塔里木水平衡试验站(剪影)

塔里木河是我国第一大内流河。五十年代以来,新疆生产建设兵团在塔里木河两岸进行了大规模地开发,拓荒造田,兴修水利,使原来的生态平衡和局地气候发生了显著变化。总结经验教训,开展试验研究,不仅对塔河流域的生产发展,而且对荒漠地区的合理开发,都有着重要的理论和实践意义。为此,中国科学院新疆地理研究所与新疆生产建设兵团农一师     

红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerine)蒸腾耗水规律的尺度整合

利用LI-6400XT便携式光合仪和大型称重式蒸渗仪研究红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerina)灌丛在干旱和湿润条件下的蒸腾耗水特征,并探讨从叶片到灌丛尺度转换中,在非破损状态下植物叶面积的可靠测定方法。结果表明:用图像法获得非破损状态下植物叶面积是可行的,基于植物叶面积通过尺度转换得到灌丛尺度的蒸腾量与蒸渗仪测定的蒸腾量具有较高一致性(r=0.9752,P<0.01)。干旱条件下,红砂蒸腾速率的日变化呈单峰曲线,主要影响因素为气孔导度(P<0.01);湿润条件下,红砂和珍珠蒸腾速率的日变化均呈单峰曲线,主要的影响因素为气孔导度、空气相对湿度、饱和蒸汽压亏缺和光合有效辐射(P<0.01)。珍珠水分利用效率和气孔限制值均高于红砂。此外,干旱条件下红砂的水分利用效率和气孔限制均高于湿润条件。通过尺度转换得到的灌丛尺度的蒸腾量和蒸渗仪测定的蒸腾量的结果均表明,红砂的蒸腾量始终大于珍珠,且随土壤湿润状况的改善而增大。红砂灌丛蒸腾量与蒸散量之比在干旱条件下(T/ET=21%)较湿润条件下高(约2%)。同时,红砂灌丛T/ET高于珍珠灌丛。因此,基于图像法获得的叶面积参数可用于从叶片(便携式光合仪法)到植株及灌丛水平(称重式蒸渗仪法)的植物蒸腾耗水尺度转换研究。     

极端干旱区天然植被耗水规律试验研究

采用自动控制仪器对极端干旱地区不同植被的单株和群落的蒸散发进行了长期的试验研究。结果表明:胡杨在生长期内单位叶面积上月蒸腾量8月最大,10月最小,蒸腾量呈单峰型,在4—5月树干单位面积液流通量为0.13~0.15 L·cm-2·d-1,6月为0.294 L·cm-2·d-1。在晴朗无云的条件下,柽柳灌丛蒸散速率变化呈单峰型,在生长季节日蒸腾量为63.48 L,平均日蒸腾量为0.349 L。梭梭日蒸腾量与土壤含水量有密切的关系,在生长期总蒸腾量为344.66 L。骆驼刺、苦豆子和胖姑娘蒸腾量月变化具有共性,各月和年蒸腾量的总量骆驼刺最大,苦豆子居中,胖姑娘最小。最后推算额济纳三角洲全年植物蒸散发总量为2.43亿m3。该定量数据的测定为确定区域层面上的需水量和区域生态需水计算奠定基础。     

塔里木河下游河岸胡杨(Populus euphratica)林耗水过程模拟

选择塔里木河下游主要植物胡杨(Populus euphratica)林,以大气温度、太阳净辐射、大气相对湿度、冠层顶风速、地下水位和胡杨树茎横截面积为影响胡杨林耗水量的自变量,基于最小二乘法建立了多重线性回归模型、非线性回归模型和完全二次回归模型,并应用模型对塔里木河下游河岸胡杨林的耗水过程进行了日尺度上的模拟研究。结果表明:3个回归模型均表现出较好的模拟效果,其中完全二次回归模型的模拟精度最高,模型中大气温度、地下水位和胡杨树茎横截面积是影响胡杨耗水量的诸多环境因子中最敏感的因子;胡杨林的耗水量观测值与模拟值表现出较好的相关性,3个回归模型的模拟值与观测值的相关系数依次分别为0.6793、0.7299、0.7574,其相对误差分别为28.7%、26.1%、22.9%,其显著性水平均通过95%显著性检验;3个回归模型中完全二次回归模型具有使用简便、影响因子易测定、有一定精度等优点,能够更好刻画植被腾发量的复杂非线性特性,为干旱区自然植被耗水量估算、模拟和生态需水量计算提供了新的思路和方法。     

