夏季黑河中游绿洲样带蒸散量遥感估算

黑河中游绿洲集中了全流域95%的耕地,利用了全流域68%的水资源,绿洲农田蒸散是水资源的主要支出项。为了解绿洲生态系统不同景观单元的耗水规律,高效管理区域水资源,该文利用2011年6-8月的7期Landsat TM影像,结合地面气象、物候数据和土地覆盖类型,基于SEBAL-METRIC模型估算了夏季黑河中游样带尺度不同土地覆盖类型蒸散量,并利用涡度观测数据对卫星过境日模型估算的蒸散量进行验证,发现遥感估算值与实测值具有较好的一致性。结果表明:由于土地覆盖类型和灌溉的差异,黑河中游样带尺度内蒸散量空间变化较大,6-8月农田平均总蒸散量是340 mm,林地是328 mm,草地的平均值是214 mm,荒漠区只有97 mm;夏季不同土地覆盖类型蒸散量均保持在较高水平,农田日蒸散量在6月底达到最大值,荒漠日蒸散量于7月中旬达到最大值,草地6月和7月平均日蒸散值较8月大,林地蒸散量月际变化较小。另外,荒漠与绿洲土壤类型差异较大,在荒漠区与绿洲区分别选取"热点"可有效提高模型估算精度。研究对于干旱半干旱区域水资源利用与管理有参考价值。     

黑河干流中游地区适宜绿洲及耕地规模确定

为了确定黑河干流中游地区适宜绿洲及耕地规模,利用黑河干流中游地区1954－2012年水文气象资料及黑河流域2000年和2011年土地利用数据,采用水热平衡原理建立适宜绿洲规模计算模型,并在模型中考虑林地和草地的腾发量计算不同来水情景下适宜绿洲规模;根据分带理论建立适宜耕地规模模型,计算不同来水情景下绿洲适宜耕地规模。基于GIS建立黑河干流中游土地利用马尔科夫链模型,并利用此模型预测2015年和2020年黑河干流中游地区绿洲规模和耕地规模的变化,并对未来绿洲发展的适宜性进行评价。结果表明：黑河干流中游地区地表径流存在丰枯变化;在丰水年、平水年和枯水年的适宜绿洲规模分别为3 245～4 868、2 635～3 953和2 422～3 633 km2;相应的适宜耕地规模分别为2 337、2 004和1 878 km2;现状年2011年为丰水年,实际绿洲规模和耕地规模分别为4 035和2 366 km2,现状绿洲规模适宜性指数为0.6;预测2015年绿洲规模和耕地规模分别扩张到4 155和2 527 km2,绿洲规模适宜性指数下降到0.44～0.59;2020年绿洲和耕地规模扩张到4 304和2 719 km2,规模适宜性指数比2015年下降0.02～0.03,2011年、2015年、2020年的耕地规模都高于绿洲适宜耕地规模。干旱地区适宜绿洲规模及耕地规模研究为区域水资源可持续利用提供依据。     

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%。     

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。     

黑河中游人工绿洲防护体系植物耗水分析

根据对黑河中游的植被调查、固定样地土壤水分监测和地下水位的监测数据,分析了黑河中游人工绿洲防护体系主要植物群落立地的土壤储水量动态规律,并对耗水量做了初步的分析。结果表明,沙枣(Elaeagnusangustifolia)、杨树(Populussp )和樟子松(Pinussylvestrisvar mongolica)等乔木林土壤储水量在春季远高于夏季,随植物开始生长土壤储水量迅速下降。而生长在沙丘的梭梭(Haloxylonammodendron)、柽柳(Tamarixchinensis)和沙丘芦苇(Phragmiteecommunis)土壤储水量变化很小,基本处于稳定状态。乔木的耗水量是灌木的2 5～3 5倍以上。绿洲防护体系的乔木植被耗水量每年需要2600～3800m3/hm2,梭梭、柽柳则需要1000～1500m3/hm2。从生态效益考虑,灌木植被对沙丘的稳定和绿洲的防护作用显著,且耗水量较少,从维护绿洲生态安全的角度,灌木固沙防护林起到了巨大的作用,但现有的植被立地土壤干旱化严重,植被已经到了衰退的边缘,需要给予补充水量。     

