全球气候变化背景下祁连山生态问题的地质学探析

祁连山生态问题产生的根源主要在于全球气候变化背景下冰川、冻土、植被、径流等及其水文循环的变化.该文以地球系统科学为指导,在宏观尺度上从系统演化的角度去探讨在全球气候变化条件下祁连山生态问题,认为这些问题的产生与地质过程密不可分,应以生态地质学的理论来研究这些变化的生态地质过程,并指出未来进行祁连山生态问题研究的科学路径,为祁连山的生态保护、河西走廊社会经济的持续健康发展提供科学依据.     

河西走廊灌丛植被的生态学研究

本文从生态学基本原理出发 ,对河西走廊灌丛植被以群落建群种为基础进行了分类研究 ,将灌丛植被划分为 8个类型 ,分别对灌丛群落的分布、生物学特性、生态学意义以及各类灌丛植被与土壤之间的关系 ,特别是对灌丛植被在改善河西走廊生态环境的作用、在干旱荒漠系统的防风固沙、建立荒漠草场以及防治荒漠化等方面进行了研究 ,并就河西走廊荒漠系统生态重建与可持续发展提出了对策     

基于GIS的祁连山植被NDVI对气温降水的旬响应分析

利用祁连山地区SPOTVGT-NDVI数据和气象站点旬平均气温、降水资料,运用最大化合成、趋势线分析和相关分析方法分析了祁连山植被的时空变化趋势,并从旬时间尺度上分析了祁连山植被对气温和降水的响应特征。结果表明:近10年来,祁连山年最大化植被NDVI增加了3.1%,植被改善、无变化和退化的面积分别占总面积的70.21%、21.44%和8.35%。祁连山植被NDVI对气温变化的响应大于降水,对气温和降水变化的最大响应滞后都为2旬左右。秋季植被NDVI对气温和降水变化响应最大,夏季植被NDVI对气温和降水响应的滞后期长于春季和秋季。祁连山植被NDVI对气温和降水变化的旬最大响应表现为中段大于东段和西段,NDVI对气温和降水变化的最大响应滞后期呈现出西段中段东段的空间分布特征。     

基于GIS的祁连山植被NDVI对气温降水的旬响应分析

利用祁连山地区SPOTVGT-NDVI数据和气象站点旬平均气温、降水资料,运用最大化合成、趋势线分析和相关分析方法分析了祁连山植被的时空变化趋势,并从旬时间尺度上分析了祁连山植被对气温和降水的响应特征。结果表明：近10年来．祁连山年最大化植被NDVI增加了3．1％,植被改善、无变化和退化的面积分别占总面积的70．21％、21．44％和8．35％。祁连山植被NDVI对气温变化的响应大于降水,对气温和降水变化的最大响应滞后都为2句左右。秋季植被NDⅥ对气温和降水变化响应最大,夏季植被NDVI对气温和降水响应的滞后期长于春季和秋季。祁连山植被NDVI对气温和降水变化的旬最大响应表现为中段大于东段和西段,NDVI对气温和降水变化的最大响应滞后期呈现出西段〉中段〉东段的空间分布特征。     

应建立祁连山省际保护协调机制

<正>在日前出台的《国务院办公厅关于进一步支持甘肃经济社会发展的若干意见》中,明确要求甘肃要加强生态建设和环境保护,构建西北地区生态安全屏障。这也是甘肃生态安全第一次被提到了国家安全的高度。同时,意见还要求,甘肃要加大祁连山冰川和生态系统保护力度,启动实施祁连山生态环境保护和建设规划。     

基于生态系统变化特征的祁连山国家公园甘肃片区生态治理成效分析

祁连山是我国西部重要的水源产流区和生物多样性保护优先区,长期以来受自然和人为因素双重影响,生态系统出现了不同程度的退化。为筑牢国家西部生态安全屏障,在多个已有自然保护区的基础上开展祁连山国家公园体制试点,其中甘肃片区位于祁连山北坡,自20世纪80年代以来实施了生态保护、恢复与建设等生态保护和修复工程并取得了一定成效,对生态治理成效的评价有助于发现存在的生态问题、提升生态建设规划及管护决策的科学性。本研究利用多源遥感数据,在提取生态系统类型与质量参数的基础上,通过其变化特征分析生态治理的成效。研究表明,近20年,研究区生态系统结构基本稳定,草地、森林、灌丛面积明显增加,裸地减少、植被覆盖增加,生态环境质量整体上变好,说明生态治理工程的实施取得了明显成效。但是,研究区具有重要生态服务功能的生态系统面积所占比例小,仅占46.7%,生态系统整体脆弱,维护生态安全、生态安全屏障建设压力仍然较大,生态保护与建设正处于关键阶段,未来需要针对生态系统存在的退化风险,加大生态保护和建设力度。     

