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原文标题：绿洲农业开发与楼兰古国生态环境的变迁
谢丽
楼兰古国有着悠久的历史，在距今10000-7000年的中石器时代，其所处的新疆罗布泊地区就已有了远古的人类活动（注：穆舜英：《楼兰古尸的发现及其研究》、《楼兰文化研究论集》，新疆人民出版社，1995年9月，第384页。）。张骞通西域时，楼兰是西域三十六国中最负盛名的。此之后一直到魏晋，楼兰都是古代丝绸之路南、北两道的必经之地，还曾是魏晋西域长史府的所在地。根据本世纪初瑞典探险家斯文·赫定在罗布荒漠的探险发现，及本世纪八十年代初中国考古队对楼兰古城进行考古发掘的大量文物，以及在古城附近发现的古水道、古农田、古佛塔和古墓葬等遗迹判断，处于鼎盛时期的楼兰城，周围水道纵横，绿树成荫（注：趁汝国：《楼兰古城历史地理若干问题探讨》，《新疆大学学报》1984年第3期。），城中屋宇鳞次栉比。当年作为“丝绸之路”重镇的古楼兰国，曾“立屯田于膏腴之野，列邮置于要害之路。驰节走驿，不绝于时月；商胡贩客，日款于塞下。”（注：《汉书·西域传》。）“负水担粮，送迎汉史”（注：《后汉书·西域传》。），可谓商旅云集，贸易繁忙。但就是这样一个曾经商业经济发达的古国，却在公元5世纪末神秘地消失了。究其原因，塔里木河中、上游地区的农业开发是主导影响因素之一。
一、楼兰古国的生态环境条件
1.地质时期的生态环境
楼兰地区的干旱气候是自第四地质时期继承下来的，自那时起就趋近于现代植被和气候，并且逐渐趋于稳定。
(1)塔克拉玛干沙漠干旱气候的形成（注：牛文胜：《塔克拉玛干沙漠古地理环境变迁及其植被发展演化》，《新疆植物学研究文集》，科学出版社，1991年。）
楼兰古国位于塔克拉玛干沙漠的东端，在地质上与塔克拉玛干沙漠同属于塔里木地台，自古以来就受塔克拉玛干沙漠气候的深刻影响。
塔克拉玛干沙漠干旱气候的产生、发展和形成经历了长期的演化过程，到第四纪时趋于稳定。第四纪以来的新构造运动，使塔里木盆地周缘山脉发生断块抬升，青藏高原大幅度隆起，地形封闭，气候干旱，大气降水显着减少。在干旱气候下，沙漠受气候波动影响呈阶段性发展，并延续至今。
塔里木盆地的植被构成在第四纪气候持续旱化、降温和沙漠化环境影响下，向旱生、盐生、沙生化方向发展，以灌木和草本占绝对优势。受气候波动性影响以荒漠和荒漠草原交替出现，但以荒漠为主。随着第四纪塔克拉玛干沙漠的形成和发展，沙漠植被受流沙、地下水以及河流的影响，总盖度逐渐减少，并向河流两岸及地下水位较浅的地区龟缩，趋近现代植被和气候。
(2)罗布泊八一泉剖面孢粉组合所揭示的古生态环境（注：王永等：《罗布泊八一泉剖面孢粉组合及意义》，《干旱区地理》2000年第4期。）
该地区处于罗布泊的东部，与古楼兰国（罗布泊西部）同属罗布泊地区。该地区剖面底部（6.8-5.2米）、中上部（5.2-1.1米）、顶部（1.1-0米）的植物孢粉组合均以蒿为主或以蒿、藜为主，与现今该地区植被主要由蒿、藜、麻黄等为主的植被组成趋近。根据地质时期推断，现今该区的主要植被成分蒿、藜等于第四纪初或中期即已在这里繁衍生长，因此这里少雨、干旱气候环境至少可溯源至第四纪早期和中期，也就是说至少两万年以来，这里就是荒漠气候环境。
2.人类历史时期的生态环境
(1)考古发掘所揭示的罗布泊地区植被与气候
罗布泊以东70公里距今约3800年的古墓沟墓葬群（注：王炳华：《古墓沟人社会文化生活中的几个问题》，《新疆大学学报》（哲学社会科学版）1983年第2期。），一些墓葬地表排列着整齐的7圈同心圆形列木桩，这种排列有阻挡风沙保护墓地的作用，说明当时风沙严重。这些木桩为现今塔里木河流域生长的胡杨木。墓内随葬有麻黄枝，尸体上加盖芦苇秆和红柳树枝，出土文物中还有芨芨、麻、红花等，这些都是耐干旱、耐盐碱的荒漠、半荒漠地带植物，也是现今罗布泊地区最常见的植物品种。再有距今约2000年左右的罗布泊地区东汉墓（注：吐尔逊·艾沙：《罗布淖尔地区东汉墓发掘及初步研究》，《新疆社会科学》，1983年第1期。），出土的植物也与古墓沟相同。这说明：楼兰地区至少从汉代开始就与今天的气候基本相同。
(2)史料记载所揭示的罗布泊地区植被与气候
