新疆额尔齐斯河流域气温日较差变化特征及影响因子分析

利用新疆额尔齐斯河流域5个国家气象地面基准站1961—2013年最低、最高气温及年平均气温、降水量、风速、日照时数、相对湿度等逐日资料,通过累计距平法、滑动平均、线性回归法,对该流域DTR变化特征及空间分布进行分析,以探讨该地区气温变化的规律。结果表明:额尔齐斯河流域各地年、年代DTR总体上呈减小趋势,除阿勒泰市以外,其余各地减小趋势显著;四季DTR变化趋势不太一致,总体上呈现减小趋势;年DTR极大值和极小值均呈减小趋势。年均最高、最低气温均呈升高趋势,最低气温的快速升高和最高气温的缓慢升高是额尔齐斯河流域DTR减小的直接原因。年均DTR与热力因子中的平均气温、动力因子中的平均风速呈正相关,与热力因子中的日照时数、水分因子中的降水量、动力因子中的相对湿度呈负相关,影响流域DTR的主要因子为平均气温、降水量、平均风速,关联性最强的是平均气温,其次是降水量。影响各地DTR的主要因子有所不同。     

降雨、积雪以及土地利用复合影响下的额尔齐斯河流域土壤侵蚀分析

在我国西北高寒山区,冰冻圈环境导致土壤侵蚀过程更为复杂。因此,以新疆阿尔泰山额尔齐斯河流域为例,构建模型模拟典型流域降雨、融雪和土地利用变化(LUCC)综合影响下的土壤侵蚀过程,并揭示复合因素影响下土壤侵蚀的放大作用。为此采用InVEST模型分别对2000年、2005年、2010年和2015年土壤侵蚀空间分布进行了详细模拟,并建立了3种情景用于复合影响的分析,分别为降雨和土地利用变化、降雨和融雪变化以及降雨、融雪和土地利用变化对土壤侵蚀的复合影响。结果表明:(1)相较于2000年,2005—2015年3种情景土地利用分别发生1.67%,2.02%和4.19%的变化,使整个流域土壤侵蚀量比单一降雨侵蚀分别增加3.49%,3.02%和3.31%。(2)尽管2000—2015年降雪量仅占年降水量的30.49%,23.10%,38.46%和35.26%,但是融雪的出现致使流域土壤侵蚀量分别增加249.00%,88.00%,843.00%和566.00%,年平均侵蚀量增加了2 008.03万t,降雨和融雪情景下侵蚀量是单一降雨侵蚀量的4.2倍。(3)在融雪的背景下进一步考虑土地利用影响,2000—2015年土壤侵蚀量在此基础上又分别增加了2.99%,2.16%和3.50%。研究结果为寒区融雪影响土壤侵蚀提供了新的证据,为后续寒区水土保持提供了基础理论认知。     

额尔齐斯河流域土地利用变化对生态系统服务价值损益时空演变的影响

[目的] 评估土地利用变化与生态系统服务价值损益之间的关联效应,为制定适宜的土地干预政策提供科学依据。[方法] 基于5期额尔齐斯河流域土地利用数据以及CLUE-S模型,量化土地利用变化下流域生态系统服务价值损益时空演变规律。[结果] ①2000—2018年额尔齐斯河流域草地和林地持续地转化为其他土地,耕地面积大幅度增长;到2030年,流域耕地面积的比例将上升4.92%(1 502.48 km²上升到4 070 km²),而林地呈现快速下降趋势,所占比例将下降7.18%(由7 547.26 km²减少到5 424.36 km²)。②额尔齐斯河流域生态系统服务价值由2000年的518.16亿元增长到2018年的1 832.44亿元,到2030年,生态系统服务价值处于波动下降趋势(2030年为1 777.86亿元); ③林地和草地被耕地所占用,导致额尔齐斯河流域生态系统服务价值损失预计达到108.80亿元,依次为：草地转换损失(34.39亿元)>林地转换损失(28.49亿元)>水域转换损失(18.31亿元)。④额尔齐斯河流域生态系统服务价值损益空间分布呈现“北高南低”的发展格局,价值损益在全局和局部上均呈现显著的正向空间自相关。[结论] 人为因素导致大量生态用地被占用,生态系统服务价值下降且损益空间异质性显著,需要进一步采取有效的生态保护与补偿政策推动农牧户生计转型,减小对自然环境的依赖性。     

