生态输水对塔里木河下游植被恢复价值的影响

以生态输水后地下水动态变化引起的地表植被生物量差异为出发点,探讨生态输水对塔里木河下游植被恢复价值的影响。首先,利用生态输水前后地下水动态变化和地表植被响应的长期监测资料,以塔里木河下游考干断面为例,在垂直于河道方向上长2 000 m、平行河道方向宽100 m的样带内,选取2000年10月、2007年9—10月、2015年10月的植被监测与称重资料数据;其次,借鉴国内外生态经济价值量化方法,综合地表植被响应价值和地下水抬升的潜在价值计算输水后地表植被恢复价值。结果显示:(1)在塔里木河下游地区,生态输水使得地下水位明显抬升,水位的抬升幅度随着距河道距离的增加逐渐降低,植被盖度也随着距河道距离的增加呈现降低趋势;在距河道1 000 m以外,地下水位与植被盖度变化不明显;(2)2000—2007年植被新增生物量占2000—2015年植被新增生物量的57.02%,并且这两个时段植被新增生物量与距河道距离均呈现显著相关;(3)根据16次生态输水监测资料,计算出2007年与2015年该区间100 m宽的样带因输水而投入的水资源价值分别为8 266.5元、14805元,输水后植被总体恢复价值分别为53 811.67元、83 334.62元,投入产出比分别为1∶6.507、1∶5.63,说明生态输水的经济效益十分明显。     

塔里木河下游天然植被恢复的生态学机制

在分析塔里木河下游植被退化的基础上,系统阐述了塔里木河下游植被恢复的生态学机制。封闭的内陆盆地和干旱少雨的自然环境是塔里木河下游生态系统极度脆弱的内在因素,而人为干扰是塔里木河下游植被退化的主要驱动力。塔里木河下游植被的恢复,必须遵循干旱区植物的生态学性质,密切结合植被发生所需的环境条件,特别是干旱区植被分布格局与地下水的关系。2000年5月以来的生态输水使近河道地段地下水响应明显,横向于河道一定宽度范围内植被恢复明显,但这种恢复是有限的。     

基于EOS-MODIS的塔里木河下游应急输水以来的植被响应研究

塔里木河下游自2000年第一次应急输水以来,七年间共进行了七次应急输水,总输水量达到20.48×108m3,多次的应急输水给下游的生态环境带来明显的变化,尤其是河道两侧2km内1920km2的植被覆盖变化。本文重点依托EOS-MODIS的NDVI数据产品,结合历次应急输水实测资料,对七次应急输水以来下游研究区的植被覆盖变化进行综合的整体分析。结果表明:1)不同NDVI值所代表的植被对输水响应明显;2)各类植被面积的变化与输水量也存在良好的相关性;3)通过植被指数差值及植被盖度进行分析,表明植被覆盖变化在前五次输水后就已经达到较好的水平,后续两次输水则稳定的保持和推进这种良性变化,下游生态环境进一步改善需要多线程输水。结合实地调研,发现分析结果符合实地状况,说明利用MOD IS数据对下游生态环境目前及未来的变化监测是可行的。     

塔里木河下游植被种间关系与稳定性分析

在样方调查的基础上,对塔里木河下游的英苏、喀尔达依、阿拉干和依干不及麻4个监测断面的样地植被状况进行调查,在2×2列联表基础上,采用方差比率法(VR),应用联结系数(AC)、χ2检验与M. Godron稳定性测度方法对植被群落进行了种间联结分析与稳定性研究,得到如下结论:①总体相关性检验结果表明,4个断面中没有出现显著正联结的植物群落,塔里木河下游植物群落演替目前尚未达到稳定水平,且阿拉干与依干不及麻断面的植物群落正处于发育初期。②植物群落种间关系不显著,分布松散,更倾向于独立分布。群落的结构不稳定,存在于同一个样地内种对之间的依赖性不强,个别区域植物群落物种之间存在一定的竞争关系与排它作用。③根据已有的种间关系,可将塔里木河下游的植物群落划分为3个生态种组。     

