新疆伊犁河谷新垦区生态需水对土地利用变化的响应

利用新疆伊犁河谷新垦区1985年、2000年和2008年3期土地利用数据,分析了1985-2008年间土地利用变化情况,并利用土地利用类型生态面积及生态用水定额资料,剖析了新垦区24 a来生态需水对土地利用变化的响应。研究结果表明:①24 a间,伊犁河谷新垦区土地利用发生了明显的变化,在耕地扩张的同时,维持生态稳定的草地急剧减少,表征生态退化的盐碱地和沙地呈快速增加趋势;②研究时期内,新垦区生态需水量增加了2.811亿m3,各地类对其影响程度存在差异,其中旱地、水田和水域对其影响最为显著。③新垦区农业开发程度较高,耕地已经成为主要土地利用类型,其生态需水量一直占据首位,致使人工生态需水量远高于天然生态需水量。     

塔里木河流域未来最高和最低气温变化趋势

利用统计降尺度模型SDSM(Statistical Downscaling Model)对塔里木河流域未来最高气温和最低气温变化趋势进行分析.首先选取最高气温和最低气温作为预报量,并根据NCEP再分析数据与流域实测数据分别建立大气环流因子与流域最高气温、最低气温之间的相关关系,选择合适的大气环流因子作为预报因子.然后将所选预报量和预报因子的数据序列分为1961-1990和1991-2001两个时段,分别输入SDSM,用于模型率定和验证.模拟结果表明SDSM模型在模拟塔里木河流域最高和最低气温时能取得较好的效果.最后,将HadCM3输出的A2、B2两种情景输入率定的SDSM,来模拟流域未来最高和最低气温日序列,以分析两种情景下流域未来气温的变化趋势.其结果表明:塔里木河流域未来最高和最低气温总体变化趋势是升高的,两者在A2情景下升高幅度普遍比B2情景下高;两种情景下,最高气温增幅普遍较最低气温要大,夏季变化幅度最大,而冬季变化幅度最小,这些与中国总体变化趋势不同;最高和最低气温在大多数月份都呈增温趋势,只在1、2、11和12月份的部分时期呈降温趋势,且增温幅度明显要大于降温幅度,最高气温变化幅度极值出现在7月和12月,最低气温则为2月与6月.     

塔里木河干流年径流量变化及其人为驱动因素关联分析

根据塔里木河干流1957～2008年的年径流量监测数据,利用线性回归法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并借助相关分析和主成分分析法甄别影响径流变化的主要人为驱动因素。结果表明:近50多a来,塔河干流的年径流量呈显著递减趋势,与干流来水量变化趋势一致;人类活动自1975年左右开始明显的影响径流量,有效灌溉面积、农业人口、耕地面积和一产比重与径流变化相关程度最强,以引水灌溉为主体的农业经济活动成为影响径流变化的最重要因素;人类活动对径流变化的影响程度沿河道自上而下表现出逐渐增强的趋势。     

应用因子分析研究塔里木河下游生态环境的退化

采用SPSS分析软件,对塔里木河下游沿河道布设的39个样地进行了环境退化的因子分析。通过数学变换,9个观测指标被转换为2个综合指标(主分量)。根据本地区的实际,对2个综合指标进行了环境解释。依据这2个主分量的贡献率计算了塔里木河下游39个样地的因子得分,并据此进行了环境退化程度(荒漠化)的评价。从因子得分结果看,塔里木河下游地区呈明显的随距大西海予水库距离的增加荒漠化程度加重的特点,引起这一结果的主要原因是水、盐条件逐渐恶化带来的植被衰败。从分类的结果看,与本地区的实际基本相符合。这说明因子分析的方法综合了多指标的综合影响,划分的结果更加客观。     

塔里木盆地年平均气温的分形特征研究

根据分形理论、相空间嵌入定理、Grassberger和Procaccia提出的计算分维数的方法,对塔里木盆地22个气象台站50年(1956-2005)的年平均气温时间序列数据进行分析,计算其分维数,进一步应用普通克立格法、采用变异函数的指数模型对分维数进行了空间插值.研究结果表明.(1)该区域年平均气温的分维数为2.22～2.64,它提供了该区域气候吸引子的自相似结构的基本信息,表明模拟该区域气候系统至少需要3个独立变量,(2)分形维数的空间分布与地形地理位置密切相关,在地形地势复杂的地方及有地表径流的地方分维数的值较高,譬如在盆地边缘砾石带、盆地边缘绿洲带、盆地东部的罗布泊湖盆区分形维数均较高,约为2.55～2.57,表明这些地方气候变化较为复杂,沙漠腹地分形维数较低,约为2.51～2.55,气候系统的复杂性相对较低.     

塔里木河下游生态输水后衰败胡杨林更新能力与条件分析

对塔里木河下游3个样区生态输水后不同样地0—100 cm深土层中胡杨水平根系分布、繁殖更新能力、地下水位变化及成片胡杨林更新所具备的条件调查分析,结果表明：长期断流后,在低地下水位胁迫下胡杨0—100 cm的浅层水平根系发育严重受阻或萎缩消失,萌蘖能力微弱或消失。在距河道边50 m区域内,土层50—100 cm以下有较多的水平根系分布,生态输水后浅层根系具备萌蘖能力;距河道边50～150 m的范围胡杨浅层根系数量减少,分布深度下移,活力降低,实施萌蘖更新有一定的风险,而且随着与断流源区（大西海子水库）距离的增加,风险增大;距河道边250 m以上的区域胡杨水平根系很少,现阶段已基本上失去萌蘖更新的基础条件。胡杨集中分布区地表微地形复杂,大面积地表引流灌溉难度大,使得依靠种子和断根萌蘖实现更新十分困难。     

