黑河中游渠系布局调整方案研究

一、总体思路以 2 0 0 3年实现国务院分水方案为依据 ,合理安排节水工程规模 ;考虑节水需要与实施可能 ,以常规节水技术为主 ,适当加大高新节水力度 ;考虑当地水文气象及灌区条件 ,对各灌区渠系布局进行必要的调整 ;骨干工程和田间工程并重 ;充分考虑地表水、地下水的联合运用     

黑河中游生态环境建设的思路与对策

黑河中游是我国西北干旱区开发历史较早,绿洲化程度较高的第二大内陆河流域.本文用林业生态工程体系的理论与方法,构筑了黑河中游生态环境建设的总体目标和框架,并提出了关键的技术措施,为西部大开发和河西走廊生态环境建设提供决策依据和参考.     

基于归一化植被指数估算黑河中游地区植被生态耗水量

【目的】准确估算黑河流域中游地区植被生态耗水量,为流域生态保护和水资源配置提供科学参考。【方法】借助卫星遥感、GIS等技术,利用2011年5-9月黑河中游地区的归一化植被指数(I_(NDV))数据,将其与同期土地覆被和气象数据相结合,采用植被指数法对黑河中游地区植被生长季的生态耗水量进行计算和分析,利用2008年同地同期数据资料进行检验。【结果】黑河中游地区林地蒸散发量214.2~343.9mm,草地蒸散发量为213.1~269.8mm;区域植被生态耗水量为5.812 8亿m~3,其中林地生态耗水量为0.474 2亿m~3,草地生态耗水量为5.338 6亿m~3,计算结果与地面观测数据较为一致。【结论】用植被指数法估算植被生态耗水量比较简易、准确、可靠,在干旱地区生态研究中具有适用性。     

黑河中游不同景观类型土壤有机质与含水率变化特征

【目的】探明黑河中游不同景观类型土壤有机质和土壤水分空间分布特征以及两者之间的相互关系,为该地区农业活动、植被选择提供相关依据.【方法】于2019年5～10月钻取不同景观类型0～100 cm土层的土壤样品,研究土壤有机质与土壤含水率的变化特征,并采用相关分析法分析土壤有机质与土壤含水率之间的关系.【结果】各个景观类型的土壤有机质随土层深度增加基本呈现增大-减小的趋势.除农田景观的土壤含水率随土层深度增加呈现减小-增大的变化趋势外,其他景观类型的土壤含水率随土层深度增加均呈现增大-减小-增大的变化趋势.河岸林、荒漠景观各土层的土壤有机质含量与土壤含水率均呈现负相关关系,其中河岸林景观0～10 cm土层的负相关程度最高(R~2=0.919),而荒漠景观10～20 cm土层的负相关程度最高(R~2=0.767);农田、荒漠-绿洲过渡带景观各土层的土壤有机质含量与土壤含水率均呈现正相关关系,其中农田景观10～20 cm土层的正相关程度最高(R~2=0.959),而荒漠-绿洲过渡带景观20～40 cm土层的正相关程度最高(R~2=0.871).【结论】黑河中游各景观类型的土壤有机质和土壤含水率在不同程度上受区域气候、土壤质地和人为活动的影响,存在时空异质特性,根据土壤有机质和土壤含水率变化特征,科学合理的实施农事活动和生态植被修复,对绿洲安全生产和可持续发展具有重要意义.     

黑河流域中游盆地玉米作物遥感估产研究

选取黑河流域中游的甘州、临泽县(区)为研究区,以反映区域内主要作物(玉米和春小麦)关键生长期的HJ-1-A/B卫星影像为数据源,反演归一化植被指数(NDVI)等表征植被长势的多种植被指数,并利用时序NDVI数据结合主要作物的物候特征提取出玉米分布信息.在此基础上,利用回归模型建立实测LAI与各植被指数及植被覆盖度的经验关系,获得LAI分布信息;通过建立气温与太阳辐射同纬度、经度及高程之间的统计回归模型,分别模拟得到其空间分布;利用水体指数反演得到对应玉米各生长期的水分条件指数(WI).最后,利用最佳时相的LAI数据结合累积气温、累积太阳辐射与水分条件构建出LAI环境估产模型,估算得到2012年研究区玉米产量及其分布.结果表明,基于LAI环境模型估算的玉米产量,单产水平主要集中在6 500 ～7 500 kg/hm2,平均为6 793.65 kg/hm2,略大于张掖市种子管理局提供的玉米产量均值水平6 750 kg/hm2.     

黑河流域中游荒漠区地下水水位动态变化

利用红沙窝荒漠化综合防治试验站2006—2019年地下水监测井的地下水位观测数据,结合该试验站的气象数据,分析荒漠区地下水位标高的月动态和年动态变化及其与降水量的关系.结果表明,地下水位标高在3—7月呈逐渐上升的趋势,7—12月呈逐渐下降的趋势.地下水位标高在14年间是不断减小的.地下水位标高月动态变化与降水量呈显著相关(P<0.01),而年动态变化与降水量相关性不显著(P>0.05).     