塔里木河下游植被种间关系与稳定性分析

在样方调查的基础上,对塔里木河下游的英苏、喀尔达依、阿拉干和依干不及麻4个监测断面的样地植被状况进行调查,在2×2列联表基础上,采用方差比率法(VR),应用联结系数(AC)、c²检验与M.Godron稳定性测度方法对植被群落进行了种间联结分析与稳定性研究,得到如下结论：① 总体相关性检验结果表明,4个断面中没有出现显著正联结的植物群落,塔里木河下游植物群落演替目前尚未达到稳定水平,且阿拉干与依干不及麻断面的植物群落正处于发育初期。② 植物群落种间关系不显著,分布松散,更倾向于独立分布。群落的结构不稳定,存在于同一个样地内种对之间的依赖性不强,个别区域植物群落物种之间存在一定的竞争关系与排它作用。③ 根据已有的种间关系,可将塔里木河下游的植物群落划分为3个生态种组。     

塔里木河下游植被生物量的动态模拟及其宏观价值评估

植被的生物量具有宏观价值,是对植被系统功能的重要反映。在塔里木河下游河道附近,植被分布较多。研究塔里木河下游植被生物量及宏观价值变化特征,对于评估生态输水的效益以及制定合理的输水政策具有重要的指导意义。本研究运用塔里木河下游的科学调查资料以及2001年的植被资源清查资料,采用实地调查方法推算了塔里木河下游胡杨、柽柳的生物量及其净生产力特征,采用刈割称重的方法推算了林下草本的生物量和净生产力特征,并对植被生物量的动态变化规律和宏观价值进行了模拟。研究表明:1)2001年塔里木河下游植被总生物量约为72004t,平均生物量约为322.51kg/hm²,远低于全国的平均生物量水平(77.4t/hm²);单位面积的净生产力为18.19kg/(hm²·年),总净生产力为4060.82t/年。2)塔里木河下游的植被组成以柽柳为主体,胡杨和草本植物的生物量较低;这一方面说明胡杨和草本植物的质量较差,胡杨老化、草地退化严重,但另一方面也表明如果对现有的植被进行合理的保护与恢复,塔里木河下游的胡杨和草地还有很大的发展潜力。3)塔里木河下游...     

干旱区地下水埋深空间分布对天然植被覆盖度影响研究—以塔里木河下游为例

以塔里木河下游输水河畔的植被覆盖度和地下水埋深为研究对象,建立遥感反演模型获取研究区植被覆盖度的空间分布,建立地下水数值模型模拟与覆盖度同时段的埋深空间分布,采用空间分析方法对覆盖度和埋深的空间分布数据进行分析,获取不同埋深区间所对应的植被覆盖度,并得出以下结论：研究区植被覆盖度在地下水0～20m的埋深区间上呈阶梯状分...     

塔里木河下游典型地区地下水位和植被对生态输水的积极响应

由于近50年来人类不合理的水土资源和生物资源的开发利用,导致塔里木河下游大西海子水库以下363km河道断流近30年,地下水位大幅度下降,由地下水维系的植被群落出现严重退化,塔里木河下游绿色走廊生态恶化趋势严重。为此,新疆维吾尔自治区人民政府于2000年4月实施了旨在挽救当地生态环境的塔里木河下游应急生态输水工程,从2000年5月开始至2006年9月,由塔里木河流域管理局与巴州、农二师共同组织8次向塔里木河下游生态应急输水。输水后地下水位大幅升高,相应地,塔里木河下游绿色走廊的生态与环境发生了一系列动态变化。本文根据实测数据和前人研究的资料分析基础上,对塔里木河下游典型地区地下水位和植被对生态输水的积极响应进行探讨。     

