基于WEAP的塔里木河干流灌溉满足度模拟

根据《塔里木河流域近期综合治理规划》规定的水权分配方案,以保障干流天然植物正常生长所需水分和塔里木河下游不断流为前提,模拟计算了塔里木河干流现状灌溉需水的满足度。首先,采用定额法估算塔里木河干流天然植被需水量,选用90%保障率最枯月平均流量法,估算塔里木河干流最小河道内生态需水量,得出塔里木河干流不同保障率的水资源可利用量;其次,建立了塔里木河干流水资源评价和规划模型（WEAP）,估算了各灌区基准年的需水量;最后,模拟计算了不同保障率下各灌区逐月的需水满足度。结果表明：随着来水保障率的提高,除了塔里木河下游灌区需水得到满足外,其他各灌区各月需水满足度出现不同程度的下降,生产用水与生态用水矛盾逐渐突出。在平水年、枯水年和特枯水年,灌溉总缺水量分别为0.43×10⁸ m³、1.29×10⁸ m³和2.44×10⁸ m³,缺水最严重的月份主要集中在3月、11月,其次为4月和5月,缺水量最大的为塔里木河中游灌区。     

干旱区绿洲城市水资源开发利用的潜力——以乌鲁木齐市为例

西北干旱地区的水资源短缺,严重制约了绿洲城市的健康发展。基于乌鲁木齐市1995-2010年水资源开发利用现状,构建了水资源开发利用潜力的综合评价模型。结果表明：① 地表水是乌鲁木齐市的主要水源,全市多年平均水资源量为11.20×10⁸ m³,人均水资源量远低于新疆平均水平。水资源开发率持续快速增长,用水总量甚至已超过区域当年来水总量。② 用水总量呈波动增长,2010年达10.89×10⁸ m³,农业生产是主要的用水部门,但近年来农业用水比例有所下降,工业与生活用水逐步增加。③ 水资源本底条件和开发利用程度显著恶化,利用效率和管理能力则迅速改善。总体来看,乌鲁木齐市水资源开发利用潜力在波动中逐渐下降,其中人口快速增长、经济高速发展、水资源污染加重是主要因素。     

塔里木河流域旱灾发生规律

通过1949-2010年塔里木河流域干旱灾害资料,研究了塔里木河流域干旱灾害的频次和旱情,采用波谱分析方法进行了周期分析。结果表明：1949-2010年,塔里木河流域有记载的干旱灾害共59次,平均每1.04 a发生1次。在59次的灾害中,特大旱灾、重大旱灾、中度旱灾、轻度旱灾分别为10次、25次、11次、13次,分别占16.96%、42.37%、18.64 %和22.04%,3级以上大旱灾共发生35次,平均每1.75 a发生1次,占干旱灾害发生年总数的59.32%。塔里木河流域1990-2010年受旱率超过20% 的有14 a,受旱率和成灾率最高的年份为1993年,分别为37.5%和17.3%。受旱率超过 25%、成灾率超过15%的有3 a,分别是1993、2001年和2002年,平均7 a一遇;每5 a不同级别平均受旱面积依次为2.65×10⁵、2.22×10⁵、3.23×10⁵ hm²和3.53×10⁵ hm²; 平均成灾面积分别为1.22×10⁵、1.05×10⁵、1.78×10⁵hm²和2.31×10⁵hm²。塔里木河流域在1950-2010年存在准2 a、准3 a、准6 a、准13 a的周期,且准2 a、准3 a的周期相当显著,置信度分别达99%和95%。     

