胡瑞媛， 暢建霞， 郭愛軍， 王義民

（西安理工大學(xué)西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048）

工業(yè)化、城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展導(dǎo)致人地矛盾愈演愈烈，引發(fā)資源緊缺、環(huán)境污染、氣候變暖、土地退化、生物多樣性喪失等一系列生態(tài)環(huán)境問題。國際上，早在20世紀(jì)中葉已有國家實(shí)施生態(tài)工程來應(yīng)對(duì)生態(tài)問題［1-2］。20 世紀(jì)70 年代，我國開始實(shí)施如“三北”防護(hù)林工程、退耕還林還草工程、生態(tài)輸水工程等［3］。目前，生態(tài)修復(fù)已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，2017年，黨的十九大提出生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)。2020年，國家發(fā)展改革委、自然資源部聯(lián)合印發(fā)《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃（2021—2035年）》，是從國家層面統(tǒng)籌生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的綜合性規(guī)劃［4］。截至2021 年全球生態(tài)恢復(fù)和保護(hù)面積已接近陸地總面積的17%［5］。生態(tài)修復(fù)和保護(hù)工程在一定程度上實(shí)現(xiàn)了污染治理、土壤保持、生物多樣性恢復(fù)等生態(tài)目標(biāo)。但有學(xué)者對(duì)全球兩百多個(gè)生態(tài)恢復(fù)案例分析發(fā)現(xiàn)，僅有1/3的生態(tài)系統(tǒng)得到了有效恢復(fù)，仍有許多生態(tài)工程未達(dá)到預(yù)期效果［6］。對(duì)生態(tài)工程進(jìn)行效益評(píng)估，能夠全面及時(shí)地把握生態(tài)修復(fù)成效及存在的問題，有助于適時(shí)為管理決策者提供調(diào)整策略。

生態(tài)工程能否取得預(yù)期成效，很大程度上取決于資源投入與開發(fā)強(qiáng)度的適宜性［7-8］。資源投入產(chǎn)生效益的多少往往與生態(tài)工程所處的開發(fā)階段有關(guān)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)中“邊際效益遞減規(guī)律”［9］，生態(tài)工程從實(shí)施初期至后期，每增加單位立方米水資源所產(chǎn)生的生態(tài)增量效益呈遞減趨勢(shì)。廖淑敏等［10］對(duì)塔里木河流域生態(tài)輸水的累積生態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究，結(jié)果表明地下水埋深和植被恢復(fù)隨累積生態(tài)輸水量的增長性逐漸減弱，且具有一定滯后性。何理等［11］對(duì)“引江濟(jì)巢”水系連通工程綜合效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明連通效果遵循“邊際效益遞減規(guī)律”且具滯后性。Ling等［12］運(yùn)用這一規(guī)律識(shí)別了干旱缺水地區(qū)水土資源開發(fā)的臨界值。對(duì)生態(tài)工程的累積效益進(jìn)行計(jì)算有助于識(shí)別生態(tài)工程的實(shí)施階段，適時(shí)調(diào)整資源投入與開發(fā)策略，以實(shí)現(xiàn)資源高效利用與可持續(xù)發(fā)展。