干旱区农业生态经济发展协调度测评——基于黑河中游的实证分析

在对现有研究现状进行简单评述的基础上,以地处西北内陆干旱区黑河中游的民乐县和临泽县为典型研究单元,以2000~2010年农村社会经济指标数据为基础,运用数理统计的理论与方法,构建了包括功效函数、协调函数、协调度以及协调度等级在内的农业生态经济系统协调度测度理论和模型,结合研究区实际,建立了农业生态经济系统评价指标体系,并进行了实证测度。结果表明:2000~2013年,研究区区域农业生态经济系统处于一种极度失调状态。民乐县的区域协调度虽然2000~2004年略有上升,但此后又开始了波动式的下降,其协调度等级也相应地经历了由"严重失调—极度失调—中度失调—低度失调—严重失调—高度失调"的发展过程。同样,临泽县的农业生态经济区域协调度和协调等级也大致呈现出类似的变化趋势。2000~2013年子系统的测度结果再次表明,除了经济子系统从原来的严重失调优化为中高度协调外,民乐县和临泽县生态子系统依次为2级和3级、社会子系统分别为4级和3级,均处于高度和低度失调状态。在此基础上,就进一步优化农业生态经济系统提出了几点对策建议。     

从种植结构调整谈黑河中游灌区节水

在黑河水资源供需矛盾日益突出的形势下，实施黑河节水工程，对黑河中游灌区进行种植结构调整，将是黑河流域节水的主要措施。     

黑河中游农业水资源多目标优化配置

针对黑河流域中游地区为追求经济发展而向黑河干流取水量过大导致的黑河下游地区地表水流量减少、生态环境恶化等问题,对该地区社会、经济等与水资源优化配置相关的资料数据进行收集、整理与分析,考虑地表径流随机性特征,构建考虑经济、社会、资源的灌溉水资源多目标优化配置模型,并使用层次分析法与线性加权法进行多目标问题求解。结果表明:将优化后的配水方案应用于黑河中游地区,其灌溉用水比实际节约3.358×10~8 m~3,水分生产力提升0.380 kg/m~3,用水费用节省3.89×10~7元,可以达到节水增产的目的,为该地区水资源管理部门提供一个满足可持续发展的农业水资源配置方案,同时,为类似地区的农业水资源优化配置提供方法依据。     

黑河流域中游湿地多样性及保护对策——以高台县为例

随着社会主义市场经济的不断完善与发展,人民生活水平的不断提高,对于耕地的需求也在不断地增多,环境问题日益严重。在我国,黑河流域是第二大内陆河流域,其中游湿地的生态系统在满足人们耕地需求的过程中遭受到了严重的破坏,环境问题亟待解决。基于此,本文将以高台县为例,分析黑河流域中游湿地多样性及相关的保护对策。     

黑河流域中游湿地多样性及保护对策——以高台县为例

随着社会主义市场经济的不断完善与发展,人民生活水平的不断提高,对于耕地的需求也在不断地增多,环境问题日益严重。在我国,黑河流域是第二大内陆河流域,其中游湿地的生态系统在满足人们耕地需求的过程中遭受到了严重的破坏,环境问题亟待解决。基于此,本文将以高台县为例,分析黑河流域中游湿地多样性及相关的保护对策。     

黑河中游灌区玉米农田蒸散涡度相关分析研究

农田蒸散是联系作物气孔行为、生态系统水分利用效率的重要生态过程,对农田合理灌溉有重要意义。根据涡度相关系统观测的黑河中游农田生态系统2012年生长季的蒸散数据与气象数据,分析了农田蒸散的日、季节变化,对环境影响因子与农田蒸散的关系进行研究。研究结果表明:试验地在玉米生长季,蒸散日变化呈现早、晚低,中午高的变化特征,但受当地气候影响,正午蒸散值有略微的下降,出现具有"蒸散高地"现象的"单峰型"变化曲线;蒸散最大日峰值出现在大喇叭口期,为0.32mm·h-1,最低日峰值出现在完熟期,为0.16mm·h-1。农田蒸散季节变化动态明显,与玉米叶面积指数密切相关,呈明显的单峰变化曲线,在抽雄吐丝期达到最高值(91.1mm),在完熟期达到最低值(33.0mm)。土壤温度是农田蒸散最主要的环境控制因子,光合有效辐射、空气温度、空气相对湿度、风速次之,土壤含水量的响应最弱。土壤温度、空气温度、风速和空气相对湿度对农田蒸散的影响主要是直接影响,光合有效辐射主要通过土壤温度和空气温度对农田蒸散产生影响。     

黑河流域生态保护修复存在问题及对策

实施生态系统保护和修复重大工程,是加快生态文明建设的重要任务,是保障国家生态安全的重要基础,是满足人民群众对良好生态环境的殷切期盼的重要途径,是践行绿水青山就是金山银山理念、实现人与自然和谐共生的重要举措.     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS₁、FS₂)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子。结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大。整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm²,斑块密度的上升0.006个/hm²;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面。自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水。但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因。     

