姚 佳， 陳啟慧， 李瓊芳,2， 崔 罡， 張良憬

（1.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.長(zhǎng)江保護(hù)與綠色發(fā)展研究院，江蘇 南京 210098；3.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098）

實(shí)際蒸散發(fā)（Evapotranspiration，ET）包括土壤蒸散發(fā)、植物截留水分蒸發(fā)和植被蒸騰，是陸地水文循環(huán)和能量循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。位于干旱半干旱地區(qū)的伊犁河—巴爾喀什湖流域（簡(jiǎn)稱(chēng)“伊巴流域”）是我國(guó)與哈薩克斯坦之間的重要跨界流域，流域面積大且流域內(nèi)地貌氣候特征差異懸殊。隨著近年來(lái)巴爾喀什湖（簡(jiǎn)稱(chēng)“巴湖”）水位波動(dòng)［1-3］，伊犁河的三角洲生態(tài)環(huán)境變化［4-5］，水資源分配問(wèn)題變得極為敏感。在全球氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)加劇的情況下，蒸散發(fā)作為干旱半干旱地區(qū)水量平衡中最大的支出項(xiàng)，其時(shí)空演變及驅(qū)動(dòng)因素對(duì)伊巴流域的水資源分配與管理意義重大。

已有許多學(xué)者針對(duì)干旱半干旱區(qū)蒸散發(fā)時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)因素開(kāi)展研究。李修倉(cāng)［6］通過(guò)研究3個(gè)不同氣候區(qū)的典型流域發(fā)現(xiàn)，1961—2010 年，塔里木河流域的實(shí)際蒸散發(fā)呈增加趨勢(shì)，而珠江和海河流域的蒸散發(fā)呈下降趨勢(shì)，且同等降水增幅條件下，塔里木河流域的降水對(duì)蒸散發(fā)貢獻(xiàn)更大；劉洋等［7］利用相關(guān)性分析得出，中國(guó)西北干旱區(qū)1960—2019 年的實(shí)際蒸散發(fā)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，且主要受氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的影響；Xia 等［8］通過(guò)對(duì)東亞草原生態(tài)系統(tǒng)的研究得出，內(nèi)蒙古錫林郭勒地區(qū)的蒸散發(fā)和降水相關(guān)性很高；Zhang 等［9］研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古中部和西部地區(qū)的蒸散發(fā)變化主要受相對(duì)濕度驅(qū)動(dòng)；閆俊杰等［10］研究2001—2015年伊犁河谷草地蒸散發(fā)變化發(fā)現(xiàn)，多年平均ET 為395.74 mm；植被覆蓋度、降水及氣溫的降低均為草地ET降低的驅(qū)動(dòng)因素；鄧興耀等［11］研究2000—2014年天山地區(qū)蒸散發(fā)發(fā)現(xiàn)，天山山區(qū)ET值的減小趨勢(shì)是由區(qū)域降水量減少所致；梁紅閃等［12］研究2000—2014年伊巴流域的蒸散量發(fā)現(xiàn)，流域?qū)嶋H蒸散發(fā)分布不均，境內(nèi)部分多年平均年ET 為401.18 mm，遠(yuǎn)高于境外的194.45 mm，供水不足是制約流域植被蒸散最主要的因素。

干旱半干旱區(qū)不同流域的蒸散發(fā)變化受不同因素驅(qū)動(dòng)，且前人在伊巴流域的蒸散發(fā)研究方面已取得相關(guān)研究成果，但由于數(shù)據(jù)源的不同、時(shí)間空間尺度的不同，尚未系統(tǒng)揭示伊巴流域的蒸散發(fā)演變特征及影響因子變化特征。因此，本文依據(jù)巴湖的主要水量來(lái)源——伊犁河來(lái)劃分伊巴流域的上、中、下游，基于長(zhǎng)序列的遙感資料，揭示環(huán)境變化下伊巴流域?qū)嶋H蒸散發(fā)的演變規(guī)律，并利用相關(guān)性分析剖析多重環(huán)境因子對(duì)其產(chǎn)生的影響，結(jié)果可為伊巴流域的水資源規(guī)劃管理及中哈跨界水資源合理分配提供參考。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

