塔里木南缘绿洲"冷岛"效应及与植被覆盖相关分析——以于田绿洲为例

温度是生态系统中极其重要的因子。在中小尺度区域的热量资源和热场分布,对绿洲冷岛效应进行研究,评价绿洲的生态环境状况。通过利用TM/ETM遥感影像和利用Sobrino普适性单通道算法定量,反演了塔里木南缘于田绿洲1989年,1999年,2002年三个时期的陆地表面温度,通过植被覆盖度遥感估算模型提取了植被覆盖度。尝试将绿洲冷岛作为绿洲状况的评价因子,分析了温度场时空变化,在归一化地表温度-植被覆盖度二维散点图计算的基础上,对温度与植被覆盖的相关性进行分析。结果表明:(1)于田绿洲的冷岛效应有逐年减弱的趋势,主要表现为绿洲中心相对温度的升高;(2)将地表植被覆盖作为影响绿洲温度场变化的动因,结果显示,于田绿洲地表温度状况与植被覆盖状况有明显的负相关关系,相关系数在-0.48～0.78之间。地表温度对植被覆盖程度的变化十分显著。文章指出,冷岛效应对绿洲发展具有重要意义,可以将绿洲冷岛效应作为绿洲生态环境状况评价的一个重要指标。     

干旱区典型山地绿洲荒漠系统中绿洲土地利用/覆盖变化对生态系统服务价值的影响

研究土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要意义。对处于干旱区典型MODS（Mountain-Oasis-Desert System）系统中的新疆南部且末绿洲1989年Landsat TM 影像及2004年的CBERS遥感影像进行处理,分析且末绿洲15 a来的土地利用/覆盖变化。在此基础上,采用中国陆地生态系统服务价值的测算方法,评估且末绿洲土地利用/覆盖变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,1989-2004年,且末绿洲减少的土地面积有林地、戈壁沙地和盐碱地,增加的土地面积有水域、建筑用地和耕地。林地减少了41.73％,耕地增加了58.04％。1989年且末绿洲生态系统服务价值总额为184 349.88万元,2004年为176 970.72万元,15 a间,生态系统服务价值损失了7 379.16万元。林地面积的减少是生态系统服务价值减少的主要原因。保护区域生态环境,恢复和提高区域生态系统服务功能是该区域生态环境建设的重要任务。     

新疆绿洲城市生态环境系统脆弱性分析

基于对脆弱性概念的理解,在对绿洲城市生态系统脆弱性概念的界定的基础上,运用熵值法,对新疆绿洲城市生态环境系统脆弱性进行评价研究。结果表明:①绿洲城市规模越大,生态环境系统脆弱性越大;②在不同发展类型城市中以工业、石油开采业为主导产业的城市脆弱性较大,以商贸、旅游和农畜牧业加工为主导产业城市脆弱性较小;③从空间分布来看,生态环境系统脆弱性呈现出东疆>北疆>南疆的特征;④绿洲城市生态环境系统对环境污染、能源和水资源消耗量等扰动具有较高的敏感性,这一特征对绿洲城市生态环境系统脆弱性的影响更为显著。最后根据不同城市脆弱性特征将其划分为4种类型。     

甘肃省武威市绿洲生态环境综合评价及其整治方略

以甘肃省武威市为例，从绿洲生诚系统熵变的角度，试图建立满足因子量化要求和适于综合评价属性的绿洲生态环境评价和调控方法，按照系统稳定度熵值的大小，对绿洲生态环境质量进行了综合评价；根据各评价指标对系统稳定度的贡献，依次提出了绿洲生态环境的整治方略，以期对绿洲生态环境恢复和重建奠定科学基础。     

干旱区绿洲生态研究及其进展

随着干旱区绿洲生态研究的进展,对绿洲内涵的认识和理解也不断得以深入和完善.在归纳总结了众多学者对干旱区域绿洲生态研究状况的基础上,从绿洲的定义、生态系统结构以及绿洲生态研究的主要方向进行了较为详尽的阐述.     

