额济纳三角洲地下水水盐特征与植被生长的相关研究

根据野外实地考察、地下水采样和分析数据, 从空间尺度上, 讨论了额济纳三角洲地下水水盐的变化特征及其与植被生长的关系。研究结果表明, 额济纳三角洲矿化度总体由西南向东北升高, 东河SO₄^2-浓度下降, 其他离子增加, 西河离子浓度都呈上升趋势, 河道剖面表现先上升后下降的水盐特征; 终端湖盆为本区高矿化度地区; 地下水水盐条件制约植被分布、生存和演替, 各种植被类型适应不同的地下水位和盐分特征。     

额济纳绿洲不同植被覆盖下土壤特性的时空变化

额济纳绿洲地处干旱内陆河地区。在分析额济纳绿洲土壤特性的基础上,以不同植被类型下的土壤作为分析对象,根据观测的土壤含水量数据及环境因子的观测数据,研究了额济纳绿洲土壤水分的时空变化规律,分析了土壤水分变化与环境因子之间的关系,建立了土壤含水量与环境因子之间的回归模型。研究结果表明,土壤剖面土壤类型及结构差异较大,土壤类型的差异主要受成土条件的制约和外部自然环境的影响,戈壁地区与其他几种植被类型下的土壤差异最为显著;土壤类型及结构的差异,土壤容重变化的特性及土壤水势、土壤含水量的变化,直接影响着植被的生长和分布;额济纳绿洲不同植被类型下的土壤含水量变化差异显著;土壤含水量的季节变化分析表明,土壤剖面中不同层的土壤含水量变化也存在着一定的差异,可以分成不同的稳定变化层,急剧变化层和相对稳定层;土壤含水量的日变化受环境因子的影响较为明显,空气温湿度、土壤温度及地下水水位埋深是影响土壤含水量最为显著的因素。     

新疆铁干里克绿洲水文过程对土壤盐渍化的影响

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示：塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层含盐量相关性不显著;地下水埋深与土壤盐分含量密切相关,0～50cm表层土壤盐分含量随地下水埋深的增加而下降,其中0～20cm下降幅度最大。当地下水埋深较浅时,绿洲内土壤含盐量高,呈T型分布,盐分表聚性强,土壤盐分含量随土壤深度的增加呈下降趋势;当地下水埋深较深时,绿洲内土壤盐份呈菱形分布,中层土壤盐分高,且地下水矿化度和土壤盐分分布转折点均为6.0m。据此推断,6m是地下水盐分积聚和表层土壤盐分积累停止的临界地下水埋深。     

环渤海低平原微咸水区土壤盐渍化与盐分剖面特征

采用统计分析、主成分分析和聚类分析方法,结合GIS技术研究环渤海低平原微咸水区土壤盐渍化特征,并探讨盐分剖面类型和分布状况。结果表明:0~5cm表层土壤盐分属于强变异强度,5~60cm各土层盐分属于中等变异强度。土壤盐分变量的全部信息可由盐渍化、碱化、区域地下水埋深和矿化度、K⁺等5个主成分反映,其累计贡献率达87.88%。土壤盐分剖面分为表聚型、底聚型和中聚型,在环渤海低平原区的面积比例基本一致,约各占1/3。     

人工智能计算技术在新疆干旱区典型绿洲土壤盐分预测中的应用

针对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲土壤盐分动态监测中存在的方法问题,首先用灰色关联度模型分析影响形成土壤盐渍化的各因子,并确定其与土壤盐分之间的关联度,然后将人工智能计算技术引入土壤盐分的预测中,经过多次调整网络结构和参数,建立了预测表层土壤盐分的BP神经网络模型和RBF神经网络模型。结果表明：以潜在蒸散量、地下水埋深、地下水矿化度、土壤电导率、总溶解固体、pH值、坡度和土地利用类型8个因素为输入因子,以土壤含盐量为输出因子的BP网络模型和RBF网络模型可有效模拟土壤盐分与其影响因子之间的内在复杂关系,并且有较高的精度。BP网络模型预测误差略低于RBF神经网络。本研究可为分析和预测土壤盐渍化动态规律提供一种有效可行的新途径,是对传统土壤盐分动态研究的补充。     

克里雅绿洲地下水埋深与土壤盐分时空分异及耦合分析

在干旱区绿洲平原地带,地下水埋深与土壤盐分时空分异明显,且二者存在高度的交互耦合关系。为实现分时段、分区域对地下水进行综合利用及对土壤盐渍化进行有效治理,以克里雅绿洲为研究区,根据20个地下水样点及8个土壤样点的监测数据,采用经典统计学方法、地统计分析法及GIS技术对研究区地下水埋深与土壤盐分的时空分异进行了研究,并运用耦合系数模型计算了二者之间的耦合度。结果表明:地下水埋深夏秋季较深,冬春季较浅且研究区西北浅,东南深,由西北向东南递增;土壤盐分含量夏秋季快速下降,冬春季迅速上升且研究区西高东低,由西向东呈条带状递减分布;地下水埋深与土壤盐分含量之间存在交互耦合的关系。     

