黑河中游绿洲林业生态工程体系框架设计

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.用林业生态工程体系的理论与方法,构筑了黑河中游绿洲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.     

塔里木河上游人工与天然绿洲相互转化过程与适宜比例

通过对塔里木河上游1990—2010年人工绿洲和天然绿洲的变化规律及其比例进行分析,探讨了该区人工绿洲和天然绿洲的适宜配比。基于RS/GIS技术,利用1990年、2000年、2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像,分别提取了土地利用/覆被类型信息,分析了人工与天然绿洲转化情况。结果表明:1990—2010年,塔里木河上游人工绿洲面积增长了1 458.69km~2,扩张速度为72.93km~2/a,天然绿洲减少了1 394.04km~2,减小速度为69.70km~2/a;1990—2010年,草地、林地等向耕地、人工建筑用地转化,高覆盖草地向中、低覆盖草地转化,中覆盖草地向低覆盖草地转化,灌木林地逐渐退化为草地,低覆盖草地向沙漠转化;近20年来塔里木河上游人工与天然绿洲面积比例在近20年呈增加的趋势,在1990年、2000年、2010年,人工与天然绿洲面积比值分别是2∶8,2∶8,3∶7。1990—2010年,天然绿洲逐渐被人工绿洲替代,人工绿洲呈不断扩张、天然绿洲面积不断缩小,平均每增加1份人工绿洲面积就要失去0.7份天然绿洲面积。     

干旱区绿洲演变与适宜发展规模研究--以塔里木河流域为例

绿洲是干旱区人类活动的载体, 水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲规模及可持续性问题与水密切相关。本文以中国西北干旱区的塔里木河流域为研究对象, 依据水热平衡原理, 建立绿洲适宜规模数学模型, 结合现状气象水文资料, 测算绿洲适宜发展规模。结果表明: (1)在自然因素和人为因素的综合作用下, 绿洲一直处于时空演变的过程; (2)水资源的消长变化是影响绿洲时空演变的直接驱动力; (3)水资源是制约绿洲发展规模的根本原因, 在塔里木河流域水资源供给现状下, 可利用水资源量已达到所能维系的最大绿洲规模, 耕地面积不宜再扩大。最后, 结合对塔里木河流域水土资源开发和绿洲发展存在的问题, 提出在干旱区绿洲农业发展过程中, 要着力发展绿洲节水产业, 大力推广节水技术, 改进灌溉方式, 加快径流调节工程建设, 实现地表水和地下水联合调度和管理, 提高水资源利用率。为干旱区绿洲可持续管理提供科学参考依据。     

干旱内陆河流域下游绿洲生态建设中的水资源问题

在研究干旱内陆河流域下游绿洲生态建设方向与重点的基础上,提出了生态系统和生态用水量分级管理和规划的思想,探讨了其所涉及的重要的水安全与生态安全、水资源产权管理与核算、水资源配置管理、水资源政策管理、水资源开发利用管理、生态用水与水资源承载能力、人工草场与节约用水、绿洲边缘半荒漠草场的保护治理与用水等8个方面的水资源问题,提出了干旱内陆河流域下游绿洲可持续发展的重大战略对策。     

西北干旱区生态用地概念及其功能分类研究

阐明了西北干旱区生态用地概念与定义 ,并依据功能将其划分为人工型与自然型两大类。其中人工型生态用地包括农业绿洲型和城镇绿洲型 ,自然型生态用地包括自然保护区型、山区水源涵养林型、天然绿洲型、湿地型、荒漠植被型和夹荒地型 ,分析了每种类型生态用地服务于主体生态系统的功能。并指出该区近期生态用地的研究重点应集中于生态用地资源评价 ,掌握其数量、质量及其空间分布规律 ;确定生态用地在西北干旱区以及区内不同流域中所占合理比例 ;定量化研究生态用地与生态用水间的关系。     

黑河流域额济纳绿洲景观格局分析

黑河流域额济纳绿洲是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲。干旱荒漠绿洲有其自身的景观生态特点。根据地貌、水文条件状况及区域土地利用格局等因素将额济纳绿洲划分为3个景观格局分析单元即古日乃拐子湖盆区、冲积平原区、马鬃山剥蚀低山残丘区,依据景观生态特点划分出10个景观嵌块体类型。利用景观空间格局指标分析了荒漠绿洲景观格局及其变化,得出额济纳荒漠绿洲景观空间格局的基本特征,说明额济纳荒漠绿洲区生态环境退化已十分严重,必须进行维护和保护。     

