鐘靜，楊國良，杜杰，蔣建強(qiáng)，周權(quán)鎖，楊超光

九寨溝旅游區(qū)生態(tài)敏感性空間分布研究

鐘靜1，楊國良2，杜杰3，蔣建強(qiáng)4，周權(quán)鎖5，楊超光5

(1.南京財(cái)經(jīng)大學(xué)工商管理學(xué)院，江蘇南京210023;2.四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川成都610066; 3.九寨溝國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)管理局，四川阿壩623402;4.九寨溝縣氣象局，四川阿壩623400; 5.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210095)

選取Pléiades衛(wèi)星數(shù)據(jù)、數(shù)字地形圖、珍稀植物分布圖等主要數(shù)據(jù)，在RS和GIS技術(shù)的支持下，從土壤侵蝕和生境兩方面評(píng)價(jià)九寨溝旅游區(qū)生態(tài)敏感性.研究過程中，以海拔200 m作為分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，將旅游區(qū)劃為6個(gè)分區(qū)，然后對(duì)6個(gè)分區(qū)的生態(tài)敏感性分別開展評(píng)價(jià).研究結(jié)果表明:各分區(qū)均為土壤侵蝕中度敏感區(qū);I、II和III區(qū)為生境高度敏感區(qū)，其他分區(qū)為生境極敏感區(qū)，生境敏感性等級(jí)隨海拔增加表現(xiàn)出一定的變化.

九寨溝;旅游區(qū);生態(tài)敏感性;空間分布

生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)或環(huán)境對(duì)各種自然和人類干擾的變異程度，用來反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境遇到干擾時(shí)偏離平衡態(tài)的概率，以及產(chǎn)生生態(tài)退化征兆的難易程度或可能性.生態(tài)敏感性研究對(duì)于區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題預(yù)防和合理的生態(tài)功能區(qū)劃具有重要意義.目前的生態(tài)敏感性研究內(nèi)容主要包括3個(gè)方面.第一方面是生態(tài)系統(tǒng)某要素相對(duì)于自然或人類干擾的實(shí)際或可能變異程度.I.Muzik［1］探討了水文系統(tǒng)對(duì)氣候變化的敏感性.R.Horne等［2］討論了雨林對(duì)選擇采伐的生態(tài)敏感性.孫才志等［3］從水量和水質(zhì)兩方面對(duì)下遼河平原地下水生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià).張強(qiáng)等［4］探討了我國北方植被指數(shù)對(duì)土壤濕度的敏感性.第二方面是生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生某類環(huán)境問題的可能性.此類研究［5～8］探討的環(huán)境問題主要包括土壤侵蝕、沙漠化、土壤鹽漬化、石漠化、酸雨和生境敏感性等方面.評(píng)價(jià)過程中所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要依據(jù)《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》(以下簡稱《暫行規(guī)程》)，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況，對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整.第三方面是生態(tài)環(huán)境相對(duì)于自然或人類干擾產(chǎn)生總體退化的可能性.M.W.Zhang等［9］運(yùn)用生態(tài)單元法評(píng)價(jià)了喀斯特濕地的生態(tài)敏感性.宋曉龍等［10］建立了結(jié)合生境適宜性評(píng)價(jià)和人為干擾特征分析的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)模型，并運(yùn)用該模型評(píng)價(jià)黃河三角洲國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)敏感性.尹海偉［11］選取水域、海拔與堤防、植被和耕地地力等要素，對(duì)吳江東部地區(qū)的生態(tài)敏感性進(jìn)行了深入分析.就研究區(qū)域而言，現(xiàn)有研究［8，12－15］所涉及的空間范圍比較廣泛，包括國家、省、市、特定區(qū)域等.總體來看，現(xiàn)階段生態(tài)敏感性研究內(nèi)容豐富，評(píng)價(jià)指標(biāo)多樣，為本文的研究提供了重要參考.

1 九寨溝旅游區(qū)概況及范圍

九寨溝位于四川省北部阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣境內(nèi)，地處岷山山脈南段尕爾納峰北麓，是長江水系嘉陵江源頭的一條支溝，海拔2 000～4 300 m，其地理坐標(biāo)為32°53'N～33°20'N，103°46' E～104°5'E.九寨溝為國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)，全境東西寬19 km，南北長59 km，總面積約720 km2，外圍保護(hù)地帶為600 km2.

