中国干旱区绿洲化、荒漠化调控区划(纲要)

中国干旱区绿洲化的发展一直伴随着荒漠化的威胁。为了维持绿洲化的稳定,控制荒漠化的蔓延,实现区域社会-经济-生态和谐与可持续发展,我们通过大量野外实地考察、观测和调研,基于干旱区绿洲化、荒漠化的环境与社会-经济基础分析、成因与过程研究、绿洲与荒漠化土地时空演变的动态评估等,确立了“生态保护优先、合理开发利用、统筹协调发展”的绿洲化、荒漠化调控主导思想。综合整个干旱区主要自然要素、人文社会经济要素特征,基于大地理单元功能主导性原则、地理单元相对完整性与地域特征差异性原则、区域开发保护方向相对一致性原则等,采用定性分析与图层叠加综合分析的方法,在GIS软件分析平台上,将中国干旱区分为绿洲化、荒漠化调控三大功能类型区、18个区、60个亚区,有望为中国干旱区有针对性地实施绿洲可持续发展战略、荒漠化防治与生态文明建设提供理论依据。     

对塔里木盆地南缘绿洲可持续发展的思考与建议

基于策勒国家野外站长期监测与研究成果,以塔里木盆地南缘绿洲可持续发展为主题,总结分析指出,当前绿洲可持续发展的核心还是以水资源为主线的绿洲适宜规模开发。在认识论层面,需要对绿洲化进行再认识,强调荒漠化与绿洲化的本质统一,即在极端干旱背景下,荒漠化或风沙危害加剧的深层原因还是绿洲"入侵"的不合理性。在方法论层面,需要重视绿洲规模不确定性的本质特征,并在充分考虑自然与社会各模块基础上,提出绿洲适宜规模不确定性的概念模型。最后,强调多学科交叉、长期监测网络在绿洲研究中的重要性。总之,解决新疆极端干旱背景下风沙危害治理、实现绿洲生态稳定与可持续发展的核心问题是探寻绿洲与荒漠共存的平衡点(阈),进而对绿洲持续利用与保护提供理论依据和决策支持     

新疆山地-绿洲-荒漠系统及其气候特征

在位于中国西北内陆干旱区的新疆,发育着大量的山地-绿洲-荒漠系统,山地系统是干旱区水资源的形成区,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反应耦合类型的外貌。通过对新疆山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能进行了分析,并结合新疆近40年气候变化的特点和规律,来探讨中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的特征。     

河西走廊绿洲面积动态及其驱动因素

绿洲是干旱区脆弱生态体系中由人类活动与自然因素综合作用形成的、能够为人类生存与发展提供物源基础和生态服务功能的重要地理单元,其动态变化能够反映区域内生态、经济以及社会的演替方向。以第四次和第五次全国荒漠化和沙化监测数据为基础,结合同期气象与人类活动数据,应用转移矩阵与灰色关联度分析法,分析了河西走廊绿洲土地利用类型的转移规律和环境因素对绿洲动态变化的影响程度。结果表明:(1)研究时段内,河西走廊绿洲内部土地利用类型动态转移明显,相互间转化剧烈的地类包括耕地、居民工矿交通用地、有林地、灌木林地和草地;(2)河西走廊5个地级行政区绿洲面积均呈增加趋势,增加幅度最大的为嘉峪关市(51.97%),最小的为武威市(3.68%);(3)驱动河西走廊5个地级行政区绿洲面积动态变化的主导因子与农耕产业关系密切,预示河西走廊水资源利用与农业生产效率仍需提高。     

MODS耦合关系的界面过程及其特征

干旱区山地—绿洲—荒漠系统(MODS)的耦合关系,通过系统之间以及要素之间界面的过程表现出来。系统界面上物质、能量与信息的分布特点、变化特征、作用方式与相互关系,直接制约着MODS的结构与功能。干旱区一定土地利用与覆盖变化条件下．SPAC中水分的变化与水热耦合关系,成为MODS时空特征与过程模拟研究的重要方向。山地一绿洲系统界面的特征,绿洲一荒漠过渡带的生态过程以及MODS综合体的界面过程,都离不开水分、土壤、空气等介质,而水是干旱区自然环境综合体中最活跃的因素,是自然界物质循环和能量转化以及信息传递的主要媒介。研究系统耦合及其界面过程对于生态系统的综合调控具有重要理论价值。     

