塔里木河干流景观格局的时空变化分析

应用遥感技术,从景观格局着手,运用景观生态学的原理和方法,对比分析塔里木河干流断流前、治理前、治理后三个阶段的景观格局。结果表明:(1)1972年至2000年间,高覆盖度植被和水域面积逐年下降,低覆盖度植被面积增加最快;上、中游农用地有所增加,主要由高覆盖度植被和沼泽演变而来;下游由于河流断流,原有农用地被弃耕,变为荒地;(2)2000年至2006年间景观面积增加最多的是农用地,主要转移来源为沼泽、有林地、灌丛、草地;面积减少量最大的以低覆盖度植被最为典型,主要去向是水域和荒地;斑块数目增加最多的是农用地;(3)从1972年至2006年,整体景观斑块个数和斑块分维数都在增加,说明整体景观的破碎度和整体形状复杂程度在增加;(4)以1972年各景观类型为起点,经过生态治理,景观在某种程度上已经得到恢复,但恢复程度与起点相比还相差很远。     

塔里木河干流典型区草地资源动态变化及其景观生态意义

以Landsat TM遥感解译出的塔里木河干流1990年和2000年的土地利用数据为基础,分析近10年来草地资源的时空及景观格局变化及其原因,从而探讨由此引起的生态效应及对策措施.结果表明:研究区的土地利用结构以未利用土地和草地为主.各草地类型与其他土地利用类型之间的转换表现为入不敷出,各类型草地面积共计减少7.3×104 hm2.虽然高覆盖度草地面积增加2.76×104 hm2,但草地质量的提高和下降的面积比为3∶10,草地质量呈下降趋势.研究区内草地景观多样性和均匀度都有所增加,草地内部优势景观不明显.各类型草地景观破碎化程度增加,人类活动干扰则是主要因素.基于塔里木河干流土地利用变化及草地资源动态变化的分析,其主要的环境问题是荒漠化,牧业受到影响.     

塔里木河干流上游土地利用动态变化研究

在干旱区 ,水资源十分匮乏。若能有效的控制塔里木河上游耕地面积的扩张 ,同时提高水资源利用率 ,则能解决塔里木河流域长期以来农业用水和生态用水之间的矛盾 ,这对塔里木河流域持续发展有重要意义。应用遥感技术进行上游土地利用动态变化则为上游耕地现状和趋势发展提供一种快速和准确的方法。本文利用 1 95 9年、1 983年、1 992年和 1 996年四个时期的航片及卫片资料 ,研究了塔里木河干流上游典型图幅土地利用的动态变化。结果表明 ,研究区域人工绿洲和居民点面积逐年扩大 ,湖泊面积明显缩小 ,而天然植被面积趋于缩小 ,难利用面积变化不大。为此 ,有关部门应严格控制目前这种耕地继续扩张趋势 ,同时加强植被生态环境建设     

塔里木河干流景观格局梯度分析

基于GIS 技术,以塔里木河干流为研究对象,通过缓冲区取样分析了流域整体景观格局及其空间分异特征;针对流域本身自然地理梯度特点,分别在流域5个河段沿横向梯度设置了35个缓冲带,并利用Fragstas 软件分别在景观水平和类型水平上选取景观指数,进行景观格局梯度分析与比较。结果表明: ① 研究区其他类型土地利用占总面积的54.88%,为整个流域景观的背景,植被占35.1%。低覆盖草地占植被面积最大、空间上呈连片的趋势,高覆盖草地空间分布较集中,林地斑块较小,被其他景观分离,空间结构破碎化较严重,耕地斑块数目最多,从上游至下游景观多样性降低,景观异质性减小。② 土地利用空间格局异质性特征比较明显,呈现出“上游-中游-下游”地域梯度和河道两侧缓冲带梯度格局,河流对景观格局的空间分布有明显影响,由不同宽度缓冲带的景观格局指数分析,塔里木河的宽度效应在河段1、2、3、4分别为8.6～10 km、6.6～8.1 km、4.8～4.9 km、1.4～5 km,各指数随缓冲带宽度的变化趋势反映出河流效应的强弱。③ 在类型水平上各景观指数反映不同景观类型对河流效应的敏感程度,有林地主要分布在1～5 km,疏林地为1～10 km,高覆盖草地为1～9 km,低覆盖草地为1～12 km。以河道为中心建立的辐射缓冲带的景观格局分析方法,很好地揭示了河流廊道-绿洲-荒漠过渡地区景观梯度动态和生态效应幅度,有利于制定更有效的发展政策,为受损生态系统的生态修复提供了有力依据。     

