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新闻标题: 乌兹别克斯坦水管理生态中心环境与灌溉研究
发布时间: 2008年6月13日 閲读次数:6894 新闻作者:拉扎科夫 新闻来源:水信息网

在有限的自然资源最佳利用和环境保护两者间寻求平衡是保证中亚地区社会和经济可持续发展的最关键环节。前苏联时期的中央计划经济根本没有考虑环境影响,这种状态持续了将近30至40年,最终引发了咸海流域的生态危机。反过来,咸海地区大面积的干旱和土地盐碱化也是国家经济发展不稳定的原因之一。 缺少有效的水资源管理和控制措施造成了科技成果不能得到运用,水葫芦现象的发生、土地盐碱化、风蚀和水蚀的增加、土壤肥料下降和粮食产量减少等。30%至60%的水消耗都以排水的形式返回,其中包括盐分也通过深层地质结构中蒸发移动。这部分水径流到河流、湖泊和一些地下水中,因而污染了灌溉水和饮用水等,导致居民健康受到了恶劣影响。 在这种情况下,有必要通过开展行动计划研究目前的发展趋势以及调查真正的环境形势。这些行动计划包括监测自然资源、长期的稳定经济、改善环境形势的措施等。10年前在乌兹别克斯坦成立的水管理生态中心的工作宗旨就是要解决这些问题。
目前咸海地区存在的环境问题已经渗透到经济的所有方面,政府职能和整个社会运作当中。为了找到解决环境问题的办法,政府部门间需要进行整合与合作,提高竞争力和增加复杂的环境变化过程的多元化知识。许多大型的工程项目都是在事先没有进行任何的环境影响评估或灾害评估以及研究可选方案的情况下匆忙上马。
举例而言,盐碱化土地管理政策大量的不当执行已经造成土壤盐分从深层的地质层中向上移动,土壤盐碱化程度和河流矿物含量不断增加,其硬度在阿姆河和锡尔河下游的某些地区甚至增大了2至5倍。阿姆河右岸的排水工程起初是用来转移大量的污水,可是现如今没有任何的排水可选方案得到执行。图亚-穆恩-努库斯-塔塔库布配备小型水力发电站的造价高昂的饮水管路并没有解决帕拉里尔的饮用水问题,并且由于处理和管理工作力度不够,当地居民的健康状况令人担忧。当地环境灾害造成的损失预计占国民生产总值的20%到30%。乌兹别克斯坦水管理生态中心将着手进行土地和水资源的综合性研究,选取最佳的管理措施,提高农业生产率,开发节水技术并在不同的土壤-气候条件下将其运用到实践中等工作,同时谨记中亚地区水资源的85%到90%都用于改良农业灌溉方面。

乌兹别克斯坦环境形势监控

乌兹别克斯坦现有的,不完善的环境监控(包括水、空气、土壤、植物等)并没有反映出环境受到污染的真实情况,而国家本身保护措施的效率也相对低下。负责监控工作的部门间由于缺乏协调致使环境形势恶化,这些部门通常的工作是运用不同的方法和手段分析样本。现有的土壤调查数据还是15至20年前收集的,当时没有运用远程遥感图像,“地理信息系统空间站”(GIS)也没有什么价值。
监测数据种类只局限在几个方面(3个6指示器),监测的范围包括有地下水、污水和饮用水的水质等。所以,这就是乌兹别克斯坦水管理生态中心使用精确的仪器设备来完善水、土壤、植物和水文系统复杂分析的原因,这样做可以达到收集杀虫剂、生物源和有机物污染的数据以及跟踪重金属元素的目的等。
该项研究内容包括:
1.咸海地区地形监测,包括通过分析远程遥感图像以及组建专家团队(植物学家、土壤学家、水文地质学家、生态学家等),准备制作1985-1995年主地图。(拉扎科夫,1999)