《汉书·西域传》（注：《汉书·西域传》。）记载：“鄯善国，本名楼兰……地沙卤，少田……多葭苇、柽柳、胡桐、白草。”“鄯善国”即位于今罗布泊周围。这里的柽柳又名红柳、西河柳，是荒漠地区的耐干旱植物。按学科分属，“鄯善国”所在罗布泊地区的柽柳属塔克拉玛干柽柳，是极少数能在塔克拉玛干生存的植物之一，它是保持水土、防止沙漠化的优良树种。胡桐又称胡杨、梧桐、并叶杨，是干旱荒漠气候条件下的一种特殊树种，大约在1200万年前，它遍布中亚和我国西北地区。这两种树种都是现今塔里木河下游特有的植被，说明自西汉至今楼兰地区的气候变化不大。
楼兰古国的鼎盛期在东汉末年（公元2世纪），它的消亡期在公元5世纪，距今约1800-1600年，这期间的气候没有任何特殊变干的迹象，那么在气候相对稳定的背景下人类活动就成为罗布泊地区生态环境变迁的主导因素。那么究竟是何种人类活动导致楼兰地区生态环境由绿洲变成了荒漠呢？
二、楼兰古国生态环境变迁过程探析（绿洲废弃三阶段复原）
楼兰古国位于罗布泊西岸，孔雀河的下游。塔里木河北河下游注入孔雀河，孔雀河下游注入罗布泊；塔里木河南河下游注入台特马湖，然后有多余的水再注入罗布泊。就是说，实际上古楼兰是处在塔里木河水系的最下游，是塔里木河南、北两河水流的最终归宿地，也是塔里木河水流减少首先受到影响的地方。古楼兰的植物生长依靠塔里木河水的滋润，农业生产也靠引塔里木河的水流灌溉。因此塔里木河能否有充足的水源流入孔雀河，再由孔雀河注入罗布泊，这是古楼兰生态环境变迁的关键。那么塔里木河注入罗布洼地的水流是如何减少的呢？在内陆河总水量相对恒定的情况下，人类活动就成为塔里木河水流分配格局变化的主导因素。
人类活动的面很广，但只有农业生产活动是耗水量最大的。至今新疆的农业生产用水还超过全疆总用水量的96%，而塔里木河流域是新疆最早的农业区，又是清之前历代中央政府在西域的屯田基地，对于农耕民族而言，农业生产活动是古代最主要的经济活动，因此这一比例当会更高，不适当的农业生产开发应是古楼兰生态环境变迁的根本原因之一。
1.荒地遍垦，垦后撂荒——荒漠化第一阶段（荒漠化土地条件准备阶段）
干旱区光热资源丰富，只要有水，其农业生产的潜力是最大的，这是雨养农业区不可比拟的。因此在有水源的情况下，会激发人们垦荒造田的积极性，尤其是对当地生态环境缺乏认识的内地初移入的农业居民，在起初水源丰富的条件下对楼兰的土地进行了大规模的垦殖。之后，随着垦荒面积的扩大和中、上游农业的开发，用水增加，供不上水的土地就被撂荒。固定土壤的植被被取走，撂荒的土地在干旱和风力的作用下，荒漠化的潜在因素被激活，邻近的沙源侵入，原有的耕作土壤变得疏散而易流动，在风力的搬运下不断流失。楼兰绿洲农业开发的第一阶段就是经历了这样一个过程。
(1)荒地遍垦
张骞通西域时，古楼兰还是“少田，寄田仰谷旁国”，“民随畜牧逐水草”（注：《汉书·西域传》。），该区大规模的农业开发始于西汉。在西域各国中，由于楼兰距内地最近，地处“丝绸之路”南、北两道的交叉口，是汉通西域必经的咽喉，又属汉政府直接管辖，当时水土资源丰富，因此自从公元前77年汉昭帝派军占领楼兰城后，这里的农业生产便迅速地发展起来，成了汉政府在西域驻军的大本营和汉经营西域、维护丝绸之路的粮食生产和储存供应基地。此后一直到公元8年西汉灭亡，楼兰的屯田一直持续不断。引入屯田活动的实质是，利用与改造自然同时并行的农业居民大量加入到了主要是利用天然牧场资源的游牧民族中，对楼兰的土地进行了大规模的垦殖。
1930、1935年，黄文弼两次到罗布泊地区考古，在孔雀河下游罗布泊北岸，发现了汉军屯垦的沟渠、堤防和兵营住宅，还有西汉古烽、燧、亭的遗址。遗址中发现汉简数十枚，上面记有“黄龙元年”（公元前49年）、“永光五年”（公元前8年）等。说明这里是西汉宣帝、元帝、成帝时的屯田基地（注：黄文弼：《新疆考古发掘报告》(1957-1958)，文物出版社，1983年，第48页。）。
罗布泊地区出土的汉简中有很多关于粟的记载。如“六月乙丑尽，七月积一月十二日，食粟四石二斗”（注：黄文弼：《罗布淖尔汉简考释》简四十。），“十二月十日，口口粟二石”（注：黄文弼：《罗布淖尔汉简考释》简四三。），“粟二”（注：黄文弼：《罗布淖尔汉简考释》简五十。）等。楼兰汉遗址考古，也曾见到粟的遗物。粟是开荒的先锋作物，说明汉代楼兰地区的屯垦主要是开荒。