塔里木河中游景观格局与生态水文过程的耦合分析

在遥感、GIS及地统计学和景观格局分析软件的支持下,处理了塔里木河中游1986、1999及2005年的三期遥感影像,而后对中游景观格局动态变化及生态水文过程的基本特征进行了系统分析。在此基础上,在生态系统耦合关系理论与方法的指导下,重点对景观格局和生态水文过程的相互影响进行了探讨。分析表明,景观格局和径流的变化之间存在相关性。与径流相关性最大的是景观多样性指数,它们之间呈正相关关系。景观的优势度与径流量也呈正相关关系,而景观形状与流域径流之间不存在必然联系,景观破碎度与流域径流也有较大的相关性,但它们之间呈负相关关系。同时水文过程对宏观景观格局的变化起指导作用。     

科尔沁沙地近水区域景观破碎化时空变化研究——以奈曼旗为例

以科尔沁沙地奈曼旗主要地表水体周边7km为案例地,以1987、1999和2009年的Landsat/TM影像为信息源,通过遥感解译、缓冲区建立和景观指标提取,分析水体周边不同距离带的斑块密度(PD)、边界密度(ED)、香农多样性(SHDI)和蔓延度(CONTAG)等指标的时空差异。结果表明:1)1987至2009年期间,近水区域景观斑块总数显著增加,总体破碎化有所增加;2)景观尺度上,离水体越近,PD、ED和CONTAG越高,景观被切割的程度越剧烈、形状更复杂、分布更为离散;3)类型尺度上,离水体越近,耕地、草地和林地的PD和ED越高;而沙地PD和ED不断下降,原有大片沙地被治理为较小斑块,且形状更加规整,人为控制明显。近水区域的景观破碎化时空格局变化表明,受传统农牧业生产方式、气候变化及社会经济发展等因素影响,农牧业对近水区域资源利用的竞争性不断加强,进一步加大了沙漠化风险。     

塔里木河上游水资源利用效率分析

塔里木河三条源流灌区引用地表水量已接近 70 % ,而有效利用率不足 0 .4,主要是渠系防渗率只有 10 %～ 2 0 % ,渠系利用系数 0 .39～ 0 .40。灌区从河道引水共计 140 .85× 10 8m3 ,到达农田的水量只有 5 5 .47× 10 8m3 。而且渠系、水库和农田渗漏还引起了灌区地下水位上升和土壤盐渍化。要提高源流灌区的水资源利用效率 ,必须实行地表水和地下水的联合利用 ,并修建山区水库逐步取代平原水库 ,减少引水的无效蒸发和渗漏损失 ,方可保证水资源的可持续利用和向塔里木河干流输送 45× 10 8m3 的地表水     

半干旱地区沙地景观破碎化趋势分析--以科尔沁沙地为例

采用RS和GIS手段,对科尔沁沙地典型地区不同时期的农田和固定沙丘景观数量和形状破碎化的趋势进行分析,结果表明：农业生产活动对农田景观的影响丰要表现在对斑块数量破碎化的影响,而对斑块形状破碎化的影响不大。放牧过程对固定沙丘景观破碎化的影响非常显著,这一过程不仅影响到斑块数量破碎化,而且也影响到斑块形状破碎化。回归分析结果,二者为较复杂的抛物线型关系。此外,沙漠化过程对农田和固定沙丘景观破碎化影响的关联分析表明,沙漠化过程与所有的破碎化指数呈负关联。其中,除农田形状破碎化指数外,其他破碎化指数与沙漠化过程无显著的关联,说明随着沙漠化程度的增大,农田斑块的形状简单化的趋势也加强。     