2.监测灰尘-盐浮质随着空气的流动形成的风蚀、转移和沉积过程。在帕拉里尔南部设有40个监测点,专门进行沉积数量和质量的分析,同时计算咸海不同距离的盐平衡,这些浮质对于自然和人工植物的影响以及农业灾害评估等。(拉扎科夫,科斯纳扎洛夫,1994)

3.河流、运河、湖泊、地下水和水库中的地表水和地下水水质监测,包括富营养化、水文系统中污染物的移动和沉积等。(博诺丁等人,1998)
4.帕拉里尔主要饮用水水源 中20到25种化合物,包括寄生生物体的评估(拉扎科夫,2000)
5.卡拉喀帕克斯坦地区一米深土壤中的盐分沉积(10年标本)(拉扎科夫,科斯纳扎洛夫,1994)

6. 乌兹别克斯坦所有13个州土壤和农作物中残余的有机氯杀虫剂污染调查分析数据(这里的州指的是前苏联各加盟共和国的行政区划名称)。植物根部区的盐分沉积与农业作物不同形式生物沉积间的关系也得到了调查。(拉扎科夫,2000)
乌兹别克斯坦国内的地质和生态区划分

随着市场经济变革的进行,居住在生态灾害区的人们的生活条件不断恶化。市场经济改革同样也减少了政府向环境进行额外投资的机会。乌兹别克斯坦水管理生态中心在综合指数和评估生态灾害比率标准的基础上,制定了一套评价生态区状况的方法。(拉扎科夫,1999,拉扎科夫,2000)

这套方法的宗旨是运用完整的自然体和人类健康生态负荷等信息,通过分析一定数量的相互作用的因素,反映出这种现象的复杂性。这种方法包含生态的、社会经济的和医疗卫生等内容,每一项又由16-18个标准组成。

生态内容:包括大气污染指数、气候潜在加重空气污染、土壤污染指数、土壤盐碱化、土壤肥沃程度、草场退化,还有饮用水水质和粮食标准、国内河流的水葫芦现象、生态危险物的数量等。
医疗卫生内容:包括一般人群和儿童发病率,儿童死亡率,也包括一些与环境质量恶化有关的疾病(病毒性肝炎、肠道疾病、呼吸疾病、内分泌失调、癌症、肺结核等。(拉扎科夫,1999,)
社会-经济内容:包括不同地区的人口密度、死亡率、人均寿命、人口收入、教育水平、饮用水供应、居民天然气和卫生设施供应、社会援助、儿童服务等。

这项研究工作优先选取了每个地区的20个标准。每个周描绘了14个不同的污染分布总揽图。其中包括地表水和地下水污染图、水葫芦和污染地区分布图等。初步的生态影响得到了定义;更进一步讲,所有的数据将根据其生态重要性进行计算和确定。这项工作吸引了来自不同领域(健康、统计、自然保护、气象学、农业和水管理、生物和生态学院、国家中心等)专家的参与兴趣。在运用计划中的方法和统计数据的基础上,乌兹别克斯坦178个监测点中的50个被鉴定为生态形势危险或严峻。修缮措施需要进行5至10年。这些监测点中的大多数早先都被鉴定为没有问题。从调查中我们发现,生态形势严峻地区遍布于乌兹别克斯坦全境,整个咸海灾害区以及上游的福尔加纳山谷区。

农业、灌溉和排水对于环境造成的影响

在过去30至35年的时间里,由于不受控制的使用了大量的矿物肥料(500至700公斤/公顷)和生物杀虫剂(20-30公斤/公顷),造成了土壤土质退化,肥沃程度下降的恶果。在这段时期,环境和人口健康都不可避免的受到了损害。这些进程也由于土壤改良和灌溉的风险因素而有多次重复。(拉扎科夫,2000,拉扎科夫,1987)

