天山北坡经济带城市人居环境质量与城市化水平协调性评价

从城市的居住生活条件、生态环境质量、基础设施与公共服务质量、社会和谐度4个方面构建评价体系,对天山北坡经济带2014年的城市人居环境质量进行了评价,结果表明:研究区内城市人居环境质量整体偏低且两级分化较明显,人居环境质量的协调度指数反映出近一半城市子系统间的反馈关系不强;利用ArcGIS从宏观角度反映研究区的城市人居环境质量的空间差异特征:东疆哈密地区、吐鲁番地区的水平较低,伊犁地区的水平最高,以乌鲁木齐经济圈为中心向外辐射的一系列城市的人居环境质量较高。经定量分析,得出影响城市人居环境质量的主要因子包括:人口密度、人口自然增长率、人均居住面积、人均道路铺装面积、人均绿地面积、建成区绿地覆盖率;以城市人居环境在城市化进程中的优化配置程度为标准,可将城市分为4种类型:经济环境协调模式(高—高型),环境滞后模式(高—低型),经济滞后模式(低—高型),经济环境双滞后模式(低—低型),结合影响因子分别对4类城市的人居环境改善进行讨论,为今后进行"以人为本"为原则的城市建设提供相关建议。     

基于模糊综合评价模型的天山北坡经济带水资源承载力评价

[目的]综合评价天山北坡经济带水资源承载力,为今后水资源开发利用提供依据。[方法]根据天山北坡经济带水资源现状,构建由3层12项指标组成的综合评价指标体系;基于状态变权向量进行指标权重分配,确定评价标准和两级模糊综合评判模型(FCE),对该经济带水资源承载力进行综合评价。[结果]评价结果显示该经济带乌鲁木齐、石河子、吐鲁番、哈密、塔城、伊犁、克拉玛依、昌吉、博州市的水资源承载力综合评分值分别为0.41,0.49,0.43,0.45,0.76,0.56,0.45,0.51,0.48。[结论]天山北坡经济带水资源承载力已经达到了一定规模,应通过采取节水技术和产业结构调整等综合措施,提高水资源承载力水平,合理规划并有效利用水资源,为"十三五"天山北坡经济带社会经济发展提供保障。     

基于PSR的天山北坡经济带土地集约利用水平的空间差异研究

[目的]对天山北坡经济带12个主要城市的土地集约利用水平进行评价。[方法]从土地利用的经济性、社会性及生态性3个内涵出发,构建基于过程的"压力—状态—响应"(PSR)评价指标体系,采用主成分分析法对评价指标进行赋权,按百分制分别测算土地集约利用水平和PSR系统协调度。[结果]天山北坡经济带城市土地集约利用水平差异的主要影响因素一方面在于各城市的经济发展水平,另一方面在于人口密度、土地利用结构、经济增长等对土地集约利用产生压力的因素。将PSR协调度与土地集约利用水平进行相关分析,其Pearson相关系数达到0.886,二者显著相关,说明在总体上PSR系统协调度越高,城市土地集约利用的水平也越高。[结论]为提高城市土地集约利用水平,在规划开发中一方面要结合城市土地集约利用的内涵,另一方面也要从各城市所处的发展阶段及发展目标出发,通过合理的产业转型,优化土地利用结构等方式,制定有效的引导措施来提高土地利用的综合效率。     

气候变化对天山北坡经济带设施农业气候适宜性的影响

新疆天山北坡经济带冬季寒冷且漫长、日照时数少、部分地区多大风,气候条件对设施农业生产总体不利。开展气候变化对该地区设施农业气候适宜性的影响研究,对适应气候变化,科学制定天山北坡经济带设施农业布局和发展规划具有重要意义。利用天山北坡经济带35个气象台站1961-2014年逐年≤0℃负积温、12月-翌年2月日照时数和10月-翌年4月大风日数资料,通过线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于ArcGIS的混合插值法对各要素的时空变化进行分析。结合实际调查获取的设施农业气候适宜性区划指标,对比分析了1988年前、后天山北坡经济带设施农业气候适宜性区划的变化。结果表明：天山北坡经济带≤0℃负积温具有高山带多,平原次之,中、低山带少;12月-翌年2月日照时数高山带和平原少,中、低山带多;10月-翌年4月大风日数峡谷地带及风口和风线多,平原和山区少的特点。1961-2014年天山北坡经济带≤0℃负积温、12月-翌年2月日照时数和10月-翌年4月大风日数分别以50.67℃·d·10a^-1、20.52h·10a^-1和1.31d·10a^-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势,上述各要素分别于1988、1987和1987年发生突变。受其影响,1988年后较其之前,设施农业适宜区和次适宜区面积分别增加14466.0km² 和4929.7km²,不适宜区减小19395.6km²。     

