基于PSR模型的艾比湖流域生态安全评价研究

基于压力-状态-响应（PSR）概念模型,结合层次分析法并采用综合评价模型对艾比湖流域生态安全进行综合评价。研究结果表明：（1）在13项评价指标中,影响流域生态安全的主导因素为森林覆盖率、草地面积和水土流失治理面积,其所占权重均在0.1以上;（2）自2000-2010年以来,艾比湖流域生态安全指数由0.2309增加至0.7556,流域生态环境呈现良性发展趋势,生态安全状况有所好转。当地政府通过提高森林覆盖率、增加草地面积以及治理水土流失等措施,不断改善了该流域的自然生态环境。     

基于氢氧稳定同位素的艾比湖流域地表水与地下水转化关系

地表水和地下水是水资源主要组成部分,研究干旱区地表水和地下水相互转化过程,对水资源的合理开发利用与评价具有重要的理论意义.选取艾比湖流域地表水和地下水为研究对象,分析其稳定同位素组成特征和分布规律,探讨不同水体间补给关系.结果表明:(1)艾比湖流域大气降水δ2 H和δ18 O表现出显著的季节变化特征,全年表现为冬季贫化...     

干旱区内陆艾比湖流域景观格局时空变化及生态安全评价

[目的]为了探讨艾比湖流域近10a间景观格局及生态安全的动态变化。[方法]运用RS和GIS技术,并结合景观指数和生态弹性度对该流域生态安全进行了综合评价。[结果](1)近10a来,艾比湖流域土地利用变化剧烈,说明景观格局持续受社会经济发展两方面矛盾的巨大压力;(2)2001年斑块个数为2 560个,而2009年增加至3 476个,说明该流域生态环境整体呈破碎化趋势。景观破碎度由2001年的0.054 0增加为2009年的0.073 3,说明其景观趋于不稳定,生态安全性降低;(3)2001—2009年生态弹性度呈"∧"型变化趋势,先由2001年的1.20×107增加为2005年的1.57×107,然后再降为2009年的1.49×107,但总体是趋于增大的趋势。[结论]从整体上综合考虑,2001—2009年艾比湖流域土地利用的景观生态安全度降低。     

艾比湖流域气候变化及对地表水资源的影响

利用艾比湖流域逐月气温、降水数据,结合流域地表径流和艾比湖湖泊面积数据,分析了1961—2010年流域气候要素变化趋势和突变特征,探讨了气候变化对流域地表水资源的影响。结果表明:(1)近50a来艾比湖流域气温、降水均呈波动上升趋势,气候由暖干型向暖湿型转变。冬季升温对流域气温增幅贡献率大,气温在1995年发生突变。冬季降水量增幅明显,夏季只有温泉站点降水量增幅显著,降水量在1984年发生突变;(2)流域年均气温与径流量呈正相关,年降水量与径流量的变化呈显著同步性;(3)流域年平均气温与艾比湖面积大小关系复杂;年平均降水量与湖泊面积的变化趋势趋于同步,1996—1999年这种同步性更明显;(4)气候变化直接影响冰川伸缩与雪线升降,冰川数量和规模均逐渐减小,用水矛盾日益尖锐,影响绿洲社会经济发展。     

新疆艾比湖流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

在对流域可持续发展评估的研究中,生态系统服务价值的时空评估具有重要意义。以新疆艾比湖流域为研究区,基于1996-2016年的3期遥感影像和社会统计数据,对艾比湖流域土地利用和生态系统服务价值时空动态变化进行分析,并借鉴生态服务价值当量估算法定量探讨生态系统服务价值的变化特征,采用多元回归模型对流域土地利用和生态系统服务价值变化的驱动力进行分析。结果表明:1)1996-2016年,艾比湖流域耕地和建设用地面积变化最大,其占比分别从1996年的8.47%和0.42%,增加到2016年的15.28%和2.07%;林地、草地、湿地和水域的较少,但幅度较剧烈。2)近21a来,研究区生态系统服务价值总量呈持续减少的趋势,共减少了约85.863×108元,耕地、建设用地、盐碱地和沙地等土地利用类型的生态系统服务价值(ecosystem service value, ESV)值呈增加趋势;林地、草地、水域、湿地和未利用地等类型均呈减少趋势。3)空间上,21a间艾比湖流域ESV较高区面积逐渐减少,ESV较低区域面积逐渐增加,ESV中等区域呈现先减小后增大。4)回归分析表明影响艾比湖流域ESV变化的主要驱动因素是综合城镇化率、人口密度、气温和降水等指标,在未来的经济发展中,艾比湖流域要合理优化调整土地利用格局,保证生态系统的稳定-协调发展,实现经济-社会-生态的可持续发展。     

