塔里木河流域人工与天然绿洲转化过程与适宜比例初探

在我国内陆河流域,社会经济的迅速发展导致人工绿洲急剧扩大,天然绿洲日益萎缩,确定人工与天然绿洲适宜的面积比例对绿洲可持续发展具有重要意义。本文以塔里木河流域为研究对象,利用遥感影像数据将流域各子流域划分为不同绿洲分布模式,选取克里雅河流域、渭-库河流域和叶尔羌河流域为各模式典型流域,分析各流域近20年人工与天然绿洲的转化过程,利用生态环境状况指数法评价各流域过去20年的生态环境状况,确定各模式下人工与天然绿洲适宜面积适宜比例。结果表明:(1)塔里木河流域各子流域划分为内陆河沙漠区模式、冲洪积扇形模式和干流模式;(2)典型流域绿洲总面积近20年变化不明显,人工与天然绿洲面积比例呈增加趋势,人工绿洲侵占天然绿洲,人口增长、耕地扩张和社会经济发展成为研究区绿洲变化的主要驱动力;(3)三种模式人工与天然绿洲面积适宜比例分别为3:7~4:6、4:6~5:5和≤4:6。本研究不仅为研究区绿洲规模规划提供科学依据,也为相似内陆河流域人工与天然绿洲面积比例的确定提供借鉴。     

塔里木河上游典型绿洲土壤水盐空间分异特征

结合传统统计学与地统计学方法,以塔里木河上游典型绿洲阿拉尔垦区为研究区,根据64个样点的试验数据,分析样区表层(0-10cm)和亚表层(10-20cm)土壤水盐空间分异特征。结果表明,土壤水分、pH值、电导率和全盐具有明显的空间变异性。样区土壤盐碱化程度较高,土壤水分表现为中等变异性,pH值为弱变异性,电导率、全盐及大部分离子含量为强变异性,盐分呈现强烈的表聚性特性。土壤水分和表层pH值的半方差理论模型较符合指数模型,亚表层pH值、电导率和全盐较符合球状模型。各指标块金值/基台值在0.122～0.316之间,且表层小于亚表层,空间自相关性较高,变异更多受结构性因素影响,空间结构较为复杂。指标的空间分布与区域环境密切相关,各层土壤水分、电导率和全盐均为西北高于东南,即沿河岸-绿洲-荒漠方向递减,而pH值表现为相反的规律。研究区棉田的长期连作,使得水盐运动在多年耕作棉区较为活跃,中小尺度下水盐空间分布的异质性增强。     

塔里木河干流区人工绿洲系统发展水平研究

人口、耕地系统是干旱地区人工绿洲系统的两个关键子系统,其发展水平反映了人工绿洲的发展水平。塔里木河干流区人工绿洲系统的发展水平决定着塔里木河地区的可持续发展状态。以地均产值(由地均粮食产值、地均棉花产值及地均其他经济作物产值组成)为反映耕地生产力的指标,测度影响塔里木河干流上游、中游和下游地区耕地生产力的因素;以粮食人口承载力和耕地压力指数为指标,分析该地区人工绿洲系统发展水平。研究认为:1988～2007年,塔里木河下游地区的人类不合理活动,对干流区绿洲系统的可持续发展影响较大,表现在人口和耕地增加过快、种植结构不合理、粮食安全问题、耕地压力不断增加等方面。因此,塔里木河干流区的可持续发展不仅要关注上游和中游地区耕地开发利用的问题,更要关注与调控下游地区人口、耕地系统的合理发展。严格控制下游的人口和耕地面积扩张是塔里木河干流区可持续发展的根本;以粮食生产满足自给需求为前提,建立以棉花生产为主,兼顾粮食安全的种植业结构,是塔里木河干流区耕地系统持续产出的优良模式。     

