干旱区农业绿洲景观格局研究

将地理信息系统（GIS）与景观格局分析软件FRAGSTATS相结合，选取了9个斑类类型指标和13个景观指标，从区域和绿洲2个尺度分析了金塔县及其境内的金塔农业绿洲和鼎新农业绿洲的景观格局。结果显示，区域尺度的景观格局体现了绿洲与戈壁等基质类型景观的镶嵌特征；金塔农业绿洲体现出冲、洪积三角洲的特征，即耕地从扇顶呈放射状与盐碱地相间分布；鼎新农业绿洲显示了沿河绿洲的特点，即景观类型以河道为轴对称分布。指出划定绿洲界限和提高数据分辨率是揭示绿洲景观格局与过程相互作用机制的关键。     

干旱区农业绿洲景观格局研究

将地理信息系统 (GIS)与景观格局分析软件FRAGSTATS相结合 ,选取了 9个斑块类型指标和 13个景观指标 ,从区域和绿洲 2个尺度分析了金塔县及其境内的金塔农业绿洲和鼎新农业绿洲的景观格局。结果显示 ,区域尺度的景观格局体现了绿洲与戈壁等基质类型景观的镶嵌特征 ;金塔农业绿洲体现出冲、洪积三角洲的特征 ,即耕地从扇顶呈放射状与盐碱地相间分布 ;鼎新农业绿洲显示了沿河绿洲的特点 ,即景观类型以河道为轴对称分布。指出划定绿洲界限和提高数据分辨率是揭示绿洲景观格局与过程相互作用机制的关键     

疏勒河流域绿洲荒漠过渡带土壤呼吸特征及其影响因素

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环研究的关键问题之一。为了研究绿洲荒漠演化过程土壤呼吸的变化特征及其影响因素,运用地统计学的方法分析了500 m间隔取样尺度下甘肃省玉门镇饮马农场一条绿洲荒漠过渡带(荒漠、荒漠-绿洲、绿洲)土壤呼吸速率在不同时期(5、7、10月)的时空变异性,并结合过渡带不同监测点的植被盖度、土壤温度、空气相对湿度、土壤容积含水量以及土壤0~20 cm土层pH值、盐分、HCO_3~-、Cl~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、K~+、Na~+等理化性质分析,探讨了环境因素与土壤呼吸速率之间的相关性。结果表明:从荒漠向绿洲过渡,土壤呼吸速率从荒漠端的1.21μmol·m~(-2)·s~(-1)逐渐增大到绿洲端的4.85μmol·m~(-2)·s~(-1),增加3倍。从季节变化来看,7月份土壤呼吸速率最大,10月份土壤呼吸速率最小,5月份土壤呼吸速率居中。绿洲荒漠过渡带土壤呼吸速率的变异系数为64.1%~78.1%,属中等变异。从空间相关性来看,7月和10月土壤呼吸速率的块金值为0.065和0.113,均小于0.25,空间相关性强;5月份土壤呼吸速率的块金值为0.690,空间相关性中等。研究发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著正相关关系(P=0.002)。     

黑河下游绿洲—过渡带—戈壁荒漠群落优势种叶片性状和生态化学计量特征

植物性状是植物与环境共同作用的结果,研究不同生境条件下植物叶片性状和生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应及生态适应策略.以黑河下游河岸绿洲、绿洲—戈壁过渡带和戈壁荒漠群落优势种为研究对象,分析荒漠优势种在生长旺季叶片干物质含量、比叶面积以及碳(C)、氮(N)和磷(P)的生态化学计量特征.结果显示:不同生境条件下叶片干物质含量和比叶面积均值分别为0.30±0.01和31.19±1.75 cm2/g;叶片C、N、P、C:N、C:P和N:P均值分别为316.51±20.04 mg/g、16.63±1.00 mg/g、1.10±0.18 mg/g、19.77±1.31、434.64±45.88和22.07±2.06;与区域、全国以及全球尺度相比,黑河下游荒漠优势种总体表现出较低的叶片C含量和比叶面积,较高的C:P和N:P.在不同生境条件下,叶片性状和化学计量特征存在显著差异性,河岸绿洲和绿洲—戈壁过渡带荒漠优势种叶片N:P大于16,表明河岸绿洲和过渡带荒漠优势种可能倾向于受P元素控制,具有保守性特点;而戈壁荒漠优势种叶片N:P小于14,表明戈壁荒漠优势种可能倾向于受N元素控制,具有较强的适应能力.上述研究表明,在生长旺季,N和P元素是黑河下游荒漠植物生长的限制性营养元素,与戈壁荒漠地区相比,河岸绿洲和过渡带可能受到P限制作用更为强烈,结果可为荒漠绿洲和戈壁荒漠植被恢复和管理提供科学依据.(图1表3参44)     

