塔里木河干流生态廊道时空变化及保护对策

唐 建，王光焰，徐生武

(新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒 841000)

自2001年始，国家投资107亿元开展塔里木河流域综合治理，历经十余年的《塔里木河流域近期综合治理》项目的实施，取得了明显的生态与社会效益[1- 2]，减缓了干流生态廊道天然植被退化以及绿洲-荒漠过渡带持续萎缩的速度。但是，塔里木河流域整体生态系统退化格局没有改变，整个塔里木河干流生态廊道安全堪忧，亟需进行综合治理保护[3]。以往基于塔里木河干流整体生态需水量研究或者是下游绿色走廊的研究较多[4- 5]，而涉及生态廊道保护所需生态水量的研究较少。基于此，本研究结合自然因素与人为因素的变化情况确定以塔里木河干流1990、2000、2010及2017年四个时期土地利用变化情况做作为参考[6]，确定了塔里木河干流生态廊道保护的目标和范围，并基于此研究了该区域的生态需水量，以期为保育塔里木河干流生态廊道，构建人与自然和谐共存的生命共同体。这不仅是落实国家生态文明建设方针和推进美丽新疆建设的需求，同时对塔里木河流域经济社会稳定发展具有重要意义。

1 研究区概况

塔里木河干流是典型的干旱区内陆河流，全长1321km，其地势为西高东低、北高南低，属平原型河流。塔里木河干流自身产流，其水量主要来自叶尔羌河、阿克苏河、和田河三条源流的补给。研究区地处中纬度欧亚大陆腹地，远离海洋，四周被隆起的高山环绕，形成典型的温带干旱大陆性气候，年平均气温10.5℃～11.4℃。此外，研究区降水稀少，主要植被类型有乔木、灌木和草本植物。

2 基本数据与研究方法

2.1 数据预处理

研究所使用的气象数据来自塔里木河干流各气象站1970～2018年逐日蒸发量数据。本文所使用的土地利用/覆被数据来自塔里木河干流1990、2000、2010及2017年Landsat-TM影像数据，分辨率为30m，之后我们对四个年份的影像依据解译标准进行人机交互式判读和数字化工作，通过野外实地验证和修正，生成矢量化专题图。最后根据GB/T21010—2017《土地利用现状分类》与流域实际的土地利用情况，参考土地利用特征及Landsat-TM影像数据的空间分辨率，确定区分出土地利用类型。

2.2 生态需水量计算

塔河干流天然植被生态需水量的计算主要采用定额法以及潜水蒸发法[7]。并且为了消除单一方法估算结果产生的偏差，将两种计算方法的计算结果进行算术平均，从而获得不同保护范围天然植被维持生长的最低需水量。此外，依据宋郁东、樊自立[8]等人的研究，塔里木河流域植被影响系数见表1。

表1 不同潜水埋深下的植被系数

3 结果与分析

3.1 塔里木河干流生态廊道土地利用/覆被时空变化特征

研究区天然植被主要依靠降水补给生态需水，因此生态廊道分析主要集中在依靠河水补给生态需水的绿洲区和荒漠区，即：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，其生态廊道土地利用/覆被空间分布如图1所示。

图1 塔里木河干流上中游生态廊道土地利用/覆被空间分布图

由图1以及统计结果可知，1990—2017年，塔里木河干流上中游生态廊道林地减小了18.27%，草地减少了8.31%。2000—2018年，塔里木河干流上中游生态廊道林地减小了10.64%，草地减少了4.37%。塔里木河干流下游生态廊道土地覆被空间分布如图2所示，由图2统计结果，塔里木河干流下游生态廊道林地、草地面积分别增加了29%和56%，荒漠面积减少了38.9%。以上结果分析表明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2 塔里木河干流下游生态廊道土地利用/覆被空间分布图

3.2 塔里木河干流生态廊道保护范围和目标确定

鉴于塔里木河干流天然植被的生态重要性、不可替代性、易扰动性以及脆弱性与复杂性等特性，本研究根据2017年环保部印发的《生态保护红线划定指南》(环办生态[2017]48号)结合塔里木河生态实况将流域生态廊道功能区分为生态功能区、生态环境敏感区及生态脆弱区三个区域。塔里木河干流生态廊道分布情况复杂，在《塔里木河干流(含台特玛湖)生态流量(水量)目标制定与保障方案》中依据植被生长状况、河道径流影响范围及植被种群结构等，将上中游(阿拉尔至恰拉河段)近河道0～15km内天然植被区化为重点生态功能区，而在重点生态功能区的外围则被划定为生态敏感区及脆弱区。塔里木河下游(恰拉至台特玛湖)作为塔里木河流域综合治理重点区域因其独特的生态作用则被全部划定为重点生态功能区。塔里木河干流功能区划定具体情况见表2。

表2 塔里木河干流生态廊道功能区范围 单位：km

结合表2中功能区划分以及各关键水文控制节点，进一步将塔里木河干流划分为5个河段，包括阿拉尔-新渠满段、新渠满-英巴扎段、英巴扎-乌斯满段及、乌斯满-恰拉段及恰拉-台特玛湖段。在此基础上根据各河段气候、水文等特征划分各河段，重点生态功能区：主要保护沿主河道分布的长势较好、盖度较高的有林地和高覆盖草地；保护目标为植被盖度>30%，地下水维持在4～5m。生态敏感区：河道正常来水下，工程措施达到的自然漫溢范围。在重点生态功能区外侧2～10km，以疏林地和低覆盖草地为主；保护目标为植被盖度维持在10%～30%，地下水维持在5～8m。生态脆弱区：在生态敏感区外侧，距河道10～30km，最远可达南北两岸古河道，由于远离水源，胡杨林植被盖度维持在5%～10%，地下水位维持在8～10m。各河段不同分区保护面积见表3，流域生态廊道保护总面积为13310.6km2，其中重点生态功能区为11092.17km2，生态敏感区为8890.47km2。