咸淡轮灌条件下塔里木河上游绿洲土壤入渗特性

为探明塔里木河上游绿洲土壤在不同矿化度水与淡水轮灌下的土壤入渗规律及影响因素,应用Guelph入渗仪测定不同土层深度、不同矿化度水及其与淡水轮灌的土壤入渗过程。结果表明,除淡水外,不同矿化度水在不同深度入渗速率差异显著,10g/L-淡水-10g/L和15g/L-淡水-15g/L方式轮灌对15,35cm深土壤入渗速率影响显著;不同矿化度水灌溉Kfs大小关系为10g/L>15g/L>淡水。咸-淡-咸方式轮灌后,Kfs之间关系为淡水>10g/L>15g/L;轮灌过程中根长、根体积、根表面积与稳定入渗速率有较好的线性相关性,容重的影响相对较低。15g/L水和淡水轮灌时,电导率对稳定入渗速率也有显著影响。咸淡轮灌有利于咸水资源的充分利用及土壤与农业可持续发展。     

基于最小数据集的塔里木河上游绿洲土壤质量评价

以塔里木河上游绿洲阿拉尔垦区为靶区,综合考虑表征土壤物理、化学和生物学性质的14个土壤指标,利用数理统计方法确定最小数据集并评价土壤质量,同时与不含土壤酶指标的土壤质量评价结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区土壤质量评价适用的最小数据集(MDS)包括:土壤水分、全盐、全氮和过氧化氢酶活性;(2)研究区棉田、新开垦农田、果园和林地等大部分耕地土壤质量属于中等及以上水平(SQI≧0.5的占78.12%),大部分分布于河岸及绿洲区域;(3)不包含土壤酶活性指标的土壤质量评价使土壤全盐含量的权重降低,且导致土壤质量评价结果偏低。     

塔里木河上游绿洲农田不同生育期玉米根茎叶生态化学计量特征

研究绿洲农田玉米生态化学计量特征可揭示玉米对环境变化的响应,为绿洲农田生态系统的优化管理与绿洲资源的保护提供理论依据。以塔里木河上游绿洲农田玉米为研究对象,分析了不同生育期根、茎、叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征。结果表明:玉米C,N,P含量均值分别为311.97,16.41,2.54mg/g。玉米各器官C,N含量均表现为叶茎根,P表现为茎叶根,C∶N和C∶P比值大小顺序均为叶根茎,N∶P则为叶茎根。不同生育期玉米叶的C含量在拔节期最高,茎的C含量无显著差异,根的C含量是拔节期显著低于其他3个生育期;拔节期叶和茎的N元素含量显著高于其他生育期,根的N含量无显著差异;乳熟期叶的P含量显著高于其他3个生育期,乳熟期茎的P含量最低,成熟期根的P含量最高;成熟期玉米叶的C∶N显著高于其他生育期,乳熟期根和茎的C∶P均显著高于其他生育期,乳熟期叶的N∶P显著低于其他生育期,成熟期根和茎的N∶P显著低于其他生育期。各生育期中叶片所对应的N∶P小于14,可知玉米生长更易受N元素限制。GLM分析表明,生育期对P,C∶N和C∶P,生境对C,N和N∶P的影响最大。     

塔里木河上游地区阿拉尔段天然退化生态系统植物群落物种多样性特征分析

塔里木河是我国干旱区最长的一条内陆河，同时塔里木河流域也是我国生态环境脆弱地区之一，总体上荒漠化日益加剧，具体表现为土地沙漠化、土壤盐渍化、草场退化、生物多样性减少等，这些都严重的制约了区域社会经济的可持续发展。阿拉尔灌区位于塔里木河上游，从1950年以来，本区垦荒规模逐渐扩大，现已成为塔里木盆地最大的新绿洲。绿洲内部水量不断增加，而绿洲以外的水量却在减少。根据对样地的实际调查资料，采用物种多样性指数、丰富度和均匀度指数对塔里木河上游阿拉尔地区的天然植被的物种多样性进行了分析。结果表明，本研究区内的植物区系组成贫乏，群落结构简单，绿洲一荒漠过渡带的多样性指数和丰富度指数均非常低。通过以上分析并结合实际情况，可以得出了以下结论：本地区天然植被生态系统在人类干扰下普遍存在退化现象，尤其在绿洲一荒漠过渡带，这种现象更为严重，应立即采取有效措施对天然植被特别是过渡带的植被进行生态恢复。     

