民勤盆地沙漠化、贫困化与水资源开发利用

以3S技术与PR A工具,通过对民勤盆地水资源状况的变化与沙漠化、贫困化发生发展规律对比研究,表明自然条件恶劣、基础设施弱是沙漠化、贫困化产生的内在因素,而人类活动则是强大的驱动力。石羊河流域武威盆地不合理的水资源利用造成进入民勤盆地水量日益减少,从20世纪50-70年代的4×108～6×108m 3下降到目前的0.5×108m 3,民勤盆地内大规模开采地下水导致水位下降达30m,同时造成地下水水质恶化、植被退化与沙漠化。沙漠化导致了贫困,贫困反过来加剧沙漠化,两者不断恶性循环。为此,要加强流域内水资源管理,严禁超采地下水;以“退耕还林,种草养畜”为出发点促进流域产业结构调整和节水;加大资金投入和科技扶贫,实现可持续发展。     

近50年来河西走廊地下水资源变化及对生态环境的影响

利用不同时期出山地表水资源和相应的地下水均衡计算结果,分析对比了近50年来河西走廊地下水资源变化特征。结果表明,自20世纪50年代以来,出山地表水资源年际变化相对比较稳定。与此同时,随着中游地区工农业生产的持续发展和水利化程度的日臻完善,地下水补给量逐步减少,由1955年的62.413×108m3减少到1999年的55.514×108m3,减少了6.899×108m3。由此引起了区域性地下水位持续下降、泉水资源大幅度削减、地下水开采规模和开采量逐年扩大、进入下游的地表水不断减少、水质恶化等水文地质问题。伴随着水资源利用分布格局的改变,河西走廊生态环境体系不断演变并趋于恶化。     

近50a塔里木河流域“四源”农业用水与干流生态系统结构变化关系研究

塔里木河源流区农业用水量直接影响下放至干流的水量,从而间接影响干流区生态系统结构的稳定性。为此,研究基于农业水足迹反映农业用水变化情况,进而分析塔里木河流域"四源"农业用水与干流生态系统结构变化的关系,为后续维护干流生态系统结构稳定性决策提供科学参考依据。结果表明:1960年代—1990年塔里木河"四源"农用地总量变化不大,阿克苏河流域新开垦量与叶尔羌河流域减少量相当,农业水足迹同时呈缓慢小幅增长,干流生态系统结构变化以自然绿洲生态系统缩小和荒漠生态系统扩张为主;以2000年为分界点,2000年之前"四源"农用地和农业水足迹显著增加,导致干流生态系统中自然水域生态系统、自然绿洲生态系统和荒漠生态系统皆有不同程度的萎缩,"四源"农业用水消耗是干流生态系统恶化的直接原因;2000年之后在生态治理工程的影响下,虽然"四源"农用地和总农业水足迹在持续增加,但是节水工程年均节约近27.22×108m3,保证了下游生态系统的需水量,使其得到一定恢复。     

大渡河上游干旱河谷区生态需水研究

为了预测南水北调西线一期工程实施对下游干旱河谷演变的影响,开展了对泸定县城以上大渡河流域干旱河谷区生态需水的研究,结果表明:①干旱河谷生态需水量为能够维系干旱河谷生态功能的基本环境目标、恢复干旱河谷生态景观的生态系统所需求的水量;②研究区干旱河谷总面积1185.00km₂,其中干暖河谷250.11km₂,干温河谷934.89km₂;③考虑输沙需水时,维持研究区干旱河谷的最小生态需水量为156.3×108m3,其中干暖河谷最小为58.8×108m3,干温河谷最小为97.4×108m3,不考虑输沙需水时,最小生态需水量仅为58.3×108m3;④河道外需水量占总生态需水量的5.7%;⑤考虑输沙需水时,研究区干旱河谷的最小生态需水量占总地表水量的68.84%,不考虑输沙需水时其只占总地表水量的25.68%,对生态脆弱区生态需水进行计算时需考虑输沙需水。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

民勤绿洲的环境问题及其治理措施

民勤绿洲目前面临多个严重的环境问题,包括绿洲地下水位急剧下降,荒漠化加剧,土壤次生盐渍化加剧,以及耕地的白色污染等.本文分别从自然因素和人为因素两个方面分析了导致这些环境问题产生的原因,并且针对不同的问题提出相应的治理措施.要解决民勤绿洲的这些环境问题,必须同时采取各项措施,包括严格控制人口增长,发展节水农业,降低对水资源的需求量,同时保护天然植被,恢复盐渍化土地,集中回收地膜减少白色污染等.这样才能逐步减少人与自然的矛盾,避免民勤绿洲成为第二个罗布泊.     