近20 a塔里木河干流区土地利用变化特征

基于GIS技术及景观生态学原理,利用塔里木河干流区4期（1990年、2000年、2005年和2008年）土地利用遥感影像解译数据,研究近20 a塔里木河干流区土地利用的变化特征。结果表明：塔里木河治理后的10 a干流耕地面积增加了1.03×10⁵ hm²,耕地动态度增加较大,盐碱地面积增加了7.13×10⁴ hm²,较治理前增速呈减缓态势;草地面积约减小了4.91×10⁵ hm²,林地、水域面积呈先增加后减小的趋势,但两者动态度减小。沙地、盐碱地的动态度减小,表明塔里木河综合治理基本抑制了干流区盐碱地、沙地面积增加的速度。同时,土地利用类型转移的方向主要是草地、林地、耕地、沙地之间的相互转化。塔里木河综合治理引起干流区水资源的再分配,对耕地、林地和盐碱地面积的变化影响较大;从各景观类型指标分析,聚集度指数明显降低,说明景观破碎度和连通性降低;而多样性指数和均匀度指数增加,表明区域景观异质性增加,稳定性增大。这些变化可能导致土壤表层积盐,沼泽地面积减少。本研究将有助于对综合治理工程的实施效果进行综合评估。     

基于遥感和GIS的农牧交错带生态资产定量评估——以宁夏盐池县为例

自2003年宁夏全境实行禁牧政策以来,处于农牧交错带的盐池县生态与环境变化受到广泛关注。利用2000年、2005年、2010年TM/ETM⁺和MODIS NDVI数据,定量反演生态参数,计算3个时点的生态资产,评估禁牧政策的环境影响。结果表明：盐池县生态资产总值分别为1.62×10⁸、2.15×10⁸、2.70×10⁸元;生态系统服务功能中水土保持价值比重最大,其中贡献最大的土地利用/覆盖类型为占研究区总面积最大的草地;单位面积生态资产价值最高的为旱地,10 a间生态资产总体呈递增趋势,东南部黄土丘陵区增幅明显,说明过去10 a来禁牧政策有助于生态资产的增加,环境质量总体趋好。     

苏云金芽胞杆菌JQ23的表型鉴定及对韭菜迟眼蕈蚊的防治效果

韭菜迟眼蕈蚊是韭菜生产上的重要害虫,实验室从河南省采集的土样中分离获得1株对韭菜迟眼蕈蚊幼虫高毒力的Bt新菌株JQ23。经BiologGENⅢ细菌鉴定系统分析菌株JQ23为苏云金芽胞杆菌,相似率为0.596;通过室内生物活性测定,明确菌株JQ23对韭菜迟眼蕈蚊2龄幼虫72h的LC₅₀值为8.38×10⁶芽胞/mL;经室内盆栽防治试验结果表明,菌株JQ23在1×10⁷芽胞/mL浓度下,采用滴灌法连续用药3次,间隔7d,对韭菜迟眼蕈蚊的防治效果达到86.28%;经春季田间小区试验,再次验证菌株JQ23在1×10⁸芽胞/mL浓度下,采用滴灌法连续用药3次,间隔7~10d,对韭菜迟眼蕈蚊的防治效果达到66.75%。由此可见,菌株JQ23能够有效地控制韭菜迟眼蕈蚊的虫口数量,减少作物的受害率,达到较好的防治效果。     

新疆主要粮食作物滴灌条件下作物系数及水分生产率试验研究

通过3a小区试验,摸清新疆主要粮食作物在滴灌条件下作物系数和水分生产率的变化规律,为提高水资源利用效率、加强灌区用水管理、编制流域综合规划等项工作提供科学的试验数据和决策依据。采用小区试验方法,以小麦、旱稻、玉米、土豆、谷子、大豆6种粮食作物为试验对象,设置灌水定额单因素4水平(300m³/hm²、375m³/hm²、450m³/hm²、525m³/hm²)随机分组的灌溉试验方案,利用测坑传感器实测各处理各年份作物需水量,利用气象数据计算作物参考蒸发蒸腾量,通过考种测产分析产量和灌水量关系。结果显示:滴灌条件下6种作物各生育期阶段作物系数0.45~1.21间,全生育期0.70~1.03之间;6种作物水分生产率在7.65~81.72 kg/(hm²·mm)之间。各作物的需水敏感期分别在快速发育期和生育中期。本研究摸清了滴灌条件下新疆主要粮食作物的作物系数和水分生产率的主要规律,为全区推进现代化灌区建设和田间高效节水提供科学的数据支撑。     