绿洲生态系统及其环境特征

绿洲是干旱区最重要的生态系统 ,其环境特点、结构和运行机制都与陆地生态系统中的其它生态系统类型有着显著的差别。本文对绿洲生态系统进行了较为系统的论述 ,讨论了与绿洲生态系统密切相关的重要环境要素的特点 ,以及绿洲生态系统的结构特点和运行机制。     

基于物元模型的民勤绿洲土地生态安全评价

针对生态脆弱区民勤绿洲土地与生态环境系统的特点,运用“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建了该区域土地生态安全评价的指标体系和权重,基于物元理论建立了土地生态安全的复合物元模型,对民勤绿洲土地生态安全进行了研究。结果表明:①2005-2007年民勤绿洲土地生态安全整体上呈现出“不安全-较不安全”的上升趋势,并有向更好等级发展的动向,说明近年民勤绿洲环境保护投入和治理绩效明显。②各单项指标存在明显的分异。人均水资源、化肥施用量、森林覆盖率、荒漠化程度、工业废水排放达标率、贫困人口比例和能耗成为制约该区域土地生态安全水平提升的重要因素,也反映了该区域土地生态系统环境容量低,极其脆弱。     

民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明：民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。     

荒漠绿洲交错区绿洲扩张与主要水文过程

干旱区绿洲扩张主要发生在荒漠绿洲交错区(边缘区),绿洲空间变化对地表主要水文过程有直接影响。为了更好地了解这一变化机制,以绿洲与沙漠、荒漠、石质裸山交错分布的张掖绿洲边缘区为对象,采用F显著性检查和Mann-Kandell趋势分析对1987年以来绿洲与不同生态系统之间转化特点与趋势进行了研究,同时分析了绿洲扩张与主要水文过程关系。结果表明:1987-2017年来荒漠绿洲交错区不同生态系统空间变化主要发生在绿洲与沙漠和荒漠3种生态系统之间。转化以绿洲扩张为主要特点,累积扩张了1 696.86 hm^2,平均每年56.56 hm^2。其中,沙漠和荒漠分别转化了31.73 hm^2·a^-1和24.83 hm^2·a^-1。黑河中游干流用水量在研究时段内无显著性突变,多年平均为7.68×108 m^3,对绿洲面积扩张无显著性影响。但是地下水埋深在1998年发生显著性突变,突变周期发生在1997-2000年。总体来看,绿洲面积每增加520 hm^2,地下水埋深下降1 m。地下水位埋深对绿洲扩张有显著性影响,是绿洲扩张最敏感的水文过程要素。     

绿洲生态预警信息系统初步设计

绿洲生态预警信息系统是实现绿洲区域生态环境评价、预警及动态监测的先进手段．将为绿洲区域可持续发展提供辅助决策信息。论文对系统的网络拓扑结构、系统总体逻辑结构、系统功能、分级权限等进行了初步设计,以期为绿洲生态保护与社会可持续发展提供一个可行的辅助决策系统实现方案。     

新疆且末绿洲土地利用变化机制与驱动力分析

土地利用与覆盖变化是全球变化研究的重要组成部分,干旱区土地利用与覆盖变化的机制与驱动力又是干旱地区相关问题研究的核心。新疆且末绿洲特殊的MODS背景,制约着LUCC的一系列过程及其规律。LUCC是各种自然、社会、政治、经济和文化因素相互作用的结果。驱动力类型与特征受绿洲时空特征的制约而表现出不同的特征。在区域尺度上,且末绿洲LUCC的自然驱动力,包括了相关区域地壳运动、冰川变化、风沙活动等自然作用过程,热量、降水、温度变化等的气候过程以及地表径流、冰川进退等引起的水文过程的作用。在特定生产力发展水平下,人类的社会经济活动直接影响了LUCC的演变过程及演变趋势。     

Assessing spatial and temporal variability in water consumption and the maintainability oasis maximum area in an oasis region of Northwestern China

