【水资源】科考探秘 - 新疆真是个好地方

　　20世纪50年代和80年代，我国曾两次对新疆进行大型科学考察活动，初步盘点了新疆的水土资源、生物资源、矿产资源等“家底”。2021年底，全国29支专业科考队、3500多名科技工作者再次集结动身，进行了第叁次新疆综合科学考察。

　　在最近播出的央视《中国经济大讲堂》节目中，第叁次新疆科考工作组副组长、中国科学院新疆生态与地理研究所研究员陈曦为大家介绍了新疆科考的最新成果。

　　新疆已经不再是一个边远的地带，而是我 国的一个核心区、一个枢纽地带，是我国西部开发的前沿。未来，我们将围绕新疆的资源和生态环境的承载能力进一步开展研究。——陈曦

　　■陈曦

　　水资源调查是科考重中之重

　　新疆是亚洲大陆的地理中心，是全球离海洋最远、大陆性最强的地区。新疆总面积达166万平方千米，约占我国陆地总面积的1/6，不仅拥有绝世美景，更是自然资源的宝库。

　　有意思的是，新疆的“疆”字直观地彰显出“三山夹两盆”的地貌结构。“疆”字右边的三横分别代表了三座山：上面一横是最北边的阿尔泰山，中间一横是天山，下面一横是南面的昆仑山。夹在中间的两个“田”字，上面一个是准噶尔盆地，下面是塔里木盆地。

　　新疆是丝绸之路经济带建设的核心区，目前它已经与全球181个国家和地区建立了贸易关系。同时，油气和石油化工、煤炭、煤电、 煤化工 基地和风电、光伏基地等都在新疆建设。社会经济的高速发展给新疆将来的资源运用和生态环境保护造成了压力，因此，我们需要重新盘点“家底”，从而对新疆的未来发展进行规划。

　　第叁次新疆综合科考的重中之重是探究新疆水资源的前因后 果。因为，水资源是新疆的生命线，有水就有绿洲，没有水就变成沙漠，这是它独特的地理水文特点。

　　新疆的水是从哪儿来的呢？山地是新疆降水的集中地区，其降水量能够达到每年600毫米至1000毫米以上，因此，山地是新疆水资源形成的一个重点区域。同时，冰川和积雪占到整个新疆水资源的50%到60%，因此，冰川和积雪是新疆水资源形成的重要部分。

　　我们科考队结合新疆的水资源特点，在本次考察中把冰川和积雪作为调查的一个核心任务。

　　我们先来看北部的额尔齐斯河。额尔齐斯河是我国唯一流入北冰洋的河流，其起源于阿尔泰山的南坡，流经哈萨克斯坦、俄罗斯，最后汇入北冰洋。河流全长4248千米，在中国境内有546千米，年径流量大约是110亿立方米。中国境内的额尔齐斯河水量较大，河岸两边都是生气勃勃的植被。

　　我们这次科考的一大发现，就是全球气温升高使额尔齐斯河的水量减少。额尔齐斯河主要靠融雪、融冰和降水补给水源，据我们的观察和用遥感、 无人机 等技术手段核定额尔齐斯河的水量后发现，额尔齐斯河的水量目前已经变少。由于气温升高，额尔齐斯河源头的冰川和积雪发生了很大变化，与30年前相比，冰川面积减少了15%到20%，积雪深度每十年减少3厘米左右。根据对气候和水文的预测，未来30年，额尔齐斯河源头的冰川还将继续缩减。

　　我们还重点考察了塔里木河。塔里木河是塔里木盆地的妈妈河，它起源于天山山脉和喀喇昆仑山，天山以南的绿洲一般都是靠塔里木河水灌溉。我们考察的关键也放在了冰川和积雪上，通过遥感和实地调查，对照了塔里木河流域第壹次、第贰次科考的冰川目录，我们发现冰川面积也在减少。