乌兰布和—西鄂尔多斯荒漠草原过渡带典型灌木群落及其多样性

[目的] 研究乌兰布和沙漠—西鄂尔多斯荒漠草原生态过渡带典型灌木群落的多样性,为该区生物多样性保护和生态环境建设提供理论依据。[方法] 通过重点精查的方式对该地区代表性群落类型设置样点进行植被调查,分析了该过渡带主要灌木群落的类型、物种组成、群落特征和物种多样性。[结果] 该区共有12科30属36种植物。豆科、菊科、藜科和禾本科植物比例较高,单种属较多。多年生草本和灌木居多,以旱生植物为主。灌木群落包括分布在西鄂尔多斯荒漠草原的驼绒藜群落、霸王群落和四合木群落,分布在乌兰布和沙漠的白刺群落、油蒿群落和沙冬青群落。西鄂尔多斯荒漠草原灌木群落的植株密度较高,乌兰布和沙漠灌木群落的建群种重要值、盖度和地上生物量较高。西鄂尔多斯荒漠草原灌木群落的物种多样性普遍高于乌兰布和沙漠。大部分群落的相似性较低。[结论] 乌兰布和—西鄂尔多斯荒漠草原过渡带植物数量比较贫乏,多年生草本和灌木是该区植物的主要部分,植物旱生化明显,西鄂尔多斯荒漠草原植物多样性变化幅度较小且保持在较高水平,不同生境下群落相似性较低。     

黄土区3种优势灌木根土复合体的抗剪强度研究

黄土区水土流失严重,生态护坡是比较推崇的防护手段,特别是灌木具有发达的根系,对含根土体有较为明显的抗剪增强作用,因此,比较自然条件下区域适生优势灌木的根土复合体抗剪强度,对于合理选择固土护坡植物具有重要意义。以黄土区常见的优势乡土灌木达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、中国沙棘(Hippophae rhamnoides)和狼牙刺(Sophora viciifolia)为研究对象,野外采用三维土柱挖取灌木的根系,进行不同直径单根抗拉试验和根土复合体的剪切试验。结果表明:(1)达乌里胡枝子、沙棘和狼牙刺的根系集中分布于0—40 cm土层中,它们的根长密度、根表面积密度和生物量密度随着土层深度的增加表现出整体递减的趋势。(2)达乌里胡枝子、沙棘和狼牙刺根系的抗拉力(Tensile Resistance,TR)与抗拉强度(Tensile Strength,TS)都表现为关于直径(D)的幂函数(aD^b),其中抗拉力与根径呈正相关(b>1),而抗拉强度与根径呈负相关(b<1)。(3)不同灌木根土复合体的抗剪强度在地下分布是不同的,在根际范围内随土层加深,达乌里胡枝子根土复合体的抗剪强度表现出先增加后减少而后增加又减少的趋势,最大抗剪强度的土层是20—30 cm和50—70 cm,沙棘和狼牙刺根土复合体的抗剪强度表现出先增加后减少的趋势,最大抗剪强度的土层分别是30—50 cm,0—20 cm。说明灌木的细根可以更好地起到固土护坡的作用,建议在黄土区优先选择达乌里胡枝子和沙棘作为护坡植物,从而为生态护坡提供一些参考。     