杀葱蝇高毒力真菌菌株的筛选

从实验室保存的真菌菌株初步筛选获得6株对葱蝇有一定致病力的白僵菌菌株,通过室内生测进一步测定不同菌株对葱蝇幼虫的毒力。测试结果表明,在相同浓度的孢子悬浮液处理下(1×10⁷孢子/mL),菌株CQBb119的致死率最强,第14 d对葱蝇幼虫的致死率达到77.78%,僵虫率达到58.52%,致死中时(LT₅₀)为6.10 d。使用不同浓度孢子悬浮液处理葱蝇的各个虫态,结果显示,在不同浓度孢子悬浮液处理下,随着孢子悬浮液浓度的增加,葱蝇的死亡率逐渐升高,致死中时降低。在1×10⁸和1×10⁹孢子/mL浓度的菌液处理下,第14 d对葱蝇幼虫的LT₅₀分别为5.48和4.94 d;LC₅₀为1.35×10⁶孢子/mL。菌株CQBb119对葱蝇成虫和蛹也有一定致死作用,但成虫和蛹的死亡率均未能达到50%。结果表明,球孢白僵菌菌株CQBb119对葱蝇幼虫具有良好杀虫活性,可以用于防控葱蝇的潜在生防制剂开发。     

解淀粉芽胞杆菌PHODB35对小麦的促生作用及产量影响

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens PHODB35是一株具有抑菌和促生作用的多功能菌株。为了明确其对小麦的促生作用,通过离体平皿法研究菌株PHODB35发酵液对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,菌株PHODB35发酵液对种子萌发和芽长生长存在不同程度影响,其中高浓度发酵液（10×10⁸和2×10⁸ CFU/mL）对上述指标具有抑制作用,低浓度发酵液（1×10⁸、1×10⁷、2×10⁶和1×10⁶ CFU/mL）对种子萌发不存在显著影响,但促进芽长的生长,其增长幅度为13.48%~20.22%,初步明确了菌株PHODB35适宜的接种浓度为1×10⁸ CFU/mL。温室盆栽试验表明,在该接种浓度处理后小麦的株高、鲜重、干重和基质有效磷含量均有不同程度的增加。同时以该菌株为活性成分研制的有机肥料（浓度为1×10⁸ CFU/g）的盆栽试验结果表明,随着PHODB35有机肥用量的增加,分别提高了基质有效磷和小麦植株全磷含量3.86和3.55倍,其促生作用优于普通有机肥。多地区的田间试验表明,PHODB35有机肥处理（T3）在产量方面高于化学肥料减施处理（T2）,增产率5.31%~9.06%。该研究结果为解淀粉芽胞杆菌PHODB35有机肥的进一步产业化开发和应用提供了科学依据。     

关中-天水经济区土地生态系统水土保持价值

水土保持价值的计算,对土地的可持续利用以及生态与环境的协调发展具有重要意义。利用遥感数据、DEM数据和统计数据,应用遥感与地理信息系统技术,以关中-天水经济区为研究对象,对该区域1980年、2000年、2005年和2010年的水土保持价值进行了测算。结果表明：关中-天水经济区的水土保持价值是逐年上升的,且涨幅不断增大,从1980-2000年增加了2.54×10¹⁰元,2000-2005年增加了1.56×10¹⁰元,2005-2010年增加了3.59×10¹⁰元,其中耕地、林地和草地的水土保持价值较大,水域、城乡居民建设用地和未利用地的水土保持价值较小。此外,水土保持价值的分布与植被覆盖度呈正相关。若要提高全区的水土保持价值,需要加强基本农田保护措施和林地、草地建设,提高林地、草地覆盖度。     

