塔里木河流域胡楊林生態(tài)恢復(fù)成效評(píng)估

2013塔里木河流域胡楊林生態(tài)恢復(fù)成效評(píng)估

張久丹，李均力，包安明，白潔，劉鐵，黃粵（1.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830011；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.新疆遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830011）塔里木河流域的荒漠河岸帶是干旱區(qū)典型的生態(tài)脆弱區(qū)［1］，以胡楊為主要建群種的荒漠林在氣候變化與人類活動(dòng)的影響下呈現(xiàn)面積萎縮、長(zhǎng)勢(shì)衰敗、植被退化的趨勢(shì)［2-4］。針對(duì)塔里木河流域天然胡楊林的保護(hù)，自2001年起，先后啟動(dòng)了塔里木河流域綜合治理、公益林管護(hù)、引洪灌溉、退耕還林等修復(fù)措施，塔里木河干流下游的胡楊林得到了有效的恢復(fù)［5-10］，然而，葉爾羌河中下游［11-12］、和田河中下游［13］及塔里木河干流中游［14-15］等地的天然胡楊林依然存在生態(tài)退化的現(xiàn)象。為加強(qiáng)生態(tài)恢復(fù)力度，2016年起自治區(qū)政府啟動(dòng)了塔里木河流域胡楊林生態(tài)保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)［16］，圍繞“退地、增水、管護(hù)、法治”工作重點(diǎn)，在“四源一干”多個(gè)胡楊林區(qū)全面實(shí)施生態(tài)恢復(fù)措施。其中“增水”措施即增加林地生態(tài)輸水的過水面積，這也是受損胡楊林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的主要途徑［17-19］。如何科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)估胡楊林生態(tài)恢復(fù)成效對(duì)優(yōu)化生態(tài)輸水策略、提高水資源利用效率、完善生態(tài)保護(hù)修復(fù)措施具有重要意義。干旱區(qū)受損荒漠生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及成效評(píng)估是當(dāng)前陸地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)研究的熱點(diǎn)之一，由于荒漠林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性特點(diǎn)，生態(tài)恢復(fù)常以種群-群落和生態(tài)系統(tǒng)組合實(shí)施為主，其評(píng)估多為多尺度成效評(píng)估［20］。對(duì)于以胡楊為主的荒漠河岸林，主要是從胡楊種群-群落和胡楊林生態(tài)系統(tǒng)2個(gè)尺度評(píng)估生態(tài)恢復(fù)成效［21］。在種群-群落尺度上，采用生態(tài)站點(diǎn)觀測(cè)、樣地調(diào)查、無人機(jī)航攝等方法監(jiān)測(cè)林木生長(zhǎng)的樹高、冠幅、生物量等生理指標(biāo)［22-23］的變化，從林木生長(zhǎng)對(duì)水分變化的響應(yīng)評(píng)估胡楊林種群恢復(fù)成效，發(fā)現(xiàn)隨遠(yuǎn)離河道、地下水埋深增大［22］、土壤含水量降低［23］胡楊種群對(duì)水分競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)、但生態(tài)輸水的實(shí)施有效的緩解了退化胡楊林區(qū)的種間競(jìng)爭(zhēng)。