2017, Vol. 37
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2. 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室, 乌鲁木齐 830046;
3. 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室, 乌鲁木齐 830046;
4. 新疆艾比湖湿地国家级自然保护区管理局, 博乐 833400;
5. 美国孟菲斯大学地球科学系, 孟菲斯 38152
2. Key Laboratory of Oasis Ecology, Xinjiang University, Urumqi 830046;
3. Key Laboratory of Xinjiang Wisdom City and Environment Modeling, Urumqi 830046;
4. Administrative Bureau of the National Nature Reserve in the Ebinur Lake Wetland, Bole 833400;
5. Department of Earth Sciences, the University of Memphis, Memphis TN 38152
自20世纪90年代以来，土地利用/覆被变化(LUCC)研究成为国内外学者关注的热点，也是全球环境变化研究的核心领域(张杨等，2011；Huang et al., 2007；Giupponi et al., 2006；Fu et al., 2004).土地利用/覆被变化影响着生态系统的结构和功能，对维持生态系统服务功能起着决定性作用(崔佳等，2013).利用LUCC描述区域景观格局，不仅可体现区域生态系统异质性，也能综合反映区域生态环境体系中自然与人为因素间的相互作用(李月臣等，2005).而湿地景观格局是由大小和形状不一的湿地景观斑块在空间上排列构成，是各种生态过程在不同程度上综合作用的结果，对湿地景观的功能和过程有着重要影响(张丽等，2015).已有大量研究表明(Wang et al., 2015；Chen et al., 2015；Tsai et al., 2015)，土地利用/覆被-景观格局变化对全球及区域生态环境有着重要影响，合理的土地利用/覆被-景观格局变化可产生良好的生态环境效应，而对生态系统过度开垦会导致荒漠化、植被退化和水域面积减少等一系列生态环境问题.因此，探讨土地利用/覆被-景观格局变化，对了解区域生态环境变化十分重要.目前，国内外相关研究主要集中于土地利用/覆被-景观格局变化、自然因素变化下的生态环境效应等方面(Daily，1997；Camacho et al., 2015；Vadrevu et al., 2015；Niedda et al., 2014；Jian et al., 2014)，并且现有的研究大多侧重对单个环境要素影响的研究(赵成等，2016；李承桧等，2016)，而有关土地利用/覆被-景观格局和自然因素耦合下的生态环境效应研究较少，因此，开展此项研究对艾比湖区域生态环境综合治理具有重要意义.
艾比湖湿地作为新疆北疆地区重要的生态屏障，对其生态环境效应等问题进行研究，对实现天山北坡经济带的可持续发展具有积极的现实意义，对于响应国家西部大开发过程中生态建设先行的基本政策也具有较强的实践意义(白祥，2010).基于此，本文以艾比湖湿地自然保护区1998年、2006年、2014年的遥感影像资料为基础，将研究区分为3个特定研究单元来分析土地利用/覆被变化特征，并对土地利用/覆被-景观格局和气候变化的生态环境效应进行研究.以期更加客观全面地评价区域的生态环境质量，为区域土地资源合理配置和生态环境综合治理提供决策参考.
2 研究区概况(Study area)艾比湖湿地自然保护区是典型的生态脆弱带，湖区范围内生物类型十分丰富，是中国内陆荒漠中为数不多的荒漠物种集中分布区(王璐等，2015).艾比湖湿地自然保护区位于东经82°33′47″~83°53'21″，北纬44°31′05″~45°09′35″，总面积为2670.85 km2(图 1)，处于亚欧大陆腹地，此地是准噶尔盆地西部最低洼地和水盐汇集中心，集湿地和荒漠为一体，是指征准噶尔盆地生态环境变化的关键地区(谢霞等，2010).艾比湖水域面积为875.73 hm2，年均气温6~8 ℃，干旱少雨，蒸发量远远大于降水量，是典型的温带干旱大陆性气候.
