台兰河绿洲灌区土地利用变化与水资源动态研究

基于2000年和2005年的遥感影像,利用RS,GIS及景观生态学方法,对台兰河绿洲灌区2000-2005年的土地利用进行监测,并分析了不同时期台兰河绿洲灌区水资源开发利用程度.对研究区土地利用与水资源动态变化关系进行了分析.结果表明,2000-2005年耕地面积和水域面积年均增加分别为3 603.8 hm2和151.4 hm2;绿洲林地和草地大面积减少,减少量分别为2 247.07 hm2和14 325.9 hm2,相应地绿地面积减少了165 72.97 hm2;草地和林地等生态用地的减少是灌区耕地增加的主要来源,转移比例分别为13.97%和5.93%.地表来水量不断减少的情况下,灌区地下水开采量从1989年的5.91×106m3增加到2003年的1.39×107m3,灌溉面积和机井数量不断增大,地下水开采强度日益增加,地下水水位呈日益下降的趋势.农业用水所占比例过大,生态用水逐渐缩减.     

基于RS与GIS的内蒙古武川县退耕还林生态成效监测

为监测半干旱地区退耕还林工程实施的效果,基于MODIS NDVI时间序列数据及土地利用数据,该文对内蒙古武川县的土地利用变化及植被覆盖变化进行了研究。结果表明:1)2000-2013年,武川县植被覆盖呈增加趋势发展的面积占33.55%,呈减少趋势发展的面积占30.15%,无显著变化的占36.30%,植被覆盖变化的空间差异明显,植被退化的区域重点集中于武川县的西北部。2)1999-2010年间,研究区耕地面积净减少18 809.29 hm2,耕地转为草地13 873.48hm2,转为林地5 429.81 hm2,草地转为林地13 554.25 hm2;结合地形特征,退耕地重点分布于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围,并随着坡度与海拔的增加,退耕的幅度越来越大。3)退耕区中,植被覆盖下降的面积占20.98%,植被覆盖增加的面积占43.89%;在非退耕区,植被覆盖下降的区域面积占29.40%,植被覆盖增加的占34.14%。整体来看,退耕区植被的改善程度要高于非退耕区。4)进一步分析发现,退耕区中,耕地-草地的植被呈退化趋势发展,退化区域集中于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围;在耕地-林地与草地-林地区域,其整体植被覆盖均显著提高,其中,耕地-林地的植被改善区域集中于2°~6°坡度与1 500~1 750 m海拔范围,草地-林地的植被改善区域重点分布于6°~15°、2°~6°及15°~25°坡度范围与1 500~2 000 m海拔范围。在非退耕区,耕地保持区、林地保持区与林地-草地区域的植被覆盖整体增加,而草地保持区、草地-耕地与草地-沙地区域的植被覆盖整体下降。     

塔里木河下游生态环境对输水的积极响应

塔里木河下游是我国西部生态与环境问题最为突出的地区.由于人类不合理的资源开发,导致该地区生态问题日益突出.本文结合塔里木河下游5次生态输水,通过3年对输水后生态环境变化的监测,就塔里木河下游生态环境对输水的积极响应进行了分析.结果显示:(1)生态输水后地下水位在时间上和空间上各有其变化规律,在时间上近河道水位响应快,远河道水位响应慢.在空间上距河道不同距离和不同河段上地下水上升的幅度不同.(2)输水后天然植被的响应主要表现在植被种类和植被盖度的增加上;(3)鉴于输水后生态响应的范围仍然较小,因此输水工程还应该继续进行并适当调整输水的方式.     