塔里木平原地区水面蒸发量确定方法探讨

本文根据20米~2蒸发池实测资料,用能量差值法对库、池折算系数作了讨论,然后对彭曼方程中的辐射平衡项和干燥力项作了修正,并考虑了水下热通量与平流热的影响,得到较满意的理论计算结果。     

红硕草莓(Senga Sengana)在攀西地区引种试验

在攀西地区引种红硕草莓(Senga Sengana),并进行观察试验,结果表明:红硕草莓(Senga Sengana)适应性强,抗病性也较对照品种“丰香”强;上市早,丰产,长势中等,易栽培管理,生产成本低,适于反季节和元公害栽培; 该品种结果数量多,果个小,果面深红色,果肉桔红色,肉质较硬,符合欧美市场畅销的加工型品种要求。     

胡杨(Populus euphratica)蒸腾耗水对小降雨事件的响应

利用内蒙古额济纳旗1960—2010年逐日降水量观测资料,并连续监测了2012—2013年胡杨蒸腾速率和实时降水量,研究了小降雨事件对荒漠河岸林胡杨蒸腾耗水的影响。结果表明:50年来额济纳旗小降雨事件占总降雨事件的比例达90.63%。不同量级的小降雨事件对蒸腾速率的影响存在较大差异,小于1 mm的降雨发生前蒸腾速率处于下降趋势,降雨发生后蒸腾速率的下降幅度变小,2h后开始缓慢上升;1~4 mm降雨发生前蒸腾速率呈大幅下降趋势,降雨发生后1~2h蒸腾速率基本不变,降雨发生3~4h后蒸腾速率显著上升。小降雨事件对胡杨蒸腾耗水量的影响存在明显的时滞效应,0.2mm降水发生对其后各日蒸腾耗水量影响不大,降雨发生当日蒸腾耗水量的变化仍延续前几天蒸腾耗水量的变化趋势;0.4~0.8mm降雨量发生对其后2d内胡杨蒸腾耗水量有微弱影响,对2d后的蒸腾耗水量影响不大;1~4mm降雨发生后,第1天胡杨的蒸腾耗水量显著降低,但降雨后第2天胡杨蒸腾耗水量明显增加。降雨量和蒸腾速率的指数拟合关系表明小降雨事件对降雨后4h胡杨蒸腾速率的影响最大;对降雨后1h的蒸腾速率影响较小。     

岷江上游地区环境问题及其驱动力

近年来,岷江上游干旱河谷区土地环境和农产品污染问题日趋严重,耕地数量减少、质量下降,土地沙化形势严峻,阻碍区域和下游经济可持续发展。在分析该区脆弱山地生态基础上,探讨了土地环境的现状和演变。研究发现:土地环境的恶化是系统内在特性和外在干扰体综合作用的结果,内在的脆弱特性决定了土地系统对干扰的抗性差,退化后难以恢复,而强烈的人为干扰则加剧了系统的退化速度和进程。生态修复和重建应系统规划,综合治理,建立强有力的区际生态补偿机制,建设干旱河谷区高产优质农林业。     

大渡河上游地区土地利用动态模拟分析

基于1967、1987和2000年三期遥感数据和1:25万数字高程模型,通过Logistic逐步回归分析,在地形、海拔、水系、道路交通、城镇和居民点分布等多种自然地理和社会经济因素中,筛选出不同时期对大渡河上游地区主要土地利用类型空间分布及其变化具有决定作用的驱动因子,并生成相应的土地利用空间分布概率适宜图,然后采用CLUE-S模型,模拟分析了1987年和2000年两个时点上金川、壤塘和马尔康三县18665 km2范围内的土地利用状况。用当年的现状图检验对比的结果表明,模拟取得了较为理想的结果,Kappa值分别达到0.86和0.89。在此基础上,针对三种政策情景,应用相同模型模拟预测了研究地区2010年时的土地利用时空变化。     