2种水土保持灌木的根系数量特征研究

以内蒙古自治区准格尔煤田黑岱沟露天矿排土场2种人工栽植的4龄水土保持灌木柠条和沙棘的根系为对象,通过研究根系数量特征,确定其代表根,为2种灌木根系的生物力学性质和抗蚀研究提供了基础数据和相关参数.代表根的确定将根系以0.5 mm为1个径级进行分级,计算每个径级组的累计根数量、累计根长、累计根表面积和累计根干重等4个方面,取这4个值百分比相对较大的径级组作为各自的代表根.结果表明:柠条代表根径级为0～0.5 mm,0.5～1 mm,1～1.5 mm;沙棘代表根径级是0.5～1 mm和1～1.5 mm.在根系固土抗蚀生物力学性质的研究中,建议在内蒙古准格尔露天矿排土场及相似地区柠条和沙棘2种水土保持灌木主要研究的根茎范围以其代表根径级为主要研究范围.     

五种荒漠灌木密度与水热气候因子的关联分析

以1994—2000年内蒙古阿拉善锡林高勒地区荒漠灌木的定位观测资料为基础,利用灰色关联分析方法,分6个时段分析了5种荒漠灌木种群密度与日平均气温、日平均最高气温、日平均最低气温、降水量和0—20cm、20—80cm地温6个水热气候因子的关联性。结果表明,白刺与上年旺盛生长季降水量,霸王与上年生长季降水量有较大关联性,其它3个灌木种则与当年生长季降水量的关联性最大。当年全年日平均气温、日平均最低气温与刺叶柄棘豆和红砂,当年全年0—20cm地温、日平均最低气温与短脚锦鸡儿,当年全年日平均最低气温和当年生长季0—20cm地温与霸王,以及当年生长季日平均气温和0—20cm地温与白刺的种群密度具有较高的关联度。多数荒漠灌木种群密度与降水量的关联性大于热量因子（霸王除外）,但由于生长、发育低温阈值偏高,日平均最低气温可能是荒漠灌木种群波动的基础性气候因子。此外,霸王作为荒漠灌木的优势种,对荒漠高温、少雨的干旱气候有着极强的适应性,这些研究结果对深人开展荒漠灌木种群生态与气候关系研究具有一定参考意义。     

黄土丘陵区两种典型灌木群落坡面侵蚀泥沙颗粒组成及养分流失的比较

在野外模拟降雨条件下,比较研究了黄土丘陵区柠条(Cnragana korshinkii)和狼牙刺(Sophoraviciifolia)径流小区产流产沙、侵蚀泥沙颗粒组成、比表面积(SSA)及养分流失特征.结果表明,两种灌木群落均能显著减小坡面径流泥沙的流失.产流后流失泥沙黏粒、SSA与养分含量随降雨时间总体呈现降低趋势,其中有机质变化显著,全磷变化不显著.受植被盖度影响,泥沙中黏粒与养分含量均表现为柠条群落>狼牙刺群落>对照裸地.侵蚀泥沙具有富集黏粒和富集养分的特征,富集率随群落盖度增大而增大(柠条>狼牙刺>裸地).不同形态养分富集率不同,其中有机质均在2.5以上,全氮平均富集率为2.13,全磷为1.23.富集率随产流时间呈线性递减.流失泥沙养分含量与黏粒(粒径<0.002 mm)含量及SSA达到极显著的正相关.坡面土壤养分主要以黏粒为载体流失.SSA的变化不仅能体现土壤颗粒组成的变化,而且能够反映土壤养分的变化.     