重新认识黄河

 要研究黄河下游治理方向,首先需要重新认识黄河。黄河现在的特点是干旱年份上中游一些支流径流量减少幅度大于降水量减少的幅度,社会经济用水和生态植被用水量在增加,入黄泥沙减少的同时径流量也减少。对于今后黄河的治理,需要研究下游的年均水量及汛期水量的可能变化,减沙量与减水量的变化幅度和增加下游汛期水量的可行性。按照“与自然和谐共存”的思想,总结了黄河流域治理开发以及水土保持、植被恢复等生态环境建设中的基本教训。     

彭水县退耕还林情况调查及促进退耕农户增收的对策

退耕还林是国家西部大开发的一项重要政策,是建设生态文明的重大举措。退耕地区农户生活问题如果不解决,将有复耕的可能。重庆市彭水县共有21个退耕还林乡镇(街道),涉及106个村(居委)22325户76390人,面积0.65万hm2。全县退耕还林区共有基本口粮田5551hm2,人均基本口粮田低于(0.50×667)m2的退耕户有1008户3875人,占退耕还林人口比例6.22%,人均粮食产量266kg,人均纯收入3805元。2012年全县退耕农户人均纯收入5915元,人均纯收入在国家贫困线以下的退耕户有1461户,人均基本口粮田低于(0.50×667)m2且收入在国家贫困线下的有621户。针对问题分析,提出"加大基本口粮田建设力度,提高耕地生产能力;加大后续产业发展,增加退耕农户收入;新增退耕还林任务,巩固生态治理效果;加强基础设施建设,改善生产生活条件;实施易地搬迁"等建议对策。     

人类活动对土地沙漠化的影响研究——以塔里木河下游为例

塔里木河下游地区是干旱区中沙漠化进程最显著的地区之一。由于近50a以来人类不合理的开发活动,造成生态环境出现严重的退化。特别是以天然植被为主体的生态系统和生态过程因对水资源时空格局的人为改变而受到严重影响,造成环境恶化、天然植被全面衰败、沙漠化加剧。本研究主要从引起塔里木河下游沙漠化的原因入手,从整体、部分的关系进一步发现塔里木河下游流域沙漠化原因,运用3S技术和有关统计资料分析塔里木河干流区域人口增长、水资源利用对塔里木河下游土地沙漠化的影响途径以及影响程度。分析结果表明,新疆塔里木河下游土地沙漠化的直接成因是干流耗水量的增加和下游来水量的减少,而来水量的减少与上中游流域段耕地面积的增加有密切关系。人口数量的增长和耕地面积也有很大的相关性。进一步发现在塔里木河这样典型的内陆河流域,人口增长对耕地面积(在干旱区流域基本等同于灌溉面积)不仅有密切的关系,而且不同的流域段人口增长对耕地增大的驱动效果也不同,人口增长的驱动对下游土地退化的影响具有从源流向下游的传递性,下游的土地沙化主要通过源流和上中游人口增长对下游来水量的影响传递产生。     

中国耕地非农化趋势及其对碳收支影响的模拟

伴随快速工业化、城镇化进程,中国耕地非农化不断加快,由此带来碳排放迅速增加、生态环境和温室效应不断恶化。鉴于此,该文将耕地非农化与碳收支纳入统一框架,运用系统动力学方法模拟1996-2020年间耕地非农化带来的碳收支盈亏量。结果表明:1)整体分析判断,中国耕地非农化处于递增趋势且空间分布主要集中在东部,并呈现耕地规模递减、建设用地递增状态。2)模拟结果显示,1996-2020年全国耕地由1.293×108hm2减少到1.204×108hm2,建设用地从2.407×107 hm2增加到3.073×107 hm2,并且耕地非农化碳汇量由7.90×108t减少到7.48×108 t,碳源量从9.34×109t增加到1.17×1010 t。3)区域比较发现,全国耕地非农化碳收支表现为碳源且总体上呈递增趋势,并且2020年东部地区碳支出量最大为5.029×109 t,西部次之为2.261×109 t,中部略小于西部为2.216×109 t,东北地区最小为1.084×109 t。     