塔里木河三源流区湿地演化特征遥感分析

以1975年MSS、2000年ETM和2007年CBERS-2三期卫星遥感数据为基础信息源,对塔里木河三源流区湿地演化特征进行了初步分析。研究结果表明:1)32年间,塔里木河三源流区湿地减少面积共计1790.73km2,天然湿地的严重退化是引起湿地面积锐减的主要原因。2)湿地景观斑块数和斑块平均面积均呈逐年减小的变化趋势,1975-2000年湿地变化以萎缩方式为主,2000-2007年小湿地斑块则出现了严重的消亡现象。3)湿地景观多样性指数和破碎化指数逐年减小,优势度指数则呈逐渐增加的变化趋势,表明塔里木河三源流区湿地景观多样性降低,各类型所占比例差异逐渐增大,湿地主导类型已由沼泽草甸湿地转变成了河流湿地。4)人类活动对湿地的破坏强度明显减弱。1975-2000年,塔里木河三源流区因"围湿造田"而直接占用的湿地面积达782.75km2,2000-2007年减少至606.48km2,尤以和田地区变化最为显著,因"围湿造田"占用的湿地面积由286.43km2减少至75.77km2。32年间,喀什地区"围湿造田"强度高居不下,是湿地退化人类活动影响强度最大的地区。     

塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化研究

早在4000年前的原社社会,塔里木河(以下简称塔河)下游绿色走廊已经形成。在近百年的历史中,前20年是绿色走廊的兴盛时期,自20世纪20年代中期以后,绿色走廊开始近代历史上的衰败过程,特别是近50年来塔里木河上中游的水土开发活动,使得下游地区的来水量骤减并中断有近30年的历史,从而引发了下游绿色走廊的逐步走向衰败、土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题。为了改善塔河下游地区的生态与环境、抑制土地退化的加剧、挽救濒临灭绝的下游天然植被,截止2005年11月共向该地区输水7次,断流30年的塔里木河下游完成了第四次应急输水后,大体达到维系下游生态的必须水量,输水使河道两侧植被生长状况发生明显改善,生物呈多样化变化。笔者在1998年5月,2002年10月和2004年5月三次对塔河中、下游地区进行实地考察获得了第一手资料,本文在前人研究的成果基础上和实地考察资料相结合,对塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化进行探讨。     

塔里木河下游土地利用/覆盖变化环境效应

利用 1988和 2 0 0 0年Landsat 5的 4、3、2 (RGB)波段合成影像解译结果 ,采用中国科学院资源环境数据库中的全国 1∶10 0 0 0 0土地资源利用分类系统 ,基于GIS(Arc/info 7.1)对塔里木河下游近 12a来土地利用 /覆被变化进行了研究 ,在此基础上研究了生态环境效应。结果表明 ,(1) 2 0 0 0年研究区土地利用以未利用地和草地为主 ;(2 )景观格局指数表明 :多样性指数在增加 ,景观破碎度均在 0 .2以下 ,说明景观连通性高 ,抗逆性强 ;疏林地分维数值最大 ,说明其空间形状较简单 ,廊道效应较低 ;景观基质是沙地 ,且沙漠化在进一步加强 ;(3) 1988- 2 0 0 0年 ,耕地、水域、未利用地和城镇用地有所增加 ,而林地和草地则在减少 ;(4) 12a间 ,未发生转化的土地占 99.6 5 % ,发生转化的仅 0 .36 %。其中 ,改善类土地面积大于退化类土地 ,开发类土地净增长面积也大于同期弃耕类土地 ;(5 )研究区LUCC除受暖温带大陆性干旱气候的影响外 ,人类活动改变地表水的地域分配及对天然植被的破坏 ,则是引起生态环境退化的主要原因。     

塔里木河下游典型区景观生态质量评价

近20年来,由于人类对水资源利用的不合理,塔里木河下游生态环境持续恶化,大西海子水库以下河段自1974年以来至2000年全部断流。本文选取卡拉～台特马湖段呈东南向分布的狭长地带为典型区,以2000年的TM影像为数据源,在RS和GIS技术的支持下提取了土地利用程度及植被类型因子,结合地下水位对塔里木河下游典型区进行了景观生态质量综合评价。研究将典型区按景观生态质量高低分为好、一般、较差、差和极差五个等级,结果表明:质量优的景观多是河道附近呈斑块状分布的人工绿洲,质量差的景观是塔里木河下游典型区的主体,景观质量较差的景观面积占典型区的98.91％,主要分布在距离河道比较远的地区和英苏以下地段。以上研究结果可为生态治理规划提供科学依据。     

