黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘与气候因子的关系

[目的]分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘频次和时长的月变化和年变化及其成因,并分析其与主要气候因子的关系,为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法]利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果]沙尘频次和时长主要集中在春季,其次是冬季,春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少,而浮尘频次总体变化趋势逐年增加;沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度(10 cm)和大气湿度之间呈极显著负相关(p0.01),与风速之间呈极显著正相关(p0.01)。春季期间,沙尘暴年际发生频次仅与土壤湿度(10 cm)之间呈极显著负相关(p0.01),扬沙年际发生频次仅与土壤湿度(10 cm)之间呈显著负相关(p0.05),浮尘年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著正相关(p0.05);冬季期间,沙尘暴年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p0.05),与土壤湿度(10 cm)和降水量之间呈极显著负相关(p0.01);扬沙年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p0.05),与大气温度之间呈极显著负相关(p0.01)。[结论]近10 a来,黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季,破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少,而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化,浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化;冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化,浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。     

黑河中游荒漠植物生长与降水、土壤水和地下水的关系

[目的]分析荒漠化防治中植物生长与降水、土壤水和地下水的关系,为荒漠区植被修复与保护提供科学依据。[方法]在黑河中游荒漠区建立荒漠化综合防治试验站进行长期定位监测,取得降水、土壤水、地下水、植物盖度、生物量等数据,采用特征参数算法、相关分析法和逐步多元回归方法,对植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型进行分析。[结果](1)2006—2014年,土壤质量含水率、生物量、盖度变化接近且最大,降水量次之,地下水埋深最小;生物量、盖度呈波动性增大趋势较明显,降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但不明显。(2)在植物生长季的3—11月期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量和地下水埋深变化步调基本一致。(3)建立了盖度与0—20cm土壤质量含水率、生物量与0—20cm土壤质量含水率回归方程,且均通过了R拟合检验,F方差检验,t回归系数检验,通过模型预测盖度、生物量的变差分别为99.0%和91.4%,预测盖度和生物量变化的准确率分别可达86.5%,78.9%。[结论]黑河中游荒漠植被的生长与环境水分变化关系十分密切,可通过水资源管理修复植被,也可根据植被生长状况评估水资源管理工作。     

基于不同土壤分类系统的土壤景观格局分析——以我国西北黑河流域中游地区为例

对土壤景观格局进行的研究多是基于发生分类土壤图或通过参比转换得到的系统分类土壤图,尚无通过土壤系统分类调查直接得到的土壤图为基础进行相关研究的报道。本文依据目前可获得的我国西北黑河流域中游的20世纪80年代形成的发生分类土壤图和2012年及2013年通过系统调查采样形成的1︰50万系统分类土壤图,进行土壤景观格局分析对比。结果表明:无论系统分类还是发生分类,从类型水平来看,土壤的破碎化程度不高,被分割程度小、连通性高,土壤类型斑块形状偏简单;从景观水平来看,景观异质性较大,土壤类型数目较多,各土壤类型所占比例较均匀,土壤类型具有一定程度的积聚,土壤类型的连通度较高。与发生分类土壤图相比,系统分类的土壤类型斑块数较多,多样性指数和均匀度指数较高,蔓延度指数较低,说明在一定尺度和区域上,系统分类能更多地反映土壤类型空间上的差异,制图精度更高。     

西北黑河流域土壤pH与CaCO_3相当物含量关系研究

干旱-半干旱地区的石灰性土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间有一定关系,但目前黑河流域土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间的关系及其影响因素尚不明确。从区域、海拔、土壤母质、土壤类型、土地利用方式五个方面分析了我国西北黑河流域土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间的关系。结果表明,黑河流域土壤pH与CaCO_3相当物含量之间存在显著的非线性相关,pH随着CaCO_3相当物含量的增加而逐渐升高,当CaCO_3相当物含量升高到某一阈值后,pH增幅迅速降低,最终趋于稳定;不同区域、海拔、土纲、成土母质和土地利用方式下,pH与CaCO_3相当物含量之间的相关程度不同,表现为上游土壤pH与CaCO_3含量呈显著正相关,不同的海拔高度区间pH与CaCO_3含量之间具显著正相关,人为土、盐成土、均腐土、雏形土的pH与CaCO_3含量显著正相关,冰碛物、残积-坡积物、湖积物发育的土壤pH与CaCO_3含量具有极显著正相关,土地利用方式对pH与CaCO_3含量的关系影响较小;不同区域、海拔、土纲、成土母质和土地利用方式下,pH与CaCO_3相当物含量的最佳回归模型不同,有幂函数模型、一元二次模型、一元三次模型和线性模型。     