塔里木河下游生态输水对植被恢复和沙漠化逆转的影响

针对近50 a来人类不合理的资源开发,导致塔里木河下游地区沙漠化程度加剧等一系列生态环境问题,结合实地考察和野外调查资料以及遥感影像数据,运用植被覆盖度、沙漠化动态度模型分析法,对塔里木河下游生态输水前后植被和沙漠化状况进行了分析。研究结果表明,生态输水后,植被覆盖度增大,植物种数明显增加;胡杨冠幅增大;裸地、沙地面积减少;非沙漠化和轻度沙漠化土地面积不断扩大,而重度沙漠化面积有减小趋势。生态输水对塔里木河下游植被恢复和沙漠化逆转起到了明显的作用。     

黄河水资源量及亏缺预测

水量 :黄河多年平均年径流量 580亿 m3 ,相当于全国河川径流量的 2 %。承担全国 1 5%的耕地、1 2 %人口、50座大中城市的供水任务。黄河流域缺水预测 :正常来水年份情况下 ,2 0 1 0年黄河流域缺水 40亿 m3 ;2 0 30年缺水 1 1 0亿 m3 ;2 0 50年缺水 1 60亿 m3 左右 ,枯水年份缺水更多。该估算考虑因素 :开展节水灌溉 ,农业用水可以不增加 ,甚至略有减少 ;西部开发会使黄河流域工业有较大发展 ,工业缺水将比较严重 ;下游河道汛期输沙 ,非污期生态基流、中游水土保持等生态环境用水不可增加。黄河水资源量及亏缺预测…     

对塔里木河流域水保生态建设的几点浅识

塔里木河流域综合治理关系西部大开发和新疆的经济社会可持续发展。该流域的水保生态建设的指导思想是人与自然和谐相处 ,以生态和环保为根本 ,尊重科学、尊重自然规律。建议 :把生态用水放在首位 ,建立水保生态修复保护区 ,建立水保生态监督、监测机构 ,实施退耕封育保护工程等。     

榆林地区农田灌溉的现状、开发潜力与途径

该文系统地对榆林地区农田灌溉和水利资源进行分析,指出该区水地的重点开发区在北六县,灌溉农田可发展到15万hm²,1 hm²产量到6 000 kg,粮田面积为10万hm²,即可产粮达6亿kg。南部丘陵区发展集水补灌农业,修水窖150万孔,可对15万hm²梯田进行补灌,其中10万hm²种粮食,使粮食产量提高到3 750 kg/hm²,可产粮3.75亿kg,全区共产粮9.75亿kg     

半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究

在半干旱地区的杨凌,通过对大田夏玉米在拔节期和抽雄期进行灌溉水和氮肥的不同数量和空间耦合处理,研究了不同耦合方式对玉米生理特性和产量的影响及其节水效果,结果表明:在全生育期灌水量为1125m³/hm²和600m³/hm²的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种水肥空间耦合方式的产量之间不存在显著差异(P<0.05);玉米全生育期灌水量从2250m³/hm²下降到600m³/hm²,玉米产量下降幅度小于15.26%;在相同灌水量下,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水的根系活力、光合速率、产量和灌溉水利用效率较高;在试验范围内,灌水量越高,水分利用效率越低。以上结果表明,在杨凌地区夏玉米生产中仍有较大的节水潜力;在试验条件下,每次灌水562.5m³/hm²,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水处理是较好的水肥空间耦合方式     

中亚五国棉花和冬小麦需水量的变化及预测

农业灌溉用水是中亚地区最主要的水资源利用方式,灌溉用水量的变化直接影响中亚地区水资源消耗量,进而影响水资源管理和配置。作物需水量是衡量农业灌溉用水量的直接指标,为此本文以中亚主要作物棉花和冬小麦为研究对象,分析了2006—2015年中亚地区灌溉农业用地,以及棉花和冬小麦的需水量变化,并利用CA_Markov方法预测了2030年灌溉农地的变化,进而分析了未来中亚地区农业需水量的状况。研究表明,2006—2015年,中亚地区灌溉农田面积总体增加492km~2,其中哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和土库曼斯坦均有所增加,但塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦有所减少。2006—2015年,棉花需水量只在土库曼斯坦和哈萨克斯坦东部地区显著增加(2.5～4.3 mm·a~(-1)),在吉尔吉斯斯坦显著减少,并且是唯一呈现总体减少趋势的国家。冬小麦需水量在土库曼斯坦明显增加(10.0mm·a~(-1))。至2015年,土库曼斯坦的棉花总灌溉水量增幅最大(3.44%),其他4个国家变化较小。中亚五国冬小麦的总灌溉水量均呈上升趋势; 2030年,土库曼斯坦是唯一灌溉农业用地增加的国家,棉花和冬小麦的总灌溉水量均明显增加,棉花灌溉水量增加约28km~3,冬小麦增加约17 km~3。     