干旱区生态安全问题及其评价原理——以新疆为例

普遍的生态敏感性和整体的生态退化趋势,使干旱区成为社会适应和经济适度极端脆弱区,其生态安全问题的典型性和突出性,为完善区域生态安全评价理论体系提供了理想靶区。根据生态安全评价的一般原理和目标,通过剖析新疆绿洲区生态安全问题的驱动、压力和响应机理,主要利用地带性共扼和非地带性耦合分析方法,从哲学观和生态系统、景观生态、土地类型及其稳定性格局层面,初步构建了干旱区生态安全评价的基本原理,得出确保有效的生态需水和生态水位,协调水生态及水安全功能,是干旱区生态安全评价的基础;基于生态承载和再生恢复禀赋的合理、适度利用优势资源,是绿洲开发的生态安全保障;维护天然绿洲和荒漠的“生态标本”价值,引导土地利用的生态化转向,是绿洲生态安全评价的客观依据;通过系统的生态规划和景观设计,保持异质景观的竞争性统一和生态圈层结构的动态稳定性,是干旱区生态安全评价的核心内容。     

塔里木河下游典型绿洲边缘物种多样性特征和种群分布格局

2008年夏季采用样带样方法对塔里木河下游典型绿洲边缘7个断面进行植被调查,采用α多样性指数(丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数)和β多样性指数(Whittacker指数和Cody指数)分析环境梯度下种群多样性变化规律,利用种群分布格局指标(扩散系数、负二项参数、平均拥挤度、丛生指标和聚块性指标)定量分析绿洲边缘10个植物种群格局特征.结果表明:塔里木河下游典型绿洲边缘物种多样性特征受到土壤水分、盐分等因素限制,物种丰富度整体处于较低水平;α多样性指数表现为绿洲＞过渡带＞流动沙丘;从绿洲、过渡带到流动沙丘β多样性指数呈下降趋势;种群分布格局分析结果表明绿洲边缘10个植物种群均呈聚集分布,集群分布状态反映了干旱区植物种群对生存环境的适应特征.     

快速城镇化地区生态-环境-经济耦合协同发展研究综述

国外不乏城镇化与生态、环境双向作用关系、城市可持续发展路径等研究,但由于城镇化进程和国情不同,国外鲜见快速城镇化地区的研究。快速城镇化地区作为我国经济社会活跃的地带,又是矛盾多发、尖锐的地区,存在生态、环境、经济诸多问题。有必要梳理快速城镇化地区生态-环境-经济耦合协同发展的文献,查找研究的不足和努力的方向,贯彻生态文明,指导我国城镇化的快速发展与质量提升。当前快速城镇化地区的研究梳理为3个方面:其一,国家尺度、区域尺度、区位布局层面快速城镇化地区内涵外延界定,其存在的区内生态、环境、经济问题、以及区际矛盾;其二,快速城镇化地区生态维度、环境维度、经济维度等单一维度、某一方面的研究;其三,快速城镇化地区生态-环境-经济多要素、多维度间耦合关联与协同发展的研究。总结出当前研究存在的3个不足:即单维度研究多、两维度次之,多维度、系统性、多学科研究缺乏;结构、功能构成论研究多,耦合生成内在机理研究少;东部发达地区研究多,中西部加速城镇化地区研究少。基于此,提出了快速城镇化地区生态-环境-经济耦合协同研究努力方向,应针对微观、中观、宏观不同区域层次界定和研究快速城镇化地区;研究重点由单纯注重东部地区状态分析和问题验证,转向东部地区经验借鉴和中西部地区过程监督、指导并重。研究视角上综合运用经济学、系统学、地理学等多科学知识和方法;研究主要内容从生态、环境、经济系统构成论走向生成论。借鉴一般性区域生态-环境-经济耦合模式和耦合协同量化测度方法。注重理论研究和实践的对接,实现农户、企业、政府等主体,产业、生态、环境等政策,科技、制度、信息等要素,土地、规划、建设等管理部门的协同。     