廣義的生態(tài)效益指的是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類生產(chǎn)生活和環(huán)境產(chǎn)生的有益影響和有利效果［13-14］，其內(nèi)涵是指生態(tài)系統(tǒng)中水、土、氣、生等生態(tài)要素通過能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞等生態(tài)過程，提供各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)人類社會(huì)和自然環(huán)境產(chǎn)生的積極作用。本研究中生態(tài)效益通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行定量計(jì)算。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算法主要有基于市場(chǎng)理論的價(jià)值評(píng)估法，基于生態(tài)模型和當(dāng)量因子的物質(zhì)轉(zhuǎn)換法，能值轉(zhuǎn)換法等［15］。目前塔里木河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)研究大多運(yùn)用當(dāng)量因子法，張帥等［16］探討了生態(tài)輸水對(duì)土地利用以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響。吝靜等［17］揭示了土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的內(nèi)在影響機(jī)制，提出了各類土地利用最優(yōu)空間占比格局。白元等［18］分析了土地利用結(jié)構(gòu)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值結(jié)構(gòu)的影響，識(shí)別了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)不同土地利用的敏感性。然而當(dāng)量因子法在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)，忽略了同種土地利用內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間異質(zhì)性，因而有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。Ling 等［12］結(jié)合干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的特征，選取植被覆蓋度、溫度植被干旱指數(shù)、人類干擾指數(shù)作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算的驅(qū)動(dòng)因子，增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間異質(zhì)性表達(dá)。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步將其改進(jìn)，除考慮將植被覆蓋和人類干擾指數(shù)作為驅(qū)動(dòng)因子外，引入了遙感生態(tài)指數(shù)，是從熱度、綠度、干度、濕度4 個(gè)方面對(duì)生態(tài)狀況的綜合反映，充分表征水、土、氣、熱、生等生態(tài)因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)土地利用變化響應(yīng)的敏感性。

20 世紀(jì)70 年代，塔里木河下游斷流，河岸植被退化，面臨土地荒漠化威脅。2000 年起，政府部門開展了以生態(tài)恢復(fù)為目的的生態(tài)輸水工程［19］。截止到2022年，已實(shí)施生態(tài)輸水23次，塔里木河干流生態(tài)發(fā)生了極大改變。本研究運(yùn)用長時(shí)間序列（1990—2020年）遙感生態(tài)指標(biāo)，反映塔里木河干流生態(tài)輸水工程實(shí)施前后生態(tài)變化狀況；運(yùn)用改進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算法衡量了生態(tài)輸水工程實(shí)施前后，供給、調(diào)節(jié)、支持、文化四類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化；通過計(jì)算30 a 來累積生態(tài)效益的變化趨勢(shì)，為今后生態(tài)輸水決策提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域?yàn)樗锬竞痈闪鳎?9°30′～43°08′N，73°10′～94°05′E），全長1321 km［20］，英巴扎、恰拉分別為中、下游分界點(diǎn)（圖1）。塔里木河深居內(nèi)陸，降水稀少，蒸發(fā)旺盛，是典型的溫帶大陸性干旱氣候。水資源短缺，生態(tài)環(huán)境極為脆弱。河流兩岸分布有廣闊的荒漠河岸林，植被類型主要有胡楊（Populus euphratica）、檉柳（Tamarix chinensis）、鈴鐺刺（Halimodendron halodendron）、蘆葦（Phragmites australis）、羅布麻（Apocynum venetum）、脹果甘草（Glycyrrhiza inflata）等［21］。1970s 塔里木河下游斷流，河流以東是塔克拉瑪干沙漠，以西是庫姆塔格沙漠，生態(tài)一旦退化，下游將由綠洲變?yōu)樯衬?，出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的局面。生態(tài)輸水工程自2000年開始實(shí)施，主要指通過流域水資源統(tǒng)一管理，增加各源流匯入干流的水量，在多年平均來水條件下，塔里木河干流阿拉爾斷面來水量達(dá)到46.5×108m3，大西海子斷面下泄水量3.5×108m3，水流到臺(tái)特瑪湖。生態(tài)輸水工程的目的是保護(hù)和恢復(fù)塔里木河干流上中游林草植被，恢復(fù)下游瀕危生態(tài)［22］。多年以來生態(tài)輸水缺乏精細(xì)化調(diào)控方案，輸水方式隨機(jī)且粗放［23］。

圖1 研究區(qū)概況及斷面年徑流量Fig.1 Sketch map of the study area and annual runoff of the sections

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究數(shù)據(jù)主要來源于遙感數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（1990—2020 年）。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括阿拉爾、新其滿、英巴扎、烏斯?jié)M、恰拉水文站月徑流數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于評(píng)估大尺度、長時(shí)間序列、周期性的生態(tài)演變。遙感數(shù)據(jù)包括植被覆蓋度（Fraction of vegetation coverage，F(xiàn)VC），遙感生態(tài)指數(shù)（Remote sensing ecological index，RSEI）和人類干擾指數(shù)（Human disturbance index，HDI）。FVC 和RSEI 均來源于Landsat影像，空間分辨率為30 m。HDI提取自逐年土地覆被產(chǎn)品[Landsat-derived annual land cover product of China (CLCD)，https://zenodo.org/record/5816591]［24］，空間分辨率為30 m。