在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，從胡楊生境的關(guān)鍵參數(shù)［24-27］以及林區(qū)植被指數(shù)［28-29］、植被覆蓋度（Fractionalvegetationcover，F(xiàn)VC）［7,30］、葉面積指數(shù)［31-32］、凈初級(jí)生產(chǎn)力［33-34］等生態(tài)系統(tǒng)功能指標(biāo)［35-37］的變化來評(píng)估胡楊林的長(zhǎng)勢(shì)、生物量和生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，發(fā)現(xiàn)生態(tài)輸水后塔里木河干流局部地區(qū)的胡楊林長(zhǎng)勢(shì)、FVC和生物量逐漸恢復(fù)，但輸水范圍有限，塔里木河流域大多數(shù)區(qū)域的胡楊林恢復(fù)仍受缺水限制［25,37］。對(duì)于塔里木河流域受損胡楊林而言，自2016年已開始全流域生態(tài)輸水，對(duì)輸水后胡楊林階段性恢復(fù)成效進(jìn)行評(píng)估具有重要現(xiàn)實(shí)意義。然而不同支流流域胡楊生長(zhǎng)條件、受損狀況和輸水條件不同，且大部分區(qū)域觀測(cè)站點(diǎn)缺乏、調(diào)查數(shù)據(jù)獲取難、評(píng)估指標(biāo)不足等問題，往往只能采用遙感技術(shù)手段來彌補(bǔ)。為此，本文以2016年以來塔里木河源流和干流的8個(gè)重點(diǎn)輸水恢復(fù)胡楊林為研究對(duì)象，采用2013—2020年時(shí)序遙感數(shù)據(jù)提取各林區(qū)植被面積、長(zhǎng)勢(shì)及FVC的時(shí)序，分析生態(tài)輸水前后4a各個(gè)林區(qū)自身的時(shí)序?qū)Ρ仍u(píng)估恢復(fù)成效；在此基礎(chǔ)上，采用綜合評(píng)估模型比較各個(gè)林區(qū)的生態(tài)恢復(fù)水平，對(duì)比不同林區(qū)的恢復(fù)成效，從而為優(yōu)化生態(tài)輸水策略提供科學(xué)依據(jù)。1研究區(qū)概況生態(tài)輸水是塔里木河流域胡楊林生態(tài)恢復(fù)的主要措施，目的在于拓寬抵抗沙漠侵襲的荒漠林生態(tài)屏障。2016年提出的胡楊林生態(tài)保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)主要在塔里木河流域的8個(gè)重點(diǎn)胡楊林恢復(fù)區(qū)開展，分別為葉爾羌河中下游的夏馬勒林場(chǎng)和夏河林場(chǎng)、阿克蘇河下游的艾西曼濕地、和田河下游的博斯坦林場(chǎng)、塔里木河上中下游（沙雅至臺(tái)特瑪段）胡楊林重點(diǎn)保護(hù)區(qū)及孔雀河下游（阿恰樞紐以下至吉力力長(zhǎng)口閘段）沿岸胡楊林。2016—2020年由“四源一干”各流域分局在非農(nóng)業(yè)用水期（主要為每年8—10月，持續(xù)時(shí)間為10～30d不等）通過生態(tài)閘和輸水通道將河流的水引入林區(qū)，以增加林區(qū)間歇性洪水面積，促進(jìn)胡楊林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。輸水通道沿河流兩側(cè)分布，由天然河道和人工渠道組成，如夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河中上游人工渠道相對(duì)密集、其余地區(qū)則更多是利用老舊河道。本研究以8個(gè)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)為研究區(qū)，以塔里木河流域管理局提供的胡楊林恢復(fù)范圍為基準(zhǔn)，結(jié)合河流斷面確定不同林區(qū)胡楊林生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測(cè)邊界（圖1）。圖1研究區(qū)概況圖Fig.1Overviewmapofthestudysite2數(shù)據(jù)與方法2.1研究數(shù)據(jù)采用的遙感數(shù)據(jù)包括2013—2020年的Landsat8OLI影像和2016—2020年的Sentinel2MSI影像，來源于USGS（/）。其中，Landsat8OLI數(shù)據(jù)用于植被長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)，Sentinel2MSI數(shù)據(jù)用于生態(tài)輸水漫溢水面時(shí)序提取?？