基于植被覆盖变化的塔里木河干流保护对策研究

冯 娟

(新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒 841000)

塔里木河干流是典型的干旱区内陆河流[1]，干旱恶劣的自然环境与极端脆弱的生态条件决定了这一区域的经济发展、脱贫攻坚离不开生态安全保障体系建设。为响应国家提出的建设生态文明和谐新社会的号召，实现人与自然、经济与生态的和谐发展，对塔河流域的生态环境进行治理和保护，自2001年起国家便投资大量人力物力对塔河流域进行综合治理。研究结果显示塔河流域的综合治理也不负众望取得了良好的生态和社会效益[2-3]，但是流域整体生态系统退化格局没有改变[4-5]。 基于此，文章从塔里木河干流的植被覆盖时空变化角度出发，首先界定了流域生态廊道的范围[6]，然后利用Mann-Kendall检验方法研究植被覆盖变化特征，进而探讨其生态环境变化，基于此提出塔里木河流域进一步的保护措施与对策，这不仅可以为塔里木河干流进一步的治理与保护提供科学指导，更是实现塔河流域经济社会整体稳定发展的迫切需要。

1 研究区概况

塔里木河干流的地理位置是E81°13′-88°34′，N39°26′-41°32′，是典型的干旱区内陆河流，自身不产流，干流的水量主要由阿克苏河、叶尔羌河、和田河三源流补给，全长1321km，其地势为西高东低、北高南低，由西向东倾斜，至铁干里克转向由北向南，属平原型河流。研究区属暖温带极干旱气候区，全年降水稀少，蒸发较大。塔里木河干流土壤类型有16种，包括草甸土、潮土、风沙土、灌耕土等，其中以风沙土所占比例最大，占全区的57.72%。植被类型主要由乔木、灌木和草本植物等干旱区河岸稀疏植被组成。研究区概况图，见图1。

图1 研究区概况图

2 基本数据与研究方法

2.1 数据预处理

研究使用的土地利用数据来自塔里木河干流1990年、2000年、2010年及2018年Landsat-TM影像数据，分辨率为30m。使用的NDVI数据来自1990、2000、2010及2018年生长季Terra和Aqua卫星搭载的MODIS传感器，250m空间、16d时间分辨率。通过研究区边界裁剪确定1990年、2000年、2010年及2018年16天时间分辨率NDVI数据集，之后又基于NDVI数据集利用像元二分模型估算植被覆盖度。

2.2 植被覆盖度变化特征分析

植被覆盖度变化趋势我们采用单调趋势的Mann-Kendall非参数检验[7]进行研究，假设H0表示时间序列(x1 ,x2 ,…,xn)是数据样本相独立，不存在明显趋势；假设H1是双边检验，对于所有的i,j,且i≠j,xi和xj的分布是不同的，检验的统计变量S计算公式如下：

(1)

其中，

(2)

S为正态分布，均值为0，方差为：

(3)

式中：t为每个单位的宽度，当n>10时，Zc为收敛于标准正态分布，并可通过下式计算：

(4)

在给定的α置信水平上，当|Zc|>1.96时，则变化趋势达到显著水平，|Zc|>2.58时，则变化趋势达到极显著水平；|Zc|<1.96时，则变化趋势不显著；ZC>0，表明变化趋势为增加，ZC<0，则为下降。

3 结果与分析

3.1 塔里木河干流生态廊道的构建

生态廊道是指在生态环境中呈线性或带状布局、能够沟通连接空间分布上较为孤立和分散的生态景观单元的景观生态系统空间类型，是构建区域山水林田湖草完整生态系统的重要组成部分[6]。生态廊道主要由植被、水体等生态性结构要素构成，和"绿色廊道"表示的是同一个概念。根据研究区生态需水量的补给方式，本研究在确定生态廊道边界时主要集中在依靠河水补给的绿洲区和荒漠区，包括上中游(阿拉尔-大西海子)分布于人工绿洲外围的荒漠-绿洲过渡带和下游(大西海子-台特玛湖)河道两侧的天然荒漠河岸林。

3.2 塔里木河干流生态廊道植被覆盖度时空变化

研究将塔里木河干流上中游分为6个河段[8]分别研究其2000-2010年和2011-2018年植被覆盖度的变化趋势，6个河段分别为阿拉尔—新渠满、新渠满—英巴扎、英巴扎—乌斯满、乌斯满—阿其克、阿其克—恰拉和恰拉—大西海子。基于2000-2018年塔里木河干流生态廊道植被覆盖度空间分布数据，绘制6个河段2000-2010年和2011-2018年植被覆盖度的变化趋势曲线，见图2；塔里木河干流上中游生态廊道植被覆盖变化趋势空间分布图，见图3。