天山北坡区域水土流失防治对策研究

天山北坡区域水土流失严重,制约了北疆五地州经济社会的健康快速发展。对天山北坡区域水土流失的类型、成因和现状进行了初步分析,根据其特点制定了区域生态恢复和水土流失治理总体布局,包括:在中高山区以林草植被恢复工程为主,实施封山育林育草、人工造林、移民搬迁;在易发生滑坡区域建设滑坡治理工程;在中低山区以林草再造、草原围栏工程等生物措施为主,并辅以泥石流和沟道治理工程;在低山丘陵区以保护和恢复植被覆盖为主;在平原与沙漠接壤区域以营造防护林为主,建立防风固沙屏障,防止沙漠化发展。     

河西走廊棉花适生种植气候区划

分析了河西走廊棉花生产发育与气象条件的关系，积分回归分析得出皮棉产量与生长期间≥10℃积温、8－9月平均气温、8－9月日照时数呈明显的正相关，以此为区划指标，运用模糊聚类方法将河西走廊分为适宜，次适宜，可种植，不能种植4个棉花种植气候带，用小网格划至乡一级。     

天山北坡煤矿废弃地土壤种子库特征研究

采用野外调查和温室萌发相结合的方法,对新疆呼图壁县西沟煤矿废弃地的土壤种子库物种组成、生活周期、物种多样性及其与地上植被间的关系进行了研究。结果表明:1土壤种子库共有40种植物种,隶属于14科,且多年生植物多达25种(62.5%)。2土壤种子库中草本层物种丰富度指数、多样性指数均为最高,其次为灌木层和乔木层,种子库物种多样性主要受草本层丰富度影响。在科属中,十字花科、菊科、蔷薇科、豆科、禾本科物种丰富度指数较高。3土壤种子库与地上植被的相似性系数为0.322,表明地上植被对土壤种子库的贡献较大,但由于长期采矿、放牧,使得种子库的物种多样性受到较大干扰。西沟煤矿废弃地具有依靠土壤种子库实现生态修复的潜力,但需要积极采取人工措施促进生态修复。研究西沟煤矿废弃地的土壤种子库特征,是合理制定废弃地生态修复措施的重要依据。     

气候变化对天山北坡经济带设施农业气候适宜性的影响*1

新疆天山北坡经济带冬季寒冷且漫长、日照时数少、部分地区多大风,气候条件对设施农业生产总体不利。开展气候变化对该地区设施农业气候适宜性的影响研究,对适应气候变化,科学制定天山北坡经济带设施农业布局和发展规划具有重要意义。利用天山北坡经济带35个气象台站1961?2014年逐年≤0℃负积温、12月?翌年2月日照时数和10月?翌年4月大风日数资料,通过线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于ArcGIS的混合插值法对各要素的时空变化进行分析。结合实际调查获取的设施农业气候适宜性区划指标,对比分析了1988年前、后天山北坡经济带设施农业气候适宜性区划的变化。结果表明：天山北坡经济带≤0℃负积温具有高山带多,平原次之,中、低山带少;12月-翌年2月日照时数高山带和平原少,中、低山带多;10月?翌年4月大风日数峡谷地带及风口和风线多,平原和山区少的特点。1961?2014年天山北坡经济带≤0℃负积温、12月?翌年2月日照时数和10月?翌年4月大风日数分别以50.67℃·d·10a-1、20.52h·10a-1和1.31d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势,上述各要素分别于1988、1987和1987年发生突变。受其影响,1988年后较其之前,设施农业适宜区和次适宜区面积分别增加14466.0km2和4929.7km2,不适宜区减小19395.6km2。     

天山北坡典型小流域侵蚀沟形态特征及其成因

[目的]揭示天山北坡典型小流域侵蚀沟发育规律,为侵蚀沟的预警及防治提供科学依据。[方法]选取天山北坡典型小流域10条侵蚀沟进行分析,采用野外实地调查与地理信息技术相结合的方法,对研究区侵蚀沟形态发育特征及其成因进行分析。[结果](1)研究区侵蚀沟特征值之间存在着一定的相关关系:横截面积与平均沟宽、平均沟深呈极显著正相关;沟壑面积与沟长呈显著正相关;沟壑体积与横截面积、沟壑面积呈极显著正相关关系,与平均沟宽、平均沟深呈显著正相关关系;沟长、平均沟宽、平均沟深相互之间无明显的相关关系,汇水面积与特征值之间也无明显的相关关系。(2)研究区侵蚀沟均是开析型侵蚀沟和弱度割裂型侵蚀沟。(3)研究区侵蚀沟密度与坡度呈正相关关系,坡度越大,密度越大;侵蚀沟密度与沟长无相关关系,侵蚀沟密度随沟长的增加呈先增加后减小的趋势;研究区典型侵蚀沟密度在南坡最大,西坡和西南坡的密度相对较小。[结论]坡度和坡向是影响小流域尺度侵蚀沟发育的重要地形因素。     

