關鍵詞: 塔里木河盆地  生態環境  脆弱性  遙感  地理信息系統 耦合關系

干旱區內陸河流域的脆弱生態環境是在長期的演變過程中形成的。人類對自然資源，特別是水資源的不合理利用，加劇了脆弱生態環境的演變過程，影響了干旱區的生態安全。從國內外脆弱生態環境的研究進展狀況，以及以塔里木河流域為典型代表的干旱區內陸河流域自然地理特征分析中，揭示了脆弱生態環境的特征及演變規律。近一個世紀以來，人們針對內陸河流域的人與環境問題、水資源問題（包括水文地質、水資源變化特征、水環境變化特征）、氣候以及自然地理學領域進行了大量的研究工作。隨著國家西部發展戰略的逐步實施，干旱區內陸河流域將成為我國重要的資源開發與經濟發展潛力巨大的地區。
我國RS、GPS及GIS的集成技術發展很快，3S技術在自然資源、生態環境以及社會經濟建設中起到了重要作用。目前，3S一體化進行資源環境信息的獲取、處理和動態分析成為脆弱生態環境研究的一個重要趨勢。知識經濟時代為生態環境研究提出了許多新的問題，跟蹤國際上Geomatics及數字地球研究的進展，結合我國科技發展水平、經濟實力及環境保護政策，探索干旱區內陸河流域脆弱生態環境研究方法，研究脆弱生態環境的特征，揭示脆弱生態環境的演變規律，建立脆弱生態環境評價指標體系，構建量化評價模型，定量評價脆弱生態環境的質量等級，在此基礎上，探索退化生態系統恢復與重建的原理與途徑，建立脆弱生態環境信息管理系統，對拓寬生態環境定量化研究的思路，指導資源合理利用，生態環境保護措施及制訂區域可持續發展戰略，具有重大的理論價值和實踐意義。
生態脆弱性是景觀或生態系統的特定時空尺度上相對于干擾而具有的敏感反應和恢復狀態，它是生態系統的固有屬性在干擾作用下的表現。新疆塔里木河，是我國最長的內陸河，曾在孕育“絲綢之路”文化中起到過重要作用；目前已成為實現新疆“一白一黑”優勢資源開發戰略的重要基地和我國西部開發潛力巨大的地區之一。內陸河流域的氣候條件，尤其是水熱條件和地貌特征，是植被生態、土壤環境及水環境形成與分異最主要的控制性因素，幾大環境要素之間相互聯系，相互制約形成內陸河流域生態環境空間分異規律和生態系統功能在空間不同地域上的差異性，并表現出不同程度的脆弱性特點。
在分析以塔里木河為代表的內陸河流域脆弱生態環境特征的基礎上，利用多平臺、多時相、多波段的遙感信息源，在GRS99及IDRISI支持下，依照圖象圖形學的相關原理，識別合成圖象的信息豐富程度，確定用于塔里木河干流典型地區脆弱生態環境與景觀格局分析的基準圖象。利用1959年及1983年全色片和1992年彩紅外片及1996年JERS-1黑白影像等遙感信息源，在ARC/INFO及MAPGIS支持下，編制完成不同時期干流中游典型區英巴扎地區，以及下游阿拉干典型區的土地沙漠化類型圖。結果表明，英巴扎地區的植被狀況有所改善。1983-1992年荒漠河岸林和平原低地灌叢面積增加，其增長率分別達到4.84%及0.22%，反映了撫育管理取得了良好效果。1996年平原低地灌叢面積卻比1983年及1992年分別減少了11.9 km2和13.63 km2，但耕地面積逐漸增加，這種變化是以各種植被面積的減少為代價的。同時，對土地沙漠化的研究表明，阿拉干地區的沙漠化土地面積百分率由1959年的86.98%，增長到1996年的94.78%。說明生態系統的穩定性破壞后，系統的脆弱性加強，環境退化居于主導地位。