塔里木河上游典型绿洲连作棉田土壤酶活性与其理化性质的相关性分析

以新疆塔里木河上游阿拉尔垦区连作棉田为典型样区,采集了0—20cm表层的不同年限连作棉田的土样,分析了5种土壤酶活性和7种土壤理化性质,并结合通径分析讨论了各因子之间的关系。结果表明,不同耕作年限棉田土壤酶活性和理化性质差异性显著。通径分析显示全氮是影响该地区土壤酶活性的直接主导因子,pH值对土壤酶活性存在极显著负效应。土壤有机质、速效磷、速效钾以及土壤水分间接作用于土壤酶活性。土壤容重可能不是影响该地区土壤酶活性的主要因素。     

考虑水转化过程的干旱区内陆河流域适宜灌溉规模

农业适水发展是保障干旱区水土资源高效利用和生态健康的关键,其核心在于如何科学确定灌溉规模,进而控制农业灌溉用水量。该研究以石羊河流域为研究区,在明确非灌溉需水量的基础上,基于水均衡模型计算考虑水转化过程的不同水文年农业灌溉可用水量,并构建多目标种植结构优化模型对作物种植结构进行调整,最后改进水热平衡模型构建考虑水转化过程的旱区适宜灌溉规模计算模型,分析流域不同情景下的适宜灌溉规模。结果表明：地表水地下水联合调控下,石羊河流域丰、平、枯水年的灌溉可用水量分别为18.97亿～21.57亿、14.75亿～17.51亿、12.31亿～14.95亿m³;优化作物种植结构后能够以减少2.94%的经济效益实现14.13%的灌溉节水;构建的适宜灌溉规模计算模型在干旱区内陆河流域具有较好的适用性,采用该方法得到现状条件下石羊河流域丰、平、枯水年的适宜灌溉规模分别为27.73万～31.66万、21.55万～25.76万、18.01万～22.03万hm²,提高节水水平、调整种植结构后,流域的适宜灌溉规模有所增加。现状2020年(平水年)的实际灌溉面积高于当地水资源...     

塔里木河上游连作棉田土壤脲酶动力学特征与环境因子的相关分析

研究土壤酶学特征的变化对于探讨人类活动对土壤生态系统的影响具有重要的意义。以阿拉尔垦区4个不同连作年限棉田为研究对象,分析了各连作年限棉田不同土层深度土壤脲酶活性、动力学以及土壤理化因子特征,研究了土壤酶动力学特征及其与理化因子的对应关系。结果表明:阿拉尔垦区不同连作年限棉田脲酶活性随土层深度逐渐减弱,随着连作年限增加,0—20cm土层土壤脲酶活性呈先降低后升高趋势,20—50cm和50—80cm为先升高后降低再升高的变化规律;4个不同年限棉田土壤脲酶活性依次为:20a棉田15a棉田10a棉田5a棉田;各连作年限棉田脲酶酶促反应总趋势为随底物浓度增高反应初速度逐渐增大。5a,10a,15a,20a棉田V_9_(_(max)),V_(max)/Km值表现出明显的随年限增加而呈先升高后降低的变化趋势,而K_m值则显现出随连作年限增大脲酶与底物结合度越低的规律;相关性分析结果表明,V_(max)与速效磷、土壤含水量正相关,与电导率负相关,K_m与各土壤理化因子相关性不大,V_(max)/Km与速效磷、土壤含水量、pH值均呈正相关关系。总之,土壤酶动力学特征受速效磷、土壤含水量、pH值和电导率的影响较大。     

