塔里木河下游土壤种子库的季节差异分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区--塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库的基本特征和种子库密度、物种组成上的季节差异,并从土壤种子库的角度探讨了塔里木河下游生态恢复的可行性.(1)塔里木河下游土壤种子库的季节差异较大,如果排除放牧的影响,3月份土壤种子库的密度和物种丰富度总体上要小于8月份的土壤种子库;(2)从物种组成上看,3月份物种组成以一年生草本占优势,而胡杨和柽柳的种子基本上都出现在8月份的土壤种子库中;(3)随塔里木河下游地上植被群落退化程度的加重,种子库的密度和物种数均呈现明显的下降趋势;(4)鉴于土壤种子库无论在物种还是密度上均要远丰富于地上植被群落的事实,认为通过激活土壤种子库来实现下游生态的局部恢复在理论上是可行的.考虑到主要建群植物的生态恢复,建议今后的输水时间应该选择在8月到11月之间.     

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。     

塔里木河下游输水模式改进研究——以英苏断面为例

[目的]针对塔里木河下游现状间歇性河道输水中存在补给不均衡,无效蒸发过大,补水范围有限等问题,从空间和时间维度上提出生育期汊河输水、非生育期输水的方式,研究输水模式的改进对地下水位的影响,进一步完善轮渗灌溉生态修复体系,为塔里木河下游生态恢复提供理论依据。[方法]以塔里木河下游英苏监测断面为例,以2012—2021年10次生态输水期间地下水埋深监测资料为依据,运用Modflow模型建立英苏断面地下水剖面二维流运动的数值模拟,并分析英苏断面10次间歇性生态输水的响应过程,并预测和分析了生育期汊河、非生育期以及非生育期汊河输水的地下水位演变及水量变化的过程。[结果](1)生育期汊河、非生育期、非生育期汊河方案下人工汊河两侧地下水位较现状输水分别抬升了2.5,0.7,3.2 m。(2)3种改进方案较现状输水研究区小于8 m的埋深面积分别增加了10.89%,19.33%,26.17%。(3)地下水存储量较现状输水分别增加了10.97%,11.88%,14.39%。[结论]非生育期汊河输水结合了生育期汊河和非生育期输水两者的优势,提高了下泄水量的利用率,解决了现状主河道输水模式下河间地下水位难以...     

塔里木河下游生态输水对植被恢复和沙漠化逆转的影响

针对近50 a来人类不合理的资源开发,导致塔里木河下游地区沙漠化程度加剧等一系列生态环境问题,结合实地考察和野外调查资料以及遥感影像数据,运用植被覆盖度、沙漠化动态度模型分析法,对塔里木河下游生态输水前后植被和沙漠化状况进行了分析。研究结果表明,生态输水后,植被覆盖度增大,植物种数明显增加;胡杨冠幅增大;裸地、沙地面积减少;非沙漠化和轻度沙漠化土地面积不断扩大,而重度沙漠化面积有减小趋势。生态输水对塔里木河下游植被恢复和沙漠化逆转起到了明显的作用。     

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。     

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。     

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。     

塔里木河径流量变化对下游沙漠化的影响研究

结合塔里木河流域近50多年来的水文、气象及遥感等资料,采用数理统计方法分析了塔里木河径流量变化对下游地区沙漠化的影响。结果表明,自20世纪50年代以来,由于人类活动的干扰和塔里木河不同河段水资源分布的不均匀,使塔里木河下游的径流量在不断的减少,导致下游河段断流,湖泊干涸,并对下游地区的地下水位、植被、沙尘暴及大风天气、沙漠化程度都产生了负面影响。而且河流径流量、地下水位、植被、沙漠化之间是相互影响,相互制约的,存在着内在的联系,在整个生态系统中牵一发而动全身,尤其是在生态环境脆弱的干旱、半干旱区。因此,在对水、土等资源的利用过程中,要注重整体效益。     

近20年塔里木河干流区地下水埋深变化特征及其生态效应研究

基于塔里木河干流区近20年水文生态变化监测资料,研究了其地下水埋深时空变化特征与河道来水的相互关系及其生态效应。结果表明:塔河干流上中游段地下水埋深年度变化呈枯水期3—4月变幅在0.42～0.92 m,汛期7—9月变幅在1.06～3.67 m。经近20年的生态输水,2009—2017年9年间下游段地下水埋深平均抬升了3.75 m,地下水埋深随输水量的变化明显,总体上在输水停止后1月内达到峰值,而后逐渐降低,直至下一次输水才会明显回升。2009年之后的生态输水对下游植被恢复效果明显,下游NDVI平均值由0.05提升至0.15。本研究系统分析了塔里木河干流区生态输水以来区域生态环境对地下水的综合响应,可为区域水资源调控和进一步量化输水效益提供理论依据。