不同水平年塔里木河流域灌溉面积超载分析

为探讨不同水平年塔里木河流域可承载最大灌溉面积及超载情况,该文依据水量平衡原理,以当地实际情况调用水原则为基础,计算出2010年和2020年塔里木河流域4条源流和1条干流(四源一干)可承载的最大灌溉面积及实际灌溉面积。结果表明:1)2010年四源一干实际灌溉面积有17.1×105 hm2,而流域可承载最大灌溉面积只有12.9×105 hm2,共超载了4.33×105 hm2,超载了33.6%,其中有4个流域超载严重,叶尔羌河、阿克苏河、开-孔河流域和塔里木河干流灌溉面积分别超载了21.0%、35.2%、84.6%、66.7%;2)与2010年相比,2020年预计只有3个流域超载而且各流域的超载比例均大幅度下降,超载面积总共减少了2.98×105 hm2,减少了68.86%。2020年环境承载力增加的主要原因可能在于:水资源利用水平提高和规划灌溉面积减少。该研究可为塔里木河流域绿洲规模的研究提供参考。     

雄安新区上游农业种植结构及需水时空演变

本文利用作物模型模拟小麦、玉米灌溉需水量,结合蒸发皿法估算蔬菜、果树等其他作物需水量,回溯雄安新区上游1986-2015年农业种植结构及农业需水的时空演变趋势,摸清不同作物的需水量比例及时间变化,并推算了消除降水年际波动的1970-2015年农作物灌溉需水量,探讨单纯人类活动下的农业需水量变化趋势。结果表明,1986-2015年,研究区作物播种总面积总体呈上升趋势,耕地面积多年平均84.9万hm²,有效灌溉面积平均71.3万hm²,占总耕地面积的84%。其中小麦播种面积稍有下降,玉米、蔬菜播种面积显著增加,果树种植比例在山区增加、平原区减少。研究区多年平均灌溉需水量22.52×10⁸ m³,小麦、玉米、蔬菜、果树和其他作物分别占灌溉需水总量的58.6%、12.6%、5.8%、16.3%和6.7%,受播种面积增加影响,1970-2015年,蔬菜和果树需水显著上升。从空间上来看,灌溉需水总量在上游山区上升显著,而在平原区表现为下降;排除降水的年际波动后,研究区作物需水自1970年以来一直呈上升趋势,进入20世纪80年代中期,虽然整体上升减缓,但随农业播种总面积增加和蔬菜、水果需水增加影响,需水量整体呈缓慢上升趋势。因此,控制上游农业用水,种植低耗水作物、减少耗水作物的种植面积,是恢复雄安新区清水产流的关键。     

塔里木公路防护林生态工程营建与维护

塔里木公路防护林生态工程建设是在沙漠腹地生物防沙试验研究的基础上,依据公路沿线自然条件和立地条件,选择和确定防护林生态工程营建的植物种、林地结构布局以及灌溉方式。塔里木公路防护林生态工程全长436km,林带宽度72～78m,林带面积3128hm~2；植物种选用抗逆性极强的柽柳、沙拐枣、梭梭、胡杨、沙枣等灌木及乔木；树种配置采用行间混交,林带结构选用株行距为1m×2m或1m×1m；整体布局包括阻沙带和固沙带；灌溉方式为滴灌；水源为公路沿线的高矿化度地下水。初步观测表明,防护林工程防护效益和环境改善作用明显,防护林灌溉取水没有对地下水环境形成负面影响。     