黑河流域近期生态建设的重点区域和重点工程

黑河流域的战略地位十分重要 ,流域内生态环境日益恶化 ,生态建设任务将是长期和艰巨的。针对流域内存在的主要问题 ,按照预防为主、保护优先、防治结合原则 ,遵循有限目标重点突破和有所为有所不为的原则 ,按照上保水源、下保绿洲、中游节水的思路 ,提出了近期生态建设的重点区域和重点工程 ,并对近期实施任务所取得的效益进行了预测     

基于农户生计和水资源高效利用的黑河流域生态治理政策研究

[目的]分析影响黑河中游地区生态输水治理工程可持续发展的潜在因素,为该地区生态环境修复提供科学依据。[方法]通过问卷调查的方式对样本区550户农户进行调查,并采用逻辑回归分析方法对问卷数据进行建模分析。[结果]中游农户对生态输水治理工程持认可态度,但大部分农户考虑到成本效益、土地规模和灌溉技术等条件的限制,不愿意发展节水农业;同时项目对农户生计造成一定影响。[结论]黑河生态输水治理工程对节水农业投入不足,水资源短缺形式依然严峻;农户生计受到一定影响,加大了生态治理成果维护的风险。因此,在进行生态输水治理的同时,要建立流域水资源生态补偿机制,扶持节水农业发展,改善农户生计多样化,实现农户生计安全和环境保护的良性互动。     

黑河流域盐渍土资源及紫花苜蓿改土培肥和生态恢复效应的研究

在黑河流域草甸盐土上种植了紫花苜蓿,改土培肥效果十分明显。3年生紫花苜蓿产鲜草55.20 t hm-2,折干草18.40 t hm-2,与CK比较0~20 cm土层中自然含水量增加90.65g kg-1,>0.25mm团粒结构增加32.34%,总孔度增加9.06%,土壤容重降低0.24g cm-3,pH由8.45降到8.20,全盐含量降低4.63g kg-1,脱盐率达到56.60%,有机质、速效N、P、K亦随之增加。     

黑河上游天涝池流域生长季降雨和气温对河川径流的影响

西北干旱区的水资源短缺问题日益突出,但黑河上游高寒山区河川径流相关的精确水文资料稀缺,开展观测和研究其变化规律尤为必要。选择黑河上游天涝池流域为研究区,通过逐日观测2016年、2017年、2019年生长季河川径流量、降雨量和气温数据,采用相关分析和多元线性回归方法,分析了降雨和气温要素对河川径流的影响。结果表明:生长季内月均径流量明显滞后月均降雨量和月均温,三者均呈现出单峰变化趋势; 河川径流对降雨的平均滞后时间约为7.5 d。生长季内月均降雨量、月均温与月均径流量的Pearson相关系数分别为0.69,0.87(p<0.01),拟合多元线性回归模型的R²为0.772。研究显示该流域内降雨和气温较好地解释河川径流量的变化,结果可为黑河上游山区的河川径流响应过程提供参考依据。     

干旱内陆河流域土地利用转型的生态环境效应变化特征及其驱动因素探测

为探讨土地利用转型对生态环境质量的影响并明确相关驱动因素作用机理,以黑河流域中游这一典型干旱内陆河为研究对象,利用生态环境质量指数、标准差椭圆模型和地理探测器工具,在对研究区2000—2020年土地利用转型生态环境效应数量变化、空间分布及方向特征进行多维测定基础上,对影响生态质量空间分异的驱动因素及其交互作用机制进行了识别与分析。结果表明：(1) 2000—2020年,研究区土地利用转型频发,林地、灌木和人造地表大幅增加,草地、裸地和湿地减少,“南草北裸”的空间分布特征未发生扭转,草地和裸地是流域其他地类最为重要的转型补给源;(2)黑河流域中游生态环境质量整体处于较低水平但向好发展,“北低南高”的空间分布格局显著,其生态环境质量呈“正西北—正东南”朝向的变化趋势特征;(3)人为活动及高程、植被覆盖和坡度是黑河流域生态环境质量空间分异的主要驱动因子,自然、社会和经济诸因素激烈的交互与协同作用,共同导致流域生态环境质量的空间分异。综上,黑河流域中游生态环境质量趋好,但需严控人为活动,保障流域土地利用与生态安全持续稳定。     