河西走廓灌丛植被的生态学研究

本文从生态学基本原理出发,对河西走廓灌丛植被以群落建群种为基础进行了分类研究,将灌丛植被划分为8个类型,分别对灌丛群落的分布、生物学特性、生态学意义以及各类灌丛植被与土壤之间的关系,特别是对灌丛植被在改善河西走廓生态环境的作用。在干旱荒漠系统的防风固沙、建立荒漠草场以及防治荒漠化等方面进行了研究,并就河西走廓荒漠系统生态重建与可持续发展提出了对策。     

气候变化对河西绿洲农业的影响及对策

气候变暖和区域降水变化给河西绿洲农业生产带来严峻挑战。认识气候变化特征及其对农业的影响,提出应对措施,可为区域农业应对气候变化提供科学依据。基于河西绿洲气象观测资料,分析河西绿洲近58年(1961—2018年)气候变化特征,对比讨论气候变化对河西绿洲农业的主要影响,提出河西绿洲农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明,近58年,河西绿洲区年平均气温呈显著上升趋势,气温变化倾向率为0.364℃·(10 a)~(-1),年平均气温于20世纪70年初开始持续上升,年平均气温上升突变点出现在1997年。年降水量年际变化也呈显著上升趋势,降水量变化倾向率为4.341 mm·(10 a)~(-1),降水量于20世纪60年代开始上升,降水量上升突变点为2006年。气候变暖使河西绿洲作物生长季延长,春小麦、玉米的出苗期、生育期缩短,成熟期提前;作物适宜种植区和可以种植区海拔增加,多熟制北移,夏粮面积缩小,秋粮面积增大。弱冬性、中晚熟品种逐步取代强冬性、中早熟品种;玉米中晚熟品种种植适宜区上限高度已由海拔1 500 m提升到海拔1 800m左右。未来气候变化对绿洲农业发展利弊共存。夏季降水增多会增加径流量,山区降雪会增加冰川储水量;气温增高,有效积温增加,无霜期延长,复种指数提高;但是,气候变暖使灾害性天气的极端性增加,危害加重,对设施农业、大田生产造成的损失增加。要严格控制人工绿洲面积,提高土地生产力;优化农业产业结构,发展高效绿洲生态农业种植模式;加快特色农业建设,优化农业经济结构;依靠科技提升核心竞争力,逐步提高农业现代化水平;研究绿洲生态系统演变机理和驱动机制,维护绿洲生态系统平衡;发展节水生态农业,建立绿洲多元化复合种植结构;发展绿洲及过渡带舍饲畜牧业,延长生态产业链。通过上述的措施,科学开发利用气候资源,减缓气候变暖的不利影响,应对气候变化。     

陕北黄土高原典型人类活动影响下景观生态风险评价

植被恢复促进了景观格局和生态过程的改变,景观生态风险评价有助于揭示人类干预下生态系统结构、功能等在景观尺度产生的潜在不利生态效应。以生态脆弱、人与生态环境的相互作用敏感的陕北黄土高原为典型研究对象,根据2000、2005、2010和2015年夜间遥感地图、植被净初级生产力和土地利用数据,建立景观生态风险指数,对陕北黄土高原的综合风险状况及其变化进行定量评价,并对植被变化、城镇化分别与景观生态风险变化间的相关关系展开分析。结果表明,景观格局变化对生态稳定性有潜在影响,景观生态风险以增长趋势为主,2005—2010年景观生态风险增长的范围最大,涨幅为186.0%,其中,中风险和极高风险等级面积增长超2.7倍;2010—2015年景观生态风险增加有所缓解,增加12.9%;2000—2005年景观生态风险降低26.0%。景观生态风险低等级面积逐渐缩小,其他等级面积逐渐变大。其中,2005年后景观生态风险等级呈片状扩展,主要位于陕北西北部风沙区。植被变化、城镇化分别与景观生态风险值变化之间在西北风沙滩区均呈显著正相关。在景观生态风险增加区植被呈退化趋势;在景观生态风险低值区即退耕还林逐年拓展的区域,植被恢复促进景观生态风险的降低。植被恢复对景观生态风险的影响大于城镇化进程。研究成果对于区域发展和生态恢复的综合调控具有一定参考价值。     