定西安家沟流域3种典型农林复合模式的评价研究

针对定西安家沟流域的自然特点,提炼出了3种典型的农林复合模式,即：林-粮复合经营模式、林-草-畜复合经营模式和庭院经济复合经营模式。分别分析了3种模式的组成、结构及功能,对3种模式的经济效益进行了评价。结果表明：与坡地农田系统相比,3种典型的农林复合模式均具有较高的经济效益。其中庭院经济复合经营模式效益最大,林-草-畜复合经营模式效益次之,林-粮复合经营模式效益最低,但均高于对照模式,在实际生产中,应结合具体情况,营建相应的模式,以追求最大的经济效益与生态效益。同时对各种农林复合模式的经营技术进行集成和优化,并提出了科学、高效地开展栽培、经营、管理及利用技术。     

半干旱矿区典型灌木根系固土力学及疲劳性能的差异性

[目的] 研究循环荷载对3种典型灌木根系抗拉力学特性的影响，明确疲劳作用后灌木根系固土效能的变化，为半干旱矿区生态修复和侵蚀防控过程中的植物种选择提供科学依据。 [方法] 以北沙柳、小叶锦鸡儿和沙棘根系为研究对象，利用TY8000伺服控制材料试验机对2～4 mm根径范围内的直根及侧根分支处施加轻度和重度循环荷载，分析疲劳前后根系抗拉力和抗拉强度的变化。 [结果] ①3种灌木根生物量、累计根长、根体积和根表面积种间差异显著，均表现为：北沙柳＞小叶锦鸡儿＞沙棘，且根生物量和根体积均主要分布于0-10 cm的表层土体，所占比例平均为38.5%和35.3%，累计根长和根表面积均主要分布于10-20 cm的浅层土体，所占比例平均为30.1%和29.8%。 ②3种灌木直根在疲劳前后抗拉力均与根径呈幂函数正相关，抗拉强度均与根径呈幂函数负相关，且抗拉力和抗拉强度均表现为：小叶锦鸡儿＞北沙柳＞沙棘，根系疲劳可显著提升直根抗拉性能。 ③3种灌木侧根分支处在疲劳前后抗拉力与抗拉强度随根径的变化与直根相似，疲劳前小叶锦鸡儿抗拉力最大，北沙柳次之，沙棘最低，但疲劳后却表现为：沙柳＞小叶锦鸡儿＞沙棘，根系疲劳可显著提升北沙柳和沙棘侧根分支处的抗拉力学性能，却会降低小叶锦鸡儿抗拉能力。 [结论] 在风蚀环境中，北沙柳根系在侵蚀过程中能始终保持良好的抗拉性能，可发挥稳定的固土抗蚀效能，应作为半干旱矿区植被重建的优选植物种。     

新疆典型干旱土和盐成土的系统分类归属

以新疆维吾尔自治区17个典型干旱土和盐成土的代表性单个土体作为本文研究对象,基于剖面形态特征和理化性质的分析,确定在中国土壤系统分类(CST)中的归属.研究过程中发现CST对于干旱表层的判定条件与盐积正常干旱土的定义有矛盾之处,致使分类时将一些含有盐积层的土壤划归到干旱土中,从而使干旱土扩大,盐成土减少,不利于盐成土的...     

新疆地区水土保持功能价值评估方法及生态服务价值估算

随着新疆维吾尔自治区经济社会的不断发展及资源开发力度的加大,一些生态补偿标准已不适应新的形势和需要。迫切需要重新制定新疆维吾尔自治区能源开发水土流失补偿费征收标准和使用管理办法,促进经济社会发展同水土保持生态环境相协调。结合新疆维吾尔自治区水土保持行政监督部门的实际工作,简要叙述了水土保持补偿的内涵与外延,分析了新疆维吾尔自治区水土流失现状及危害,比较了生态服务价值各种评估方法,并对新疆维吾尔自治区水土保持功能生态服务价值进行了估算,得出新疆维吾尔自治区水土保持功能生态服务价值为1 231亿元/a,也可据此为煤炭、石油和天然气的水土流失补偿费制定提供参考。     

