综合治理前后民勤绿洲景观格局时空演变特征

根据1999年、2006年和2013年的Landsat/TM影像数据,利用GIS技术和Fragstats,分别从景观和类型2个水平上对比研究了综合治理前后民勤绿洲的景观格局及其时空格局演变,结果表明:石羊河流域综合治理前(1999—2006年),绿洲内以牺牲林地、草地为代价的盲目开垦现象与绿洲沙漠化趋势同时并存,民勤绿洲景观的复杂程度和连通性不断提高,而其景观异质性在降低,绿洲呈破碎化发展趋势;综合治理后(2006—2013年),民勤绿洲景观斑块形状复杂程度在提高,破碎化程度和斑块连通程度均在下降,而其景观异质性在增加。绿洲景观破碎化程度的下降主要是受湖区绿洲景观破碎化程度变化的影响,该时期,退耕后的生态恢复已初见成效,但泉山区土地沙化和湖区土地盐碱化现象依然严峻。景观指数变化在绿洲尺度和各景观分区尺度上表现出明显差异,说明景观指数存在明显的尺度效应。石羊河流域综合治理措施的实施,改变了民勤绿洲土地利用景观时空格局特征,从而对绿洲生态系统的结构和功能产生影响。     

额济纳绿洲生态环境变化及其恢复

黑河下游额济纳绿洲是我国西部干旱区具有重要生态防护功能的绿洲,近年来,在人类活动和气候变化的双重作用下,绿洲生态环境发生了一系列变化:1)由于黑河上中游用水量的增加,导致下游额济纳绿洲的入境水量逐年减少,并且地下水位不断下降,水质恶化。2)以胡杨林、柽柳、梭梭林为主的天然林大面积减少;草地生态系统呈现以草场面积减少,牧草产量下降,草地荒漠化和载畜能力降低等为特征的持续退化趋势。3)土地沙漠化和盐碱化现象在该区表现明显。为了使额济纳绿洲的生态环境向着良性循环方向发展,本文从水资源、植被及土地生态系统等方面对额济纳绿洲提出了生态恢复对策。     

黑河流域植被退化的主要原因分析

黑河流域地处我国西北内陆干旱区,生态与环境十分脆弱。据调查资料,自20世纪50年代以来,黑河中下游地区天然植被严重退化,植被覆盖度大于70%的林灌草甸草地减少了78.26%,覆盖度介于30%~70%之间的湖盆、洼地、沼泽草甸草地以及产量较高的草地减少了约40%,草地总面积也减少了将近50%。额济纳绿洲林地和沼泽地草甸植被面积与50年代相比,分布于河岸的胡杨、沙枣林面积减少54%,红柳林面积减少33%,成片的芨芨草甸、芦苇沼泽逐步消失,已被旱化的骆驼刺、花花柴、黑果枸杞群落取代;沿河乔灌木林严重退化,以疏林为主且林木生活力极差。植被退化的因素很多,近年来自然环境在缓慢地向干旱变化,但非主要因素,主要是进入下游的水量呈减少趋势,由此引起了区域地下水位持续下降,从而加大了包气带厚度,造成了包气带土壤的极度干旱化,使部分不适宜该水分和盐分生存的植物长势由密变稀、由好变坏、甚至死亡。     

绿洲生态系统的群落特征——以荒漠河岸林生态系统为例

以胡杨为代表的荒漠河岸林生态系统的群落组成及结构特征 ,反映了干旱区天然绿洲的独特景观。它们主要依靠洪水泛滥形成的有利自然地理环境而生存 ,气候背景及地形地貌所影响的水盐、水热的时空分布差异 ,是群落演替的主要原因。绿洲的生态安全受区域地质背景和地貌格局的控制 ,也受到气候条件的制约。自然界的各种物理的、化学的和生物的相互作用 ,对于绿洲的发育和发展具有决定性的作用 ,人类的社会经济活动对绿洲的演化起着加速和促进的作用。应以保护生物多样性为核心 ,以水资源的合理利用为出发点 ,保证生态用水 ,遵循生态学原理和群落演替规律 ,进行绿洲系统的生态建设。     