由于九寨溝同時(shí)為國家自然保護(hù)區(qū)，景區(qū)內(nèi)僅實(shí)驗(yàn)區(qū)開展旅游活動(dòng)，因此選取實(shí)驗(yàn)區(qū)作為旅游區(qū).依據(jù)《阿壩藏族羌族自治州九寨溝風(fēng)景名勝區(qū)管理辦法》，九寨溝風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)的一級(jí)和二級(jí)保護(hù)區(qū)是自然保護(hù)區(qū)的實(shí)驗(yàn)區(qū)，具體區(qū)域位于4條溝(樹正、日則、則查洼和扎如)兩岸寬約1 km范圍內(nèi)，內(nèi)含景點(diǎn)及周圍相關(guān)環(huán)境，總面積為55 km2.從目前旅游開發(fā)的情況來看，旅游活動(dòng)主要集中在樹正、日則和則查洼3條溝內(nèi)，扎如溝內(nèi)旅游活動(dòng)較少，且限于扎如寺附近.參考此范圍和旅游開發(fā)現(xiàn)狀兩方面，在Arcgis中以樹正溝、日則溝、則査洼溝道路為中心，選取1 km為半徑，分別作緩沖區(qū).九寨溝風(fēng)景區(qū)內(nèi)海拔最高的景點(diǎn)是長海，其海拔為3 101 m，景區(qū)入口處海拔為1 996 m，所以將旅游區(qū)海拔范圍限定在2 000～3 200 m.結(jié)合緩沖區(qū)邊界、自然保護(hù)區(qū)邊界和等高線，確定旅游區(qū)邊界，旅游區(qū)總面積為70.46 km2.旅游區(qū)位置和范圍如圖1所示，包括樹正、日則、則查洼3條主溝和扎如溝的一部分(含扎如寺).

2 數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理

研究過程中所使用的數(shù)據(jù)包括:1)旅游區(qū)Pléiades 0.5 m全色及2 m多光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2013年8月.2)四川省阿壩藏族自治州1970年版地形圖數(shù)據(jù)(1∶10萬).3)九寨溝國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)珍稀植物分布圖(1∶15萬)，該圖件來自《四川九寨溝國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)綜合科學(xué)考察報(bào)告》(以下簡稱《考察報(bào)告》)，該報(bào)告由四川省林業(yè)科學(xué)研究院等單位于2004年聯(lián)合編制.4)九寨溝植被類型圖(1∶20萬).5)九寨溝縣2008年至2012年降雨量數(shù)據(jù)，由九寨溝縣氣象局提供.6)土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)由課題組成員分析九寨溝土壤樣方數(shù)據(jù)獲得，土壤樣方于2013年8月獲取.

數(shù)據(jù)預(yù)處理過程中，首先數(shù)字化地形圖.為了研究生態(tài)敏感性的空間分布，對(duì)旅游區(qū)實(shí)施分區(qū).分區(qū)過程中，依據(jù)生物氣候條件的垂直地帶性特征，選擇一定的海拔范圍作為分區(qū)標(biāo)準(zhǔn).根據(jù)南坪氣象站的梯度觀測資料，地形每升高100 m，氣溫、年降雨量、年蒸發(fā)量都會(huì)發(fā)生變化.參考該資料，并結(jié)合旅游區(qū)的數(shù)字地形圖，選取海拔200 m作為分區(qū)標(biāo)準(zhǔn).旅游區(qū)海拔范圍為2 000～3 200 m，按照分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，旅游區(qū)被劃為6個(gè)分區(qū).各分區(qū)海拔和面積如表1所示.

表1 各分區(qū)海拔和面積Table 1Elevation and area of each subarea

參考數(shù)字地形圖對(duì)Pléiades多光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正和地形校正，幾何校正誤差在2個(gè)像元內(nèi).對(duì)已校正的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督分類，并結(jié)合0.5 m全色圖像和九寨溝植被類型圖進(jìn)行目視判讀，最終將地物分為5類，具體為陸地植被、水體、水生植被、裸巖和人工設(shè)施，其中陸地植被包括闊葉林、針葉林、草甸和灌叢，人工設(shè)施包括道路、棧道、其他旅游設(shè)施和村寨.對(duì)珍稀植物分布圖進(jìn)行幾何校正，校正誤差在2個(gè)像元內(nèi).