遥感模型支持下的精河流域绿洲表层土壤水分时空分布特征

土壤水分对干旱区气候变化、生态环境稳定、绿洲农业发展有着重要的影响作用。以新疆精河流域绿洲为研究区,基于Landsat TM和ETM+影像,借助修正后的温度植被干旱指数(TVDIm),进而反演了研究区2002年和2011年春、夏、秋3季的表层土壤水分。结果表明:(1)野外同步实测数据精度验证R~2值为0.800 2,TVDIm能够较好反映绿洲土壤水分分布状况;(2)研究区表层土壤水分的季节性变化明显,即秋季夏季春季,近10年间土壤水分总体呈趋湿特征;(3)研究区绿洲内部的土壤水分状况明显优于过渡带及天然荒漠区;(4)土地利用叠加分析指示,人类活动对土壤水分的空间分布影响强烈。     

玛纳斯河流域绿洲农区残余盐渍化土壤质量评价

土壤质量评价对于评估土壤的现状与生产力、促进农业可持续发展、保护生态环境具有重大意义。通过分析玛纳斯河流域绿洲下属的7个灌区内盐渍化土壤理化性质,采用主成分分析法对玛纳斯河流域绿洲农区残余盐渍化土壤质量进行评价。结果表明:(1)影响玛纳斯河流域绿洲农区土壤质量的最小数据集包括土壤总盐、有机质、pH值、Na+、Mg2+、碱解氮和土壤质地;(2)绿洲农区土壤养分丰富度依次为:速效钾、有效磷、碱解氮、有机质;(3)绿洲农区土壤质量以Ⅱ级[0.65<土壤质量综合评价指数(IFI)≤0.85]、Ⅲ级(0.45相似文献   

不同水平年塔里木河流域灌溉面积超载分析

为探讨不同水平年塔里木河流域可承载最大灌溉面积及超载情况,该文依据水量平衡原理,以当地实际情况调用水原则为基础,计算出2010年和2020年塔里木河流域4条源流和1条干流(四源一干)可承载的最大灌溉面积及实际灌溉面积。结果表明:1)2010年四源一干实际灌溉面积有17.1×105 hm2,而流域可承载最大灌溉面积只有12.9×105 hm2,共超载了4.33×105 hm2,超载了33.6%,其中有4个流域超载严重,叶尔羌河、阿克苏河、开-孔河流域和塔里木河干流灌溉面积分别超载了21.0%、35.2%、84.6%、66.7%;2)与2010年相比,2020年预计只有3个流域超载而且各流域的超载比例均大幅度下降,超载面积总共减少了2.98×105 hm2,减少了68.86%。2020年环境承载力增加的主要原因可能在于:水资源利用水平提高和规划灌溉面积减少。该研究可为塔里木河流域绿洲规模的研究提供参考。     

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。     

渭干河流域生态系统服务的支付意愿及影响因素分析

生态系统服务价值的计算是生态补偿的关键问题,是生态经济学研究的热点。本文以塔里木河流域九大水系之一的渭干河流域为靶区,采用条件价值评估方法(contingent valuation method,CVM),通过调查流域居民的支付意愿来反映该区域的生态系统服务价值,并运用皮尔逊相关系数和多元线性回归方法对支付意愿与社会经济变量之间关系进行分析。结果表明:1)渭干河流域居民每户每年的平均支付意愿为96.22元,该结果与国外及国内东部地区流域的研究成果相比偏低,与国内西北地区流域的研究结果接近。渭干河流域生态系统服务价值为2 443.46万元。2)渭干河流域居民的支付意愿与收入水平、受教育程度、对生态环境重要性的认知水平及户籍等因素显著正相关,与支付方式负相关,与性别和年龄的相关性不显著,各因素在流域上下游间表现出差异性。3)社会经济因素中,收入水平对支付意愿的影响程度最大,标准化系数达到0.604,其次是对生态环境重要性认知及支付方式,受教育程度对居民支付意愿的影响相对较小。4)CVM方法在相近区域的研究结果接近,与运用遥感手段及相应方法计算结果一致;不同方法计算的生态系统服务价值差距甚大,同时就多元回归方法存在的共线性问题及解决方法进行了分析讨论。研究丰富了条件价值评估方法在干旱区内陆河流域少数民族地区的应用,为流域生态补偿标准的制订提供科学依据。     

塔里木河下游绿洲可持续发展模式研究

分析了塔里木河下游绿色走廊生态环境恶化的现状及其原因,阐明在合理开发、利用和配置当地资源,特别是水资源前提下,对绿洲外围及内部进行综合治理和开发,并提出保护当地生态环境和综合发展的可持续发展模式。初步探讨了可持续发展过程中改善生态与经济发展、改善生态与农业结构调整的关系,提出当地传统优势与现代技术相结合的科学途径。     