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| 图 1 艾比湖湿地自然保护区的地理位置示意图 Fig. 1 Location of Ebinur Lake Wetland Nature Reserve |
遥感数据：2000年6月，艾比湖湿地成为自治区级自然保护区，2007年4月晋升为国家级自然保护区.为了探究建立保护区前后土地利用/覆被变化情况，选用艾比湖湿地自然保护区1998年9月和2006年7月的Landsat TM影像及2014年9月的Landsat OLI影像数据，均来源于美国地质调查局(http://earthexplorer.usgs.gov/网站)，轨道号均为146/29.利用ENVI软件对遥感影像进行几何校正、辐射校正、影像增强等预处理，并根据研究区的边界对遥感影像进行裁剪来获取研究范围.
气象数据：精河县1998—2014年的气象数据(降水量、气温和蒸发量).
本文采用监督分类与目视解译相结合的方法，将研究区土地利用/覆被类型分为水域、林草地、湿地、盐碱地、荒漠、其他(裸地和戈壁)共6类.在分类之前，为判定各分类特征对各类别的分离性大小，引入了Jeffries-matusita距离(J-M距离)(张飞等，2009)，它是类对间统计可分性的一种度量，是2个类别的密度函数之间的平均差异的一种度量.
结合Google Earth和野外采样点实地考察校正及访谈当地的常住居民，得到1998、2006和2014年的土地利用/覆被分类结果.本研究精度见表 1，可知各类型间的分离度较高，2006年和2014年，盐碱地与湿地J-M距离较低，1998年和2006年，沙漠与其他(裸地和戈壁)的J-M距离较低，最低值为1.84.其余地物类型的J-M距离均达到1.99以上，说明各地物类型之间区分度较大，分类结果较好.其次，本文采用混淆矩阵方法对解译精度进行评价，3期遥感影像解译总体精度均达到95%以上，满足该研究的要求.
| 表 1 1998、2006和2014年监督分类的J-M距离 Table 1 J-M distance of the supervised classification in 1998, 2006 and 2014 |
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借助ArcGIS 10.1与ENVI5.1对3期土地利用/覆被数据进行统计和叠加分析，得到各期之间的土地利用/覆被类型面积转移矩阵，并计算出贡献率等参数，从时空尺度上分析整个区域的生态环境状况.引入土地利用/覆盖面积净变化指数等，分析1998—2014年间艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被的面积变化情况.
转移矩阵可全面具体地刻画研究区域各土地类型转移的数量、去向和来源.对于任意两期(k、k+1) 土地利用/覆盖类型图，按地图代数方法，利用ArcGIS进行空间叠加分析，得出各时段的转移矩阵(王秀兰等，1999；Hietel et al., 2004).
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(1) |
式中，Cij为由k时期到k+1时期的土地利用/覆被变化(km2)，Aijk表示k时期第i种土地利用/覆被类型转变为k+1时期第j种土地利用/覆被类型的面积(km2).
面积净变化指数：不同土地类型面积净变化指数的计算公式见式(2)(马倩，2012).
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(2) |
式中，Nc为土地类型面积净变化指数，Aik+1为第i种土地类型在k+1时期的面积(km2)，Aik为第i种土地类型在k时期的面积(km2).
土地利用/覆被类型变化空间差异：土地利用/覆盖动态变化主要从时间尺度上反映研究区的土地利用/覆被情况，而空间差异能很好地从空间尺度上表征研究区内土地利用/覆被变化情况，土地利用/覆被变化的区域差异可用式(3) 表示(岳隽等，2007).
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(3) |
式中，Ri为土地利用/覆被相对变化率，Aik、Aik+1为第i种土地利用/覆被类型在k、k+1时期的面积(km2)，Bik、Bik+1为特定研究单元第i种土地利用/覆被类型在k、k+1时期的面积(km2).Ri>1，表示研究单元内第i类土地利用/覆被类型变化较整个区域大；Ri=1，表示研究单元内第i类土地利用/覆被类型变化与整个区域相同；Ri<1，表示研究单元内第i类土地利用/覆被类型变化较整个区域小.
