山地-绿洲-荒漠的系统耦合是祁连山水资源保护的关键措施

祁连山发育的水系,是河西走廊山地、绿洲、荒漠复合生态系统赖以生存的基础,却由于生产的压力和全球气候变化处于危机之中。林、草、苔藓、灌木结合是保护祁连山水源的关键,既能够维持水源的数量,还能保护水源地的环境。河西走廊的山地、绿洲、荒漠是一个整体,任何一个子系统出问题,都会造成整个复合农业系统的灾难,根据草地农业生态系统4个生产层的理论,调整复合农业系统的生产结构,是发展山地-绿洲-荒漠系统耦合的捷径,将构筑祁连山水源保护的农业系统基础。这种模式在我国西北内陆,乃至世界干旱地区具有示范意义。     

河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统的景观要素及其成因类型

利用GIS技术分析了河西走廊山地－荒漠－绿洲复合景观生态系统的景观要素及其成因类型。研究结果表明：1）复合景观生态系统，山地景观生态系统，绿洲景观生态系统，荒漠景观生态系统分别由，5，10，10和4种景观组分组成；荒漠景观，山地草原，耕地，砾漠分别为基质，水系和道路起廊道的作用；其余景观要素均为斑块。2）景观要素的民因类型包括引入型，环境资源型，残留型，干扰型。与草原类型，植被类型的高级单位相比，景观生态系统类型具有最高的概括性；每一级景观生态系统类型中相互区别的异质性区域不是景观生态系统类型，而是景观生态系统的结构组分，根据形状，面积大小和连通程度的不同，分别充分基质，斑块或廊道的角色。     

河西走廊山地—绿洲—荒漠草地农业生态系统的运行机制与模式

对河西山地－绿洲－荒漠农业生态系统运行机制的研究结果表明：绿洲中的科技容量和生产能力比荒漠高出几倍乃至几百倍，绿洲农业生态系统的格局和效益趋于合理与完善。为确保绿洲子系统的稳定和持续发展，有赖于南部山地子系统的水源涵养及物种保护，也有赖于北部荒漠于系统稳定的“屏障”作用。     

系统耦合与荒漠─绿洲草地农业系统─—以祁连山一临泽剖面为例

生态系统内部自由能的积累，使系统失去平衡并趋于同其它生态系统结合，自由能驱使两个或两个以上的生态系统或亚生态系统，通过会聚，超循环和耦合而联合，从而形成具有特殊结构一功能的更高一级的新系统。系统耦合可以多途径解放生态系统中的自由能而增加农业生态系统的生产力，亦即从催化潜势，位差潜势，多稳定潜势及管理潜势中取得能输出。上述过程可作用于农业系统中的四个子系统，这四个子系统各有自己的产品：前植物生产，植物生产，动物生产，外生物生产，从而大幅度提高其生产力。在荒漠─绿洲草地农业生态系统中，本文分别计量了各个子系统的能流单位及其流程，证明它的子系统也可以成功的发生系统耦合，其中绿洲子系统应居关键地位。     

河西山地绿洲荒漠植物群落多样性研究Ⅱ放牧扰动下草地多样性的变化特征

对张掖山地绿洲荒漠各草地群落放牧扰动下物种丰富度及物种替代速率(β多样性)进行了测度,结果表明:在放牧压力梯度(轻度、中度、重度和过度)上,山地荒漠草原、山地典型草原、高山草甸草原和盐渍化草甸的物种丰富度呈单峰曲线;荒漠草原物种丰富度在过牧压力下最高.在放牧压力下各草地群落βw和βt值(物种替代速率)由大到小的序列是:高山草甸草原＞盐渍化草甸＞山地典型草原＞山地荒漠草原＞荒漠草原;βc和βr的测度结果兼有反映草地群落放牧压力梯度上物种替代速率和植物群落物种丰富度的内涵.二者的测度结果为:山地典型草原＞高山草甸草原＞盐渍化草甸＞山地荒漠草原＞荒漠草原.草地群落固有的物种多样性是保持草地稳定和草地生产力的载体和基础.     