西双版纳地区稻田甲烷的排放通量

2005年,采用静态箱(暗箱)-气相色谱法对云南西双版纳热带地区单季稻田甲烷(CH4)排放进行田间原位观测。试验设置了三个处理,即无氮肥对照处理(NN)、低氮施肥处理(LN)和高氮施肥处理(HN),氮肥(尿素和复合肥)水平分别为0 kg/(N.hm2)、150 kg/(N.hm2)和300 kg/(N.hm2)。结果表明在水稻生长期CH4排放通量的季节变化峰值出现在拔节孕穗期,且只有1个典型的排放峰。NN、LN和HN处理的CH4季节平均排放速率分别为6.69±0.37 mg/(m2.h)、7.19±0.43 mg/(m2.h)和6.04±0.31 mg/(m2.h)。不同氮肥用量对CH4排放通量的影响规律不明显。各处理的CH4排放通量与温度的相关关系不同,与稻田水深均无显著的相关关系。     

塔里木沙漠公路防护林带根灌节水试验研究

根灌技术直接把水分灌溉到一定深度的植物根系土壤层,是一项新的节水灌溉技术;在塔里木沙漠公路防护林带灌溉中,首次开展了根灌对土壤水分作用与影响的节水试验研究,并与传统的沙漠公路防护林带滴灌技术进行对比。研究结果表明,根灌技术比滴灌技术更加节水,其主要优点表现在增加土壤含水量、增加土壤层的湿润深度、提高灌水效率、节省灌水时间等。而且,根灌技术能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸发损失、地表土壤的盐分积累。根灌技术比滴灌要节水30%以上,是一项更高效的节水灌溉技术。     

新安江流域上游地区水资源经济价值估算

流域水资源价值的核算,不仅是上下游之间水权交易和流域生态补偿标准制定的基础,还可为当地水价的合理制定提供科学依据,促进水资源的可持续利用和高效管理。本文对新安江流域上游地区水资源的经济价值作出了估算,以期为流域生态补偿标准的建立提供理论支持,为开展水资源保护与水价改革提供数据参考。     

岷江上游地区开发史与水土流失分期研究

根据岷江上游开发过程、自然环境与水土流失的演化过程，将岷江上游近5000年划分为3个水土流失期：（1）清代以前无明显水土流失期；（2）清代水土流失明显增长期；（3）民国初期至今，水土流失猛增期。     

黄河上游玛曲地区晚全新世沙漠化

本文通过野外调查和样品室内分析, 探讨了玛曲地区沙漠化过程。结果表明, 该区晚全新世以来的沙漠化与全球变化具有一致性, 沙漠化的发生发展受控于全球变化。据¹⁴C测年, 沙漠化主要经历2600-1990 a B.P..1990-750 a B.P..750-220 a B. P.和220 a B.P.至今四个阶段, 而220a B.P.以来的现代沙漠化是自然因素与人为作用迭加的结果。     

长春地区稻田甲烷排放量的估算研究

1995～ 1997年 3年的实验研究中 ,用静态箱法和气相色谱仪对长春地区不同水管理方式稻田的甲烷排放进行了采样和测量工作 ,1996年和 1997年逢晴天还同步进行了地面实验基地的卫星遥感数据 (TM和NOAA—AVHRR数据 )的接收工作。根据测算的稻田甲烷排放通量和用遥感数据提取的水稻种植面积 ,估算出区域尺度的稻田甲烷排放总量。 3年来的研究结果显示 ,长春地区水稻种植面积为 17.72 12× 10 4 hm2 ,稻田甲烷平均排放通量为 2 .984mg/(m2 ·h) ,长春地区稻田甲烷总排放量为 0 .0 2 0 3Tg/a。用灰关联方法分析了稻田甲烷排放的影响因子 ,建立了以水稻植被指数为参数的淹灌稻田的甲烷排放通量估算模型     