3 研究方法

本文結(jié)合旅游區(qū)的自然地理環(huán)境特征和潛在的環(huán)境問題，對(duì)土壤侵蝕和生境的敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)過程中，主要參照《暫行規(guī)程》選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，并借助RS和GIS技術(shù)獲取相應(yīng)指標(biāo)值，在此基礎(chǔ)上，揭示旅游區(qū)生態(tài)敏感性的空間分布特征.

3.1土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)方法土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)可以采用通用土壤侵蝕方程，評(píng)價(jià)因子包括降水侵蝕力、土壤質(zhì)地、地形起伏度與地表覆蓋.李東梅等［8］認(rèn)為地形因子中，主要影響因子為坡度.因此將評(píng)價(jià)因子確定為降雨侵蝕力、土壤質(zhì)地、坡度和地表覆蓋4個(gè)方面.評(píng)價(jià)因子確定后，參考《暫行規(guī)程》確定降雨侵蝕力、土壤質(zhì)地和地表覆蓋的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).其中，地表覆蓋分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合旅游區(qū)的地表覆蓋類型和李東梅等［8］采用的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了局部調(diào)整.坡度部分參考文獻(xiàn)［8］采用的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體如表2所示.

表2 土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2The grading standard of evaluation factors on soil erosion sensitivity

(1)式中，R為一個(gè)地區(qū)的多年平均R值(m.t.cm/(hm2.h.a))，珔P為年平均雨量(mm)，珋I60、珋I1440為平均年最大60和1 440 min時(shí)段雨量(mm).

《考察報(bào)告》認(rèn)為，九寨溝溝口距離九寨溝縣城不足40 km，且無高山阻隔，其氣候變化與縣城應(yīng)趨一致，因此保護(hù)區(qū)降雨動(dòng)態(tài)特征可參考九寨溝縣降雨動(dòng)態(tài)特征.計(jì)算過程中采用九寨溝縣2008—2012年降雨量數(shù)據(jù).計(jì)算過程中，不考慮地形對(duì)降雨的影響，并將R值計(jì)算結(jié)果作為各分區(qū)R值.

土壤質(zhì)地通過分析土壤樣方獲取.在每個(gè)分區(qū)內(nèi)沿著與棧道或道路垂直方向3 m處選取1個(gè)樣方，樣方面積為1 m×1 m.所選取的棧道和道路包括荷葉寨道路、諾日朗瀑布棧道、熊貓海至五花海棧道、箭竹海棧道、原始森林棧道和長海棧道.在每個(gè)樣方內(nèi)按三點(diǎn)法取10～20 cm層土樣.土壤質(zhì)地的測量采用簡易比重計(jì)法，然后參考卡慶斯基土壤質(zhì)地分類簡明方案確定土壤質(zhì)地，將分類結(jié)果作為各分區(qū)的土壤質(zhì)地類型.

坡度因子方面，首先以數(shù)字地形圖為基礎(chǔ)生成坡度分級(jí)圖.由于每個(gè)分區(qū)都包含不同敏感等級(jí)的坡度，因此對(duì)每個(gè)分區(qū)的坡度分級(jí)賦值進(jìn)行加權(quán)求和，以獲得該分區(qū)的坡度敏感性總賦值.權(quán)重為各坡度敏感等級(jí)所在范圍的面積占每個(gè)分區(qū)的面積比例.如果總賦值四舍五入后，介于2個(gè)坡度分級(jí)賦值之間，則以較小的分級(jí)賦值作為該分區(qū)的總賦值，

R值計(jì)算借鑒王萬忠等［16］的研究成果，采用多年平均R值.R值計(jì)算為

(2)式中，SSj為第j個(gè)分區(qū)的坡度敏感性總賦值，Si為第i個(gè)坡度敏感等級(jí)的分級(jí)賦值，ni為第i個(gè)坡度敏感等級(jí)的柵格總數(shù).

地表覆蓋因子方面，根據(jù)旅游區(qū)地表覆蓋類型和表2的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各分區(qū)地表覆蓋類型進(jìn)行分級(jí)賦值.由于每個(gè)分區(qū)都包含不同敏感等級(jí)的地表覆蓋類型，因此對(duì)每個(gè)分區(qū)的地表覆蓋分級(jí)賦值進(jìn)行加權(quán)求和，以獲得該分區(qū)的地表覆蓋敏感性總賦值.權(quán)重為各地表覆蓋敏感等級(jí)所在范圍的面積占每個(gè)分區(qū)的面積比例.如果總賦值四舍五入后，介于2個(gè)地表覆蓋分級(jí)賦值之間，則以較小的分級(jí)賦值作為該分區(qū)的總賦值

(3)式中，LSj為第j個(gè)分區(qū)的地表覆蓋敏感性總賦值，Li為第i個(gè)地表覆蓋敏感等級(jí)的分級(jí)賦值，mi為第i個(gè)地表覆蓋敏感等級(jí)的柵格總數(shù).

