玛纳斯河流域景观格局变化与地形控制分析

以1990年、2000年、2005年、2010年四个时期的土地利用覆盖数据,玛河流域DEM为基础数据来源,在ArcGIS软件和Fragstats 3.4的支持下,采用景观单元类型转移矩阵、主要景观演化类型的地形梯度分析和空间数据叠加等方法分析了玛纳斯河流域的景观格局现状和演变特征,以及这种变化的影响因素。研究结果表明:玛纳斯河流域1990—2010年土地利用类型变化显著,荒漠、草地、水域以及林地面积都出现了不同程度的减少,耕地面积不断增加;玛纳斯河流域斑块形状总体趋向规则与简单的发展趋势;景观单元演变的地形梯度特征显著,表现为在各高程梯度、坡向梯度以及坡度梯度分布存在明显的地域分异规律,尤其与高程和坡度因子密切相关。说明玛纳斯河流域在经济快速发展的同时土地利用越来越丰富,规模和强度也在增大,但影响了景观稳定性和抗干扰性能。     

玛纳斯河流域冰川变化及水资源研究进展

玛纳斯河流域地处西北内陆干旱区,由于水资源制约社会经济发展和生态环境建设,近年来也取得了很多高水平的研究成果。按流域上游产流区和中下游消耗区对以往研究进行总结,以期对流域冰川变化及水资源方面有更清晰的认知,主要从冰雪覆盖变化、河川径流变化特征及其对气候变化的响应、径流变化的模拟预测、地下水、同位素、水资源的开发利用等方面综合概述了研究区水资源的研究进展。近半个世纪以来,玛河流域上游区开展了一些冰川野外考察工作,对流域冰川的形成、作用有了初步的认识,但缺少冰川变化方面的实测数据。在全球变暖的影响下,研究区冰川面积出现了不同程度的缩减,并导致冰川生态系统服务功能价值下降;近60年来研究区气温和降水都呈递增趋势,流域年径流变化受水文年降水量、夏季温度、永久性冰川雪地面积变化等综合影响,其中径流量波动上升与气温和降水呈正相关,流域主要依赖冰雪消融和地下水补给;流域水资源承载力呈现良性发展的态势,能够维持生态系统的正常功能。但研究区由于资源性缺水和生产生活用水不断加剧,水资源日益成为区域经济社会发展的制约因素,众多学者从不同层面提出了水资源开发利用和管理方面的对策和建议。但目前的研究中仍存在一些问题和不足,重点可以在流域冰川水资源的系统研究、建立冰川变化的定位观测体系和开展详细的流域冰川模拟预测研究,要在中下游区加强社会经济用水和生态用水的科学调配等方面展开进一步研究。     

新疆玛纳斯河流域不同垦殖年限农田耕层土壤微生物群落特征

[目的]研究垦殖对农田耕层土壤微生物群落特征的影响.[方法]采用常规计数法对新疆天山北坡玛纳斯河流域两组不同垦殖年限(0～200年和0～20年)绿洲农田耕层土壤微生物区系和细菌生理菌群多样性进行研究.[结果](1)荒地一经开垦耕种,微生物数量高于荒地.(2)随着垦殖年限的延长,耕层土壤细菌和放线菌数量总体呈上升趋势,真菌则先增加后减少;多样性指数都表现出先增加后减少的趋势.(3)随着垦殖年限延长,土壤细菌生理菌群的数量均呈先增加后降低的趋势,多样性指数的变化规律不明显.[结论]垦殖50年后,土壤微生物种群趋向单一,有益生理菌群数量减少,农田土壤生物肥力总体呈下降趋势.     

