塔里木河流域天然林草保护与修复研究

余章振　李斐　马莹

摘要：开展塔里木河流域天然林草保护与修复研究，对于复苏河湖生态环境、保护生态安全屏障、实现流域社会经济发展、实施乡村振兴等国家重大战略有重要意义。基于塔里木河流域“九源一干”自然生态系统变化趋势与现状，从稳定流域自然生态系统规模和提升生态系统功能的角度出發，通过大量的天然林草面积和覆盖度变化数据对比分析，综合设定分区保护下的流域天然林草生态保护目标和保护修复面积，并确定其相应的生态保护需水量。结果表明：天然林草保护和修复面积为1.57万km2，其中，保护区面积1.40万km2，修复区面积0.17万km2；流域天然林草生态保护需水总量为60.36亿m3，其中，基本生态需水为51.32亿m3，生态修复水量为9.04亿m3，并提出了相应生态保护与修复措施、机制。研究成果可为塔里木河流域生态保护与修复提供参考。

关键词：天然林草； 生态需水； 保护与修复； 塔里木河流域

中图法分类号：X321 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.04.020

文章编号：1006-0081（2024）04-0121-06

0 引 言

塔里木河流域位于天山山脉与昆仑山山脉之间的塔里木盆地，流域内包含环塔里木盆地的阿克苏河、喀什噶尔河、叶尔羌河、和田河、开都-孔雀河、迪那河、渭干河、克里雅河和车尔臣河等九大水系144条河流。塔里木河流域属典型的大陆性干旱气候，降水稀少、蒸发强烈，流域内绿洲直面沙漠的袭扰，生态环境非常脆弱。通过合理设定生态保护目标和需水量，促进流域生态保护和修复，对流域社会经济发展、乡村振兴等国家重大战略的实施意义重大。目前，针对塔里木河干流上游、中下游生态水量配置已有部分研究，例如魏光辉等［1］研究了塔里木河干流上中游生态水量配置，刘新华等［2］开展了塔里木河下游生态需水估算研究，但缺乏通过分析全流域天然林草变化情况，进行分区保护并确定需水量的研究。本文通过大量的天然林草面积和覆盖度变化数据对比分析，提出了分区保护下的生态保护目标和需水量，旨在为塔里木河流域生态保护和修复提供依据。本文基于塔里木河流域“九源一干”天然林草变化趋势，从稳定流域自然生态系统规模和提升生态系统功能的角度出发，兼顾流域内水资源特性，设定了流域天然林草的生态保护目标和需水量，并提出了相应的生态保护与修复措施和机制。

1 流域天然林草现状及变化

塔里木河流域天然-人工绿洲复合系统位于山地和荒漠之间，流域内出山口后平原区发育的以胡杨（灰杨）、柽柳等为主的天然林草主要分布在河流中下游河岸带与绿洲外围的过渡带，具有防风固沙、气候调节等重要生态功能，是塔里木河流域天然绿洲生态系统的主要组成部分。以2020年为现状年，根据流域土地利用/覆被解译数据，塔里木河流域天然林草总面积为46 582.6 km2，其中天然林地面积8 447.4 km2，天然草地面积38 135.2 km2。塔里木河流域天然林草的“量（面积）”与“质（长势）”是其生态系统规模和生态系统功能的重要体现，其中，植被覆盖度是体现天然林草长势好坏的重要指标，是天然林草“质”的重要外在表现。生态水量供给是天然林草面积和覆盖度变化的重要因素，分析天然林草面积和覆盖度的变化并明晰其主要驱动原因，是设定生态保护目标并提出生态保护措施的重要前提［3-4］。

1.1 天然林草面积变化

根据塔里木河流域“九源一干”土地利用/覆被数据（表1），2020年（现状年），塔里木河流域天然林草面积比2000年减少16 194.0 km2，减少幅度为25.8%。相比2000～2010年，2010～2020年流域天然林草面积减少趋势放缓，减少面积由11 821.6 km2下降至4 372.4 km2，减少幅度由

18.8%下降至8.6%。“九源一干”中仅车尔臣河流域天然林草面积略有增加（0.2%），其他流域均呈减少趋势，其中克里雅河、开-孔河、渭干-库车河与阿克苏河减少幅度均在45%以上，迪那河、塔里木河干流、叶尔羌河和喀什噶尔河减少幅度介于14%～30%之间。20 a间，随着流域综合治理等生态保护措施的实施，耕地扩张和天然林草减少的趋势得到一定控制。但随着流域内人口和经济的不断增长，人类活动范围不断扩张，天然林草被开垦为耕地或其他用地（城镇），造成天然林草面积不断减少。