西北干旱区景观要素镶嵌结构的分形研究——以黑河流域为例

以黑河流域为区域背景，运用分形理论，定量化地研究西北干旱区景观镶嵌结构的复杂性与稳定性。研究结果表明：（1）各景观要素，按照镶嵌结构的复杂性程度（分维值D）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞中山草原＞高山草甸＞草原化荒漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪＞平沙地沙漠＞固定沙丘沙漠＞低平滩地盐漠＞人工绿洲＞荒漠草原＞居民点（城市）＞荒漠戈壁＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸沼泽＞半固定沙丘沙漠＞流动沙丘沙漠＞丘陵山地荒漠＞高山灌丛草甸＞中山灌丛草原＞中山草甸草原。（2）各景观要素，按照镶嵌结构的稳定性程度（SK）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞中山草甸草原＞中山灌丛草原＞高山灌丛草甸＞丘陵山地荒漠＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞流动沙丘沙漠＞半固定沙丘沙漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞高山草甸沼泽＞中山草原＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸＞荒漠戈壁＞居民点（城市）＞荒漠草原＞草原化荒漠＞人工绿洲＞低平滩地盐漠＞固定沙丘沙漠＞平沙地沙漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪。（3）在各景观要素的镶嵌结构中，高山草原是最复杂，同时也是最稳定的；自然绿洲的复杂性和稳定性都大于人工绿洲。镶嵌结构最为简单的是中山草甸草原。最不稳定的景观要素，恰恰就是维系绿洲生存的关键－冰川和永久性积雪。（4）在沙漠和荒漠化景观中，固定沙丘和平沙地沙漠的复杂性虽然高于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀及壁及荒漠草原，但是其稳定性却低于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀戈壁、荒漠草原及草原化荒漠。这就是说，固定沙丘并不稳定。（5）在草原景观中，荒漠草原的稳定性最差。     

新疆玛纳斯河地区绿洲的形成与演变研究

玛纳斯绿洲受人类活动影响较大 ,为新疆典型人工绿洲之一。自 2 0世纪 5 0年代以来由天然绿洲→人工绿洲演变过程强烈 ,同时也存在由人工绿洲→荒漠演变过程 ,荒漠绿洲化与绿洲荒漠化的比值为 1∶2 .4 3。通过对2 0世纪 5 0年代航片与 80年代和 90年代卫片判读及利用有关资料 ,探讨绿洲的形成、类型结构变化、演变过程及其原因 ,并预测绿洲演变趋势。     

干旱地区绿洲生态系统服务价值功能的评估——以石羊河下游民勤绿洲为例

评估绿洲地区生态系统服务价值有助于定量研究绿洲生态环境的发展变化.以Costanza等人对全球生态系统服务价值评估的部分成果为参考,以谢高地等人制定的中国陆地生态系统单位面积服务价值表为基础,对石羊河下游民勤绿洲1994年至2007年14 a间生态系统服务的价值进行了估算和对比分析.结果表明:1994年民勤绿洲的生态系统服务总价值为102.04亿元,到2007年则下降为79.04亿元,14 a间,生态系统服务价值总共下降了23亿元,其中草地面积的减少是生态系统服务价值下降的主要原因.因此保护绿洲生态环境,恢复和提高绿洲生态系统服务功能是干旱地区绿洲生态环境建设的重要任务.     

40年来叶尔羌河流域景观变化过程分析

应用RS和GIS技术,与景观指数分析软件相结合,以叶尔羌河为例,从时间和空间变化两个方面研究景观格局的变化规律。并从水资源和生态环境效应方面,考虑其景观格局变化的发展趋势。结果表明:(1)在发展态势上,从20世纪60年代到2000年,景观格局的多样性和均匀性都呈下降趋势,流域整体景观的异质性下降,其类型边界趋于复杂化,自然条件在景观格局的变化中仍为主要控制因素。整个流域的景观类型向非均衡化方向发展;(2)从发展格局上,其上游山地景观区和中游人工绿洲景观区的发展比较成熟,景观格局趋于稳定,但其下游受水源限制,林草出现退化,荒漠化和盐碱化程度加大;(3)从水资源和和生态效应分析,水资源在未来五十年内能满足人类社会发展和流域各种生态需水增长需求。目前叶尔羌河流域为绿色生态区,其景观格局与生态系统是相适应的,其发展趋势较好。在水源充足,注重中游节水,适当调整下游水资源配置的条件下,整个流域的景观格局与自然生态系统和人类生态系统将向着可持续协调统一的方向发展。     

绿洲—荒漠生态脆弱带的研究

绿洲—荒漠生态脆弱带是具有敏感地退化趋势的生态交错带 ,它受绿洲生态系统和荒漠生态系统的双重影响。本文在分析了绿洲—荒漠生态脆弱带的性质、特点等以后 ,按照其毗邻绿洲的不同 ,探讨性地将它分为三类 :( 1 )河岸林绿洲—荒漠脆弱带 ;( 2 )冲洪积扇绿洲—荒漠脆弱带 ;( 3 )湖沼和湖滨三角洲绿洲—荒漠脆弱带。由于其本身所具有的脆弱性 ,加上人类活动的强烈干扰 ,该区出现了以土地荒漠化为主的多种生态环境问题 ,针对这些问题 ,作者提出了若干治理建议     