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。     

漓江流域红壤侵蚀区植被演替与复合农林试验

漓江季节性的干旱和洪涝并存成为地方政府、有关专家和旅游行业密切关注的环境问题,漓江流域的环境建设尤其是上游森林植被恢复,成为生态治理重点内容。漓江上游红壤区植被类型主要包括针叶林、阔叶林、竹林、灌丛和草丛,植被的水分特征差异较大,植被的生态调节、水源涵养功能各异。在漓江上游红壤区开展4种模式的植被恢复和复合农林试验示范,3年的试验表明,乡土常绿阔叶树适应性强、有效保持水土,果林经济效益显著、但生态功能较差,木本药材林具有较好的生态功能和潜在的经济效益。通过调查和试验示范,提出亚热带红壤退化山地农林经营的植物种类和复合模式,对漓江流域水资源调控和水土流失治理提出建议和对策。     

祁连山大野口小流域生态系统水文调节服务的尺度特征

生态水文服务是生态系统服务的主要内容之一,在上游山地生态系统主要为通过植被-土壤复合体实现的水文调节服务。通过在祁连山中段北坡大野口小流域的监测及对2002—2010年间降水/径流的统计和相关分析发现,山地生态系统通过水文调节将不连续的大气降水转化成连续、相对稳定的径流,显著调节了径流的时间和空间分布。在次降雨和连续降雨期尺度上水文调节主要影响样地的降水-植被-土壤水的响应关系,在流域尺度上则影响大气降水-径流的关系。通过降水/径流比值在月、年尺度上的统计和相关分析发现,植被在生长季对流域径流量存在影响,但并没有影响到小流域大气降水-径流产流变化的年内总体趋势;植被生长对径流的影响可以在年际间反映出来。通过对2002—2010年植被指数(叶面积、净初级生产力和植被覆盖度)与"蓝水"、"绿水"占总降水量的比例的线性回归分析及相关分析发现,植被指数的提高与"蓝水"的减少和"绿水"的增加有一定的关联性。根据该研究结论,对祁连山区生态系统水文服务的评价应综合考虑上游生态维持与中、下游农牧业以及整个祁连山地区经济社会的协调发展,应客观认识上游山地生态系统"绿水"贮存与中、下游"蓝水"需求之间的矛盾关系。     

生态补水前后永定河两岸植被覆盖度变化及驱动力分析

植被是生态系统的重要组成部分,在能量交换、水土保持、防风固沙等方面具有重要作用。为了研究生态补水对永定河两岸植被覆盖度的变化的影响,基于Landsat-8卫星影像数据,利用影像图差值比较法、皮尔逊相关系数、残差分析等方法对永定河生态补水前后植被覆盖度时空变化及其驱动力进行分析。结果表明,（1）2014—2020年永定河两岸植被覆盖度总体上呈现西北高、东南低的分布格局,植被覆盖度变化呈现优化趋势,改善区域面积大于退化区域面积。（3）植被覆盖度与年气温的平均相关系数为-0.17,与年降水量的平均相关系数为0.15。植被覆盖度总体上与气温呈负相关,与降水量呈正相关,但具有显著性（P<0.05）的面积分别仅占23.03%和16.26%。（4）生态补水前,人类活动对植被覆盖度的影响主要是负面影响,而在生态补水后,人类活动对植被覆盖度的影响逐渐向好,发挥正面影响的面积占比63.04%。2014—2020年期间人类活动变化的趋势向促进植被覆盖度增长的方向发展。（5）气候变化和人类活动对于植被覆盖度改善和轻改善区域相对贡献在60%以上的面积占比分别为16.98%和68.09%,人类活动对于植被覆...     