黑河中游绿洲化地表特征参数研究

绿洲化影响地表水热传输和植被生长等能量物质的变化。以空间代替时间的方法,选择绿洲内部、荒漠绿洲过渡带及荒漠的不同演化阶段,采用地面调查和遥感反演的方法,定量分析了土壤水分、植被覆盖度、地表温度、地表反照率及地表净辐射等参数的变化及其之间的关系,为该地区地气系统能量与水分交换提供理论基础。结果表明,(1)绿洲化改变了地表的植被类型和土壤水分,依次为裸露沙丘(2.1%)-泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)+沙拐枣(Calligonum mongolicum)(2.4%)-梭梭(Haloxylon ammodendron)+柽柳(Tamarix chinensis)(2.2%)-沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)(3.8%)-杨树(Populus tremula)(4.6%)-制种玉米(7.8%)。(2)绿洲化增加了地表的植被覆盖度和净辐射,植被覆盖度由8%增加到85%,净辐射由480 W·m~(-2)增加到756 W·m~(-2),而降低了地表温度和地表反照率,地表温度由325 K降低到302 K,地表反照率由0.235降低到0.125。(3)植被覆盖度决定了地表能量的分配,改变了地表温度、地表反照率、地表净辐射,即植被盖度每增加1%,地表净辐射增加3.64 W·m~(-2),地表温度降低0.31 K,地表反射率降低0.002。绿洲化地表能量、水分和植被生长等参数的变化研究有助于理解绿洲可持续发展及水土气生相互作用,对荒漠绿洲过渡带生态系统稳定健康发展具有重要的参考价值。     

和田河流域绿洲区地下水“三氮”污染状况及影响因素

以和田河流域绿洲区地下水污染调查数据为基础,对地下水"三氮"的污染状况及影响因素进行了研究.结果表明,和田河流域绿洲区地下水"三氮"污染不是很严重,但随时间呈不断加重的趋势.硝酸盐氮是绿洲区地下水中"三氮"的主要存在形态,其含量、检出率和超标率最高,氨氮次之,亚硝酸盐氮最低.地下水中"三氮"含量的空间分布表现出一定的规律性,水平方向上,绿洲南部硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量普遍高于绿洲北部,而氨氮在北部的分布范围比南部广;垂直方向上,浅层潜水中"三氮"的含量高于中深层潜水;与新疆其他地区相比,和田河流域绿洲区地下水中硝酸盐氮含量较高,亚硝酸盐氮和氨氮含量较低.绿洲区地下水中"三氮"的来源主要与居民日常生活和农业生产有关,其存在形态和分布特征主要与水化学环境、包气带岩性和厚度及地下水径流条件等因素有关.     

甘肃河西走廊城市化与水资源的协调发展

在分析城市化与水资源交互胁迫关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与水资源协调发展的动态耦合模型,对甘肃河西走廊城市化与水资源协调发展的动态耦合规律进行了初步探讨。结果表明：自1985年以来,河西走廊城市化水平在曲折发展中呈现出明显升高的变化趋势;水资源压力不断增大,并呈现出对城市化具有一定影响的特征。目前河西走廊正处于城市化与水资源的协调发展阶段,然而随着城市化的推进,水资源压力不断增长,二者的耦合状态有不断减弱的趋势。这也进一步说明,在干旱区,水资源压力随城市化的推进呈现出一定的变化规律,城市化的发展往往是需要一定的水资源压力为代价的,然而随着城市化的发展,城市化与水资源的关系不断得以磨合,最终将朝着协调共生的方向发展。     

干旱区的城市生境特征与绿洲化对策

干旱地区的城市亦被称为绿洲。从其发生与生境状况分析,注意到近期城市的扩展已脱离绿洲型的发展轨道,而与全球城市模式类同,亦具城市化的共有弊病。又因所处区位受到荒漠气候的强烈影响,较其它地带的城市,其生境更加恶劣。干旱区居民长期凭借绿洲生境而生息劳动,早期出现的城市亦脱胎于绿洲。目前仍沿用绿洲以称城市,但与绿洲的生境相比较已面目全非,实质是以现代设施在荒漠中建立的水泥荒漠。目前全球范围正展开以改善城市生境为目标的生态城市建设,位处干旱区的城市应从其所在区位出发,以绿洲化作为生态城市建设目标,切实改善居民生存环境质量。应仿照绿洲,在外围营造阻隔荒漠气候侵袭的防护林,在市区通过营造片林与行道树,形成类似条田林网格局,以一定植被规模重构绿洲化城市,形成绿洲生境以改善城市居民生存条件,回归干旱区居民世世代代依存的绿洲空间。     

