中国西北地区内陆河流域面向生态环境的水资源开发模式研究

天然条件下的长期干旱化趋势使中国西北地区内陆河流域生态环境十分脆弱 ;水资源的无序利用则导致其生态环境进一步恶化。合理的水资源开发模式要以水资源与生态环境的耦合研究为基础 ,将水资源开发作为水资源系统的输入 ,其输出作为生态地质环境系统的输入 ,分析其响应 ,即生态环境的变化 ,对水资源开发方案的生态环境效应进行预测评价。水资源系统的滞后与延迟效应、地表植被的习性及水因子的涨落特点是研究中的关键问题。     

西北干旱内陆区废水利用与生态环境建设

西北干旱区内陆河流域水资源紧缺 ,而流域内空间水资源分配不均 ,加之人类生产活动所需水量在逐年增加 ,致使生态环境用水大量减少 ,造成了地下水位下降、植被退化、土地荒漠化、耕地盐渍化、沙尘暴频发等一系列的生态环境问题 ,因此如何保证生态环境用水成为目前人们普遍关心的问题。本研究从人类经济生产活动产生的废水出发 ,探讨在西北干旱区废水的产生量及其危害 ,以及如何有效地利用废水 ,并且特别探讨了废水在生态环境建设中的巨大作用。提出废水不但可以增加生态环境建设的供水量 ,同时还减轻其对城市环境、水资源环境和土壤生态环境造成的危害 ,放大水资源总量。     

疏勒河中游绿洲生态环境需水研究——Ⅰ.方法与参数选取

干旱内陆河流域绿洲生态环境需水研究是内陆河流域水资源综合管理和优化配置、保护和恢复生态环境中最为关键的科学问题之一,本研究针对疏勒河中游绿洲生态环境现状以及天然植被、河流湖泊等生态需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,以期为干旱内陆河流域绿洲生态环境需水研究提供一种可借鉴方法。模型计算结果表明,疏勒河中游绿洲2013年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发和湿地生态环境需水量分别为1.90×108m3、1.00×108m3、1.11×108m3、0.83×108m3、0.68×108m3、2.70×108m3。根据目前疏勒河流域中游绿洲水资源与生态环境现状,应加强水资源的综合管理,协调农业用水与生态用水关系以及不同区域和不同部门间水资源配置量,提高水资源综合利用效率;进一步制定中游绿洲近期和远期生态保护和生态恢复目标,确定生态综合治理重点区,准确计算基于生态保护目标的流域中游绿洲生态需水量及阈值。     

西北地区生态环境建设与水资源相互关系问题的研究

中国西北地区气候干旱、水资源短缺,生态环境脆弱,水资源限制了生态环境建设;生态环境退化,又加剧了水资源的紧张。就目前生态环境建设与水资源相互关系问题的研究进行综述,指出西北地区生态环境建设必须以当地水资源为约束。     

西北干旱地区水资源系统开发对植被的影响

水资源条件的变化对环境的影响突出反映在干旱区环境生态脆弱地带,并以地下水或地表水变化对环境中的植物因素产生影响。它们主要表现为:人工林退化、荒漠河岸林衰退,绿洲外围天然灌丛的衰败、草甸植被的变化等方面。而这种影响因其方式、数量和作用方向不同而异。植被保护和干旱区生态环境的改善已是十分迫切的问题。由于水资源系统与植被间有着复杂的物质循环、能量流动和信息传递的关系,因此应把水资源看作生物圈的组成部分,实行环境综合管理。依据干旱区土地生态系统构成的原理和结构,协调好水资源系统开发和植被保护的关系。     

黑河流域中游地区生态环境与林业产业体系建设

本文从生态林业的角度出发 ,结合黑河流域中游地区生态环境的现状 ,分析了黑河中游地区的植被、水资源、土壤等的类型和该区域荒漠化的成因 ,阐述了生态林业与国民经济可持续发展的关系 ,从生态林业和林业产业体系建设等方面提出了黑河流域中游地区生态环境综合治理中生态林业建设的主要对策。     

额济纳绿洲生态环境现状与综合治理对策

本文从绿洲的水资源、土地资源、植被资源变化入手 ,探讨了额济纳绿洲土地荒漠化、草场退化、水资源缺乏等生态问题的现状 ,说明了生态环境对经济发展的影响 ,从而相应地提出了绿洲生态环境可持续发展的对策。     

