新疆山地-绿洲-荒漠耦合系统的一般特征

在位于中国西北内陆干旱区的新疆，孕育着大量的山地——绿洲——荒漠系统，山地系统是干旱区水资源的形成区，也是重要的矿质营养库和生物种质资源库，绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心，而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域，地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架，水文特征决定耦合类型的空间格局，植被类型反应耦合类型的外貌，作者通过对新疆山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能的分析，此探讨了中亚干旱区山地——绿洲——荒漠系统的特征。     

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合生态系统的景观异质性分析

采用GIS技术,以相对频率和平均信息量为指标对河西走廊山地-绿洲-荒漠复合生态系统的景观异质性进行了研究。研究结果表明:在复合系统中,荒漠、山地、绿洲、水域、道路的平均相对频率(f)分别为57.5 %、20.7 %、23.4 %、8.1 %、7.3 %,反映出该复合系统的景观结构中,荒漠是最主要的景观类型或结构成分,处于绝对优势地位,是基质,是影响复合系统的结构、功能、动态的决定性因素。山地、荒漠、绿洲、水域、道路平均信息量(H)的平均值分别为22.10、35.50、29.00、17.81和16.80;荒漠景观的异质性最高,其次是绿洲景观,水域景观的空间异质性最低。平均信息量H值的空间变化中,山地景观的变异程度最高,为83.12 %;其次是绿洲,为64.07 %;荒漠景观的异质性空间变化程度最低,为45.21 %,说明荒漠景观在复合系统中的景观空间异质性最稳定,山地景观的空间异质性变化最大。由于荒漠景观的相对频率在50 % 以上,所以,其景观异质性是均质化方向上的空间异质性,而其它景观类型的空间异质性由于相对频率均小于50 %,是异质化方向上的空间异质性。因此以50 % 为相对频率的控制界限,提高道路、水域、绿洲的相对频率,降低荒漠的相对频率有助于提高整个复合系统的景观异质性。     

新疆荒漠-绿洲过渡带的成因、研究热点、对策与方向

荒漠——绿洲过渡带的生态系统稳定性直接影响着过渡带的演化方向,对于荒漠化防治具有重要意义。本文通过文献搜集的方法,指明了新疆荒漠化产生的原因,从过渡带植物多样性特征、群落结构分布格局、土壤、水文条件等方面对新疆荒漠-绿洲过渡带的研究热点进行了梳理和分析,并总结了防治经验,指出以后的研究方向应该是系统研究荒漠-绿洲过渡带生态系统的动态变化过程,揭示了维持生态系统稳定性的机制,研发水土高效利用、地下水联合利用、荒漠植被与人工植被融合及过渡带生态保育等关键技术体系,研发绿洲生态产业技术,构建绿洲生态安全保障体系。     

基于马尔柯夫过程的干旱区景观生态环境动态分析——以新疆乌苏绿洲为例

[目的]采用1990年、2000年及2005年三期TM、ETM遥感影像为主要数据源,以新疆乌苏绿洲(乌苏-奎屯-独山子地区)为例,基于Markov过程原理,在景观尺度下分析该区域的生态环境动态过程与发展趋势,以期为关注干旱区生态环境动态变化,合理规划区域资源环境空间,促进绿洲可持续发展提供科学依据.[方法]研究以景观生态学理论和方法为指导,借助3S技术和图形处理软件.[结果]乌苏绿洲的区域景观生态环境动态变化主要表现为高山冰川退化、林草耕地化、土地盐渍化、低盖度草地荒漠化以及绿洲内林草地人居化;在空间动态上,农业发展主要为乌苏地区的奎屯河流域,城镇及工业化集中体现在奎屯、独山子地区,荒漠化、盐渍化主要发生在绿洲边缘地带,绿洲及其荒漠交错带的变化最为强烈.在发展趋势上,未来短期内绿洲一荒漠交错带面积减少,绿洲、荒漠的面积继续增大,但各景观类型的优势度并不会发生明显的变化,各景观类型仍然能够维持平衡.[结论]由于绿洲-荒漠交错带在荒漠绿洲平衡与共存机制中具有重要缓冲协调作用,一定程度上降低了生态环境压力,然而随着荒漠过渡带的减少,绿洲将面临更多新的生态问题,这在干旱区应受到应有重视.     