紤]到研究區(qū)植被生態(tài)輸水時(shí)間及數(shù)據(jù)可獲取性，保證各區(qū)域監(jiān)測(cè)指標(biāo)的時(shí)序一致性，主要選擇每年4—11月共計(jì)677景遙感數(shù)據(jù)，時(shí)相選取如表1。表1遙感數(shù)據(jù)時(shí)相選擇Tab.1Timephaseselectionofremotesensingdata2.2研究方法2.2.1生態(tài)變化監(jiān)測(cè)方法本研究采用描述胡楊林生態(tài)變化的指標(biāo)是林區(qū)植被面積、歸一化植被指數(shù)（Normalizeddifferencevegetationindex，NDVI）和FVC［38］。基于Landsat8OLI和Sentinel2MSI遙感影像計(jì)算各區(qū)域NDVI［39］和歸一化水體指數(shù)（Normalizeddifferencewaterindex，NDWI）［40］，采用動(dòng)態(tài)閾值信息提取算法分別基于NDVI和NDWI來提取研究區(qū)的植被面積和輸水期間的多期水面面積，疊加形成年最大植被面積和年最大輸水漫溢面積的時(shí)間序列。進(jìn)一步根據(jù)像元二分模型原理利用NDVI來估算FVC［41］，公式如下：式中：FVC為混合像元中的植被覆蓋度；NDVI為混合像元的歸一化植被指數(shù)；NDVIveg為植被組分所對(duì)應(yīng)的NDVI；NDVIsoil為裸土組分對(duì)應(yīng)的NDVI。根據(jù)影像大小、影像清晰度和NDVI灰度分布情況，結(jié)合實(shí)地采樣驗(yàn)證，確定NDVIveg和NDVIsoil的分割閾值。利用最小二乘法分析不同林區(qū)植被生長(zhǎng)的年變化特征和生態(tài)輸水面積的年變化特征，計(jì)算植被生長(zhǎng)因子的總體和局部變化趨勢(shì)［37,42］。利用SPSS軟件對(duì)胡楊林區(qū)植被生態(tài)變化趨勢(shì)（植被面積、NDVI和FVC）和生態(tài)輸水水面變化進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析［43］，計(jì)算其年變化量與水面面積之間的相關(guān)系數(shù)來反映林區(qū)植被恢復(fù)與輸水面積之間的相關(guān)程度。2.2.2生態(tài)恢復(fù)評(píng)估方法根據(jù)相關(guān)塔里木河流域胡楊種群分布研究，結(jié)合2020—2021年6—9月共計(jì)4次塔里木河流域胡楊林長(zhǎng)勢(shì)實(shí)地調(diào)查獲取的8個(gè)林區(qū)共計(jì)52個(gè)典型樣區(qū)記錄，確定荒漠河岸林分布密集、長(zhǎng)勢(shì)較好的區(qū)域?qū)?yīng)區(qū)域內(nèi)NDVI均值大多高于0.3；而荒漠河岸林分布稀疏、長(zhǎng)勢(shì)較差的區(qū)域?qū)?yīng)區(qū)域內(nèi)NDVI均值大多低于0.1［44-45］。因此除植被面積、FVC和區(qū)域內(nèi)NDVI均值變量以外，以NDVI為0.1和0.3為界分別代表植被稀疏區(qū)和相對(duì)茂密區(qū)的長(zhǎng)勢(shì)變化水平，最終選取10個(gè)代表植被生長(zhǎng)水平的遙感指標(biāo)來初步評(píng)估專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施后不同林區(qū)的植被恢復(fù)水平（表2）。首先利用SPSS軟件對(duì)指標(biāo)進(jìn)行正向標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除數(shù)量級(jí)之間的差異；將標(biāo)準(zhǔn)化后的植被生長(zhǎng)指標(biāo)集成為單指標(biāo)，使用主成分分析法［46-47］提取多指標(biāo)體系中的主成分，確定各主成分的權(quán)重值，計(jì)算各地區(qū)植被恢復(fù)水平的綜合得分，利用等間隔分割法對(duì)8個(gè)林區(qū)的恢復(fù)水平進(jìn)行分級(jí)（表3），對(duì)比評(píng)估各地區(qū)植被恢復(fù)的相對(duì)水平及效益。