雅鲁藏布江流域NDVI时空分布及与站点气候因子的关系

作为反映流域植被覆盖度的一个指标,NDVI的变化受多个气候因子的影响,而降水与平均气温是重要的影响因子。对雅鲁藏布江流域NDVI时空变化特征分析的同时,根据流域站点的经纬度提取流域面上的NDVI值并与流域站点主要气候因子(降水与平均气温)的关系进行了分析。结果表明,流域站点NDVI与主要气候因子(降水、平均气温)均具有较强的季节性、时间上的一致性与较高的相关性。NDVI与降水量线性相关系数为0.77,对数相关系数为0.7;NDVI与平均气温线性相关系数为0.72,对数相关系数为0.68。     

黑河流域中下游地区土地沙漠化现状及其原因分析

利用最新的土地沙漠化遥感监测数据(2000年),研究分析了黑河流域中下游地区的土地沙漠化现状及土地沙漠化发展的原因,并提出了其土地沙漠化防治的具体对策和措施。结果表明,2000年黑河流域中下游地区共有沙漠化土地13508.4km2,土地沙漠化类型包括耕地、草场、砾质沙漠化以及沙丘活化4种,总面积占监测土地面积(114446km2)的11.8%,其中轻度沙漠化土地27.4km2,占沙漠化土地总面积的0.2%,中度沙漠化土地1321.4km2,占9.8%,重度沙漠化土地2274.3km2,占16.8%,严重沙漠化土地9885.3km2,占73.2%,区内土地沙漠化形势严峻,以严重沙漠化土地类型占优势,特别是在黑河流域下游地区。黑河流域中下游地区土地沙漠化的发生和发展是自然和人为因素共同作用的结果,其中人类对流域内水资源的不合理利用是其主要驱动力。     

基于“互联网+”思维对黑河中游林分改造的探索

[目的]分析黑河中游甘肃省临泽县林分改造的必要性及改造过程中存在的难点,解决实际中信息不畅、技术落后、资金匮乏、经济效益差的难题。[方法]基于"互联网+"思维进行林分改造探索。[结果]信息交互服务平台能够实现信息畅通、资金融汇、合作交流的目的;林分监测平台和技术交流服务平台能够运用现代高新技术实现网络化、模块化的林分系统实施动态监测服务并解决林分改造过程中存在的技术问题;经营策略服务平台能够提高林副产品收益;科研服务平台能够针对实际问题进行专项试验并进行技术集成示范。[结论]基于"互联网+"思维进行林分改造,是尽快、尽好地建设林业生态工程体系的一条有效途径。     

基于DEA的黑河中游灌区水资源配置效率时空分异

绿洲农业用水效率的提高是协调干旱区经济发展与生态建设的关键。以黑河中游农业绿洲24个灌区为研究对象,以基础地理信息数据、土地覆被数据和绿洲灌区统计数据等为数据源,基于数据包络分析（DEA）研究了灌区农业水资源配置效率的时空分异,以及各灌区影响水资源配置效率的主要因素。结果表明:（1）各灌区水资源配置效率存在明显的时空差异。平川、罗城、大堵麻、盈科、板桥、蓼泉、梨园河、六坝等灌区水资源配置效率较高,而马营河、老军、洪水河、童子坝河、西浚、上三、安阳、鸭暖、新坝等灌区水资源配置效率较低。各灌区水资源配置效率均值从2008年的0.797提高到2012年的0.848,空间差异进一步缩小;（2）各灌区水资源配置要素普遍投入过大,水利设施建设及引水密度均超过了灌区实际需求,尤其是山丹县和民乐县的引水密度过大,甘州和高台部分灌区则表现为干渠密度、支斗渠密度明显超过实际需求;（3）DEA最优解显示,灌渠密度普遍饱和,部分灌区引水密度过大,大部分灌区引水密度与投入产出效率最高之间存在34.8%的下调空间。因此,合理分配有限的水资源、大力推广节水工程及措施,是提高绿洲水资源利用效率的主要途径。     

分水后黑河中游地区土地利用结构优化研究

以黑河分水为背景,分析了分水后中游地区水资源所面临的紧缺形势和土地利用结构对其影响。由于在干旱区,水资源的合理利用与土地的合理利用密切相关,合理的土地利用结构可以使水资源的利用更为有效。有鉴于此,文章认为要缓解水资源的约束,黑河中游地区必须走土地利用结构优化之路,并提出了今后土地利用结构发展的重点方向。     