伊巴流域地理位置見(jiàn)圖1。巴湖位于哈薩克斯坦的內(nèi)陸湖，伊犁河的徑流是其水量最重要的補(bǔ)給來(lái)源，占總?cè)牒康?8.4%［13］。伊犁河上游的天山地區(qū)是產(chǎn)流區(qū)，下游哈薩克斯坦境內(nèi)則是徑流的消散區(qū)。以伊犁河三道河子水文站和哈薩克斯坦的伊犁村（即現(xiàn)在的卡普恰蓋鎮(zhèn)水文站）為分界點(diǎn)，將伊犁河—巴爾喀什湖流域分為上、中、下游三部分，其中下游還包括除伊犁河外的卡拉塔爾河、阿克蘇河、列普瑟河、阿亞古茲河的集水面積［1］。

圖1 伊巴流域地理位置Fig.1 Location of the Ili River-Balkhash Lake Basin

流域高程、土地利用、植被歸一化指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）、降雨的空間分布見(jiàn)圖2。由圖2 可見(jiàn)，流域高程落差極大，且降雨量從山區(qū)向平原減少現(xiàn)象極為明顯，高山區(qū)多年平均降水量大于1000 mm，低山區(qū)年降水量為300～400 mm，巴湖沿岸年降水量?jī)H為150 mm 左右［14］。NDVI 的高值區(qū)主要位于流域上游、中游高海拔地區(qū)及中下游交界處，而巴爾喀什湖周邊除伊犁河三角洲外植被覆蓋度極低，土地利用的空間分布也印證了NDVI的分布特征。

圖2 伊巴流域基礎(chǔ)信息空間分布Fig.2 Spatial distribution of basic information in the Ili River-Balkhash Lake Basin

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1 ET、NDVI 數(shù)據(jù) 首先，采用美國(guó)航空航天局（NASA）提供的APPEEARS 工具（https://lpdaacsvc.cr.usgs.gov/appeears/）下載編號(hào)為MOD16A2GF（時(shí)空分辨率為8 d、500 m）的蒸散發(fā)數(shù)據(jù)和編號(hào)為MOD13C2（時(shí)空分辨率為月、0.05°）的NDVI 數(shù)據(jù)；然后，經(jīng)過(guò)去除無(wú)效值、重采樣、研究區(qū)域提取和數(shù)據(jù)合并等預(yù)處理后，得到柵格大小為0.1°的月平均數(shù)據(jù)；最后通過(guò)Arcmap軟件將各月的蒸散發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐像元計(jì)算，分別得到年與季節(jié)尺度的ET。

1.2.2 降雨、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速數(shù)據(jù) 由NASA提供的饑荒預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)土地?cái)?shù)據(jù)同化系統(tǒng)（The Famine Early Warning Systems Network Land Data Assimilation System，F(xiàn)LDAS）數(shù)據(jù)集，提取研究區(qū)2000—2020年空間分辨率為0.1°的月降水、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速數(shù)據(jù)。

學(xué)校布局的調(diào)整和城市化的加速推進(jìn)，導(dǎo)致了農(nóng)村學(xué)校教育資源的閑置和城市學(xué)校教育資源的不足。城鄉(xiāng)教育資源仍然存在“數(shù)量相同，質(zhì)量不同”的矛盾。從數(shù)據(jù)指標(biāo)來(lái)看，農(nóng)村學(xué)校校舍等硬件指標(biāo)甚至超過(guò)了城市指標(biāo)，但實(shí)際上許多農(nóng)村學(xué)校的校舍建設(shè)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市學(xué)校。因此，在農(nóng)村學(xué)校的硬件建設(shè)上必須加強(qiáng)。消除危險(xiǎn)房屋后，重建土壤游樂(lè)場(chǎng)，增加設(shè)備，城市學(xué)校開(kāi)始實(shí)施多媒體教學(xué)，并為學(xué)生教室安裝空調(diào)，電視機(jī)等設(shè)備。城鄉(xiāng)教育資源配置步調(diào)不一，農(nóng)村教育資源的配置滯后于城市，農(nóng)村教育經(jīng)費(fèi)的投入仍然很低。