表2塔里木河流域植被長(zhǎng)勢(shì)恢復(fù)綜合評(píng)估指標(biāo)體系Tab.2AssessmentindicatorsystemforassessingvegetationgrowthrestorationintheTarimRiverBasin表3各區(qū)域植被恢復(fù)水平劃分Tab.3Classificationofvegetationrestorationlevelsofthemonitoringregions3結(jié)果與分析3.1不同林區(qū)植被面積變化從圖2可知，8個(gè)區(qū)域植被面積變化趨勢(shì)有明顯的階段性特征，2016年前表現(xiàn)為減小或者無變化，2017年后均表現(xiàn)為快速擴(kuò)張。其中，夏河林場(chǎng)、艾西曼濕地、博斯坦林場(chǎng)、塔里木河上游、塔里木河中游和孔雀河下游的植被面積呈“先減小后增加”趨勢(shì)；夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河下游的植被面積呈“從小幅波動(dòng)到快速擴(kuò)張”趨勢(shì)。從2013—2020年各區(qū)域植被面積年均變化率來看，塔里木河上游和塔里木河中游植被面積的年均增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，分別為106.61km2·a-1和132.87km2·a-1；夏馬勒林場(chǎng)、夏河林場(chǎng)和塔里木河下游的年均增長(zhǎng)率分別為24.48km2·a-1、21.72km2·a-1和15.00km2·a-1；而艾西曼濕地、博斯坦林場(chǎng)和孔雀河下游的植被面積變化幅度較小。2013—2020年植被面積年均增量占比顯示，除艾西曼濕地以外，其他區(qū)域植被面積均有不同程度的增加，其中塔里木河中游、夏河林場(chǎng)和夏馬勒林場(chǎng)植被面積擴(kuò)張了原來的42%、42%和37%；塔里木河下游、孔雀河下游和塔里木河上游植被面積擴(kuò)張了原來的25%左右，博斯坦林場(chǎng)植被面積基本恢復(fù)到2013年的水平。艾西曼濕地雖2016年后植被面積微弱恢復(fù)，但仍未恢復(fù)至2013年的水平。圖22013—2020年塔里木河流域不同林區(qū)植被面積變化Fig.2VegetationareachangesindifferentforestregionsoftheTarimRiverBasinduring2013—2020從各林區(qū)植被恢復(fù)空間分布（圖3）來看，植被面積恢復(fù)的區(qū)域主要分布在河道兩側(cè)、輸水通道兩側(cè)及終端，遠(yuǎn)離河道及輸水通道的區(qū)域植被維持現(xiàn)狀、甚至仍在衰退。塔里木河中游、塔里木河上游是8個(gè)林區(qū)中輸水通道及生態(tài)閘最密集的地區(qū)，河岸北側(cè)受水面積廣泛，其植被面積恢復(fù)也顯著高于其他地區(qū)，但河岸南側(cè)局部地區(qū)僅在10km內(nèi)有恢復(fù)現(xiàn)象。其次夏馬勒林場(chǎng)植被面積恢復(fù)最顯著區(qū)域分布在艾里克他木站東側(cè)的受水區(qū)；同流域的夏河林場(chǎng)植被恢復(fù)集中在小海子水庫(kù)東側(cè)河岸兩側(cè)的受水區(qū)，距離河道8km以外的區(qū)域植被仍有明顯的衰退現(xiàn)象。博斯坦林場(chǎng)植被恢復(fù)主要分布在河道西側(cè)通道兩側(cè)的受水區(qū)，而河道東側(cè)植被恢復(fù)速度明顯較慢。塔里木河下游大西海子以下區(qū)域植被恢復(fù)集中在博孜庫(kù)勒和喀爾達(dá)依2個(gè)濕地。艾西曼濕地水面明顯增加，但植被面積恢復(fù)僅在湖區(qū)北部的水體周圍零星分布?？兹负酉掠蝺H在輸水區(qū)前段的河岸兩側(cè)有植被零星恢復(fù)的現(xiàn)象。圖32013—2020年塔里木河流域不同林區(qū)植被恢復(fù)空間分布Fig.3SpatialdistributionsofvegetationrestorationindifferentforestregionsoftheTarimRiverBasinduring2013—20203.2不同林區(qū)植被NDVI變化研究期間8個(gè)林區(qū)中除艾西曼濕地和孔雀河下游地區(qū)NDVI均值未恢復(fù)至2013年水平，其他區(qū)域內(nèi)NDVI均值均有不同程度的恢復(fù)，尤其是塔里木河上游、夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河中游。