黑河流域中游湿地生态系统服务功能价值评估

以地处黑河流域中游的张掖市北郊湿地为例,运用生态经济学的理论和研究方法进行了生态服务功能价值估算。结果表明,该区1733hm2湿地的生态服务功能总价值为22.441×107元,其直接使用价值为1.731×107元,间接使用价值为20.710×107元。可以看出,保护湿地的生态价值远比直接开发的价值高。因此,在河西地区经济发展和城市扩张的过程中,必须重视生态服务功能价值的持续性,要均衡考虑区域内各项生态系统服务功能,从整个生态系统的角度出发,科学合理地保护和利用湿地资源。     

黑河中游典型灌区水资源供需平衡及其安全评估

 结合黑河干流高崖水文站至平川大桥水文站区域的气象、水文、土壤、植被、种植结构、经济发展等资料建立黑河中游典型灌区水资源供需平衡模式，并对其进行安全评估。结果表明，黑河分水对中游典型灌区的影响主要表现在地表水利用量减少、地下水开采量增加、地下水水位逐年下降。现状年地下水开潜力很小，甚至有些灌区开采潜力严重不足，超采严重。现状年各灌区水资源供需平衡都已经接近安全警戒线，平川灌区已经超过安全警戒线，若今后在水资源管理、地表水和地下水统一调度、农业节水等方面没有重大突破，黑河流域水资源和生态环境安全问题将更加复杂化。     

基于遥感的黑河中游绿洲区玉米物候及其动态研究

基于Savitzky-Golay滤波,利用相对阈值法和绝对阈值法,分析2001—2016年黑河中游绿洲区玉米的物候信息,对玉米的生长季开始日期、生长季结束日期和生长季长度3个物候参数开展分析。结果表明,相对阈值法与绝对阈值法相比,判断结果更加准确;2001—2016年的玉米生长季开始日期大约推迟14 d,生长季结束日期大约提前5 d,生长季长度大约缩短20 d;玉米生长季长度与生长季内积温呈负相关,随着积温的增加,生长季长度越来越短。     

黑河流域生态恶化的主要原因及其防治对策

黑河流域是河西最大的一条内陆河流，流域上游是青海省祁连县和甘肃省肃南县的主要牧区，流域下游是甘肃张掖，酒泉地区部分乡镇和内蒙古额济纳旗的主要牧区。笔通过研究分析，认为近年来该流域上游地区开荒，毁林，毁草，下游地区迁入移民，盲目扩大耕地，加大了水资源短缺的矛盾，破坏了脆弱的生态环境，加快了沙漠化进程，针对这一问题，提出的防治对策是：加大退耕还林，还草力度，保护水源涵养基地；罅中游地区入口快速膨胀；调整种植业结构，推广节水灌溉措施，合理开发地下水；坚决罅破坏草原植被的行为，尽快恢复草原植被；修建山区调蓄水库；广辟水源，从根本上解决黑河流域缺水问题。     

黑河流域生态结构探讨

黑河是发源于我国西北祁连山的内陆河，流经青海、甘肃、内蒙三省（区），长821公里，最后注入居延海。年径流量38亿立方米，流域面积130865平方公里，共中沙漠戈壁占45％，耕地5264平方公里，仅占土地面积的4％，是绿洲农业生态系统的精华所在。在干旱区具有代表性。     

黑河中游荒漠绿洲区土地利用的土壤养分效应

土地利用影响地表覆被状况和生态过程,关系到土壤肥力与土壤碳库功能"源-汇"关系的改变。黑河中游甘州区和临泽县是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,以土壤表层(0-20 cm)养分变化为对象,利用2011-2012年甘州区和临泽县的土壤野外调查数据和该区全国第二次土壤普查数据,对两时期土壤表层养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾及pH值)的变化特征进行比较研究。结果表明:研究区土壤有机质、全磷含量分别降低了3.54%和12.5%;而全氮、全钾和pH值分别增加了74.4%、98.2%和4.9%。全国第二次土壤普查时期,荒漠、耕地与草地三者在各土壤养分上没有显著差异,但林地在土壤有机质、全氮、全钾上显著高于前三者。2011-2012年,耕地土壤的全磷、全氮与其它土地利用存在显著差异。土地利用的保持和改变对土壤养分变化有着重要影响,耕地的长期耕作使得土壤有机质含量降低4.94%,全氮增加86.93%,全磷减少5.02%,土壤碱性增强;荒漠植被的自然演替使土壤有机质含量增加66.21%,全氮增加71.70%,全磷含量减少37.33%,土壤碱性变弱。所以,耕地扩张及其长期耕作活动将导致地力退化并有盐碱化风险,而荒漠等自然生态系统保护有利于土壤肥力的改善和土壤固碳功能的发挥。