绿洲化过程中农田土壤粒径分布性质变化

绿洲化与荒漠化同为干旱区基本地理过程,揭示这些过程中土壤环境变异特点成为干旱区环境研究中的热点。本研究从绿洲化视角出发,以近年来绿洲扩张进程明显、常年受风蚀影响严重的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,着重探讨绿洲化过程中主要土地利用方式——农田在4种典型不同利用强度下,其表层土壤粒径分布（soil particle size distribution,简称PSD）特性的变化特征,同时对土壤有机质等7项养分指标变化也进行分析。土壤PSD体积分形维数分析结果表明,不同利用强度农田土壤PSD存在显著性差异,位于绿洲内部的传统耕作农田土壤PSD分维值显著位于最高水平;而位于荒漠-绿洲交错带垦殖农田,其土壤PSD变化受肥力投入等人为因素影响明显,其中无肥力投入的临时性垦殖农田土壤PSD甚至低于自然覆被样地而显著位于最低水平。而各农田间土壤养分指标也总体上存在显著性差异,且变化趋势同PSD相似,其中土壤有机质等5项指标同PSD之间存在显著正相关,同时基于各养分指标得出的综合指数也同土壤PSD之间存在显著正相关,反映出绿洲化过程中土壤PSD研究的明确生态意义。     

干旱生态系统净初级生产力估算及变化探测

针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。     

基于能值的绿洲农业可持续发展情景分析——以新疆伊宁县为例(英文)

如何协调干旱区生态环境保护与绿洲农业生态化发展之间的关系,避免绿洲系统的荒漠化,是实现绿洲人地系统可持续发展过程中亟待解决的关键问题。本文以伊宁县为例,利用能值分析和相图理论,深入分析了温带干旱区绿洲农业生产系统的时序演化状况与发展趋势,进而提出了相应的调控措施。研究结论如下:(1)1989–2008年,伊宁县绿洲农业生态系统的能值总投入和总产出均呈持续增长趋势。(2)基于能值指标的可持续性分析表明,目前伊宁县农业生产系统仍处于可持续发展的状态,但可持续发展指数ESI呈现出波动下降的趋势;(3)基于相图理论的可持续线情景分析表明,F导向模式和N导向模式均有其局限性,在伊宁县农业生产系统今后的发展中,应采取R导向模式。即保持系统中当地不可更新资源利用比率的基本稳定,使得经济反馈能值的使用比率和本地不可更新资源的使用比率同步减少,籍此提高当地可更新资源对农产品生产的贡献率,保证系统的可持续发展。     

半干旱典型风沙区植被覆盖度演变与气候变化的关系及其对生态建设的意义

中国北方四大沙地(毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地)是半干旱地区荒漠化发展的典型地区和荒漠化防治的重点区域.分析四大沙地植被覆盖度的时空演变规律及其对气候要素的响应机制,对保护北方生态脆弱区的生物多样性与生态安全具有重要意义.基于1998-2018年SPOT-VEGETATION的植被覆盖度指数(ND...     

典型干旱区土地利用变化的生态环境外部性分析——以策勒绿洲为例

策勒绿洲深处封闭环境之中，是典型的极端干旱区，属于独特的荒漠——绿洲型生态系统，通过对绿洲生态系统的圈层结构及其绿洲化与荒漠化的反馈关系直观的反映出干旱区的生态特征和生态环境的脆弱性。土地利用变化引起的生态环境的影响具有明显的外部性，具体包括外部经济性和外部不经济性两种，通过对策勒绿洲土地利用变化对生态环境影响的正外部性和负外部性的表现进行介绍，并提出相应的对策和建议即建立环境友好型的土地利用模式。     

三层级多目标水循环调控理论与工程技术体系

以新疆典型干旱区内陆河流域为研究对象,通过对地理、地貌、水文气象条件、流域水循环特征的系统分析,提出了水资源开发利用存在的三大问题,即:水资源匮乏且时空分布严重失衡,跨界河流水安全问题突出;水资源过度开发利用,人工绿洲与天然绿洲结构严重失调,生态环境恶化;水资源利用效率效益低,供需矛盾和水盐平衡失控。以水问题和水需求为导向,工程措施与生态保护并举,采用系统科学的基础理论与分析方法,构建了三层级多目标水循环调控理论与工程技术体系,分别从宏观、中观、微观三个层级,提出了区域、流域、灌区水循环调控与水资源高效利用的科学模式和关键技术。结合区域地形地貌特点和水资源禀赋条件,建立了北疆"网式"、南疆"环式"、东疆"串式"结构水循环调控框架,增强区域水资源合理配置的调控能力。针对流域水循环特点,提出山区水库替代平原水库和河道内与河道外引水"三七调控"、经济与生态耗水"五五分账"的综合调控模式。围绕现代灌区建设和面临的挑战,研究指出建立节水灌溉—水盐调控—地下水利用—生态保护"四位一体"的水资源高效利用综合调控技术体系,是干旱区绿洲农业可持续发展的方向。     

