基于植被覆蓋變化的塔里木河干流保護對策研究

馮 娟

(新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木河干流是典型的干旱區內陸河流[1]，干旱惡劣的自然環境與極端脆弱的生態條件決定了這一區域的經濟發展、脫貧攻堅離不開生態安全保障體系建設。為響應國家提出的建設生態文明和諧新社會的號召，實現人與自然、經濟與生態的和諧發展，對塔河流域的生態環境進行治理和保護，自2001年起國家便投資大量人力物力對塔河流域進行綜合治理。研究結果顯示塔河流域的綜合治理也不負眾望取得了良好的生態和社會效益[2-3]，但是流域整體生態系統退化格局沒有改變[4-5]。 基于此，文章從塔里木河干流的植被覆蓋時空變化角度出發，首先界定了流域生態廊道的范圍[6]，然后利用Mann-Kendall檢驗方法研究植被覆蓋變化特征，進而探討其生態環境變化，基于此提出塔里木河流域進一步的保護措施與對策，這不僅可以為塔里木河干流進一步的治理與保護提供科學指導，更是實現塔河流域經濟社會整體穩定發展的迫切需要。

1 研究區概況

塔里木河干流的地理位置是E81°13′-88°34′，N39°26′-41°32′，是典型的干旱區內陸河流，自身不產流，干流的水量主要由阿克蘇河、葉爾羌河、和田河三源流補給，全長1321km，其地勢為西高東低、北高南低，由西向東傾斜，至鐵干里克轉向由北向南，屬平原型河流。研究區屬暖溫帶極干旱氣候區，全年降水稀少，蒸發較大。塔里木河干流土壤類型有16種，包括草甸土、潮土、風沙土、灌耕土等，其中以風沙土所占比例最大，占全區的57.72%。植被類型主要由喬木、灌木和草本植物等干旱區河岸稀疏植被組成。研究區概況圖，見圖1。

圖1 研究區概況圖

2 基本數據與研究方法

2.1 數據預處理

研究使用的土地利用數據來自塔里木河干流1990年、2000年、2010年及2018年Landsat-TM影像數據，分辨率為30m。使用的NDVI數據來自1990、2000、2010及2018年生長季Terra和Aqua衛星搭載的MODIS傳感器，250m空間、16d時間分辨率。通過研究區邊界裁剪確定1990年、2000年、2010年及2018年16天時間分辨率NDVI數據集，之后又基于NDVI數據集利用像元二分模型估算植被覆蓋度。

2.2 植被覆蓋度變化特征分析

植被覆蓋度變化趨勢我們采用單調趨勢的Mann-Kendall非參數檢驗[7]進行研究，假設H0表示時間序列(x1 ,x2 ,…,xn)是數據樣本相獨立，不存在明顯趨勢；假設H1是雙邊檢驗，對于所有的i,j,且i≠j,xi和xj的分布是不同的，檢驗的統計變量S計算公式如下：

(1)

其中，

(2)

S為正態分布，均值為0，方差為：

(3)

式中：t為每個單位的寬度，當n>10時，Zc為收斂于標準正態分布，并可通過下式計算：

(4)

在給定的α置信水平上，當|Zc|>1.96時，則變化趨勢達到顯著水平，|Zc|>2.58時，則變化趨勢達到極顯著水平；|Zc|<1.96時，則變化趨勢不顯著；ZC>0，表明變化趨勢為增加，ZC<0，則為下降。

3 結果與分析

3.1 塔里木河干流生態廊道的構建

生態廊道是指在生態環境中呈線性或帶狀布局、能夠溝通連接空間分布上較為孤立和分散的生態景觀單元的景觀生態系統空間類型，是構建區域山水林田湖草完整生態系統的重要組成部分[6]。生態廊道主要由植被、水體等生態性結構要素構成，和"綠色廊道"表示的是同一個概念。根據研究區生態需水量的補給方式，本研究在確定生態廊道邊界時主要集中在依靠河水補給的綠洲區和荒漠區，包括上中游(阿拉爾-大西海子)分布于人工綠洲外圍的荒漠-綠洲過渡帶和下游(大西海子-臺特瑪湖)河道兩側的天然荒漠河岸林。

3.2 塔里木河干流生態廊道植被覆蓋度時空變化

研究將塔里木河干流上中游分為6個河段[8]分別研究其2000-2010年和2011-2018年植被覆蓋度的變化趨勢，6個河段分別為阿拉爾—新渠滿、新渠滿—英巴扎、英巴扎—烏斯滿、烏斯滿—阿其克、阿其克—恰拉和恰拉—大西海子。基于2000-2018年塔里木河干流生態廊道植被覆蓋度空間分布數據，繪制6個河段2000-2010年和2011-2018年植被覆蓋度的變化趨勢曲線，見圖2；塔里木河干流上中游生態廊道植被覆蓋變化趨勢空間分布圖，見圖3。

