塔里木河下游输水间歇地下水埋深及化学组分的变化

基于适时监测资料,对塔里木河下游2006年11月第11次输水停止后地下水埋深和地下水化学特征时空变化进行分析总结,结果发现,塔里木河下游上段地下水埋深自2007年3月～2009年9月呈增加变化,地下水主要离子含量以增加变化为主;中段地下水埋深呈增加变化,但主要离子的含量以下降变化为主要特征;下段地下水埋深从2008年8月起呈减小变化趋势,地下水中主要离子含量随地下水位的上升而增加.在各断面距离输水河道远处,地下水埋深变化首先与断面距离水源地大西海子水库的远近有关,距离大西海子水库较近的英苏断面在输水间歇地下水埋深呈增加变化,但变化幅度不大;喀尔达伊断面地下水埋深在输水间歇以增加变化为主;阿拉干和考干断面地下水埋深在2008年8月以后才开始受到输水的影响,地下水化学特征的变化则表现出较复杂的变化.     

塔里木河下游区域植被时空变化

为了对比生态输水工程实施前后塔里木河下游植被变化,分析植被对生态输水的时空响应,基于1986-2017年研究区上方无云的22期Landsat NDVI数据,辅以波动分析、趋势分析,探索研究区植被的时空变化特征,并对其驱动因素进行分析。结果表明：（1）空间上,植被的分布与水资源的分布密切相关,主要沿河道和积水区域分布。（2）1986-2000年,NDVI呈现缓慢下降趋势,2000-2017年NDVI总体呈现波动增加趋势;植被对生态输水有一定的滞后性,且与输水量密切相关。（3）研究区NDVI时间序列的方差介于0.0077~0.1957间,存在明显的空间差异,其波动的大小与植被种类密切相关。（4）1986-2000年,植被的NDVI空间趋势以减小为主,并主要发生在英苏和老英苏附近;2000-2017年,植被的NDVI空间趋势以增加为主,且主要发生在沿河道区域和喀尔达依东侧。     

极端干旱气候下盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应

利用作者建立的塔里木盆地北部盐化草甸植被净初级生产力模型 ,模拟了极端干旱气候下盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应。结果表明 ,在一定土壤质地条件下 ,盐化草甸植被净初级生产力随地下水埋深的增加而逐渐下降。地下水埋深越大 ,盐化草甸植被净初级生产力对地下水埋深变化的响应越敏感。全球变化造成的温度升高对盐化草甸植被净初级生产力的影响 ,也是依地下水埋深的不同而有所差异。地下水埋深较小时,盐化草甸植被净初级生产力对温度升高的反应较小 ;随着地下水埋深的加大,其响应程度明显增加。因而 ,地下水埋深越大 ,盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应就越明显。     

基于地下水动力学模型的河流廊道潜水埋深研究

荒漠绿洲实质就是河流廊道及其影响区,其水分主要来源于河流径流补给,河流下泄水量的多少直接影响到河流廊道的安全与否。建立了适合干旱区河流廊道的地下水动力学模型,并提出了生态保护距离和潜水埋深参数的设定方法。研究认为,在生态保护目标确定后,通过分析河道渗漏补给的有效影响范围、植被生存所需的潜水埋深与河岸处潜水埋深的相关关系,确定河岸处潜水埋深,进而为制定河流下泄流量,保护干旱区河流廊道的生态输水提供技术支撑。     

黑河下游地下水位变化特征及其原因

论文选取分布于黑河下游段额济纳东河、 西河沿岸具有代表性的6眼长期观测井,根据其地下水位旬观测数据(1990-2009年),应用统计特征分析以及Mann-Kendall和Mann-Whitney趋势检验法分析黑河下游地下水位动态变化特征。研究发现:1990-2009年期间,东、 西河地下水位平均埋深存在上中部浅、 下部深的空间分布特征;下部地下水位埋深呈显著增加、 上中部呈非显著性减少态势。各井地下水位埋深在2000年后不同年份出现了变化趋势转折。分析表明:2000年实施的生态输水是研究区地下水位得以逐渐恢复的根本原因,但输水量不足、 抽取地下水灌溉是导致下部地下水持续下降的主要原因。研究结果可为黑河下游生态输水的效果评估和输水管理工作提供参考。     