FVC 可以反應(yīng)植被長勢(shì)和空間分布，通過歸一化植被指數(shù)（Normalized difference vegetation index，NDVI）計(jì)算得出：

式中：NDVIsoil為地表純裸地（或無植被覆蓋）時(shí)的最小NDVI 值；NDVIveg為地表完全植被覆蓋時(shí)的最大NDVI 值；NIR 為Landsat 影像近紅外波段（0.76～0.96 μm）的反射率；Red為Landsat影像紅色波段的反射率，波長0.62～0.69 μm。NDVI大于0分類為植被。FVC可分為5個(gè)等級(jí)：低[0.0,0.2），較低[0.2,0.4），中等[0.4,0.6），較高[0.6,0.8），高[0.8,1.0]。

RSEI是熱度、綠度、干度、濕度指數(shù)經(jīng)主成分分析后得到的結(jié)果，可以從多個(gè)方面反映生態(tài)狀況，避免了指標(biāo)之間的相關(guān)性以及人為賦權(quán)的主觀性，多被用于生態(tài)質(zhì)量評(píng)估。通過將多個(gè)變量的特征光譜空間坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，去掉各指標(biāo)之間的相關(guān)性，把主要信息集中于1～2個(gè)主成分上，可以實(shí)現(xiàn)少數(shù)重要變量的多維數(shù)據(jù)壓縮［25］。

式中：T為熱度；G為綠度；D為干度；W為濕度；LST為地表溫度；VI 為植被指數(shù)（同NDVI）；NDBSI 為干度指數(shù)；Wet為濕度分量。

式中：LST為熱度指數(shù)；λ為Landsat-7 ETM+影像6波段的中心波長（λ=11.45 μm）；ρ取值為1.438×10-2m·K；ε為地表比輻射率，不同地物取值不同，水體為0.99，植被為0.96，其余取值0.92。L6為Landsat-7 ETM+影像6 波段的像元在傳感器處的輻射值；DN為像元灰度值；gain和bias為別為6波段的增益值與偏置值，可以從影像頭文件獲得；T為傳感器處溫度值；K1和K2分別為定標(biāo)參數(shù)；K1=606.09 W·m-2·sr-1·μm-1，K2=1282.71 K。

式中：干度指數(shù)（NDBSI）由建筑指數(shù)（IBI）和土壤指數(shù)（SI）合成；ρi（i=1,2,3,4,5,7）分別為Landsat-7 ETM+影像對(duì)應(yīng)波段的反射率。

式中：Wet為濕度指數(shù)。

RSEI 的值在0～1 之間，越接近于1 表明生態(tài)狀況越好，反之越差。RSEI 可將生態(tài)狀況分為5個(gè)等級(jí)：差[0.0, 0.2）；低[0.2, 0.4），中[0.4, 0.6），良[0.6,0.8），優(yōu)[0.8,1.0]。

HDI用于描述人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域內(nèi)不同土地利用成分的干擾強(qiáng)度，可根據(jù)土地利用數(shù)據(jù)計(jì)算。CLCD數(shù)據(jù)集將土地利用分為耕地、林地（喬木）、灌木林地、草地、水域、雪/冰、裸地，建設(shè)用地和濕地9 類。HDI的計(jì)算公式為［26］：