基于植被生态需水的区域水资源结构调整

通过确定泾河流域各类植被生态需水定额,再利用面积定额法计算生态需水量,对植被需水量、需水结构和单位面积需水量进行分析.结论如下:林地适宜生态需水量为341 773.23×104 m3,草地需水569 705.99万m3,农作物需水740 543.20万m3.其中农作物以小麦、玉米、各种谷物、蔬菜瓜果类需水最多.作物需水占植被总需水量的近一半,但作物生态效益远远小于林地和草地,其中还有一部分耕地为坡耕地.泾河流域不同的林、草、农作物比例和农作物种植结构,使得各县植被单位面积需水量和农作物单位面积需水量差异很大.前者的最大值在泾阳县,为5 339 m3/hm2,最小值在环县,为2 082 m3/hm2,平均值为3 081m3/hm2 ;后者的最大值在泾阳县,为5 682 m3/hm2,最小值在定边县,为4 022 m3/hm2,平均值为4 583m3/hm2.基于以上计算与分析,提出泾河流域水资源调整的对策为:以系统论为指导,实现生态环境与经济的协调发展;通过调整农作物、林地、草地种植结构和调整农作物内部结构是实现水资源合理配置重要一环,退耕还林还草,尤其是增加草地种植比例,提高林地、草地的覆盖度,是改善泾河流域生态环境的根本出路;多角度实施农业节水;树立流域系统协调发展观念,完善流域综合管理机制;进一步完善与解决相关科学问题.     

塔里木河流域水化学组成分布特征

于2010年6月对塔里木河干流及主要支流地表水进行水化学采样,共设25个点采集50个样品。分析表明：塔里木河干流水体中阳离子Na⁺+K⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺,与南北侧支流Na⁺+K⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺存在显著差异,但均以Na⁺+K⁺为主,阳离子浓度分别占干流、南北侧支流的68.6%、62.6%和62.5%。与1965年对应采样点同月份水化学成分相比,塔里木河流域主要可溶性离子浓度增幅较大,整体平均增加8.0倍,尤其是Cl^-达21.7倍,这可能是近年来塔里木河流域气温上升降水增加等自然因素,间接促进降水过程中水化学侵蚀地表可溶性物质所致。同时,流域内工农业快速发展,生活污水、工农业废水大量排放到塔里木河,这可能是影响塔里木河水质变化的重要因素之一。     

塔里木河干流上中游丰枯情景下生态水调控研究

为保护及恢复塔里木河干流受损的天然植被生态系统,利用遥感影像、水文、植被等数据,借助野外监测、地理信息技术与模型模拟相结合的手段,厘定了不同来水频率下河水的损耗量、可调生态水量及生态供水量;结合天然植被的分布特点及需水规律,制定了不同水情条件下的生态水调控方案。结果表明:(1)在10%、25%、50%、75%、90%的来水频率下,生态供水量分别为48.39×10~8m~3、38.05×10~8m~3、27.20×10~8m~3、17.41×10~8m~3和11.93×10~8m~3,对天然植被生态需水量的保障度分别达到217%、171%、122%、78%和53%。(2)在丰水年、平水年、枯水年,设定促进天然植被"恢复"及实现"基本保护"和"重点保护"3个生态目标,以3~5 a为周期、轮灌时段7—9月、持续时间15~20 d的生态水调控方案。具体而言,丰水年在重点保护区、生态敏感区和生态脆弱区实现2~3次的漫溢,平水年在重点保护区(适当情景下涵盖生态敏感区和生态脆弱区)实现1~2次漫溢,枯水年仅通过河损补给重点保护区的生态用水。以上研究可为塔里木河干流水资源的优化配置与天然植被的生态保护及恢复提供重要的科学依据和技术参考。     