(a)阿拉尔-新渠满

(c)英巴扎-乌斯满

(e)阿其克-恰拉和

通过图2和图3结合统计结果可以看出：阿拉尔-新渠满河段2000-2010平均植被覆盖度和2011-2018年相比增加了41.36 %，并且2000-2010年和2011-2018年分别有49.17%和54.17%的区域呈非显著增加趋势，2000-2018年有54.56%的区域呈显著增加。新渠满-英巴扎河段2000-2010年和2011-2018年增加趋势均不显著，而2000-2018年有35.05%的区域呈显著增加。英巴扎-乌斯满河段2000-2010年和2011-2018年分别有27.67%和28.27%的区域植被覆盖度变化呈非显著增加趋势，2000-2018年有38.89%的区域呈显著增加。乌斯满-阿其克河段2000-2010年平均植被覆盖度和2011-2018年相比增加了16.76 %，并且2000-2010年和2011-2018年分别有32.94%和61.14%的区域呈显著降低趋势，2000-2018年有21.94%的区域呈显著增加趋势。阿其克-恰拉河段2000-2010年平均植被覆盖度和2011-2018年相比增加了36.78 %。2000-2018年分别有有26.66%和25.33%的区域呈显著增加和显著降低趋势。恰拉-大西海子河段2000-2010年平均植被覆盖度和2011-2018年相比增加了36.36 %，2000-2018年有20.53%的区域呈非显著增加和44.51%的区域呈显著增加趋势。整体来看，塔里木河干流生态廊道天然植被在上中游增幅较小。

图3 塔里木河干流上中游生态廊道植被覆盖变化趋势空间分布图

基于2000-2018年塔里木河下游植被覆盖度空间分布数据，分别绘制2000-2010年和2011-2018年植被覆盖度的变化趋势曲线以及对应的植被覆盖变化趋势空间分布图。塔里木河干流下游生态廊道植被覆盖度变化趋势和塔里木河下游生态廊道植被覆盖变化趋势空间分布图，见图4-5。由图4和图5可知：2000-2010年塔里木河下游生态廊道植被覆盖度呈非显著增加趋势，2011-2018年呈显著增加趋势，并且2000-2010年和2011-2018年大部分区域呈非显著增加趋势，所占比例分别为74.09%和47.02%。此外，2010-2018年塔里木河下游生态廊道分别有23.13%和71.10%的区域植被覆盖度呈非显著增加和显著增加变化趋势，塔里木河下游生态廊道植被覆盖变化趋势类型面积和比例，见表1。

图4 塔里木河干流下游生态廊道植被覆盖度变化趋势

图5 塔里木河下游生态廊道植被覆盖变化趋势空间分布图

表1 塔里木河下游生态廊道植被覆盖变化趋势类型面积和比例

4 结 论

文章分析了塔里木河干流生态廊道土地利用/覆被时空变化特征，结果显示在塔里木河流域实行统一管理后，塔里木河干流生态输水取得了良好的效果，天然植被覆盖呈明显增加趋势(图3和图4)。然而流域资源性缺水严重且水资源时空分布不均匀，生态廊道的治理仍存在一定的问题。研究表明[9-10]塔里木河干流绿色带萎缩严重，现状塔里木河干流划分的6个河段的绿色走廊宽分别仅为38-100km，46-120km，45-80km和30-60km；近40a以来，塔里木河干流湿地与天然胡杨林面积显著减少，生物多样性锐减。1973—2005年间，干流区湿地面积由2050km2减少到1467km2，减少了28.44%。基于此，再结合文章研究结果，针对塔里木河干流生态廊道，提出以下治理措施与建议[11-12]：

1)执行最严格水资源管理制度。流域沿岸地区各地州、兵团师在协调好用水之间矛盾的前提下要坚持以水定地、以水定发展的原则。相关流域管理部门以及行政区域管理部门要严格按照相关规章制度进行水资源的合理配置以及水权管理。

2)积极推进生态水利工程和流域监测体系建设步伐。以生态廊道天然植被退化区为靶点，结合各流域存在的生态输水通道不畅、生态闸及引水工程布局不足等问题，开展一系列的生态及水利工程，在此基础上推进生态廊道信息化监测与平台建设工程，提升生态廊道保护与修复效率。

3)进一步构建完善的流域科学保障机制。全面推行河(湖)长制，坚持政府引导、法律监督、公众参与相结合，调动各方面积极性参与到流域生态环境综合治理中。

5 结 论

文章利用Mann-Kendall检验等研究方法，系统分析了塔里木河流域上中游和下游生态廊道植被覆盖时空变化特征，此外还分析了流域土地利用变化。结果显示：2000-2018年，塔里木河干流上中游划分的6个河段分别有54.56%、35.05%、38.89%、21.94%、26.66%和44.51%的区域植被覆盖度呈显著增加趋势，而下游生态廊道则分别有23.13%和71.10%的区域呈非显著增加和显著增加变化趋势。这一结果表明研究区输水之后植被覆盖度整体增加趋势明显，获得了良好的生态效益。可是随着人类干扰活动的增强，塔里木河干流绿色带萎缩严重，塔里木河干流生态环境治理依然不容懈怠。