本文根据原国家环保局公布的保护区功能区规划，将艾比湖湿地自然保护区划分为核心区、实验区和缓冲区(图 2).
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| 图 2 研究单元划分示意图 Fig. 2 Division of research units |
在众多景观格局的分析方法中，景观格局指数的应用最为广泛.景观格局指数能够高度浓缩景观空间格局信息，反映其结构组成和空间配置等方面的特征(邬建国，2007).本文使用Fragstats3.4计算研究区景观格局指数，在类型水平上选择平均斑块面积(Mean Patch Size，MPS)、最大斑块指数(Largest Patch Index，LPI)、面积加权平均斑块分维数(Area-weighted Mean Patch Fractal Dimension，AWMPFD)和聚集度指数(Patch Conhesion Index，COHESION)，在景观水平上选择斑块个数(Number of Patches，NP)、景观形状指数(Landscape Shape Index，LSI)、香农多样性指数(Shannon’s Diversity Index，SHDI)和聚集度指数(Contagion，CONTAG)，这些指数的概念、计算方法及生态学意义参见有关参考文献(邬建国，2007).
3.2.3 土地利用/覆被变化的生态环境效应土地利用/覆被转变类型贡献率：土地利用/覆被转变类型贡献率LEI(窦燕等，2008)指某一种土地利用/覆被类型变化导致的区域生态质量的改变，计算公式如式(4) 所示.
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(4) |
式中，Aij为第i类土地利用/覆被类型向第j类土地利用/覆被类型转变的面积(km2)；Ei、Ej分别为第i类和第j类土地利用/覆被类型的生态环境质量权重(黄凤等，2012)，根据各土地利用/覆被类型所产生的生态系统服务价值进行计算获得.
生态环境质量评价标准：区域生态安全指数选用曾辉等提出的区域生态风险指数ERI(曾辉等，1999；付在毅等，2001；莫宏伟等，2010；张月等，2016)来表征，用于指征研究区域的生态风险程度.对于特定地区，生态风险越高，其生态安全指数则越低，区域生态风险指数同生态安全指数呈相反的变化趋势，由此构建出区域的生态安全指数ESI(王耀宗等，2010).以区域的土地利用/覆盖数据为基础，首先建立各种土地利用/覆被类型与区域生态风险之间的经验联系，再利用各种土地利用/覆被类型的面积比例，构建各种土地利用/覆被类型的生态风险指数ERI，最后构建出所需的区域生态安全指数ESI.具体计算公式见式(5)~(6).
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(5) |
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(6) |
式中，Ai为样本区域内第i种土地利用/覆被类型的总面积(km2)，A为样本区域的土地总面积(km2)，Wi为第i种土地利用/覆被类型的生态风险强度系数.Ai可以通过ArcGIS在土地利用/覆被图的基础上直接计算出来，现对Wi的取值进行说明(谢花林，2011；荆玉平等，2008；李谢辉等，2008)(式(7)).
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(7) |
式中，景观脆弱度指数Fi由专家咨询法并归一化获得，景观结构指数Si、景观破碎度指数Ci、景观分离度指数Ni、景观优势度指数Di的计算公式如式(8)~(12) 所示.
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(8) |
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(12) |
式中，ni为景观类型i的斑块数，Ai代表样本区域内第i种土地利用/覆被类型的总面积(km2)，Ii为景观类型i的距离指数，A为景观总面积(km2)，Hmax是多样性指数的最大值，Pi为景观类型i所占面积的比例，m景观组是分类数，a、b、c为相应各景观指数的权重，且a+b+c=1，根据分析权衡，认为破碎度指数最为重要，其次为分离度和优势度指数，以上3种指数分别赋以0.5、0.3、0.2的权值.