Water consumption is a key role in improving the efficiency and sustainability of water management in arid environments.In this study, we explored an approach based on meta-analysis, MODIS NDVI products, land-use spatial distribution, and soil water physical parameters to gain insight into long-term and large scale distribution of land use and water consumption, maintain maximum Zhangye Oasis area according to Heihe River runoff, and suitable water resource management in Zhangye Oasis. This approach was initiated in order to improve the efficiency of irrigation and water resource management in arid regions. Results showed that Heihe River runoff can maintain a maximum Zhangye Oasis area of 22.49×10~4 hm~2.During the 2000-2016 growing seasons, actual oasis water consumption ranged from 11.35×10~8 m~3 to 13.73×10~8 m~3, with a mean of(12.89 ± 0.60)×10~8 m~3; if maintaining agricultural production and oasis stability was chosen, oasis water consumption ranged from 10.24×10~8 m~3 to 12.37×10~8 m~3, with a mean of(11.62 ± 0.53)×10~8 m~3. From the perspective of water resources management and ecosystem stability, it is necessary to reduce the area of Zhangye Oasis or choose the minimum water consumption method to manage the oasis, to ease the pressure of water shortage and maintain stable and sustainable development of the Zhangye Oasis. These results can provide future practical guidance for water resource management of coordinated development of the economy and the environment in an arid area.     

我国绿洲化及其研究的若干问题初探

绿洲化是干旱区由于人与自然因素共同作用所导致的由荒漠向绿洲转变的过程。我国干旱区绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km2扩大到10.4万km2,绿洲化主要是改变了水循环,也就可以改善局部或更大范围的生态环境,提高生产力。可以说,绿洲化是一个将自然生态系统通过人类活动提升至人工生态系统的过程。但绿洲低水平、无序的开发也可以使绿洲稳定性下降和绿洲退化,在降低或丧失绿洲土地生产力的同时,还引发一系列生态环境问题,如河道断流、湖泊萎缩、植被退化、土壤侵蚀等。因此,需要开展系统的研究,在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互作用的基础上,揭示绿洲化特征及其时空格局演化、过程、驱动机制,为建立绿洲化的调控与管理模式提供科学依据。     

中亚干旱区马雷绿洲和于田绿洲LUCC演变对比研究

当前新疆与中亚国家的经济形势进入平稳发展的新时期,新疆在经济合作中的地位逐渐明晰,产业结构、资源条件等是开展合作的直接影响主因。利用遥感技术开展LUCC研究,可直观探讨自然和非自然因素对LUCC影响,为区域可持续发展提供决策依据。以土库曼斯坦马雷绿洲1976年、2001年、2010年和中国新疆于田绿洲1977年、2000年和2011年共6期TM和MSS影像为数据源,对中亚地区两个生态环境皆较脆弱的绿洲进行土地利用/覆被变化（LUCC）分析,对比研究干旱区绿洲LUCC,并分析其自然和非自然因素。在研究期间,马雷绿洲中轻度盐渍地变化最多,相对变化达到2.21,净变化速度为3.49%,面积下降最多的是沙漠类型,相对变化为-0.59,净变化速度为-2.60%;于田绿洲水体面积变化最多,相对变化为5.54,净变化速度达5.51%,沙漠面积也下降最多,相对变化为-0.97,净变化速度为-9.31%。结果表明：（1）马雷绿洲和于田绿洲具有相似的地类变化趋势：耕地、中轻度盐渍地、其它地类面积有所增加,而林地、重度盐渍地、沙漠面积减少;（2）LUCC是由自然因素和非自然因素共同作用引起的。     

绿洲持续利用评价

从资源环境、经济、社会因子出发构建了绿洲持续利用评价指标体系及评价模型，并以民勤绿洲为例，对该模型的实用性及可信度进行了分析。     

水资源约束下的张掖绿洲城镇发展模式初步研究

水资源是绿洲城镇存在和发展的重要约束因子,它影响到绿洲城镇的产业结构、空间格局、规模等级及生态环境。张掖绿洲城镇水资源紧缺,利用结构不合理,经济效益低下。选择合理的绿洲城镇发展模式,可使水资源的持续利用和绿洲城镇的快速发展达到良性循环。本文以提高水资源经济效益和绿洲城镇健康发展为模式选择的约束条件,提出了节水防污型城镇模式、商贸枢纽型城镇模式、特色农业型城镇模式及生态型城镇模式。     