從圖4可知，2013—2020年各林區(qū)NDVI均值變化趨勢(shì)總體上均表現(xiàn)為“先減小后增加”，但不同區(qū)域階段變化幅度不盡相同。2013—2016年塔里木河中游、塔里木河上游和艾西曼濕地NDVI均值顯著下降，年均減小率分別為0.006·a-1、0.005·a-1和0.004·a-1，其他林區(qū)NDVI均值減小速度相對(duì)緩慢，年均減小率均小于0.002·a-1。2016—2020年塔里木河上游、夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河中游地區(qū)NDVI均值分別以0.014·a-1、0.012·a-1和0.009·a-1的速率顯著增加至0.154、0.175和0.127。博斯坦林場(chǎng)、夏河林場(chǎng)、艾西曼濕地和塔里木河下游地區(qū)NDVI均值分別以0.004·a-1、0.003·a-1、0.002·a-1和0.002·a-1的速率小幅增加至0.108、0.099、0.089和0.109。而孔雀河下游NDVI均值變化極不明顯。圖42013—2020年塔里木河流域不同林區(qū)NDVI變化Fig.4NDVIchangesindifferentforestregionsoftheTarimRiverBasinduring2013—20203.3不同林區(qū)FVC變化從圖5a可知，2013—2020年塔里木河流域胡楊林區(qū)FVC總體呈現(xiàn)“先減小后增加”的變化趨勢(shì)，2018年后增長(zhǎng)幅度明顯提高。研究期間FVC整體較高的林區(qū)是塔里木河上游（13.97%～22.78%）和夏馬勒林場(chǎng)（14.58%～19.66%），其次是塔里木河中游（11.03%～15.75%），而FVC最低的是孔雀河下游（6.70%～7.74%）。從圖5b可知，與2013年相比，除孔雀河下游（年均變化率為-0.06%·a-1）以外的7個(gè)林區(qū)2020年的FVC均有不同程度的增加，其中夏馬勒林場(chǎng)、塔里木河上游和塔里木河中游為變化最顯著的地區(qū)，年均增長(zhǎng)率分別為0.64%·a-1、0.58%·a-1和0.22%·a-1。階段性變化（圖5b）顯示，2013—2016年各林區(qū)FVC均在減小，其中塔里木河上游、塔里木河中游和艾西曼濕地顯著減小，年均變化率分別為-0.87%·a-1、-0.85%·a-1和-0.67%·a-1。2016—2020年各林區(qū)FVC均轉(zhuǎn)為增加趨勢(shì)，其中塔里木河上游、夏馬勒林場(chǎng)、塔里木河中游和艾西曼濕地分別以1.67%·a-1、1.25%·a-1、1.03%·a-1和0.71%·a-1的速率顯著增加；夏河林場(chǎng)、博斯坦林場(chǎng)和塔里木河下游地區(qū)分別以0.51%·a-1、0.42%·a-1和0.12%·a-1的速率逐漸增加；而孔雀河下游年均增長(zhǎng)率僅為0.04%·a-1。圖52013—2020年塔里木河流域不同林區(qū)FVC變化Fig.5FVCchangesindifferentforestregionsoftheTarimRiverBasinduring2013—20203.4不同林區(qū)漫溢面積年變化逐月連續(xù)監(jiān)測(cè)生態(tài)輸水過程，發(fā)現(xiàn)漫溢水面主要分布在輸水通道兩側(cè)及末端約10km以內(nèi)的區(qū)域。疊加同年不同月的輸水面積得到各林區(qū)的年最大輸水面積，并統(tǒng)計(jì)2013—2020年各林區(qū)累計(jì)輸水覆蓋的最大范圍（圖6）。從中可知，研究期間塔里木河流域8個(gè)林區(qū)累計(jì)輸水面積達(dá)到2172.96km2，占林區(qū)總面積的4.39%，各林區(qū)漫溢面積差異較大。其中，塔里木河中游的多年輸水累計(jì)覆蓋面積最大，約為807.65km2，占林區(qū)面積的5.14%；其次是塔里木河上游490.10km2，占林區(qū)面積的3.81%；多年輸水累積覆蓋面積中等的是夏馬勒林場(chǎng)、夏河林場(chǎng)和博斯坦林場(chǎng)，面積分別為264.53km2、256.14km2和205.81km2，占林區(qū)面積比例分別為16.26%、5.23%和15.04%；面積最小的是塔里木河下游、艾西曼濕地和孔雀河下游，分別為82.07km2、47.52km2和19.14km2，占林區(qū)面積比例分別為0.88%、6.59%和0.65%。