取得各因子的分級(jí)賦值后，按(4)式計(jì)算各分區(qū)土壤侵蝕敏感性，并參考表2的綜合分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定各分區(qū)的土壤侵蝕敏感性等級(jí)

(4)式中，Sj為j分區(qū)敏感性指數(shù)，Ci為i 因子敏感性分級(jí)賦值，n為評(píng)價(jià)因子數(shù)目.

3.2生境敏感性評(píng)價(jià)方法生境敏感性評(píng)價(jià)主要依據(jù)國家和省級(jí)的植物保護(hù)物種等級(jí).生境敏感性評(píng)價(jià)因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示.

國家級(jí)植物保護(hù)物種依據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄(第一批)》確定.由于四川省目前尚無省級(jí)植物物種保護(hù)名錄，因此生境敏感性評(píng)價(jià)僅依據(jù)國家級(jí)植物保護(hù)物種等級(jí).植物保護(hù)物種空間分布依據(jù)珍稀植物分布圖確定.生境敏感性等級(jí)由各分區(qū)保護(hù)物種最高等級(jí)確定.

表3 生境敏感性評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3The grading standard of evaluation factors on bio－inhabitation sensitivity

4 結(jié)果分析

4.1土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)根據(jù)(1)式，多年平均R值為106.312，因此研究區(qū)降雨侵蝕力敏感等級(jí)為中度敏感，賦值為5.土壤質(zhì)地方面，6個(gè)樣方的土壤質(zhì)地均被測定為砂壤土.因此，將研究區(qū)內(nèi)的土壤質(zhì)地統(tǒng)一定為砂壤土.對(duì)照《暫行規(guī)程》，土壤質(zhì)地敏感等級(jí)為高度敏感，賦值為7.地形起伏度用坡度表示，6個(gè)分區(qū)不同的坡度敏感性等級(jí)的權(quán)重如表4所示，結(jié)合坡度敏感性等級(jí)的分級(jí)賦值和權(quán)重計(jì)算分區(qū)坡度敏感性總賦值.計(jì)算結(jié)果顯示，I區(qū)和II區(qū)為中度敏感，賦值為5，其他分區(qū)為高度敏感，賦值為7.各分區(qū)不同的地表覆蓋敏感性等級(jí)的權(quán)重如表5所示，結(jié)合地表覆蓋敏感性等級(jí)的分級(jí)賦值和權(quán)重計(jì)算分區(qū)地表覆蓋敏感性總賦值.計(jì)算結(jié)果表明，各分區(qū)均屬于輕度敏感，賦值為3.

表4 坡度敏感性等級(jí)的權(quán)重Table 4The weight of slope sensitivity level

表5 地表覆蓋敏感性等級(jí)的權(quán)重Table 5The weight of landcover sensitivity level

綜合4個(gè)評(píng)價(jià)因子，根據(jù)(4)式計(jì)算土壤侵蝕敏感性.計(jì)算結(jié)果表明各分區(qū)土壤侵蝕敏感性等級(jí)均為中度敏感.

4.2生境敏感性根據(jù)《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄國家(第一批)》，確定旅游區(qū)內(nèi)共有6個(gè)國家一級(jí)或二級(jí)保護(hù)物種，分別為紅豆杉、獨(dú)葉草、大果青杄、連香樹、紅椿和四川紅杉.從保護(hù)物種的空間分布來看，每個(gè)分區(qū)均含有國家一級(jí)或二級(jí)保護(hù)物種.對(duì)各分區(qū)保護(hù)物種種數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表6.依據(jù)各分區(qū)保護(hù)物種最高等級(jí)，最終確定I、II和III區(qū)為生境高度敏感區(qū)，總面積為22.33 km2，占旅游區(qū)總面積的32%.其他分區(qū)則為生境極敏感區(qū)，總面積為48.13 km2，占旅游區(qū)總面積的68%.