天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性对植物群落组成及结构的影响

将轮台天山南麓山前平原中下部自北至南分为4个地貌带:洪水剥蚀带、溢出带、三角洲带及两河交汇区带。并以土壤电导作为积盐程度的指标,分析了天山南麓山前平原4个地貌带土壤盐的分布特征:溢出带和三角洲带土壤盐分含量高,两端洪水剥蚀带和两河交汇区带盐分含量低。物种多样性及物种组成分析结果表明,自北至南物种多样性及物种数量都在下降,洪水剥蚀带主要为柽柳群落、琵琶柴群落,溢出带主要为柽柳群落、盐节木群落、盐角草群落,三角洲带及两河交汇区均为柽柳群落。通过相关性分析,土壤盐分与群落物种多样性相关性不显著。但是,土壤盐渍化的变化明显影响到植物群落物种组成的变化、群落类型的空间分布和演替。     

塔里木河下游间歇性输水对土壤水化学的影响

根据塔里木河下游2000-2006 年11 次间歇性输水影响下沿输水河道两侧地下水埋深、地下水化学组分变化的资料, 结合有关输水的基本资料和土壤盐分含量变化的适时监测数据, 分析了地下水化学特征的变化及影响其变化的各相关因子,结果表明：地下水化学特征的变化呈现明显的阶段性规律, 地下水化学组分的变化与距离输水河道的远近、地下水埋深、河道径流量以及土壤盐分含量之间具有较高的相关性; 地下水埋深在5 m 及5 m 以下时, 地下水化学组分含量较低, 水质较好。而埋深在5 m 时的水位条件能够满足该区域建群种植物的生存, 为输水条件下的理想水位;地下水化学特征变化的阶段性特点和土壤剖面盐分含量的分布规律及其相互关系说明,在当前输水模式下配合面上输水将能更好地促进生态恢复。     

黑河下游地下水波动带土壤盐分空间变异特征分析

以黑河下游地下水波动带为研究区,根据64个样点的实验数据,采用地统计分析法对区域土壤盐分空间变异函数理论模型进行了选择,同时还利用GIS交叉验证(Cross-Validation)对目前较为薄弱的空间插值方法的适用性选择问题进行了分析.并在此基础上对整个区域土壤盐分空间分布进行了模拟,进而分析了其空间变异特征.结果表明:(1) 受地下水影响,黑河下游地下水波动带土壤盐分含量整体较高,且其空间分布具有明显的变异特征.在沿河流流向及垂直于河流流向方向上,各盐分要素在整体规律性变化基础上都存在局部性变异,且这种局部性变异在垂直于河流流向方向上比河流流向方向更显著;(2) 各盐分要素的变程为本研究今后合理布置采样点提供了参考依据,同时也为黑河下游地区水文及生态研究提供了有关研究尺度的参考信息;(3) 研究区土壤盐分空间分布模拟也为该区植被恢复提供了必要的土壤盐分信息,这对本区乃至整个黑河下游植被恢复及生态重建工作都具有重要指导意义.     

水盐梯度下黄河三角洲湿地植被空间分异规律的定量分析

三角洲湿地植被的形成和分布同时受水深、土壤含盐量两个环境因子的作用。采用模糊数学排序方法分析了黄河三角洲湿地植被在水深、土壤含盐量两个环境梯度下的空间分异规律。结果表明,由TWINSPAN划分而得到的8个植被类型在模糊数学排序图中有各自的分布范围,界线明显。以穗状狐尾藻(Myriophyllum spica-tum)等水生植物为优势种的群落分布在排序图的左上部,为黄河三角洲湿地高水深、低盐分地区;以柽柳(Tam-arix chinensis)、翅碱蓬(Suaeda heteroptera)等典型盐生植物为优势种的群落分布在排序图的右下部,为黄河三角洲的低水深、高盐分地区;其他以芦苇(Phragmites australis)、荻(Triarrhena sacchariflora)、旱柳(Salix matsudana)等为优势种的群落分布在排序图的中部。利用Gini-Simpson指数,在模糊数学排序图中分析了植物物种多样性随水深、土壤含盐量梯度的空间变化,结果表明,高水深、低盐分和低水深、高盐分地区植物物种多样性均较低,而二者过渡区域植物物种多样性较高。     

