定義
綠洲是乾旱荒漠地區的一種地理景觀類型。
在中國,古代將綠洲稱為“沙中水草堆或水草田”;近代不少學者又將其成為“沃洲”或“沃野”,既荒野中肥沃的土地。維吾爾語則把綠洲叫做“博斯坦”。英文的綠洲(Oasis複數Oases)源自於希臘語或晚期的拉丁語,意為荒漠中能“住”(Oweh)和能“喝”(Saa,科普特語)的地方。沈玉凌收集了一些詞典對綠洲的定義:綠洲在《辭海》中被解釋為“荒漠中通過人工灌溉農牧業發展的地方;在《中文大辭典》中則被定義為“草木繁茂,色呈綠色之洲”或“沙漠中有水的地方”;在西方編的《地理學辭典》中,綠洲解釋為“荒漠中泉水常流、土壤肥沃的地方”。
由於自然界綠洲的千差萬別,對綠洲給出一個能高度概括其共性的科學定義在理論研究方面是很有意義的。有幾個學者曾分別從不同學科角度給綠洲做過一些定義。中國韓德麟給出的“綠洲是乾旱區人類對特殊自然環境——荒漠進行長期開發經營、以人工灌溉為依託並以農牧業開發為主體的地理區域,是乾旱區所獨有的人工生態景觀”;西方Walter給出的“綠洲是荒漠中有稠密植被的地方,在這裡低鹽度的水藉助平常的泉水或者藉助自流井而達到地表,這裡生長著喜濕植物,它是現代居民稠密區,而天然植被則被農作物或雜草覆蓋”。賈寶全曾提出一個探討性定義,他定義綠洲為“在乾旱氣候條件下形成的,在荒漠背景基質上以天然徑流為依託,具有高效生產力的、以中生或旱中生植物為主體植被類型的中、小尺度非地帶性景觀”。這個定義考慮了綠洲的景觀特點,相對較科學。但對綠洲的水資源來源、功能和植被類型的概括均缺乏全面性。
綜合上述意見,科學定義綠洲應該指:在大尺度荒漠背景基質上,以小尺度範圍,但具有相當規模的生物群落為基礎,構成能夠相對穩定維持的、具有明顯小氣候效應的異質生態景觀。相當規模的生物群落可以保證綠洲在空間和時間上的穩定性以及結構上的系統性;其小氣候效應則保證了綠洲能夠具有人類和其它生物種群活動的適宜氣候環境,有利於形成景觀生態健康成長的生物鏈結構。
分布
綠洲廣泛地分布在非洲、亞洲、中南美洲、澳洲等大陸上,在北美洲等地區也零星出現。綠洲是以乾旱荒漠為背景,在乾旱荒漠地區幾乎都有綠洲分布。
綠洲基本分布在3種區域,其中最主要分布在受大尺度大氣環流下沉氣流控制的副熱帶地區,基本在地球南北回歸線附近。該區域不僅由於受下沉氣流控制而降水稀少,而且由於太陽輻射強度大且蒸發力極強,所以形成了全球性的乾旱帶,該氣候帶荒漠戈壁分布廣泛。在有特殊水資源保障的區域極易形成綠洲。這一區域的綠洲為熱帶或亞熱帶綠洲。非洲大部、中亞、南美洲、大洋洲等地分布的綠洲基本都屬於這一類型. 還有不少綠洲分布在比較大範圍的區域乾旱氣候區,這主要是指分布於中國西北乾旱氣候區的綠洲以及中亞的綠洲。西北乾旱氣候區的形成可以看成是副熱帶在該地區系統性北移,主要歸因於青藏高原地形產生的熱力和動力作用使高原北部出現大範圍下沉氣流以及周圍高大山脈對水汽的阻擋和截流。由於這些綠洲分布在北緯30~40°之間的中低緯度,所以可以稱之為溫帶綠洲。
另外,在中緯度地區也有一些綠洲分布。該區域雖然一般處在有利於降水的大尺度大氣環流背景下,但因為海岸山丘背風坡的雨影效應而形成了較大規模的內陸荒漠,同時也伴生了一些綠洲。在北美洲和其它一些中緯度沿海地區能見到一些這樣的綠洲。分布在這一區域的綠洲應該稱之為亞溫帶綠洲。
形成
綠洲是特殊氣候條件、水文條件、地理條件和地質條件遞加的結果,是自然界的傑作。綠洲的形成必須依賴於5個條件。
首先,綠洲是以乾旱荒漠為背景,所以它只能存在於乾旱氣候條件下。儘管這種乾旱氣候的空間尺度可以不盡相同,但至少要有能形成可以襯托出綠洲作為地理異斑的乾旱環境基質的氣候條件。如果綠洲在10km的尺度量級,那它所依託的乾旱氣候區一般至少要在100km以上。
