黑河额济纳绿洲灌溉模式研究

通过对20世纪50年代以来额济纳绿洲来水条件、绿洲演变过程及绿洲灌溉方式研究后认为, 额济纳天然绿洲灌溉应结合水源条件、地形条件及绿洲分布情况, 宜以埂坝灌溉和浸润灌溉方式为主, 沟灌、畦灌等多种灌溉方式并举的绿洲灌溉模式, 并对进入额济纳绿洲的来水进行了配置。     

黑河下游额济纳绿洲生态需水关键期及需水量

黑河流域中生态最为脆弱、植被退化最为严重而对全流域生态治理目标的实现极为关键的地区在下游额济纳绿洲。黑河分水方案主要控制年总量,由来水过程确定分水时机,采用“全线闭口、集中下泄” 的分水方式,这容易导致分水与下游绿洲需水的时间错位。要实现黑河分水对下游天然绿洲的作用和意义,不仅要充分保证分水量,更要选择适宜的分水时间,如果分水错过了下游绿洲生态需水的关键期,将会直接影响绿洲植被的正常生长。要维持黑河下游额济纳绿洲健康、稳定和持续发展,确定生态需水的关键期是首当其冲的问题。本文通过对黑河下游额济纳绿洲地下水位时空动态变化过程、天然植被耗水过程和绿洲生态过程及水文过程的关系研究,确定了黑河下游额济纳绿洲生态需水的关键期。建议在生态关键期保障输送必需的水量,合理调节水库出水量与河道径流量,保障4月和8月关键期的需水量,其中4月至少要保证0.80亿m3的输水量,8月至少要保证1.08亿m3的输水量,确保下游绿洲植被的生理需水,同时考虑到前期缺水和随后的月份水量消耗,尽可能增加关键月的配水量。     

黑河流域额济纳绿洲生态保护措施及其效应分析

讨论黑河流域水资源开发利用以及引起的生态环境问题,分析额济纳绿洲生态保护措施及其效应。流域调水等治理措施使下游天然绿洲萎缩和生态退化的趋势得到一定程度的遏制;拟建的正义峡水库和输水渠道等水利工程可保护额济纳绿洲核心地带生态,但带来外围天然生态植被的退化,需要进行大时空尺度的生态影响分析论证。提出中游地区地表水和地下水联合开发利用,以提高水资源利用率,同时修建山区水库是提高水资源利用效率的理想方式;下游地区实施生态移民安置工程。     

额济纳绿洲植物群落种间关系和生态位研究

根据61个天然植物群落样地的野外调查资料,采用生态位测度、方差比率法和基于2×2列联表的χ2检验、Ochiai关联指数、Pearson积矩相关系数和Spearman秩相关系数等方法,对额济纳绿洲植物群落主要物种进行了生态位和种间关联分析。结果表明：（1）胡杨（Populus euphratica）、柽柳（Tamarix ramosissima）、苦豆子（Sophora alopecuroide）生态位宽度值大,分别为该区的泛化种和乔木层、灌木层及草本层的优势种;（2）额济纳绿洲植物群落物种的总体联结性为不显著的正联结,大多数种对间呈中性联结（χ2<3.841,p>0.05）,物种趋向于独立分布。（3）种间联结系数（Ochiai指数）与生态位重叠之间极显著正相关,而生态位宽度与生态位重叠之间并无直接线性关系。     

额济纳绿洲沙漠化对柽柳群落影响的研究

柽柳群落是黑河下游额济纳绿洲重要的荒漠河岸林，有河滩和沙地两个亚群系。通过对该区域的考察和对植物群落、土壤的取样分析，表明了在绿洲因水资源短缺而发生环境恶化的过程中，两个亚群系均产生了群落衰退，包括群落种类组成趋向柽柳单一种群，当年生物量占现存生物量比率下降，枝条枯死率上升，而群落盖度、植丛高度、丛幅等无显著变化，因此评估沙漠化的指标应以枝条枯死率为主。土壤表层盐分、有机质和机械组成在河滩系列变化较缓，沙地系列较强烈。在水资源持续短缺情况下，柽柳群落演替的最终结果是柽柳全部死亡后直接演变成裸地和流沙。柽柳群落是额济纳绿洲面积最大的群落类型，因而也是阻止、延缓绿洲沙漠化的最后防线，应注意保护和抚育。     