式中：m為土地利用類型的數(shù)量；Ak為土地利用類型k的總面積（km2）；Pk為土地利用類型k的人為干擾強(qiáng)度參數(shù)（耕地、林地、草地、水域、濕地和裸地的參數(shù)分別為0.54、0.11、0.24、0.12、0.15 和0.08）；A為各類土地利用類型的總面積。結(jié)合各類土地利用的人類干擾強(qiáng)度參數(shù)，將CLCD 土地利用數(shù)據(jù)集重分為6 類：耕地、林地（林地、灌木林）、草地、水域、濕地和裸地（裸地、建設(shè)用地、雪/冰）。HDI 被分為4 個(gè)等級(jí)：低[0.0, 0.1），較低[0.1, 0.2），中等[0.2,0.3），高≥0.3，等級(jí)越高代表人類干擾強(qiáng)度越大［26］。

1.3 研究方法

1.3.1 改進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算法改進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算法，在當(dāng)量因子法計(jì)算的基礎(chǔ)上［18,27］，綜合考慮了FVC、RSEI 和HDI 因子，避免了同種土地利用內(nèi)ESV 相同的局限性，有效表達(dá)了ESV的空間異質(zhì)信息，增強(qiáng)了對(duì)環(huán)境變化響應(yīng)的敏感性。本研究在Costanza 等［27］和白元等［18］提出的當(dāng)量因子法的基礎(chǔ)上，結(jié)合塔里木河流域?qū)嶋H，確定了6 種土地利用、9 種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量因子表［18］。

ESV的計(jì)算公式如下：

式中：ESV(x)為像元x的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元）；ESVi(x)為像元x第i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值。9種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分別是大氣調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、廢物處理、水土保持、生物多樣性維持、食品供給、原材料供給、娛樂和文化。

式中：Dij(x)為第j個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的第i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響系數(shù)，取值范圍為0～1，各驅(qū)動(dòng)因子的影響系數(shù)見表1［12］，3 種驅(qū)動(dòng)因子分別是FVC、HDI、RSEI。EVi(x)為各類土地利用類型第i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的當(dāng)量值［17］；λj為第j個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的權(quán)重值；A為柵格分辨率，30 m×30 m。

表1 塔里木河干流各驅(qū)動(dòng)因子生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響系數(shù)和權(quán)重Tab.1 Influence coefficients and weights of ecosystem services for each driving factor in the mainstream of Tarim River

1.3.2 累積生態(tài)效益累積生態(tài)效益是指在一定時(shí)間范圍內(nèi)，由于生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)措施的實(shí)施，生態(tài)系統(tǒng)各方面的改善和效益逐漸積累和增加的總體效果。與生態(tài)效益相比，累積生態(tài)效益關(guān)注的是保護(hù)和恢復(fù)措施對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的長期影響。通過分析累積生態(tài)效益隨累積斷面年徑流量的變化趨勢(shì)，可以判斷當(dāng)前階段資源投入與開發(fā)強(qiáng)度的適宜性。本文運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與斷面年徑流量之比，表征生態(tài)效益，將生態(tài)效益逐年累加得到累積生態(tài)效益，計(jì)算公式如下：

式中：EB′i為第i年的累積生態(tài)效益；ESVi為第i年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；EWCVi為第i年的斷面年徑流量。EB′i是從第1 a 開始累加到第n年的生態(tài)效益之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)狀況時(shí)空變化

本研究運(yùn)用1990—2020 年FVC、RSEI、HDI 來分析塔里木河干流生態(tài)狀況時(shí)空變化趨勢(shì)。將研究區(qū)域劃分為上游、中游、下游3個(gè)河段。按照生態(tài)輸水工程實(shí)施階段，將研究時(shí)段劃分為3 個(gè)時(shí)段：1990—1999 年、2000—2010 年和2011—2020 年分別代表生態(tài)輸水工程實(shí)施之前、實(shí)施前期和實(shí)施后期。

塔里木河干流FVC 的結(jié)果顯示（圖2），生態(tài)輸水工程實(shí)施之后上、中、下游FVC 整體提升。2011年后相較2000 年前干流上、中、下游低FVC 面積占比分別減少45%、35%、13%，中等以上FVC 面積占比分別增加25%、11%、3%。2000 年生態(tài)輸水工程實(shí)施以來，干流有近1/3區(qū)域FVC提升。

