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由荒漠河岸林构成的塔里木河下游“绿色走廊”,自20世纪中期以来逐渐衰败。1972年大西海子水库建成,其下游河道断流,加剧了绿色走廊的缩减,分布于塔里木河两岸的塔克拉玛干和库鲁克两大沙漠有合拢之势。为挽救沿岸植被,恢复受损生态系统,抑制沙漠化,中国政府批准投资107亿元人民币对塔里木河进行综合治理;并于2000年开始实施由大西海子水库向断流30年的塔里木河下游河道输水的应急输水工程。截至2007年年底,先后共完成了九次生态输水,使沿河地下水位得到了抬升,沿岸植被发生了相应变化。
本研究以2000年开始实施的生态输水为背景,选取垂直输水主河道中心线,向两岸12km范围作为研究靶区,利用多时相遥感数据,研究了塔里木河下游两岸自然植被对生态输水的响应过程和变化趋势。
1.利用2000~2005年逐年的CBERS/CCD数据,采用时间轨迹分析法,研究了土地覆被在植被与非植被之间的变化过程和趋势。首先根据各年的SAVI值,进行了植被和非植被类型的分类,从而建立了6年的植被/非植被类型序列图;根据6年的序列图,构建了每一个像元6年的变化轨迹;并根据变化过程特征和变化趋势把变化轨迹归纳为:恒定非植被、恒定植被、转变为植被、转变为非植被、非稳定变化等5种变化类型;分析了5种变化类型的空间分布特征。
2.采集了9个典型断面的MODIS植被指数时间序列数据,并根据植被指数的年内和年际变化特征,结合地面调查,分析了各断面植被状况的变化趋势。
3.将遥感数据分析结果,与生态输水及监测资料和地面调查资料相结合,分析了植被变化的过程、趋势、发生变化区域的植被结构与生态输水量、输水时间和输水方式的关系。并对生态输水方案的优化提出了建议。
论文的主要结论如下:
(1)生态输水过程中,植被面积逐年扩大,植被长势逐年好转。2005年比2000年净增植被面积150.27km2。植被面积的最高值出现在2004年,最低值出现在2001年。表明生态输水对植被面积的增加和长势的好转起到了重要作用。
(2)各年植被面积与其前一年的生态输水累积量呈显著正相关。前者随后者的增加而增加;同时植被面积的增加对生态输水的响应有一年的滞后期。
(3)在生态输水过程中,“转变为植被”与“转变为非植被”两种变化趋势并存。“转变为植被”的变化类型占优势。表明生态输水已经起到了维持现有植被面积的作用。“转变为植被”的优势地位与植被面积逐渐扩大的趋势相吻合。
(4)“转变为植被”的像元主要是在2004、2005年才表现为植被像元,这在河水漫溢、滞留区域最为明显。这种变化主要与生态输水后以芦苇为主的草本植被恢复和衰败的红柳灌丛复苏有关。表明河水漫溢有助于局部草本植物和灌木植被的面状恢复。乔木林(胡杨林)在面积上没有明显的增加,但是郁闭度和长势得到了明显的改善。
根据以上结论,主要提出了以下建议:持续进行生态输水;并在输水方案的制定过程中,在确保“恒定植被”的前提下,优先考虑扩大和保护“转变为植被”的区域,并尽可能的争取将“非稳定变化”区域转变为稳定地植被,促进植被面积的进一步扩大。