额济纳绿洲植被生态需水量空间分布

生态环境需水量是当前水资源管理等学科研究的重点和难点。以额济纳绿洲为例,采用GIS技术进行生态分区的基础上采用阿维里扬诺夫方法估算绿洲植被生态需水。结果表明:现状2009年绿洲植被最低生态需水总量为4.72262×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被生态需水分别占绿洲植被总需水量的8.8%、2.8%、34.3%、46.3%、6.8%、1.0%。要将植被恢复到20世纪80年代的规模,绿洲植被最低生态需水总量为7.12841×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被需水占绿洲植被总需水量的12.7%、4.5%、30.6%、39.6%、10.6%、2.0%。在现状流域水量分配方案下,平水年和枯水年都存在不同程度的缺水量。以上研究成果可为目前实施的生态水量调度提供技术支撑和参考。     

博尔塔拉河与精河流域绿洲植被盖度变化特点及其驱动力分析

绿洲是维系干旱地区人类生存、活动与发展的基本场所。探讨植被盖度在时间和空间尺度上的动态变化及由此所引起的环境效应,对合理利用绿洲国土资源具有重要战略意义。本研究利用1990年到2005年遥感数据资料,计算了博尔塔拉河、精河流域绿洲植被盖度,分析了该地区植被盖度的历史演变特征。结果显示:(1)1990~2000年期间,植被退化型所占比例最大,弃耕型所占比例最低;(2)2000~2005年期间,植被恢复型所占比例最大,弃耕型所占比例最低;(3)1990~2005年的16年间,研究区总体呈现植被恢复趋势。结果也表明:影响研究区绿洲植被盖度的主要自然因素是年降水量和年蒸发量,而人口剧增带来的水土资源开发强度增大则是主要人文因素。     

近20 a来新疆植被覆盖变化特征研究

以前人提取的近20a(1982—2000年)植被覆盖度指数FVC为基础数据,根据新疆不同的自然地理区域和地貌类型,采用分区海拔的方法对FVC影像进行分类。对各地理区域植被的变化采用距平处理,初步定量分析了新疆植被的变化状况。结果表明,近20a来新疆无论是山地还是平原,高植被覆盖度的绿洲和森林面积均有所增加。以地区论,伊犁地区植被覆盖变化幅度最小,状况最为稳定;东疆地区绿洲与高覆盖度植被稳定,低覆盖度植被变化幅度相对较大;北疆平原地区绿洲面积增加,高覆盖度植被和无植被区面积减少;北疆山地森林植被增加,不同时间增加的速率不同,高覆盖度植被与森林的变化呈一定的相互转换关系;南疆地区绿洲面积显著增加,与此相对应的是高、中覆盖度草地的面积下降,山地荒漠面积近年来有所增加,森林和高覆盖度草地面积也有所增加。从植被类型转换方式来看,在平原区,绿洲与中、高覆盖度草地面积之间具有强烈负相关;而山区的植被类型转换多发生在无植被区与低、中覆盖度草地之间或高覆盖度草地和森林之间。人工绿洲面积的变化成为新疆平原区植被类型变化的重要因素,南北疆绿洲面积增加的同时,中、高覆盖度植被减少,即绿洲与沙漠之间过渡带的植被面积减少。     

基于NDVI的干旱区典型绿洲植被覆盖动态变化分析——以策勒绿洲为例

绿洲是干旱气候特有的产物,植被变化可以很好反映绿洲的展缩,而策勒绿洲是典型的干旱区绿洲。因此,文中选取策勒绿洲两个不同时期的TM影像,通过归一化植被指数和植被覆盖度像元分解模型,研究了1990~2000年策勒绿洲植被覆盖度的动态变化。研究表明:在此期间策勒绿洲植被呈退化、绿洲缩减、荒漠化加剧;最后结合自然与社会因素对植被覆盖变化原因进行详细分析,并提出相应对策。     

甘肃河西绿洲边缘积沙带所表征的气候环境信息

绿洲边缘积沙带的研究是一个新的科学问题。甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。为了研究积沙带的形成和发育与气候环境因子之间的关系,对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查。结果表明：① 年降水量是决定积沙带高度和宽度的关键因子;② 降水量是决定植被盖度的关键因子,降水对天然植被盖度的影响大于对包括人工植被在内的植被总盖度的影响,随着降水增加,背风坡植被盖度增加幅度大于迎风坡;③ 积沙带不同样点之间植被盖度的差异主要是由植株个体大小引起的,亦即降水对植株个体大小的影响大于对植株密度的影响。     