Oasis land-use change and its effects on the oasis eco-environment in Keriya Oasis,China

Land-use change in oases of arid zones play a significant role in the sustainable development and stability of oases. This paper presents a typical case of successful efforts to mitigate land-use change, its drivers and effects on the oasis eco-environment at Keriya Oasis in the western arid zone of China using remotely-sensed data, official statistics, and data collected by field investigation. Mathematical models were developed to quantify important elements related to land-use change, including net change and total change. The results indicate that: (1) approximately 17% of land-use types of Keriya Oasis changed between 1991 and 2002; (2) socioeconomic development, climate change, and economic polices contributed to land-use change in the oasis; (3) inappropriate human activities were the main cause of land-use change and eco-environmental degradation in the oasis; and (4) the stability of the oasis is threatened by land-use change and unexpected eco-environmental changes in the oasis and oasis–desert ecotone. The study suggests irrational human activity in arid zones, and that caution should be exercised to maintain stability and sustainable development of oases.     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

Biogeochemical zonation of sulfur during the discharge of groundwater to lake in desert plateau (Dakebo Lake,NW China)

As one of the important elements of controlling the redox system within the hyporheic and hypolentic zone, sulfur is involved in a series of complex biogeochemical processes such as carbon cycle, water acidification, formation of iron and manganese minerals, redox processes of trace metal elements and a series of important ecological processes. Previous studies on biogeochemistry of the hyporheic and hypolentic zones mostly concentrated on nutrients of nitrogen and phosphorus, heavy metals and other pollutants. Systematic study of biogeochemical behavior of sulfur and its main controlling factors within the lake hypolentic zone is very urgent and important. In this paper, a typical desert plateau lake, Dakebo Lake in northwestern China, was taken for example within which redox zonation and biogeochemical characteristics of sulfur affected by hydrodynamic conditions were studied based on not only traditional hydrochemical analysis, but also environmental isotope evidence. In the lake hypolentic zone of the study area, due to the different hydrodynamic conditions, vertical profile of sulfur species and environmental parameters differ at the two sites of the lake (western side and center). Reduction of sulfate, deposition and oxidation of sulfide, dissolution and precipitation of sulfur-bearing minerals occurred are responded well to Eh, dissolved oxygen, pH, organic carbon and microorganism according to which the lake hypolentic zone can be divided into reduced zone containing H₂S, reduced zone containing no H₂S, transition zone and oxidized zone. The results of this study provide valuable insights for understanding sulfur conversion processes and sulfur biogeochemical zonation within a lake hypolentic zone in an extreme plateau arid environment and for protecting the lake–wetland ecosystem in arid and semiarid regions.     

水、氮控制对短花针茅草原气体交换的影响

随着对气候变化日趋关注,人们对生态系统气体交换及其主要影响因素进行了大量研究。短花针茅草原作为荒漠草原的典型代表,是亚洲特有的一种草原类型,是最干旱的草原类型,生态环境异常严酷,系统极度脆弱,稳定性差,在自然和人为干扰下极易退化。以短花针茅（Stipa breviflora）草原为研究对象,通过控制降雨量以及氮素添加对生态系统气体交换进行监测,研究气体交换对降雨量和氮素添加的响应过程,揭示降雨量和氮素添加对生态系统气体交换的影响作用。该文在2012年自然条件下,采用自动CO2通量系统（Li-6400, Li-COR, Lincoln, NE, USA）野外测定短花针茅（Stipa breviflora）草原生态系统气体交换数据,比较研究了增雨施肥（WN）、增雨不施肥（W）、减雨施肥（RN）、减雨不施肥（R）、单独施肥（N）、自然状况（CK）条件下2012年气体交换变化规律。结果表明：整个生长季生态系统净 CO2交换（NEE）、总的生态系统生产力（GEP）、生态系统呼吸值（ER）都呈先升高后降低的趋势,并在生长旺盛期（8月）达到最大值。NEE在N、W处理下有升高,其他处理都降低。ER在N、WN处理下都有升高,其他处理都降低。GEP在W、N、WN处理下都有升高,其他处理都降低。NEE、ER、GEP都是在N处理中达到最大值。     