为了计算研究区的生态风险，本文根据研究区面积的大小和采样工作量，并考虑到本研究区的景观类型较为单一，采用10 km×10 km的正方形单元网格进行等间距采样，共划分风险小区32个(图 3).基于景观指数所构建的风险指数，计算每个风险小区的景观生态风险值.
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| 图 3 生态风险小区的划分 Fig. 3 Division of the ecological risk area |
结合研究区土地利用/覆被数据、统计年鉴，对解译结果进行验证，得到3期土地利用/覆被现状图(图 4).土地利用/覆被类型的转移变化较为明显，其中，盐碱地向湿地和湿地向其他(裸地和戈壁)2个变化类型转移的规模最显著(表 2).从地类转出去向来看，近17年来，艾比湖湿地自然保护区其他(裸地和戈壁)面积转出547.65 km2，其主要流向荒漠、盐碱地和林草地，分别占其他(裸地和戈壁)转出总面积的41.24%、35.71%和12.59%.从地类补给来源来看，盐碱地面积新增加335.52 km2，主要来源于其他(裸地和戈壁)、湿地和水域，分别占盐碱地新增总面积的58.29%、24.97%和15.32%.地类之间存在相互转换，互为补给源，转出面积大于补给面积，地类面积减少，反之地类面积增加.
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| 图 4 1998、2006和2014年艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被现状 Fig. 4 Land use/cover of Ebinur Lake Wetland Nature Reserve in 1998, 2006 and 2014 |
| 表 2 艾比湖湿地自然保护区1998—2014年土地利用/覆被状态转移矩阵 Table 2 Transition matrix of land use/cover change in Ebinur Lake Wetland Nature Reserve during 1998—2014 |
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从各时段面积变化数据可知，盐碱地、其他(裸地和戈壁)与水域的面积变化最大，林草地面积变化最小.整个研究区内湿地与水域面积先增后减，盐碱地与荒漠面积先减后增，林草地呈增加趋势，而其他(裸地和戈壁)土地利用/覆被类型呈减少趋势.
两时段内的具体变化(图 5)分析如下：① 1998—2006年，湿地的面积净变化指数最高(76%)，湿地急剧增加，面积增加最多(197.16 km2)，由于2004年起，新疆启动了艾比湖流域人工增水工程，导致湿地的面积净变化指数较高；盐碱地、荒漠及其他(裸地和戈壁)面积减少，林草地与水域面积均有所增加.② 2006—2014年，湿地、水域及其他(裸地和戈壁)均呈减少趋势，林草地、盐碱地及荒漠呈增长趋势，其中，林草地的增长速率是上一期的4倍.在这期间荒漠的面积净变化指数最高，土地利用/覆被面积从90.63 km2增加至337.65 km2.
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| 图 5 1998、2006和2014年艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型面积净变化指数 Fig. 5 Net change index of land use/cover type area in 1998—2014 in Ebinur Lake Wetland Nature Reserve |
根据式(3)，对林草地、盐碱地、湿地、水域、荒漠及其他(裸地和戈壁)6种类型进行计算，结果见表 3.总体来看，湿地在核心区的变化率最大，变化率达8.1，2004年艾比湖启动增水工程，使得湿地面积先增加后减少.水域在实验区和缓冲区的变化率分别为2.86和2.80.林草地在核心区的变化率最大，其次为实验区和缓冲区.核心区主要为湖区，艾比湖湖面面积变化较大导致林草地面积变化率较大.盐碱地在实验区变化率较大，其次为缓冲区，结合3期土地利用/覆被图发现盐碱地面积呈增加趋势，盐碱地在实验区和缓冲区均出现局部性扩大.荒漠在缓冲区的变化率较大，结合图 2可知，荒漠呈增加趋势，在该区出现局部性扩大.湿地是重要的水源地，通过水面的热量和水汽交换，对湖区周边的气候有一定的湿润作用和气温效应，湖面的萎缩导致艾比湖湖滨区地下水位下降，植被衰退，湿地生态调控能力严重下降，加之过度樵柴、放牧活动，在阿拉山口大风的推动下，沙尘暴、扬尘和浮尘天气频发.