黑河下游额济纳绿洲环境退化及综合治理＊

黑河下游的额济纳绿洲是内蒙西部阿拉善高原的主要天然绿洲。近半个世纪特别是近１０年来,由于不合理人类活动和自然因素的双重作用,黑河下泄水量不断减少,生态环境恶化,严重影响到本地区乃至周围广大地区的持续发展。通过分析生态环境恶化的现状和原因,提出了生态环境的治理必须以水为中心,加快中游地区节水农业的发展步伐,保证下游一定量的供水,并严格控制不合理的人为活动,力争在１０～１５年内实现生态环境的良性循环。     

额济纳绿洲柽柳群落蒸散特征的初步分析

利用波文比能量平衡法对额济纳绿洲柽柳群落蒸散进行研究, 发现柽柳蒸散速率日变化成双峰形, 各月出现峰值和低谷值的时间各不相同, 8月最迟; 平均蒸散速率值8月>7月>6月>9月; 各月蒸散总量大小依次为126.9mm(8月)>93.85mm(7月)>77.3mm(6月)>65.2mm(9月)。整个生长季蒸散总量为363.35mm。蒸散速率的变化受植物自生生理特性及气候因子和下垫面条件影响, 其中净辐射起主导作用; 蒸散速率与地下水位变化成反相关关系, 地下水位的大幅度下降可能致使柽柳死亡。     

黑河下游径流量与额济纳绿洲NDVI的滞后模型

将黑河下游年度均流量作为激励,将由NOAA/AVHRR卫星数据处理得到的归一化植被指数NDVI指标作为响应,建立起线性系统模型,从区域尺度模拟了额济纳绿洲植被发育相对于来水量的滞后过程。模型显示出,黑河来水对当年及后5 a的绿洲植被产生显著影响,其中对次年影响最大,并逐年递减,6 a后滞后效应不明显。分析认为滞后效应受含水层、包气带结构、绿洲范围等物理与几何参数因素控制,是绿洲生态系统具有自维持功能的一个体现。     

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。     

额济纳绿洲植被与环境因子的研究综述

就近10 a对额济纳绿洲的最新研究进行了概括和总结,得出对额济纳绿洲的最新研究主要集中在GSPAC系统各组成成分以及额济纳绿洲生态环境变化的研究上。虽然研究成果丰硕,但也有研究不足和有待深入的地方,主要有以下几方面:①要加强土壤水分的时空异质性、不同植被类型区土壤水分时空分布特征、不同地下水埋深条件下土壤水动态变化等的研究。②加强“四水”（微观水文循环）的动力学过程与机制,尤其是饱和带-包气带界面水、汽、热转化过程的研究,以及人类活动影响下浅层地下水系统演化特征的研究。③对黑河下游应急生态输水过程的生态环境效应研究甚少,应加强这一方面的研究。④进一步加强天然植被不同部位（根、茎、叶以及果实）水势的研究;探讨不同环境条件下植物水势变化特点,揭示干旱、盐胁迫环境下植物的抗旱与抗盐机理;加强植物水势对盐胁迫环境的响应研究,重视植物水势与地下水位之间的相互联系,通过研究不同干旱、盐胁迫环境下的植物水势变化,揭示植物受干旱、盐胁迫的过程和程度。     

黑河下游额济纳绿洲现代荒漠化过程及其驱动机制

额济纳绿洲是发育在黑河下游内陆河三角洲上著名的天然绿洲。20世纪50年代以来,额济纳绿洲现代荒漠化过程加剧,绿洲萎缩,生态恶化。绿洲现代荒漠化过程是由水环境恶化过程、土壤干燥化过程、植被退化与生物多样性衰减过程、土地沙漠化过程和土壤盐碱化过程构成的地表动力学过程。导致额济纳绿洲荒漠化的驱动力是区域气候暖干化、强盛的风蚀侵蚀力、上中游过度开发水土资源的人为活动和额济纳绿洲内的“三滥”活动等。荒漠化驱动力的第一主成分与第二主成分的贡献率分别为59．276％和28．083％,反映出绿洲荒漠化驱动因子的多面性和综合性,绿洲内外过度的人为活动是其主导驱动因素。内在、外在驱动力在时间与空间上的耦合性是绿洲荒漠化的区域机制,驱动力因子团的互动-激发作用形成荒漠化的动力机制,驱动力与荒漠化土地间的响应形成正反馈机制,三种作用机制组合成绿洲现代荒漠化过程的复杂的驱动机制。     