干旱区绿洲化、荒漠化研究的进展与趋势

  干旱区绿洲化、荒漠化是两个反向发展而又相互联系的过程。近60 a来,我国绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km²扩大到10.4万km²,沙漠化土地面积由5.3万km²扩大到11.4万km²,受盐渍化危害的耕地面积达到1.5万km²,占总耕地面积的30%。绿洲化优化了局地生态环境,扩大了人类的生存空间,但绿洲低水平、无序的开发使绿洲稳定性下降,同时引发包括荒漠化在内的一系列生态环境问题。通过对绿洲化、荒漠化研究进展的综述,提出了围绕几个关键科学问题近期需要开展的主要研究内容和总体思路,努力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、荒漠化过程及其演变机理,为综合评价环境变化趋势和效应以及调控对策与管理模式的研究,提供科学依据。     

中国绿洲化及其研究进展北大核心CSCD

绿洲化是干旱区人与自然因素共同作用下荒漠向绿洲转变的过程。中国绿洲面积从20世纪50年代初期的20 000km2扩展到2000年的86 000km2,扩大了3.3倍。绿洲化过程不仅伴随着景观格局的变化,而且会引发土壤、生物、气象和水文等要素的变化。分析了近2 000a来中国干旱区绿洲的演变过程,评述了绿洲化过程中景观变化、其对绿洲稳定性的影响及绿洲化过程中土壤要素、气象水文要素变化等诸多方面的研究进展,同时提出未来的研究中应加强绿洲化过程研究框架的建立、绿洲化过程中关键因素变化及绿洲化关键过程研究。     

中国绿洲化及其研究进展

绿洲化是干旱区人与自然因素共同作用下荒漠向绿洲转变的过程。中国绿洲面积从20世纪50年代初期的20 000 km²扩展到2000年的86 000 km²,扩大了3.3倍。绿洲化过程不仅伴随着景观格局的变化,而且会引发土壤、生物、气象和水文等要素的变化。分析了近2 000 a来中国干旱区绿洲的演变过程,评述了绿洲化过程中景观变化,其对绿洲稳定性的影响及绿洲化过程中土壤要素、气象水文要素变化等诸多方面的研究进展,同时提出未来的研究中应加强绿洲化过程研究框架的建立、绿洲化过程中关键因素变化及绿洲化关键过程研究。     

干旱区土壤植被系统恢复的生态水文学研究进展

干旱区约占地球陆表面积的40%以上,所支撑的复杂多样的生态系统是全球陆地生态系统的重要组成,水是干旱区诸多生态系统过程的驱动力和关键的非生物限制因子。生态水文学作为新兴的交叉学科,为客观、全面地诠释干旱区植被与土壤系统相互作用与反馈机理提供了新的理念和途径,同时,也为干旱区以植被建设为主的生态恢复实践提供了理论基础。以沙坡头沙漠研究试验站在腾格里沙漠东南缘荒漠化草原和草原化荒漠过渡带的长期定位监测研究为例,分析、综述了我国在干旱区生态水文学研究领域所取得的主要成绩和相关进展,重点讨论了沙地植被从组成、结构和功能群演变等多层次上对土壤生态水文过程的响应,以及植被对土壤环境和水循环的长期反馈作用和调控机理;将生物土壤结皮首次作为影响植被-土壤系统水文过程的重要环节来考虑,对其发挥的生态水文功能的相关研究进行了总结;归纳了基于水量平衡的干旱区生态恢复理论模式及其在实践中的应用。     

干旱区研究上的一本好书—“中国绿洲”评述

由中国干旱区研究学者申元村、汪久文、伍光和、韩德麟等教授合著的《中国绿洲》一书 ,近日已由河南大学出版社出版与读者见面 ,这是我国从事干旱区研究的读者早已盼望的一本专著 ,将对我国干旱区研究和绿洲建设的理论与实践起到深刻影响 ,将进一步推动我国绿洲体系的研究并为建立起我国完整的绿洲学研究体系作出贡献。如果说 2 0世纪是我国研究荒漠化 (砂质荒漠化、沙漠化 )的世纪 ,则 2 1世纪将是我国研究绿洲化的新纪元 ,这本书的出版 ,无疑具有历史性的作用。此本专著在下述方面具有突出特点。首先该书是至目前我国绿洲研究上最系统最完…     