基于生态绿当量的玛纳斯河流域土地利用生态效益研究

基于生态绿当量原理及方法,设计不同土地覆被类型的生态服务功能评分标准,构建生态绿当量计算模型,通过计算玛纳斯河流域土地利用类型的面积变化,测算典型年份土地利用类型变化的当量分值,并依此构建生态效益评价模型。结果表明:近37 a研究区各土地利用类型生态当量面积净增加150.71 km2,呈小幅波动增量变化趋势。其中,增量最大的是农田、水域,分别增加456.63 km2和181.7 km2,约占2013年当量面积的29.25%和77.32%;减量最大的是天然牧草地、未利用地、荒草地,分别减少129.12 km2、132.98 km2和230.36 km2,约占2013年当量面积的29.48%、11.32%和17.49%,人类土地经营总体上增加了景观的生态效益,但土地垦殖和草地退化处于脆弱的平衡状态。     

近20年玛纳斯河流域南山山区植被覆盖的遥感动态变化监测

利用1990、2000和2005年的TM影像和2012年的ETM+影像提取了玛纳斯河流域南山山区植被的覆盖区域,并对植被的退化情况进行了分析和探讨。结果表明,从1990—2012年植被覆盖度指数绝对值来看,研究区植被稳定性有降低的趋势;1990—2000年中度以上退化区域在总面积中所占比例为16.41%,2000—2005年为13.38%,2005—2012年为28.06%,表明近10年研究区植被的分布面积在逐年减小;研究区植被与非植被类型互有转化,差异最大的时间段为2005—2012年,植被转出和转入间的差额为638.25 km2;研究区植被年平均面积变化速率逐渐减小,空间变化度先减小后增大,整体规模趋于减小。     

新疆玛纳斯湖演化的地貌特征

在北京一号卫星遥感影像的支持下,利用最新实测精度达到1 m分辨率的地形等高线数据、野外测量数据,结合20世纪50年代野外实地调查资料等前人研究成果,对玛纳斯湖演化的构造地貌特征及补给来源等进行了详细分析。结果表明:①构造运动奠定了玛纳斯湖及周围湖泊演化的基本地貌特征,玛纳斯湖是古玛纳斯湖在3次区域性构造运动和气候因素作用下解体后分离出的几个小湖泊之一,早在1915年玛纳斯河改道之前就已经存在,并不是游移湖。玛纳斯湖北部的洪积扇与古河道、多斯他浪岗冲积扇等表明,除接受玛纳斯河补给外,很多发源于准噶尔盆地南、北部山区河流都曾补给过古玛纳斯湖;这些冲、洪积扇的扇缘位置、玛纳斯湖和艾里克湖北部的两级阶地,玛纳斯河的三角洲平原及各湖泊都在海拔280 m的范围内,表明古玛纳斯湖的范围可能在海拔280 m的高程范围内;湖区钻孔取样分析等相关研究也表明,自晚更新世以来,该区域一直为湖泊环境。②各湖泊的补给关系分析及湖泊演化过程表明,人类活动是近半个世纪以来湖泊演化的主要驱动力,保证白杨河、玛纳斯河这两条补给河流的入湖水量,是该地区湖泊湿地得到恢复和维持的前提。     

玛河流域山区冰雪覆被变化与驱动因素的关联性分析

对1977—2013年Landsat影像运用监督分类进行解译获取冰雪覆被信息,并运用回归分析法对其驱动因素进行分析。结果表明:（1）冰雪覆被消融面积为2 372.92 km²,年均消融速率为2.1%。冰雪覆被斑块由大面积破碎,转向小面积斑块消失。（2）驱动因素中气温、人口、GDP在0.01水平上显著相关。冰雪覆被变化趋势滞后于气温变化趋势13～15 a,滞后于GDP变化趋势5 a,与人口变化呈非线性相关。驱动因素中坡度、坡向的影响为冰雪覆被分布趋于缓坡且多分布在西坡,雪线高度也逐年上升。（3）驱动因素与冰雪消融关联强度的顺序为:气温>人口> GDP,气温为主要影响因素。     