典型流域土壤侵蚀演变的高程、坡度空间差异比较

三峡库区腹地作为生态环境脆弱和土壤侵蚀敏感地区,其土壤侵蚀研究对库区生态建设具有重要意义。选取大宁河和梅溪河流域,借助GIS和RS技术,以1988,2000,2010,2015年遥感影像为数据源,结合实地调查,提取土壤侵蚀数据,通过土壤侵蚀强度综合指数、景观格局指数等研究方法,分析其不同高程、坡度带土壤侵蚀演变空间差异,探究土壤侵蚀防控的措施。结果表明:(1)从土壤侵蚀严重程度来看,2个流域最严重土壤侵蚀带及其演变趋势均具有较大的差异性。大宁河流域1 000~1 200m范围内的25°~35°坡度带最为严重,梅溪河流域则以800~1 000m范围内的25°~35°坡度带最为严重;(2)从土壤侵蚀演变程度来看,两流域土壤侵蚀演变程度快慢存在一定的差异性。大宁河流域以2 000 m高程带和35°坡度带演变最明显,200m和5°坡度带最不明显;梅溪河流域则以1 000~1 200m高程带和25°~35°坡度带演变速度最快,200m和5°坡度带最不明显;(3)从土壤侵蚀景观格局演变特征来看,在800~1 200m高程带和25°~35°坡度带,大宁河流域土壤侵蚀剧烈程度可能性大于梅溪河流域。以上研究结果,为后续对两流域800~1 200m高程带不同坡度、25°~35°坡度带不同高程的土壤侵蚀空间分布规律以及主控自然因子与土壤侵蚀的相互关系等科学问题的研究奠定了基础。     

新疆玛纳斯河流域绿洲耕地扩张差异与驱动力研究

新疆现代绿洲是两种不同经营模式(兵团农场耕作和地方家庭承包)下团镇绿洲耕地长期扩张的真实写照。本文以玛纳斯河流域石河子垦区144团与玛纳斯县兰州湾镇为例,首先基于1958—2018年的6期影像数据,采用土地利用动态变化度,分析了团镇耕地的扩张过程;进而采用多元逐步回归等方法,分析了兵团与地方绿洲扩张的驱动力;最后从全流域绿洲扩张的角度出发,结合绿洲扩张模型,测算了绿洲耕地的适宜规模。结果表明:144团与兰州湾镇的耕地面积均大幅增加,扩张的耕地主是由草地、林地转化而来;兵团耕地扩张的核心驱动因子为节水灌溉面积、水资源径流量、农牧业平均收入;地方则为人均GDP、农牧业平均收入、农业生产总值。流域的耕地面积远超适宜规模,生态安全隐患已经凸显。建议流域的各级政府遵循"山水林田湖草生命共同体"的理念和建设要求,统筹推进流域的综合开发;加快构建现代土地资源管理制度体系,科学划定生态红线,严格限定绿洲的扩张规模,促进兵团与地方的土地利用结构优化;坚持最严格水资源管理制度,"以水定地",实现水资源高效利用,防控沙漠化对绿洲的威胁;推行土壤退化治理与土地整治相结合,提高土地利用效率和潜力,从而实现绿洲耕地的数量、质量、生态三位一体保护。     

基于3S技术的土地利用时空变化分析——以迪那河绿洲为例

介于干旱区绿洲内部人口相对密集,人类活动直接反映绿洲土地利用时空动态变化,这为本文对土地利用动态变化进行可行性、科学性分析具备了前提。在3S技术的支持下,运用1992年MSS,2000年ETM影像以及2006年、2011年两个时期TM影像,利用监督分类方法,同时结合研究区2008年1∶50 000土地利用现状图和实地考察资料,对迪那河绿洲土地利用时空变化进行了分析。研究表明:（1）1992—2011年研究区的土地类型发生了较大的变化:耕地、建筑用地呈持续增加态势,而林地、草地面积持续减少。草地面积呈先减少再增加后减少的变化趋势,但总体面积呈现下降趋势;未利用地面积呈现先增加后减小而总体下降趋势;（2）土地利用速度变化分析表明,研究区土地利用变化速度经历了直线型变化势态;（3）迪那河绿洲20 a间土地利用综合指数上升到50.49,此反映研究区土地利用正处于中等发展阶段,这与该研究区的自然地理环境和经济社会发展状况相吻合。     

A Synoptic Survey of Nitrogen and Phosphorus in Tributary Streams and Great Rivers of the Upper Mississippi, Missouri, and Ohio River Basins