| 表 3 区域土地利用/覆被相对变化率 Table 3 Relative change rate of regional land use/cover |
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平均斑块面积(MPS)在一定程度上揭示了景观的破碎化程度.从表 4中可以看出，水域的MPS较大，荒漠和林草地的MPS较小，景观斑块破碎且分布零散.湿地、水域及荒漠的MPS有所增加，为改善艾比湖生态环境，2004年起，新疆启动了艾比湖流域人工增水工程，从而使得水域和湿地面积增加.林草地的MPS有所减少，而2014年与2007年相比，林草地面积呈增加趋势(表 2)，说明在此时段内植被破碎化程度加剧.
| 表 4 艾比湖湿地自然保护区各景观类型的景观格局指数 Table 4 Landscape pattern index of landscape type in Ebinur Lake Wetland Nature Reserve |
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最大斑块指数(LPI)反映了各景观类型最大面积斑块占景观总面积的比例，是优势度的一种度量方式.1998—2014年间，其他(裸地和戈壁)和水域的LPI较大，在一定程度上说明了其他(裸地和戈壁)和水域是研究区内的优势景观类型，且水域是最占优势的景观类型，在研究区内连片分布.荒漠的LPI有所增加，而水域的LPI有所减少，说明1998—2014年间水域对景观的控制作用逐渐减弱，而荒漠的景观优势度正在逐渐提升.
分维度指数(AWMPFD)反映了斑块的形状复杂性，其取值为1.0~2.0，值越大，就表示该景观形状越复杂.分维度指数为1.0，表示景观斑块的形状为正方形，分维度指数为2.0，表明景观斑块的形状最复杂.盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高，最大值分别达到1.3388和1.3926，表明盐碱地和其他(裸地和戈壁)的景观斑块形状最复杂.与1998年相比，林草地、盐碱地、湿地、水域及荒漠的分维度指数都有所增加，而其他(裸地和戈壁)有所减少.说明受气候和人类活动的影响，林草地、盐碱地、湿地、水域及荒漠的形状越来越不规则，而其他(裸地和戈壁)类型的形状趋于规则.
聚集度指数(COHESION)用来度量景观中不同斑块类型的聚集程度，值越大反映同一景观类型斑块的高度聚集.其他(裸地和戈壁)和水域的聚集度指数较大，均在99.75以上.林草地聚集度指数较小，说明空间分布离散，破碎化程度高，连通性低.1998—2014年，林草地聚集度呈增加趋势；盐碱地、湿地、水域及荒漠聚集度均呈先减少后增加的趋势.
4.4.2 景观水平上景观格局变化特征表 5为不同时期艾比湖湿地自然保护区景观水平上的景观指数，1998—2014年期间，斑块个数(NP)呈先减少后增加的趋势，总体斑块个数呈增加趋势，说明景观趋于破碎化.1998—2014年景观形状指数(LSI)呈先减少后增加的趋势，在1998—2006年景观形状指数减少了27.5，景观形状趋于简单.1998—2014年聚集度指数(CONTAG)呈先增加后减少的趋势，说明在2006年景观连通性较高，空间分布较均匀.香农多样性指数(SHDI)呈增加趋势，说明斑块类型趋于多样化，景观丰富度增加.整体来看，1998—2014年期间多样性指数增加，说明各景观类型所占比例趋于均衡化，作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小，景观异质性增加.
| 表 5 艾比湖湿地自然保护区各景观类型的景观格局指数 Table 5 Landscape pattern index of landscape type in Ebinur Lake Wetland Nature Reserve |
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由式(6) 得到1998—2014年的生态安全指数，发现最大值、最小值、中位数、平均值均呈增加趋势(图 6a)，表明生态环境往好的方向发展.艾比湖的退林还草政策使得植被有所增加，因此，生态环境得到了改善(白祥，2010).