　　经过这次考察，我们基本上厘清了近30年来新疆的水资源包含河流、地下水和冰川融水、积雪融水的数据量，更新了新疆的冰川目录，对整个新疆的水资源进行了一次普查。

　　新疆野苹果是其它苹果的“祖先”

　　新疆有高山、草原、森林、沙漠、湿地、戈壁，它们交相辉映，孕育了这片土地上独特的物种资源和生物多样性。从1980年建立首个自然保护区以来，新疆目前有28个国家级和自治区级的自然保护区，占新疆总面积的10.8%。

　　伊犁河流域是天山野果林的集中区域。我们对伊犁河天山区域的野果林进行了详细的调查和考察，收集了大量的花、果、叶、枝和土壤和各种昆虫等标本进行研究分析，结果发现，伊犁河尤其是 新源县 境内的区域是全球苹果、核桃、杏、梨等果子的起源地。

　　为啥说这里是全球苹果、核桃、杏、梨等果子的起源地呢？这次科学考察证实，在这个区域内，野果林的种类达到469种。好比，新疆的野苹果也叫塞威士苹果，在这个区域内有84个类型，说白了一种苹果有84个类型。野杏有46个类型，樱桃有21个，核桃有14个，说明这个区域的物种多样性是非常丰富的。

　　我们对全球所有的117种栽培的苹果与这里的野生苹果进行基因组测序比对，结果发现，新疆的野苹果就是全球所有苹果的“祖先”。

　　那么，它们是怎样从伊犁流传出去的呢？它们是通过分片的、碎片化的花粉传递方式向外流传的。有的是顺着西风环流，有的是通过昆虫、鸟类的携带。还有的像日本红富士苹果，是从伊犁直接收集果树的种子到日本杂交而成的。

　　野生苹果的基因保存极为重要。因为，如果要对苹果进行品质改良，就需要到它的祖先地——伊犁野果林收集最原始的基因进行性状改良。从中也可以看到，新疆伊犁河流域的野生生物资源是极其珍贵的。

　　可是，我们这次调查发现，过去的20年间，伊犁河流域的野果林在衰亡。为啥会发生衰亡呢？通过考察研究我们发现，对野果林危害最大的是一种叫苹小吉丁虫的昆虫。这种虫是外来入侵的害虫，以前没有这种害虫的时候，当地的野果林都生长得非常茂盛。而这种虫子会钻到树干内部，表面上看不到。它的成虫和幼虫都在树干内部，光靠打农药效果不太明显，所以对果树危害非常大。

　　针对苹小吉丁虫的问题，我们现在利用生物防虫技术，用苹小吉丁虫的天敌来杀灭它们。我们创制了大规模的人工繁育天敌的技术，在杀灭害虫的条件上，又采用了复壮更新的技术来使野生果树得到康复。目前，新疆的野生果树有80%得到了恢复，生气勃勃的果树又开始生长起来。

　　在额尔齐斯河的水生生物调查进程中，我们还偶然发现了一种属于新物种的钩虾。额尔齐斯河的钩虾和其它区域的钩虾有明显的区别，我们把这个新物种叫作和布克赛钩虾。

　　在此基础上，我们用基因组的要领进一步研究了阿尔泰山和天山山脉的钩虾，结果发现：钩虾在新疆地区显现出一种多样性的分布，共有9个大的类型。经过和全球其它区域钩虾进行基因组的比对后发现，全球所有以钩虾为代表的无脊椎冷水性动物都是从天山山脉开始起源的。后来，随着大规模的气候变化和地质变化，钩虾通过河流、湖泊逐渐扩展到了中亚，进而来到欧洲。

　　另外，新疆塔里木河沿岸还是全球胡杨分布的主要区域，全球90%的胡杨都聚焦在这个区域。所以说，胡杨对新疆、对我国来说都是一个非常珍贵的物种。

　　胡杨林是一种典型的分布于干旱区两岸的河岸林，它的存活主要依靠以下水源：一是洪水提供水分，二是两岸的地下水提供水分。洪水还可以流传胡杨的种子，并给幼小的胡杨提供水分，让它们快速生长，让胡杨林更新。地下水则为胡杨提供了主要的生存水源。