策勒绿洲边缘自然植被恢复重建的盖度指标

策勒绿洲位于塔克拉玛干沙漠南缘，绿洲边缘的自然植被带是保护绿洲的天然屏障，近50年来，绿洲边缘的自然植被带遭到严重破坏，绿洲生态系统受到沙漠化的严重威胁，恢复重建绿洲边缘自然植被带的限制因素是水，通过综合研究确定具备可靠防护功能的不同植被类型的盖度指标，是恢复重建绿洲边缘自然植被过程中节约用水的基础，本研究通过对策勒绿洲边缘沙物质的粒度分析，起动风速的风洞实验，绿洲边缘风速的长期测定以及不同植被类型防护效益的野外观测，确定策勒绿洲边缘不同植被类型的盖度指标为：●柽柳灌木群落盖度：≥20%；●骆驼刺草本植物群落盖度：≥30%；●花花柴草本植物群落盖度：≥30%；●芦苇草本植物群落盖度：≥30%。     

基于Sentinel-2的绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量估算

开展绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量监测是植被生长状况评价与荒漠化监测的重要手段。文中利用Sentinel-2影像数据构建了地上生物量估算模型,比较了统计模型和两种机器学习算法模型的性能,并对渭干河-库车河绿洲的绿洲-荒漠过渡带的植被地上生物量进行了估算。结果显示,在统计模型中,红边三角植被指数(RTVI)与地上生物量的非线性模型拟合效果最好,且相关最显著。在机器学习算法中,随机森林模型优于支持向量机回归模型。通过验证发现,RTVI非线性估测模型和随机森林模型具有较好的外推能力。在绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量的反演中,随机森林模型表现出较高的精度,验证集R²为0.65,RMSE和MAE分别为255.08g·m^-2和192.93g·m^-2。相较其他模型,随机森林模型可以在小样本情况下更精确,对科学监测绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量和维护绿洲的稳定发展提供依据。     

石羊河下游明清时期荒漠植被的破坏与沙漠化

石羊河下游绿洲地处河西走廊东部,行政区划上属今甘肃省民勤县所辖。本区东面、北面为腾格里沙漠所围绕,西面与巴丹吉林沙漠相比邻,南面石羊河一线弧悬与中游武威绿洲连接,气候上属温带大陆性干旱气候,干燥少雨,多风沙为其显著特征,绿洲生态系统处于脆弱的平衡状态,因而对人类活动的反应极为敏感,特别是绿洲的边缘更为脆弱,其潜在沙漠化因素易于激发活化。本区地带性植被为旱生、超旱生灌木、半灌木和旱生、盐生的肉质半灌木植物生活型组成的类型,分布于绿洲外围,种类寡少,覆盖稀疏,但对于防风固沙,维系绿洲生态平衡,增强绿洲的抗逆性有着特殊重要作用。据武威地区林业站的材料,这些荒漠植被在石羊河中     

基于TVDI的渭干河-库车河三角洲绿洲植被生长期干旱遥感监测研究

渭干河-库车河三角洲绿洲是新疆重要农业生产区,频发的旱灾始终是制约农业可持续发展的障碍因素。因此,文中以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,利用1989年和2011年植被生长期的两期TM影像提取的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts),构建Ts-NDVI特征空间,依据该特征空间设计的温度植被干旱指数(TVDI)作为旱情指标,找出适合研究区的旱情判别模式,并进行旱情对比分析。结果表明:1)在Ts-NDVI特征空间中,该绿洲1989年和2011年干旱遥感监测的干、湿边拟合方程分别为TSmax=-13.795NDVI+296.5,TSmin=5.3374NDVI+283.12和TSmax=-27.861NDVI+315.52,TSmin=4.4736NDVI+292.46。说明随着干边斜率增加,湿边斜率也增加,形成稳定的三角形形状,能较好的反映土壤干旱状况;2)从TVDI旱情等级分布图上可以得出等级为干旱的面积有所增加,且这一区域主要集中在绿洲外围,表明随着绿洲内部干旱的缓解,绿洲外围生态环境有所恶化。通过以上研究发现利用温度植被旱情指数(TVDI)法对渭干河-库车河绿洲地区进行夏季干旱动态监测是可行的。     