基于水资源的坝上植被生态恢复建设

在半干旱地区水资源是植被生态建设的主要限制因子,也是农牧交错区生态恢复与重建的根本。本文根据坝上各县水资源调查资料,分析了水资源在坝上的时空分布特征、与光温资源的耦合程度;探讨了水资源的分布规律对植被生长与分布的影响。研究认为坝上应以自然恢复为主,林草植被恢复建设则应以地带性植被分布规律为依据,以水定草、定林,实现土壤水分的持续利用。     

黑河流域土地覆盖变化与生态环境退化过程分析

本文利用 1 988年、1 995年和 2 0 0 0年三个时相卫星遥感数据 ,对黑河流域土地利用 /覆盖变化进行动态分析 ,综合野外调查和历史资料分析 ,上游地区森林砍伐、植被破坏导致水资源减少 ,中游地区滥用水资源造成土地盐碱化 ,下游地区水资源不足土地沙漠化。水资源问题是黑河流域生态环境退化的关键因子。     

甘肃疏勒河流域移民迁入区生态环境的演变趋势分析

本文综合评价了疏勒河流域移民迁入区的生态环境。迁入区生态环境十分脆弱，西部地区退化严重。但区内光热水土资源丰富，开发潜力大。并着重论证了水利工程建设引起水资源分配天化及其对迁入区生态环境的影响是利多弊少。同时分析了洗盐排水，改良盐碱土对双塔水库水质不会产生恶劣影响；对后旗堡荒滩和花海盆地溶泄区的影响不仅无害，反而有利。结论是，移民迁入区的开发，虽然会对少部分区域的天然植被产生不利影响，但由于水资源利用率的提高，绿洲面积的扩大，经济效益、社会效益和生态效应十分显著，总体上将有利于生态环境的改善，可以朝着良性循环方向发展。     

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.     

塔里木河下游水生态安全评价及驱动要素分析

随着塔里木河流域水资源统一管理不断加强,塔里木河下游生态输水量增加,生态保护取得了阶段性成效。然而,水资源严格管理下的塔里木河下游水生态安全状况及变化过程如何,相关研究缺乏科学的评估。对此,本文利用塔里木河下游2000—2017年的水量、监测断面地下水埋深、胡杨新增生物量、植被覆盖度、干旱指数等指标数据,运用主成分分析法和综合指数法评价了其水生态安全状况,揭示了影响水生态安全的驱动要素及其变化特点。结果表明:2000—2017年,塔里木河下游的水生态安全综合评价指数由3.91上升到8.47,生态安全水平不断提高,经历了从中度警示区到较安全区的变化过程。影响水生态安全评价的主要要素是水文驱动要素和植被驱动要素,其中下泄水量、地下水埋深和植被多样性对下游水生态安全影响显著。以上研究为优化塔里木河下游生态输水模式提供重要的科学依据。     

Effect of sand-fixing vegetation on the hydrological regulation function of sand dunes and its practical significance

Soil water content is a key controlling factor for vegetation restoration in sand dunes. The deep seepage and lateral migration of water in dunes affect the recharge process of deep soil water and groundwater in sand dune ecosystems. To determine the influence of vegetation on the hydrological regulation function of sand dunes, we examined the deep seepage and lateral migration of dune water with different vegetation coverages during the growing season in the Horqin Sandy Land, China. The results showed that the deep seepage and lateral migration of water decreased with the increase in vegetation coverage on the dunes. The accumulated deep seepage water of mobile dunes (vegetation coverage<5%) and dunes with vegetation coverage of 18.03%, 27.12%, and 50.65% accounted for 56.53%, 51.82%, 18.98%, and 0.26%, respectively, of the rainfall in the same period. The accumulated lateral migration of water in these dunes accounted for 12.39%, 6.33%, 2.23%, and 7.61% of the rainfall in the same period. The direction and position of the dune slope affected the soil water deep seepage and lateral migration process. The amounts of deep seepage and lateral migration of water on the windward slope were lower than those on the leeward slope. The amounts of deep seepage and lateral migration of water showed a decreasing trend from the bottom to the middle and to the top of the dune slope. According to the above results, during the construction of sand-control projects in sandy regions, we suggest that a certain area of mobile dunes (>13.75%) should be retained as a water resource reservoir to maintain the water balance of artificial fixed dune ecosystems. These findings provide reliable evidence for the accurate assessment of water resources within the sand dune ecosystem and guide the construction of desertification control projects.     