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| 图 6 1998—2014年艾比湖湿地自然保护区生态安全指数变化(a)和生态环境变化趋势(b) Fig. 6 Change trend of ecological security index (a) and ecological environment quality (b) of Ebinur Lake Wetland Nature Reserve in 1998—2014 |
分析表 6可知，1998—2006年生态环境指数升高24.5%，2006—2014年降低33.7%，降低程度大于升高程度，因此，1998—2014年艾比湖湿地自然保护区生态环境指数总体呈下降趋势，共下降了17.4%.各土地利用/覆被类型中，水域和湿地的生态环境指数较高，对研究区域生态环境的贡献率较大.1998—2014年，水域的生态环境指数减少最多，共减少了56.5%，湿地生态环境指数增加最多，增加了88.2%.
| 表 6 艾比湖湿地自然保护区生态环境指数 Table 6 Ecological environment index in Ebinur Lake Wetland Nature Reserve |
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由于区域内生态环境质量同时存在好转和恶化两种相反的变化趋势，在一定程度上这两种趋势在一定区域内相互抵消，使得总体上与变化趋势较大的一种趋势相对应.因此，湿地生态环境指数的升高并不意味着生态环境没有发生过恶化(李晓文等，2003).分析1998—2006年和2006—2014年土地利用/覆被类型相互转化对区域生态环境指数的贡献率(表 7)，能获取生态环境变化的主要特征及驱动因素.结果表明，两期土地利用/覆被变化对生态环境改善的贡献率要高于对生态环境恶化的贡献率，随着土地利用/覆被变化，生态环境质量有一定的提高.湿地、水域和其他(裸地和戈壁)的减少是生态环境质量下降的主要驱动力，其中，湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素.湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境等方面有其它系统不可替代的作用.湿地、水域和其他(裸地和戈壁)的增加是生态环境质量上升的主要驱动力.盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素.盐尘暴不同于一般的沙尘暴，它含有密度很高、很细的盐碱粉尘，能极大地污染空气、食物、土壤和水源，并引发疾病，腐蚀设备；在强烈的风蚀作用下，盐尘加剧了对农作物的危害，加速了土地盐渍化，极大地影响了居民身体健康.由此可见，湿地、水域和其他(裸地和戈壁)是影响艾比湖湿地自然保护区生态环境质量变化的主要因素.
| 表 7 1998—2014年艾比湖湿地自然保护区各土地利用/覆被类型对生态环境变化的贡献率 Table 7 Contribution rate of different types of land use/cover to ecological environment change in 1998—2014 in Ebinur Lake Wetland Nature Reserve |
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采用差值法对生态安全指数进行分类，将研究区划分为5个等级，趋势分析空间分布图如图 6b所示.1998—2014年艾比湖湿地自然保护区的生态环境质量有所改善，退化区主要集中在湖区，由于奎屯河流域大面积的开荒，原先流入艾比湖的奎屯河、四棵树河、古尔图河等河流均无地表径流入湖，导致湖水萎缩，实施人工增水工程只能推迟艾比湖湖面的萎缩，而不能阻止湖面的锐减.湖区周围环境状况基本不变，研究区西部、东部、东北部及西南部环境质量明显改善，其他地区环境质量轻微改善.综上所述，环境质量退化区域主要集中在核心区，实验区和缓冲区生态环境质量都有所改善.因此，应注重对核心区域的保护，尤其是核心区域的南部.
在上述景观格局生态环境效应研究的基础上，探讨了自然和人为因素的主要指标对生态环境的影响.1998—2014年艾比湖湿地自然保护区年降水量总变化显示，降水量在波动中呈下降趋势(图 7a).1998—2006年一元线性拟合方程为：y=-2.3167x+4761.2，表明艾比湖湿地自然保护区降水以2.3167 mm · a-1的速率在减少.2006—2014年一元线性拟合方程为：y=1.1733x-2247.3，表明艾比湖湿地自然保护区降水以1.1733 mm · a-1的速率在增加.