表6 保護(hù)物種種數(shù)Table 6The statistics of protected species

5 結(jié)論與討論

本文對(duì)九寨溝旅游區(qū)生態(tài)敏感性開展研究.研究過程中，以海拔200 m作為分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，將旅游區(qū)劃為6個(gè)分區(qū)，揭示了土壤侵蝕敏感性和生境敏感性在6個(gè)分區(qū)的空間分布特征.其中，土壤侵蝕敏感性未隨海拔增加發(fā)生變化，生境敏感性則隨海拔增加表現(xiàn)出一定的變化，即海拔升高，敏感性等級(jí)相應(yīng)增加.土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)均為土壤侵蝕中度敏感地區(qū).由于中度以上的敏感區(qū)域最危險(xiǎn)，因此應(yīng)作為水土流失防治的重點(diǎn)區(qū)域［8］.在土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)因子中，地表覆蓋是人類在一定程度上可以改變的因子.因此在預(yù)防土壤侵蝕的過程中，合理利用土地和保護(hù)植被非常重要.就生境敏感性而言，I、II和III區(qū)為生境高度敏感區(qū)，IV區(qū)至VI區(qū)則為生境極敏感區(qū).所以旅游區(qū)總體上應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，以保持物種多樣性.

從土壤侵蝕敏感性各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的賦值來看，除坡度存在一定差異外，其他評(píng)價(jià)因子賦值均相同.不過坡度的差異并未引起各分區(qū)土壤侵蝕敏感性的空間差異.生境敏感性等級(jí)由物種保護(hù)等級(jí)決定，不同保護(hù)等級(jí)物種的空間分布則取決于物種自身的生長習(xí)性.

旅游區(qū)是九寨溝自然保護(hù)區(qū)的組成部分，旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)于自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要作用.生態(tài)敏感性研究為旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了參考，使得旅游區(qū)管理機(jī)構(gòu)能預(yù)先采取環(huán)境保護(hù)措施，預(yù)防潛在環(huán)境問題的發(fā)生.匡翼云［17］指出九寨溝長期重視宣傳其自然風(fēng)光，因此生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)于自然保護(hù)區(qū)旅游活動(dòng)的可持續(xù)開展具有重要意義.

未來的研究中，可嘗試對(duì)其他自然保護(hù)區(qū)中的旅游區(qū)生態(tài)敏感性開展研究.另一方面，在自然保護(hù)區(qū)管理過程中，可多收集相關(guān)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，使生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)更符合實(shí)際.

致謝感謝南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院張捷教授對(duì)本論文給予的指導(dǎo);感謝南京財(cái)經(jīng)大學(xué)工商管理學(xué)院碩士生張金昕、本科生鄧昊在調(diào)研中給予的幫助.

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Research on the Spatial Distribution of Ecological Sensitivity in Jiuzhaigou Tourism Area

ZHONG Jing1，YANG Guoliang2，DU Jie3，JIANG Jianqiang4，ZHOU Quansuo5，YANG Chaoguang5
(1.Business Administration Department，Nanjing University of Finance and Economics，Nanjing 210023，Jiangsu; 2.Department of Geography and Resource Sciences，Sichuan Normal University，Chengdu 610066，Sichuan; 3.Jiuzhaigou World Heritage Administration，Aba 623402，Sichuan;4.Weather Bureau of Jiuzhaigou County，Aba 623400，Sichuan; 5.Department of Resources Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，Jiangsu)

Pléiades data，digital typography map and spatial distribution map of rare plant were selected in the paper with the support of RS and GIS technology to evaluate，the ecological sensitivity of the tourism area on soil erosion and bio-inhabitation.In order to analyze the spatial distribution characteristics of the ecological sensitivity，200 meter of elevation was chosen as the zoning standard and the tourism area was classified into 6 subareas.Then，the ecological sensitivity of each subarea was evaluated，respectively.The results indicate that all subareas were the moderate sensitive areas of soil erosion sensitivity.As to bio-inhabitation sensitivity，subarea I，II and III are the strong sensitive areas while other subareas are the extreme sensitive areas.The level of bio-inhabitation sensitivity changes with the increase of elevation.

Jiuzhaigou;tourism area;ecological sensitivity;spatial distribution

F590

A

1001－8395(2016)03－0432－05

10.3969/j.issn.1001－8395.2016.03.023

(編輯鄭月蓉)

2015－04－10

國家自然科學(xué)基金(41201150)、江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程和江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目

鐘靜(1978—)，女，副教授，主要從事旅游活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的研究，E－mail:zhongjing6001@sina.com