從漫溢面積的區(qū)域差異來看，專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施前部分林區(qū)已經(jīng)開始調(diào)水，但漫溢范圍有限。比如塔里木河上游和中游2013年和2015年已形成明顯的漫溢水面；2016年后輸水使各林區(qū)漫溢面積迅速增大；但除了孔雀河下游以外，2017—2020年其他地區(qū)漫溢面積均呈下降趨勢(shì)，這表明各林區(qū)年輸水量在逐漸減少。圖62013—2020年塔里木河流域不同林區(qū)輸水漫溢面積變化Fig.6ChangesofecologicalwaterconveyanceareaindifferentforestregionsoftheTarimRiverBasinduring2013—20203.5植被恢復(fù)和生態(tài)輸水的關(guān)系塔里木河流域8個(gè)胡楊林生態(tài)恢復(fù)區(qū)植被面積、NDVI、FVC及漫溢面積有明顯的區(qū)域差異，分別對(duì)不同林區(qū)3個(gè)植被長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)年變化量與年輸水漫溢面積進(jìn)行相關(guān)性分析，并比較生態(tài)輸水對(duì)8個(gè)林區(qū)植被恢復(fù)的相對(duì)差異。根據(jù)圖7可知，2013—2020年各林區(qū)植被面積、NDVI均值和FVC的年變化量分別與對(duì)應(yīng)輸水面積之間呈不同程度的正相關(guān)性，說明各林區(qū)生態(tài)輸水漫溢面積越大，其植被面積與長(zhǎng)勢(shì)恢復(fù)越顯著。圖7植被長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)年變化量與年輸水面積的關(guān)系Fig.7Relationshipbetweentheannualchangesofvegetationgrowthindexesandthewaterconveyancearea從植被面積年變化量來看，除夏河林場(chǎng)和艾西曼濕地以外，其他地區(qū)的植被面積年變化量均與年輸水面積呈顯著或極顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均高于0.71，說明漫溢面積越大，林區(qū)植被面積擴(kuò)張速度越快。從區(qū)域植被長(zhǎng)勢(shì)來看，除塔里木河下游和艾西曼濕地以外，其他林區(qū)NDVI均值年變化量與年輸水面積呈顯著或極顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均高于0.71，尤其夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河中游表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)性，說明隨漫溢面積增加區(qū)域內(nèi)NDVI均值也快速增大。從FVC來看，除夏河林場(chǎng)和艾西曼濕地以外，其他林區(qū)年FVC年變化量與年輸水面積之間呈顯著或極顯著的正相關(guān)性，尤其是夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河上游。從空間分布差異來看，夏馬勒林場(chǎng)林區(qū)植被對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)最顯著，其3個(gè)指標(biāo)年變化量與對(duì)應(yīng)年輸水漫溢面積之間均呈極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均高于0.90（P＜0.01）。其次是塔里木河上游和塔里木河中游，其3個(gè)指標(biāo)年變化量與年輸水漫溢面積的相關(guān)系數(shù)均高于0.72。博斯坦林場(chǎng)和孔雀河下游3個(gè)指標(biāo)年變化量與年輸水漫溢面積之間均呈顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均高于0.71（P＜0.05）。