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| 图 7 1998—2014年艾比湖湿地自然保护区年降水量(a)、年平均温度(b)和年均蒸发量(c)变化 Fig. 7 Annual precipitation(a), annual mean temperature(b) and annual mean evaporation(c) of Ebinur Lake Wetland Nature Reserve in 1998—2014 |
从1998—2014年艾比湖湿地自然保护区年均气温可以看出(图 7b)，艾比湖湿地自然保护区温度序列在波动中轻微上升.1998—2006年一元线性拟合方程为：y=0.025x-41.45，气温以0.25 ℃/10 a的速率在上升.
2006—2014年一元线性拟合方程为：y=-0.1633x+337.17，表明艾比湖湿地自然保护区温度以1.633 ℃/10 a的速率在降低.
1998—2014年，艾比湖湿地自然保护区蒸发量在波动中呈下降趋势(图 7c).1998—2006年一元线性拟合方程为：y=-48.075x+97560，该区域蒸发量以48.075 mm · a-1的速率在减少.2006—2014年一元线性拟合方程为：y= 40.387 x-79937，该区域蒸发量以40.387 mm · a-1的速率在增加.
1998—2006年，降水量减少，温度升高，温度的持续升高加速了区域内地表水分的流失，使干旱程度加大，导致入湖水量减少.而湖滨植被因需水得不到满足，加之人类过度开垦，最终使得植被覆盖下降.阿拉山口大风将裸露湖床疏松的盐漠粉尘吹起，而盐尘污染会危害人、畜健康，危害电网，腐蚀路轨等，引发一系列的生态环境问题.2006—2014年，降水量增加，温度迅速降低，艾比湖区域相对湿润，湖面面积有所增加，使得生态系统退化和沙尘暴、扬尘和浮尘天气得到有效控制.与此同时，在研究区成为保护区以后，人类活动受到了限制，天然草地有所恢复，这主要归功于国家的退耕还林、还草政策的实施及荒漠交错带对生态环境重要性的认识，建立了保护区，减缓了环境的进一步恶化(白祥，2010).
植被物候变化随自然季节呈现一定的规律性，根据其演变规律可分析气候变化对生态系统的影响程度(李晓文等，2003).据1998—2014年的气象资料，降水量呈下降趋势，降水减少使植物存活率降低，导致植被覆盖率下降，从而影响生态环境的健康发展.
为了研究艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化因素，本文分析了艾比湖湿地自然保护区生态环境指数与自然、人为因素的综合关系.其中，以艾比湖湿地自然保护区生态环境指数作为因变量，以景观指数和自然因素的平均斑块面积、最大斑块指数、分维度指数、聚集度指数、年径流量这5个要素作为自变量，建立艾比湖湿地自然保护区生态环境指数与自然、人为因素间的多元线性回归方程：
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(13) |
式中，Y为艾比湖湿地自然保护区生态环境指数，X1为平均斑块面积，X2为最大斑块指数，X3为分维度指数，X4为聚集度指数，X5为年径流量.方程中拟合系数R2=0.688，表明综合拟合模型与数据的拟合程度较好.
在此基础上，通过比较艾比湖湿地自然保护区生态环境指数与各要素之间的Pearson相关性，可以得出在0.01水平置信度下，艾比湖湿地自然保护区生态环境指数与平均斑块面积X1的相关系数r为0.797，在0.05水平置信度下，艾比湖湿地自然保护区生态环境指数与分维度指数X3的相关系数r为-0.624.因此，艾比湖湿地自然保护区生态环境指数与平均斑块面积X1、分维度指数X3均呈显著相关，在此基础上，建立了优选多元线性回归方程：
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式中，R2=0.636，且通过了α=0.01的显著性水平检验，表明优选拟合模型与数据的拟合程度较好，因此，建立的优选多元线性回归方程可用.