玛纳斯河谷水源地植被生态水位区间研究

干旱半干旱地区地下水对植被生长起着至关重要的作用,科学定量植被生长和地下水位埋深的依存关系对干旱区生态维护与修复意义重大。结合野外植被样方调查,采用高斯模型对玛纳斯河谷水源地区域植被特征与地下水埋深间的关系进行了分析,对研究植被生态水位区间的确定进行了探讨。研究结果表明,玛纳斯河谷水源地植被沿河谷洼地向东西两侧阶地呈显著的垂直地带性分布;各种植被多度与地下水埋深间的关系符合高斯分布,灌、草群落对地下水位埋深的响应有显著区别;地下水埋深在1~4 m最适宜灌木植被生长,其限制水位为5.5 m;地下水位埋深在0.5~1.5 m时最适宜草本植物生长,其限制水位为2.5 m。研究区总体的植被生态适宜水位区间为1.0~5.5 m,生态警戒水位为5.5 m,生态水位下限为9 m。     

半干旱区湿地地下水埋深对芦苇SPAC系统水分运移耗散的影响

准确把握土壤-植被-大气系统（简称"SPAC"）中水分的运输和耗散规律是区域水资源可持续管理的重要前提。以白洋淀湿地为研究区,结合现场实测和模型模拟方法,探讨台田地下水埋深变化对芦苇SPAC系统中的水分运移耗散影响。结果表明:1）随着地下水埋深的增加,芦苇蒸散发（ET_a）开始下降,ET_a下降的地下水埋深阈值在100 cm左右;随着地下水埋深的降低,生长季0~120 cm土壤剖面由水分亏损转为盈余,亏盈转换的地下水埋深阈值在60 cm左右,并且亏损量与地下水埋深呈正相关。2）相同的地下水埋深变化对不同月的土壤水分储量、蒸散发的影响程度均存在差异,其中6月影响程度最高。在对白洋淀进行生态补水时,应避免在汛期前的春季进行大量的生态补水,可以优先考虑在生长末期的秋冬季来进行生态补水。3）综合考虑植被生长需求和生态节水,白洋淀芦苇最优的地下水埋深区间在110~150 cm,此时生长季内芦苇蒸散发具有10%~20%的节水潜力。     

塔里木河下游第五次应急输水后地下水恢复量的计算

依据塔里木河下游应急输水前与第五次第一阶段输水后地下水的监测资料,分析了输水前后地下水位的响应特征:地下水位在应急输水前持续下降,呈近似水平状态;输水后则由于接受了河道渗漏的补给,地下水位表现出逐次回升的趋势且受输水的影响,宽度(距离河道)也随之加大。在此基础上,逐断面拟合了第五(I)次输水后地下水位与离河距离的二次多项式方程,同时运用地下水水均衡的原理,推导了计算地下水净恢复量的数学公式,并以此为工具对第五(I)次输水后地下水的净恢复量进行了计算。     

生态输水后塔里木河下游地下水的动态变化

以生态建设和环境保护为根本的塔里木河下游生态输水工程,在实施近3年中,有10.15×10⁸m^3/生态水分5次流向塔里木河下游地区.随着生态水流的到来,该地区生态环境发生了明显的变化,直接反映在输水河道周围地下水的动态变化以及下游植被的响应上.根据近3年在塔里木河下游对地下水的动态监测,就生态输水后地下水位的变化规律进行了初步分析.结果显示,输水后地下水位表现出明显的时空动态变化规律.从时间上看,距河道远近不同的地下水位升降规律各异;从空间变化看,地下水位表现出以输水河道为中轴向外变化逐渐减弱和输水后不同地区地下水位抬升幅度的差异;鉴于地下水在达到一定水位以后其变化明显趋向复杂,而不同植被生长所要求的水位不同.因此,确定输水后的最佳生态水位将对今后在塔里木河下游进行大规模恢复和重建工作具有重大意义.     

黑河流域下游水分驱动下的生态演化

在 GIS 技术支持下,以地下水数值模拟模型为依托,分析了地下水埋深对植被群落(草地、有林地、疏林地和灌木林)盖度的影响,剖析了水源距离对景观变化的影响.结果表明,在一定的地下水埋深范围内,天然植被群落盖度与地下水埋深之间有着较显著的 LOGSTIC 关系(“S”型曲线),且草地植被群落盖度对地下水埋深变化的响应程度最大.从水源距离对景观空间分异的影响来看,随着水源距离的增加,非荒漠景观的分布面积比例逐渐减小.水源距离对景观动态也有着显著的影响.     