在罗布泊晋木简中，记载的农作物多了起来。如一木简面文是：“将张佥部，见兵廿一人，大麦二顷，已截二十亩。下＠①九十亩。禾一顷八十五亩，溉二十亩，锄五十亩。”同简背面是：“将梁襄部，见兵廿六人，大麦六十六亩，已截五十亩。下＠①八十亩，溉七十亩。小麦六十三亩，溉五十亩。禾一顷七十亩，锄五十亩，溉五十亩”。（注：罗振玉、王国维：《流沙坠简·史戍丛残》简版31。）这里的禾就是粟。下＠①即稷，去壳后称糜子，也是开荒的先锋作物。说明到了晋代，楼兰屯田军虽增加了小麦、大麦等作物的种植，但仍然种植粟，还种植了稷，开荒仍占一定的比重。
在汉晋时期的楼兰古城中，古建筑物的墙皮上，渗杂有大量麦秸、糜秆的碎节和壳粒。在古城塔东侧不远的一堆朽乱木材下，曾发现深达七十厘米的糜子堆。说明楼兰屯田军不仅曾大量种植稷，而且收获颇丰（注：新疆楼兰考古队：《楼兰古城调查与试掘简报》，《文物》，1988年第7期。）。楼兰土垠遗址是西汉着名的粮仓——居卢仓，说明楼兰屯田的效果是在荒地上收获了大量的粮食（注：孟凡人：《罗布淖尔土垠遗址分析》，《考古学报》1990年第2期。）。
在楼兰出土的晋木简中，有支简文是：“因主簿奉谨谴大侯究犁与牛谐营下受试”，是说按照都护的意见，派大侯研究犁与牛配合使用方法，并命各屯所有关人员到屯田军营接受考核。说明西汉时，在楼兰屯田区曾大力推广牛耕技术，并建立了技术考核制度。另一简文记有楼兰屯田军使用“胡锸口”、“胡铁小锯口”等工具，说明铁农具广泛使用。铁犁、牛耕、铁锄、铁镰、锸、枷、耙、博等内地先进农具大量传入，使大面积开荒屯田有了工具保障。
为了满足大规模开荒屯田对水资源的需要，屯田军还进行了大规模的水利工程。据《水经注》记载，索励曾带领士卒4000人横断注滨河，“大田三年，积粟百万”（注：郦道元：《水经注》卷二，第14页。世界书局，中华民国二十五年十二月。）。说明利用水利设施进行了大规模的开荒垦田，收获了大量的粟。“积粟百万”不一定是准确的计量表述，但却说明屯田军向楼兰的土地索取到了大量的粮食，这是可信的。因为楼兰地区光热资源丰富，当时又天旱、水宜，它是农业丰、稳产的重要自然因素，这种优越的生态气候资源会激发人们加倍地向土地索取。
西汉在楼兰经常驻有屯田军一万多人，最多时达到一万五千人（注：方英楷：《新疆屯垦史》，新疆青少年出版社，1990年，第69页。）。即使按每一屯田士卒耕种15亩地计算，人数最多时可垦田地近23万亩，约15万平方公里。而整个罗布泊地区（东边以北山为界，西与塔克拉玛干大沙漠相连，南北分岭以阿尔金山和库鲁克塔格山为界）面积才近10万平方公里。这样只要有2/3士卒屯田，就可以使整个罗布泊地区荒地遍垦。如果仅仅按楼兰城及其外围来计算：现在楼兰城“雅丹”荒漠的总面积为4800平方公里，如果按楼兰城当年涨洪水时（注：沙畹：《汉文文书》第760号木简记有：“东空决六所，并乘堤已至大决中。……五百一人作……增兵”。）有500士兵堵堤来计算（城内屯田士卒应不止500人），若每一士兵耕种15亩，500士兵就可垦田接近5000平方公里，完全可以使楼兰城内外的土地遍垦。
综上所述，从出土的农作物、农具，古灌溉渠道遗迹以及史料记载的屯田情况来看，楼兰城的土地都经过了大面积的开荒垦殖，并且几乎是荒地遍垦。
(2)垦后撂荒
东汉时垦时撂范围缩小 东汉楼兰依然是西域东南的军事要地和交通要冲，是丝路南道东段最大的物资供给地，因此楼兰依然屯田，但屯田人数却随着整个东汉屯田的衰落而减少，分布地区也狭窄，而且随着西域的“三通三绝”，屯田也“三办三停”。由于楼兰四周沙漠辽阔，罪人难以逃跑，东汉楼兰主要作为犯屯基地，而犯屯的规模不可能太大，这样就必然有相当部分原已开垦的土地被撂荒。
东汉在楼兰的屯垦，可分为三个阶段。一是东汉初期，从公元73到91年，共18年。这期间的公元77年，因汉章帝放弃新疆而中断。公元74年11月，东汉在西域设置西域都护，并派军队和罪犯到楼兰屯田，以解决南道官兵的军粮和维护丝路畅通，直到公元77年结束。
二是东汉中期，从公元91年到107年，约16年。这个阶段，汉和帝二通西域，在楼兰再次发展了屯田事业，后因汉安帝再次放弃新疆，楼兰屯垦又中断。公元91年底，东汉在新疆重置西域都护，在楼兰又恢复了犯屯。公元107年东汉放弃新疆，楼兰屯田又中断。
