2015年博爾塔拉河流域生態指數分析

達英,沈戈弋,吳博文

1.博爾塔拉蒙古自治州氣象局；2.阿拉山口市氣象局

博爾塔拉河流域（以下簡稱博河流域）地處博州境內，介于北緯43°38′至45°52′和東經79°53′至85°02′之間，是艾比湖最大的子流域。

位于新疆西北邊緣，地處亞歐大陸腹地，西、北、南三面環山，中間是喇叭狀的谷底平原，屬北溫帶大陸性干旱氣候[1]。博爾塔拉河（以下簡稱博河）發源于空郭羅鄂博山的別洪林達坂，向東流經溫泉縣、博樂市后，注入艾比湖。博河全長252公里，流域面積約1.6萬平方公里。

一、研究區概況

（一）地形地貌

博河流域內西、北、南三面環山，分別是別珍套山、阿拉套山和科古琴山，中部是喇叭狀的谷底平原，西部狹窄，東部開闊，流域內最高點是主峰厄爾格圖爾格山，海拔4573米，東北部的艾比湖，是流域內的最低處，海拔僅有189米，湖面大小在500平方公里左右，湖底平坦，平均水深1.4米，最大深度3米，為淺水湖泊[2]。

（二）氣候條件

博河流域遠離海洋，屬北溫帶大陸性干旱氣候。主要特點是降水稀少，水資源分布不均，蒸發量大，空氣干燥，陽光充足[3-5]。

2015年，博河流域平均溫度為8.0℃，30年平均溫度（1985年-2014年）為6.8℃，最高氣溫出現在夏季，阿拉山口站39.8℃（歷史極值為44.2℃，阿拉山口站），最低氣溫出現在冬季，阿拉山口站-28.8℃（歷史極值為-36.9℃，博樂站）。

二、研究區指數分析

（一）流域高程分析

流域高程反應的是地貌的一般形態，是地理研究中的一個重要因素。本文利用流域高程數據（DEM）分析了流域的地表特征[6]。

由圖1分析可知，博河流域地形自西向東由高到低，且西、北、南三面環山，中部是淺山區，東部為河谷地帶，呈半包裹狀。由此大致可以分為三種地形階梯，自西向東依次分為海拔高度在2266-4573米的高山區，海拔高度在1522-2266米的淺山帶區和海拔高度在154-1522的河谷地帶。高山區由西面的別珍套山、北面的阿拉套山、南面的科古琴山組成，淺山區包括溫泉大部地區、賽里木湖景區和博樂市上游地區，河谷地帶則由溫泉縣東部、博樂市、阿拉山口市以及艾比湖自然保護區組成。

圖1 博河流域高程圖

（二）流域地表類型

本文選取了2015年7月云量較少的Landset8影像，運用ENVI5.3軟件對研究區地表進行監督分類和統計分析，將博河流域分為林地（8%）、耕地（15%）、草地（18%）、裸地34%、水體（6%）和其他（19%）6類分類結果，如圖2所示，可以直觀地看出不同分類的面積和分布情況。

圖2 博河流域土地分類

可以看出，裸地所占比率最大為34%，主要分布于溫泉西部淺山帶、河谷南北戈壁區以及草地與農耕區過度地帶的荒漠區；其他分類為19%，它包含高山區積雪、山區裸露巖石以及艾比湖裸露湖床的鹽堿地；草地所占比率為18%，主要分布于淺山區，以賽里木湖景區周邊、溫泉西面昆得侖牧場、博樂市西面阿熱勒托海牧場分布最廣；耕地區所占比率為15%，主要分布于河谷地帶，在博河兩岸可以明顯看出一條綠色的通道，在博河中下游地區分布最廣，其中溫泉縣以種植小麥為主，博樂市以西以種植玉米和食葵為主，博樂市以東以種植棉花為主；林地所占比率為8%，其主要分布在賽里木湖東北部的哈夏林場、博樂市北部哈日圖熱格國家森林公園以及博河兩岸，其中高山區和淺山區林地以天山云杉為主，河岸、公路和農田周邊以白楊、胡楊為主；水體所占比率為6%，其中，賽里木湖面積為453平方公里，艾比湖面積為497平方公里。

