Original paper

Vegetation response to Ecological Water Diversion in the lower Tarim River, Xinjiang, China

Zhandong, Sun; Opp, Christian; Run, Wang

Basic and Applied Dryland Research Vol. 3 No. 1 (2009), p. 1 - 16

28 references

published: Dec 15, 2009

DOI: 10.1127/badr/3/2009/1

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Abstract

To reverse large-scale ecosystem deterioration in the lower reaches of Tarim River (NW China) caused by interruptions in the water flow, an extensive water diversion project was initiated in 2000 to transfer water from the Bosten Lake towards the lower Tarim. Has the water transfer towards the lower Tarim been successful or not, was proved to check the riparian vegetation recovery and dynamic after the water diversion. This paper uses MODIS NDVI and other remote sensing data from 2000 to 2007 to analyze vegetation dynamics connected to changes in water supply. Results indicate that main vegetation types recover as a result of the project. The proportion of NDVI values < 0. 1 decreased since 2000 and increased for NDVI values higher than 0. 1. The Desert area was reduced from 47. 8% to 12. 8%, while the area covered by trees and shrubs increased from 2. 2% to 15. 9%. We interpreted these results as a true recovery of the vegetation. Precipitation rarely contributes directly to the water supply of dense vegetation, such as trees, shrubs and meadows. In contrast, growth of dense vegetation is primarily controlled through water transfer activities. The distribution of trees and shrubs is presently restricted to the surrounding of the river Tarim, with a width ranging from 1-5 km, and this area is correlated with the accumulated water transfer volume (R=0. 96/0. 01). The time period over which the water diversion is implemented can also affect vegetation restoration effects; nevertheless the water table increase is crucial for improvements in self-regulation. As a result, the water transfer volume and implementation time is becoming more flexible to keep a stable oasis ecosystem by the cumulative effects. Peak NDVI values appeared four years after the water transfer was implemented. These peak values mean that water began to support a dense vegetation cover.

Kurzfassung

Um die großräumigen Ökosystemzerstörungen als Folge von Abflussdezimierungen im Tarim-Unterlauf (NW China) zu stoppen und sie möglichst rückgängig zu machen, wurde im Jahr 2000 ein großes Wasserumverteilungsprojekt – vom Bosten Lake zum unteren Tarim – gestartet. War dieser Wassertransfer erfolgreich oder nicht, wurde an Hand der Wiederbesiedlung und Vegetationsdynamik in der Aue des unteren Tarim untersucht. Um die Entwicklung und Verbreitung der Regenerationsfähigkeit der Vegetation zu bestimmen wurde der NDVI (Normalized Density Vegetation Index) aus MODIS- und anderen Fernerkundungsdaten der Jahre von 2000 bis 2007 ermittelt und daraus Beziehungen zwischen der Vegetationsdynamik und der Wasserversorgung abgeleitet. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die durchschnittlichen NDVI-Werte erhöht haben und sich die Vegetation als Folge der Wasserzufuhr wieder stärker ausgebreitet hat. NDVI-Werte < 0, 1 sind rückläufig. Meist kam es zu einer Erhöhung der NDVI-Werte zwischen 0, 1 und 0, 4. Der Wüstenanteil ging von 47, 8% auf 12, 8% zurück, der Anteil der Baum- und Strauchvegetation stieg von 2, 2% auf 15, 9% während des Untersuchungszeitraums. Spärliche Vegetation reagiert äußerst sensibel auf Niederschlagsänderungen. Nach einem Niederschlag kommt es dort häufig zu einem kurzzeitigen Wachstumsschub. Dagegen trägt Niederschlag bei relativ dichter Baum-, Strauch- und Wiesenvegetation nur wenig zum Wachstum bei. Das Wachstum dieser dichten Vegetation wird vor allem durch den Wassertransfer gesteuert. Die Verbreitung der Baum- und Strauchvegetation ist derzeit an einen 1-5 km flussnahen Saum gebunden, dessen Ausdehnung mit der zugeführten Wassermenge korreliert (R=0. 96/0. 01). Der Zeitraum des Wassertransfers kann sich ebenfalls auf die Regeneration der Vegetation auswirken. Allerdings ist der Anstieg des Wassers entscheidend für die Revitalisierung der Vegetation. Insgesamt können die zugeführte Wassermenge und der Zeitraum der Applikation so kumulativ gesteuert werden, dass sich stabile Oasenökosystemzustände einstellen. NDVI-Höchstwerte wurden vier Jahre nach der Wasserapplikation festgestellt. Das heißt, die Wasserzufuhr hat zu einem verstärkten Wachstum der Vegetation und zu einem verbesserten ökologischen Entwicklungspotenzial beigetragen.

Keywords

Ecosystem deteriorationEcological restorationNDVIWater transferCentral AsiaÖkosystemstörungökologische RegenerationWassertransferZentralasien