圖2 塔里木河干流植被覆蓋度（FVC）及其面積占比Fig.2 Fraction of vegetation coverage and area proportion of the mainstream of Tarim River

1990—2020年RSEI 結(jié)果顯示（圖3），上游生態(tài)狀況好轉(zhuǎn)，中游表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，下游逐步改善。對(duì)比1990—1999 年和2011—2020 年的RSEI，上游RSEI“良”值區(qū)增加了15%。中游RSEI“低”值區(qū)增加了10%，“中”值區(qū)減少了13%，生態(tài)狀況有下降趨勢(shì)。下游各區(qū)間面積占比變化不大，與1990—1999年相比，2011—2020 年RSEI“良”值區(qū)增加2%。生態(tài)輸水工程導(dǎo)致中游引水量減少［28］，是影響中游生態(tài)狀況的原因之一（圖1）。

圖3 塔里木河干流遙感生態(tài)指數(shù)（RSEI）及其面積占比Fig.3 Remote sensing ecological index and area proportion of the mainstream of Tarim River

HDI 時(shí)空變化趨勢(shì)結(jié)果顯示（圖4），1990—2020年上游和中游人類干擾在逐漸增加，下游人類干擾基本穩(wěn)定。HDI數(shù)值越大表明人類活動(dòng)干擾程度越大。與1990—1999年相比，2011—2020年上游和中游HDI高值區(qū)面積占比分別增加了13%和5%。

圖4 塔里木河干流人類干擾指數(shù)（HDI）及面積占比Fig.4 Human disturbance index and area proportion of the mainstream of Tarim River

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

對(duì)干流上、中、下游1990—2020 年供給、調(diào)節(jié)、支持、文化功能生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，調(diào)節(jié)和支持功能的價(jià)值大于供給和文化功能的價(jià)值，調(diào)節(jié)和支持功能之間存在協(xié)同效應(yīng)，供給與調(diào)節(jié)、支持功能之間存在權(quán)衡效應(yīng)（圖5）。隨著生態(tài)輸水工程的實(shí)施，水域面積和植被蓋度增加，有利于氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性等調(diào)節(jié)和支持功能的發(fā)揮。塔里木河供給功能主要依靠農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)田面積的擴(kuò)張會(huì)導(dǎo)致林草地和裸地等的面積減少，因而供給功能與調(diào)節(jié)和支持功能之間呈權(quán)衡效應(yīng)。為了盡可能地發(fā)揮各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的效益，需要協(xié)調(diào)各類土地利用的面積。

圖5 1990—2020年塔里木河干流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Fig.5 Ecosystem services value of the mainstream of Tarim River from 1990 to 2020

總體而言，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值上游最大，其次是中游和下游。1990—2020 年上游各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈先增加后穩(wěn)定趨勢(shì)。中游1990—1999年、2000—2010 年、2011—2020 年各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈先增加，后緩慢減少，再逐漸遞增趨勢(shì)。下游1990—1999 年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化不大，2000—2010年呈先增加后減少趨勢(shì)，2011—2020年逐漸遞增。表明生態(tài)輸水工程實(shí)施之后，上游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值先增加后漸趨穩(wěn)定，中下游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)存在一段滯后期，且受來水水量影響較大［29］（圖1）。

2.3 生態(tài)效益分析

圖6a～c 表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與斷面年徑流量變化趨勢(shì)基本一致，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨年徑流量同步增減。上、中游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值先增加后穩(wěn)定，下游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值波動(dòng)上升。上、中游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不會(huì)隨著生態(tài)輸水工程的實(shí)施持續(xù)上升，上升到一定程度之后增速減慢趨于穩(wěn)定，表明生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)存在閾值。2018—2020 年下游生態(tài)輸水水量減少而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)增加，表明生態(tài)輸水對(duì)于生態(tài)恢復(fù)具有累積效應(yīng)。

圖6 塔里木河干流生態(tài)效益與徑流量Fig.6 Ecological benefits and runoff of the mainstream of Tarim River