新疆棉花膜下滴灌技术的应用与发展的思考

棉花膜下滴灌技术是将滴灌技术与覆膜植棉技术的集成，覆膜减少水分蒸发而滴灌控制灌溉可减少深层渗漏。该文重点对膜下滴灌技术的形成与发展及其在新疆棉花能够迅速推广应用的原因进行了详细探讨，最后提出了膜下滴灌在其它地区推广时应注意的问题，切不可生搬硬套新疆棉花膜下滴灌模式。为中国膜下滴灌技术的发展提供参考。     

新疆维吾尔自治区1981-2018年降雨侵蚀力的空间变化特征

[目的] 分析1981—2018年新疆维吾尔自治区降雨侵蚀力空间变化特征,为该区土壤水力侵蚀理论研究和开展水土保持相关实践工作提供科学参考。[方法] 以1981—2018年新疆38个气象站的逐日降雨资料为基础,采用半月降雨侵蚀力算法模型计算降雨侵蚀力因子R,进而反映降雨对土壤侵蚀的内在作用,并采用倾向率和Kriging插值方法分析新疆降雨侵蚀力的空间变化特征。[结果] ①新疆多年平均降雨侵蚀力和降雨量空间格局相似,呈西高东低,中部高南北低的格局。近40 a新疆年降雨侵蚀力总体上处于波动增加趋势,其平均增速为15.6[MJ·mm/（hm²·h·a）]/10 a,但因区域不同而有差异,其倾向率天山北部多呈正值,南部多为负值或持平,且北部高于南部。②降雨侵蚀力最大倾向率多出现在夏季（6—8月）,但不同区域四季分配格局不同,北部大部分区域春、夏季较高,南部大部分区域夏、秋季较高,多年平均降雨侵蚀力年内分配呈集中在“春夏”格局,但不同区域集中程度不同,其年内集中程度均为降雨侵蚀力高于降雨量,说明能够产生土壤侵蚀的大降雨事件多出现在5—8月。[结论] 气候和海拔高度是影响降雨侵蚀力格局的关键要素,在气候变化背景下,春夏季的大降水事件对新疆天山山区土壤水力侵蚀不容忽视。     

2011—2020年新疆鄯善县地下水位时空动态变化规律

[目的] 分析新疆鄯善县2011—2020年地下水位时空动态规律及未来变化趋势,为该区地下水超采治理和地下水位管控指标确定提供科学支撑。 [方法] 利用聚类分析与相关性分析结合的方法,划分地下水动态类型,采用时间序列分析法、地统计学法,结合多元Logistic回归模型,分析地下水位时空变化规律及主要驱动因素,并利用R/S分析法预测地下水位未来变化趋势。 [结果] ①地下水动态类型分为开采型、径流型、径流—开采型及蒸发型,以开采型为主,所占比例达75%。 ②2015—2018年北盆地地下水位由下降趋势变为上升趋势,2018年后又变为下降趋势;南盆地地下水位一直呈下降趋势,2015年后下降速率显著减缓。 ③北盆地地下水位变化主要驱动因素为地下水开采及地表水径流量,贡献率分别为68.46%,28.37%;南盆地主要驱动因素为地下水开采,贡献率为89.74%。 ④在外界环境稳定情况下,预计七克台镇及南盆地北部灌区地下水位将会持续下降,辟展乡地下水位持续上升,其他区域呈不明显的变化趋势。 [结论] 地下水开采是地下水位变化最重要的影响因素,为遏制地下水位下降,应在地下水位下降显著区域继续加大压减地下水超采量。     

新疆维吾尔自治区水土保持补偿费收费方法和标准

在开发建设和生产过程中造成水土保持设施损毁、功能丧失或降低的必须给予补偿,水土保持设施的功能是持续有效发挥的,在水土保持设施补偿费收费标准上应该考虑时间因素,加以区别对待。收费方法和标准制定是水土保持补偿收费政策的核心部分,其合理性和有效性直接关系到该政策具体实施的可行性。通过对新疆维吾尔自治区水土保持补偿费收费方法和标准的初步探讨,提出水土保持补偿费的征收对象、收费方式和补偿标准,为我国水土保持补偿分类试点及逐步推广、尽快建立水土保持生态补偿制度提供理论依据。     