塔里木河下游生态输水的合理时间初探

基于塔里木河下游8次生态输水资料和植被调查,从输水时间与天然植被落种时间的生态默契角度,分析了8次输水时间、水量以及博斯腾湖与塔里木河来水的规律,并根据塔里木河下游32种植物的落种时间,分别从不同乔、灌、多年生草本和一年生草本植物的落种与河道过水时间的相关性,对目前输水时间的合理性进行了评判,从塔里木河下游天然植被生态恢复的角度,提出了塔里木河下游最适宜的输水时间。结果显示：① 由于调水沿途损耗较大,目前输水正以博斯腾湖调水向依靠塔里木河来水转变,因此,塔里木河有没有水向下游输送是生态输水的先决条件;② 前8次输水过程中,过水时间主要集中在4-6月和8-10月两个时间段,这是由于博斯腾湖水量49.73%在4-6月;而塔里木河水量82.33%集中在8-10月;③ 从8次输水看,由于没有考虑到天然植被的落种更新问题,因此,河道过水时间与天然植被的相关性偏低,塔里木河来水的输水时间较博斯腾湖更为合理;④ 从下游乔、灌、草落种时间看,最适宜的输水时间是7-9月;从塔里木河给水时间的可行性看,每年最佳的给水时间是8月中旬到9月底。     

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地（州）主要农作物的生产水足迹情况。结果表明：新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8650 m3· hm－2、4．82 m3·kg－1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93．31％,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2049．31×107m3,其中蓝水足迹为1651．65×107m3,绿水足迹为186．88×107m3,灰水足迹为210．78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。     

塔里木河干流区的水量消耗和潜力分析计算

本文分析了塔里木河干流区的生态环境及耗水状况,提出了节水措施及塔里木河流域合理用水,改善生态环境的途径。     

新疆阿尔泰山区白湖水质水量基本特征

白湖位于喀纳斯国家级自然保护区的核心区域,人迹罕至,湖泊及其流域环境保持自然状态。湖水直接接受喀纳斯雪冰融水补给,湖泊基本特征的变化敏感地反映了流域的气候变化。开展核心区湖泊流域水文、水质以及生物等基本特征的调查,为了解不同气候变化背景下自然环境的变化特征与规律,为科学保护和管理环境、适应未来气候变化提供依据。据调查,目前白湖最大水深为137 m,湖泊面积约9 km²,蓄水量4.1×10⁸ m³,湖水矿化度为32.9 mg•L^-1,硬度和碱度分别为17.1 mg•L^-1和18.2 mg•L^-1,pH为8.3,水体呈弱碱性。水化学特征与喀纳斯湖接近,但水体颜色差别大。采用LEO1530VP扫描电子显微镜、INA C300 X射线能谱仪分析表明,水体中白色悬浮颗粒主要为石英矿物,并从河源区物质、河水动力以及湖水介质3个方面分析了白湖颜色形成的原因。     

基于区间两阶段抗风险随机规划的绿洲水资源优化配置

合理配置绿洲灌区的水资源是缓解绿洲水资源压力的主要解决方法。选取塔里木盆地南缘和田地区策勒绿洲作为研究区域,使用离散概率函数处理策勒河近60 a的年径流量数据,结合策勒绿洲特色经济果林种植特点,建立含有抗风险方法的区间两阶段随机规划模型,并基于灰度线性规划的解法对该模型进行求解。结果表明：在策勒河来水量不确定时,应优先灌溉红枣;相比原区间两阶段随机规划方法,引入抗风险方法后得到的配水策略虽略保守,却可以在枯水年与平水年保持总收益区间上限不变的同时,将总收益的区间下限分别从5.1×10⁷元、2.12×108元提高到5.6×10⁷元、2.17×10⁸元。通过典型案例应用分析,显示区间两阶段抗风险随机规划模型的应用不仅能够保证在满足各作物需水要求的情况下争取收益最大化,并且可以抵御由于水量不足而带来的风险。