2015年博尔塔拉河流域生态指数分析

达英,沈戈弋,吴博文

1.博尔塔拉蒙古自治州气象局；2.阿拉山口市气象局

博尔塔拉河流域（以下简称博河流域）地处博州境内，介于北纬43°38′至45°52′和东经79°53′至85°02′之间，是艾比湖最大的子流域。

位于新疆西北边缘，地处亚欧大陆腹地，西、北、南三面环山，中间是喇叭状的谷底平原，属北温带大陆性干旱气候[1]。博尔塔拉河（以下简称博河）发源于空郭罗鄂博山的别洪林达坂，向东流经温泉县、博乐市后，注入艾比湖。博河全长252公里，流域面积约1.6万平方公里。

一、研究区概况

（一）地形地貌

博河流域内西、北、南三面环山，分别是别珍套山、阿拉套山和科古琴山，中部是喇叭状的谷底平原，西部狭窄，东部开阔，流域内最高点是主峰厄尔格图尔格山，海拔4573米，东北部的艾比湖，是流域内的最低处，海拔仅有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，为浅水湖泊[2]。

（二）气候条件

博河流域远离海洋，属北温带大陆性干旱气候。主要特点是降水稀少，水资源分布不均，蒸发量大，空气干燥，阳光充足[3-5]。

2015年，博河流域平均温度为8.0℃，30年平均温度（1985年-2014年）为6.8℃，最高气温出现在夏季，阿拉山口站39.8℃（历史极值为44.2℃，阿拉山口站），最低气温出现在冬季，阿拉山口站-28.8℃（历史极值为-36.9℃，博乐站）。

二、研究区指数分析

（一）流域高程分析

流域高程反应的是地貌的一般形态，是地理研究中的一个重要因素。本文利用流域高程数据（DEM）分析了流域的地表特征[6]。

由图1分析可知，博河流域地形自西向东由高到低，且西、北、南三面环山，中部是浅山区，东部为河谷地带，呈半包裹状。由此大致可以分为三种地形阶梯，自西向东依次分为海拔高度在2266-4573米的高山区，海拔高度在1522-2266米的浅山带区和海拔高度在154-1522的河谷地带。高山区由西面的别珍套山、北面的阿拉套山、南面的科古琴山组成，浅山区包括温泉大部地区、赛里木湖景区和博乐市上游地区，河谷地带则由温泉县东部、博乐市、阿拉山口市以及艾比湖自然保护区组成。

图1 博河流域高程图

（二）流域地表类型

本文选取了2015年7月云量较少的Landset8影像，运用ENVI5.3软件对研究区地表进行监督分类和统计分析，将博河流域分为林地（8%）、耕地（15%）、草地（18%）、裸地34%、水体（6%）和其他（19%）6类分类结果，如图2所示，可以直观地看出不同分类的面积和分布情况。

图2 博河流域土地分类

可以看出，裸地所占比率最大为34%，主要分布于温泉西部浅山带、河谷南北戈壁区以及草地与农耕区过度地带的荒漠区；其他分类为19%，它包含高山区积雪、山区裸露岩石以及艾比湖裸露湖床的盐碱地；草地所占比率为18%，主要分布于浅山区，以赛里木湖景区周边、温泉西面昆得仑牧场、博乐市西面阿热勒托海牧场分布最广；耕地区所占比率为15%，主要分布于河谷地带，在博河两岸可以明显看出一条绿色的通道，在博河中下游地区分布最广，其中温泉县以种植小麦为主，博乐市以西以种植玉米和食葵为主，博乐市以东以种植棉花为主；林地所占比率为8%，其主要分布在赛里木湖东北部的哈夏林场、博乐市北部哈日图热格国家森林公园以及博河两岸，其中高山区和浅山区林地以天山云杉为主，河岸、公路和农田周边以白杨、胡杨为主；水体所占比率为6%，其中，赛里木湖面积为453平方公里，艾比湖面积为497平方公里。

（三）归一化植被指数（NDVI）

归一化植被指数（NDVI）是检测植被生长状态和植被空间分布的最佳指示因子，与植被分布密度呈线性相关[7]。

本文应用MODIS合成产品MOD13A1，选取2015年5月至10月博河流域区域的NDVI值，来描述流域一个生长季的地表植被特征变化过程，如图3所示。

图3 博河流域植被指数月际变化

结果表明：

高山区植被覆盖度层次分明，冰雪和一些裸露岩石植被指数为-0.21至0.07，高山林地植被覆盖度则在0.33至0.69间波动。随着季节变化，覆盖率也相对变化，5月至8月随着气温升高，零度高度层上升，高山区冰雪消融，可以直观看出，南北高山区积雪明显减少，相比之下，高山林地植被指数则是不断上升，并在8月达到最高0.69，8月至10月冰雪覆盖逐渐恢复，相对植被指数随之下降。

浅山区植被覆盖种类较多，不仅有林地、草地和荒漠区的一些耐旱植物，还有少量耕地农作物，排除赛里木湖水域，植被指数在0.07至0.91间波动，并随季节变化呈先增后减趋势。其中，林地、草地和荒漠区的一些耐旱植物在5月和10月植被指数较低，在0.19至0.39之间，在7月和8月植被指数达到最高，在0.47至0.69之间。

河谷区包含耕地、博乐市南北戈壁区和艾比湖水域及其盐碱区，植被指数为-0.21至0.98。其中，耕地区变化最为明显，随季节变化，遵循作物生长发育过程，5月大部分耕地已经播种完毕，但不同作物的出苗时间参差不齐，此时植被覆盖度最低，植被指数在0.07至0.39之间，6月随着幼苗生长，植被覆盖度随之增长，植被指数在0.39至0.68之间，7月至8月，作物进入成熟期，叶片也达到最大，此时光照、热量和水资源最为丰富，植被覆盖度达到最大值0.98，9月至10月，作物进入熟实期，陆续进入收割时段，植被指数下降明显。

综上所述，博河流域植被覆盖度在5月至10月随季节的变化，其中，草地分布范围较广，随季节性变化最大，耕地区受人为因素影响，仅在播种、出苗和收割期的变化明显，林地变化幅度不大，而高山区冰雪、戈壁区、荒漠区和盐碱地，因水资源短缺，植被覆盖和植被指数最低，因此，在光照、热量相差不大的情况下，植被覆盖面和覆盖度最终取决于水资源分配。

三、总结

博尔塔拉河是博州人民的母亲河,不仅影响着博州人民的生产、生活，维持着周边的生态环境，同时也是艾比湖的主要补给来源。因此，进行博河流域生态指数的研究，对于保护博河流域的生态环境、保持和恢复艾比湖水域面积、划定流域的生态红线区域、合理开发利用水资源等提供信息和决策支持具有积极意义。

通过对博河流域的地表类型、地形特征以及植被覆盖度的变化，发现博河流域生态变化具有一定的规律性：

地形特征决定了地表类型和地物分布格局。农耕区集中于博河道两侧，其中流域下游区的分布面积最大；草地主要分布在赛里木湖周围、山前洼地、河道两侧；林地主要分布在冰雪区前缘、湖区边缘、耕地边缘及河岸、公路带；裸地主要分布在戈壁区、浅山荒漠区和农耕的过渡带以及艾比湖盐碱区。

植被覆盖度的变化具有季节性。草地受降水时空分布不均影响，变化起伏很大，而自然林地的植被覆盖度变化不明显，耕地和人造林地的植被覆盖度变化主要是水资源开发和利用的结果，人为因素占绝大比重，因此，在光照和热量条件相同的情况下，植被分布的疏密程度与水资源联系十分紧密。