中国西北干旱区土地利用/覆盖变化与区域可持续发展

土地利用和覆盖变化是人类改变地表环境最明显的表现,土地利用/覆盖变化与区域的自然要素、社会经济因素存在密切关系,是区域可持续发展的基础。在中国西北干旱区,由于山地-绿洲-荒漠每个系统结构简单、生态环境脆弱、景观差异明显、对环境变化敏感等特点,因此区域可持续发展受到严重威胁。在介绍了LUCC概念和研究内容的基础上,综述了LUCC与区域可持续发展的关系。依据干旱区不同系统的自然环境特点,阐述了不同时期的LUCC与区域可持续发展关系,进而讨论了依据干旱区LUCC特点,实施区域可持续发展措施。     

基于生态理念的农田水利问题探讨

陆地干旱地区新疆自然生态主要为草原生态和荒漠生态以及河流生态系统,长期以来的新疆经济社会发展,推进了以水利为主体的人工绿洲生态建造速度快于自然生态系统,基于人水和谐生态水利经济社会自然生态环境可持续发展理念,干旱区新疆过去那种只注重工程经济效益忽略自然环境水利发展观面临挑战,本文基于生态水利理念,结合干旱区新疆脆弱的自然生态环境特征,就注重水利生态坚持科学发展观、遵循因地制宜的科学理念、水利与河流共生系统、把握生态水利系统设计等问题进行了分析探讨。     

玛纳斯河流域不同绿洲生态系统棉田土壤水分-盐分-养分空间变异特征

为探讨干旱区山盆体系下不同绿洲生态系统农田的土壤水盐与养分的季节变化和空间变异规律,于2019年5、8、10月在玛纳斯河流域山前绿洲、人工平原绿洲和绿洲与荒漠过渡带采集膜下滴灌棉田土壤,对土壤水分、盐分、铵态氮和硝态氮进行分析。结果表明：不同区域的棉田土壤水盐与养分具有季节性变化特征,变异强度属于中等或强变异;各区域的土壤水分和盐分在垂直剖面上呈现随土层加深而增加的趋势,土壤铵态氮和硝态氮在各土层无明显规律性。不同区域的土壤性质差异较大,土壤含水量表现为绿洲与荒漠过渡带（12.89%） >人工平原绿洲（12.80%） >山前绿洲（12.55%）,土壤盐分表现为人工平原绿洲（3.44 g·kg^-1） >绿洲与荒漠过渡带（2.69 g·kg^-1） >山前绿洲（1.93 g·kg^-1）,人工平原绿洲和山前绿洲土壤盐分存在显著差异,人工平原绿洲土壤属于轻度盐渍化。土壤铵态氮表现为绿洲与荒漠过渡带（3.77 mg·kg^-1） >人工平原绿洲（3.53 mg·kg^-1） >山前绿洲（3.46 mg·kg^-1）,土壤硝态氮表现为山前绿洲（2.02 mg·kg^-1） >人工平原绿洲（1.90 mg·kg^-1） >绿洲与荒漠过渡带（0.77 mg·kg^-1）。半方差函数分析结果表明,山前绿洲、人工平原绿洲和绿洲与荒漠过渡带的棉田土壤水盐与养分的块金值小于0.25或等于1,表明不同区域的土壤性质空间自相关性强,但受采样和农业耕种的影响,存在恒定的变异。山前绿洲和绿洲与荒漠过渡带的土壤盐分、铵态氮和硝态氮的理论模型拟合度较高,人工平原绿洲土壤水盐与养分拟合效果欠佳。研究表明,山前绿洲、人工平原绿洲和绿洲与荒漠过渡带土壤水盐与养分变异的主导因素是土壤类型、气候和地下水位,滴灌和施肥是影响土壤水盐与养分分布的重要人为因素。     

基于生态理念的农田水利建设对策

新疆陆地干旱地区自然生态主要为草原生态、荒漠生态和河流生态系统。长期以来的新疆经济社会发展,推进了以水利为主体的人工绿洲生态建造速度快于自然生态系统。基于人水和谐生态水利经济社会自然生态环境可持续发展理念,新疆干旱区过去只注重工程经济效益忽略自然环境的水利发展观面临挑战。本文基于生态水利理念,结合新疆干旱区脆弱的自然生态环境特征,从注重水利生态坚持科学发展观、遵循因地制宜的科学理念、水利与河流共生系统、把握生态水利系统设计等方面对农田水利建设对策进行了阐述,以期为农田水利的建设提供参考。     