对黑河中游地区发展节水农业的思考

本文以黑河中游张掖市水资源配置和经济结构现状分析为基础，提出发展节水农业是调整产业结构、改善生态环境、提高农民收入、建设节水型社会的关键。本文提出发展节水农业是建设节水型社会所基础；调整结构，优化水资源配置是发展节水型农业的根本途径；大力发展高新技术，走工程节水、常规节水和高新技术节水之路，是发展节水型农业的必由之路。     

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。     

黑河流域额济纳绿洲生态环境监测构想

额济纳绿洲是我国北方地区重要的生态屏障,在生态环境保护和建设中具有重要地位,迫切需要建立一套行之有效的生态环境监测体系。根据生态环境监测的基本要求和额济纳绿洲的生态环境状况,采用遥感监测和地面监测相结合的方法,构建了完整的生态环境监测指标体系,以期从宏观和微观角度全面掌握其生态环境的演变趋势以及各类生态治理工程的生态响应,为额济纳绿洲生态环境保护、建设和管理服务。     

塔里木河流域林业生态工程建设规划

根据塔里木河流域水资源的形成、消耗、转化、蓄积、排泄的特点,依据地貌类型、自然条件和人工植被,将塔里木河流域林业生态工程建设分为五个区,并对各区的林业生态工程建设进行了立体条带状的宏观规划。     

黑河中游农田荒漠过渡带土壤冻融过程中水热动态

以黑河中游典型农田荒漠过渡带为例,对过渡带3种景观单元冻融期土壤水热动态进行了野外定位监测。结果表明:(1)土壤温度随气温剧烈变化,变幅随土壤深度的增加而减小,3种景观单元土壤温度变幅由剧烈到平缓的顺序为:荒漠农田防护林,并依次形成60,100和80cm深的冻土层;(2)受土壤性质和地表覆盖的影响,冻融过程中,农田、防护林土壤含水量变化明显,且农田土壤水分含量4月初达到最大值,而荒漠土壤含水量则基本保持不变;(3)土壤水分变化滞后于土壤温度的变化,防护林土壤水和温度变化较农田缓慢;(4)浅层地下水位在冻结期下降,融化期回升,且回升速率大于下降速率。冻融过程可有效减小土壤水分的蒸发和渗漏,冻后聚墒明显,利于下层土壤水分的保持,对于来年植物生长具有一定的意义。     

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%。     

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。     

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。     

黑河流域生态环境演变研究综述

随着生态环境问题的日益突出,区域生态环境演变研究成为生态环境研究领域的热点.黑河流域位于河西走廊农牧交错带上,是典型的生态敏感区.近年来流域生态环境严重退化,成为我国区域生态环境演变研究的重点地区之一.分别从黑河流域生态环境退化状况、生态环境演变及驱动力等方面对已有的研究成果进行总结:在气候变化与人类活动的共同作用下,黑河流域生态环境以不同的时间尺度在发展演变.近年来,人类不合理的活动导致一系列生态环境问题的出现.指出当前研究中存在的不足:主要集中于黑河流域生态环境现状研究,缺乏历史时期流域生态环境演变研究.期望为今后黑河流域及其他内陆河流域生态环境演变研究的深入提供参考.     

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。     

东辽河流域河流系统生态需水研究

河流系统的生态需水是指维持河流正常的生态结构和功能所需要的一定水质最小水量 ,具有明显的时空变化特征。河流系统的生态用水包括河道系统 (包括排沙生态用水和水面蒸发生态用水 )和洪泛地系统两大系统的生态用水。东辽河流域河道系统生态需水量占年均径流量的 44 .43%。洪泛地生态用水量为 16 .87亿 m3,占全流域年均降水量的 2 8.0 2 %。必需采取有效措施进行河流水资源开发的有效调控。     

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。