1.在早期种植单一的作物,如棉花、大米、小麦的地区也开始增加了紫花苜蓿和饲料作物的种植面积。这些活动受到了土壤肥力、作物抵抗不同病菌的能力的影响。

2.由于限制了有机肥料的应用,土壤中腐殖质的含量减少了两倍(达到0.5%-1.0%)。一些农学家正试图通过过度使用矿物肥料来补偿腐殖质的不足。

农用化学品在环境中的扩散及其在不同作物中的沉积以及营养元素的平衡等都得到了调查。化学肥料中氮和磷的35%-40%会被植物吸收,而其它形式的矿物质植物根部无法吸收。其中的一部分溶解在水中,过滤到地下水,这部分用于灌溉,经由排水系统,径流到河流中。大约30%-40%的氮肥都会通过土壤微生物的作用转化为气态的一氧化二氮(N2O)。从哈萨克斯坦进口的磷肥含有2.8%的氟以及其它的微量元素,如镉、铜、铅、铁等。长期施用磷肥已经造成土壤中铀和钍的沉积,含量也增加到自然地理化学元素水平的1.5倍至2倍以上。

在花拉子模维罗亚特进行的特殊试验表明不同作物中有机氯杀虫剂的累积含量取决于植物根部区土壤中受到杀虫剂污染的程度。在实际中,所有的植物都会累积杀虫剂成分,但是它们对于不同的杀虫剂敏感程度不同,产生的影响也不同。例如,南瓜不会含有所有的杀虫剂,尽管在土壤中会有潜在的高含量。烟草和根茎作物的杀虫剂含量适中,但是谷类、稻米和棉花中是否含有高浓度的杀虫剂(DDT、六六六等)还有待观察。定期使用杀虫剂减少了昆虫和土壤有机物的良性作用。同时,害虫也增加了抗药性,害虫数量增长了2至3倍,种类增加至15种。在除草剂的影响下,杂草种类也有所增加。

乌兹别克斯坦水管理生态中心也调查研究了不同土壤中氮肥向地下含水层中的转移(移动到大约50至100米)以及农业和工业污染物在水库和湖泊底部的沉积量等。有机氯杀虫剂在河流湖泊中的含量经过水文系统的调查研究后,主要的目的是得出不同有机物对于渔业生产会造成的深度影响。(拉扎科夫,1990,博罗丁,1998)

在过去的15-20年中,中亚地区的土壤盐碱化程度增长了大约4倍。土库曼斯坦和阿姆河、锡尔河下游的流域地区面临的形势更为严峻,在这些地方,中度和重度盐碱化土地面积增加了50%到60%。次表层地下水的水位已经上升到地表下1至2米处。与此同时,阿姆河与锡尔河上游地区的盐碱化土地面积增量不超过10-11%(拉扎科夫与纳索诺夫,2000)。作物根部区盐分的积累需要每年在非生长期内用大量的水滤去盐分。水浸现象和土壤盐碱化造成卡拉喀帕克斯坦地区的棉花产量从3到3.4吨/公顷下降到1.0至1.5吨/公顷。花拉子模地区的棉花产量从3.9至4.1吨/公顷下降到2.8至3.0吨/公顷。据世界银行统计,由于土地盐碱化造成的中亚地区的农业生产损失大约是5亿到10亿美元。

与世界上其它的河流(尼罗河、古印度河、墨累河等)相比,咸海的排水漏损量非常大,达到了河流淡水总消耗量的30%至60%。排水量中包含了1.3亿至1.4亿吨的盐分,这些盐分来自于深层地质结构的蒸发移动。由河流排入到咸海中的盐分总量已经从1960年(经济发展平衡时期)增加了5-6倍。大约排水总量的38%到50%都受到了农用化学品的污染,之后径流到河流中,因此河流下游的部分地区的灌溉和饮用水水质下降,也造成了居民患病率上升(拉扎科夫,1999)。
农业灌溉中的节水科技

中亚地区不断增加的水资源赤字急需在灌溉中采用节水技术,污水的循环再利用以及主要灌溉耐盐和耐旱作物等。有鉴于此,需要使用不同的方法改善灌溉水,包括地表水和地下水的水质等。乌兹别克斯坦水管理生态中心已经试验了其中的几项建议。