过牧对草地生态系统服务价值的影响——以甘肃省玛曲县为例

文章以甘肃省玛曲县为例,通过对该县草地状况的分析,以玛曲县20世纪80年代草地状况作为过牧前状态,目前草地状况作为过牧后状态,探讨过牧对草地生态系统服务价值的影响,并通过对该县草地生态系统的分析,建立了过牧对草地生态系统服务价值影响评价指标体系,即食物生产、调节大气、营养物质循环与贮存、控制侵蚀、涵养水源、环境污染净化六大功能。最后运用生态经济学方法对过牧造成的经济损失进行了初步估算。结果表明,玛曲县由于过牧造成的直接和间接经济损失分别为:食物生产1.50×108元,调节大气1.04×109元,营养物质循环与贮存0.99×108元,控制侵蚀1.02×107元,涵养水源3.94×108元,环境污染净化2.9×107元,总经济损失达到1.72×109元,其中,间接经济损失占91.3%。     

三峡工程对河流生态系统服务功能影响预评价

根据三峡工程对河流生态系统服务功能影响的特点,建立了评价指标体系,预评估了三峡工程全面竣工正常运行后,对河流生态系统服务功能的6项正面影响和5项负面影响。结果表明,防洪和发电是三峡工程的主要功能,年功能价值分别为106.84×108元和211.70×108元;旅游、减少有害气体排放、改善川江航道和水库养殖也是三峡工程的重要功能;6项正面影响的年功能价值总计489.70×108元。库区污染、泥沙淤积和水库淹没是三峡工程的主要负面影响,年损失值分别为24.06×108、7.22×108和6.27×108元;对生物的影响和对河流生态系统的占据,也是不容忽视的负面影响;5项负面影响的年功能损失值总计37.83×108元。     

三江平原湿地生态环境受威胁现状及其保育研究

三江平原位于黑龙江省东北隅,是全国著名的面积最大的自然湿地集中分布区之一。经过近50年大面积开发,天然湿地面积约从原来的534×10⁴hm²减少到113×10⁴hm²,仅占本区土地总面积10.39%的现有湿地基本上镶嵌在大型现代化农场群的耕地之中。自然湿地大量丧失,湿地景观破碎化,受到水源不足、水质下降威胁;湿地变成"孤岛"。湿地功能退化,湿地植物丰度下降,生物生产量下降,濒危植物增加,濒危动物,特别是珍稀水禽数量逐年减少。湿地资源开发对区域环境的影响应引起重视。为了改变湿地受威胁、生态与环境退化现状,必须实施湿地恢复、保育工程:即引水灌溉工程、廊道建设工程和关爱湿地工程。     

绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖时空变化研究

选择新疆于田县为研究区,从导致区域生态环境问题的主要驱动因素--土地利用/覆盖变化(LUCC)为出发点,以遥感技术为依托,对3个时相的陆地卫星数据及相关统计资料进行了处理,利用得到的土地覆盖差值图像,定量分析评价了该区域1979-2001年的时空变化趋势及其主要驱动机制.结果表明:造成绿洲-荒漠交错带生态环境变化的原因主要是绿洲人口数量的剧增以及过渡樵采等,不合理的水土资源利用导致绿洲荒漠化和交错带地下水位下降.绿洲-荒漠交错带普遍存在植被覆盖度大面积下降现象,原先连续的过渡带已有转化成生态裂谷的趋势,绿洲的屏障作用进一步降低.在绿洲外围风沙前沿地带,地表裸露、松散,在起沙风的作用下,流沙侵入农田,进一步恶化了本已很贫瘠而又脆弱的农业生态环境.因此,现阶段绿洲外围生态环境较为恶劣,整体处于不稳定状况.      