土地利用变化对艾比湖流域生态系统服务价值的影响

基于遥感与GIS技术,运用生态系统服务价值系数分析了1970-2009年艾比湖流域生态系统服务价值的变化,探讨了干旱区典型内陆湖流域生态系统服务变化对土地利用/覆被变化(LUCC)的响应.结果表明,近40 a艾比湖流域土地利用状况变化显著,耕地和建设用地的面积增加,其他土地利用类型的面积减少;流域生态系统服务价值整体变化较小,总价值先增后减,林地、水域和草地面积的减少是总服务价值减少的主要原因,耕地面积的增加补偿了总价值的部分损失,但损失略大于收益;各项生态功能的服务价值对总生态系统服务价值贡献大小的等级基本稳定,其中,水源涵养、土壤形成保护和废物处理能力的贡献率最大;敏感性分析表明,研究区生态系统服务价值对于生态价值系数是缺乏弹性的,各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,研究结果是可信的.     

基于遥感的艾比湖流域近20年生态服务价值对土地利用变化的响应

新疆艾比湖为我国西部的国门湖泊,是准噶尔盆地西南部边缘最低洼地及水盐汇集中心,探究艾比湖流域的土地利用变化及其生态系统服务价值的时空变化特征对于我国西北部地区环境策略的合理制定有重要的意义。以艾比湖流域为研究区,以1990—2011年的五期Landsat-TM系列多光谱遥感影像为基础数据源,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等的中国陆地生态系统服务单位面积价值,并结合敏感度分析,探讨了艾比湖流域1990—2011年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。结果表明:1990—2011年间,艾比湖流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈现增大的趋势;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,从161.69亿元增加到163.99亿元,增加了2.3亿元;林地、草地、水域的生态系统服务价值是生态系统服务的主体部分,占整个系统的84.19%以上;艾比湖流域总体生态环境质量则呈现出恶化的趋势;虽然流域各类具有高生态价值的土地利用类型面积的扩大有利于整个流域生态质量的改善,但其整体生态环境仍然比较脆弱,还有待提高。     

艾比湖流域气溶胶光学厚度与土地覆被景观格局关联分析

土地覆被-景观格局直接或间接影响大气环境,了解大气环境对土地覆被-景观格局的响应,对维护和改善生态环境具有重要的意义。该研究基于环境一号卫星HJ-1B CCD数据,研究艾比湖流域土地覆被-景观格局与气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的关联关系,首先通过CCD数据反演AOD,然后利用分维数分析和贡献分析方法,定量分析土地覆被-景观格局对AOD的影响。结果表明:1)研究区AOD主要集中于绿洲及人口集聚区,从绿洲的中心到绿洲边缘气溶胶光学厚度逐渐降低,且在南部山区集聚呈带状;2)流域平均AOD与景观指数PD、ED、LSI和AI之间均存在着高度相关性,且景观的组成和空间结构都影响着流域AOD的空间分布;3)通过分维数分析,可知耕地和盐渍地的AOD密度从高值中心到外边界下降,但在其他的土地覆被类型上变化相反,盐渍地和耕地是流域主要空气污染的贡献者;4)应用贡献分析法进一步阐明了耕地和盐渍地可以增加空气污染,而林草地的效果相反。土地覆被变化和人类活动是影响艾比湖流域AOD空间分布主要原因,对AOD与土地覆被-景观格局变化的定量研究可以使研究者更好地了解AOD与土地覆被-景观格局的关系,进一步为土地政策的制定和土地利用规划提供参考。     