河西山地绿洲荒漠植物群落多样性研究 Ⅱ 放牧振动下草地多样性的变化特征

对张掖山地绿洲荒漠各草地群落放牧扰动下物种丰富度及物种替代速率（β多样性）进行了测度，结果表明：在放牧压力梯度（轻度、中度、重度和过度）上，山地荒漠草原、山地典型草原、高山草甸草原和盐渍化草甸的物种丰富度呈单峰曲线；荒漠草原物种丰富度在过牧压力下最高。在放牧压力下各草地群落βω和βt植（物种替代速率）由大到小的序列是：高山草甸草原＞盐渍化草甸＞山地典型草原＞荒漠草原；βc和βc的测度结果兼有反映草地群落放牧压力梯度上物种替代速率和植物群落物丰富度的内涵。二者的测试结果为：山地典型草原＞高山草甸草原＞盐渍化草甸＞山地荒漠草原＞荒漠草原。草地群落固有的物种多样性是保持草地稳定和草地生产力的载体和基础。     

基于GIS的天山北坡荒漠绿洲景观格局变化的研究——以新疆巴里坤哈萨克自治县为例

利用2000和2007年Landsat TM影像资料,采用GIS技术研究了天山北坡荒漠绿洲区巴里坤哈萨克自治县（巴里县）的景观格局变化特征。结果表明,从2000到2007年,巴里坤县的水域和草地面积分别减少623.42和14 566.72 hm2,而未利用地、林地、耕地和居民及工矿用地分别增加9 397.30、3 090.15、259.57和2 443.12 hm2,但主要景观类型是草地和未利用土地的格局基本没有改变。8年内巴里坤县景观多样性指数从0.74增至0.80,均匀度指数从0.35增至0.40,景观构型指数从8.40增至9.40,说明景观多样性略有增加,景观构型逐渐变大,草地破碎度加剧。版块特征变化表现为景观分维数增高,而稳定性指数减小,各个景观类型的相对稳定性为：居民及工矿用地＞水域＞耕地＞林地＞草地＞未利用地,说明草地和未利用土地是目前主要开发利用的景观类型。     

河西荒漠绿洲区草地农业发展技术研究--以民勤绿洲为例

通过对民勤绿洲自然、社会、经济现状的分析评价,引进并筛选出了适应性强、光能利用率和产草量高、营养全面、饲用价值高、适宜河西荒漠绿洲区栽培的兰热莱恩德(Ranger Lander)、凯恩(Kane)、新疆和田大叶3个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种.在民勤绿洲灌溉条件下,年刈割4茬,年灌水3 000 m3/hm2,种植第3年分别取得18 793,12 953,14 688 kg/hm2的干草产量和3 535,2 474,3 114 kg/hm2的粗蛋白产量;光能利用率达1.77%,1.22%,1.38%.并组建草畜产业生产基地,进行了苜蓿人工草地建植、节水丰产栽培、产业化生产、改良土壤、培肥地力及种草养畜的配套技术研究、示范与推广.形成了以苜蓿草粉、苜蓿干草等草产品和小尾寒羊种羊及肥羔生产为格局的草畜产业,实现了苜蓿和家畜生产2个"S"型生长曲线的高效耦合,建立了干旱荒漠区特有的草地农业发展模式.指出只有建立草地农业系统,发展以苜蓿产业为主的节水型现代草地农业,才是干旱荒漠区可持续发展的关键.     

山地草原牧区生态环境的可持续发展研究--以张掖地区肃南县为例

通过对牧区草原生态环境的现状以及生态环境恶化的驱动因素进行分析,有针对性地提出了牧区草原生态环境可持续发展的对策措施.即积极采取有效措施,减轻草原压力;合理开发利用水资源,缓解草场干旱状况;加大科技投入力度,提高草原生产力.通过以上措施的实施,可有效抑制牧区生态环境的恶化,使区域环境向良性发展.     

基于系统动力学的黑河中游地区FAO Penman Monteith模型评价研究

研究利用系统动力学软件STELLA构建FAO Penman Monteith模型,进行系统动力学建模与生态建模相结合的尝试。研究发现,实际太阳辐射模拟值与GIS空间插值结果基本吻合,变化趋势一致;潜在蒸散发量估算值与SEBS模型估算值接近,基于时间序列的变化趋势基本相同,较好地反映了逐日蒸散发量的时间异质性;敏感性分析发现潜在蒸散发量对反照率、回归常数、辐射系数和研究区纬度值（取值范围为37°39°）变化不敏感;系统动力学在分析复杂系统动态、模拟不同条件下系统因子之间相互作用以及响应过程中具有明显优势;STELLA本身强大的建模功能及友好图形界面在生态学及相关研究领域中有广阔前景;多学科方法、多时空尺度、多物理过程相耦合的研究将是以后该领域研究的重点和趋势之一。     