新疆干旱区流域规划中生态需水问题研究

通过对新疆平原区荒漠和绿洲两种生态系统的分析，特别是对天然绿洲生态系统中人工绿洲水资源利用方式及过程的分析，尝试性提出了干旱区流域规划中不同生态系统的保护方式，生态需水量在规划中的定位和基本生态水量的确定方式，并简述了新疆奎屯河流域规划以生态退水作为恢复干旱区流域生态水量实践实例。     

基于Landsat数据的新疆和田地区植被覆盖变化研究

基于区域尺度的荒漠-绿洲植被覆盖变化在干旱区生态环境演变中具有重要的价值,选择干旱区典型荒漠-绿洲——新疆和田地区为研究区域,利用该地区1973年5月、1990年6月和2000年6月3个时段的Iandsat遥感影像数据（MSS、TM、ETM＋）,并结合气象数据,通过土地利用类型转移矩阵,对该区域绿洲植被覆盖面积和时空格局变化进行分析,并结合政策、人口等因素对其驱动因子进行研究。结果表明：在整个研究时期内,绿洲内的林地、耕地和水域面积呈现先减少后增加的趋势,由于受雪山融水供给的影响,该地区水域变迁幅度较剧烈;受到全球气候变暖的影响,和田地区气温呈现稳定增加的趋势,而降水呈现先增加后减少的趋势。气候变化和人类活动已经而且还将对和田地区的植被产生重要的影响。     

中国西北及中亚干旱区绿洲降水年内分配特点与现代节水农业

通过比较分析研究区域多年月平均降水量数据,得出中国西北与中亚干旱区绿洲的降水特点差异较大,中亚地区年均降水量313.2mm,6-9月降水24.3mm,降水系数平均8.07%,水热配合强不同期,冬春季相反;河西走廊等年均降水量110.6mm,6-9月降水79.8mm,降水系数平均72.14%,水热配合强同期,冬春季相反;新疆处于之间。另外,研究区域"山地-绿洲-荒漠系统"各子系统降水量差异很大,但同一季节的降水系数却很近似。上述特点深刻影响着各地的水资源利用决策及农业生产。对于新疆南疆地区而言,更需要根据当地水资源特点选用现代科学技术、加大投入,兴建绿洲农业现代节水型水利工程,结合农业节水技术体系,从"内涵"节水入手提高水资源利用率,增加灌溉面积,提高人均耕地,发展农业生产,实现大范围的科技扶贫,将有利于社会发展、稳定。     

干旱区绿洲农业结构与水资源合理利用研究——以新疆策勒绿洲为例

 绿洲农业是依靠灌溉发展起来的生态系统。干旱地区地表水资源共同特点是春、秋季供水紧张,夏季相对富裕;但种植业产业结构上用水又集中在春季,水的利用矛盾重重。本文分析新疆策勒绿洲近50年农业统计资料,结合课题组调查收集的第一手资料,在充分分析干旱区绿洲农业结构与水资源利用特点的基础上,用资源最优分配模型和线性优化模型方法,提出了绿洲农业结构、作物布局和水资源利用最佳方案,为干旱区绿洲水资源合理利用、区域经济发展提供科学依据。     

绿洲-过渡带-荒漠气候特征日变化分析

通过对阜康地区2003年7月26口到8月1日的绿洲（棉田）——过渡带——荒漠3个选点（总距离约2km）的短期微气象观测，对该地区不同下垫面的辐射特征及风温湿的日变化进行了对比分析，结果表明，不同下垫面对应的各气候凼于的值有明显的日变化，日变化的趋势基本一致。对于绿洲和荒漠，太阳总辐射绿洲高于荒漠；气温日变化的值荒漠始终高于绿洲，体现了绿洲的“冷岛效应”；相对湿度日变化的值荒漠始终比绿洲小，体现了绿洲的“湿岛效应”；1d内，蒸发能力表现为绿洲小于荒漠；风速日变化的值始终是荒漠比绿洲大。而在过渡带，上述各气候因子日变化的值基本居于二者之间。     