西北干旱区山地—绿洲—荒漠系统信息传递耦合关系

在干旱区的山盆体系中，胡杨、柽柳等天然植被的繁衍过程，是对热量、水分、土壤、气候等环境要素综合信息的反馈。太阳辐射量的变化，制约了生物和相关环境要素的分布格局。水资源的形成、转化、消耗过程中，与环境中的土壤、大气及生物发生水力联系，并输送了大量的泥沙、矿物质及无机盐类；地表水、地下水、土壤水、植物需及其相互转化过程中，存在着极其复杂的关系。无论是水分的蒸散、渗漏、运移及植物吸收，还是N、P等矿质元素的循环，都随地理环境的不同而有所不同，土壤微生物在整个过程中，发挥着极其重要的作用，人为的灌溉、开垦、施肥、管理措施，直接给土壤赋以附加信息。各种自然地理要素和人文因素的发展变化，沟通和联系着山地、绿洲及荒漠系统间的复杂关系。     

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。     

青海省农村能源及其可再生能源开发利用

本文着重介绍了地处青藏高原的青海省农村的缺能状况,以及因缺能而造成的自然植被破坏、水土流失加剧、沙漠化发展等一系列生态问题,并论述青海具有土地、气候、水能、生物能等方面的资源优势,又有青海省化隆县进行农村能源建设的成熟经验,用可再生能源资源解决青海省的农村能源问题是可行的。     

塔里木河中游典型绿洲土地利用/覆被及水资源动态变化研究

运用3S技术,并采用最大似然法分别对1989年和2010年渭干河-库车河绿洲两期Landsat-TM影像数据进行分类统计,获得了该区域22年来土地利用/土地覆被变化矢量图和定量统计数据,并利用不同时期该流域地表径流和地下水资源开发利用程度、农业种植结构、城市用水、天然植被用水,分析该区域土地类型变化和水资源的关系。研究结果表明：该地区耕地面积逐年增加,22年来增加耕地面积141 573.4 hm²,平均每年增加6741.59 hm²;天然植被草地面积急剧减少,平均每年减少7 682.38 hm²,城市用水由0.41亿m³增加至4.26亿m³,加之机电井数量骤增导致地下水位下降了2.34 m;导致地下水位下降,水质矿化度增高,天然植被大量减少,流域下游生态问题极其脆弱。     

Attribution analysis based on Budyko hypothesis for land evapotranspiration change in the Loess Plateau,China

Land evapotranspiration (ET) is an important process connecting soil, vegetation and the atmosphere, especially in regions that experience shortage in precipitation. Since 1999, the implementation of a large-scale vegetation restoration project has significantly improved the ecological environment of the Loess Plateau in China. However, the quantitative assessment of the contribution of vegetation restoration projects to long-term ET is still in its infancy. In this study, we investigated changes in land ET and associated driving factors from 1982to 2014 in the Loess Plateau using Budyko-based partial differential methods. Overall, annual ET slightly increased by 0.28 mm/a and there were no large fluctuations after project implementation. An attribution analysis showed that precipitation was the driving factor of inter-annual variability of land ET throughout the study period; the average impacts of precipitation, potential evapotranspiration, and vegetation restoration on ET change were 61.5%, 11.5% and 26.9%, respectively. These results provide an improved understanding of the relationship between vegetation condition change and climate variation on terrestrial ET in the study area and can support future decision-making regarding water resource availability.     

民勤绿洲耕作土壤养分时空变异特征及其影响因素

参照1980年土壤普查样点布设图,利用GPS定位,2006年采集民勤绿洲耕地土样209个,应用传统统计学、地统计学和ArcGIS的空间分析模块,对民勤绿洲25年来土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾的时空变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明:与1980年土壤普查结果比较,2006年土壤有机质、速效氮和速效磷含量平均分别增加了12%,4%和230%,而速效钾均值下降了26%;除有机质变异系数增加4%外,其余养分均表现为下降,且速效磷变异程度高于其他养分;1980-2006年各土壤养分块金值/基台值增加明显,在一定范围内空间相关性减弱,表明由随机部分引起的空间变异逐渐高于由自相关部分引起的空间变异。速效氮、速效磷在北偏东-南偏西方向均呈现出较强的向异性,前者主要受土壤类型影响,后者主要受石灰性土壤固磷作用的影响。土壤养分含量西南(昌宁、环河灌区)-东北(泉山、湖区)呈降低趋势,绿洲中部(坝区)呈增加趋势,表明土壤养分空间分布变化的过程主要是从西南-东北方向向中心递增,不同灌区化肥投入、种植结构的差异是引起这种空间分布特点的主要因素。