塔里木河下游生态应急输水植被恢复的遥感监测

利用遥感定量提取技术及植被盖度信息提取模型,通过输水前与输水后喀尔达依地区的两期TM遥感数据植被盖度的对比分析,监测塔河应急输水工程对下游绿色走廊生态环境恢复的效果。结果表明,输水后受水地区植被盖度有较好的恢复;该监测方法技术路线易于实现,且具有宏观、快速、准确的特点,有一定的推广应用价值。     

塔里木河下游生态环境对生态输水的反馈机制研究

对塔里木河下游地区生态输水后典型断面的植被面积、植被群落、土壤机械组分和土壤含水率、土地利用类型进行研究的结果表明:生态输水后植被面积呈增加趋势,植被面积与生态输水累计量呈正相关关系,相关系数为0.81,但植被变化对生态输水的响应具有滞后性;植被群落随着地下水位埋深的增大,其盖度和密度、植物多样性呈减小的趋势,分别从阿克墩断面的0.48、0.55、11减少到依干布及麻断面的0.04、0.01、2;土壤的机械组分随着向下游下段地区推进粗粒径的百分比增加了5.71%,土壤含水率年际变化呈增加趋势,主要与生态输水的累计量有关;输水后水域、沼泽和林地面积呈增加趋势,但草地变化不明显,仍处于减少状态,因此生态输水的潜在效应体现需要一定的时间。     

塔里木河下游生态输水及河道生态整治工程探讨

通过近几年向塔里木河下游的应急生态输水，水流到达塔里木河尾间台特玛湖，沿岸地下水位上升，沿河部分地段植被长势得以恢复，局部地区生态环境改善。为了从根本上解决塔里木河下游的生态环境问题．探讨了下游河道生态整治工程，包括河道疏浚输水线路选择和设置生态闸的问题。大西海子水库下游河道疏浚工程有3条输水线路可供选择，通过投资、占地、施工、管理、防洪等综合比较，选择在大西海子水库主坝上新建一座放水闸方案。方案在技术上和经济上是可行的。本着尽量少而又要满足河道疏浚后沿岸植被生长需水的原则，分析了沿岸生态闸设置的必要性和保护的生态植被的面积，并探讨了今后生态输水方式的选择与生态闸的开启顺序。     

生态输水后塔里木河下游合理水位探讨

塔里木河下游应急生态输水工程改善了该区水资源匮乏的现状,地下水的平均水位从输水前的8.25m升至输水后的4.13m。相应地,地表植被也出现明显的响应。但是,在不同河段由于过水时间、耗水量等因素的差异,造成输水后水位差异较大。以既能减少地下水强烈蒸发返盐,又不造成土壤干旱而影响植物生长的合理生态水位作为评价标准,对输水后不同河段的地下水位进行分析。结果显示,目前英苏—阿拉干段的地下水位2.97～4.8m是比较理想的水位;大西海子—英苏段水位较高,可能出现次生盐渍化;阿拉干—台特玛湖段地下水位太低,不利于植被的自然恢复。     

塔里木河下游生态环境对输水的积极响应

塔里木河下游是我国西部生态与环境问题最为突出的地区.由于人类不合理的资源开发,导致该地区生态问题日益突出.本文结合塔里木河下游5次生态输水,通过3年对输水后生态环境变化的监测,就塔里木河下游生态环境对输水的积极响应进行了分析.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.在空间上距河道不同距离和不同河段上地下水上升的幅度不同.(2)输水后天然植被的响应主要表现在植被种类和植被盖度的增加上;(3)鉴于输水后生态响应的范围仍然较小,因此输水工程还应该继续进行并适当调整输水的方式.     