1.在努库斯不远的地方,专门辟出一公顷的盐碱化沙质土壤进行露天的溶液培养灌溉试验,该地区的浅层地下水都矿物化了。这套系统包括水泵、过滤器、混合罐以及直径63毫米卷边聚合供水和分配管。在灌溉管上每隔0.5至1.0米钻直径为0.3至0.8毫米的孔灌溉两排作物。沟渠由聚合卷层构建,上面撒满腐殖质,沙质土壤和锯屑。在主要的监测站,共有14种蔬菜作物得到了试验。灌溉用水总需求是每公顷5,600立方米,这比传统的灌溉用水需求减少了1.3至1.5倍。在溶液培养灌溉的条件下,马铃薯的产量是3.75公斤/平方米,而在土壤(犁耕作)灌溉方式下,产量只有1.75公斤/平方米。粮食农作物优质的灌溉和水供应方法也可以增加使用太阳能的效率3-4倍不等(PRA-照片合成放射过程)。这项生态清洁技术不需要土壤耕作,所以所需要雇佣的劳动力也会减少5至10倍。在一个生长期季节里,很有可能轮流种植两种作物。资产投资回收的周期是1.3至3.0年(哈比巴洛夫,拉扎科夫,科斯纳扎洛夫,1998)

2.在乌兹别克斯坦的莫纳克地区计划使用滴灌技术灌溉果园和葡萄园,针对防风林的树木使用含有微量生物元素,如高糖、甘草等的矿化水进行灌溉(0.8至1.7克/升)。这套系统由装配有过滤器、水泵和测量工具的淤泥池组成。一个灌溉网包括“Agrodrip”类型(德国制造)的聚合滴管,每公顷面积上的一般长度是2300米,直径是20毫米,每隔90厘米间隔灌溉。系统运行的压强是1.0至1.5个单位,可以灌溉665株葡萄树和120株杏树。灌溉沙壤土和轻壤土的持续时间是2至3个小时。灌溉间的保险周期是1-2天到3-10天不等。每株树木和果树每小时消耗水量大约是5-7升。与传统的犁耕灌溉方法比较,滴灌后植物枝叶区的繁茂程度增加30%左右。葡萄树的节水量是40-42.2%,杏树的节水效率是32.7%至40.7%。阿姆河流域干燥的轻壤土具备了运用这种技术的良好的自然条件。

3.花拉子模的奥泽内和德兹亚克的阿布拉克取水项目主站的成功测试结果显示灌溉矿物化用水的消耗量是3到6克/升。通过施加额外的矿物质肥料,三种高糖作物的产量增加到140-160英担(cwt)/公顷,棉花产量增加到180英担/公顷,瓜类产量达到167英担/公顷,西瓜产量达到190英担/公顷,向日葵(谷物粮食)产量达到5英担/公顷。在使用6至8米深的地下水时,优选灌溉率是8到10倍,总的水需求量是8000-12000立方米/公顷。(拉玛托夫,拉扎科夫,1991)。

4.过去的三年中,在位于阿姆河流域卡拉喀帕克斯坦地区的农田里一直进行高粱和玉米的灌溉试验。这种灌溉使用微量的盐水而没有任何的排水系统。这片地区共灌溉两次,播种前灌溉耗水1500立方米/公顷,盐分的过滤和累积,第二次耗水1000立方米/公顷。在两三年后,邻近地区的植物耕作得到了发展。以前的盐碱地在没有作物播种下进行耕作,以后的4至5年没有继续耕作过。在这段时期,盐分通过自然降雨进行了过滤。这种扩大的灌溉方式适合于在大片的干旱三角洲地区里发展小型农田时推广。这种方法也可以用来种植大型的饲料作物,进行两次灌溉,第一次是大面积灌溉。