1.2 天然林草覆盖度变化

以2020年的天然林草分布范围为边界，根据塔里木河流域天然林草覆盖度变化趋势分析结果（表2），实施流域综合治理后（2000年后），各流域天然林草的覆盖度均以增加趋势为主，流域平均覆盖度提升了29.5%，面积占比为89.6%，而在局部区域天然林草长势呈退化趋势，面积占比为10.4%。塔里木河流域“九源一干”天然林草覆盖度呈增加趋势的面积占比依次为克里雅河（95.2%）、和田河（95.0%）、阿克苏河（94.9%）、喀什噶尔河（94.0%）、车尔臣河（92.8%）、叶尔羌河（92.6%）、塔里木河干流（88.1%）、开都-孔雀河（87.8%）、渭干-库车河（82.4%）、迪那河（81.7%）。近10 a来，塔里木河流域进入持续丰水期，相比河流多年平均来水量，2010～2020年流域年均来水量增加了10%以上。同时，塔里木河流域相继实施了流域统一管理（2011年）、胡杨林生态应急补水（2016年至今）等措施，现有天然林草的生态用水保障程度明显提升。综上所述，受河流自然来水偏丰和人工修复的共同作用，塔里木河流域天然林草长势总体显著好转，但局部区域仍出现退化。

2 流域生态保护目标与水量研究

2.1 流域天然林草生态保护目标

河岸天然林草对维持河道稳定、保护河流生境健康，减少水土流失具有不可替代的作用［5-7］。近20 a来，塔里木河流域天然林草面积不断缩减，但长势整体好转，局部区域出现退化。为此，以实现塔里木河流域天然林草的结构完整和功能稳定为基本原则，天然林草的生态保护目标应设定为“固量提质”，即稳固天然林草面积现状、改善天然林草长势。根据空间分布特点，流域天然林草可分为河岸天然林草和灌区外围荒漠-绿洲过度带天然林草，河岸天然林草生长依靠河流自然补给和人为补给直接供给生态水，荒漠-绿洲过渡带天然林草主要依靠灌区引水外溢水量间接进行补充。源流下游及干流主要生态廊道由沿河两岸向外延伸的河岸天然林草形成，生态廊道随水系彼此连通，形成了塔河天然生态的“骨架”。提升廊道植被质量，扩充廊道宽度，提高廊道生态稳定性一直以来都是塔河生态治理的要务。当前，流域在部分区域存在水分亏缺（如塔里木河干流上游南岸等）与过度淹灌（如塔里木河干流中游、叶尔羌河48团渡口至艾力克他木河段）并存的问题，应通过科学调控提升生态水利用效率，促进沼泽湿地的无效水面和喜水性植被群落向乔灌草搭配的稳定群落转变，从而构建完善的生态廊道结构，优化天然绿洲空间布局。根据遥感解译结果，通过绿洲内部优化（减少无效水面等），可使流域“九源一干”天然林草总面积增加至47 583 km2。综上所述，天然林草生态保护目标为以塔里木河流域“九源一干”的河岸天然林草为保护对象，通过水量配置与科学调度，以河岸现状天然林草的面积和覆盖度为底限，扭转水匮乏区域天然林草长势衰退趋势，促进过度淹灌区由沼泽湿地向天然林草转化。

为利于塔里木河流域天然林草的分区保护（分区供水）和生态需水计算，根据天然林草类别的空间分布和覆盖度变化趋势分析结果，将河岸天然林草分为保护区和修复区，其中保护区指近20 a植被覆盖度处于稳定或好转状态的天然林草分布区，而修复区指覆盖度处于下降状态的天然林草分布区。

根据分区依据，确定天然林草保护和修复面积为1.57万km2，其中保护区面积1.40万km2，修复区面积0.17万km2，详见表3。塔里木河流域“九源一干”中，塔里木河干流上中游河岸天然林草保护与修复区分布在距河道5～40 km范围内，干流下游和其他源流区主要分布在近河道1～5 km范围内。其中，河岸天然林草修复区主要分布区包括塔里木河干流新渠满-英巴扎南岸和英巴扎-乌斯曼距河道10 km外、孔雀河阿克苏甫以下河段、和田河流域喀拉喀什河尾端与和田河干流、叶尔羌河艾力克他木至黑尼亚孜左岸、迪那河与渭干-库车河尾闾、喀什噶尔河下游断流区。

2.2 生态保护与修复水量

天然林草生态需水是维持正常生长繁殖条件下的基本生态需水量，若在一定时段内天然林草长势未发生显著变化或出现好转，此时的生态耗水等同于生态需水［8-9］。根据此思路，基于流域天然林草生态保护及修复分区结果，结合典型植被类型蒸散、覆盖度等数据，并依据天然林草恢复供水过程和模式，采用面积定额法、潜水蒸发法、植被蒸散发法和水量平衡法合理界定出流域天然林草生态保护与修复需水量（天然林草生态保护目标下）［10］，见表4。流域天然林草生态保护需水总量为60.36亿m3，其中基本生态需水为51.32亿m3，生态修复水量为9.04亿m3。流域“九源一干”中，塔里木河干流生态保护需水总量最大，为31.71亿m3。基本生态需水主要依赖河道入渗补给地下水和人为引水等方式满足，生态修复水量主要依靠生态配水工程实现修复区的漫溢，促进天然林草的恢复。