阿尔泰山地森林草原生态功能区植被覆盖对气候变化的响应

新疆阿尔泰山地森林草原生态功能区(简称阿尔泰生态功能区)是《全国主体功能区规划》中明确的8个水源涵养型重点生态功能区之一,但其植被生态系统对气候变化敏感而脆弱。为了解气候变化背景下阿尔泰生态功能区植被生长状况,基于1986—2015年阿尔泰生态功能区7个气象站气温和降水量、植被覆盖以及植被类型数据,采用遥感技术和相关分析方法,研究阿尔泰生态功能区植被覆盖对气候变化的响应关系。结果表明:(1)1986—2015年阿尔泰生态功能区年平均气温整体呈现明显上升趋势,倾向率为0.34℃·(10 a)~(-1);年降水量整体呈波动循环上升趋势,倾向率为6.19 mm·(10 a)~(-1);年平均归一化差分植被指数(NDVI)值整体呈现缓慢下降趋势,倾向率较小,为-0.001 (10 a)~(-1);生长季NDVI呈明显上升趋势,倾向率为0.002 (10 a)~(-1)。(2)1986—2015年阿尔泰山生态功能区植被覆盖总体保持稳定,NDVI变化率为-0.001 (10 a)~(-1)～0.001 (10 a)~(-1)的区域面积占研究区总面积的60.4%;植被覆盖显著减少,即NDVI变化率-0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的3.1%,主要分布在西北阿尔泰山区;植被覆盖显著增加,即NDVI变化率0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的2.1%,主要分布在东南和中部地区。(3)1986—2015年阿尔泰生态功能区植被覆盖对降水量变化的响应大于气温变化。NDVI变化对气温和降水量变化存在一定滞后性现象,不同时段NDVI变化表现出不同的滞后期。     

2000—2020年北方农牧交错区植被生态功能变化及驱动因子分析

中国北方农牧交错区是种植业和草地畜牧业交错的生态过渡区,也是生态脆弱和生态敏感带,在中国生态环境保护中具有重要战略地位。为探讨2000—2020年中国北方农牧交错区植被生态功能变化趋势及其驱动因子,以北方农牧交错区的植被生态功能为研究对象,利用卫星遥感和气象观测数据,选择植被净初级生产力(NPP)、水源涵养能力和水土保持等指标来量化植被生态功能,采用空间叠加分析、趋势分析和相关分析等方法探索了植被生态功能长期变化趋势,分析气候和人为活动对植被生态功能变化的驱动作用。结果显示,2000—2020年北方农牧交错区95%以上区域的植被生态功能呈现变好趋势。其中,NPP、水土保持和水源涵养能力的提升幅度分别为57.1%、57.3%和86.7%。植被NPP由2000年的502.6 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同)增加到2020年的789.6 g·m~(-2)·a~(-1);水土保持量由2000年的473.5 t·hm~(-2)·a~(-1)增加到2020年的744.9 t·hm~(-2)·a~(-1);水源涵养能力指数由2000年的42.7增加到2020年的79.7。NPP、水土保持功能和水源涵养能力指数明显提高预示该区域生态系统向良性发展。其中,年降水量增加是驱动植被生态功能变化的关键气候因素。人类的生态保护措施使林地和草地等生态用地面积大幅度上升是促进生态功能提高的主要人为因素。     

乌鲁木齐河源冰川径流中总可]溶性固体和悬浮颗粒物的特征及影响因素分析

通过对天山乌鲁木齐河源1号冰川进行连续4年(2004-2007年)冰川融水径流观测取样,应用数理统计、不同参数和模型比较等方法,对径流中总可溶性固体(TDS)和悬浮颗粒物(SPM)的特征及影响因素进行分析研究.结果表明,总体上冰川区径流中TDS和SPM与其它区域相比浓度较低,且随时间变化明显.TDS年际变化较小,年内变...     