干旱绿洲农业区水资源优化利用研究

针对干旱绿洲农业区水资源利用中存在的问题,采用多目标模型方法建立数学模型,并以张掖绿洲为研究背景,结合经济目标、生态环境目标和社会目标,进行水资源优化利用实例研究。结论表明,采用多目标模型方法研究干旱绿洲农业水资源优化利用可以促进该地区经济、环境和社会的协调发展,以经济发展为主,进一步加强环境的保护,提高生态环境效益在整个国民生产总值中的比例,在发展经济的同时,取得较好的生态环境和社会效益。     

灌溉在现代绿洲维持与发展中的重要作用

灌溉是荒漠绿洲农业发展的根本,没有灌溉就没有干旱区农业。本文运用美国NCAR的非静力平衡中尺度模式MM5V3,模拟了1991年8月1日到11日张掖绿洲地表感热、潜热通量和波文比,模拟结果表明此模式可以较好地反映张掖绿洲地表能量及水汽交换状况。同时模拟了当水源被截断后,地表感热、潜热通量及波文比随时间的变化:潜热迅速下降,感热迅速上升,波文比绝对值也迅速增大。如不及时补充水,绿洲将最终退化为沙漠。模拟结果证明了:①在我国西北干旱区有水才有绿洲,无水便成沙漠,水是绿洲的生命线,灌溉是现代绿洲维持与发展的基础;②绿洲一旦因缺水而退化为沙漠,就很难恢复。     

The driving force of water resource stress change based on the STIRPAT model: take Zhangye City as a case study

A prominent contradiction between supply and demand of water resources has restricted local development in social and economic aspects of Zhangye City, located in a typical arid region of China. Our study quantified the Water Resource Stress Index(WRSI) from 2003 to 2017 and examined the factors of population, urbanization level, GDP per capita, Engel coefficient, and water consumption per unit of GDP by using the extended stochastic impact by regression on population,affluence and technology(STIRPAT) model to find the key factors that impact WRSI of Zhangye City to relieve the pressure on water resources. The ridge regression method is applied to improve this model to eliminate multicollinearity problems. The WRSI system was developed from the following three aspects: water resources utilization(WR), regional economic development water use(WU), and water environment stress(WE). Results show that the WRSI index has fallen from 0.81(2003) to 0.17(2017), with an average annual decreased rate of 9.8%. Moreover, the absolute values of normalized coefficients demonstrate that the Engel coefficient has the largest positive contribution to increase WRSI with an elastic coefficient of 0.2709, followed by water consumption per unit of GDP and population with elastic coefficients of 0.0971 and 0.0387, respectively. In contrast, the urbanization level and GDP per capita can decrease WRSI by-0.2449 and-0.089, respectively. The decline of WRSI was attributed to water-saving society construction which included the improvement of water saving technology and the adjustment of agricultural planting structures. Furthermore, this study demonstrated the feasibility of evaluating the driving forces affecting WRSI by using the STIRPAT model and ridge regression analysis.     

我国干旱区绿洲城市研究进展

绿洲城市是干旱区内部人类活动最为集中、人地关系最为敏感的区域,绿洲城市研究具有积极的理论和实践意义。本文在回顾绿洲城市研究历程和不同时期研究重点的基础上,分析总结我国干旱区绿洲城市研究中的代表性论题及其主要结论,对绿洲城市不同空间尺度的组织结构特色、绿洲城市化影响因素和机制、绿洲城市发展扩张的区域环境响应以及在水资源约束下绿洲城市发展等方面的理论和实证研究进行了概括评述。今后绿洲城市研究面临良好机遇,通过研究内容扩展、学科交叉综合、新技术方法应用等途径能够得到进一步的发展和深入。