塔里木河下游植被耗水量的时空演变

[目的] 分析塔里木河下游天然植被耗水量,为其生态修复研究提供科学指导。[方法] 基于Landsat系列影像和日尺度气象数据,采用改进的Penman-Monteith公式法,在30 m空间分辨率上,对生态输水以来大西海子水库至阿拉干断面间植被耗水量的时空演变趋势进行了分析。[结果] ①研究区天然植被耗水量时空分布存在着明显的梯度化差异,高耗水区主要分布在主河道沿线及自然漫溢区,下游植被耗水量整体偏低,年内主要集中于植被生长中期。②2000—2020年天然植被平均耗水量为1.90×10⁸ m³/a,并以2.44×10⁷ m³/5 a的速率增长;同期大西海子水库至阿拉干断面间的河水消耗量为2.79×10⁸ m³/a;植被耗水量占河道消耗水量的68.23%,二者随输水进程均呈上升趋势。③天然植被面积以12.37%/5 a的速率增长,耗水量以12.82%/5 a的速率增长,植被面积与耗水量增长速率相匹配,天然植被的修复对输水的响应较为积极,继续输水仍会促进植被的快速恢复。[结论] 截至2020年,经过21 a的生态输水,塔里木河下游天然植被得到明显改善;但受既有输水方式固化的影响,加大了水面及浅埋深区的无效蒸发,生态耗水的时空分布仍存在优化的可行性和必要性。     

塔里木河下游土地沙漠化与区域可持续发展

塔里木河下游土地沙漠化及绿色走廊的保护直接关系到该地区社会经济的可持续发展,对整个塔里木河流域社会经济的发展也具有十分重要的意义。根据野外调查资料,结合已有的文献资料,从下游沙漠化的历史和现状,土地沙漠化的发生发展,沙漠化与可持续发展的关系等方面进行了分析与探讨。分析结果表明,塔里木河下游土地沙漠化的发展趋势呈现"整体扩大,局部逆转"的态势,治理与破坏并存,治理速度低于沙漠化速度,演变的结果是沙漠化与绿洲化并存,互有消长,但以沙进人退为主,而沙漠和绿洲之间由林地、草地和自然水域构成的过渡带不断缩小,防护功能持续减弱,形成了绿洲受到沙漠威胁的严峻态势,严重影响到该区域以致整个流域社会经济的可持续发展问题。针对该区沙漠化现状,提出了区域可持续发展的基本对策。     

塔里木河下游输水恢复过程中胡杨生长对地下水位的响应

通过近几年对塔里木河下游3个典型断面的胡杨各项生态指标的实地监测,分析了输水恢复过程中胡杨生长对地下水位的响应程度。研究表明：（1）河岸胡杨林生长与地下水埋深有密切的关系,通过10次生态输水,下游河道沿岸的地下水得到补充,水位明显抬升,胡杨长势也随着地下水位的抬升有不同程度的好转。（2）地下水位愈深,胡杨的干旱胁迫程度愈强。横向上,胡杨对生态输水的响应随着河道距离的增加逐渐减弱;纵向上,从上段至下段胡杨生长对输水的响应范围逐渐减小。（3）在输水河道两侧过水湿润岸滩,虽有胡杨实生苗零星出现,但就目前输水方式,还无法实现胡杨大面积繁殖更新。     

人类活动对土地沙漠化的影响研究——以塔里木河下游为例

塔里木河下游地区是干旱区中沙漠化进程最显著的地区之一。由于近50a以来人类不合理的开发活动,造成生态环境出现严重的退化。特别是以天然植被为主体的生态系统和生态过程因对水资源时空格局的人为改变而受到严重影响,造成环境恶化、天然植被全面衰败、沙漠化加剧。本研究主要从引起塔里木河下游沙漠化的原因入手,从整体、部分的关系进一步发现塔里木河下游流域沙漠化原因,运用3S技术和有关统计资料分析塔里木河干流区域人口增长、水资源利用对塔里木河下游土地沙漠化的影响途径以及影响程度。分析结果表明,新疆塔里木河下游土地沙漠化的直接成因是干流耗水量的增加和下游来水量的减少,而来水量的减少与上中游流域段耕地面积的增加有密切关系。人口数量的增长和耕地面积也有很大的相关性。进一步发现在塔里木河这样典型的内陆河流域,人口增长对耕地面积(在干旱区流域基本等同于灌溉面积)不仅有密切的关系,而且不同的流域段人口增长对耕地增大的驱动效果也不同,人口增长的驱动对下游土地退化的影响具有从源流向下游的传递性,下游的土地沙化主要通过源流和上中游人口增长对下游来水量的影响传递产生。     