黄土高原半干旱区植被重建对不同坡位土壤肥力质量的影响

对黄土高原半干旱山地植被重建后不同坡位土壤肥力质量的变化和空间分布特征进行了研究。结果表明:随着人工植被的建立与恢复,有效提高了土壤持水量;不同坡位土壤pH值及全盐含量与荒山相比明显降低,而土壤肥力显著提高,尤其土壤全氮和速效磷含量增加幅度较大;在坡面位置中,上坡位土壤养分含量与下坡位相比普遍要高,而对于荒山则是下坡位的普遍高于上坡位。从坡顶到坡脚表层土壤的全盐含量依次增加,下坡位全盐含量明显高于其它坡位。土壤脲酶活性随着植被重建增加幅度较大,但各坡位间差异不十分明显;表层土壤过氧化氢酶活性对于植被的重建响应不明显,而20-40cm土层的过氧化氢酶活性却显著提高。坡面土壤肥力质量的变化是土地利用方式、植被类型与景观位置分异综合作用的结果,植被恢复和建设对提高该区土壤肥力质量具有重要的作用。     

塔里木河干流中游输水堤防对生态保育的影响

通过对塔里木河中游地区输水堤防修建后,有生态闸和无生态闸断面地下水位、水质和生态变化监测,结果发现:在有生态闸断面的地下水埋深、地下水矿化度都保持在理想范围内,而无生态闸断面的地下水埋深持续下降,地下水水质变化呈恶化趋势,由于生态对环境变化的迟滞性特点,有无生态闸断面的植被盖度尚未表现出明显的分化,但由于沙子河断面地下水埋深的增大,一些草本植物逐渐消亡,而乌斯满断面物种则无变化。因此,有必要采取措施防止堤防外的生态退化,促进全流域生态系统的健康发展。     

Evaluation of oasis stability in the lower reaches of the Tarim River

Oasis stability in the lower reaches of the Tarim River was assessed at the landscape scale(including changes in landscape pattern and land use in the oasis) and at the regional scale(including the cold-island effect and NDVI of the oasis) based on the methods of landscape ecology,GIS and Remote Sensing(RS).Thematic Mapping(TM) remote sensing images from 1990,2000 and 2009 were employed along with the related meteorological and hydrological data pertaining to the reclamation area of the oasis in the lower reaches of the Tarim River.The results indicated that landscape heterogeneity and oasis complexity increased between 1990 and 2000.The comprehensive index of the degree of land use,the average index of the cold-island effect,NDVI value and oasis stability all decreased.However,the change trends in the indices referred to above were opposite between 2000 and 2009,and oasis stability was enhanced to some extent.     

塔里木河下游植被退化区土壤种子库特征

本文在塔里木河下游选择了四个典型荒漠植被退化区,通过土壤种子库萌发实验,对土壤种子库的基本特征以及与地上植被的关系进行了对比研究。结果表明:1)四个植被退化区土壤种子库总共含有10个物种(属),平均密度1633.33粒/m2。2)四个植被退化区种子库密度总和来看,0-5cm层>5-10cm>层10-30cm层,但在各个研究区中种子库密度的垂直分布异质性差异很大,没有一致的规律。3)各个研究区土壤种子库种子的生活型组成,草本物种密度均明显高于灌木。4)土壤种子库与地上植被的相似性系数在四个研究区均很低;随着退化程度的加重,种子库的密度和物种数均呈现明显的下降趋势,但土壤种子库物种组成的稳定性要高于地上植被。     