第二,水是形成綠洲的最根本條件。綠洲有比較明顯的唯水性。自古就有“無水是荒漠,有水變綠洲”之說。雖然,綠洲處於乾旱氣候條件下,自然降水稀少,但它們總有其它水資源供給途徑。水資源到達綠洲的過程往往依賴於複雜的水文過程和巧妙的流體運動原理。
第三,合適的地理條件也是綠洲形成所必須的。綠洲往往形成於坡度較小的、平坦的、寬闊地帶。這主要是基於水運動力學的原因。水只有與土地的結合,才具有能發育綠洲的生態作用。在相對平坦的地帶,水比較容易在該區停留,並且容易擴展其所滋潤的土地面積,地下水含量也會比較豐富。如果在大坡度或過分低洼地帶,過往水要么會很快流走,而很少被該地區土地吸收利用;要么由於水量過分集中,而形成湖泊或沼澤。
第四,土壤條件對綠洲的形成也很重要。綠洲是以植被為主體的生態系統,所以只有在適合植被生長的土壤條件下才會形成綠洲。沙礫地、礫石地、雪地、冰蓋和石板地等地表上肯定不能形成綠洲。能形成綠洲的地區其表面必須有一定厚度的泥土層,而且土壤比較肥沃並富有活力。
第五,光熱資源條件對綠洲的形成也有影響。綠洲一般形成在地表受太陽輻射加熱較強的地區。這既是乾旱氣候帶的必然位置所決定,也與光熱資源對綠洲形成的影響有關。光熱資源對綠洲形成的貢獻主要有兩方面:光熱資源豐富有利於綠洲植被的光合作用和有機物的轉化,可以形成比較旺盛的植被生態系統,因此綠洲才有力量抗禦乾旱環境的侵吞;同時,強烈的地表加熱使地表蒸發力極強,這在同樣的降水條件下更容易形成綠洲所必須依託的大尺度荒漠地理背景。否則,即使降水比較少的地區,但由於蒸發很少,一般仍能維持草地景觀生態環境。所以,雖然同樣受乾旱氣候控制,高寒的高原地區一般並不容易形成綠洲。
綠洲土壤和植被
綠洲土壤的突出特點是具有一定深度的由沖積或灌溉形成的淤泥層,經過長期的耕作,淤泥層已經形成高肥力、高熟化的古老耕作土壤,富含有機物、氮素和可溶性鹽。綠洲土垂直剖面可粗分為上下兩層。上部剖面為淤泥層,其厚度取決於沖積條件和灌溉條件,也與其歷史長短、耕作特點、風蝕強弱、沙塵暴情況、上風地理環境等有一定關係,一般在1m左右。下層是荒漠土壤,以沙石為主,活性差、有機物貧乏。
綠洲土在顏色上也有區域性差別,可分為綠洲灰土、綠洲白土、綠洲潮土3類。綠洲灰土基本分布在溫帶荒漠,以灌溉綠洲為主,土壤有機質含量高,無鹽鹼化侵擾。灰土綠洲多分布在山前平原的中下部,在中國河西走廊的內陸河中游綠洲就是灰土綠洲。白土綠洲主要分布在熱帶、亞熱帶乾旱區,有機質含量低,但也無鹽鹼化侵擾,其在非洲、南美洲、澳洲、南亞分布比較普遍。潮土綠洲分布在河流的下游和特別低洼的地區,地下水位較高,土壤有“夜潮”現象,並且有一定的鹽鹼化。
綠洲植被群落中的樹木多為楊柳科和榆科植物,植被結構分為喬木、灌木和草本三層,均具有較強的抗旱、御風和耐鹽能力,根系深入而發達,葉子小而稀,鬱閉度小,屬於喜光和抗旱性植物。自然樹木主要有胡楊林、灰楊林、白榆林、沙棗林、棕櫚林、白柳、黑楊、袤毛楊等;自然灌木有檉柳、鈴鐺刺、蘇枸杞、右柴柳、野薔薇、兔兒條、大葉小櫱、西伯利亞白刺、鹽穗木等;自然植被主要有駱駝刺、羅布麻、甘草、苦豆子、花花柴、拂子茅、蘆葦、偃麥草、白車軸草、賴草、芝麻蒿等。
綠洲內人工栽種的樹木主要以白楊為主,構成了現代綠洲的林網體系;農作物在現代綠洲中已占有主導地位,綠洲主要農作物有玉米、小麥、棉花等。
分類
綠洲的分類方法很多,可以從綠洲的功能、歷史、區域、土壤、水文條件、形成方式等多個方面來劃分綠洲的類型:
就綠洲的功能而言,可大體劃分為生態綠洲、牧業綠洲、農業綠洲、城市綠洲4類。生態綠洲指尚未開發或不適宜開發的綠洲,這類綠洲目前已比較少,中國境內塔克拉瑪乾沙漠中有一些這樣的綠洲。牧業綠洲主要分布在河流上游海拔較高的陰涼地區或河流末端的湖泊窪地,這些地區缺乏光熱資源或過於鹽漬,不適宜農作物生長,只適合維持草地或野生植被生態環境。甘肅的肅南綠洲和巴丹吉林沙漠中的塔木素就是此類綠洲。現代綠洲中主要以農業綠洲為主,這些綠洲一般具有良好的光熱資源和豐富的水資源,一般分布在河流中游的沖積平原,甘肅的臨澤和新疆的吐魯番等綠洲都是典型的農業綠洲。城市綠洲是近幾十年出現的綠洲類型,主要是為石油和礦產資源開發為目的,大多是在荒漠上靠開採地下水和引水發展起來的,目前所占比例很低,新疆克拉瑪依和甘肅的金川基本屬於城市型綠洲。當然,有些綠洲已很難分清其類型,很多農業型綠洲有不斷城鎮化的趨勢,所以有人提出了複合型綠洲的概念[3]。
也可按綠洲形成和開發利用的歷史時間尺度將綠洲劃分為古綠洲、老綠洲、新綠洲等類型。古綠洲主要指歷史上曾存在,但後來由於種種原因消失的綠洲,中國西北有很多曾經創造過歷史文明的綠洲遺蹟,最著名的有孔雀河下游的樓蘭、疏勒河的鎖陽城、黑河中游的駱駝城及其下游的居延海等。老綠洲是指形成已有百年甚至千年以上的歷史、目前仍然保留的綠洲,這種綠洲比較普遍。新綠洲指近幾十年內開發建設的綠洲,這類綠洲目前仍具少數,新疆的石河子就是典型的新開墾的農業綠洲。
根據氣候區,可把綠洲劃分為熱帶、亞熱帶、溫帶、亞溫帶綠洲等類型。
按土壤還可把綠洲分為灰土綠洲、白土綠洲、潮土綠洲。
按水文環境可以所綠洲分為:外流河綠洲、內陸河綠洲、地下水綠洲、引水綠洲。內陸河綠洲還能按其地質和地貌區分為山前傾斜平原綠洲、洪沖積扇綠洲、河流沖積平原綠洲、河流乾三角洲平原綠洲、湖積平原綠洲。傾斜平原綠洲有像甘肅肅南這樣的牧業型綠洲,洪沖積扇綠洲有張掖、武威、酒泉、烏魯木齊這樣的大綠洲,河流沖積平原綠洲有臨澤、高台這樣比較小的綠洲,三角洲及湖積平原綠洲有古樓蘭這樣的消亡綠洲和民勤這樣的正處退化的綠洲。
按形成方式可將綠洲分成天然綠洲、半人工綠洲、人工綠洲3類。天然綠洲是幾乎完全在自然條件下形成和成長,這類綠洲一般不適宜開發或沒有開發價值,其作用主要體現在生態方面。半人工綠洲指雖自然發育,但經過人工改造的綠洲,自然界的大多數綠洲屬於半人工綠洲。半人工綠洲一方面其本身自然結構比較優良,另一方面通過人類的改造和加工,其結構變得更加合理。人工綠洲基本上都是新綠洲,指在純粹荒漠上建設的綠洲或原來生態環境已徹底改變的綠洲。
人類活動對綠洲是雙刃劍,它既創造了綠洲歷史上的輝煌,但也有可能斷送綠洲的未來。
沒有人類活動以前,綠洲一直在自然界乾旱與風蝕的災害中自我掙扎和飄搖,是結構簡單、功能單一、抗災害能力十分低下的生態系統。人類的智慧和創造力是唯一能夠向自然挑戰的力量。正是綠洲內有了人類活動,逐步完善了綠洲的灌溉系統、改進了綠洲的植被類型、健全了綠洲的林網系統,才使綠洲結構更加合理,功能更加多樣,生態機能更強。可以說人類活動使綠洲煥發了勃勃生機。目前,高科技灌溉技術(滴灌和微灌)、優良農作物品種的培育以及地膜覆蓋技術等使綠洲正向更加高效化發展。
不過,對歷史資料的考證中也發現了人類過度活動毀滅一些綠洲的跡象;今天盲目的人類活動更使綠洲面臨著空前的危險,近幾十年已有一些綠洲消亡和正在退化的事件發生。人類活動的盲目性主要在於它對資源的消耗遠遠超過了綠洲的資源再生能力。人類活動對綠洲的影響還有更廣泛的方面,譬如人類對與綠洲相關區域環境的干預(如山區涵養林破壞等)以及全球範圍內的人類活動引起的全球變暖所造成的山區冰雪異常融化等都能波及綠洲。