1.2.3 土壤濕度數(shù)據(jù) NASA 發(fā)布的全球陸地?cái)?shù)據(jù)同化系統(tǒng)（The Global Land Data Assimilation System，GLDAS）提供土層厚度分別為0～10 cm、10～40 cm、40～100 cm 和100～200 cm 的土壤濕度數(shù)據(jù)，為了反映影響ET的供水條件，同時(shí)考慮植被根系的生長(zhǎng)深度，故從GLDAS 中提取空間分辨率為0.25°的月尺度土壤濕度（10～40 cm）數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)Arcmap軟件重采樣得到空間分辨率為0.1°的月土壤濕度數(shù)據(jù)。

1.2.4 土地利用數(shù)據(jù) 土地覆被數(shù)據(jù)選用歐洲航天局（European Space Agency，ESA）氣候變化倡議（Climate Change Initiative，CCI）與哥白尼氣候變化服務(wù)（Copernicus Climate Change Service，C3S）提供的全球300 m 分辨率土地利用產(chǎn)品（CCI-LC 與C3S-LC）。按照李元春等［15］的土地覆被分類(lèi)方法，將土地覆被重分類(lèi)為草地、林地、裸地、水體、永久冰雪、人類(lèi)占用地共6類(lèi)，其中人類(lèi)占用地包括耕地與城區(qū)。

1.3 研究方法

根據(jù)夏自強(qiáng)等［14］在該流域的研究，將四季劃分為：春（4—5 月）、夏（6—8 月）、秋（9—10 月）、冬（11月—次年3月）。首先，利用伊巴流域不同時(shí)間尺度的ET數(shù)據(jù)，計(jì)算面平均值得到上、中、下游及全流域的ET值；然后借助Mann-Kendall（M-K）法［16-17］，分別計(jì)算逐柵格上、中、下游及全流域的蒸散發(fā)的Z值；基于Theil-Sen median 趨勢(shì)分析［18］計(jì)算上、中、下游月尺度ET 與年尺度環(huán)境要素的年際變化率。最后計(jì)算每個(gè)柵格2010—2020 年相對(duì)2000—2010 年多年平均年ET 的變化率，分析不同年代間ET 的空間變化。

根據(jù)流域2000 年和2020 年的土地利用數(shù)據(jù)，依據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣原理［19］制作流域土地利用變化圖，分析土地覆被變化對(duì)流域ET的影響。為了確定控制不同區(qū)域ET 的主要環(huán)境因素，基于Pearson相關(guān)系數(shù)法［20］進(jìn)行月ET與NDVI、氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度、土壤濕度5 個(gè)環(huán)境影響因素之間的相關(guān)性分析。Pearson相關(guān)系數(shù)r可以衡量?jī)勺兞块g線性相關(guān)性，|r|∈［0,1］，|r|≥0.8時(shí)為高度相關(guān)，0.5≤|r|＜0.8為中度相關(guān)，0.3≤|r|＜0.5 為低度相關(guān)，|r|＜0.3 為不相關(guān)。根據(jù)年尺度水量平衡［21-22］，研究伊巴流域生態(tài)系統(tǒng)水資源供給量的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 流域蒸散發(fā)時(shí)空變化規(guī)律分析

2.1.1 年尺度

（1）多年平均ET的空間分布

流域多年平均ET具有明顯的空間分布特征（圖3），東南高、西北低，最大值可達(dá)1028.6 mm，而最小值僅為117.6 mm。ET高值區(qū)主要位于卡拉塔爾河、阿克蘇河上游、阿拉木圖南部、喀什河和鞏乃斯河流域等植被覆蓋度較高的區(qū)域，其土地利用類(lèi)型多為林地或耕地；ET低值區(qū)主要分布在巴湖周邊平原地區(qū)及伊犁河中游低海拔地區(qū)。

圖3 2000—2020多年平均年ET的空間分布特征Fig.3 Spatial distribution characteristics of multi-year average evapotranspiration from 2000 to 2020

全流域多年平均年ET 為249.7 mm，而上、中、下游多年平均年ET 則分別為439.0 mm、317.9 mm、201.1 mm，比例近似于4：3：2，上、中、下游多年平均年ET存在顯著差異。