塔里木河流域综合治理的生态效应

结合塔里木河下游输水和中游段输水堤防建设工程,在下游、中游分别设置了9个和3个地下水位和地下水化学特征监测断面,并在中游的3个断面和下游的6个典型断面进行了植物样方调查,以分析综合治理工程的实施对地下水和植被的影响.结果表明,在生态输水影响下,塔里木河下游断流河道两岸地下水位抬升显著,植被的盖度有明显增加,胡杨的当年生枝叶都表现出积极变化;塔里木河中游地区在建有输水堤防又有生态闸的断面地下水位、水质以及植被综合优势比均明显好于无生态闸断面.     

Changes in groundwater levels and the response of natural vegetation to transfer of water to the lower reaches of the Tarim River

Restoration and reconstruction of the degraded Tarim River ecosystem is an important challenge.A goal of an ecological water conveyance project is to protect and restore the natural vegetation in the lower reaches of Tarim River by transferring water from Bosten Lake,through the river channel,to the lower reaches.This study describes the changes in groundwater depth during the water transfer and the respondence of riparian vegetation to alterations in groundwater levels.The results indicate that groundwater depth along the Tarim River channel has a significant spatial-temporal component.Groundwater levels closest to the river channel show the most immediate and pronounced changes as a response to water transfer while those further away respond more slowly,although the observed change appears to be longer in duration.With a rise in the groundwater level,natural vegetation responded with higher growth rates,biomass and biodiversity.These favorable changes show that it is feasible to protect and restore the degraded natural vegetation by raising the groundwater depth.Plant communities are likely to reflect the hysteresis phenomenon,requiring higher water levels to initiate and stimulate desired growth than what may be needed to maintain the plant community.Because different species have different ecologies,including different root depths and densities and water needs,their response to increasing water availability will be spatially and temporally heterogenous.The response of vegetation is also influenced by microtopography and watering style.This paper discusses strategies for the protection and restoration of the degraded vegetation in the lower reaches of the Tarim River and provides information to complement ongoing theoretical research into ecological restoration in arid or semi-arid ecosystems.     

生态恢复背景下喀斯特地区植被覆盖的时空变化——以黔中地区为例

为了揭示退耕还林(草)、封山育林和石漠化综合治理等生态恢复工程驱动下喀斯特地区的植被覆盖度的时空变化情况,以黔中为研究区,利用2000年、2005年和2010年三期的MODIS影像数据,通过NDVI像元二分模型法,对研究区植被覆盖进行了动态变化评估。结果表明:2000年到2010年,极高植被覆盖度面积持续增长,高植被覆盖度面积持续减少,极低植被覆盖度、低植被覆盖度和中等植被覆盖度面积先增后减,植被覆盖总体呈现转好趋势;此外,植被覆盖景观斑块数减小,平均斑块面积增大,香农多样性指数减小,表明这一时期内植被覆盖景观的破碎化程度逐渐降低,生态恢复工程取得良好实效。     

北部湾沿海地区植被覆盖对气温和降水的旬响应特征

论文分析北部湾沿海地区植被覆盖对气候变化的响应,为该区域植被恢复和植被生产力研究提供依据.基于研究区2000--2011年423景SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据及逐日气温和降水数据,利用像元二分模型,相关分析,偏相关分析和时滞偏相关分析等数理统计方法,对研究区植被覆盖时空变化特征及与旬降水和旬均温的相关性及滞后性进行分析.结果表明:1)近12 a来,北部湾沿海地区植被覆盖度平均值呈增长趋势,由2000年的65.23%增加到2011年的72.02%,增加了6.79%;2)研究区植被生长季旬NDVI均值介于0.21~0.67之间,在不同时期变化是不同的,其值呈现出"降低--增长--降低"3种变化过程;3)各种植被类型与温度具有显著的相关关系,全部通过了0.01的显著性水平,且NDVI与温度的显著性水平高于NDVI与降水的显著性水平,说明北部湾沿海地区植被覆盖NDVI对气象因子中的温度更为敏感;4)NDVI与气温的时滞偏相关系数显著高于NDVI与降水的时滞偏相关系数,旬NDVI与旬降水的滞后时间多集中于6~9旬之间,而旬NDVI与旬气温的滞后时间多以0~5旬为主;5)不同类型植被的生长对气温和降水的响应时间不一致,但与水热条件时滞偏相关系数越高的植被类型响应时间越短.上述研究结果表明,近12 a来北部湾沿海地区植被处于恢复状态,且植被对降水和气温具有明显的阈值和滞后性.     

