近55年来民勤绿洲胡杨林物候对气候变化的响应

利用民勤绿洲气象站1955—2009年日平均气温资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall等方法,分析了胡杨年生长期开始日、终止日、生长期天数、展叶始日和叶黄始日的变化特征及其对气候的响应。结果表明:近55a来,民勤绿洲胡杨年生长期开始日有明显提早趋势,终止日有明显推后趋势,生长期天数有显著延长趋势,展叶始日有明显提早趋势,叶黄始日有显著推迟趋势。胡杨年生长期终止日、天数、叶黄始日与其对应月平均气温呈显著正相关关系,相关系数分别为0.580 5,0.610 7和0.489 9。而开始日、展叶始日与其对应月平均气温呈负相关关系,相关系数分别高达0.728 7和0.660 3。突变分析表明:年生长期开始日在1957年、2005年和2007年发生突变;年生长期终止日在1961年,1997年和1998年;生长期天数在1960年和2002年;展叶始日在1958年、1997年和2003年;叶黄始日在1962年、1987年和1988年。可见,胡杨对气候变化的响应敏感。     

民勤绿洲农田休闲期土壤水分调控技术

通过TRIME-IPH土壤水分测定仪和微型蒸渗器,测定了农田休闲期不同耕作及覆盖条件下土壤水分动态变化规律,并结合气象数据比较了不同耕作和覆盖处理的优越性,分析了休闲期不同耕作覆盖措施对土壤水分及降水利用状况的影响,提出了农田休闲期水分调控措施。结果表明,传统耕作模式与覆盖措施相结合减少了土面蒸发,提高了降水的转化利用率,适宜的田面处理方式(深翻+起垄+覆全膜,深翻+起垄+覆草和深翻+平整+覆全膜)封冻前20 cm处含水率较常规处理(深翻)提高40.8%,31.3%和29.7%,整个休闲期日均蒸发量分别降低0.36,0.20和0.27 mm/d,累计蒸发量分别下降23.3%,15.0%和24.1%,其中深翻+平整+覆全膜处理的抑制蒸发效果最为显著。考虑到覆盖材料的收集、采购费用等因素,采用深翻+平整+覆全膜和深翻+起垄+覆全膜处理是适宜在民勤绿洲推广的农田休闲期水分调控措施之一。     

民勤绿洲红枣经济林生态效益分析

生态环境恶化和水资源短缺是民勤绿洲经济社会发展的瓶颈问题,而调整产业结构和发展节水农业能有效协调生态保护和经济发展.从防风固沙和节水的视角研究了民勤绿洲发展红枣经济林的生态效益,结果表明:①与其他农田相比,红枣经济林在0～1 m高度范围内能平均降低风速41％,减少71％的土壤风蚀量,防风固沙效益显著;②与传统农作物和经...     

石羊河下游民勤绿洲地下水埋深时空分布动态研究

以研究区近20年观测井地下水埋深观测数据分析了石羊河下游民勤绿洲地下水位的年际变化、季节变化动态及空间分布特征,结果表明:研究区地下水埋深年际变化以严格统计直线型加深;季节变化具有春秋季变化剧烈,地下水埋深剧烈加深和快速恢复.夏季地下水埋深加深达顶峰,冬季地下水缓慢恢复的特点;空间变化具有沿绿洲到荒漠方向距离绿洲中心越远地下水埋深越浅,沿石羊河古河道越到下游,地下水埋深越浅的特点.     

民勤绿洲荒漠化遥感评价研究

利用3个年份TM数据,研究荒漠化遥感评价方法,并对民勤绿洲荒漠化进行了初步研究。建立起以遥感光谱特征、组合派生特征和空间结构特征为评价因素,用最大似然方法和景观格局分析进行荒漠化评价的方法,以及在此基础上区域荒漠化评价指数的计算方法。研究表明,3个年份的荒漠化评价总精度都在0.8以上;引入模式识别技术,将是荒漠化评价的主要发展趋势。1988到1997年间,民勤绿洲荒漠化面积没有扩大,基本保持稳定,但各荒漠类型和等级内部间发生转化。从民勤区域荒漠化指数看,1988年为0.71,1992年是0.69,1997年为0.76。1988到1992年期间,荒漠化以水蚀、风蚀过程为主,荒漠化严重程度有所下降,速率为0.5%;1992到1997年间,盐渍化荒漠化过程加剧,荒漠化严重程度加剧,速率为1.4%。作为水蚀荒漠化过程则在整个评价期内减弱。在景观格局上,1992年的整体景观破碎化程度下降,景观格局最为稳定;而1997年破碎化程度最大,景观格局复杂、最不稳定。因此景观格局也反映出两个评价时段内荒漠化演化过程不同,从1988到1992年,土地退化减弱;而1992到1997年间,土地退化进一步加剧     