我国生态环境中的“脆弱”地带

生态交错带,也叫做生态脆弱区,是两种不同类型的生态系统交界过渡的区域。我国的生态交错带遍布全国各地,种类丰富多彩。东北地区的生态交错带以森林草原交错带为主,分布于大兴安岭山地和燕山山地森林外围与草原接壤的过渡区域;西北的荒漠绿洲生态交错带主要分布于河套平原及贺兰山以西、     

绿洲-荒漠交错带潜水-土壤-植被-大气连续体水热传输模型研究

该文以干旱区绿洲-荒漠交错带为研究对象,以质量守恒原理与能量平衡原理为基础,建立了潜水-土壤-植被-大气系统中水分与热量传输模式,并提出了求解潜水-土壤-植被 大气系统的数值模拟分解 协调新方法,用天山北麓三工河流域绿洲-荒漠交错带的实测资料验证了水热传输模型的可靠性.结果表明,植被冠层蒸腾量模拟值与实测值比较接近,其最大误差为11.3%,土壤含水率的模拟值与实测值的最大误差仅为5.9%,土壤温度模拟值与实测值的最大误差为8.3%,用该模型模拟绿洲-荒漠交错带潜水-土壤-植被-大气连续体水热动态传输过程、植被蒸腾量、地表蒸发量和植被的根系吸水率具有较高的精度.      

塔里木河中游荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间格局变化关系研究

土壤水分含量的高低决定了荒漠绿洲过渡带的植被种类及群落构成,因此,掌握植被特征随土壤水分的变化规律,能为干旱区生态环境建设提供科学的理论依据。选择典型的干旱区塔里木河中游流域作为样区,定点采集土壤样品测定其含水量,并调查植被特征,分析了干旱区荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间格局的关系,进行荒漠生态系统土壤水分对植被空间格局的影响研究。结果表明,荒漠绿洲过渡带20~40cm土层土壤湿度、草本密度及植被密度在研究区尺度上具有中等空间自相关,其0~20、40~60、60~80、80~100cm土壤湿度、灌木个数、灌木密度、幼苗个数、胡杨个数、郁闭度和植被群落物种数,在研究区尺度上表现出强空间自相关;土壤水分和植被特征均具有相似且明显的空间分布格局,其数值均呈先升高后降低的趋势即呈M型分布;灌木密度与20~40cm和40~60cm土层的土壤含水量呈显著相关,80~100cm土壤水分与胡杨个数、郁闭度、植物群落物种数有极显著相关关系,研究区生态系统脆弱,植被群落物种数较为单一,土壤水分和植被特征的空间变异性主要是结构性因素作用的结果;由于荒漠河岸林的主要建群树种为胡杨,研究表明20~60cm土层的土壤含水量对灌木的生存与生长起关键作用,而植被空间格局主要由80cm以下的土壤含水量决定。     

新疆北部地区不同下垫面区域气候变化差异分析

为了探明北疆荒漠、山地、绿洲近55年的气候变化规律及对全球气候变化的响应差异,利用北疆41个气象站,1961—2015年逐日的气温和降水量序列资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、突变检验法、反距离加权插值法等进行了分析。结果表明,近55年北疆地区增温趋势显著（荒漠0.2℃/10年、山地0.24℃/10年、绿洲0.3℃/10年趋势增温）,绿洲增温趋势最为显著;近55年北疆地区增湿趋势显著（荒漠8.46 mm/10年、山地7.66 mm/10年、绿洲8.78 mm/10年）,绿洲降水量增加最为显著。近55年北疆气温在21世纪初增温最显著,降水量在20世纪80年代上升趋势最显著。北疆荒漠、山地、绿洲气温发生突变的年份均在1993年;荒漠,山地,绿洲降水量发生突变的年份分别是1985年、1987年。近55年荒漠秋季年际增温显著,山地和绿洲夏季和秋季年际增温显著,对年际增温贡献最大;荒漠、山地、绿洲降水量年际变化均为冬季增加显著,对年际增湿贡献最显著。近55年荒漠10月、11月气温对荒漠秋季增温贡献最大,山地、绿洲6月、7月、8月、9月、10月增温最显著,对夏秋季增温贡献最...     