塔里木河下游耕地扩张与天然植被退化的定量关系初探

近年来塔里木河下游水土开发将大片天然植被开垦为耕地,打破了生态系统原有平衡状态,然而关于耕地扩张导致天然植被退化的定量关系至今没有明确结论。本文利用塔里木河下游14次生态输水量和地下水埋深数据,结合遥感影像及社会经济统计资料,分析了地下水埋深对生态输水的响应特点,构建了生态输水量与地下水埋深二者之间的定量关系模型,提出了耕地扩张导致天然植被退化在面积上的转变比值,进而计算了天然植被转变为耕地后的生态经济价值损益量。结果表明:(1)若1亿m3水用于耕地扩张,将导致河道两侧地下水位平均下降1.01 m,距离河道280~640 m的50.40 km2胡杨由正常生长变为逐渐衰败,距离河道1 760~1 800 m的5.60 km~2胡杨由逐渐衰败变为逐渐枯死;(2)耕地扩张和胡杨林逐渐枯死和衰败的面积比分别为:1∶3.6和1∶32.7;(3)虽然单位面积产值耕地(136.91×104元·km~(-2))高于林、草地(114.20×10~4元·km~(-2)),但总产值林、草地(34.70×10~8元)高于耕地(11.44×10~8元),消耗等量水林、草地(2.85元·m~(-3))产出经济价值高于耕地(2.11元·m~(-3)),从可持续发展来看林、草地的价值高于耕地,生态系统的服务性功能大于生产性功能,耕地无序扩张应被严格限制。本研究为研究区遏制无序开荒提供理论依据。     

塔里木河干流中游灌区退耕封育效益分析

塔里木河干流中游灌区退耕封育的规模为 9× 10 3 hm2 ,其中 ,库灌区退耕 1.4 2× 10 3 hm2 ,河灌区退耕 3.5 7× 10 3 hm2 ,泵灌区退耕 4 .0 1× 10 3 hm2 。退耕封育后 ,农田灌溉用水改为生态灌溉用水 ,用水量减少。人工种植的农作物被天然野生植被所替代 ,同时可提高对保留耕地的利用率 ,扩大耕地的播种面积 ,增加地表植被的覆盖度。退耕封育后 ,可节约水量 0 .97× 10 8m3 ,除满足封育生态用水外 ,还可增加塔里木河下泄水量 0 .31× 10 8m3 。     

塔里木河中下游表层土壤盐分空间变异性研究

以新疆生产建设兵团农二师 33团为研究区 ,根据植被的变化选取土壤样点 ,运用地统计学方法对表层 (0～ 30cm)土壤盐分的空间分布特征进行定量分析 ,并绘出盐分的等值线图。结果表明 :土壤盐分数据符合对数正态分布 ,在一定范围内存在空间变异性。     

石羊河中游河岸植被及其护岸能力研究

调查分析石羊河中游河岸植被及其保护河岸能力可为河岸管理与植被恢复提供参考。通过植被组成与结构以及河岸地貌调查,选用植被密度、覆盖度、根系主分布层深度计算河岸植被的保持土壤能力指数。结果表明:石羊河中游的植被可分为12个群丛。灌丛或灌丛+乔木群落成块状或条带状夹在其他植被类型之间,成为河岸植被的骨架。从河岸完整性以及群落保持土壤能力指数综合判断,沼泽化草甸以及盐化草甸+灌木的护岸能力较强,其次为灌丛,再次为灌丛+乔木。河岸植被保护石羊河中游两岸,使其形成限制性河床,不仅增加了河岸稳定性,而且提高了防治灾害能力。     

农田灌溉模式下塔里木河流域地下水水位的变化分析——以塔里木河上游为例

根据1997、2000年的监测资料,分析了塔里木河上游地下水水位的时空变化,反映了不同的土地利用方式对地下水水位的影响。在农田灌溉模式下,在垂直河道方向上地下水水位的变化受到塔里木河干流水位、农田灌溉和潜水蒸发的影响。沿河道的横切方向上地下水位的变化与距河道距离成正相关,但具有明显的滞后反应,其滞后时间随垂直河道的距离增加而增加。干流水位明显影响地下水的范围为3.5km。农田灌水使地下水水位在3、11月份明显抬升,也在7月份时对地下水水位产生影响,使其抬升。潜水蒸发量随地下水水位的升高而增加,使地下水水位变化趋于缓和。