新疆土地利用变化及其与城市化和工业化的耦合关系

运用统计分析与相关分析相结合的方法,分析2001—2008年新疆土地利用变化趋势及特征,研究不同地区土地利用变化与城市化和工业化的耦合关系,为更加有效实施“富民兴边”国家战略提供政策依据。结果表明:（1）天山北坡经济带3个轴心城市土地利用变化最为显著,其他地区相对稳定,南疆的克州与和田两个集中连片贫困地区,土地利用变化最小;（2）城市化和工业化是新疆土地利用变化的主要影响因素,并且随着土地利用强度的增加,城市化和工业化对土地利用变化的影响会越来越大。边疆新时期扶贫开发,应针对处于不同城市化和工业化发展阶段的地市州采取有差别的土地政策,通过放宽、放活建设用地供给,激活经济发展内生动力,力争与全国同步建成小康社会。     

三峡库区大宁河流域AnnAGNPS模型参数评价

AnnAGNPS是一个基于连续事件、流域尺度的分布式农业非点源污染模型,用来模拟流域地表径流、泥沙与化学物质迁移,进而评价流域内农业管理措施对流域水文和水质的响应。构建完善的数据库是模型合理应用的前提条件,以位于长江三峡库区的大宁河沟流域为例,应用3S(GIS,RS和GPS)技术,结合实地调查,建立了AnnAGNPS模型数据库,评价了气候、地形、土壤、土地利用和作物等相关参数的确定,重点分析了模拟单元划分、土地利用数据库和土壤相关参数等因子,为大宁河流域侵蚀产沙和农业非点源污染模拟研究提供了基础数据平台,也为该模型在长江三峡库区的合理应用奠定了科学基础。     

新疆1961-2013年参考作物蒸散量时空变异

准确评估参考作物蒸散量的变化规律对新疆农业生产及水资源合理利用具有重要作用,采用Penman-Monteith公式以及55个气象站的逐日气象资料,计算了新疆1961-2013年参考作物蒸散量并分析其时空变化特征,运用多元回归分析法对影响参考作物蒸散量变化的主导气象因素进行了定量分析.结果表明:新疆ET0总体呈下降趋势,年际变化率为-1.01 mm/a.在20世纪80年代之前ET0偏高,90年代减少到最大,2000年以来又逐渐增大.从季节来看,夏季、秋季的ET0与年ET0的减小趋势一致,春季冬季ET0的减少趋势不明显.在不同年代际时间尺度,新疆全年及季节ET0的年际变化在空间上存在一定的分异.风速是全年及夏、秋季ET0变化的主导因素,而温度是春季及冬季新疆区域蒸发量变化的主导因素.     

土地利用变化的人文驱动因子对新疆生态系统服务价值的影响

应用谢高地等人的生态系统服务价值系数,结合敏感度分析,探讨了1996-2008年新疆维吾尔自治区土地利用变化所引起的生态系统服务价值的变化,并进一步分析了土地利用变化的人文驱动因子对生态系统服务价值的影响。结果表明,该区域1996-2008年生态系统服务价值从7062.1671亿元增加到7168.987亿元,共增加106.8139亿元,表明该区域生态系统服务价值总体呈现持续增加趋势;在该区域生态系统服务价值中,废物处理价值最高,水源涵养价值次之,原材料价值最低,13a间各服务类型的价值总体上均呈增加趋势;新疆在13a间人均生态系统服务价值损失0.82万元,减幅达19.52%。这表明新疆地区由于人口的增长,环境压力呈持续增大趋势。影响新疆生态系统服务价值变化的人文因子可归纳为经济、人口和城市化水平因子,其中经济因子与生态系统服务价值呈正相关,而人口和城市化水平因子与生态系统服务价值呈负相关。