干旱区绿洲灌漠土Cu、Zn和Pb的吸附解吸特征

土壤重金属吸附解吸是影响土壤系统中重金属移动性和归宿的主要过程,影响重金属的生物有效性以及重金属在食物链中的传递等.配制一系列不同浓度的重金属,灌漠土对重金属溶液进行吸附实验24 h以达到平衡,再用硝酸铵和乙酸铵进行解吸实验24 h以达到平衡.利用热力学吸附平衡法,对西北干旱区绿洲灌漠土重金属Cu、Ni和Pb的吸附解吸行为进行序批实验研究.实验结果表明:(1)灰漠土在常温下对铜、锌和铅重金属离子的吸附等温线符合Freundlich型吸附模式,灰漠土对重金属铜、锌和铅的吸附能力由强到弱的顺序为:铅,铜,锌.(2)硝酸铵和乙酸铵解吸重金属的量与灰漠土吸附重金属量呈现出线性正相关,乙酸铵解吸重金属的量比硝酸铵解吸重金属的量大,两种解吸剂对铜、锌和铅重金属离子的解吸能力由大到小的顺序都为:铜,锌,铅,说明了一般外源的铜、锌和铅进入土壤以后,铜和锌可能比铅容易向四周转移.(3)硝酸铵和乙酸铵的解吸率呈谷形曲线,开始时硝酸铵和乙酸铵解吸重金属量的百分比随灰漠土吸附重金属量的增加而减小,在吸附量达到某一特定值时,解吸率随吸附量的增加而增加.灰漠土对铜、锌和铅的吸附作用以专性吸附为主,被灰漠土吸附的铜、锌和铅重金属离子较难解吸.     

重要生态功能区典型生态服务及其评估指标体系的构建

科学评估重要生态功能区的生态服务是管理者制定相关政策的基础,对促进重要生态功能区维护区域生态安全、支撑经济社会可持续发展具有重要意义。依据生态服务的空间转移特性,探索提出了重要生态功能区典型生态服务的概念与内涵,并在此基础上综合运用频度分析法、专家咨询法和层次分析法,构建了重要生态功能区水源涵养、土壤保持、防风固沙、生物多样性保护和洪水调蓄等典型生态服务的评估指标体系。结果表明：在指标体系中,影响水源涵养服务的主要是土壤质地和降水量;影响土壤保持服务的主要是植被覆盖度和丰富度指数;影响防风固沙服务的主要是植被覆盖度和大风时速;影响生物多样性服务的主要是植被景观多样性指数;影响洪水调蓄服务的主要是湿地容积和降水量。土壤、植被、地形和气候等生态因子是重要生态功能区典型生态服务产生与发挥的重要基础。     

Evaluating eco-sustainability and its spatial variability in tourism areas: a case study in Lijiang County,China

Studying eco-sustainability of tourism areas is part of sustainable development research. In tourism areas, the ecosystem comprises both the environment and the human system. The environmental system is basically physical, whereas the human system, consisting of both tourists and residents, is the dominant factor driving ecosystem change. If the combined influence of tourists and residents exceeds the carrying capacity of the environment, which is the ecological threshold of eco-sustainability in the tourism area, then the structure, function and stability of the environment will degenerate. Hence, eco-sustainability assessment of tourism areas should be based on analyses of the relationship between the influence of tourists and residents on the environment and the environmental carrying capacity. Using ecological footprint and tourism ecological footprint models, we developed and applied a synthetic assessment index system for eco-sustainability of tourism areas in Lijiang County, Yunnan Province, China, to conduct a quantitative spatial assessment for 2001. The eco-sustainability of Lijiang was high, with a harmonious relationship between regional socioeconomic development and the ecological environment. There were significant spatial differences in eco-sustainability among 24 towns in the region because of spatial heterogeneity in socioeconomic status, tourism development and environmental elements.     

近十年生态工程在中国的进展

我国生态工程近 1 0多年有进一步发展 ,研究和应用对象扩展为社会 -经济 -自然复合生态系统 ,目标明确为可持续发展 ,从追求一维的经济增长或环境与自然保护 ,走向富裕、健康、文明三维一体的复合生态繁荣。在充实“整体、协调、循环、自生”的生态工程原理和生态控制论的基础上 ,总结出生态工程设计的 8项原则。方法论发展为从物理过程的量化走向生态过程的序化 ,从工程结构的优化走向生态格局的进化 ,从机器的人工智能走向人的生态智能。技术路线发展了硬件、软件、心件耦合 ;多学科、多技术的系统组合 ;调控复合生态系统全生态过程 ;寓环境保护于生产和消费中 ,寓废弃物处理于利用中 ;结构和功能纵横耦合成食物链网式、生命周期式、生态系统式等网络结构