艾比湖流域绿洲化与荒漠化过程时空演变研究

艾比湖流域生态格局是绿洲化过程和荒漠化过程相互作用的结果,以1990、2000年和2005年的遥感数据作为数据源,进行景观分类与制图,利用ArcGIS提取了艾比湖流域的绿洲和荒漠景观,基于占补平衡原理和变化检测,对比分析了绿洲退缩区和扩张区的数量特征和空间格局,并利用重心迁移模型得出绿洲和荒漠重心的变化趋势。结果表明：①1990-2005年间,研究区绿洲面积有所增加,荒漠面积呈减少趋势,绿洲退缩区的面积为1 853.75 km2,而绿洲扩张区的面积达到了1 912.13 km2。②研究时段内,绿洲的空间变化较大,其扩张区多位于艾比湖湖区周围以及艾比湖湖区西部以耕地为主的区域,绿洲退缩区主要位于研究区的东北部。③绿洲的重心向西南方向迁移了3.4196 km,同时,荒漠的重心向东北迁移,迁移距离为6.9999 km。     

中国荒漠化潜在发生范围的修订

为了客观反映中国荒漠化发生区域,按照联合国防治荒漠化《公约》的定义,利用1950-1990年间全国671个气象站的长时间序列气象数据,分别采用Thornthwaite和Penman计算可能蒸散量的方法计算了湿润指数的分布,然后根据中国气候区划和中国植被区划以及中国荒漠化发生的特点等对计算结果进行了调整,对中国荒漠化潜在发生范围进行了修订,明确了荒漠化各气候类型区的地理涵义。研究结果表明：①《公约》定义的荒漠化潜在发生范围及各气候类型区的划分标准不完全适用于中国。②中国的荒漠化发生在极干旱区、干旱区、半干旱区和亚湿润干旱区。极干旱区对应极旱荒漠,干旱区对应典型荒漠、草原化荒漠以及荒漠草原,半干旱区对应典型草原,亚湿润干旱区对应草甸草原中偏干旱的部分。③修订后中国荒漠化潜在发生范围总面积约4 524 089.1 km²,约占国土总面积的47.1％,其中亚湿润干旱区、半干旱区、干旱区和极干旱区分别占12.6％、28.8％、34.4％和24.2％。荒漠化潜在发生范围修订后比修订前增加1 207 056.9 km²,其中亚湿润干旱区面积减少,半干旱区、干旱区和极干旱区面积增加。     

新疆十大水生态环境保护目标及其对策探析

新疆除额尔齐斯河为最终注入北冰洋的外流水系外,其他河流均为典型内陆河流域。长期以来,由于灌溉农业大规模发展,人工绿洲不断扩大,用水量不断增加,绝大多数内陆河流都处于水资源过度开发利用状态,对自然绿洲及水生态安全已构成严重破坏和威胁,未来社会经济可持续发展与生态环境保护面临严峻的水资源瓶颈制约。系统分析了新疆水资源及生态环境特征、水资源利用情况及水生态环境保护目标,并对生态需水量进行了分析预测;针对涉水的水源涵养区及草原生态系统保护、塔里木河流域生态环境保护、水资源开发与保护、大坝建设与河流生态环境保护、土壤盐碱化改良与灌排调控保障、地下水资源超采区治理及开发利用与保护、乌伦古湖和额尔齐斯河河谷林生态环境保护、库鲁斯台草原生态环境保护、艾比湖等其他重要湖泊及湿地生态环境保护10大环境保护问题进行了分析讨论,研究提出了具体的生态环境保护目标和对策措施。认为,在当前贯彻实施最严格的水资源管理制度的过程中,调控新疆灌溉农业发展规模,破解用水结构与方式不合理、用水效率效益低、生态用水被挤占、地下水超采、农业用水不断增长等问题是核心;经济社会总用水量的持续增加对新疆水生态环境已造成了严重影响。研究结果对于干旱区内陆河流域水资源可持续利用,生态环境保护,优化水资源配置具有一定的参考意义。     

基于遥感-生态过程的绿洲-荒漠生态系统净初级生产力估算

针对干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对于旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被光能吸收的估算问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以ERDAS IMAGINE为平台,实现了模型可视化模型界面,可用于中国西部干旱区山地-绿洲-荒漠生态系统年净第一性生产力的估算.由于考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结构与原理更加合理完善,为引入其他生态模型应用或移植到干旱区提供借鉴,从而为中国干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径.