新疆棉花种植面积的时空变化及适度规模研究

本研究通过对建国以来新疆植棉业的调查数据进行统计分析, 探究其时序演变规律和空间分布特点,并运用模糊数学理论和层次分析法, 构建植棉规模及其影响因素的交互作用模型, 揭示新疆植棉业发展的适度规模。研究结果表明: (1)1949 年以来, 新疆植棉规模不断扩大, 从1949 年的33.41×10³ hm² 上升到2007 年的1 782.60×10³ hm², 且表现出明显的阶段性和波动性; 三大棉区即南疆棉区、北疆棉区、东疆棉区变化特点各异, 其中南疆棉区起主导作用; 按绿洲分类棉区中, 以塔里木盆地绿洲棉区和西北沿边绿洲棉区变化明显。(2)现有条件下, 整个新疆棉花种植经营适度规模以800×10³~1 000×10³ hm² 为最优, 600×10³~800×10³ hm² 次之,400×10³～600×10³ hm² 再次之, ＞1 000×10³ hm² 最差。该规模标准可作为制定新疆植棉业发展、安排植棉业经济投入和劳动力投入、进一步优化农业产业结构的依据。     

华北平原种植结构变化对农业需水的影响

不同种植结构下的农田需水研究是调整农业种植结构、制定切实可行的区域灌溉方案的重要依据。为了定量估算华北平原种植结构变化对农业需水的影响,本文基于MODIS NDVI数据和TM/ETM遥感影像提取了2002年和2012年华北平原主要作物类型及其种植面积,同时基于作物系数法计算了华北平原7种主要作物需水量,分析了华北平原种植结构变化对作物需水的影响。结果表明:2002—2012年,主要作物种植面积减少60.7万hm~2。其中,种植面积明显减少的作物分别为冬小麦-夏玉米(-43.18万hm~2)、棉花(-32.43万hm~2)、水稻(-9.3万hm~2)和春玉米(-4.9万hm~2),种植面积增加的作物主要是林果(+16.61万hm~2)和蔬菜(+12.6万hm~2)。2002—2012年,华北平原主要作物的总需水量从742.7亿m~3下降至695.5亿m~3,共下降6.37%。其中,需水量减少的作物类型为冬小麦-夏玉米(-35.41亿m~3)、棉花(-24.31亿m~3)、水稻(-7.48亿m~3)和春玉米(-2.1亿m~3),需水量增加的为林果(+11.24亿m~3)和蔬菜(+10.71亿m~3)。从空间分布来看,华北平原作物需水量整体呈减少趋势,仅在河北平原、鲁西北以及滨海平原靠近城市周边的区域呈增加趋势,其中滨海平原需水增加量最大。华北平原由于作物种植面积减小引起的作物需水减少量达44.7亿m~3;由作物种植结构调整引起的作物需水减少量为2.5亿m~3。种植规模的减小是华北平原作物需水量减少的主要原因。     

东北地区土地利用转换及其生态效应分析

基于1990、1995、2000年3期Landsat TM影像数据,在遥感与GIS支持下分析了东北地区1990～2000年土地利用转换特征与格局,以及耕地内部水田与旱地转换态势和成因。研究表明：农业土地利用内部及其非农化转换趋势明显。耕地、草地年均减少4.99×10⁴和1.40×10⁴ hm²,水域、林地、建设用地年均增加2.39×10⁴、1.93×10⁴和1.44×10⁴ hm²;不同时期的土地利用类型转换差异较大,以1990～1995年间变化为主,耕地、林地和建设用地变化量分别占总变化量的93.5%、85.8%和75.8%。耕地内部水田和旱地的转换频繁,主要是政策调控和市场调节综合作用下实施农田改造工程的结果。退耕还林草与林草地开垦的逆向发展,以及水田与旱地频繁的转换过程,已带来土地退化、水资源浪费和环境恶化等严重负面效应。