干旱区绿洲演变与适宜发展规模研究--以塔里木河流域为例

绿洲是干旱区人类活动的载体, 水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲规模及可持续性问题与水密切相关。本文以中国西北干旱区的塔里木河流域为研究对象, 依据水热平衡原理, 建立绿洲适宜规模数学模型, 结合现状气象水文资料, 测算绿洲适宜发展规模。结果表明: (1)在自然因素和人为因素的综合作用下, 绿洲一直处于时空演变的过程; (2)水资源的消长变化是影响绿洲时空演变的直接驱动力; (3)水资源是制约绿洲发展规模的根本原因, 在塔里木河流域水资源供给现状下, 可利用水资源量已达到所能维系的最大绿洲规模, 耕地面积不宜再扩大。最后, 结合对塔里木河流域水土资源开发和绿洲发展存在的问题, 提出在干旱区绿洲农业发展过程中, 要着力发展绿洲节水产业, 大力推广节水技术, 改进灌溉方式, 加快径流调节工程建设, 实现地表水和地下水联合调度和管理, 提高水资源利用率。为干旱区绿洲可持续管理提供科学参考依据。     

天然阔叶林与人工针叶林地表蒸发的研究

在富士山脚天然林中,通过一系列实验,搞清了天然阔叶林及皆伐后的人工针叶林等不同营林方式对水文过程变化的影响.此研究中,在两种营林方式地上都布设了实验地并观测了林冠截留、降雨、土壤水分、蒸散速率等.作为部分研究内容,作者对比了天然阔叶林和人工针叶林的蒸发量.为了测定蒸发,设立了两块实验地,一块是天然阔叶林(简称L地);另一块是人工针叶林.(简称N地).另外作为对比,观测了皆伐后新造林地空白点的蒸发量.     

石羊河流域绿洲农业发展对地表水与地下水转化关系的影响

基于绿洲农业发展对水资源的依赖性，分析了天然河道渠网化、灌溉面积扩大、渠道引水量增加、渠系高标准衬砌及地下水大量开采对流域平原区地表水与地下水转化关系的影响。结果表明：绿洲农业对水资源的开发利用，在造就了高效和集约化绿洲农业生态系统的同时，也使地表水与地下水之间的转化条件、转化数量及水体质量发生了明显变化，其负面效应已引发了严重的生态环境问题，并直接威胁着绿洲的稳定和发展。     

岷江上游中山区次生灌丛与人工油松林土壤理化性质比较研究

对岷江上游次生灌丛与人工油松林0-60cm深土壤理化性质对比测定，结果表明，人工油松林土壤容重为1．40g／m^3，比次生灌丛(1．01g／m^3)高0．39g／m^3；人工油松林自然含水量略高于次生灌丛，而人工油松林饱和含水量、毛管含水量和非毛管含水量依次为：29．1％，20．9％，11．1％，它们分别比次生灌丛低23．8％，19．1％，1．9％；次生灌丛的土壤孔隙度是53．0％，高出人工油松林21％；土壤养分所测6项指标中，人工油松林土壤养分含量普遍低于次生灌丛，K表现尤为突出，是油松林的1．81倍；人工油松林和次生灌丛pH值分别为6．23和8．39。说明在人为干扰严重的环境下，人工油松林可能有恶化土壤物理性质、降低林地肥力的趋势。     

宝天曼自然保护区栓皮栎林人工恢复与天然恢复效果比较

为比较宝天曼自然保护区内栓皮栎林人工恢复天然恢复的差异,采用样地调查法对相同恢复年限的栓皮栎人工林与天然次生林的物种组成、重要值、多样性指数和土壤性质等群落特征指标进行了比较研究。结果表明:(1)栓皮栎人工林群落具有维管束植物12科18属24种,次生林群落具有维管束植物27科40属48种,两个群落相似性较低(0.36);(2)栓皮栎次生林乔木层和灌木层物种的重要值比人工林低,乔木层和灌木层的物种数较人工林多;(3)栓皮栎人工林与次生林群落的乔木层、灌木层和草本层的Maglef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson和Pielou均匀度指数相比均较低,人工林的4个多样性指数大小依次为灌木层、草本层、乔木层,天然次生林指数大小表现依次为灌木层、乔木层、草本层;(4)栓皮栎次生林的土壤全氮、全磷、有机质含量比人工林均较高。研究表明在宝天曼自然保护区内,相同恢复的年限,栓皮栎天然次生林无论物种组成、多样性指数、群落结构和土壤理化性质均优于栓皮栎人工林,天然恢复比人工造林恢复效果好。     