浙江省近20年植被变化趋势及驱动因子分析

浙江是长江三角洲经济区的重要组成部分,该区域植被变化受到生态气候条件以及人类活动等多种因素的影响。利用多源遥感和地面观测2000—2019年生态植被参量、气象和气候因子以及夜间灯光数据等,分析浙江区域生态植被变化及其驱动关系;利用一元线性回归和Mann-Kendall趋势检验探讨植被变化趋势,采用Pearson相关分析和多元回归方法等研究多元因子贡献率。结果表明,浙江区域近20年增强型植被指数(EVI)呈现显著增长趋势,总增长趋近年均值的7.66%,而总初级生产力(GPP)的增加总量约为多年均值的1.48倍。森林和城市区植被分别呈现显著增长和减少趋势(森林EVI:0.60×10~(-3)a~(-1)。城市EVI:-1.11×10~(-3)a~(-1))。气温、日照和降水共同影响植被变化特征,其中气温变化是引起区域近20年植被变化趋势的主要气候因子(r=0.54,P0.01)。夜间灯光变化代表的城市扩张等人为活动是引起城市及周边植被减少的主要原因(r=-0.60±0.13),而远离城市的人类活动对植被生长具有一定的促进作用(r=0.56±0.13)。植被年际变化的多变量贡献分布表明,表征人类活动的夜光数据在全省范围具有重要的影响,而气候因素则会影响局部地区。其中近20年浙江区域气温升高和城市扩张分别对省内植被具有显著的促进和抑制作用。因此,区域气候条件变化以及人类活动是影响浙江省植被生长趋势变化的重要因素。该研究对区域生态文明建设具有重要的参考价值。     

基于生态足迹法的区域水资源生态承载力计算与评价——以珠海市为例

研究了人类社会对水资源的消耗、对自然生态环境的影响以及该影响的量化方法和量化指标,将生态足迹法引入区域水资源承载力系统,构建珠海市水资源生态承载力计算模型,分析计算水资源供给对区域经济社会发展的生态承载力,并对该地区的水资源生态承载力进行生态盈亏和敏感性评价.结果表明,总体上珠海市水资源系统呈现生态亏损,亏损率为37%,水资源生态承载呈现超载现象,珠海市城市化进程中流动人口增长对区域水资源的生态承载压力较大.研究结果还表明,将生态足迹模型运用到地区水资源承载力中具有较高的可信度,对地方尺度具有适用性.     

基于植被覆盖度和遥感生态指数的成都市锦江区生态质量评估

快速准确评估城市生态质量及变化对于我国中西部地区高速发展城市的生态建设和环境保护具有重要参考作用.研究选择成都市锦江区2002、2009和2018年Landsat 5/8遥感影像,使用植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)对其2002-2018年间的生态质量及变化进行评估,结果发现:(1)锦江区2002、200...     

基于GIMMS与SPOT vegetation的中亚物候变化趋势及对比

植被物候是反映生态系统受全球气候变化影响的重要证据。作为生态与水资源系统最为脆弱的地区之一,中亚干旱区植被物候对气候变化的响应情况是当前的全球环境变化研究热点。文章以GIMMS和SPOT vegetation数据为基础,在TIMESAT物候信息提取软件的支持下,以动态阈值法提取了1982─2006年和1999─2012年中亚地区植被物候空间信息。结合Mann-Kendall趋势分析方法,对中亚地区2个时期的植被开始期,停止期和生长季长度的3种典型物候参数的历史变化情况和空间分布进行识别;同时,通过二维散点图和最小二乘一维线性回归的统计分析方法,开展了对1999─2006年8年重叠期期间GIMMS和SPOT vegetation所提取的3种物候数据对比分析。结果表明:1中亚研究区在1982─2006年和1999─2012年2个分段时期没有发生显著的整体性植被物候变化,其未发生显著性变化面积分别占研究区总面积的90%和95%;2农作物种植区域是中亚地区植被物候发生显著变化的主要区域;3对GIMMS与SPOT vegetation数据提取3种物候参数进行空间相关性分析结果表明,GIMMS和SPOT vegetation在提取的物候数据存在差异,开始期,停止期和生长季长度的相关性分别为[0.36,0.56],[0.32,0.49]和[0.28,0.45],且植被覆盖度高的区域要比覆盖度低的区域差异小,这也说明了不同遥感数据源在中亚干旱区植被物候信息提取一致性较差,其原因可能尺度差异和土壤背景值的严重影响。