干旱环境下高温对胡杨光合作用的影响

在塔里木河下游3个地下水埋深（4.64 m,6.15 m,7.02 m）环境下,利用LI-6400便携式光合作用测定仪测定了胡杨叶片在适宜温度（27 ℃）和高温（39 ℃）下的净光合速率（Pn）、气孔导度(gs)、蒸腾速率（E）及胞间CO2浓度（Ci）,比较了不同地下水埋深下胡杨光合作用对高温的响应。结果表明：在3个地下水埋深下高温都使得光合速率和气孔导度明显减少,并且在地下水埋深（7.02 m）较深处,高温使得光合速率和气孔导度的下降幅度也最大,这都说明干旱胁迫加强了高温对胡杨光合作用的负面效应。然而,在同一地下水埋深下,由于高温的影响,胡杨叶片的胞间CO2浓度并未随着净光合速率和气孔导度的下降而减少,其原因很可能是气孔发生了不均匀关闭。而叶片的蒸腾速率和饱和水汽压由于高温作用的影响都明显增加,并且在地下水埋深7.02 m处,高温引起蒸腾速率的增加幅度是最小的,这表明了气孔对干旱高温胁迫下胡杨的光合作用具有一定调节作用。     

近50a来塔里木河源流区区年径流量的持续性和趋势性统计特征分析

对塔里木河源流区三条源流5个水文控制站1957-2003年近50 a的年均气温、降水及年径流资料,在进行Mann-Kenclall非参数统计检验的基础上,运用R/S法分析了5个水文控制站年径流量的Hurst指数,以统计特征估计未来径流量的变化趋势.结果显示:由于近年来温度的持续升高,阿克苏河的径流量有显著的增加趋势,并且其增长的持续性较强;和田河的径流量有微递减的趋势,但趋势并不显著,在未来的变化中,其随机性较强;叶尔羌河的径流量虽表现出增加的趋势,但趋势不显著,其径流量在未来的变化中将会是反持续性与随机性共存.     

羌塘中西部红脊山地区蓝片岩Sr-Nd同位素与锆石U-Pb年龄特征及其构造意义

红脊山构造混杂岩带位于羌塘地块的中西部,为古特提斯洋在该地区俯冲、碰撞形成的高压变质带,是羌塘中部低温高压变质带的重要组成部分。本文对红脊山混杂岩带内蓝片岩进行了系统的地球化学、锆石U-Pb定年及Sr-Nd同位素研究。结果显示,红脊山地区蓝片岩的原岩为碱性、亚碱性玄武岩,其中碱性玄武岩具有高TiO2(2.86%~4.84%),属高Ti玄武岩,富集轻稀土元素[(La/Yb)N=11.42~20.05]和高场强元素,地球化学特征类似于OIB;而亚碱性玄武岩,具有低TiO2(1.74%~1.81%),稀土总量较低(67.27×10-6~68.59×10-6)和轻稀土略微富集的特征[(La/Yb)N=2.49~2.81],与典型的E-MORB特征一致。Sr、Nd同位素组成:εNd(t)=-0.1~3.9,(~(87)Sr/~(86)Sr)i=0.704812~0.708365,表明该地区基性岩浆来自亏损型地幔。锆石的Th/U比值为0.33~1.33,并具有典型岩浆振荡环带结构;获得两组206 Pb/238 U年龄数据:其年龄加权平均值分别为288.3±1.9 Ma(n=15,MSWD=0.39)和304.2±2.3 Ma(n=14,MSWD=0.54),因此该两组年龄应代表蓝片岩原岩形成年龄,红脊山蓝片岩原岩形成时间相当于晚石炭世—早二叠世。结合区域地质事实和前人研究成果,红脊山基性原岩形成于大陆裂谷环境,其成因可能与地幔柱有关,与南羌塘二叠纪基性岩墙具有相同的构造背景及动力学机制。蓝片岩基性原岩年龄在红脊山乃至整个羌塘地区都鲜有报道,红脊山地区晚石炭世—早二叠世岩浆活动的厘定为精细刻画羌塘地区古特提斯构造演化过程提供了重要依据。     

塔里木河流域水储量变化及绿洲生态安全评估

绿洲是干旱、半干旱地区最具生态敏感性和独特性的景观类型,是维系人类生存和社会经济发展的重要区域。然而,在气候变化与人类活动双重影响下,干旱区水资源及其绿洲生境正发生剧烈变化。基于2000—2020年MODIS、GRACE卫星数据、土地利用数据和气象观测资料,通过计算植被覆盖度,估算植被初级生产力(NPP)和遥感生态指数(RSEI),系统分析了过去20 a塔里木河(简称塔河)流域陆地水储量和绿洲的动态变化并完成了绿洲区生态安全评估。结果表明：(1)2002—2020年塔河流域陆地水储量以0.27 mm·月^-1的速率减少,空间上塔河流域陆地水储量在北部和西部区域显著减少,而在南部区域显著增加。(2)2000—2020年塔河流域绿洲面积显著增加,面积增加6.49%(0.42×10⁴km²)。塔河流域整体生态环境呈转好趋势,生态等级由较差级别转为中等级别,生态改善区占总流域面积的69%,而生态退化区面积不足5%。塔河流域归一化植被指数(NDVI)由2000年的0.13增至2020年的0.16,近20 a植被覆盖度增加36.79%...