在1989年到1991年,乌兹别克斯坦水管理生态中心作为实施自然保护措施解决咸海问题行动的协调人,在前苏联政府科学委员会的大力资助下,号召在咸海干旱地区建设三个潮汐原型测站。这一项目吸引了众多的来自前苏联科学院和其它组织的植物学家、化学家和林业学家签订合约与参与建设的热情。

通过运用盐分过滤、耕作、播种和额外的灌溉技术,在开发重度盐碱化土壤上取得了良好的结果。在盐分经过过滤后,植物的天然沙漠种植率达到了0.2至0.4吨/公顷。当使用莫纳克水库微量的盐水(2至4克/升)时,额外的灌溉(1到2次)提高的作物产量至1.5至2.5吨/公顷。在两三年后,大约60%到70%的重度盐碱化土地都种植了绿色植物(卡玛洛夫,1995)。在中断了8年之后,乌兹别克斯坦水管理生态中心今年(2000年)又重新恢复了这项颇有前景的试验。

另一项有趣的试验是是在咸海干燥的河床底部湿地
和靠近海岸线的地方种植抗浅层地下水高度矿物化的植物,该地区矿物化程度是20-40克/升(什瓦凯亚,1991)
来自莫斯科大学、努库斯附近的地方军事化学单位以及乌兹别克斯坦科学院化学与水问题系的化学专家与林业专家和乌兹别克斯坦水管理生态中心一道共同将沙丘移动和固定在咸海海床阿克特基岛,进行新化学物质稳定性的试验。
不幸的是,因为苏联的解体和新独立的国家都缺少资金支持,所有有希望的防止沙漠化的试验都在1992年中断了。

5.激光、磁力和电子激活等手段都用于进行灌溉和排水水质的处理和改善(拉扎科夫,1991,拉玛托夫与拉扎科夫,1991)。

6.包含多种大型植物的六种植物种植方法都得到了发展,可用于处理大量的给排水(1.0-50.0立方米/秒),有机物的污水处理、生物污染物和跟踪金属物等。处理后清洁的水可根据水质和矿物化程度的不同用于不同的目的,如灌溉、养鱼、工业等。(拉玛托夫、拉扎科夫、哈米多夫,2000)

结合生物工程学渗透与局部吸附理论的生物种植方法可用于处理供应乡村居民饮用的地表水源。这种系统已经在勃拉图和胡德杰里的居民区建设成功并投入使用。

乌兹别克斯坦实施《联合国教科文组织远景规划》前景(2025)

联合国教科文组织行动计划(1999)的目的是深度挖掘咸海地区各个国家的科学潜能,克服咸海流域面临的社会-经济巨大的危机。该计划初步将着眼于大范围的后处理工作。在《联合国教科文组织远景规划》的框架下,一批来自乌兹别克斯坦国家机构的科学家已经出来了2025年国家未来展望(拉玛托夫、卡基莫夫、纳索诺夫,哈萨哈诺娃,2000)。科学家们详细阐述了到2025年,水资源的可持续利用的措施、经济的发展和环境形势的稳定性和改善情况等。如果是乐观的展望,通过高效的使用科学潜能,先进的农业科学技术、技术开发以及节水技术的应用等,都会提高农作物的产量。这将会提高国民生产总值3到4倍,乌兹别克斯坦也会转变成一个工农业国家,人民的粮食能够达到自给自足。这些愿望如果能够实现,3800万人民的用水需求大概是55-61K立方米。

结论:
1.中亚和乌兹别克斯坦国家复杂的社会-经济形势由于市场经济的变革和忽视了建设大型工程的生态恶果而变得恶化,这些损失大约占国家生产总值的20%到30%。

2.咸海的干旱与萎缩、周边地区土地盐碱化程度的增加、居民健康水平的下降、生活条件的低水平以及恶劣的饮用水和卫生条件都是中亚地区过去30至40年经济发展不可持续性造成的恶果。