基于CSCS的黑河上游潜在植被NPP及其水热关系研究

潜在植被NPP空间分布格局是植被长期适应自然的结果,是NPP与外界环境关系的反映,通过这种关系有助于理解地表碳循环发生的环境背景。本研究利用综合顺序分类法(CSCS)对黑河上游潜在植被进行模拟,通过植被反演计算潜在植被NPP总量以及累积量,探讨了潜在植被NPP与水热因子之间的相关性。结果表明,黑河上游潜在植被类型共有8个类,且具有明显的垂直地带性分布特征。潜在植被NPP积累量分布特征为河流流经的地区高于其他地区,在山区中,随着海拔的上升,NPP积累量呈先上升后下降的趋势,潜在植被的NPP积累量由黑河上游水热分布条件决定的。NPP积累量与≥0℃年积温在寒冷和寒温级内呈正相关,在微温级内呈负相关;与湿润度在干旱、微干、微润和湿润4个等级内呈正相关,在潮湿级内呈负相关。这种分布格局反映了潜在植被对生境和气候变化的多元适应性结构。     

黑河流域草地资源保护与建设

黑河流域除绿洲地区外有160万hm2的草地,进行草地分户、围栏封育、人工改良草地;牧户按地定畜、优化牧场、推广良种、改良畜群;按草定牧、实行休牧和轮牧;革新观念、子羔出栏、加速出栏周期、保障牧民增收等措施可保护草地资源,加速草地建设,繁荣牧区经济.     

近30年黑河流域草地变化分析及分布格局预测

草地是人类生存的基本资源和条件,在全球变化、全球循环和生态系统功能等方面起着非常关键的作用。本文基于GIS技术和1986、2000和2011年黑河流域草地分布数据,采用转移矩阵、草地动态变化度、空间动态度和CA-Markov模型等方法,分析了黑河流域近30年的草地变化,并对其未来分布格局做出预测。结果表明,(1)黑河流域1986年草地面积为32997.71km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为4290.02、6371.80和22335.89km~2;2000年草地面积为23939.46km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为5508.78、5540.01和12890.67km~2;2011年草地面积为24272.50km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为5561.31、5715.01和12996.18km~2,近30年间黑河流域草地面积呈现先减后增的趋势。(2)1986-2000年期间,黑河流域草地面积大幅减少,且退化严重,高覆被草地主要向中低覆被草地转换,中覆被草地主要向低覆被草地转换,低覆被草地主要向未利用地转换。(3)2000-2011年期间,黑河流域草地面积小幅增加,各类型草地转化面积较少,保持小幅缓慢上升趋势。(4)在现行趋势下,预测2022年黑河流域草地面积为24449.58km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为5560.28、5657.65和13231.65km~2,与2011年相比呈增加趋势,但下游地区草地面积和覆盖度依然较低。     

基于MODIS的植被指数对估测塔里木河中下游植被盖度的适用性

以干旱荒漠区塔里木河中下游的植被为研究对象,采用长时间序列的MODIS数据构建研究区常用的4种植被指数[归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、增强型植被指数(EVI)、比值植被指数(RVI)],并通过遥感方法和Image J软件获得研究区植被覆盖度,分析发现与实测的植被覆盖度有显著相关性。从Image J获得的植被覆盖度与4种植被指数的回归结果可以得出4种植被指数在研究区的适用性,从而优选出最适合此研究区的植被指数。结果表明,基于MODIS的4种植被指数与研究区实际植被覆盖度之间存在显著的正相关关系,各植被指数与研究区植被覆盖度的拟合程度由高到低依次是NDVIEVIRVIDVI,使用NDVI获取植被信息最为适宜。     

基于GIS的降水多元回归模型在黑河干流山区的应用

结合GIS和统计学方法,利用21个站点气象数据和DEM（基于5个因子：高程、坡度、坡向、经度和纬度）在黑河干流山区构建一种多元非线性回归模型,用以模拟研究区降水量空间分布,并分析了全年、湿季和干季3种情景及3种不同空间分辨率数据相互耦合下的雨量变化。结果表明,该模型可解释研究区74.5%的年降水空间变异,对湿季降水量解释效果要好于全年和干季两种情景;100 m分辨率下的3种降水模型效果均为最好;降水量空间分布不均匀,100 m分辨率下,由西北部不足200 mm增加至东南部700 mm左右,降水量分界线呈西北-东南走向;500 m分辨率的降水量分界呈带状,有一定程度上移;1 000 m分辨率的降水量分布误差大。本研究采用的建模方法有较强移植性,可在其他山区开发类似模型,利用其模拟结果进行更深入的研究,今后在建模中加入空间化的风速变量有可能进一步提高模型精度。     