（三）歸一化植被指數（NDVI）

歸一化植被指數（NDVI）是檢測植被生長狀態和植被空間分布的最佳指示因子，與植被分布密度呈線性相關[7]。

本文應用MODIS合成產品MOD13A1，選取2015年5月至10月博河流域區域的NDVI值，來描述流域一個生長季的地表植被特征變化過程，如圖3所示。

圖3 博河流域植被指數月際變化

結果表明：

高山區植被覆蓋度層次分明，冰雪和一些裸露巖石植被指數為-0.21至0.07，高山林地植被覆蓋度則在0.33至0.69間波動。隨著季節變化，覆蓋率也相對變化，5月至8月隨著氣溫升高，零度高度層上升，高山區冰雪消融，可以直觀看出，南北高山區積雪明顯減少，相比之下，高山林地植被指數則是不斷上升，并在8月達到最高0.69，8月至10月冰雪覆蓋逐漸恢復，相對植被指數隨之下降。

淺山區植被覆蓋種類較多，不僅有林地、草地和荒漠區的一些耐旱植物，還有少量耕地農作物，排除賽里木湖水域，植被指數在0.07至0.91間波動，并隨季節變化呈先增后減趨勢。其中，林地、草地和荒漠區的一些耐旱植物在5月和10月植被指數較低，在0.19至0.39之間，在7月和8月植被指數達到最高，在0.47至0.69之間。

河谷區包含耕地、博樂市南北戈壁區和艾比湖水域及其鹽堿區，植被指數為-0.21至0.98。其中，耕地區變化最為明顯，隨季節變化，遵循作物生長發育過程，5月大部分耕地已經播種完畢，但不同作物的出苗時間參差不齊，此時植被覆蓋度最低，植被指數在0.07至0.39之間，6月隨著幼苗生長，植被覆蓋度隨之增長，植被指數在0.39至0.68之間，7月至8月，作物進入成熟期，葉片也達到最大，此時光照、熱量和水資源最為豐富，植被覆蓋度達到最大值0.98，9月至10月，作物進入熟實期，陸續進入收割時段，植被指數下降明顯。

綜上所述，博河流域植被覆蓋度在5月至10月隨季節的變化，其中，草地分布范圍較廣，隨季節性變化最大，耕地區受人為因素影響，僅在播種、出苗和收割期的變化明顯，林地變化幅度不大，而高山區冰雪、戈壁區、荒漠區和鹽堿地，因水資源短缺，植被覆蓋和植被指數最低，因此，在光照、熱量相差不大的情況下，植被覆蓋面和覆蓋度最終取決于水資源分配。

三、總結

博爾塔拉河是博州人民的母親河,不僅影響著博州人民的生產、生活，維持著周邊的生態環境，同時也是艾比湖的主要補給來源。因此，進行博河流域生態指數的研究，對于保護博河流域的生態環境、保持和恢復艾比湖水域面積、劃定流域的生態紅線區域、合理開發利用水資源等提供信息和決策支持具有積極意義。

通過對博河流域的地表類型、地形特征以及植被覆蓋度的變化，發現博河流域生態變化具有一定的規律性：

地形特征決定了地表類型和地物分布格局。農耕區集中于博河道兩側，其中流域下游區的分布面積最大；草地主要分布在賽里木湖周圍、山前洼地、河道兩側；林地主要分布在冰雪區前緣、湖區邊緣、耕地邊緣及河岸、公路帶；裸地主要分布在戈壁區、淺山荒漠區和農耕的過渡帶以及艾比湖鹽堿區。

植被覆蓋度的變化具有季節性。草地受降水時空分布不均影響，變化起伏很大，而自然林地的植被覆蓋度變化不明顯，耕地和人造林地的植被覆蓋度變化主要是水資源開發和利用的結果，人為因素占絕大比重，因此，在光照和熱量條件相同的情況下，植被分布的疏密程度與水資源聯系十分緊密。