圖6d～f散點(diǎn)圖表示的是累積生態(tài)效益，柱狀圖表示的是累積斷面年徑流量。生態(tài)輸水之后，上、中、下游累積生態(tài)效益遞增速率（k=2.83，k=4.11，k=8.91）均大于生態(tài)輸水之前（k=1.66，k=2.58，k=8.77），表明生態(tài)輸水后流域生態(tài)恢復(fù)效果顯著。生態(tài)輸水后期上、中、下游累積生態(tài)效益遞增速率逐漸趨緩，而這一時(shí)期累積徑流量遞增速率加快，表明隨著生態(tài)輸水的持續(xù)進(jìn)行，生態(tài)輸水工程所產(chǎn)生的生態(tài)效益不會(huì)持續(xù)遞增，而是存在一定的閾值［12,29-30］，這一現(xiàn)象符合經(jīng)濟(jì)學(xué)中的“邊際效益遞減規(guī)律”。生態(tài)輸水進(jìn)行到一定階段之后，單位立方米水所產(chǎn)生的生態(tài)效益將不再遞增，因此可以將輸水水量控制在一定區(qū)間內(nèi)。根據(jù)累積生態(tài)效益轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間，對(duì)斷面年徑流量的適宜范圍建議如下，上游不超過42.5×108m3、中游不超過21.5×108m3、下游不超過3.5×108m3。與此同時(shí)，在輸水總量一定時(shí)，充分保證植被萌芽期的生態(tài)需水，結(jié)合不同生態(tài)功能區(qū)的恢復(fù)目標(biāo)，確定不同來水頻率下的生態(tài)供水輪灌規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)輸水的精細(xì)化調(diào)配和植被恢復(fù)“提質(zhì)增量”的目的［20,23,31］。

3 結(jié)論

（1）本文基于1990—2020 年遙感影像提取FVC、RSEI、HDI，分析塔里木河干流生態(tài)狀況時(shí)空變化趨勢(shì)；將以上3 個(gè)指標(biāo)作為驅(qū)動(dòng)因子提出了一種改進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算法，定量解析了上、中、下游生態(tài)輸水前后4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間權(quán)衡和協(xié)同效應(yīng)的動(dòng)態(tài)演變關(guān)系；分別計(jì)算各河段累積生態(tài)效益，通過分析變化趨勢(shì)，對(duì)生態(tài)輸水實(shí)踐提供指導(dǎo)。

（2）生態(tài)輸水以來干流有近1/3 的區(qū)域FVC 提升，上游FVC 提升面積占比最大，依次是中游和下游。RSEI 結(jié)果表明干流上游和下游生態(tài)狀況逐漸好轉(zhuǎn)，中游有下降趨勢(shì)。HDI 結(jié)果顯示1990—2020年上游和中游人類干擾逐漸增加，下游基本穩(wěn)定。

（3）干流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以調(diào)節(jié)和支持功能占主導(dǎo)，調(diào)節(jié)和支持功能存在協(xié)同效應(yīng)，供給與調(diào)節(jié)和支持功能之間存在權(quán)衡效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)生態(tài)效益遵循“邊際效益遞減規(guī)律”，當(dāng)累積斷面年徑流量達(dá)到某一閾值后，無法再通過增加輸水水量的方式獲取更多的生態(tài)效益，此時(shí)可將上游、中游、下游斷面年徑流量維持在一定范圍，上游不超過42.5×108m3，中游不超過21.5×108m3，下游不超過3.5×108m3。在今后的研究中可以依據(jù)生態(tài)需水關(guān)鍵期和不同生態(tài)功能區(qū)的恢復(fù)目標(biāo)，確定不同來水頻率下的生態(tài)供水輪灌規(guī)則。

（4）改進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算法包含了FVC、RSEI、HDI 3 個(gè)驅(qū)動(dòng)因子，受數(shù)據(jù)可獲得性的限制，沒有將土壤含水量、地下水埋深等表征生態(tài)系統(tǒng)變化過程的因子考慮在內(nèi)，可結(jié)合研究區(qū)域特征與研究需求進(jìn)一步將其改進(jìn)。