三是东汉后期。在中期屯田中断16年后，从公元123年开始，到东汉灭亡结束，东汉三通西域，楼兰又恢复了屯田。公元124年，班勇率军到楼兰，鄯善王又归属东汉。此后，东汉在楼兰第三次组织犯屯，多次把内地罪人及其家属押往楼兰屯戍。这样时垦时撂，规模缩小，必然造成大量已开垦的土地被撂荒。
魏晋进一步缩小规模 魏晋楼兰仍有屯田，但规模进一步缩小，造成更大程度的撂荒。
曹魏时期楼兰是西域最高军事长官的驻地（注：《斯文·赫定在楼兰发掘的汉文文书和其他小件文物》第16表记载：“（嘉）平四年（公元252年）三月，司徒府癸丑书署军，二年正月戍寅诏。”这是记载中央命令转给西域长史的文书。），西晋时期是西域长史和椽属驻地（注：同书第107和109号木简记有：“长史白书一封，诣敦煌府，二诣酒泉府，二诣王怀、阚欣。泰始六年（公元270年）三月十五日，楼兰从椽位马厉、付行书口口孙得成。”），西晋末年楼兰仍驻有安抚西域各族的边防军（注：同书第20、21号纸文书记有：“永嘉四年（公元310年）八月十九日已酉，安西和戎从事谋史含（？）副溥督监移”。），楼兰驻军在城内种有田地（注：同书第44号木简记有：“口将城内田，明日之后，便当斫地下种口”。马斯伯罗的《汉文文书》第227号木简也记有：“口口口卒……楼兰耕种”。），并且修有灌溉工程（注：同书第754号木简记有：“帐下将薛明言，谨寄文书，前至楼兰，口还守堤，兵廉口”。）。但由于魏晋在新疆屯垦的规模比两汉大为缩小，屯垦的人数更为减少，魏晋在新疆的屯田总人数只有二千多人，楼兰虽为屯戍重镇，总屯田人数也只有一千多人（注：方英楷：《新疆屯垦史》，第218页。）。那么魏晋时期就有更大面积的已开垦土地被撂荒。这样撂荒的结果是大面积的土地失去植被的固着。
2.中上游农业开发，下游水量减少——荒漠化第二阶段（荒漠化潜在因素激活阶段）
在楼兰屯田的同时，汉政府为了抗拒匈奴，采取了自敦煌顺着罗布泊沙漠北缘向西北行，在中部天山南麓的塔里木河中游的轮台、渠犁、伊循建立基地，经营屯田，再从这里向东部天山的吐鲁番盆地推进，以抗拒匈奴的策略。此后，汉政府加快了统一新疆的步伐，西域各国先后臣属汉朝，汉军在西域的屯田迅速发展。从公元前59年开始，到西汉灭亡为止，除原有屯田基地获得更大的发展外，新的屯田范围扩大到了塔里木河中、上游的焉耆、龟兹、姑墨和莎车。后经魏晋、南北朝、十六国及隋朝的缓慢发展，到唐朝又有了更大的发展，屯田范围一直到达了塔里木河源头的疏勒。
随着屯田的不断发展，塔里木河中、上游的农业开发规模日益扩大，用水日渐增多，下游的来水则不断减少。塔里木河中、上游农业开发地区以距楼兰的远近大致依次为尉犁（后并入焉耆）、渠犁、轮台（乌垒）、龟兹、姑墨、疏勒。
(1)中上游农业开发
焉耆屯田 焉耆地区，距今约两千年前是焉耆、危须、尉犁三国地（注：黄文弼：《新疆考古发掘报告》(1957-1958)，文物出版社，1983年，第23页。）。汉尉犁与楼兰接壤。汉初通西域，都护设在乌垒，而轮台、渠犁均有田卒，故由东往西者，到楼兰后必经尉犁而达乌垒、渠犁。西汉尉犁始开屯戍，东汉曾一度废弃，至魏晋间此地又复兴盛，直至约公元四世纪中叶沦入沙漠（可能与楼兰古城的废弃同时或略晚）。七世纪初，唐玄装由焉耆到龟兹，路过尉犁，已是一片荒漠。（注：黄文弼：《新疆考古发掘报告》(1957-1958)，第45-53页。）。
魏晋以后焉耆强大，并有危须、尉犁，占有焉耆盆地，东接高昌，西接龟兹，南邻鄯善，成为西域五大国之一。汉时焉耆国“户四千，口三万二千一百，胜兵六千人”（注：《汉书·西域传》。）。焉耆四面环山，北为天山，西为霍拉山，东南为库鲁克山，中间形成盆地，开都河流贯其间，形成一个东西长55，南北宽45公里，斜长60-70公里，面积为1687平方公里的三角盆地。盆地中河湖交错，水草丰盈，利于农业。盆地中湖泊最大者为博斯腾湖。该湖位于盆地东南隅，为开都河（注入塔里木河）中间泄水尾闾。开都河发源于腾格里山东麓，东南环流于天山中间，出山口后径流于库尔勒、尉犁转东南流入罗布泊，开都河水的中途消耗，对罗布泊洼地水流的减少有直接影响。