5 讨论(Discussion)艾比湖湿地自然保护区生态环境变化作为一个系统过程，具有高度的复杂性(张杨等，2011).目前对艾比湖湿地自然保护区的研究仅限于动态表象层面的观察，而未涉及研究区动态过程中各生态要素之间的耦合关系及微观机理等关键问题.本文以艾比湖湿地自然保护区为例，研究了土地利用/覆被变化的景观格局变化效应和气候生态环境效应对生态环境的影响.但本文仅限于对景观格局和气候的定性的分析，缺少两者耦合规律性的定量研究，下一步应加强对气候效应和景观格局效应耦合规律的数学定量模型研究.
土地利用/覆被变化的环境要素效应不仅仅是气候生态环境效应，还包括水环境效应、土壤环境效应和生物多样性等.不仅如此，土地利用/覆被变化的综合生态效应也不单是景观格局变化效应，还包括物质能力循环效应和区域生态服务价值效应(王晓东等，2014).本研究仅从土地利用/覆被变化生态环境效应的其中两方面进行了阐述，以后的研究重点应放在土地利用/覆被变化生态环境效应的其他方面.
艾比湖地区生态用水呈现逐年减少的态势，与预期生态用水的差距越来越大(来风兵等，2015).如不进行治理，艾比湖地区生态环境将持续退化，甚至恶化到艾比湖干涸、消失，而艾比湖流域将成为新疆继塔里木河之后的第二大生态退化区.精河县的经济以农业为主导，其第二、三产业落后，其农业用水量占总用水量的90%以上.但农田灌溉的水资源利用率较低，浪费现象严重.因此，要加大对农田水利设施的投资力度，加大防渗渠的修建，变农田大水漫灌、畦灌模式为膜上灌、滴灌模式，大力推广滴灌技术，提高农田水资源利用率、渠道防渗率，积极应用科学技术节水灌溉，大力发展节水型农业，减少农作物用水量.
政策制度的建立主要是流域内生态补偿政策的建立，包括地方生态保护政策、水电费收取分配政策的制定等内容(哈斯琴格乐，2015).当前阶段，应把水费政策的修订作为重要内容，对农业用水、工业用水、城镇居民用水、商业餐饮等服务业用水分类分价，不同领域间应大幅度拉开水价标准，通过价格机制科学合理地配置水资源，更好地体现其生态价值.
6 结论(Conclusions)1) 水域和其他(裸地和戈壁)是研究区内的优势景观类型.水域的平均斑块面积最大，水域和其他(裸地和戈壁)的最大斑块指数较高，盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高，水域和其他(裸地和戈壁)的聚集度指数较大，林草地空间分布离散，破碎化程度高，连通性差.1998—2014年期间多样性指数增加，说明各景观类型所占比例趋于均衡化，作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小，景观异质性增加.
2)1998—2014年间，艾比湖湿地自然保护区总体生态环境指数呈逐步升高趋势，但生态环境质量的改善与恶化两种趋势并存，并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征；盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素，湿地在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境等方面有着其它系统不可替代的作用；湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素，相比沙尘暴而言，盐尘暴的危害更大，盐碱粉尘能极大地污染空气、食物、土壤和水源，并引发疾病，腐蚀设备；在强烈的风蚀作用下，盐尘加剧了对农作物的危害，加速了土地盐渍化，极大地影响了居民身体健康.
3) 据1998—2014年的气象资料，降水量呈下降趋势，降水减少使植物存活率降低，导致植被覆盖率下降，从而影响生态环境的健康发展.另外，在分析驱动机制的基础上，建立了优选多元线性回归方程，结果表明，在景观指数和年径流量中，艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化与平均斑块面积和分维度指数均呈显著相关.
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