從圖4來(lái)看，伊巴流域大部分區(qū)域年ET呈增加趨勢(shì)，其中在上游伊犁河谷及天山山脈的大部分地區(qū)通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)；在伊犁河谷的周邊區(qū)域，年蒸散發(fā)量呈下降趨勢(shì)，但不顯著；上游蒸散發(fā)的變化趨勢(shì)與王倩等［23］提出的上游植被生長(zhǎng)季NDVI 的空間變化特征具有一致性。在伊犁河中游地區(qū)，絕大部分面積的年ET 變化趨勢(shì)不顯著；在伊犁河下游的三角洲周邊地區(qū)及巴湖的東北部，年ET呈增加趨勢(shì)，且通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)。

圖4 2000—2020年蒸散發(fā)的M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)Z值的空間分布Fig.4 Spatial distribution of M-K trend test Z-values for evapotranspiration from 2000 to 2020

（3）上、中、下游年ET的變化趨勢(shì)

伊巴流域上、中、下游和全流域年ET 的年際變化（圖5）規(guī)律相似，均呈增加趨勢(shì)，其在2000—2020年間的平均增幅分別為18.32 mm·（10a）-1，8.07 mm·（10a）-1，10.35 mm·（10a）-1和12.22 mm·（10a）-1。上、下游和全流域年ET 的M-K 趨勢(shì)檢驗(yàn)Z值分別為1.74、1.96和1.96，分別通過(guò)了90%、95%和95%的顯著性檢驗(yàn)，中游蒸散發(fā)量增加趨勢(shì)不顯著。

圖5 流域上、中、下游年蒸散發(fā)總量年際變化Fig.5 Interannual variation of total evapotranspiration in the upper,middle and lower basin

2.1.2 季節(jié)尺度

（1）季節(jié)尺度ET的空間分布

由圖6可知，全流域春、夏、秋、冬四季的多年平均日蒸散發(fā)量分別為：0.91 mm、0.92 mm、0.60 mm和0.72 mm，而上游四季的分別為：1.36 mm、2.47 mm、0.98 mm 和0.89 mm，中游的分別為：1.12 mm、1.37 mm、0.68 mm 和0.85 mm，下游的分別為：0.79 mm、0.54 mm、0.51 mm 和0.67 mm。就全流域而言，春、夏兩季的多年平均日蒸散發(fā)量幾乎相同，秋、冬兩季的則小一些。上、中游均是夏季的多年平均日蒸散發(fā)量最大，而下游則是春季的多年平均日蒸散發(fā)量最大。從高程和NDVI 的空間分布（圖2a，圖2c）來(lái)看，四季ET 高值區(qū)均主要分布在海拔較高且植被覆蓋度較高的地區(qū)，但在夏、秋兩季，伊犁河谷地區(qū)也呈現(xiàn)較高的日均蒸散發(fā)量，這是由于伊犁河谷地區(qū)的土地利用類(lèi)型主要為耕地，且當(dāng)?shù)卦? 月下旬至4 月上旬才進(jìn)入播種階段［24-25］，故春季伊犁河谷的日均蒸散發(fā)量較低，而伊犁河谷外天然植被覆蓋度較高的區(qū)域，則在春季呈現(xiàn)出較高的日均蒸散發(fā)量。

圖6 2000—2020年四季蒸散發(fā)空間分布特征Fig.6 Spatial distribution characteristics of seasonal evapotranspiration from 2000 to 2020

（2）季節(jié)尺度蒸散發(fā)變化趨勢(shì)空間分布

2000—2020 年四季蒸散發(fā)M-K 趨勢(shì)檢驗(yàn)Z值的空間分布見(jiàn)圖7。上游伊犁河谷地區(qū)蒸散發(fā)在夏、秋兩季呈增加趨勢(shì)，天山山脈地區(qū)蒸散發(fā)在春、夏、秋三季呈增加趨勢(shì)，且兩區(qū)域的大部分面積通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)；中游大部分地區(qū)蒸散發(fā)在四季中均呈增加趨勢(shì)，但不顯著；下游巴湖周邊區(qū)域的蒸散發(fā)在春、夏、秋季呈增加趨勢(shì)，且大部分面積通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)。冬季流域上中游、中下游交界處的大片區(qū)域蒸散發(fā)呈不顯著上升趨勢(shì)，而巴湖北部局部地區(qū)的蒸散發(fā)呈下降趨勢(shì)，且通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)。