不同下垫面土壤凝结水特征及其影响因素

凝结水是干旱区生态系统重要的水分来源。2010年6-7月采用底部连通和不连通的微渗计对塔里木河下游地区胡杨林、柽柳丛和裸地3种典型下垫面土壤凝结水的变化特征、形成时间及其影响因素进行了研究。结果表明:①观测期间研究区裸地土壤凝结水总量最多,其次为柽柳丛的,而胡杨林的最小,其凝结水总量分别为2.60、2.49、1.26 mm,方差分析显示,不同下垫面类型土壤的日均凝结水量之间存在极显著差异(P<0.01);②凝结过程一般从22:00持续到次日8:00,晴天日出后一定时间范围内凝结现象仍继续发生,3种下垫面土壤凝结水量的变化趋势均呈双峰曲线,2:00~4:00左右达到第1个峰值,第2个峰值出现在8:00左右;③连通微渗计产生的凝结水量显著高于不连通微渗计的(t<0.01)。凝结水量主要受气温、大气相对湿度、地温、风速以及下垫面等因素的影响。     

额济纳绿洲生态环境保护对策的探讨

黑河下游额济纳河沿岸绿洲是阿拉善独特的三道生态屏障——额济纳河沿岸绿洲、横贯东西绵延800多公里梭梭林带、贺兰山天然次生林之一。三道生态屏障同时也是我国西北地区的一条重要生态防线。但由于气候旱化和对动植物资源的不合理开发利用等因素的共同作用,目前黑河下游额济纳河沿岸绿洲生态功能退化严重,生态防护功能受损。为改善黑河下游额济纳河沿岸绿洲的生态环境状况,恢复额济纳绿洲生态功能,需要尊重自然规律,遵循生态学原理,在可持续发展原则指导下合理开发、利用自然资源,加大环保监管力度,综合运用经济、工程、法制、宣传等规划管理措施和手段加强生态环境保护与建设,保护额济纳绿洲生态屏障。     

额济纳绿洲生态环境保护对策的探讨

黑河下游额济纳河沿岸绿洲是阿拉善独特的三道生态屏障——额济纳河沿岸绿洲、横贯东西绵延800多公里梭梭林带、贺兰山天然次生林之一。三道生态屏障同时也是我国西北地区的一条重要生态防线。但由于气候旱化和对动植物资源的不合理开发利用等因素的共同作用,目前黑河下游额济纳河沿岸绿洲生态功能退化严重,生态防护功能受损。为改善黑河下游额济纳河沿岸绿洲的生态环境状况,恢复额济纳绿洲生态功能,需要尊重自然规律,遵循生态学原理,在可持续发展原则指导下合理开发、利用自然资源,加大环保监管力度,综合运用经济、工程、法制、宣传等规划管理措施和手段加强生态环境保护与建设,保护额济纳绿洲生态屏障。     

中国西北地区人工绿洲的开发与可持续发展

中国西北地区的人工绿洲是当地人类赖以生存的物质基础和未来文明建设的主要依托，也是本地区独有的人工生态景观。中国西北属干旱、半干旱地区，于是蒸发量大、降雨量小。光热资源充足为当地的主要气候特征，为人工绿洲的开发与发展准备了前提。通过人为作用于干旱、半干旱地区，把地下水或者河流水引入进行灌溉，增加土壤水份，改善土壤成分，形成了可供人类生存的绿洲。西北地区的人工绿洲经过2000多年的曲折道路，有的已消失，有的正在衰退中，有的取得了良好的生态、社会和经济效益。分析中国西北地区的水土源与引水开垦条件及人工绿洲的发展趋势和现存的生态问题。从而得出，人类对水资源的不合理利用是导致人工绿洲生态失衡的主要原因，总结人工绿洲衰退的原因，提出西北地区人工绿洲可持续发展的模式。     

基于灌区尺度的聚落与水土资源空间耦合关系研究——以张掖绿洲为例

灌区是构成绿洲的最基本单元,在人工灌渠系统的强烈控制与引导下,渠系的供水量决定了灌溉面积(水浇地)的大小,而水浇地的规模又决定人口的承载能力,因此,水-土-人系统存在着高度的相互依存性和共生性。论文应用空间自相关分析模型的Getis-Ord G_i^*指数,选取张掖39 个灌区中的3 个灌区(新坝、平川、盈科)分别代表沿山独立灌区、绿洲边缘区灌区和绿洲中腹灌区进行分析。结果表明,新坝灌区受独立水系和水资源保证程度的深刻影响,渠系、水浇地和居民点自干渠向外,由热点地区逐渐转变为冷点地区,居民点、干渠、水浇地具有明显的空间聚集特征,渠系对水浇地分布具有显著的控制和引导作用。平川灌区受黑河干流走向的影响,居民点、水浇地表现出明显的核心-外围特征,黑河沿岸干渠对居民点和水资源具有较强的基础性作用。盈科灌区由于水资源丰富,保证程度高,渠系对于水浇地和居民点的控制作用反而低于其他两类灌区。     