策勒绿洲边缘自然植被恢复重建的盖度指标

策勒绿洲位于塔克拉玛干沙漠南缘，绿洲边缘的自然植被带是保护绿洲的天然屏障，近50年来，绿洲边缘的自然植被带遭到严重破坏，绿洲生态系统受到沙漠化的严重威胁，恢复重建绿洲边缘自然植被带的限制因素是水，通过综合研究确定具备可靠防护功能的不同植被类型的盖度指标，是恢复重建绿洲边缘自然植被过程中节约用水的基础，本研究通过对策勒绿洲边缘沙物质的粒度分析，起动风速的风洞实验，绿洲边缘风速的长期测定以及不同植被类型防护效益的野外观测，确定策勒绿洲边缘不同植被类型的盖度指标为：●柽柳灌木群落盖度：≥20%；●骆驼刺草本植物群落盖度：≥30%；●花花柴草本植物群落盖度：≥30%；●芦苇草本植物群落盖度：≥30%。     

荒漠绿洲额济纳胡杨与柽柳生态位分异过程研究

以内蒙古额济纳绿洲分布的胡杨和柽柳为研究对象,通过建立二种植物生长的生态环境资源谱,对胡杨和柽柳实生苗、幼龄株、壮龄株和老龄株间进行X2、种间相遇率和联结指数等相关性分析,进行生态位宽度和重叠等种间和种内指标分析。分析结果表明:胡杨实生苗分布与胡杨幼龄林相关性显著,与胡杨壮龄林和老龄林相关性不显著,与柽柳实生苗分布相关性极显著,而与柽柳壮龄林和老龄林的分布相关性极不显著;二者生态位宽度和重叠程度研究表明,胡杨的实生苗与柽柳的实生苗生态位重叠程度高,柽柳的实生苗较胡杨的实生苗生态位较宽,由此胡杨和柽柳在资源利用方面具有一定的相似性,特别在二者早期,其重叠程度较高,但二者又在绿洲资源利用方面出现生态位分异,总的资源利用能力柽柳的生态位较胡杨较宽,说明柽柳在绿洲具更为广阔的分布和适应范围,胡杨适应于干旱但沙埋程度低、土壤可溶性盐和pH值较低、地下水埋深变化程度大和地表於泥变化较大的环境中,而柽柳适于生长于土壤湿润且沙埋程度高、土壤可溶性盐和pH值较高、地下水埋深变化程度小和地表於泥覆盖较轻的环境。     

基于BSTEM模型的植被根系对塔里木河岸坡稳定性影响过程模拟

干旱地区的荒漠植被根系发达,其保持岸坡稳定和固土护堤的作用优为重要。在塔里木河流域选取红柳、芦苇和胡杨等典型荒漠植被根系,研究植被根系对塔里木河岸坡坡稳定性的影响,对于促进防治塔里木河水土流失和建设良好生态环境具有重要的现实和理论意义。文中以实测数据和水槽试验结果为基础,运用BSTEM模型,对植被根系对塔里木河岸坡坡稳定性的影响过程进行了模拟。结果表明:(1)在竖直、倾斜、相交三种布置方式下,红柳根系体积密度RVD为8%时,安全系数Fs分别为1.29、1.27及大于1.3,当根系体积密度在8%~28%时,岸坡安全系数全都大于1.3;芦苇和胡杨根系结果也类似,说明随着RVD增大,岸坡安全系数会增大,从而岸坡越稳定;(2)不同根系放置方式对岸坡稳定性影响不同,如RVD为8%时,红柳根系竖直、倾斜和相交放置的安全系数分别提高了33%、30.9%和40.2%,所以提高岸坡稳定性大小次序为:相交﹥竖直﹥倾斜;(3)从根系类型看,提高岸坡安全系数次序为:红柳﹥胡杨﹥芦苇;(4)与无根系相比,有植被根系岸坡稳定性均比无植被根系有一定程度增加,相同植被根系下相交放置提高岸坡安全系数最显著,相同布置方式下红柳根系提升岸坡稳定性最明显。     

Competition between Populus euphratica and Tamarix ramosissima seedlings under simulated high groundwater availability