3.对于自然资源缺乏有效的监控措施并没有反应出真正得环境形势。乌兹别克斯坦境内环境区的划分方法表明该国一半以上的人口都生活在严峻的生态环境中。

4.由地方科学家和国际组织共同开发的现代科技和创新方法应用到实践中的速度非常缓慢,包括最佳使用水和土地资源的节水科技应用等,都会对经济发展增添助力。

5.《联合国教科文组织远景规划》乌兹别克斯坦部分(2025)阐述了乌兹别克斯坦通过最有效的利用自然和人力资源、改变人口构成状况和提高粮食生产率(棉花达到3.8吨/公顷;谷物达到5至6吨/公顷)等措施,可能达到的经济可持续发展的最乐观设想。通过最合理的利用现有的水量,同样可能实现向全体人民提供充足的粮食以及向经济发展所需要的方面提供水资源,甚至为环境发展节约3到4K立方米的水资源等。

文献资料:
1. 博罗丁•V,博加科夫•G,塔斯科•V,康斯塔特诺娃•L,卡什莫夫•B,1998。《水生生物学,咸海地区浅层水库的微生物学和毒物学》,《咸海三角洲地区的生态研究和监控》,巴黎。
2. 哈比巴洛夫•A,拉扎科夫•R,科斯纳扎洛夫•K,1998。《阿穆达利亚三角洲盐碱地和沙质土壤中溶液培养与滴灌结合的技术》,《咸海三角洲地区的生态研究》,巴黎
3. 卡玛洛夫•Sh,1995。《咸海南部地区粘土植物改良技术应用》,《干旱土地的研究》,N,53。东京,卡玛洛夫,Sh.,1991。乌兹别克斯坦水管理生态中心报告,N,1991。《通过灌溉少盐度的水资源在咸海干燥的河床底部进行植物改良》,塔什干
4. 拉玛托夫•R,拉扎科夫•R,1991。《矿物质水资源灌溉沙土》,塔什干,85页(俄语版)
5. 拉莫诺夫•B,拉扎科夫•R,1998。《清洁水和污水生物激活实施方法》,《咸海三角洲地区的生态研究》,巴黎
6. 拉扎科夫•R,1987。《中亚地区的环境改善》,塔什干,42页。
7. 拉扎科夫•R,1999。《人类健康社会和环境因素的影响》,病理学期刊,N•L,塔什干(俄语版)
8. 拉扎科夫•R,2000(a):《乌兹别克斯坦环境地区划分及其实现方法》,水、生态和技术国际研讨会,5月30日至6月2日,莫斯科
9. 拉扎科夫•R,2000(b):《乌兹别克斯坦农业、灌溉和排水的环境影响》。亚洲开发银行“乌兹别克斯坦提高粮食生产率项目”。塔什干
10. 拉扎科夫•R,卡基莫夫•F,纳索诺夫•V,哈萨哈诺娃•G,2000。《联合国教科文组织远景规划》乌兹别克斯坦部分。2025年远景设想。水、生态和技术国际研讨会,5月30日至6月2日,莫斯科
11. 拉扎科夫•R,科斯纳扎洛夫•K,1994。《咸海地区的气候变暖与盐尘暴问题》。北大西洋工业组织高级研究研讨会,柏林。
12. 拉扎科夫•R,纳索诺夫•V,2000。《咸海流域排水回水的环境影响:管理前景》,谁平衡第一次地区会议,伊朗阿瓦士,2月29日至3月2日
13. 拉扎科夫•R,拉莫诺夫•B,哈米多夫•Z,2000。《咸海地区洪水管理和人工湿地的生态恢复》。洪泛平原与湿地的开发和管理研讨会,中国北京,9月5日至8日
14. 拉扎科夫•R•M,1991。《中亚地区水资源利用与保护》,塔什干,203页(俄语版)
15. 什维亚科娃•N,1991。乌兹别克斯坦水管理生态中心报告《咸海底部植物生长趋势以及植物改良建议》。
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