焉耆屯田在楼兰屯田后26年开始。公元前51年（汉宣帝甘露三年），汉政府始在焉耆屯田。汉统一新疆后，焉耆屯垦迅速扩大。汉辛庆忌随常惠在赤谷屯田时，曾“与歙侯战，陷陈却敌。惠奏其功，拜为侍郎，迁校尉，将吏士屯焉耆国”（注：《汉书·辛庆忌传》。）。辛庆忌从赤谷率汉军千人到焉耆屯田，这是渠犁屯田向东的发展，有力地推动了当地社会经济的发展，西汉末年焉耆已发展成西域第四大强国。至唐代，在西域设四镇，焉耆为其中之一，与龟兹、疏勒、于阗统属于安西都护。焉耆也是安西都护府下设的总管少数民族行政军事的四都督府之一，约设立在648年。在唐史《西域传》中是把龟兹、于阗、疏勒、碎叶算作四镇。但在公元670年至公元719年之间碎叶和焉耆曾进行过几次交替，最后以焉耆取代碎叶，可见汉唐期间焉耆的迅速发展。焉耆自纪元后二世纪至八世纪留下了众多的古城遗址和农业生产遗迹（注：黄文弼：《新疆考古发掘报告》(1957-1958)，第23-38页。），可见其繁荣昌盛，而楼兰城则在这期间由盛到衰，以至完全荒漠化了。
渠犁屯田 渠犁位于今库尔勒西双丰镇沙滩上。西汉时在西域都护府乌垒的东侧，它和轮台好似两个卫士，分别守卫在都护府的东西两侧，地位重要。渠犁屯田较楼兰早24年，但开始时规模较小。公元前101年，汉政府开始在渠犁屯田，是汉代西域屯垦时间最长的屯田中心之一。史料记载“轮台、渠犁皆有田卒数百人，置使者校卫领护，以给使外国者。”（注：《汉书·西域传》。）“自武帝初通西域，置校尉，屯田渠犁”（注：《汉书·西域传》。）。由此可见，渠犁与轮台同时屯田，并设有使者校尉，开始有田卒几百人屯田。
渠犁屯田大发展时期较楼兰晚9年，约在汉宣帝时。为了和匈奴争夺姑师国，汉政府决定增加渠犁屯田军。“宣帝时，吉以侍郎田渠犁，积谷”（注：《汉书·郑吉传》。），公元前68年（汉宣帝地节二年），汉政府派郑吉率免刑罪人一千五百人增援渠犁屯田。渠犁屯田军为统一战争提供了大量军粮。到了公元330年左右，可能与楼兰屯田区同时或略晚，渠犁屯田区逐渐沦为了沙漠。
轮台屯田 汉时称乌垒，在尉犁之西，居西域中心地区，是“丝绸之路”北道的要冲。乌垒虽是个小城，仅有“口千二百”，可和渠犁直接威胁匈奴在焉耆地区的军政机构僮仆都尉，位于西域都护府的西侧，是当时西域政治、军事上的战略要地。自从西汉宣帝神爵二年（公元前60年）设立西域都护府，由郑吉任第一任都护起，直至王莽篡位，计历任都护先后有十八人，基本都在乌垒城，曾长期作为西域的政治经济中心。
在自然条件方面，轮台“地广、饶水草，有溉田五千顷以上，处温和，田美，可益通沟渠，种五谷，与中国同时熟”（注：《汉书·西域传》。），是理想的屯田基地。
轮台屯田较楼兰早24年，即在公元前101年（汉武帝太初四年），汉政府在轮台设置使者校尉，率领几百名汉军开始垦荒种地。“仑头（轮台）有田卒百人，因置使者护田积粟，以给使外国者”（注：《史记·大宛列传》。），“自贰师将军伐大宛之后，西域震惧，多遣使来贡献，汉使西域者益得职。于是自敦煌西至盐泽，往往起亭，而轮台、渠犁皆有田卒数百人，置使者校尉领护，以给外国使者。”（注：《汉书·西域传》。）。但这期间总规模较小，并且在公元前89年由于李广利战败投降匈奴（注：《汉书·西域传》。）等原因有过一段中断。
在楼兰屯田的公元前77年，轮台恢复了屯田。汉诏帝时，除恢复在轮台的屯田外，于元凤四年（公元前77年），采纳了桑弘羊扩大轮台屯田的宏伟计划，任命＠②弥太子赖丹为校尉将军，代表汉朝中央政府管理和扩大在轮台和渠犁等地的屯田事务，“昭帝乃用桑弘羊前议，以＠②弥太子为校尉，将军田轮台，轮台与渠犁地皆相连也”（注：《汉书·西域传》。）。但由于龟兹贵族反对赖丹在龟兹屯田，“迫吾国而田，必为害”（注：《汉书·西域传》。）。不久，龟兹王派军杀死赖丹，暂时挡住了轮台屯田区的向西发展。
轮台屯田的大发展时期，是汉宣帝以后，约在楼兰屯田9年之后。随着统一事业的完成，西域都护府的建立，轮台屯田区获得了大发展，东面和渠犁、焉耆屯田区连成一片，西面扩大到龟兹东南，形成了汉朝在西域最大的屯垦基地。轮台屯田最盛时，汉政府按照桑弘羊的建议，“置校尉三人分护”，屯田士卒达三千多人（注：方英楷：《新疆屯垦史》，第66页。）。按当时每兵垦田二十亩计算，屯垦面积达六万多亩，轮台成了汉朝在西域的着名粮仓之一。
龟兹屯田 龟兹在今库车，都城遗址在库车县新城和老城之间的皮朗城，位于塔里木河上游下段。龟兹东邻轮台，西接姑墨，南靠精绝，北近乌孙，位居“丝绸之路”北道的中点，是古西域重要的政治、经济中心之一。龟兹在汉、唐时代西域历史上占有非常重要的地位，曾是后汉西域都护府、唐安西都护府所在地。而且自安西都护府设立后，除了还曾移置西州、碎叶两地外，以设在龟兹的时间为最长；龟兹还是安西都护府下设的总管少数民族行政军事的四都督府之一，是唐代西域着名的边防军驻地安西四镇之一。