Desert riparian plants experience high variability in water availability due to hydrological fluctuations. How riparian plants can survive with low water availability has been well studied, however, little is known about the effects of high water availability on plant community structuring. We conducted a mesocosm experiment to test whether seedling competition under simulated high groundwater availability can explain the shift of co-dominance of Populus euphratica and Tamarix ramosissima in early communities to P. euphratica dominance in mature ones along the Tarim River in northwestern China. Seedlings of these two plant species were grown in monoculture and mixture pools with high groundwater availability. Results indicated that the above-ground biomass and relative yield of T. ramosissima were higher than those of P. euphratica. The competitive advantages of T. ramosissima included its rapid response in growth to groundwater enrichment and its water spender strategy, as evidenced by the increased leaf biomass proportion and the inert stomatal response to leaf-to-air vapor pressure deficit(VPD). In comparison, P. euphratica showed a conservative strategy in water use, with a sensitive response to leaf-to-air VPD. Result of the short-term competition was inconsistent with the long-term competition in fields, suggesting that competition exclusion is not the mechanism structuring the desert riparian plant communities. Thus, our research highlights the importance of mediation by environmental fluctuations(such as lessening competition induced by disturbance) in structuring plant communities along the Tarim riparian zones.     

塔里木河下游生态输水后胡杨林恢复效应与预测研究

塔里木河下游大西海子水库以下河道,自2000年5月至2004年10月,共进行了六次间歇性的生态输水。本文通过对胡杨样枝生长量的分析,表明输水对胡杨林的恢复具有显著的作用;同时依据历史期间的生态水量与胡杨林的对应关系,预测了在现状输水条件下大西海子水库以下可以恢复的胡杨林面积。     

荒漠河谷胡杨残林复壮更新试验研究

胡杨(Populus euphratica)在额济纳荒漠绿洲中的生态地位极其重要,与绿洲的兴衰息息相关。额济纳荒漠绿洲的胡杨林,目前由于河水泛滥受控制,使依赖于河漫滩而发芽生长的幼林所占林地面积比例下降,林地日趋老化、衰残,致胡杨日渐衰败,绿洲退缩。文中依据多年的试验调查数据,对荒漠河岸林胡杨残林复壮更新效果进行了分析研究。结果表明:围栏封育对加快荒漠河岸林的复壮更新和林下天然植被的恢复,起到了积极而显著的作用。开沟断根,打破了土壤表皮板结层,疏松了土壤,利于根蘖苗萌生,同时也促进了苗木侧根和须根的增加,扩大了根系吸收面积,使苗木生长量提高。间苗定株有效地促进了胡杨老树的根蘖更新。确定了河岸胡杨更新林合理密度为幼龄期为3330株/hm2,中龄期为1665株/hm2,近熟林期为600株/hm2,成熟林期为135株/hm2。在此基础上提出了全面保护好沿河现有胡杨残林的措施,实行分片、分段围栏封育和充分引用季节性河道来水浇灌的前提下,积极促进胡杨残林的复壮和根蘖更新,复壮更新。     

塔里木河下游地区胡杨、柽柳液流变化研究——以英苏断面为例

应用先进的PHYTALK植物生理生态监测系统对塔里木河下游英苏断面胡杨、柽柳的液流流速和相关环境因子日变化进行了监测。结果表明:胡杨和柽柳的液流速率日变化趋势相似,有明显昼夜节律变化,夜晚平稳,白天波动剧烈,呈多峰值;受植株水分储存的影响,液流早晨启动后,液流突然下降,达到一个低值后开始恢复;主要受降雨影响,距主河道100m处的胡杨枝平均液流速率低于距主河道200m处相同直径柽柳枝的平均流速;试验期,影响胡杨和柽柳液流的主导环境因子不同,每个因子都有各自的影响机制;植株液流的变化是植株自身生理调节和外界环境共同作用的结果。     

塔里木河下游胡杨对水分条件变化的响应

通过对塔里木河下游应急输水河畔胡杨样枝的年轮分析,结果表明:第3次应急输水后,喀尔达依断面胡杨的横向响应范围达到离河1 000 m;应急输水后不同断面、不同离河距离,地下水埋深梯度、过水时间梯度随着离河道和大西海子水库距离增加,胡杨生长量减少;输水量大的年份胡杨生长量明显大于输水量少的年份,在相同输水量和输水时间前提下,春秋季持续输水对胡杨生长恢复效果要优于夏秋季输水;在持续输水后,胡杨生长量增长幅度减小,其大小逐步趋于近似.     

额济纳胡杨林生态效益评价及保护对策探讨

胡杨是古地中海残遗植物种 ,胡杨林生态系统在绿洲演替与发展的不同阶段发挥着主要作用。额济纳胡杨林是我国第二大胡杨林 ,是维系额济纳绿洲存在的重要天然屏障。本文通过对胡杨林生态效益的评价 ,提出胡杨林不仅在生态系统方面有重要作用 ,而且对当地及周边地区的经济、社会发展也有不可替代的作用。并对当前胡杨林存在的问题 ,利用保护生物学和恢复生态学加以研究 ,为胡杨林的保护提出一些措施。