黄河上游地区近千年气候变化的模拟重建

运用BP人工神经网络较好地建立了全球气候模式模拟数据与区域气候之间的关系,拟合了黄河上游沙漠河谷地区的近千年温度、降水序列。在气候信号年代际和百年际变化特征上,拟合结果较为理想,但对极值的拟合能力较差,尤其是冬季温度和夏季降水的拟合极值偏差较大。拟合结果表明该地区近千年存在中世纪暖期、小冰期和现代暖期,且小冰期降温在冬季更为明显,冬季平均气温小冰期比中世纪暖期低2 ℃。降水的千年变化趋势较温度略微平缓,尤其冬季降水无明显趋势变化。空间分布显示20世纪暖期在近千年是最暖的,但降水较中世纪暖期偏少。     

松花江上游地区汞污染的化学生态效应

采样分析了吉林省东部松花江上游金矿开采区及其附近水、土壤、动植物及河流沉积物样品中汞的含量，发现河流沉积物中汞的污染相当严重；受其影响当地的植物和两栖类动物——中国林蛙体内总汞和甲基汞含量也明显高于对照组。实验表明，林蛙内脏对汞的富集能力大于肌肉；秋季对汞的富集大于春季；河流沉积物中甲基汞的含量与林蛙体内甲基汞的含量有较好的正相关。汞污染的来源与区域内个体金矿的滥采滥排有直接关系，表明人类活动所产生的有毒重金属在地表过程中出现了化学生态效应。     

广东珠江上游地区的经济发展与生态保障

广东珠江流域上下游之间经济不均衡发展状况严重,呈"逆地理梯度发展效应"。其主要原因是上游山区遭遇工业化迟滞与边缘化困境,因而通过加速工业发展来摆脱"贫困恶性循环"是实现全流域经济差异收敛的有效途径。但是,由于区域单元主体功能定位不同,上游山区大规模推进工业化的努力与水系上游限制工业排放的环保要求直接矛盾。为此,需要找到兼顾上游地区经济发展与生态保障的两全之路。     

黑河上游地区气候变化对径流量的影响研究

近42年来,黑河上游年流量呈增多趋势,其中以冬季最为明显,但总体上相对稳定,丰枯转换颇为平衡;降水量是影响黑河上游流量的最主要因子,夏季降水量的增加与夏季流量的增加关系密切,而夏季流量的增加最终影响到了年流量的增加;气温的升高特别是秋季气温的升高导致了高山冰雪消融量的增大,进而使非汛期流量增加,同时加大流域蒸发量特别是夏季蒸发量,增加了地表水资源的消耗,并对降水增加造成的年径流量增加起到削弱作用。     

汉江上游3200-2800aBP特大古洪水重建研究(英文)

Palaeoflood hydrology study is a leading subject in global change study. Through field investigation in the upper reaches of Hanjiang River, palaeoflood slackwater deposits(SWD) were found in the bedrock gorges of the Yunxi reach. The results of field observation, laboratory analysis including particle-size distribution and magnetic susceptibility, and comparison with modern flood deposits, the SWD were identified as the most typical Holocene palaeoflood deposits of the Hanjiang River. By using stratigraphic correlation and OSL dating method, the palaeoflood event was dated to be 3200–2800 a BP at the turn from the middle to late Holocene. According to the palaeoflood peak stage and hydraulic parameters, the peak discharges of the palaeoflood were reconstructed as 48,830–51,710 m3/s by using the slope-area method. At same time, the flood peak discharges of 1983, 2005 and 2010 severe floods were reconstructed with the same method and hydraulic parameters in the same cross section. The error between the reconstructed and gauged discharges was 1.99%–4.21%. This showed that the reconstructed palaeoflood peak discharges were reliable. The flood peak discharge-frequency relationship at 10,000-year time scale was established by a combination of the gauged flood, historical flood and palaeoflood hydrological data. These results are very important for hydraulic engineering and flood mitigation on the Hanjiang River.