龟兹屯田在楼兰屯田26年后兴办，即在公元前51年。在汉代塔里木盆地诸国中，龟兹人口最多，经济实力最强，资源最为丰富。“龟兹国……户六千九百七十，口八万一千三百一十七，胜兵二万一千七十六人”（注：《汉书·西域传》。），为塔里木盆地人口最多的国家。安西节度使抚宁西域统龟兹、于阗、焉耆、疏勒四镇，治龟兹城，有兵二万四千（注：《文献通考》，卷五九。）。自汉历经魏晋、南北朝至唐近千年时间，龟兹实际统治着塔里木盆地北道诸国，即今日的阿克苏、乌什、温宿、阿瓦提、巴楚、柯坪、阿合奇、拜城、沙雅、新和、轮台、库尔勒地区，在西域历史上影响至为深远。
古代龟兹绿洲由于有渭干河和库车河水（均注入塔里木河）的灌溉，它的绿洲面积较轮台县至少大五倍以上。其中以渭干河水量最大，多年平均径流量为22.46立方米，库车河多年平均径流量为3.53亿立方米，这两条河的年径流量已达25.99立方米，较之轮台绿洲的年径流量多4.6倍。考古发掘证明这个遗址从远古直到汉唐时期一直是一个重要都城，从未废弃过，到了唐朝还大量军屯（注：黄文弼：《新疆考古发掘报告》(1957-1958)，第54-118页。）。
龟兹水利事业发达，有西域历史上着名的灌溉工程“汉人渠”。1930年，黄文弼到新疆进行考古调查（注：黄文弼：《新疆考古发掘报告》(1957-1958)，第54-118页。），曾在龟兹国的沙雅和新和两县发现多处汉唐屯田遗迹和古城遗址。在沙雅县，有“长达二百华里之古渠……在渠旁及遗址中，曾觅出汉代五铢钱及陶片”。这条古渠位于古城之东北，维吾尔语称为黑太也拉克，即汉人渠。“汉人渠”长二百多米，宽八米，深三米。在古渠旁的羊达克沁古城遗址，曾采集到唐代钱币。说明从西汉至唐朝，该渠一直被利用。
龟兹屯田区的发展壮大、水利设施的修建，对塔里木河两大支流——渭干河、库车河水的截流，对下游来水减少有重大影响。
姑墨屯田 姑墨位于塔里木河上游上段，在今阿克苏。姑墨发展屯田较楼兰晚37年。汉成帝建始三年（公元前30年），汉政府开始在姑墨屯田。当年己校率军一千人到姑墨屯田（注：《汉书·西域传》。）。
疏勒屯田 疏勒在今喀什附近，位于塔里木河源头上。疏勒气候温和，田地肥美，水源丰富，“兵可不费中国而粮食自足”。西汉时，有“户千五百一十，口万八千六百四十七，胜兵二千人”（注：《汉书·西域传》。）。东汉时徐干率汉军一千人援班超，在疏勒屯田。班超和徐干在疏勒屯田成效显着，做到了粮食自足。到了汉末魏初，疏勒吞并了莎车、蒲犁、无雷、亿耐、西夜、子合、乌 、捐毒、休循、竭石、渠沙等小国。疏勒也是安西都护府下设的总管少数民族行政军事的四都督府之一，约设立在648年。
上述屯田区除了渠犁、轮台屯田较楼兰早24年外，其余都是在楼兰屯田之后开始农业开发的，并且日益发展繁荣，这必然加大用水量。而且史料记载上述屯田区在北朝时期广泛种植了水稻，如焉耆国“土田良沃，谷有稻、粟、菽、麦”（注：《北史·西域传》。），龟兹国“物产与焉耆略同”（注：《北史·西域传》。），疏勒国“土多稻、粟、麻、麦”（注：《北史·西域传》。）。还有《魏书》中的《焉耆传》、《龟兹传》和《疏勒传》都有焉耆、龟兹和疏勒种植水稻的记载，这无疑更加大了中、上游的用水，而对最下游的楼兰产生影响。
(2)下游水量减少
楼兰城水源不足西汉时已露端倪。由于楼兰处于塔里木河最下游，在水资源总量有限的情况下，只要中、上游截流，首先就会受到影响。西汉开始在塔里木河中游的渠犁、轮台屯田后，楼兰城水资源已感紧张，因此当时索励率屯田士卒将位于罗布泊西南的注宾河（古塔里木南河）的水引入位于罗布泊西北的楼兰城灌溉农田，说明当时位于孔雀河下游的楼兰城已缺乏足够的灌溉用源。
楼兰地区水源不足，魏晋时愈来愈严重。在魏晋出土文书中，有不少这方面的记载。如“史顺留矣，口口为大涿池，深大。又来水少，计月末左右，已达楼兰”（注：《斯文·赫定在楼兰发掘的汉文文书和其他小件》第2号木简。），“大涿池”，即大涝坝，用来蓄水以供灌溉和饮用。史顺留部将涝坝修的又深又大，但塔里木河流来的水少，“月末”才流到楼兰。此时，“水大波深必汛”的“水乡”楼兰已需要靠蓄水度日了。