黑河中游荒漠绿洲区免灌植被土壤水分状况

对1年、3年、5年、20年梭梭人工林,20年的花棒、柽柳、柠条人工林及天然荒漠植被等立地土壤湿度研究表明:土壤湿度随植物盖度增大而减少,盖度>40%与盖度<5%的固沙植物花棒、柽柳和梭梭林地,土壤湿度分别相差0.72%,1.16%和1.28%;植物种间土壤湿度也有差异,相同密度下花棒土壤湿度>梭梭土壤湿度>柽柳土壤湿度。随着植物生长,土壤湿度下降。1年、3年和5年生梭梭人工林土壤储水量比未营造梭梭林的沙地分别降低23.00%,48.00%和58.00%。随着不同部位间水平距离的增大,土壤湿度变异较大;在垂直剖面上,随土壤深度增加,土壤湿度逐渐降低,梭梭、柽柳、花棒、柠条林地土壤湿度由(2.57±0.20)%,(2.04±0.17)%,(2.75±0.15)%和(2.20±0.07)%,下降至(1.19±0.25)%,(1.01±0.20)%,(1.31±0.18)%和(0.99±0.14)%。4月与9月荒漠植被泡泡刺沙堆、戈壁土壤湿度的差值分别为1.03%和0.81%。戈壁土壤水分垂直变化较大,20cm与160cm土壤湿度分别为(3.35±0.38)%,(1.39±0.04)%,相差3.08%。     

黑河流域中游典型退化湿地生态恢复技术研究

黑河是我国西北地区第二大内陆河流,其湿地环境对于河西走廊的自然生态环境和社会经济发展具有十分重要的作用。为了加快黑河流域中游典型退化湿地的恢复进程,在黑河流域典型湿地退化区,开展了人工栽植芦苇、柽柳和封育生态恢复技术试验研究。结果表明,栽植芦苇后第1年和第2年的盖度分别较栽植前平均提高了36.8%和49.6%;柽柳采用截顶(地上部分保留10～12cm)造林方式恢复湿地,截顶苗年平均高和地茎生长量较未截顶苗分别提高了67.8%和30.8%,柽柳采用平茬促萌技术可提高覆盖率16%～22%;围栏封育恢复湿地区较未封育区植被总盖度由45.7%提高到77.2%,平均高度提高了40.9%,地上总生物量平均增加了73.1%。     

黑河流域上游水沙变化特征及成因分析

[目的]研究黑河流域上游干流的水沙时空变化特征及其成因,为流域生态保护和水资源开发利用提供科学依据。[方法]选取黑河上游干流主要水文站近60a的实测径流、输沙及降雨资料,通过采用Mann-Kendall秩相关检验法、累积距平法和相关分析法,研究水沙变化特征及驱动因子。[结果]黑河上游干流径流量总体上从20世纪80年代以后呈增加趋势;输沙量从20世纪70年代开始呈不显著增加趋势,但莺落峡水文站输沙量从2001年开始呈显著下降趋势。[结论]降水增加是影响黑河上游径流量增多的重要原因;水土流失导致了札马什克站和祁连站输沙量的增加,而水库拦沙是莺落峡水文站输沙量显著减少的主要原因。     

黄河中游典型支流无定河流域水土流失动态监测

[目的] 探索黄河中游典型的粗泥沙支流无定河的水土流失分布和动态变化特征,为新时期水土保持工作、生态环境建设和流域高质量发展提供科学依据。[方法] 以无定河流域为例,基于1985,1999,2011年3次普查和2019年全国水土流失动态监测成果,提取年度水土流失强度、面积,分析其时空分布及动态变化特征,并采用Mann-kendall检验,基于水文数据,分析1980—2018年流域水沙变化特征。[结果] 2019年无定河流域水土流失面积1.20×10⁴ km²,以水力侵蚀为主,风力侵蚀主要集中分布在流域北部的风沙区。下游干流（白家川—绥德+丁家沟段）、小黑河绥德以上的输沙模数超过流域平均水平的3倍,是主要的泥沙策源地;水土流失面积较1985年减少1.40×10⁴ km²,减幅为53.87%,输沙量和径流量均呈现出减小的趋势,拐点分别出现在2007年和1996年。空间上,风力侵蚀由1985年的集中连片分布转为零星分布,水力侵蚀空间位置分布与1985年相比基本无变化,但干流赵石窑至流域出口段左岸侵蚀强度有所降低。[结论] 无定河流域水土保持工作成效显著,有效遏制了土壤侵蚀,生态环境整体向好。但流域水土流失依旧严重,未来工作中,应结合历史水土保持工作经验,突出工作重点,进一步加强无定河流域水土流失综合治理。