(a)阿拉爾-新渠滿

(c)英巴扎-烏斯滿

(e)阿其克-恰拉和

通過圖2和圖3結合統計結果可以看出：阿拉爾-新渠滿河段2000-2010平均植被覆蓋度和2011-2018年相比增加了41.36 %，并且2000-2010年和2011-2018年分別有49.17%和54.17%的區域呈非顯著增加趨勢，2000-2018年有54.56%的區域呈顯著增加。新渠滿-英巴扎河段2000-2010年和2011-2018年增加趨勢均不顯著，而2000-2018年有35.05%的區域呈顯著增加。英巴扎-烏斯滿河段2000-2010年和2011-2018年分別有27.67%和28.27%的區域植被覆蓋度變化呈非顯著增加趨勢，2000-2018年有38.89%的區域呈顯著增加。烏斯滿-阿其克河段2000-2010年平均植被覆蓋度和2011-2018年相比增加了16.76 %，并且2000-2010年和2011-2018年分別有32.94%和61.14%的區域呈顯著降低趨勢，2000-2018年有21.94%的區域呈顯著增加趨勢。阿其克-恰拉河段2000-2010年平均植被覆蓋度和2011-2018年相比增加了36.78 %。2000-2018年分別有有26.66%和25.33%的區域呈顯著增加和顯著降低趨勢。恰拉-大西海子河段2000-2010年平均植被覆蓋度和2011-2018年相比增加了36.36 %，2000-2018年有20.53%的區域呈非顯著增加和44.51%的區域呈顯著增加趨勢。整體來看，塔里木河干流生態廊道天然植被在上中游增幅較小。

圖3 塔里木河干流上中游生態廊道植被覆蓋變化趨勢空間分布圖

基于2000-2018年塔里木河下游植被覆蓋度空間分布數據，分別繪制2000-2010年和2011-2018年植被覆蓋度的變化趨勢曲線以及對應的植被覆蓋變化趨勢空間分布圖。塔里木河干流下游生態廊道植被覆蓋度變化趨勢和塔里木河下游生態廊道植被覆蓋變化趨勢空間分布圖，見圖4-5。由圖4和圖5可知：2000-2010年塔里木河下游生態廊道植被覆蓋度呈非顯著增加趨勢，2011-2018年呈顯著增加趨勢，并且2000-2010年和2011-2018年大部分區域呈非顯著增加趨勢，所占比例分別為74.09%和47.02%。此外，2010-2018年塔里木河下游生態廊道分別有23.13%和71.10%的區域植被覆蓋度呈非顯著增加和顯著增加變化趨勢，塔里木河下游生態廊道植被覆蓋變化趨勢類型面積和比例，見表1。

圖4 塔里木河干流下游生態廊道植被覆蓋度變化趨勢

圖5 塔里木河下游生態廊道植被覆蓋變化趨勢空間分布圖

表1 塔里木河下游生態廊道植被覆蓋變化趨勢類型面積和比例

4 結 論

文章分析了塔里木河干流生態廊道土地利用/覆被時空變化特征，結果顯示在塔里木河流域實行統一管理后，塔里木河干流生態輸水取得了良好的效果，天然植被覆蓋呈明顯增加趨勢(圖3和圖4)。然而流域資源性缺水嚴重且水資源時空分布不均勻，生態廊道的治理仍存在一定的問題。研究表明[9-10]塔里木河干流綠色帶萎縮嚴重，現狀塔里木河干流劃分的6個河段的綠色走廊寬分別僅為38-100km，46-120km，45-80km和30-60km；近40a以來，塔里木河干流濕地與天然胡楊林面積顯著減少，生物多樣性銳減。1973—2005年間，干流區濕地面積由2050km2減少到1467km2，減少了28.44%。基于此，再結合文章研究結果，針對塔里木河干流生態廊道，提出以下治理措施與建議[11-12]：

1)執行最嚴格水資源管理制度。流域沿岸地區各地州、兵團師在協調好用水之間矛盾的前提下要堅持以水定地、以水定發展的原則。相關流域管理部門以及行政區域管理部門要嚴格按照相關規章制度進行水資源的合理配置以及水權管理。

2)積極推進生態水利工程和流域監測體系建設步伐。以生態廊道天然植被退化區為靶點，結合各流域存在的生態輸水通道不暢、生態閘及引水工程布局不足等問題，開展一系列的生態及水利工程，在此基礎上推進生態廊道信息化監測與平臺建設工程，提升生態廊道保護與修復效率。

3)進一步構建完善的流域科學保障機制。全面推行河(湖)長制，堅持政府引導、法律監督、公眾參與相結合，調動各方面積極性參與到流域生態環境綜合治理中。

5 結 論

文章利用Mann-Kendall檢驗等研究方法，系統分析了塔里木河流域上中游和下游生態廊道植被覆蓋時空變化特征，此外還分析了流域土地利用變化。結果顯示：2000-2018年，塔里木河干流上中游劃分的6個河段分別有54.56%、35.05%、38.89%、21.94%、26.66%和44.51%的區域植被覆蓋度呈顯著增加趨勢，而下游生態廊道則分別有23.13%和71.10%的區域呈非顯著增加和顯著增加變化趨勢。這一結果表明研究區輸水之后植被覆蓋度整體增加趨勢明顯，獲得了良好的生態效益。可是隨著人類干擾活動的增強，塔里木河干流綠色帶萎縮嚴重，塔里木河干流生態環境治理依然不容懈怠。