基于MODIS的民勤绿洲植被覆盖变化定量分析

以典型沙漠绿洲-民勤绿洲为研究区,利用MODIS陆地3级标准数据产品MOD13,通过改进的植被覆盖度估算模型对2000～2010年7月的植被覆盖度进行了估算,并对其进行分级,通过空间叠置定量分析了不同级别植被覆盖度的分布特征及动态变化。研究发现,从2000～2010年11年间,民勤绿洲轮廓变化明显,绿洲面积明显缩小,荒漠进一步扩张,极低覆盖度植被面积增加1106.01km2,相当于研究区总面积26.95%,中高覆盖度和高覆盖度植被面积分别减少133.63km2和54.75km2,各占研究区总面积的3.26%和1.33%;研究表明,11年来民勤绿洲面积萎缩明显,岛状绿洲大量消失,其中以西北部最为严重。     

遥感技术在中国绿洲研究中的应用与展望

绿洲是干旱区独具特色的生态景观,但长期以来并未引起人们足够的重视,直到二十世纪末在中国才兴起绿洲研究之风。经过近10多年来的发展,中国绿洲研究在取得丰硕成果的同时,其研究内容和方法的发展也与遥感、GIS等现代对地观测技术的进步紧密联系在一起。本文对近年来中国绿洲研究中遥感技术应用状况,从绿洲的形成演变研究、绿洲水资源研究、绿洲土地资源利用与覆被变化研究、绿洲农业资源研究以及绿洲生态环境研究五个方面加以总结,进而分析遥感技术在绿洲学研究中存在的主要问题,并对未来遥感技术在绿洲学研究的应用发展方向进行分析。     

近四十年新疆绿洲农业生态经济系统运行态势

从新疆近 40多年绿洲农业生态经济系统发展状况看 ,农业生产水平提高较为显著 ,生态建设有所改进。它主要表现在 :单产水平提高了几倍 ,农田防护林网逐步完善 ,水利工程建设得到加强 ,盐渍化治理也有所进展 ,生活能源的短缺得到改善。但总体上绿洲农业生态经济系统的不协调仍是明显的。主要问题有 :作物结构单一 ,下游区域缺水使绿洲稳定受到威胁 ,农田施肥重化肥轻有机肥 ,河水水质盐化加重。对这些问题必须引起重视 ,只有逐步解决不协调 ,才能实现区域农业的可持续发展。     

基于生态环境保护的且末绿洲生态需水量研究

且末绿洲地处塔里木盆地东南缘生态脆弱区,气候极端干旱,降水稀少,蒸发剧烈。且末绿洲得益于车尔臣河浇灌,形成历史悠久的灌溉农业。近年来,由于人口剧增、大量开荒、水资源的不合理利用、土壤盐渍化以及自身的自然灾害严重地困扰着且末绿洲及其经济的可持续发展。文中根据且末绿洲实地考察、历年统计资料及生态环境特点分析的基础上,利用遥感技术、水文地质调查等手段对该地区绿洲规模动态变化进行了剖析。根据适宜的生态需水研究方法计算出且末生态需水量为3.014×108m3。因为生态需水量与可利用水资源量在数值上非常接近,即表明没有多余的水资源可用来进行绿洲扩建。所以必须规范且末绿洲的用水,集约利用水资源,尽量恢复未完全破坏的生态环境。这对且末生态环境的保护及维持绿洲生态稳定性,进而协调经济用水和生态用水的合理配置,促进且末生态性节水性社会的建设具有重要意义。     

额济纳绿洲生态系统的演变与整治

本文在分析额济纳绿洲生态系统历史演变的基础上 ,划分了三个生态演变时期 ,即良性循环期、生态恶化期与生态危机期 ;依据绿洲各生态要素间的依存关系与演变规律 ,提出判定绿洲生死存亡的地表水补给量与地下水水位最低临界值以及对绿洲进行综合整治的三条原则与八项措施。     

Coupling analysis of social-economic water consumption and its effects on the arid environments in Xinjiang of China based on the water and ecological footprints