夏河林場(chǎng)區(qū)域內(nèi)NDVI均值年變化量與年輸水漫溢面積之間呈顯著的正相關(guān)性，但植被面積和FVC對(duì)輸水響應(yīng)較弱，主要是由于夏河林場(chǎng)的受水區(qū)集中在林區(qū)西南部的小范圍區(qū)域，林區(qū)主體大部分地區(qū)得不到有效的輸水漫溢。而艾西曼濕地是唯一一個(gè)區(qū)域內(nèi)水體面積明顯大于植被的地區(qū)，林區(qū)北部常年存在固定水面，輸水后區(qū)域內(nèi)水面恢復(fù)效果顯著，但植被恢復(fù)效果微弱。3.6不同林區(qū)植被恢復(fù)成效評(píng)估整體上，生態(tài)輸水措施有效的促進(jìn)了林區(qū)植被改善。各林區(qū)植被恢復(fù)水平與生態(tài)輸水累計(jì)覆蓋最大面積之間存在顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.84（P＜0.01），說明輸水累計(jì)覆蓋面積越大，林區(qū)植被恢復(fù)效果越好。多年的生態(tài)輸水措施促使林區(qū)內(nèi)得到地表水補(bǔ)給的面積越來越大，且輸水后受水區(qū)的地下水位也逐漸升高，林區(qū)植被長(zhǎng)勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)好，植被恢復(fù)和擴(kuò)張的面積也穩(wěn)步上升。為評(píng)估比較2013—2020年各林區(qū)植被恢復(fù)水平，對(duì)10個(gè)植被長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)（表2）進(jìn)行主成分權(quán)重分析，得到各林區(qū)植被恢復(fù)水平綜合得分（表4）。從中可知塔里木河流域各林區(qū)的綜合得分區(qū)間為0.16～1.67，說明輸水后各林區(qū)植被狀況均在好轉(zhuǎn)，但恢復(fù)水平在空間上有明顯差異。塔里木河上游和塔里木河中游是研究區(qū)中植被極顯著恢復(fù)的區(qū)域，綜合得分為1.61和1.67，輸水效益最好。塔里木河下游和夏馬勒林場(chǎng)是中等恢復(fù)的區(qū)域，綜合得分為0.74和0.69。博斯坦林場(chǎng)、艾西曼濕地、孔雀河下游和夏河林場(chǎng)為輕度恢復(fù)的區(qū)域，綜合得分小于0.50。植被恢復(fù)水平的空間差異說明塔里木河干流及葉爾羌河下游沿岸的胡楊林對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)比其他林區(qū)的快，一方面是由于前者區(qū)域內(nèi)輸水漫溢水面面積遠(yuǎn)比后者大，另一方面則是前者區(qū)域內(nèi)胡楊的分布范圍比后者的廣泛，胡楊對(duì)水分變化的敏感響應(yīng)促使其對(duì)輸水做出快速反應(yīng)。表4塔里木河流域不同林區(qū)植被恢復(fù)綜合得分及分級(jí)Tab.4ComprehensivescoreandclassificationofvegetationrestorationindifferentregionsoftheTarimRiverBasin2016年前塔里木河流域大多數(shù)地區(qū)胡楊林退化嚴(yán)重［48］，全流域胡楊林保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施前，各區(qū)政府在葉爾羌河流域的夏馬勒林場(chǎng)和塔里木河干流沿岸胡楊林嚴(yán)重退化區(qū)實(shí)施小范圍局部輸水措施，漫溢面積時(shí)序（圖6）統(tǒng)計(jì)顯示專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施前部分林區(qū)也形成了一定的輸水漫溢水面。盡管前期水面面積較小，但多次的輸水累積也加快了這些林區(qū)植被恢復(fù)的速度。而和田河下游的博斯坦林場(chǎng)、阿克蘇河下游的艾西曼濕地、孔雀河下游及葉爾羌河下游的夏河林場(chǎng)則是長(zhǎng)期缺水，區(qū)域內(nèi)植被長(zhǎng)勢(shì)持續(xù)衰退；直到專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施后，區(qū)域內(nèi)植被長(zhǎng)勢(shì)衰退減弱、且逐漸由衰退轉(zhuǎn)變?yōu)榛謴?fù)，因此這些地區(qū)植被恢復(fù)速度相對(duì)較慢。