水资源约束下的民勤绿洲景观格局研究

以2006年民勤绿洲土地利用∕覆盖图为基础,进行景观类型综合处理,利用Fragstats3.3软件计算景观格局的多个指数,从斑块类型和景观水平探讨了民勤绿洲景观格局的特点及其与水资源之间的关系。结果表明:民勤绿洲是以沙漠和戈壁为基质的农业型绿洲,随着农牧业的发展,人类对土地利用格局的影响加大,草地和盐碱地的破碎程度加大,林地、城镇居民点和工矿用地连接性降低;整个绿洲形态简单、受主要土地类型支配作用大、景观异质性低,但斑块类型较丰富,绿洲形态紧实;随着水资源的变化,景观水平上格局指数变化最为明显的是斑块聚合度。     

石羊河下游民勤绿洲荒漠化影响因素趋势预测

 从荒漠化治理的实践出发,用Hurst指数对内陆河下游民勤绿洲荒漠化影响因素进行预测分析,对体现民勤绿洲荒漠化主要影响因子的农村人口、耕地面积、农村用电量、机井眼数和沙尘暴时间5个指标进行预测。结果表明:未来10年内,农村人口Hurst指数为0.381,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年耕地面积Hurst指数为0.578 3,与1989—2003年时的上升趋势一致,但持续性不强;农村用电量Hurst指数为0.3324,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年机井眼数Hurst指数为0.2618,与1989—2003年的上升趋势具有较强的长期相关性,但为相反趋势;年沙尘暴时间Hurst指数为0.4043,呈与1953—1998年的下降趋势相反的弱持续相关性。通过预测认为:应该加强对耕地面积的宏观调控,抑制土地利用所引起荒漠化的发展,控制开荒,提高现有耕地的利用效率;同时要继续宏观调控农村人口、农村用电量、机井数量变化向良性方向发展。     

甘肃省民勤绿洲种植结构与水资源利用的研究

对甘肃省民勤县 1949～ 2 0 0 0年农业统计资料分析结果表明 ,该县绿洲作物种植结构和产量发生很大变化 ,粮食播种面积占总播种面积比重总体呈下降趋势 ,其中小麦种植面积 1982～ 1998年下降 15% ,玉米、棉花及其他经济作物种植面积比例呈增长趋势 ,黑瓜籽增幅达 10 %。并简析了作物需水和水资源承载力之间关系及其对农业生产结构调整的影响     

近50年民勤绿洲生态环境演变及综合治理对策

 50年来,由于人类活动对水、土、植被等资源的强烈干扰,民勤绿洲的生态环境发生了巨大的变化,主要表现为:地表水资源减少,水量从20世纪50年代的4.5亿m3减少到90年代的0.89亿m3;地下水量过度开采,水位下降,从20世纪50年代的1.5～2.0m下降到80年代的5.0 m,90年代的16.4m;水质污染,矿化度升高;天然和人工植被衰退,物种多样性减少,植被向旱生方向演替;土壤旱化加剧,土地荒漠化严重等。为探索解决这一系列问题,在定量分析长期野外观测资料的基础上,主要分析了近50年来民勤绿洲水资源变化过程及其态势以及水资源的不合理利用所引起的一系列生态环境变化,同时提出主要治理途径:1)以流域为单元,通过法律、行政和经济手段强化水资源管理;2)通过节水技术应用,发展节水型农业和建立节水型社会;3)增加外流域调水量,满足生态环境用水需求;4)实施适度移民,实现人与自然和谐发展;5)运用生物和工程措施,综合防治荒漠化,整治土壤盐渍化。     