辽河三角洲湿地植被生态状况变化特征分析

归一化植被指数（NDVI）是反映植被状况的重要指标,对植被生长和区域生态状况的研究具有重要意义。为探究辽河三角洲植被生态状况变化特征和未来发展趋势,基于1995—2009年的NOAA/AVHRR NDVI和2009—2020年FY3/MERSI NDVI数据,通过修正拟合和S-G滤波法构建了1995—2020年长时间序列NDVI数据集。利用趋势分析法、变异系数和Hurst指数分析辽河三角洲（盘锦地区）NDVI时空分布特征,重点研究了水田和沼泽湿地的植被生态状况变化规律和未来发展趋势。结果表明：（1）从时间变化上看,26 a间辽河三角洲NDVI呈波动增加趋势,年平均增长率为0.32%;NDVI年内呈典型的单峰型分布,最大值出现在7月下旬或8月上旬。（2）从空间变化上看,区域内NDVI呈西南—东北方向递增,最高值主要分布在水田区,次高值分布在沼泽区。（3）绝大部分水田植被逐年变好,且植被生态状况比较稳定,低波动变化区域占96.72%,未来植被生态状况将持续改善的区域占61.05%。（4）沼泽植被逐年变好的区域占97.67%,变好最明显的区域主要分布在南部沿海地区和双台子河口附近,且该区域未...     

半干旱山区采矿扰动植被指数时空变化规律

选取潞安矿区7个生产矿井中的8个试验工作面,采用概率积分法预测开采沉陷值;对2004—2007年7个时相(分别为2004年7月8日、11月1日,2005年2月1日、8月26日,2006年5月22日,2007年4月9日和6月1日)的SPOT2/4卫星遥感数据进行大气校正及波段运算,提取工作面开采沉陷前后的NDVI(归一化植被指数)平均值,经离散傅立叶变换得到NDVI时间序列曲线,以研究采矿扰动区植被指数的时空变化规律. 结果表明:①试验工作面地表覆被NDVI变化与采矿扰动区具有空间相关性. 非采矿扰动区(伪不变特征区)森林冠层的NDVI最大值由2004年的0.619451增至2007年的0.739987,平均年净增加6.18%. 在采矿扰动区,虽然开采前地表NDVI最大值呈增加趋势,但开采当年却显著下降,年均降幅达11.91%. ②试验工作面地表NDVI变化与采矿扰动具有时间相关性. NDVI在开采前表现相对稳定,受开采扰动虽出现下降但却滞后4～6个月,并且持续1～2a,其后转入上升期. 常村矿的S1-1#、S3-2#、N1-4#,漳村矿的2101#、2102#、2201#,五阳矿的5100#,王庄矿的5210#等8个试验工作面NDVI最大值年均降幅分别为12.24%、27.81%、15.79%、19.19%、7.19%、21.48%、13.25%和1.66%,平均值为14.83%. 在气候、耕作、采矿扰动等诸多因素影响下,采矿扰动是半干旱山区采矿区地表NDVI变化的主要诱因.      

胡杨生理指标对塔里木河下游生态输水的响应

根据塔里木河下游受生态输水影响的断面和未受输水影响断面的胡杨生理指标脯氨酸、脱落酸和叶片含水量的变化,就胡杨生理指标对生态输水的响应进行了初步分析.结果显示:①在受到生态输水影响的断面,胡杨叶相对含水量增加,脯氨酸、脱落酸因水分条件的好转而分解降低;在未受到生态输水影响的断面,因为干旱胁迫程度的加重,胡杨叶相对含水量减少,脯氨酸、脱落酸因积累而增加.②在生态输水前,胡杨生理指标总体上与地下水位变化相一致,即:随着地下水位的降低,胡杨脯氨酸和脱落酸水平增加;随地下水位的升高,脯氨酸和脱落酸水平有降低的趋势.③从个别数据的异常看,在塔里木河下游,当地下水位较低时,地下水位的升降仅是影响胡杨干旱胁迫的一个因子.因此,在塔里木河下游开展的生态输水工程,对该区胡杨生长的影响非常显著,它在一定程度上缓解了胡杨水分的亏缺,减轻了干旱胁迫程度.      

黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估

开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明：南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。