塔里木河下游典型地区地下水位和植被对生态输水的积极响应

由于近50年来人类不合理的水土资源和生物资源的开发利用,导致塔里木河下游大西海子水库以下363km河道断流近30年,地下水位大幅度下降,由地下水维系的植被群落出现严重退化,塔里木河下游绿色走廊生态恶化趋势严重。为此,新疆维吾尔自治区人民政府于2000年4月实施了旨在挽救当地生态环境的塔里木河下游应急生态输水工程,从2000年5月开始至2006年9月,由塔里木河流域管理局与巴州、农二师共同组织8次向塔里木河下游生态应急输水。输水后地下水位大幅升高,相应地,塔里木河下游绿色走廊的生态与环境发生了一系列动态变化。本文根据实测数据和前人研究的资料分析基础上,对塔里木河下游典型地区地下水位和植被对生态输水的积极响应进行探讨。     

生态输水后塔里木河下游地下水水盐动态变化

塔里木河下游是我国生态环境问题最为突出的地区之一。由于人类不合理的资源开发 ,导致该地区环境问题日益突出。本文结合塔里木河下游生态输水 ,通过近 3a的监测和取样分析 ,就生态输水前后塔里木河下游地下水水盐动态变化进行了分析。结果显示 :1 .生态输水后地下水位在时间上和空间上各有其变化规律 ,在时间上近河道水位响应快 ,远河道水位响应慢。在空间上在距河道不同距离和不同河段地下水上升的幅度不同 ;2 .输水后 ,地下水的盐分变化远比水位的变化要复杂 ,但是总体上看水质是好转的 ;3.鉴于输水后地下水在不同断面上响应程度的巨大差异 ,生态输水工作有必要继续开展。同时 ,有必要对输水的方式进行适当调整。     

土地利用变化对塔里木河中游胡杨林的影响研究

本研究区位于塔里木河中游地区,本研究选取耕地变化、输水堤防的建设以及油气田开发三种土地利用方式,在大量野外调查的基础上,在3S技术和历史数据的支持下,分析了这些土地利用方式变化对胡杨林生态系统的影响。研究结果表明:研究区1992年之后内耕地大量增加,输水堤防对堤防内外侧胡杨生态系统具有不同影响,油气田开发会造成生态破坏和环境污染等问题。     

农田灌溉模式下塔里木河流域地下水水位的变化分析——以塔里木河上游为例

根据1997、2000年的监测资料,分析了塔里木河上游地下水水位的时空变化,反映了不同的土地利用方式对地下水水位的影响。在农田灌溉模式下,在垂直河道方向上地下水水位的变化受到塔里木河干流水位、农田灌溉和潜水蒸发的影响。沿河道的横切方向上地下水位的变化与距河道距离成正相关,但具有明显的滞后反应,其滞后时间随垂直河道的距离增加而增加。干流水位明显影响地下水的范围为3.5km。农田灌水使地下水水位在3、11月份明显抬升,也在7月份时对地下水水位产生影响,使其抬升。潜水蒸发量随地下水水位的升高而增加,使地下水水位变化趋于缓和。     

汉江上游谷地重金属元素变异规律对环境演变的响应

以汉江上游谷地一级阶地的上覆黄土—古土壤序列为研究对象,分析包括Ni、Mn、Cu、Zn、As、Ti、V、Pb在内的8种土壤重金属含量及其分布特征,选取铷锶比(Rb/Sr)、磁化率及黏粒含量作辅助指标,研究汉江上游黄土—古土壤序列的成壤强度及所反映的气候演化特征。结果表明:Cu、Ni、Pb、As、Mn、V与成壤强度指标(磁化率、黏粒含量、Rb/Sr值)呈显著相关关系,说明该6种重金属迁移、富集程度受区域气候演变所驱动。依据重金属垂向分布特征,可判断自一级阶地抬升以来,汉江上游谷地共经历了5个气候阶段,其中,全新世中期气候整体温暖湿润,但在6~5 ka B.P.发生了一次干冷气候事件。