到了十六国时期这种情况更为严重。公元317-327年，前凉保留了西晋的西域长史，命令所辖军在楼兰地区继续屯田。公元327年，前凉把西域长史改为西域都护，楼兰屯田继续，直到公元330年。但那时塔里木河水量已逐年减少，楼兰屯田用水缺乏，粮食减产严重，屯田军口粮供给日益紧张，不得已而减少官兵口粮供应标准。“今权复减省，督将吏兵，所食条所减”（注：罗振玉、王国维：《流沙坠简·杂事类》简版90。），“宜渐节省，使相周接”（注：罗振玉、王国维：《流沙坠简·杂事类》简版91。），以便和下年新粮相接。这都说明当时楼兰驻军的口粮已经紧张。楼兰出土文书还表明，当时屯兵的口粮，开始为“一人日食一斗二升”，后减为“人日食八升”，再后减为“人日食六升”。更为严重的是公元330年后，由于塔里木河“改道”干涸，楼兰城水源断绝，前凉政府被迫把西域都护府迁往海头。海头位于罗布泊西南，在楼兰西南五十多公里处，在米兰城东北一百多公里。当时塔里木南河（今车尔臣河）流经海头。公元330年后，海头变成了前凉在西域的屯戍重地，楼兰城的屯田在缺水声中终止了。此后虽有多种游牧民族曾在此活动，但也是作为与西域诸国交往的通道，并没有一直坚守（注：参见《魏书·吐谷浑传》、《资治通鉴》卷124《宋纪》、梁慧皎的《高僧传》卷14兴福第八释法献条、《高僧传》卷2译经部《昙摩流支传》、《粱书》的《滑国传》、《魏书》卷103《高车传》。），因此土地的撂荒不可避免。在楼兰特定的干旱条件下，土地撂荒后不可能依靠天然降水生长植被，原来被植被固定的土地开始活化，在干旱和风力的作用下开始移动或被风蚀，沙漠化的潜在因素被激活，为荒漠化的发展创造了条件。
3.风沙侵蚀绿洲——荒漠化发展第三阶段（荒漠化过程完成，绿洲废弃）
根据中国科学院新疆土壤沙漠研究所和新疆林业科学院研究：林草植被具有显着的降低近地层风速、阻截流沙的作用。如在中等风速下，稀疏结构林带与主风向垂直时，林高30倍范围内降低风速39.1%；成45°角时，降低风速31.7%。阻截流沙：单带式紧密结构防沙林带平均每米长林带年阻积沙量可达3.78米；单带式稀疏结构防沙林带以及片林平均每米年阻积沙量都可达3.06米；防沙效果最差的单带式通风结构防沙林带每米年阻积沙量也可达1.02米。植被的破坏，尤其是森林的破坏，实质是撤掉了阻截风沙入侵绿洲的屏障，为荒漠化在绿洲的发展创造了先决条件；紧接着在荒漠化的气候条件和土壤条件现实存在的情况下，流沙侵入、风蚀发展，荒漠化在绿洲得以实现，最终导致绿洲废弃。
楼兰城的农业开发，正是在第一阶段荒地遍垦，造成了土地上原有的经过了亿万年进化演替而留存下来的野生植被系统被破坏，而开荒后生产的农作物又被人类取走，从而使地表完全裸露。第二阶段中、上游开发增加用水，造成下游缺水，以至断流，水资源的分配格局发生变化，使新植被无法生长，从而给风蚀或风沙侵入造成了无阻力长驱直入的条件。楼兰是典型的干旱区，生态环境脆弱，过度开垦造成土壤干旱和风蚀，导致大气干旱程度加重，而大气干旱又进一步加重土壤干旱。因此地表植被一经破坏很难再生长，原有脆弱的生态平衡一旦破坏就难以恢复。在没有植被阻挡、地表粗糙度几乎为零的情况下，绿洲被风蚀或被风沙侵入的速度，也就是绿洲废弃的速度与风蚀或风沙侵入的速度成正相关。可用理论模型表述为：
a=s/pv
a＝绿洲废弃周期（单位：年）
p＝农业生产开发强度（用指数表示，以遍垦为1）
s＝绿洲面积（单位：平方公里）
v＝风蚀速度（单位：平方公里／年）这样生态环境的恶化就在所难免，荒漠化的第三阶段得以实现。公元330年以后，随着水源的断绝屯垦中断，加上“丝路”改道等经济因素的影响，人们已无法或已没有必要再坚守这块土地，终于在公元5世纪末，人民散尽。此后，楼兰地区长期盛行黑风暴，风向以东北风为主，每35天即有一次大风，在长期盛行风向的作用下，形成很多长条形的垄冈和凹地，它们相间地排列着。现在楼兰城的遗址，就埋没在这种“雅丹”地貌的沙堆中。因此植被濒危之日，就是沙尘暴濒来之时，也就是绿洲向荒漠演化之时。
西汉是西域农业大开发起始期，起初开发地区是在距汉较近的孔雀河下游的罗布泊洼地和塔里木河中游地区。随着西域的统一，农业开发的强度逐渐加大，屯田逐步向中、上游发展，已发展到了源头的疏勒。到了唐代，致使最下游来水日益减少，以至断流。这期间楼兰古城首先沦为荒漠，紧接着尉犁屯田区沦为沙漠，渠犁变成了沙滩，曾经繁荣兴旺的轮台和龟兹，今天也都变成了盐碱的荒滩。