表3 塔里木河干流天然植被保护范围 单位：km2

3.3 基于塔里木河干流生态廊道保护的生态需水量

根据塔里木河干流各河段天然植被的保护范围，植被生态需水量取利用潜水蒸发法和面积定额法计算所得的算术平均值。在重点生态功能区下确定的天然植被保护范围内，塔里木河干流上游、中游和下游各河段天然植被所需生态水量见表4。合计得出在三个生态功能区的天然植被生态需水量分别为15.24、4.75和2.35亿m3，塔里木河干流天然植被生态需水总量为22.43亿m3。

表4 不同生态廊道功能区区天然植被生态需水量 单位：亿m3

生态保护是指维系现状下的天然植被平均覆盖度和面积，使其能够正常繁育更新。生态保护水量是保障天然植被不退化的最低水量，天然植被需水量是实现生态保护的基本水量，因此，本研究将天然植被需水量视为生态保护水量。结合前文塔里木河干流天然植被生态需水量计算结果，基于生态保护设定的目标和范围，根据生态保护水量计算公式计算出塔里木河干流生态保护的需水量，其中塔里木河干流下游因有3.5亿m3下泄指标要求，因此在计算干流水量时主要针对上中游河段(阿拉尔～大西海子河段)。根据表4，塔里木河干流所需生态保护水量为21.39亿m3(不含大西海子以下河段的3.5亿m3下泄指标要求)。

塔里木河干流植被单位面积生态需水量空间分布如图3所示，从图3中可以看出单位面积需水量超过300m3/亩的区域集中分布在流域的上游阿拉尔到新其满河段，主要是有林地和高覆盖度草地组成，这些区域植被长势好，耗水量大；需水量在200～300m3/亩的区域分布在阿拉尔到英巴扎河段的河道两侧20km以内，主要植被是疏林地和高覆盖草地。需水量介于100～200m3/亩之间的位于新其满到乌斯满河段北部支流的两侧和河道南侧的部分地区，疏林地和高覆盖草地遍布这些区域。需水量小于100m3/亩的区域主要位于英巴扎至恰拉段河道两侧，植被为疏林地和低覆盖草地。

图3 塔里木河干流植被单位面积生态需水量

4 讨论

4.1 生态廊道存在的问题及变化的原因

根据生态廊道植被的时空变化分析，实行统一管理后塔里木河干流植被覆盖呈增加趋势，然而沿河流的生态输水，实际上治理了一条线而不是一个面，治理范围十分有限，下游荒漠河岸林退化趋势未根本扭转，研究表明[5]近40年来，塔里木河干流湿地与天然胡杨林面积显著减少，导致绿色走廊宽度减小，生物多样性锐减。这一结果表明，即使进行了大量的生态输水，近河道地区地下水埋深较浅，植被盖度的持续增大似乎已达到极限。产生这种情况的原因主要有以下两个方面：

(1)生态输水主要以现存河道为依托，这种线状的输水最大横向影响范围仅局限于河道两侧1000m以内，因此线状的输水过程就决定了输水影响的空间范围小，很难大范围内提高自然植被的盖度；

(2)河道人工输水改变了原有的河道自然水流过程，尤其是不再出现洪水期的河水漫溢过程，导致了植物种子繁殖的基础条件与节律被完全打破，荒漠河岸植物很难进行自我更新。生态输水仅能最大限度维持现有植被的生长，而不能促进植物种群进行有效的更新，故即使大量的进行了输水，下游地区植被NDVI指数或盖度仍增加有限。

4.2 措施与建议

十九大报告为新时期塔河流域的水生态文明建设指明了方向，为进一步加强塔里木河干流生态廊保护，提出以下相关保护措施与建议。

(1)健全流域生态工程布局。为高效和优化配置塔里木河干流生态水量，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，围绕生态廊道生态保护的范围和目标，集成应用河道疏浚工程、护岸防护与生态闸引水工程、河-湖-库水系连通建设及水资源联合调度工程、退化胡杨林封育保护工程、湖泊与湿地生态保护工程、生态封育与综合修复工程等工程措施[9]。

(2)落实流域生态廊道保护政策。根据塔里木河干流两岸荒漠河岸林林地的分布特征[10]，设定不同对策下的林地保育范围和面积，对于塔里木河干流上中游四个河段，分别确定以封育保护、生态恢复和修复重建为目标的保护对策。塔里木河干流下游段(恰拉-台特玛湖)荒漠河岸林是塔里木河干流退化最为严重的区段，针对该区段在塔里木河干流下游一期综合治理的基础上，提出确保塔里木河干流下游荒漠河岸林生态需水的同时，继续保持严格封育及综合的人工修复重建生态工程措施，以实现对干流下游河岸林天然植被的恢复与重建。

(3)建立完善的流域生态廊道综合治理的保障机制。建议实行最严格的水资源管理制度，健全塔里木河流域生态水保障法规体系，并实施流域水量的科学与统一调度，加快推进“智慧塔河”建设，实施生态廊道信息化监测与平台建设工程，提升生态廊道保护效率。

5 结语

尽管塔河流域实行统一管理后，塔里木河干流植被恢复效果显著，然而其生态保护问题依然不容忽视，塔里木河干流绿色生态廊道萎缩以及植被退化问题依然严峻，亟需解决。基于此提出了完善该流域的生态工程布局，健全生态廊道综合治理保障机制，加快推进“智慧塔河”建设，实施生态廊道信息化监测与平台建设工程等对策。此外，还需进一步展开针对塔里木河干流植被恢复所需生态水量的研究。