天山北坡潜在蒸发量时空分布特征

利用研究区10个气象站1960—2010年的逐日气象资料,采用FAO Penmarr Monteith模型计算研究区潜在蒸发量,运用气候倾向率和统计学原理分析了研究区潜在蒸发量的时间变化趋势,并在ArcGIS环境下通过Spline插值法分析了潜在蒸发量变化的空间分异,最后运用多元回归分析法对影响潜在蒸发量变化的主导因素进行了探讨,结果表明:近50年研究区年潜在蒸发量总体呈增加趋势,其年际变化倾向率为1.291 mm/10 a;年潜在蒸发量自20世纪60年代逐渐减少,80年代减少到最低,90年代以后逐渐增加,且增加幅度较大;从季节来看,夏季的潜在蒸发量呈减小的趋势,其他季节呈增加的趋势,其中秋季的增加幅度最大（1.635 mm/10 a）;空间分布来看,东、西部地区潜在蒸发量低于中部地区;最低气温和平均风速是影响研究区潜在蒸发量变化的主要因素。     

气候变化和人类活动对天山北坡净初级生产力变化的影响

天山北坡是中国农牧业发展基地，也是"一带一路"开发重点区域。气候变化和人类活动是影响天山北坡净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）的2个重要因素，定量评估气候变化和人类活动对天山北坡草场可持续性利用具有重要意义。该研究采用MODIS C6遥感数据、气象数据和野外实测数据，分析2004-2015年气候变化和人类活动对天山北坡NPP变化的影响。结果表明：2004-2015年天山北坡实际净初级生产力（Actual Net Primary Productivity, NPPA）介于128.67～170.49 g/(m2·a)之间，总体呈现增加趋势；西部区域NPPA年均值最高，天山北坡NPPA的主要供给区是中西部区域。天山北坡不同区域年均温度及降水量呈现明显差异，降水对NPPA的影响大于温度。同时，人类活动对NPP的影响（Human Activities on Net Primary Productivity, NPPH），总体上由负作用逐渐向正作用转变，正作用增强区域主要分布在奇台县、木垒县和天山北坡东部部分地区，负作用逐渐增强区域主要分布在奎屯市及乌苏市部分地区。     

西天山吐拉苏地区生态环境敏感性评价

针对生态环境研究中的核心问题--敏感性评价,以西天山吐拉苏地区为研究区,用土壤、植被、气候、地形地貌等多种自然生态因子对该区生态系统的敏感程度进行了分析。借助遥感技术,通过图像处理、判读解译等方法,分类提取出研究区内土地利用、草场利用等信息;利用地理信息系统(GIS)空间分析功能,采用层次分析法(AHP),对各个生态敏感性影响因子进行加权叠加,得出综合敏感性指数,据此将吐拉苏地区生态敏感性划分为非敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感和极高敏感5个等级。并提出了改善该地区生态敏感性对策和建议。     

天山北麓土地利用与土地退化的时空特征探析

研究天山北麓土地利用/覆被变化过程中的土地退化现象,有利于监测新垦绿洲的环境演变过程。采用1990年、2000年2010年3期遥感影像为基础数据,选取土地利用变化幅度、动态度、土地利用强度指数和LUCC动态变化趋势指数4个指标,并结合转移矩阵,对该地区20 a来的土地利用/覆被变化时空特征及土地退化现象进行综合分析。1990—2010年,研究区耕地和城乡居民工矿用地所占比例持续上升,分别增加了91.05%和60.19%。草地和冰川/永久积雪面积则大幅减少,分别下降了15.45%和28.97%。通过转移矩阵发现,草地和永久冰川退化成荒漠的趋势明显。各土地利用类型中以草地的土地利用变化强度指数最高,达－0.5056%,耕地次之,为0.4091%。研究区土地利用类型间主要转移方向为:草地和冰川/永久积雪转化为荒漠,荒漠和草地转化为耕地,荒漠与草地间相互转化,盐碱地面积得到控制,但向荒漠转化的趋势凸显,永久冰川的消融明显加剧,草地持续退化,研究区生态环境恶化趋势明显。     