基于成本视角的水质水量双向调节生态补偿量研究

[目的]以黄河流域陕西片区为实例进行水质水量双向调节的生态补偿量研究,为解决黄河流域上下游生态权益分配矛盾,实现流域区域间公平发展提供理论依据。[方法]同时考虑成本、价值和奖惩3个方面,以基本补偿标准为基础,采用水质改良系数法和水量贡献度法,构建基于水质水量的补偿标准测算模型开展研究。[结果]黄河流域陕西片区生态补偿量的基本补偿标准为13.74亿元;基于水质、水量调节值分别为-5.66和6.84亿元;2018年陕西省获得生态补偿金额为14.92亿元。[结论]相比以往的测算模型,该模型的测算结果更符合实际情况,同时也更适应于外部环境要素的变化。     

基于数字遥感图像的艾比湖绿洲近30年动态变化研究

艾比湖绿洲位于新疆北部古尔班通古特沙漠西缘,天山北坡绿洲带(新疆最重要的经济带)上游,是新疆重要的农业区和棉花基地。采用1972年MSS,1990和2001年TM和ETM遥感影像为数据源,对其进行目视判读,以人机交互方式进行分类得出其分类图和土地利用转移矩阵,并分析了艾比湖绿洲近30a绿洲动态变化情况。结果表明,1972—2001年的近30a期间,艾比湖绿洲在外观特征和分布上均有显著变化,面积也有明显扩张。尤其是1990—2001年的11a间,绿洲变化更为显著。同时,艾比湖绿洲面积扩大的同时面临着原有的自然生态平衡被打破,荒漠化和绿洲化的冲突加剧等一系列生态环境问题。     

艾比湖湿地七种植被类型土壤全氮分布特征研究

选择艾比湖湿地为研究区域,针对土壤中的氮进行定量测定,讨论研究区土壤全氮的含量、密度和储量及其分布特征。结果表明:艾比湖7种不同植被覆盖类型的土壤全氮含量整体偏低;土壤全氮含量均随土深度的增加而依次减少;土壤全氮含量的差异主要表现在表土层(0~20 cm)。全氮蓄积量排序依次为盐化草甸灌木荒漠小乔木荒漠寒湿性针叶林干涸湖底荒漠河岸林盐生灌丛。七种不同类型土壤类型的全氮总储量为4691903 kg。上述结果可为当地的环境保护及生态修复提供科学参考。     

新疆艾比湖地区土地沙漠化时空演变及其成因

基于RS和GIS技术,对1990—2010年艾比湖地区沙漠化动态变化进行了监测。研究表明,艾比湖地区分布着大面积的沙漠化土地,主要分布在其东部和西岸地区。20a间沙漠化土地面积明显减少,沙漠化土地面积从1990年的4 426.49km2减少到2010年的637.33km2,减少了3 789.16km2。经历了强烈逆转—稳定发展—基本稳定3个阶段,1990—2001年沙漠化土地面积从4 426.49km2减少到3 713.2 5km2;2001—2007年沙漠化土地总面积保持基本不变,但沙漠化程度稍有加重;2007—2010年沙漠化土地总面积略微增加,沙漠化程度在持续加深。近20a来沙漠化转变尤为显著,气候变化和不合理的人类活动共同导致了研究区东部的沙漠化程度的加剧。     

