2015年博爾塔拉河流域生態(tài)指數(shù)分析

達(dá)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(jiǎn)稱(chēng)博河流域）地處博州境內(nèi)，介于北緯43°38′至45°52′和東經(jīng)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(huán)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(jiǎn)稱(chēng)博河）發(fā)源于空郭羅鄂博山的別洪林達(dá)坂，向東流經(jīng)溫泉縣、博樂(lè)市后，注入艾比湖。博河全長(zhǎng)252公里，流域面積約1.6萬(wàn)平方公里。

一、研究區(qū)概況

（一）地形地貌

博河流域內(nèi)西、北、南三面環(huán)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(kāi)闊，流域內(nèi)最高點(diǎn)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(nèi)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(yuǎn)離海洋，屬北溫帶大陸性干旱氣候。主要特點(diǎn)是降水稀少，水資源分布不均，蒸發(fā)量大，空氣干燥，陽(yáng)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(xiàn)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(xiàn)在冬季，阿拉山口站-28.8℃（歷史極值為-36.9℃，博樂(lè)站）。

二、研究區(qū)指數(shù)分析

（一）流域高程分析

流域高程反應(yīng)的是地貌的一般形態(tài)，是地理研究中的一個(gè)重要因素。本文利用流域高程數(shù)據(jù)（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(huán)山，中部是淺山區(qū)，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(qū)，海拔高度在1522-2266米的淺山帶區(qū)和海拔高度在154-1522的河谷地帶。高山區(qū)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(qū)包括溫泉大部地區(qū)、賽里木湖景區(qū)和博樂(lè)市上游地區(qū)，河谷地帶則由溫泉縣東部、博樂(lè)市、阿拉山口市以及艾比湖自然保護(hù)區(qū)組成。

圖1 博河流域高程圖

（二）流域地表類(lèi)型

本文選取了2015年7月云量較少的Landset8影像，運(yùn)用ENVI5.3軟件對(duì)研究區(qū)地表進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)和統(tǒng)計(jì)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(lèi)分類(lèi)結(jié)果，如圖2所示，可以直觀地看出不同分類(lèi)的面積和分布情況。

圖2 博河流域土地分類(lèi)

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(qū)以及草地與農(nóng)耕區(qū)過(guò)度地帶的荒漠區(qū)；其他分類(lèi)為19%，它包含高山區(qū)積雪、山區(qū)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(qū)，以賽里木湖景區(qū)周邊、溫泉西面昆得侖牧場(chǎng)、博樂(lè)市西面阿熱勒托海牧場(chǎng)分布最廣；耕地區(qū)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(qū)分布最廣，其中溫泉縣以種植小麥為主，博樂(lè)市以西以種植玉米和食葵為主，博樂(lè)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(chǎng)、博樂(lè)市北部哈日?qǐng)D熱格國(guó)家森林公園以及博河兩岸，其中高山區(qū)和淺山區(qū)林地以天山云杉為主，河岸、公路和農(nóng)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(shù)（NDVI）

歸一化植被指數(shù)（NDVI）是檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)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(guān)[7]。

本文應(yīng)用MODIS合成產(chǎn)品MOD13A1，選取2015年5月至10月博河流域區(qū)域的NDVI值，來(lái)描述流域一個(gè)生長(zhǎng)季的地表植被特征變化過(guò)程，如圖3所示。

圖3 博河流域植被指數(shù)月際變化

結(jié)果表明：

高山區(qū)植被覆蓋度層次分明，冰雪和一些裸露巖石植被指數(shù)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(dòng)。隨著季節(jié)變化，覆蓋率也相對(duì)變化，5月至8月隨著氣溫升高，零度高度層上升，高山區(qū)冰雪消融，可以直觀看出，南北高山區(qū)積雪明顯減少，相比之下，高山林地植被指數(shù)則是不斷上升，并在8月達(dá)到最高0.69，8月至10月冰雪覆蓋逐漸恢復(fù)，相對(duì)植被指數(shù)隨之下降。

淺山區(qū)植被覆蓋種類(lèi)較多，不僅有林地、草地和荒漠區(qū)的一些耐旱植物，還有少量耕地農(nóng)作物，排除賽里木湖水域，植被指數(shù)在0.07至0.91間波動(dòng)，并隨季節(jié)變化呈先增后減趨勢(shì)。其中，林地、草地和荒漠區(qū)的一些耐旱植物在5月和10月植被指數(shù)較低，在0.19至0.39之間，在7月和8月植被指數(shù)達(dá)到最高，在0.47至0.69之間。

河谷區(qū)包含耕地、博樂(lè)市南北戈壁區(qū)和艾比湖水域及其鹽堿區(qū)，植被指數(shù)為-0.21至0.98。其中，耕地區(qū)變化最為明顯，隨季節(jié)變化，遵循作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，5月大部分耕地已經(jīng)播種完畢，但不同作物的出苗時(shí)間參差不齊，此時(shí)植被覆蓋度最低，植被指數(shù)在0.07至0.39之間，6月隨著幼苗生長(zhǎng)，植被覆蓋度隨之增長(zhǎng)，植被指數(shù)在0.39至0.68之間，7月至8月，作物進(jìn)入成熟期，葉片也達(dá)到最大，此時(shí)光照、熱量和水資源最為豐富，植被覆蓋度達(dá)到最大值0.98，9月至10月，作物進(jìn)入熟實(shí)期，陸續(xù)進(jìn)入收割時(shí)段，植被指數(shù)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(jié)的變化，其中，草地分布范圍較廣，隨季節(jié)性變化最大，耕地區(qū)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(qū)冰雪、戈壁區(qū)、荒漠區(qū)和鹽堿地，因水資源短缺，植被覆蓋和植被指數(shù)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(jié)

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(chǎn)、生活，維持著周邊的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也是艾比湖的主要補(bǔ)給來(lái)源。因此，進(jìn)行博河流域生態(tài)指數(shù)的研究，對(duì)于保護(hù)博河流域的生態(tài)環(huán)境、保持和恢復(fù)艾比湖水域面積、劃定流域的生態(tài)紅線區(qū)域、合理開(kāi)發(fā)利用水資源等提供信息和決策支持具有積極意義。

通過(guò)對(duì)博河流域的地表類(lèi)型、地形特征以及植被覆蓋度的變化，發(fā)現(xiàn)博河流域生態(tài)變化具有一定的規(guī)律性：

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

植被覆蓋度的變化具有季節(jié)性。草地受降水時(shí)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(kāi)發(fā)和利用的結(jié)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(lián)系十分緊密。