　　近年来，我国为塔里木河生态治理工程投资了近100亿元人民币，该工程有两个目的：第壹个目标是防止塔里木河下游两个沙漠的合拢，第贰个目的就是保护这片胡杨林。

　　这次，我们通过 无人机 的精确丈量发现，虽然两岸的胡杨林长势在变好，可是胡杨林的整体结构其实不得人心。为啥这样说呢？

　　胡杨的生存极限是地下水位达到9米深，6米深是它的生存警戒线，4米以上则是适合它生存的环境。虽然生态工程使塔里木河两岸的地下水位不断上升，已经满足了胡杨林生长的基本要求，这次调查结果也显示，胡杨林的生长在变好，可是胡杨林的结构偏老，说白了，老年胡杨和中年以上胡杨偏多，新生的小胡杨很少。

　　这是因为，塔里木河两岸修建了比较完善的渠系，洪水满溢现象减少了，所以小胡杨变少了。未来我们打算在一些重点区域设置生态闸，向两岸放一些洪水，让胡杨种子能够在那里扎根，尽快生长，不断更新胡杨的种群。

　　“去世之海”也有利用价值

　　新疆不仅拥有丰富的生物资源，同时还有令所有生物感到绝望的生命禁区，那就是沙漠。

　　新疆拥有我国最大的沙漠——塔克拉玛干沙漠，它环境恶劣，人称“去世之海”。塔克拉玛干沙漠位于南疆塔里木盆地的中心，东西长约1000千米，南北宽约400千米，面积达33万平方千米，平均年降水量不到100毫米，最低只有4毫米，而平均蒸发量却高达2500毫米至3400毫米。

　　新疆的 和田地区 北临塔克拉玛干沙漠，一年365天中有2/3的天气都是沙尘天气。那里流传着这样一句话：“白天沙子没吃够，夜晚睡觉加一斤。”

　　那么，沙漠是咋形成的呢？最早是由山上的砾石经过不断打磨，变成了更小的沙砾，然后通过风的作用，形成沙的波纹。随着风力加大，慢慢形成了大的沙丘，最高的沙丘可以达到100米至200米。最后，沙丘不断地连接，就形成了沙漠。

　　这次考察我们进入了沙漠的核心地带，并打了一个1300米的深钻。为啥打深钻？就是为了搞清楚塔克拉玛干沙漠是在啥历史时期形成的。这个深井从沙漠的表面一直打到沙漠底下的基岩，我们就能发现沉积在沙漠里的不同年代的沙砾情况，以此来分析环境是咋发生演变的。

　　研究显示，塔克拉玛干沙漠的环境发生重大变化的历史时期有三个，它们分别是距今5.3个百万年、2.6个百万年和0.3个百万年，在这些历史时期曾经发生过一些重大事件。这些事件与青藏高原的隆起，也就是喜马拉雅山的形成、昆仑山的形成阻挡了印度洋的水汽直接相关。因此，塔克拉玛干沙漠的形成与我国的地质历史时期相关。

　　从沙漠景观来看，塔克拉玛干沙漠约在30万年前形成，这也是我们本次科考得出的一个结论。沙漠分成三种类型：一种是格状的沙丘，一种是新月形的沙丘，一种是综合的纵向类型的沙丘。我们在沙漠里开展风洞实验，进行真实的模拟，发现塔克拉玛干沙漠中的沙丘都是在不断移动的。20世纪80年代第贰次新疆科考的时候，彭加木先生曾经带着科考队去罗布泊考察，结果为了找水而失踪了。那时我们派了大量的人力、物力去找，找了一个星期也木有找到人。这也和塔克拉玛干沙漠中沙丘的移动速度非常快有关。