民勤绿洲盐生草生境土壤盐分空间分布特征

通过对民勤绿洲盐生草生境土壤盐分空间分布特征进行研究,旨为其在民勤绿洲乃至全国盐碱地生物修复中的应用提供理论依据。结果表明,在距盐生草水平方向0~60 cm范围内,阴离子主要是SO42-和Cl-,阳离子主要是Na+和Ca2+,土壤盐分主要是硫酸钠、硫酸钙、氯化钠和氯化钙。其中0~40 cm土层土壤属于氯化物–硫酸盐型,40~60 cm土层土壤属于硫酸盐–氯化物型。土壤pH在垂直剖面上随土层深度的增加而降低,在水平方向上,40 cm处低于20 cm和60 cm处,其中在土壤垂直剖面0~20 cm范围内,20 cm处高于60 cm处;而土壤垂直剖面20~60 cm范围内正好相反。土壤盐渍化程度在垂直方向上随土层的加深而加重,其中在距盐生草水平方向0~40 cm范围内,垂直剖面0~20 cm土层土壤非盐渍化,20~40 cm土层土壤轻度盐渍化,40~60 cm土层土壤中度盐渍化;在距盐生草水平方向40~60 cm范围内,垂直剖面0~40 cm土层土壤非盐渍化,40~60 cm土层土壤轻度盐渍化。在水平方向上,盐生草具有一定的聚盐效果。     

敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐空间变化特征研究

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对甘肃敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐的空间变化特征进行研究。结果表明:敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量变化趋势总体表现为随深度增加而增加的趋势;0~60 cm土壤含水量变化程度较大,再向下各层土壤含水量变化趋于平缓。土壤全盐含量变化具有表浅层较高,平均含盐量达9.24%;从40~60 cm以下各层土壤全盐含量的变化均随深度增加而逐渐减少。土壤水盐含量的变异性在不同土壤层有较明显的差异,土壤含水量的变异性均属于中强度变异,土层越深,其含水量变化程度越小;而土壤全盐含量的变异均属于中度变异性,其变异程度由表层向下各不相同。采用ArcGIS的反距离加权(Inverse Distance Weighted)插值法分析表明,研究区土壤水盐含量存在明显的空间差异和较强的相似性,即各层土壤水盐均表现为西南低、东北高的空间分布规律。     

民勤绿洲盐生草生境土壤盐分特征及离子组成

对民勤绿洲盐生草周围不同距离范围内的总体盐分状况、盐分离子组成及离子之间的相关性进行了研究。结果表明,盐生草具有一定的聚盐作用,在其周围形成了一定的"盐岛"效应。在距盐生草0-60 cm范围内,土壤剖面中的土壤盐渍化程度随土层的加深而加重,土壤阴离子主要有Cl^-和SO₄^2-,阳离子主要有Na⁺和Ca²⁺,土壤盐分主要是氯化钠、氯化钙、硫酸钠和硫酸钙,其次是氯化镁和硫酸镁。其中在盐生草周围0-40 cm范围内,垂直剖面0-20 cm土层土壤全盐含量为0.98~1.52 g/kg,属于非盐渍化土壤,20-40 cm土层土壤全盐含量达到了2.25~2.30 g/kg,属于轻度盐渍化土壤,40-60 cm土层土壤全盐含量达到了3.10~3.16 g/kg,属中度盐渍化;在距盐生草60 cm处,垂直剖面0-40 cm土层土壤全盐含量为0.83~1.86 g/kg,属非盐渍化,40-60 cm土层土壤全盐含量达到了2.43 g/kg,属轻度盐渍化。除HCO₃^-外,土壤盐分含量与各盐分离子之间均呈极显著正相关。     

甘肃省金塔县天然胡杨林土壤含水量空间变化特征研究

土壤含水量是制约植物生长的主要因子之一。运用变异系数和ArcGIS中反距离权重法插值对金塔县金塔绿洲和鼎新绿洲天然胡杨林土壤含水量的空间变化规律进行研究。结果表明:金塔县金塔绿洲和鼎新绿洲天然胡杨林土壤含水量垂直变化趋势表现为,除双城(SCCD)土壤含水量随深度增加而呈增加趋势外,其它各点土壤含水量0—60cm呈减少趋势,在60—120cm深度火烧(HSCD)与拐坝林场(GBLC)两样点土壤含水量继续缓慢减少,大庄子(DZZC)、五星(WXCD)、牛头湾(NTWC)、西红(XHCD)土壤含水量呈现增加趋势,且双城(SCCD)土壤含水量最大。各层土壤水分变异系数差异明显,且随深度增加而增大。土壤含水量越大,胡杨长势越好。各土层土壤水分含量水平空间分布大体呈自西向东逐渐增加的趋势,这与北大河和黑河流域地貌格局有关,各土层土壤含水量水平空间分布随离水源地距离的增加而降低。     