In arid areas,ecological degradation aroused by over-exploitation of fresh water,expansion of artificial oasis and shrinkage of natural oasis,has drawn attention of many scholars and officials.The water and ecological footprints can be used to quantitatively evaluate the water consumption of social-economic activities and their influence on the eco-environments.In addition,increase of the water footprint indicates the expansion of artificial oasis,and the influence on the natural oasis could be reflected by the variation of the ecological footprint.This study was conducted to answer a scientific question that what is the quantitative relationship between the expansion of the artificial oasis and the degradation of the natural oasis in the arid environments of Xinjiang,China.Thus,based on the social-economic data,water consumption data and meteorological data during 2001–2015,we calculated the water and ecological footprints to express the human-related pressure exerted on the water resources and arid environments in Xinjiang(including 14 prefectures and cities),and explore the relationship between the water and ecological footprints and its mechanism by using the coupling analysis and Granger causality test.The results show that both the water and ecological footprints of Xinjiang increased significantly during 2001–2015,and the increasing rate of the ecological footprint was much faster than that of the water footprint.The coupling degree between the water and ecological footprints was relatively high at the temporal scale and varied at the spatial scale.Among the 14 prefectures and cities examined in Xinjiang,the greater social-economic development(such as in Karamay and Urumqi)was associated with the lower coupling degree between the two footprints.Increases in the water footprint will cause the ecological footprint to increase,such that a 1-unit increase in the consumption of water resources would lead to 2–3 units of ecological degradation.The quantitative relationship between the increases of the water and ecological footprints,together with the intensities of water consumption both in the natural and artificial oases of Tarim River Basin,have approved the fact that the formation and expansion of 1 unit of the artificial oasis would bring about the degradation of 2 units of the natural oasis.These conclusions not only provide a technical basis for sustainable development in Xinjiang,but also offer a theoretical guide and scientific information that could be used in similar arid areas around the world.     

层次分析法在生态预警中的应用--以酒泉绿洲为例

根据酒泉绿洲的生态环境现状 ,建立了酒泉绿洲生态环境预警评价指标体系。运用层次分析法对该指标体系中的各因子进行了统计分析 ,确定了各生态因子的具体权重 ,得出了各影响因子的重要性排序。根据排序结果 ,对酒泉绿洲的生态环境作了预警评价并提出了主要生态问题的防治措施     

基于生态足迹模型的生态脆弱区生态承载力分析——以民勤绿洲为例

采用生态足迹计算方法,对我国典型的生态脆弱区-民勤绿洲的生态足迹及生态承载力进行了研究。结果表明:民勤县2005年人均生态赤字为0.744hm2,2006年人均生态赤字为0.636hm2,人均生态赤字有所降低,但民勤县仍处于生态不可持续状态。     

基于生态经济生产力标准的绿洲分类探讨

运用生态经济生产力理论,分析绿洲生态经济系统生产力的基本结构及其演变过程,探讨绿洲生态经济生产力系统中两个生产力关系及其结构的阶段性特点,提出绿洲发展历史形态的生态生产力划分标准,并将绿洲分为生态生产力主导型、生态生产力与社会生产力复合型和社会生产力主导型3个基本类型。     

干旱区绿洲旅游开发的环境影响及减缓措施研究——以阳关文化旅游景区为例

发展和建设绿洲是实现干旱区生态系统良性循环的基础,也是抑制荒漠化的重要途径.然而人们在绿洲旅游开发和经营过程中缺乏生态环境保护意识,过分追求经济效益,忽视了对绿洲资源的保护和管理,造成绿洲生态环境的严重破坏.文中分析了南湖绿洲现有的主要环境问题,并以阳关文化旅游景区开发建设为例,研究干旱区绿洲旅游开发的环境影响及其减缓...     

干旱区农田排水系统演变的生态效应研究进展

在干旱区流域绿洲形成与发展过程中，普遍存在土壤次生盐渍化和不断改进的盐渍化治理过程，这导致在绿洲下部与临近荒漠区广泛形成农田排水系统景观，但其产生的生态效应还不清楚，限制了全面认识人工绿洲生态系统的环境变化过程。利用航片和遥感影像数据，基于图论网络分析和景观连通性模型，分析农田排水系统形成与演变的过程与格局；采用缓冲区分析、空间地统计模型、GIS相关性分析和群落多样性测度等方法，研究农田排水系统演变对廊道效应、土壤性状、土地利用和物种多样性的影响；利用经过改进的生物地球化学模型，研究农田排水系统演变对区域碳、水循环的影响，探讨农田排水系统与陆地生态系统的相互作用机制。深化对干旱区人类活动的生态效应的认识，并丰富绿洲生态学的研究内容，对绿洲农业可持续发展具有重要科学意义。