岷江上游油松与华山松人工混交林对降雨的截留分配效应

人工油松与华山松混交林是岷江上游区域主要的群落类型,采用水量平衡的方法,研究了混交林林冠截留量、穿透量、树干茎流量等指标。通过混交林对24场降雨分配的定位观测,结果表明林冠截留量83．47mm、穿透量81．43mm、茎流量2．00mm,分别占同期降雨量的50．o％,48．8％,1．2％;幂函数方程能较好地拟合林冠截留量与林外降雨量之间的关系,而线性方程能较好地拟合穿透雨量、树干茎流量和林外降雨量之间的关系。结果表明恢复重建后的人工油松与华山松混交林生态系统在水源涵养、水土保持上效果明显。     

干旱区地下水位降幅对天然植被衰退过程的影响分析--以新疆鄯善南部绿洲群为例

综合运用RS、GIS及地理统计学的理论、技术,监测干旱区地下水位降幅对天然植被衰退过程的影响。结果表明:研究区内大部分绿洲位于20~30 m降幅之间,并由北向南呈环状递减;天然植被覆盖变化敏感区域居于5~8 m降幅之内,超过10 m降幅将出现严重退化区;天然植被大面积向绿洲东北方向退缩,15年间典型研究区天然植被面积减少近1/2,半固定沙丘面积增大而将成为新的沙尘策源地,绿洲生态环境更为脆弱。     

天然降雨下红壤坡地氮磷流失过程与特征分析

利用江西省水土保持生态科技园的野外实测资料,对天然降雨条件下南方红壤区自然坡面的氮磷流失过程与特征进行了分析。结果表明,在自然条件下,由于降雨强度的时间变化不稳定,且不连续,自然坡面产流—产沙过程也是不稳定和不连续的,呈现出一峰或多峰的特性;同一场降雨下自然坡面的产沙过程与产流过程基本一致,累积产沙量和累积径流量随时间的延长呈现出先小幅增长后快速增加,最后趋于平稳的变化趋势。坡面径流中总磷的输出浓度始终小于总氮输出浓度,且总磷变化稳定,总氮波动较大;侵蚀泥沙中均存在养分富集现象,且总氮富集比要小于总磷富集比。     

干旱区绿洲土壤Cd／Pb复合污染下重金属形态转化与生物有效性

采用盆栽试验及连续浸提形态分级方法,研究了Cd和Pb在土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性的影响。结果表明,当土壤受外源Cd/Pb污染后,重金属的形态分布特征发生了变化,以可交换态（EXC）响应最大,Cd、Pb的赋存形态分别以碳酸盐结合态（CAB）、铁锰氧化态（FMO）和碳酸盐结合态（CAB）为主;一定浓度范围内的Cd/Pb复合胁迫能促进油菜的生长,油菜根系和茎叶的Cd、Pb含量均随着Cd/Pb复合胁迫水平的升高而持续增加。茎叶中的Cd含量远远高于根系,Pb含量反之。油菜可将更多的Cd从根系转移至茎叶,而将更多的Pb滞留在根系中;对油菜根系吸收Cd最重要的形态为可交换态（EXC）和碳酸盐结合态（CAB）,而对茎叶吸收Cd以及油菜吸收Pb贡献最大的则为碳酸盐结合态（CAB）。     

厨余与园林废物共堆肥过程氮素转化及损失

为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75％和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4:1(N1)、3:1(N2)和2:1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N、GI、氨气、全氮、有机氮、铵态氮与硝态氮等的影响,以期揭示二者共...