民勤绿洲地下水埋深影响因素分析及其变化趋势预测

水是民勤绿洲环境保护和经济发展的关键,对影响民勤绿洲地下水资源变化的主要因素及其未来变化趋势进行预测,可为绿洲地下水资源合理开发和利用提供科学依据。利用相关性分析法,找出与民勤绿洲地下水埋深观测值相关性较好的影响因素,然后运用主成分线性回归法确定地下水埋深观测值与其主要影响因素的定量关系,并利用灰色预测法对影响绿洲地下水埋深变化的主要因素（包括人口、粮食产量和上游来水量）及地下水埋深进行趋势预测。结果表明：民勤绿洲的人口、粮食产量、上游来水量、GDP、蒸发量和大牲畜存栏量与地下水位变化密切相关;人口和粮食产量的增加会导致地下水埋深的下降,且人口增加对地下水埋深的影响远大于粮食产量增加对地下水埋深的影响;未来6年中,民勤绿洲人口和粮食产量总体呈增长趋势,上游来水量呈逐年减少趋势,地下水埋深呈下降趋势。     

民勤三项农业节水措施的相对潜力估算

该研究利用FAO-56推荐的灌溉指标法,计算民勤农田灌溉需水量,并通过设定情景,在可比条件下探讨《石羊河流域综合环境治理规划》中提出的3项措施在压缩农业用水方面的潜力。结果表明,在相同气候条件和传统灌溉方式下,民勤县主要农作物2006年灌溉需水量比1973年增加0.22亿m3;其中播种面积增加与种植结构调整都是促进用水因素,种植结构调整的贡献率高于60%。在相同气候条件和不改变种植结构的情况下,玉米和棉花采用膜下滴灌方式可压缩用水0.55亿m3。基于规划目标和情景分析,仅依靠压减耕地面积达不到规划要求的节水目标;具有节水潜力的是膜下滴灌等节水灌溉技术。     

黑河下游胡杨林生态系统土壤蒸发模拟改进

水分是限制干旱、半干旱地区植被生态系统恢复的重要因素之一,合理量化长时间尺度下生态系统中的土壤蒸发量及其变化趋势,对于提高生态系统水资源利用效率具有重要意义。基于黑河下游额济纳绿洲七道桥胡杨林保护区实测数据,分析了胡杨林生态系统土壤蒸发和蒸散发的变化趋势及其与环境因子的相关性,通过Shuttleworth-Wallace模型和改进的双源模型中土壤蒸发的计算公式对其进行模拟,对比分析了二者的模拟精度及参数敏感性,结果表明：(1)土壤蒸发和蒸散发各月的日变化及整个试验期内的变化均呈先升高后降低的单峰变化趋势;(2)胡杨林生态系统土壤蒸发在蒸散发中所占比例的变化范围为30.2%～72.2%;(3)净辐射对土壤蒸发的影响最显著;(4)改进的双源模型中,土壤蒸发的计算公式可以不考虑复杂阻力参数的计算过程,且与传统的双源SW模型相比具有更高的模拟精度。研究提出了适用于干旱区森林植被生态系统中土壤蒸发模拟的双源优化模型,为土壤蒸发模拟提供了新的思路与方法。     

东北农场农作物生长季土壤呼吸对温度和含水量的响应

通过静态碱液吸收法测定了东北典型农场水稻和玉米两种农作物在生长期（4—7月）的土壤呼吸速率及其变化规律,分析了不同深度的土壤呼吸速率对土壤温度和土壤含水量的响应。结果表明:在作物生长期,水稻样地的土壤呼吸速率高于玉米样地。水稻和玉米样地在0—15 cm深度的土壤呼吸速率明显高于15—30 cm和30—60 cm。随着土壤深度的增加,土壤呼吸速率逐渐减小。水稻土壤的呼吸速率最大值为580.6 μg/（kg·h）,最小值为160.4 μg/（kg·h）;而玉米的土壤呼吸速率最大值为565.3 μg/（kg·h）,最小值为137.5 μg/（kg·h）。水稻和玉米样地土壤呼吸速率与土壤温度呈现极显著相关关系（p<0.01）,土壤温度曲线在4月到6月初明显上升,而土壤呼吸速率曲线在这一时段也呈相同态势;6月下旬到7月初土壤温度变化平稳,土壤呼吸速率与土壤温度的同步变化趋势不明显。同时,两种作物的土壤含水量与土壤呼吸速率间的相关性也极为显著（p<0.01）,说明土壤含水量也能够解释生长期水稻和玉米的土壤呼吸速率变化。