荒漠河岸多枝柽柳灌丛碳氮磷化学计量特征及其影响因素

为了解群落水平下荒漠河岸多枝柽柳（Tamarix ramosissima Ledeb.）灌丛的碳氮磷化学计量特征及其影响因素,在黑河下游荒漠河岸3 800 m范围内,沿垂直河道方向上设置9个采样点,采用相关性分析、冗余分析（RDA）和偏冗余分析（pRDA）方法,对多枝柽柳群落的碳氮磷化学计量格局及其与环境因子的关系进行研究.结果表明:黑河下游荒漠河岸多枝柽柳群落TC、TN、TP含量平均值分别为380.27、30.42和1.54 mg/g,C:N、C:P和N:P平均值分别为12.98、257.09和20.04.与全球和区域尺度物种水平研究相比,黑河下游荒漠河岸多枝柽柳灌丛群落具有较低的TC含量、较高的TN含量和N:P以及相对稳定的TP含量.多枝柽柳灌丛群落碳氮磷化学计量特征变异系数相对较小,内稳性较强,相对较高的N:P（14.55~27.20）表明群落水平下多枝柽柳灌丛更倾向于受磷元素的限制.在沿河梯度上,多枝柽柳群落TC含量和TN含量均随沿河距离的增加呈显著下降的变化趋势,而C:N随沿河距离的增加呈波动上升的变化趋势;TP含量呈先降后升的变化趋势,而C:P和N:P大致呈先上升后下降的变化趋势.多枝柽柳灌丛群落的碳氮磷化学计量特征与土壤理化属性存在一定相关性,土壤含水量、土壤容重和土壤pH是影响多枝柽柳群落碳氮磷化学计量特征变化的关键因子,三者共同解释了总变异的57.7%,其中土壤含水量解释了总变异的32.8%.研究显示,土壤水盐与多枝柽柳灌丛的碳氮磷化学计量特征关系密切,土壤含水量在解释多枝柽柳灌丛碳氮磷化学计量特征变化方面比土壤pH更为重要.      

西北内陆干旱区水资源承载能力研究

在西北内陆干旱区水资源生产能力分析的基础上,定量地给出了该区域重点地区的水资源承载力。针对生态环境脆弱的内陆干旱区特点,探讨了水资源承载力的主要研究内容、特性和影响它的主要因素,然后提出了水资源承载力的指标体系、计算流程和边界条件,分析计算了其水资源生产能力。研究结果表明,利用新疆、河西、宁夏的农产品弥补关中和柴达木农业生产的不足,利用新疆、关中、柴达木的工业生产弥补河西、宁夏工业生产的不足,2020年西北重点地区完全可以承载其6384×104人的预测人口,且能保证每人有年均400kg粮食和2×104元以上的富裕生活水平。     

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.      

基于GIS的黑河流域生态环境敏感性评价与分区

针对黑河流域存在的主要生态环境问题,利用调查资料和相关研究成果,在GIS支持下,对流域生态环境敏感性进行综合评价,明确了生态环境敏感性分布规律及其地域差异,在此基础上,对生态环境功能区进行划分,并对各区存在的主要生态问题提出整治对策,为流域生态环境建设和保护规划方案的制定提供依据。研究结果表明:①黑河流域的生态环境敏感性区域分布比较广泛,其中土壤侵蚀高度敏感区占2.05%,主要集中在祁连山区;②沙漠化极敏感区面积占37.06%,主要集中在流域下游额济纳旗和金塔县;③土壤盐渍化敏感区主要集中在流域中部绿洲,对于这些敏感区域的保护,应该作为生态环境保护和建设的核心。依据评价结果,流域划分为7个生态功能区。     

疏勒河中下游绿洲胡杨林土壤水盐的空间变化特征与成因

胡杨林对保护疏勒河中下游绿洲脆弱的生态平衡具有决定性作用。认识疏勒河中下游绿洲胡杨林土壤水盐的空间变化特征与成因有利于胡杨林保护和更新复壮,促进研究区绿洲可持续发展。研究基于河西走廊疏勒河中下游绿洲天然胡杨林下8个采样点720个土壤样品,应用地统计学和数理统计学方法研究了胡杨林土壤水盐的空间变化特征及其原因。结果表明:研究区土壤含水量随深度而增加,土壤全盐量变化与之相反,两者在80 cm土层之上变化剧烈,之下变化平缓;且明显存在着自中游向下游土壤含水量逐渐减小,土壤全盐量逐渐增大的空间差异。土壤水盐含量变异明显,但均属于中强度变异。自然和人为因素共同作用造成研究区土壤水盐空间分布差异显著。