60年玛纳斯河红山嘴径流规律特征分析

基于玛纳斯河红山嘴水文站60a的径流资料,综合运用R/S分析、Morlet小波、Mann-Kendall非参数检验以及集中度和集中期等多种分析方法对红山嘴站径流进行年际和年内的规律特征分析。结果表明:玛纳斯河红山嘴断面60a径流年际变化不大,长期有上升趋势,径流序列有较强的长期持续性;年径流存在14~35a、6~13a和3~5a周期,第一主周期为21a,然后是28a及13a;径流周期在1980年以前变化频繁,且变化幅度小,1980年以后周期变长,变化幅度增大;丰枯水周期按照平、枯、丰的顺序变化;1994年为径流突变点。径流年内分配不均匀,集中程度高,主要集中在7月底;大部分月径流表现出显著上升趋势,月径流突变年份基本都在1990年以后。     

新疆玛纳斯河流域棉田土壤有机碳含量时空分异规律

玛河流域棉田土壤有机碳的空间分异与连作棉田土壤有机碳变化的研究结果表明:由南至北在纬度梯度上有机碳总量随土壤粘粒含量的降低,砂粒含量的增大而呈下降趋势。HU-C和FA-C的变化趋势与总有机碳变化相近,HA-C在冲积扇缘有最大值,冲积平原下降,干三角洲呈增加趋势。H/F和Kos随纬度呈增长趋势。棉田土壤有机碳总量在秸秆还田技术下随连作年限的增加而提高,但主要增加了HU-C。H/F随连作年限呈下降趋势,在连作8年之后变为1。Kos在连作1~9年呈下降趋势,随后开始增长,8~9年是连作棉田土壤有机碳质量衰退的警戒值。     

玛纳斯河流域不同绿洲生态系统棉田土壤水分-盐分-养分空间变异特征

为探讨干旱区山盆体系下不同绿洲生态系统农田的土壤水盐与养分的季节变化和空间变异规律,于2019年5、8、10月在玛纳斯河流域山前绿洲、人工平原绿洲和绿洲与荒漠过渡带采集膜下滴灌棉田土壤,对土壤水分、盐分、铵态氮和硝态氮进行分析。结果表明：不同区域的棉田土壤水盐与养分具有季节性变化特征,变异强度属于中等或强变异;各区域的土壤水分和盐分在垂直剖面上呈现随土层加深而增加的趋势,土壤铵态氮和硝态氮在各土层无明显规律性。不同区域的土壤性质差异较大,土壤含水量表现为绿洲与荒漠过渡带（12.89%） >人工平原绿洲（12.80%） >山前绿洲（12.55%）,土壤盐分表现为人工平原绿洲（3.44 g·kg^-1） >绿洲与荒漠过渡带（2.69 g·kg^-1） >山前绿洲（1.93 g·kg^-1）,人工平原绿洲和山前绿洲土壤盐分存在显著差异,人工平原绿洲土壤属于轻度盐渍化。土壤铵态氮表现为绿洲与荒漠过渡带（3.77 mg·kg^-1） >人工平原绿洲（3.53 mg·kg^-1） >山前绿洲（3.46 mg·kg^-1）,土壤硝态氮表现为山前绿洲（2.02 mg·kg^-1） >人工平原绿洲（1.90 mg·kg^-1） >绿洲与荒漠过渡带（0.77 mg·kg^-1）。半方差函数分析结果表明,山前绿洲、人工平原绿洲和绿洲与荒漠过渡带的棉田土壤水盐与养分的块金值小于0.25或等于1,表明不同区域的土壤性质空间自相关性强,但受采样和农业耕种的影响,存在恒定的变异。山前绿洲和绿洲与荒漠过渡带的土壤盐分、铵态氮和硝态氮的理论模型拟合度较高,人工平原绿洲土壤水盐与养分拟合效果欠佳。研究表明,山前绿洲、人工平原绿洲和绿洲与荒漠过渡带土壤水盐与养分变异的主导因素是土壤类型、气候和地下水位,滴灌和施肥是影响土壤水盐与养分分布的重要人为因素。