三、讨论
1.在气候条件基本稳定的背景下，人类的农业生产开发对生态环境的主导作用
楼兰地区气候古今差别不大，却在人类历史时期由一个繁荣的绿洲变成了鲜有生命的荒漠。具有悠久人类活动史的楼兰，在其大规模农业开发的公元前2世纪至今4世纪的几百年间急剧地沦为了荒漠，这本身就说明了干旱区农业生产开发与荒漠化的关系。在干旱区，城市的兴衰、土地的荒芜，虽然都基于水的减少或枯竭所造成，但在自然环境条件基本稳定的背景下，人类的活动，尤其是农业生产活动则成为水资源分配格局变化的决定因素。
人类历史时期，古楼兰的干旱问题实质上是自然界与人类社会系统之间的水分平衡问题。自然界的水源由三个系统组成——大气降水、地表水以及地下水。在楼兰地区大气降水几乎没有意义，当时人们利用的唯一水源就是地表水（注：楼兰城的实地考察，至今未发现古井遗址，说明地表水是该城用水的唯一水源。）。在地表水的分配中，人类的农业生产用水在水系统的分配中起了定标作用。中、上游截流开荒，使得水—植被—生产的矛盾加剧，下游植被减少。在人类对绿洲生态环境过度干扰时，促使沙漠化潜在因素被激发而活化，风沙增强，沙漠扩展，最终导致绿洲的废弃。
2.绿洲农业生产开发与极度干旱的生态环境的冲突
新疆至今还未发现可靠的新石器时代的文化遗存（注：陈戈：《新疆远古文化初论》，《中亚学刊》，1995年第四辑，北京大学出版社。），说明以农耕经济为代表的新石器时代文化在新疆确实出现较晚，在相当一部分地区都晚至金属工具开始广泛使用的阶段。考古资料表明，在新疆进入金属器时代之前，存在着一个以广泛使用细石器工具为标志，即以狩（渔）猎－采集经济为特征的独立的发展阶段，农耕经济并未普遍出现。即是说，新疆大部分地区很可能是从细石器时代直接进入金属器时代，而跳过了新石器时代这一发展阶段（注：张川：论新疆史前考古文化的发展阶段．西域研究．1997(3):50），这应是当地生态环境选择的结果。而以农耕文化为特征的经济形态的普遍出现，则是随着铁器的使用而诞生和发展的，是在战争的胁迫下伴随着屯田而产生的，带有外界输入的性质，并与当地的生态环境产生了一定程度的冲突。
楼兰地区尽管曾有多种民族在那里生存和繁衍，但到了清代只剩下了一个与众不同的维吾尔人部落，因其生活在罗布泊地区，故人们称其为“罗布诺尔人”。罗布诺尔人有着独特的生活习惯和生存方式：“洛卜淖尔……，有一种回人，不种五谷，不牧牲畜，惟划小舟捕鱼为食，或采野麻，或捕哈什鸟剥皮为衣，或以水獭等皮并哈什鸟之翎持往各城货卖易布以为衣带。此种回人世居海边，不惟不通中华，亦不与各部落相通。”（注：《回疆志》（一）《山川》，第23页。成文出版社据清乾隆间抄本影印。）清代其它史籍，记载与此大同小异。据此可知，罗布诺尔人不仅是一个食鱼部落，而且是一个只利用而不改造自然的部落。这是生态环境选择的又一结果，即生态环境变迁后再选择的结果，显示了生态环境对人类的制约。
3.战争胁迫对生态环境的影响
在各种政治势力频繁争夺的古楼兰地区，农业生产开发基本是在战争的胁迫下进行的，即其性质都属军事性的屯田，围绕军事需要展开而无暇他顾，战争的胁迫是导致农业生产突发性大开发的契因。西汉在新疆的屯垦，在战争胁迫下产生，又在统一战争胜利后得到了迅速发展，这种屯田的迅速发展缺乏与生态环境的协调过程。在古代人们的生态保护意识还没有像今天这样觉醒，在外来移民还没有对当地的自然条件有充分了解的情况下，就开展了大规模的农业生产开发，其引入的农具、栽培技术、生产管理方式都缺乏与当地生态环境相协调的过程，造成了生态系统内部结构的破坏，功能下降。这种在生态环境极端脆弱的罗布泊地区进行的盲目农业生产大开发，给我们留下的教训是沉痛的。
曾经繁荣而辉煌的楼兰古国，如今荒凉广漠，只留下那平坦的粘土层记载着这儿曾是湖泊，那白色的盐碱地预示着这儿曾有过碧绿。文献记载此地曾有野骆驼、野马、黄羊、新疆虎等野生动物，如今随着湖水的干涸都消失殆尽。古楼兰虽已成为过去，可是今天还有更多的绿洲正在步着“荒地遍垦——水源减少撂荒——风沙侵入”的“绿洲废弃三步曲”在向前走着。
【原文出处】《中国农史》
【原刊地名】南京
【原刊期号】200101