3 生态保护与修复措施和机制

（1） 采取工程与非工程措施，推进流域生态保护与修复。

工程措施包括采取建设生态闸、河道整治、封育保护等工程，非工程措施主要有采用汊渗轮灌技术对天然林草进行生态灌溉，采用胡杨断根萌蘖技术和土壤种子库激活技术促进胡杨繁育更新。

（2） 构建生态用水监测体系，完善生态供用水监管。明确生态用水的供给方式和能力，建立健全生態用水监测体系［11］，完善河岸天然林草分布区的地下水监测网络，推进生态引水标准化建设，及时开展生态用水的效益评估，形成“监测-评价-反馈”运行机制。在全流域推行断面水量监管工作的基础上，进一步完善河段生态用水监管［12］（以生态闸或河口引水、地下水埋深维持等为主），重点提升流域管理机构的生态供水水平和地方有关部门（林草、水利等）的生态用水效率，提出河段生态供用水监管实施方案。

（3） 优化生态水总体调控方案，强化生态水的科学统一调度。

综合流域生态需水量、生态供水模式等研究成果，构建源流“集中同步组合以实现增流”（开源）、干流“闸群联合调度以实现分段耗水控制”以及下游“生态输水以维系适生地下水位”（节流）的生态水调控总体方案。加强流域水资源统一管理，根据河流生态水量，遵循统一调度、分级负责、总量控制与重要节点水量（流量）控制相结合的原则，实施水量的科学调度。

（4） 健全流域生态水保障法规体系，建立生态补偿管理体制。

完善生态水量保障的法规体系［13-14］。流域立法对流域水资源综合管理具有法律依据的功能作用，为流域水资源综合管理体制机制的完善提供保障。按照“谁破坏谁治理、谁占用谁补偿”的原则，逐步建立和实施生态水量占用补偿机制［15］。

4 结 语

塔里木河流域是中国最大的内陆河流域，也是中国面向中亚、西亚开放的“桥头堡”和重要通道。有水则为绿洲、无水则为荒漠，“荒漠绿洲、灌溉农业”是其显著特点。流域内绿洲城镇经济和传统农牧业为主的发展模式对生态系统的依赖程度较高，通过分析自然生态系统变化趋势，从稳定流域自然生态系统规模和提升生态系统功能的角度出发，流域生态保护目标以河岸天然林草为对象，维持河岸天然林草的面积和覆盖度，保护面积为1.40万km2，修复面积为0.17万km2。流域河岸天然林草生态保护需水总量为60.36亿m3，其中基本生态需水为51.32亿m3，生态修复水量为9.04亿m3。基本生态需水主要依赖河道入渗补给地下水和人为引水等方式满足，生态修复水量主要依靠生态配水工程实现修复区漫溢，促进天然林草恢复，对于保障流域生态安全、推动新时期水利高质量发展、实现国家重大战略布局意义重大。

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（编辑：李 晗）

Study on protection and restoration of natural forest and grass in Tarim River Basin

YU Zhangzhen1，2，LI Fei1，MA Ying1

（1.Network and Information Center，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China； 2.Xinjiang Tarim River Basin Administration，Korla 841000，China）

Abstract： The research on the protection and restoration of natural forests and grasslands in the Tarim River Basin hold a significant importance for the national strategy aimed at restoring the ecological environment of rivers and lakes，safeguarding the ecological security barriers，achieving socio-economic development in the basin，and implementing rural revitalization.We conducted a comparative analysis of extensive data regarding changes in natural forest and grassland areas and coverage within the "nine sources and one trunk" ecosystem of the Tarim River Basin.From a perspective focused on stabilizing ecosystem scale and enhancing functionality，some comprehensive targets for ecological protection were established along with corresponding protected areas for natural forests and grasslands under regional conservation efforts，and the associated water requirements for ecological protection was determined.The results show that the designated area for protecting and restoring natural forests and grasslands was determined to be 15 700 square kilometre，comprising 14 000 square kilometre as protected areas while allocating 1 700 square kilometre as restoration zones.The total water demand for ecologically protecting these natural ecosystems amounts to 6.036 billion cubic metre.This included a basic ecological water requirement of 5.132 billion cubic metre alongside an additional volume of 904 million cubic required for ecological restoration purposes.Measures and mechanisms were proposed for ecological protection and restoration efforts.The research results can provide a reference for guiding future endeavors related to environmental preservation within Tarim River basin.

Key words： natural forest and grass； ecological water demand； conservation and restoration；Tarim River Basin

收稿日期：2023-11-01

作者簡介：余章振，男，高级工程师，硕士，主要从事水资源、水生态等信息化研究工作。E-mail：20467234@qq.com

通信作者：马 莹，女，工程师，主要从事水资源、水生态等信息化研究工作。E-mail：284641511@qq.com