的矿山开采和小水电开发打破了祁连山人与生态的和谐关系，生态环境恶化问题凸显，生态安全成为威胁该地区可持续发展的重要因素 (刘庄等， 2006)。人类对祁连山生态环境的干扰破坏，主要表现在矿产资源开采、水电站建设、旅游开发和过度放牧等方面 (图 1.3)，由此带来了森林灌丛植被破坏、水质污染、河道流量减少、草地退化、动植物多样性减少等问题 (车克钧等，1998)。
图1.3 祁连山主要人类活动分布图
矿产资源过度开发利用，特别是违法违规开发矿产资源造成的无序、粗放的生产经营模式，给祁连山带来了显著的生态环境破坏。根据甘肃省相关政府部门提供的资料， 20世纪 90年代以来，祁连山保护区范围内仅肃南裕固族自治县 (简称肃南县 )就有532家大小矿山企业。 2017年的环境保护专项督查中，祁连山自然保护区共设置 144宗探矿权、采矿权，有 14宗是在 2014年 10月国务院明确保护区划界后违法违规审批延续的，涉及保护区核心区 3宗、缓冲区 4宗。长期大规模的探矿、采矿活动，造成保护区局部植被破坏、水土流失、地表塌陷 (王涛等， 2017)。特别是露天开采剥离表土量大，不仅破坏原生态自然景观，掩埋地表植被，造成地表坍塌和水土流失，引发滑坡、泥石流以及山体塌陷等地质灾害 (Masloboev et al.，2014)，还产生有害废物废水，造成水质恶化和土壤污染 (康庄， 2010)。目前，保护区内 144宗矿业权已全部停产停工，大部分探采矿项目已经退出。退出探采矿的区域，经过封堵探洞、回填矿坑、拆除建筑物以及覆土种草等矿山环境恢复治理措施，其地表变得平整，植被也正在逐渐恢复。
祁连山部分水电设施违法建设、违规运行，导致下游河段水生生态系统遭到破坏，这是祁连山生态遭受破坏的另外一个主要原因。祁连山冰川数量多，均属于较为稳定的大陆性冰川，年径流量波动小，较为丰富的水资源也使水利水电工程迅速发展起来。祁连山地区的水电站多数需要修建拦水坝，但在设计和运行阶段均未考虑生态流量，导致下游河段发生减水甚至断流现象，水生生态系统被严重破坏。拦水坝的拦截，使上游的泥沙、营养物质无法到达下游地区，导致下游湿地退化。发源于祁连山的黑河、疏勒河、石羊河三条河流是河西走廊的三条主要水系，沿这些河流的上游干支流先后建成了 46座水电站。这些已建成的水电站，存在未按规定下泄生态流量的问题。除小孤山、杂木寺、神树 3座水电站建有永久性泄流设施外，其余均未设置永久性泄流设施，未安装流量计量和监控设备。上游水电站建设和中游引水灌溉用水量的增加 (Sang et al.，2014)导致黑河中上游径流量大幅减少，造成下游可用水资源匮乏，使得黑河下游的生态环境曾一度严重退化 (Fu et al.，2008)。另外，人类活动带来的土地利用变化曾一度造成整个黑河流域的水环境变化，包括地表径流变化、地下水位降低以及水质恶化 (Qi and Luo，2006)。目前，祁连山保护区涉及的相关水电站采取了关停、退出、有限开发、适度利用的不同处理措施。关停退出的水电站上游来水经引水枢纽全部下泄，保持河流天然流量，对水电站的拆除场地进行了平整覆土，确保无残渣和垃圾堆放、水体及环境无污染。后期按照“一站一方案”制订生态恢复实施方案。对已建成运行的水电站，可根据实际采取建设生态小机组、修建微小型堰坝等工程措施，恢复河流生态。特别在水电站周边，按照因地制宜、自然修复的原则，采取多种方式加快林草植被恢复，确保生态恢复。
过度放牧造成的祁连山草场生态环境退化趋势明显，是造成祁连山整体生态环境受影响的核心因素。例如，地处河西走廊中部、祁连山北麓的肃南县，是一个以牧为主的牧业县，随着牲畜数量的增加，草原资源的过度利用，目前草原“三化”问题严重，生态局部治理但整体呈退化的局面没有从根本上得到改变。整改前，祁连山国家*自然保护区内有 35个乡镇共 14.2万人，区域内农牧矛盾、林牧矛盾突出，垦荒种地、“掠夺性”放牧问题一直屡禁不止。超载放牧对草地的破坏更为直接，缺少了草皮的遮阴，仅几十厘米的腐殖质层蒸发量急剧增加，下伏的多年冻土将会加速退化，同时还会严
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