圖7 2000—2020年蒸散發(fā)的四季M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)Z值空間分布Fig.7 Spatial distribution of the M-K trend test Z-values for the seasonal evapotranspiration from 2000 to 2020

2.1.3 月尺度 由圖8 可知，上、中、下游ET 的年內(nèi)分配呈現(xiàn)不同變化特征，上、中游ET 的年內(nèi)分配為單峰，其中上游在7 月達(dá)到峰值81.1 mm，中游在6月達(dá)到峰值43.5 mm。上游ET 的峰值相較于中游有偏高偏晚的分布特征，與上、中游作物種植結(jié)構(gòu)和種類(lèi)不同有關(guān)［26］。下游ET的年內(nèi)分配為雙峰，在3月達(dá)到峰值后開(kāi)始下降至9月，而后又開(kāi)始上升至11月，達(dá)到另1個(gè)峰值后再次下降，其中3月和11月的峰值分別為29.9 mm和24.4 mm。

圖8 2000—2020年多年平均蒸散發(fā)的年內(nèi)分配Fig.8 Intra-annual distribution of multi-year average evapotranspiration from 2000 to 2020

流域不同月份蒸散發(fā)的年際變化率見(jiàn)表1。流域上、下游的年ET 呈上升趨勢(shì)，主要是由于春、夏、秋（4—10月）季ET的年際變化率大于0，其中上游9月及下游4 月和9 月的ET 變化率分別通過(guò)95%和99%的顯著性檢驗(yàn)。與其他3個(gè)季節(jié)相比，冬季（11月—次年3 月）多數(shù)月份ET 的年際變化率小于0 且值較小，故對(duì)年ET的變化趨勢(shì)影響不大。

表1 2000—2020 年月蒸散發(fā)的年際變化率Tab.1 Interannual trends in monthly evapotranspiration from 2000 to 2020 /(mm·a-1)

2.1.4 ET 年代際空間變化規(guī)律 由圖9 可知，在上游伊犁河谷地區(qū)和下游三角洲地區(qū)ET出現(xiàn)了顯著增加，增幅超過(guò)了10%。三角洲周邊區(qū)域ET增幅超過(guò)5%，這一變化趨勢(shì)與圖4的M-K的空間分布一致。在中下游交界處、卡普恰蓋水庫(kù)南部以及上游遠(yuǎn)離伊犁河谷的局部區(qū)域，年平均ET則出現(xiàn)了明顯的下降，降幅超過(guò)5%。其中卡普恰蓋水庫(kù)南部ET下降幅度超過(guò)了5%，其原因可能是2005年后水庫(kù)周邊由ET值較大的耕地持續(xù)向ET值較小的天然植被轉(zhuǎn)化［12,27］。

圖9 2010—2020年相對(duì)2000—2010年多年平均年ET變化率Fig.9 2010-2020 relative to 2000-2010 multi-year average annual ET rate of change

2.2 流域蒸散發(fā)影響因子變化特征

由圖10可知，巴湖的北部和伊犁三角洲周邊有大片的裸地變?yōu)椴莸?，而在三角洲的?nèi)部則存在森林退化為草地。在上游較為明顯的土地利用轉(zhuǎn)換為草地變?yōu)榱值兀饕植荚谔焐缴矫}處，一定程度上解釋了該地區(qū)蒸散發(fā)的上升，此外，草地變?yōu)槿祟?lèi)占用地也是較為明顯，這一點(diǎn)與劉婉如［28］和王宏偉等［29］的研究成果一致。