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。     

How changes of groundwater level affect the desert riparian forest ecosystem in the Ejina Oasis,Northwest China

Groundwater is a key factor controlling the growth of vegetation in desert riparian systems. It is important to recognise how groundwater changes affect the riparian forest ecosystem. This information will not only help us to understand the ecological and hydrological process of the riparian forest but also provide support for ecological recovery of riparian forests and water-resources management of arid inland river basins. This study aims to estimate the suitability of the Water Vegetation Energy and Solute Modelling(WAVES) model to simulate the Ejina Desert riparian forest ecosystem changes,China, to assess effects of groundwater-depth change on the canopy leaf area index(LAI) and water budgets, and to ascertain the suitable groundwater depth for preserving the stability and structure of desert riparian forest. Results demonstrated that the WAVES model can simulate changes to ecological and hydrological processes. The annual mean water consumption of a Tamarix chinensis riparian forest was less than that of a Populus euphratica riparian forest, and the canopy LAI of the desert riparian forest should increase as groundwater depth decreases. Groundwater changes could significantly influence water budgets for T. chinensis and P. euphratica riparian forests and show the positive and negative effects on vegetation growth and water budgets of riparian forests. Maintaining the annual mean groundwater depth at around 1.7-2.7 m is critical for healthy riparian forest growth. This study highlights the importance of considering groundwater-change impacts on desert riparian vegetation and water-balance applications in ecological restoration and efficient water-resource management in the Heihe River Basin.     

民勤绿洲50余年水利建设的生态经济影响

民勤绿洲近50余年地表来水持续减少,为满足用水需求,兴修了一系列水利工程。以民勤县50余年的经济发展和生态环境数据为基础,从农业发展、产业结构调整以及生态环境要素的角度,运用图表对比分析研究区50余年内发生的生态和经济变化,进而研究了水利工程建设在这两方面所产生的影响。结论表明:在2012年来水量比水利工程建设前即1956年减少32.3%的背景下,水利工程建设支撑了民勤绿洲农业的发展;保证了3次产业结构向节水循环型方向调整,第一、二、三产业产值之比从1956年的14.9:3.2:1变成了2012年的1.2:1.1:1。但水利工程建设也对民勤的生态环境产生了负面影响,加剧了该区的地下水位下降及水质恶化、植被退化、土地沙漠化及盐碱化等生态问题。     

武威绿洲城镇化的生态效应情景分析

绿洲是人地关系地域系统研究的典型地区,城镇化是影响绿洲生态系统稳定性的重要人类活动之一,选择合理的城镇化模式对绿洲地区可持续发展至关重要。本文以石羊河流域武威绿洲为研究区,采用情景分析方法,对该地区常规城镇化和快速集约型城镇化两种情景的生态效应展开系统动力学模拟。结果表明：在快速集约型城镇化情景下,到2025年,武威绿洲年农业用水将控制在6×108 m3以内,相比目前水平可节约3×108～4×108 m3,生产和生活对生态用水的占用也将相应减少,年总用水量将控制在8×108 m3以内,水资源供需矛盾可得到缓解,下游民勤绿洲生态退化可得到有效控制;而在常规城镇化情景下,水供需矛盾将继续恶化,无法遏制石羊河下游生态退化趋势。因此,快速集约型城镇化模式是维持武威绿洲及石羊河流域生态系统稳定性的可取城镇化模式之一。     

额济纳绿洲地表辐射和热量特征研究

通过利用2003年9月5日～9月29日黑河下游额济纳地区的微气象观测资料,分析了额济纳绿洲在晴天、阴天和降水天气条件下的地表辐射、热量平衡和土壤温度等微气象特征。结果表明：在不同天气条件下近地层微气象特征变化有很大差别,晴天时地表微气象特征日变化规律明显,阴天和降水天时变化规律不明显。观测期间平均气象特征与晴天较接近,平均总辐射、净辐射和感热通量与晴天比值基本大于0．8。晴天的日变化特征基本上代表了绿洲区的气候特征,阴天和降水天时的变化表示了在晴天基础上的扰动大小。晴天时地面热量交换以感热通量为主,日间绿洲内平均Bowen比为1．5左右；阴天地面热量交换以潜热通量为主,平均Bowen比在0．5左右。