    利用2000年CBERS-1 CCD 4,3,2波段及NOAA/AVHRR CH1,CH2,CH4通道數據，在GRS99及IDRISI支持下,根據典型區的地物特征及遙感圖象上豐富的信息，進行景觀格局制圖。利用遙感和景觀生態學的原理和方法，分析景觀格局相關要素的耦合關系及其數量特征。受自然及人為因素的干擾影響，特別是水文狀況的變化，原有的自然生態格局發生了很大的改變。塔里木河上游的人工綠洲已是該區的主要景觀。但就整個干流而言，景觀的破碎度和多樣性僅分別為0.0035和1.276，景觀的均勻度為0.1856,反映出景觀較完整，破碎程度低；但景觀類型相對較簡單，且景觀的優勢度高達3.068，反映了幾種少數的景觀類型占據著整個景觀格局的主導地位。這種狀況不利于物質、能量以及信息的交流，是干旱區內陸河流域一種典型的脆弱生態環境景觀。塔里木河流域中游英巴扎地區沙漠石油公路和塔里木河兩大廊道呈十字形位于該區域的中部，它們決定了整個系統物質、能量及信息的傳播途徑。中游地區零星分布的油井所組成的小斑塊以及連接它們的線路所組成的廊道，代表了石油勘探及開發在該區的發展軌跡；位于主河道兩側的河岸林使河流廊道更富有生態意義；遠離主河道的天然植被形成了條形、橢圓形等不規則形狀的群落，多以斑塊的形式豐富了景觀的內容。該區域的沙丘及其南部和東北部的沙漠，是該區域特色明顯的基質，決定了英巴扎地區生態環境的嚴酷性和脆弱性。人類活動是土地分割、景觀破碎化的主要原因，生態景觀建設的理論及實踐必須用遙感、GIS等現代科學技術的成果作指導。和田河流域上中下游，分別處于山地、綠洲及荒漠系統中，它們又以水資源的形成、轉化、消耗和物質、能量及信息的傳遞為紐帶，把三者聯系起來，在同一流域體現了三大系統的耦合關系，是干旱區典型的系統耦合范例。
近50年來，塔里木河流域的生態環境發生了明顯變化，并表現出一系列不穩定特征。針對塔里木河流域自然資源及生態環境的地域差異，以及流域的自然條件及人為干擾狀況，選取水資源系統、土地資源系統、生物資源系統和環境系統(以沙漠化為主)的20個敏感性指標，對生態脆弱性程度進行綜合分析。目前，對生態脆弱性的分級尚沒有統一的標準，也沒有普遍適用的評價依據。根據國內外研究現狀，結合塔里木河全流域自然地理狀況及生態環境脆弱性表現特征及變化規律，把生態脆弱性程度分為四級，并用生態脆弱性指數與之相對應。通過建立流域生態脆弱性評價指標體系及分級標準，在算術對數插值的基礎上，構建生態脆弱性指數(EFI)。評價結果表明，阿克蘇河流域EFI為0.08，屬于輕微脆弱區，葉爾羌河流域及塔里木河上游EFI分別為0.23和0.25，屬于一般脆弱區，和田河流域及塔里木河中游EFI分別為0.32和0.49，屬于中等脆弱區，而塔里木河下游EFI為0.87，屬于嚴重脆弱區。
人們對環境資源的過度使用和破壞，使生態系統的退化已成為普遍現象，退化生態系統是系統內生物要素與非生物要素不相匹配，在物質循環、能量轉換及信息傳遞過程中，出現了一系列不相協調的狀況。在西部干旱區，水是生態系統中最為重要的生態要素之一，水資源的消長變化直接制約著水域生態系統及相關生態系統的發育過程及演變趨勢。不管是濕地生態系統，還是荒漠或自然綠洲生態系統，它們的退化一般表現為生物多樣性降低、層次結構簡單化、物質循環減弱、能量流動發生障礙，并且通過系統生產力下降、穩定性變差等得以明顯反映。在生態系統退化特征及穩態研究的基礎上，人們可以采取合理的恢復與重建的措施。

在塔里木河流域，水熱、水土及水鹽平衡失調，導致了系統的能量轉換、物質循環及信息傳輸過程的受阻，是造成生態環境具有脆弱性的主要原因。目前，在系統論、信息論、控制論的指導下，以保護生物多樣性為核心，以水資源的合理利用為出發點，保證生態用水，遵循生態學原理，特別是群落演替規律，以實現生態環境良性循環以及人地關系的和諧發展為最終目標，進行綠洲系統的生態建設。同時，在增強公眾的生態保護及可持續發展意識的前提下，重點進行脆弱生態環境退化機理及恢復模式研究，為優化脆弱生態環境的結構和增強其功能提供科學依據。