圖10 土地利用轉(zhuǎn)移空間分布Fig.10 Spatial distribution of land use transfer

由表2 可知，全流域的風(fēng)速在21 a 內(nèi)變化趨勢(shì)不明顯，而降水量與氣溫在21 a 里呈下降趨勢(shì)，其中，中游降水降幅為5.77 mm·a-1，且通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)。全流域的相對(duì)濕度、土壤濕度和NDVI均呈增加趨勢(shì)，其中下游相對(duì)濕度與上、下游的NDVI 增幅均通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，且NDVI 的變化趨勢(shì)與段偉利等［2］研究中得出的2000 年后流域內(nèi)荒地面積減少的趨勢(shì)一致。降水和土壤濕度相反的變化趨勢(shì)反映出可能是人類(lèi)的引水灌溉活動(dòng)造成土壤濕度的增大，這有助于干旱區(qū)植被的生長(zhǎng)，且在一定程度上也促進(jìn)了流域ET的增大。從圖8、圖11 可以看出，上、中游ET 的年內(nèi)分配與氣溫和NDVI 的年內(nèi)分配相似，下游ET 的年內(nèi)分配則與土壤濕度和相對(duì)濕度的年內(nèi)分配相似，且上、中游多山區(qū)，植被覆蓋度較高，下游多平原且植被覆蓋度較低，迥異的氣候條件和地形地貌可能使上、中、下游的ET受不同因素影響。

圖11 2000—2020年多年平均環(huán)境影響因素的年內(nèi)分配Fig.11 Intra-year distribution of multi-year average environmental impact factors from 2000 to 2020

表2 2000—2020 年間環(huán)境因子的年際變化率Tab.2 Interannual trends of environmental factors from 2000 to 2020

2.3 不同區(qū)域ET的影響因素

MOD16的ET產(chǎn)品是基于Penman-Monteith（PM）公式［30］計(jì)算，運(yùn)用PM 公式需要?dú)庀?、植被、土壤水分等條件［29-30］。學(xué)者們研究了基于PM 公式的實(shí)際蒸散發(fā)的影響因素，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)ET的主要影響因素不同［31-32］。為明確影響本流域內(nèi)ET 變化的主要因素，本文基于Pearson 相關(guān)系數(shù)法，計(jì)算月ET 與5個(gè)環(huán)境影響要素的相關(guān)系數(shù)，得到相關(guān)系數(shù)的空間分布（表3、圖12）。在流域的上、中游，NDVI和氣溫與ET達(dá)到中等程度正相關(guān)，并通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)，表明上、中游的ET 可能主要受這2 個(gè)因素影響，且會(huì)隨著這2 個(gè)因素的增大而增大。具體到特定區(qū)域來(lái)看，伊犁河谷地區(qū)蒸散發(fā)與氣溫呈顯著的正相關(guān)，而天山山脈地區(qū)ET 則同時(shí)與NDVI 和氣溫均呈正相關(guān)（圖12a，圖12b）。在下游ET 的影響因素中，僅有土壤濕度與ET 達(dá)到低度正相關(guān)，故推測(cè)下游ET主要受土壤濕度控制，即一方面土壤水分增加改善植被生長(zhǎng)條件促進(jìn)植被蒸騰，另一方面也會(huì)促進(jìn)土壤自身蒸發(fā)；根據(jù)PM公式，在其他條件不變的情況下，當(dāng)土壤水分在凋萎系數(shù)和飽和含水量之間增加時(shí)，蒸散發(fā)所受的脅迫作用將減輕，土壤水分脅迫系數(shù)增大進(jìn)而促使ET 增大［33］。具體到特定區(qū)域來(lái)看，下游巴湖北岸和南岸的土壤濕度與ET的相關(guān)性分別達(dá)到了低度和中度相關(guān)，而在伊犁河三角洲的濕地沼澤區(qū)和阿克蘇河與卡拉塔爾河上游的林地、耕地區(qū)域（圖2b），土壤濕度與ET呈負(fù)相關(guān)或不相關(guān)關(guān)系，類(lèi)似的現(xiàn)象也體現(xiàn)在相對(duì)濕度與ET的相關(guān)系數(shù)空間分布上。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是由于該區(qū)域較大的降雨量［34］或人為灌溉活動(dòng)使得蒸散發(fā)所需的供水條件得到保障，供水條件（土壤濕度）不再是決定這些地區(qū)蒸散發(fā)的關(guān)鍵要素，而植被覆蓋度和氣溫才是影響ET大小的主要因素。風(fēng)速與ET 的相關(guān)系數(shù)在大部分區(qū)域未通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，僅在局部地區(qū)與蒸散發(fā)呈現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系（圖12c），說(shuō)明在多數(shù)地區(qū)，風(fēng)速并不是ET的主要影響因素。

表3 流域上、中、下游蒸散發(fā)量與環(huán)境因子的相關(guān)性Tab.3 Correlation between evapotranspiration and environmental factors in the upper,middle and lower basin