塔里木河下游沙漠化土地时空变化遥感分析

为对应急输水工程实施前后塔里木河下游地区沙漠化土地的变化状况进行监测,选择研究区1999年TM、2002年ETM+和2004年ASTER遥感影像及基础地理数据,通过沙漠化土地分类体系划分、信息提取模型构建及动态变化类型建立等方法,对研究区沙漠化土地的时空变化趋势进行了定性定量分析。结果表明：应急输水工程实施后,研究区内非、轻沙漠化面积逐年增加,分别由1999年的14 768.33、153 261.03 hm2增加至2004年的19 994.23、159 953.76 hm2;中度沙漠化面积年均减少2 981.58 hm2;强度沙漠化面积仅增加1.07 hm2。研究期间,部分沙漠化土地发生了较为明显的逆转,土地持续退化局面有所遏制和缓解,但由于来水量有限及采用线性输水等原因,远离河道区域的生态环境依然恶劣,流域整体生态环境仍不容乐观。     

塔里木河下游土壤特性及荒漠化程度研究

通过对塔河下游土壤理化性质的分析,结果表明塔河下游土壤除全磷外,有机质等指标存在垂直分布差异,出现显著差异的土层深度为50 cm。在0~15 cm范围,距离河道不同距离处土壤含水量无显著差异,自15cm深度开始,距河道50m处土壤各土层含水量与距河道距离为300,500 m处含水量有显著差异,而距河道距离为300 m与500 m处土壤含水量之间则无显著差异。在0~50 cm土层,塔河下游土壤全氮(y)与有机质(x)之间的最佳模型为线性模型,方程为y=0.0278 0.05x(R2=0.9524),在50~170 cm土层,二者之间关系为:y=0.0659e0.3126x(R2=0.904)。依据土壤质量不同,塔河下游基本可分为上段和下段,上段土壤养分含量相对较高。塔河下游地区上层土壤(0~50 cm)50年来养分损失严重,有机质含量下降显著,土壤pH值升高,土壤荒漠化程度严重。     

塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量变化特征

以塔里木河下游胡杨为研究对象,借助树木年轮水文学的方法,运用LINTABTM6型树木年轮测定仪读取钻心的年轮宽度,研究了塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨径向生长量的年际变化特征及其差异分析。结果表明:(1)2000年生态输水后,胡杨平均径向生长量有显著的变化,胡杨生长进入了生长高峰期;(2)应急生态输水促使胡杨突变性地增长,如果生态输水没有达到一定的量或持续时间,胡杨径向生长量在短时间内就会表现为不再增长或下降,若要保持胡杨长势良好,要继续加强输水;(3)塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量差异极显著(p0.001),不同退化阶段胡杨多年平均径向生长量大小排序依次是中度退化区极度退化区重度退化区;不同退化阶段胡杨对输水的响应均具有滞后性且响应程度不同,输水后处于不同退化阶段胡杨平均径向生长量出现极值的年份存在较大差异;(4)塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨平均径向生长量差异极显著(p0.001),整体上随着离河道距离的增加,胡杨径向生长量呈现下降趋势。     

内陆河下游民勤绿洲主要防风固沙植被生态需水量研究

通过大型蒸渗仪和植物径流测定系统对民勤绿洲5种主要防风固沙植物单株生态需水进行了测定,并结合G IS和野外调查,确定不同植被类型的面积、生态需水定额和生态需水量;通过天然降水与生态需水的耦合,分析了不同植被类型生态需水的时空变化规律。研究表明,5种植物年平均单株最大生态需水定额分别为:沙枣1597.4 mm、新疆杨806.77 mm、梭梭534.05 mm、柽柳426.76 mm、白刺318.83 mm;5种植被年最大生态需水总量为2.29×108m3;实际生态需水量分别为:新疆杨0.29×108m3、沙枣0.69×108m3、梭梭0.44×108m3、柽柳0.05×108m3、白刺0.02×108m3,总实际生态需水量1.49×108m3,减去0.35×108m3有效天然降水用于植被生态需水,另需1.14×108m3的生态需水,占民勤绿洲总用水量的14.92%;降水高峰期与植被生态需水的高峰期一致,主要集中于6,7,8,9四个月,分别占全年的74.1%和77.25%;有效降水对杨树、沙枣、梭梭、柽柳和白刺生态需水的贡献率分别为8.59%,10.29%,43.25%,58.4%和196%。