4討論自2016年自治區(qū)啟動(dòng)塔里木河流域胡楊林生態(tài)保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)以來，塔里木河流域管理局每年在“四源一干”的主要胡楊林生態(tài)恢復(fù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)輸水的“增水”措施，從林區(qū)植被面積、NDVI和FVC等區(qū)域尺度的生態(tài)指標(biāo)變化來看，塔里木河流域以胡楊為主的荒漠林生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)取得了明顯成果。生態(tài)輸水形成的間歇性漫溢水面有效擴(kuò)大了荒漠林受水范圍，胡楊、檉柳灌叢和濕地植被的過水量均顯著增加。但從各林區(qū)恢復(fù)水平對(duì)比結(jié)果來看，塔里木河流域胡楊林生態(tài)恢復(fù)依然有改進(jìn)空間。輸水后塔里木河上中游及夏河林場(chǎng)大多數(shù)過水區(qū)域的老胡楊樹出現(xiàn)“枯枝生新芽”的再生長(zhǎng)現(xiàn)象，其FVC和葉面積指數(shù)逐漸增加［49］。塔里木河下游灌叢植被對(duì)輸水響應(yīng)更明顯，其長(zhǎng)勢(shì)和覆蓋度恢復(fù)要快于胡楊等喬木［49-50］。葉爾羌河下游的夏馬勒林場(chǎng)邊緣和和田河下游的博斯坦林場(chǎng)人工種植的胡楊幼苗輸水后長(zhǎng)勢(shì)較自然狀態(tài)更快［49］。艾西曼濕地的灌木和胡楊林恢復(fù)區(qū)域主要分布在湖區(qū)北部的輸水區(qū)［51］?？兹负酉掠沃猩隙魏拥纼蓚?cè)2km內(nèi)胡楊林和檉柳灌木長(zhǎng)勢(shì)和覆蓋度恢復(fù)相對(duì)顯著，而中下段區(qū)域植被恢復(fù)速度緩慢［52］。從胡楊林區(qū)不同類型植被對(duì)生態(tài)輸水的恢復(fù)響應(yīng)來看，檉柳等灌木植被在輸水后得到迅速恢復(fù)、且擴(kuò)張速度較胡楊等喬木更快。目前各地區(qū)的生態(tài)輸水是通過閘口和輸水通道人為控制進(jìn)入林區(qū)的水量，輸水通道主要包括天然河道和人工渠道（圖3），輸水設(shè)施的密集程度會(huì)影響植被恢復(fù)成效［49］。從植被恢復(fù)水平的區(qū)域差異來看：（1）相對(duì)恢復(fù)水平最顯著的塔里木河中游和塔里木河上游是輸水通道和閘口分布最密集的區(qū)域，分段式多閘口放水使得其漫溢面積遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，渠道之間、渠道兩側(cè)及末端的受水區(qū)植被對(duì)水分補(bǔ)給做出快速反應(yīng)，植被長(zhǎng)勢(shì)開始恢復(fù)，林區(qū)的植被面積穩(wěn)定增加。（2）相對(duì)恢復(fù)水平中等的葉爾羌河下游的夏馬勒林場(chǎng)面積遠(yuǎn)小于塔里木河上中游的胡楊林面積，區(qū)域內(nèi)輸水通道、閘口數(shù)量和密集程度遠(yuǎn)不及干流地區(qū)，但林區(qū)植被分布較集中，因此輸水損耗也相對(duì)較小，同樣大小的輸水范圍能影響更多的林區(qū)植被，F(xiàn)VC要明顯高于其他林區(qū)。（3）同樣位于葉爾羌河下游的夏河林場(chǎng)總面積是夏馬勒林場(chǎng)的2倍以上，但區(qū)域內(nèi)幾乎沒有基本的輸水渠系，輸水僅通過葉爾羌河河道兩側(cè)少量的漫溢岔道匯入荒漠林區(qū)，受水區(qū)范圍嚴(yán)重受到限制，其受水最大面積僅占林區(qū)面積的5%左右，植被擴(kuò)張面積也僅占林區(qū)面積的3%，林區(qū)內(nèi)大多數(shù)植被仍處于衰敗趨勢(shì)。（4）塔里木河下游大西海子以下共布置了14個(gè)生態(tài)閘，河岸兩側(cè)荒漠林自2010年后基本能得到穩(wěn)定的年輸水補(bǔ)給，區(qū)域內(nèi)植被正在逐漸恢復(fù)［50］，但近2a其恢復(fù)速度有所下降，可能與上游來水量和輸水量減少有關(guān)系。（5）和田河下游的博斯坦林