3 討論

梁紅閃等［12］研究了伊巴流域2000—2014 年ET的變化特征，認(rèn)為流域總體呈下降趨勢(shì)，且未來(lái)以持續(xù)性減少為主。而根據(jù)本文研究結(jié)果，全流域年ET的年際變化呈增加趨勢(shì)，2000—2020年間的平均增幅為12.22 mm·(10a)-1。圖5說(shuō)明了2014年后，流域上、中、下游年蒸散發(fā)量上升趨勢(shì)明顯，經(jīng)計(jì)算上、中、下游2015—2020 年年均值分別為466.59 mm、334.26 mm、217.38 mm，均顯著大于2000—2014 年年平均值（427.91 mm、311.36 mm、194.58 mm）。ET 的持續(xù)升高會(huì)直接影響到伊巴流域生態(tài)系統(tǒng)的水資源供給服務(wù)能力，故基于水量平衡原理，可以計(jì)算出流域生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)量在ET 顯著增加背景下的變化趨勢(shì)（圖13）。2000 年來(lái)，流域的年降水量呈下降趨勢(shì)（表2），而流域的年ET 呈增加趨勢(shì)（圖4），這導(dǎo)致流域的生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)總量出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，其中中游的下降趨勢(shì)最明顯。此外，流域上游的生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)總量在一些年份已經(jīng)出現(xiàn)了負(fù)值，到2020年這一缺口甚至達(dá)到了100 mm，而中、下游的生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)總量也在2020 年出現(xiàn)了負(fù)值。近年來(lái)上游伊犁河谷地區(qū)的土地利用類(lèi)型部分草地向耕地轉(zhuǎn)變［28-29］，在一定程度上加劇了水資源的消耗。中游地區(qū)隨著卡普恰蓋水庫(kù)的建立，周邊區(qū)域的草地等幾乎全部逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)用地，加劇了中游地區(qū)水資源的消耗，同時(shí)對(duì)維持巴湖水位也會(huì)造成不利影響［2］；1991 年后，中、下游的許多耕地面積處于撂荒狀態(tài)，后經(jīng)過(guò)一系列土地改革措施［35-37］，耕地面積開(kāi)始大大增加，與此同時(shí)，下游巴湖附近的許多裸地也開(kāi)始向草地轉(zhuǎn)變，土地覆被的變化也驅(qū)動(dòng)了蒸散發(fā)量的增大。

圖13 2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)的水資源供給服務(wù)量的年際變化Fig.13 Interannual variation in water supply services of ecosystems from 2000 to 2020

4 結(jié)論

為了研究伊巴流域ET 的演變規(guī)律及其環(huán)境影響因素，利用MOD16產(chǎn)品結(jié)合NDVI、氣象數(shù)據(jù)和土壤濕度等數(shù)據(jù)得到以下結(jié)論：

（1）伊巴流域2000—2020 年年ET 在空間上呈現(xiàn)自上游向下游逐漸減少的分布，上、中、下游多年平均年ET分別為439.0 mm、317.9 mm、201.1 mm，比例近似4:3:2。其中上、中游在夏季的日蒸散發(fā)量最大，而下游在春季最大。流域上中游蒸散發(fā)量的年內(nèi)分配均為“單峰型”，峰值分別在7月與6月，下游為“雙峰型”，峰值分別在3月與11月。

（2）下游的年ET均呈顯著上升趨勢(shì)，顯著區(qū)域主要分布在上游的伊犁河谷、天山山脈與下游的伊犁河三角洲附近；相對(duì)2000—2010 年，2010—2020年伊犁河谷和伊犁河三角洲地區(qū)多年平均年ET 增加超過(guò)10%。

（3）中游蒸散發(fā)與氣溫和NDVI 呈較高的正相關(guān)性；流域下游蒸散發(fā)與土壤濕度呈低度正相關(guān)。

（4）受到實(shí)際蒸散發(fā)的顯著增加和降雨量減少的影響，流域生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)總量在2000—2020 年有所下降，其中上游已多次出現(xiàn)缺口，中、下游在2020年開(kāi)始出現(xiàn)缺口，急需通過(guò)控制用水總量、提升用水效率保障水資源供需平衡。