天山北麓地下水基于生态水位的调控模拟分析

针对地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的问题,在对天山北麓野外调查及已有研究结果分析的基础上得出细土平原区生态水位埋深为3～6 m。应用数值模拟技术对现状及调整开采布局后地下水位引起的表生生态效应进行对比,结果表明:现状地下水资源开发布局不仅易诱发表生生态负效应,而且造成了水资源浪费;通过调控地下水状态可以实现地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的目的,并确定了不同地貌单元地下水开采阈值即山前戈壁带、细土平原区和沙漠边缘分别为7.3亿m³/a,16.4亿m³/a和2.4亿m³/a。     

天山北坡林沿土壤养分含量的区域差异特征研究

以天山北坡为研究区域, 采用野外调查与试验分析相结合的方法, 选取5个土壤养分指标: 有机质、速效氮、速效磷、速效钾和总盐, 应用多元统计分析方法, 分析了天山北坡3个区段(昭苏-特克斯、新源-巴音布鲁克、巴里坤-伊吾)林沿土壤不同层位(0~5 cm、5~20 cm、20~40 cm)养分含量的分布特征及差异性。结果表明: 天山北坡西段(昭苏-特克斯、新源-巴音布鲁克)土壤养分含量比天山北坡东段(巴里坤-伊吾区域)高。3个区段不同深度土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量均存在明显差异, 其中0~5 cm土层有机质、速效氮、速效磷、速效钾的平均含量均比5~20 cm、20~40 cm高; 5~20 cm土层有机质、速效氮、速效磷、速效钾的平均含量均比20~40 cm高; 总盐含量不具有明显的垂直分层现象。按全国第2次土壤普查标准, 天山北坡3个区段土壤均属肥沃级。昭苏-特克斯区段、新源-巴音布鲁克区段0~5 cm、5~20 cm、20~40 cm土壤养分各指标含量变化具有一定的规律, 而巴里坤-伊吾区段土壤养分各指标含量变化具有良好的独立性。天山北坡西段(昭苏-特克斯、新源-巴音布鲁克)植被类型较多, 植被覆盖度较高, 土壤较为肥沃, 大部分区域为夏牧场, 人类活动以放牧为主, 对该区段土壤要防止过度放牧所造成的植被退化与水土流失。天山北坡东段(巴里坤-伊吾)因土壤中砾石较多, 植被类型较少, 植被覆盖度较低, 人类活动包括放牧、林业种植与旅游, 与西段相比东段土壤的养分含量较低, 所以应以保持生境原貌为主, 避免人为扰动后的生境退化。     

天山北坡中段草地、林地积雪消融过程的定量化分析

依托天山森林生态系统定位站,选择典型区域设置林地、草地固定观测小区,在积雪消融期对林地和草地积雪特性(雪深、雪密度、液态含水率、雪温)、产流量、侵蚀量以及常规气象指标进行定量化观测,对比分析林地和草地的积雪消融过程。结果表明:积雪消融期林地树冠对降雪的截留量约为56.8%,草地平均积雪深度是林地2.5倍;因树冠截留雪受重力作用下降使融雪产流后期林地积雪深度下降速率大于草地;林地融雪产流的时间比草地早,产流期林地和草地积雪层密度、液态含水率的变化规律相似,峰值均在积雪中间层,但林地积雪的平均雪密度和平均液态含水率分别为0.48 g/cm^3,0.61%,均大于草地0.29 g/cm^3,0.52%;林地雪温的峰值在积雪表层,而草地在积雪底层,林地平均雪温为-0.032℃,低于草地0.046℃;且雪液态含水率和积雪层温度呈正相关(r=0.611,p<0.05);草地径流小区的产流量和对地表的侵蚀量分别是林地的2,6倍;林地、草地对地表的侵蚀量占总径流量百分比分别为0.21%,0.71%;林地在融雪产流过程中对地表的冲刷作用小于草地,体现了森林的固土作用。研究结果为小尺度探讨积雪消融过程提供理论依据和数据基础。     

中天山北坡垂直带土壤有机碳密度分布特征

以乌鲁木齐河流域为重点研究区,利用实测典型土壤剖面特征数据估算土壤有机碳密度,就剖面有机碳和表层有机碳之间,剖面有机碳、表层有机碳和海拔高度之间,土壤剖面有机碳密度与发生层深度之间以及不同土壤类型土壤有机碳密度的分布特征进行相关分析,结果表明:在中海拔区域,土壤有机碳的密度最大且含量最高。发生层越厚,土壤的发育程度就越高,土壤有机碳密度也就越大,有机碳的含量就越高。全剖面和表层土壤有机碳密度值分别为46.91,13.95 kg/m²。不同土壤类型的土壤有机碳密度存在着显著差异。