黑河上游冰沟流域3种林地土壤有机碳分布特征与土壤特性的关系

研究了青海省祁连县黑河上游冰沟流域3种林地的土壤有机碳分布特征与土壤特性的关系,以期为黑河上游冰沟流域水源涵养研究提供科学依据。结果表明,3种林地0-60mm土层有机碳密度表现为针叶林森林灌丛阔叶林,针叶林有机碳密度为7.18kg·m-2,是森林灌丛、阔叶林的1.24和1.58倍,针叶林、森林灌丛、阔叶林0-10mm土层有机碳密度分别为13.22、9.49和8.62kg·m-2,是剖面有机碳密度均值的1.84、1.63和1.89倍。3种林地0-60mm土层自然含水量、团聚体、全氮均值表现为针叶林森林灌丛阔叶林,而容重、物理性沙粒、pH均值表现为针叶林森林灌丛阔叶林。3种林地土壤有机碳含量与自然含水量、团聚体、全氮之间呈显著的正相关关系(P0.05),与容重、物理性沙粒、pH之间呈显著的负相关关系。     

Optimizing the use of breed types in developing country livestock production systems: a neglected research area

Developing country livestock production systems are diverse and dynamic, and include those where existing indigenous breeds are currently optimal and likely to remain so, those where non‐indigenous breed types are already in common use, and systems that are changing, such as by intensification, where the introduction of new breed types represents significant opportunities. These include opportunities to improve the livelihood of the world's poor, increase food and nutrition security and enhance environmental sustainability. At present, very little research has focused on this issue, such that significant knowledge gaps in relation to breed‐change interventions remain. The purpose of this study is to raise awareness of this issue and suggests strategic research areas to begin filling these knowledge gaps. Such strategic research would include (i) assessing the impact of differing breed types in developing country livestock productions systems, from a range of viewpoints including intrahousehold livelihood benefit, food and nutrition security at different scales, and environmental sustainability; (ii) identification of specific livestock production systems within developing countries, and the type of livestock keepers within these system, that are most likely to benefit from new breed types; and (iii) identification of new breed types as candidates for in‐situ testing within these systems, such as through the use of spatial analysis to identify similar production environments combined with community acceptance studies. Results of these studies would primarily assist stakeholders in agriculture, including both policy makers and livestock keepers, to make informed decisions on the potential use of new breed types.     

牧草对塔里木河上游灌区盐渍土的适应和改良效应初探

新疆南疆地区的农业系统一般是靠灌溉来维持的,以沙井子地区为例,长期的灌溉使得土地的次生盐渍化发生较为严重,成为制约区域农业经济发展的一个因素。传统的洗盐压碱的方法虽然有效,但是耗水量大,且容易使土壤积聚大量盐分,一旦停止洗盐会造成大量土地由于盐分较重而无法恢复植被,易形成沙尘源。本研究用生物防治盐碱化方法进行试验,即选用抗(耐)盐的牧草——高冰草(Agropyron elongatum)和碱茅(Puccinellia tenuiflora)在生荒地和盐碱地上种植,通过植物的耐盐、吸收盐碱和改善土壤结构而达到治理盐碱的目的。试验结果显示在研究区种植牧草,不仅可以降低土壤0～60 cm的含盐量,控制地下水位过快上升,还可增加土地的植被覆盖度,得到一定的牧草产量,可以有效地促进灌溉区盐渍化土地的生态治理过程。     

西藏"一江两河"地区优良牧草及草坪草引种试验

“一江两河”地区是西藏农业生产的主要区域,也是栽培草地最集中的区域之一。于2008-2009年在拉萨市达孜县进行了牧草引种驯化试验研究,以期选出适宜于“一江两河”地区建设栽培高产草地和改良天然草地的优良牧草。初步筛选表明,14个豆科、8个禾本科牧草品种和19个草坪草品种在“一江两河”地区具有很好的适应性,可以推广应用。