额济纳盆地地下水盐化特征及机理分析

运用水文地球化学方法,分析额济纳盆地不同含水层地下水盐化特征及其机理。结果表明:额济纳盆地地下水受水文地质条件的制约,潜水的盐化自沿河主要补给区到蒸发排泄区具有明显的分带性,由河流主要补给区向北和向东西两侧,至居延海,进素土海子和古日乃湖中心洼地地下水,地下水由淡水,逐渐过渡为微咸水、中度咸水及极度咸水、盐水;承压水属于微咸水。依据地下水中各离子含量的比值特征的分析结果,控制本区地下水盐化的主要因素为硅酸盐矿物溶解和蒸发沉积作用,硅酸盐矿物溶解主要发生在沿河的地下水补给区;蒸发沉积作用主要发生在地下水径流-排泄区。深层地下水埋藏较深,蒸发的作用大大减弱,因而含盐量少,水质较好。     

额济纳盆地地下水补给机理研究

黑河下游的额济纳盆地,气候干旱,降雨稀少,盆地内分布着复杂的地下水含水层,濒临崩溃的生态系统靠其有限的地下水资源维持着,如何有效的评价地下水资源量,怎样合理的开发利用地下水资源,以及近期黑河治理规划工程实施后,对地下水资源产生何种影响,成为亟待解决的问题。对此,应用皮帕尔（Piper）图解法分析地下水的水化学特征类型,结合区域构造水文地质、地下水流场和环境同位素,分析盆地内不同地区的地下水补给机理：发现自流井区为一小区域的沉积中心,其来源不同于其他以黑河河水为补给源的地下水,而是来自中蒙边境山区的补给;古日乃草原地下水主要依靠黑河河水通过古河道渗漏的补给,而不是巴丹吉林沙漠的补给;赛汗桃来沉积中心的深层承压水来自其邻近上游地区潜水的侧向渗流补给。利用放射性同位素氚含量,初步估算出不同地区地下水的更新期,其地下水年龄均低于35 a。为评价黑河干流规划对地下水资源所产生的影响、合理开发利用地下水资源、保护脆弱的生态环境提供科学依据。     

塔里木河中下游地下水化学及其演变特征分析

 通过对塔里木河中下游14个断面57眼地下水监测井样品离子化学成分分析,探讨了塔里木河中下游地下水化学成分特点、水化学类型及演化规律。结果表明：塔里木河中下游各断面地下水pH值变化不大,矿化度和各离子差异明显,地下水水样以Na⁺、Cl^-占绝对优势;矿化度较低的断面其离子浓度变化较小,反之,矿化度高的断面其离子浓度变化幅度较大;从塔里木河中游沙吉利克断面至铁依孜断面地下水化学类型由以Cl-SO₄-Na、Cl-Na-Mg和Cl-SO₄-Na-Mg型水为主,逐渐过渡为以Cl-SO₄-Na-Mg和Cl-Na型水为主,在下游阿克敦断面至考干断面地下水化学类型由以Cl-SO₄-Na-Mg、Cl-Na-Mg型水为主过渡为以Cl-Na、Cl-HCO₃-Na和Cl-Na-Mg为主;时间上,2006年中游断面沿河道地下水化学类型由Cl-SO₄-HCO₃-Na型过渡为Cl-SO₄-Na-Mg型再到Cl-Na型水,而2010年则由Cl-SO₄-Na型过渡为Cl-SO₄-Na-Mg型再到Cl-Na型水,在下游,2006年沿河道地下水化学类型由Cl-SO₄-Na型过渡为Cl-SO₄-Na-Mg型再到Cl-Na（Mg）型水,2010年则由Cl-SO₄-Na-Mg型直接过渡为Cl-Na-Mg型和Cl-Na型水。塔里木河中下游水样化学组成均落在Gibbs提出的Boomerang Envelope模型上翼,暗示研究区水样化学组成受到蒸发/结晶作用影响。另外,土地利用变化、灌溉、施肥等人为活动的影响不容忽视。     

额济纳天然绿洲景观变化及其生态环境效应

基于研究区1987年LandsatTM和2001年LandsatETM+遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术手段,结合景观格局分析软件APACK,就近15年来额济纳天然绿洲景观格局变化进行了分析,并进一步探讨了由此所引起的生态环境效应。研究结果表明:1)天然绿洲面积与水域面积急剧缩减,绿洲荒漠化程度加剧;2)绿洲景观与荒漠景观过渡地带为各景观生态类型相互转化最为剧烈的区域;3)景观多样性与景观异质性程度减小,景观稳定性降低;4)景观变化所引起的生态环境效应包括地下水矿化度升高、水质下降,植被退化与物种多样性降低,沙尘暴危害加剧以及生态难民数量增加等。