新疆小麦品质生态研究(上)

2001～2004年,在新疆不同生态麦区的25个试验点,选用强、中、弱筋不同类型小麦品种10个,通过同种异地种植和小区试验,研究新疆不同生态条件对小麦品质形成的影响.结果表明,新疆小麦籽粒品质形成生态条件较复杂,品质形成类型具有多样性.在环境条件中(含自然条件和人为栽培措施)籽粒品质形成主要受气候影响,尤其是在小麦抽穗至成熟期间的气候条件,是影响蛋白质数量和质量最主要因素.灌浆期平均温度在20～28℃,有利于小麦蛋白质含量的提高和质量的改善,较有利于烘烤品质的形成.通过小麦品质指标对气候条件的逐步回归分析表明,新疆小麦品质主要受温度条件的影响.小麦品质指标降落数值、千粒重、蛋白质含量、形成时间均受灌浆期温度条件的影响,灌浆期温度决定小麦的最终品质,在一定温度范围相对较高的温度有利于品质的提高.新疆地域广阔,绿洲只占新疆总面积的4.3;左右,点片绿洲主要分布在有水源的山地和荒漠之间,荒漠绿洲间间距较大和海拔高度的影响,形成多种荒漠绿洲气候生态条件.环境与品种互作,是决定新疆强、中、弱筋类型的基础.新疆小麦以强筋、中筋型为主.石河子、奎屯、奇台和南疆多数地区小麦抽穗至成熟期间平均温度较高(20～28℃)适合种植强筋、中筋小麦.哈密等地区6月中旬～7月上旬,常出现＞32℃的高温,籽粒蛋白质含量虽然较高,但蛋白质质量较差,粉质和拉伸特性不佳,烤烘品质变差.巴里坤、昭苏等温凉地区,小麦抽穗至成熟期间,平均气温一般低于18℃,适合中、弱筋小麦生产,灌浆期间若降水过多容易出现穗上发芽,会严重降低小麦品质.新疆是大陆性气候,光照充足,但温度差异较大,专用小麦生产应注意生态条件选择,品种及栽培措施应配套.新疆是灌溉农业,麦田肥水可控性强,工业污染少,病虫害轻,同时,麦收期间晴天较多,雨水少,除个别地区外小麦很少有霉烂和穗上发芽等现象,较适合中强筋小麦品种推广.     

新疆西部天然草地生物量与根冠比特征

【目的】 研究新疆西部主要天然草地类型地上、地下生物量和根冠比的特征,为草地碳储量研究提供基础数据与理论依据。【方法】 通过典型样地调查,测定新疆西部4种主要天然草地类型的地上生物量、凋落物生物量和地下生物量,分析不同草地类型的生物量和根冠比特征。【结果】 新疆西部天然草地中,低地盐化草甸和温性荒漠草地地上活体生物量相对较高,分别为121.27和110.78 g/m²,是温性荒漠草原的2.21和2.02倍;高寒荒漠草原草地地下生物量相对最大,为2 517.77 g/m²,分别是其他草地类型的1.39、2.12和3.85倍;高寒荒漠草原草地的总生物量相对最大,达到了2 578.49 g/m²,草地总生物量最小的温性荒漠为777.92 g/m²。不同组分生物量中地下根系的生物量分别占到总生物量的89.90%、97.65%、96.77%和84.16%,各类草地中高寒荒漠草原和温性荒漠草原草地的根冠比相对较大,分别为41.58和32.79,显著高于低地盐化草甸和温性荒漠草地,差异显著(P<0.05)。【结论】 新疆西部4种天然草地类型地上活体生物量的大小顺序为:低地盐化草甸＞温性荒漠＞高寒荒漠草原＞温性荒漠草原;而其地下生物量、总生物量和根冠比的特征均表现为:高寒荒漠草原＞温性荒漠草原＞低地盐化草甸＞温性荒漠,各类草地不同组分生物量的占比特征均表现为:地下根系＞地上活体＞凋落物。     

《干旱区生态环境调控理论与管理研究》

本书在系统论述干旱区生态环境演变及调控理论体系上,分析了塔里木盆地南部地区生态环境时空变化特征、区域差异及其影响因子,如绿洲与地学因子相关性分析、干旱区绿洲土地利用／覆盖变化及其生态环境效应、绿洲生态环境变化、气候环境变化及其人地关系等,利用传统多学科方法和空间信息技术构建了塔里木盆地南部地区生态环境信息系统以及辅助决策支持系统,结合实例分析典型区生态环境调控模式,为深入开展该领域研究奠定基础。