艾比湖流域盐渍土含水量光谱特征分析与建模

盐渍土表层盐分累积与土壤含水量有着直接的关系.为了建立干旱区盐渍土含水量高光谱遥感监测模型,本文以艾比湖流域不同含水量的盐渍土为研究对象,采用光谱反射率变换和多元统计分析(MSAM)方法,对土壤含水量的光谱特征进行分析和建模.结果表明:随着土壤含水量的增加,土壤反射率呈下降趋势;在一定范围内,波长越长,土壤光谱反射率与含水量的相关性越高,其中1 937 nm处的土壤光谱反射率与含水量具有最高的相关性(r=-0.636).对土壤光谱反射率进行8种光谱反射率变换后,在此基础上利用多元统计方法分析盐渍土的不同含水量与光谱之间的相关性,筛选敏感波段,建立关系模型.得出对数一阶微分(Logarithm First Order Differential)在波长2024和2 357nm建立的模型以及均方根一阶微分(Root Mean Square First Order Differential)在波长1 972和2 357nm建立的模型最优,相关系数r分别为0.894和0.865.基于上述模型作者构建了一种耦合模型,其相关性r=0.926比对数一阶微分模型提高了0.032,比均方根一阶模型提高了0.061;因此,所构建的盐渍土含水量估算模型是可行的,可以为遥感反演提供理论参考,对高光谱遥感反演具有一定意义.     

艾比湖地区典型乔灌群落水盐胁迫下土壤重金属对酶活性的影响

为探讨自然水盐胁迫下土壤重金属对酶活性的影响,对艾比湖国家级自然保护区内3种典型植被群落水盐胁迫下土壤Cd,Cr,Cu等5种重金属和过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶等4种酶活性进行了研究。结果表明:不同群落类型土壤水盐、酶活性和重金属含量方面具有各自特征,典型群落中土壤重金属含量对过氧化氢酶活性的影响更为强烈,而这种现象在耐旱植物梭梭中尤为明显,土壤水分受限情况下,以Cd,Cr和Zn为代表的土壤重金属对土壤酶活性有一定影响。在水盐环境较好、重金属含量较少的自然土壤中,土壤重金属对酶活性具有较高的促进作用;重金属含量较少,盐胁迫对酶活性抑制作用明显;水分胁迫对酶活性限制较小,土壤重金属对酶活性的影响小于土壤可溶性总盐,说明自然条件下土壤盐胁迫对土壤酶活性具有强烈的抑制作用;研究区Cd和Cr对土壤酶表现出激活作用,Cu对土壤酶活性的影响不明显,Mn和Zn对土壤酶则多表现出抑制效应。     

基于TVDI的艾比湖地区土壤水分时空变化分析

以艾比湖湿地为研究区,利用2003年5月和2013年5月Landsat遥感影像,提取了地表温度(Ts)和植被指数(NDVI)反演温度植被干旱指数(TVDI),并构建特征空间,分析了土壤水分的时空变化。试验结果表明:TVDI可有效反演区域土壤水分,且精度较高;自2003—2013年共10a的时间跨度下,艾比湖地区土壤水分空间分布由湖区向周边地区呈减少趋势;湿润、正常和轻旱面积减少,干旱和重旱面积增加,呈现"两增三减"的趋势。区域土壤水分分布情况不容乐观,仍需加强当地水资源管理,以保障区域生态系统的正常运转。     

艾比湖流域不同生态系统土壤水盐空间异质性分析

运用传统统计学和地统计学相结合的方法对艾比湖流域山前人工绿洲—绿洲—荒漠过渡带—湖滨湿地生态系统土壤表层(0~20 cm)盐分、含水量、pH的空间异质性特征进行分析,结果表明:(1)山前人工绿洲属中度盐化土,绿洲—荒漠过渡带和湖滨湿地均属于重度盐化土;艾比湖流域土壤pH和盐分均由山前人工绿洲向湖滨湿地逐渐增大,含水量由山前人工绿洲向湖滨湿地递减;艾比湖流域土壤pH属于弱变异性,盐分和含水量均属于中等变异强度;(2)受结构因素影响,山前人工绿洲土壤pH、绿洲—荒漠过渡带土壤盐分和含水量、湖滨湿地土壤pH和盐分具有较强的空间相关性;受结构因素和随机因素综合影响,山前人工绿洲土壤盐分和含水量以及湖滨湿地土壤含水量具有中等的空间相关性;(3)艾比湖流域土壤pH和盐分呈现斑块状分布,均由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递增;土壤含水量呈现条带状分布,由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递减、艾比湖北部向南部逐渐减少;土壤盐分与pH和含水量分别呈现极显著正相关、显著负相关。