We combined stream chemistry and hydrology data from surveys of 436 tributary stream sites and 447 great river sites in the Upper Mississippi, Missouri and Ohio River basins to provide a regional snapshot of baseflow total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) concentrations, and to investigate the relationships between land use and stream chemistry. Catchments in the Upper Mississippi River basin had more land in agricultural uses (51%) than the Missouri or Ohio River basin catchments (25% and 29%, respectively). The difference in agriculture is reflected in the TN concentrations in tributary streams and the great rivers: 5,431 and 2,112 ??g L^?1 for the Upper Mississippi, 1,751 and 978 ??g L^?1 for the Missouri, and 1,074 and 1,152 ??g L^?1 for the Ohio River basins. This agricultural effect was not as evident for tributary stream or great river TP concentrations: 165 and 181 ??g L^?1 in the Upper Mississippi, 177 and 171 ??g L^?1 in the Missouri, and 67 and 53 ??g L^?1 in the Ohio River basins. We set reference thresholds based on the 75th percentile TN and TP concentrations at our least disturbed sites. The TN threshold was exceeded for 50?C63% of the tributary stream and 16?C55% of great river lengths, with the greatest proportion in the Upper Mississippi River basin. The TP threshold was exceeded in 32?C48% of tributary stream and 12?C41% of great river lengths. Tributary stream N/P ranged from 67:1 (Ohio) to 210:1 (Upper Mississippi); river N/P ranged from 20:1 (Missouri) to 60:1 (Ohio). N/P indicated that potential N-limitation occurred in 10?C21% of total tributary stream length and in 0?C46% of great river length; potential P-limitation ranged from 60?C83% of cumulative tributary stream length and from 21?C98% of cumulative great river length. Total N flux (concentration × discharge) was highest in the Upper Mississippi River basin; TP flux was lowest in the Ohio River basin. River TN yields and TP yields for both tributary streams and great rivers, was not significantly different between the sub-basins. Our study empirically links catchment land use and stream chemistry, and demonstrates using monitoring data for estimating nutrient yields at a large regional scale.     

干旱荒漠区植物骆驼刺的耗水规律

天然植物的耗水量是其生态需水量的一部分，也是确定其生态需水量的基础。额济纳旗位于黑河的下游，属于干旱荒漠区，全区域只在河流沿岸依靠地下水形成天然绿洲，骆驼刺是天然绿洲上的一种常见多年生天然矮灌木，具有额济纳旗天然植物根系生物量比地上部分生物量大的多且侧根十分发育的共有特点。因此搞清骆驼刺的耗水规律及耗水量将为认识额济纳旗区域内其它天然植物的耗水量及其耗水规律提供科学的基础。同时也将为维持额济纳旗现有天然生态不再恶化提供科学的依据。为此本文利用由土壤含水量及根系有效长度得到的折算因子与可能蒸散量的积成功地确定了骆驼刺实际蒸散量即其耗水量。得出额济纳旗天然矮灌木骆驼刺林地的年耗水量为132．00mm。并得出额济纳旗矮灌木骆驼刺的耗水量主要来源于潜水蒸发量与土壤贮水量。     

近40年塔里木河流域水沙演变及其空间分异特征

为探究塔里木河流域自然条件和人类活动改变造成的河流水沙变化,依据1980—2020年塔里木河干流阿拉尔站,源流玉龙喀什河控制水文站同古孜洛克站、叶尔羌河卡群站、阿克苏河新大河站和开都河焉耆站的实测径流和输沙资料,利用Mann-Kendall检验、Pearson相关性分析和Pettitt非参数检验等方法,分析了近40年塔里木河流域水沙演变及其空间分异特征。结果表明:在1980—2020年期间塔里木河流域同古孜洛克站、阿拉尔站、卡群站、焉耆站径流量显著增加,新大河站、同古孜洛克站、阿拉尔站径流量出现突变点,分别在1992年、1999年、2000年,突变后较突变前增长18.23%,18.10%,62.15%; 卡群站和同古孜洛克站的输沙量没有显著变化趋势,阿拉尔站、新大河站和焉耆站的输沙量都显著减少,突变点都在2001年,突变后较突变前降低36.73%,30.50%,68.31%。塔里木河水沙分布具有显著的空间差异,源流四站控制区的径流深存在南北空间上的差异,北部源于天山的阿克苏河和开都河径流深低于南部源于喀喇昆仑山的叶尔羌河和玉龙喀什河,从上游向下游输沙模数降低,径流主要受降雨和气温差距影响,而泥沙差异则是由于植被覆盖度变化。在上游三源流汇入干流的区间内,年平均消耗径流量98.21亿m³,径流深167.31 mm,淤积泥沙量4 424.15万t,淤积模数753.69 t/(km²·a)。对塔里木河四源一干径流泥沙实测数据的分析结果证明了塔里木河近期综合治理工程总体上取得了良好的生态环境效益。