　　沙漠的危害主要有以下几个要点：第壹，对公路、铁路会发生重大影响，好比埋没公路、铁路；第贰，沙尘天气的污染也是非常严峻的，好比 和田地区 一年200多天是沙尘天气，这对身体健康、农业生产和城市环境都造成了很大影响。

　　在这次新疆科考的进程中，我们遇到过很屡次沙尘天气。当沙尘暴迎面而来的时候，整个路面上啥也看不到，只看见一团黑黑的东西滚过来。假如你这时期没地方逃避的话，很可能会被大的沙尘掩埋，这是非常危险的。因此，我们的考察车辆进入无人区，务必要带卫星电话，以备紧急情况之需。而且，一旦遇到意外，队员不能在沙漠地区乱跑，只能躲在车里或是躲在帐篷里等待救援。

　　当然，沙漠也有许多利用价值。一方面，沙漠是我国重要的油气聚集地，塔克拉玛干沙漠也是我国石油开发的一个重点区域。同时，沙漠还是非常吸引人的旅游景观。目前，新疆正在开发环塔里木盆地的铁路，等全线通车后，大伙可以坐着火车沿着塔克拉玛干沙漠走一圈，领略不一样的沙漠景观。

　　为啥“大矿不过国界线”

　　新疆独特的地质构造、得天独厚的成矿地质条件造就了丰富的矿产资源。

　　新疆是由两大板块形成的成矿区域。一个是特提斯板块，一个是中亚增生的造山带，这两个板块汇聚到中亚区域，使得新疆和中亚成为矿产资源非常丰富的一个区域。

　　可是，这个区域有一个非常奇怪的现象，就是“大矿不过国界线”。啥叫“大矿不过国界线”？就是在新疆境内，我们还没有发现超大型的矿山或矿区，可是在哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦都有超大型的矿。

　　为啥会出现这样一种现象？这一直是学界想要处理的一个大难题。针对这一问题，我 国开展了很多的研究工作，发现了新疆地区地质成矿的机理，提出了山弯构造的理论。

　　这个理论详细地论证了为啥大矿会在中亚其它区域而不是在新疆区域出现：一方面，山弯构造使得弯区的成矿带主要分布在中亚其它地区。另一方面，大陆板块碰撞使新疆的矿区都进入了深部，所以露头矿的区域非常少。这项地质成矿的研究，为我们在新疆找矿奠基了坚实的条件。

　　本次科考最有价值的就是富油煤的发现。富油煤是啥？广义上说，焦油产率达到7%以上的煤炭资源被统称为富油煤。而本次在吐哈盆地发现的富油煤的焦油产率接近20%，是全球少有的集中成片的富油煤产区。我们初步预测该富油煤的资源量能够达到550亿吨，可以说是富油煤里的“富油煤”。

　　富油煤以往的开发利用，一是形成液态的燃料，二是通过气化和热解技术生产烯烃类、氨类的 化工原料 。这次，我们通过对富油煤的研究，与化工专家一起探索出了一条可以提升煤焦油回收率的独特的富油煤深加工产业链。

　　这条产业链的形成，能够把富油煤的利用率提高一个量级。它可以生成三大类的产品：第壹大类直接变成气，第贰大类变成精细化工的原材料，第叁大类是烃类、苯类等的化工材料。预计未来会在吐哈盆地形成一条万亿元的产业链，这对我国新疆石化基地、 煤化工 基地的建设将是一个重大突破。

　　总而言之，新疆已经不再是一个边远的地带，而是我 国的一个核心区、一个枢纽地带，是我国西部开发的前沿。未来，我们将围绕新疆的资源和生态环境的承载能力进一步开展研究。

　　我们前些年已经收集了大量的数据和信息，我们将计算出新疆的资源到底能够承载多少人口、能够承载多大规模的经济发展、能够承载怎样的产业布局，同时，我们还将明确提出应该为新疆的生态环境保护做些什么、采取哪些对策。我们也期待着第叁次新疆科考能够为新疆的高质量发展和美丽新疆的建设贡献力量，为新疆的发展增添新的活力。

　　（万叶整理）