一个新的荒漠河岸林需水量估算方法及其在塔里木河下游的应用

通过检验一个使用气象数据和植被参数实现逐日计算不同植物种需水量,并能反映其空间变化的荒漠河岸林需水量估算模型,并基于2013年的气象和遥感数据,分析了塔里木河下游荒漠河岸林需水量的时空动态特征。结果表明:在现有植被分布和盖度下,塔里木河下游河岸林年总需水量为1.035×10~8m~3,其中柽柳群落需水4.499×10~7m~3,胡杨群落需水5.855×10~7m~3;单位面积河岸林平均需水量为139.6 mm,胡杨群落需水量比柽柳群落多63.0 mm;河岸林展叶期和落叶期需水量较少,而生长盛期每天大约需水75×10~4m~3。模型强调植被空间分布对需水量的影响,能够动态描述需水量的时空变化,为内陆河水资源管理提供更丰富的信息和准确的结果。     

Effects of Extreme Rainfall on the Export of Nutrients from Agricultural Land

通过流量和水质的同步监测,在径流小区和流域尺度上研究了极端降水事件对氮、磷农田土壤养分流失的影响。研究结果表明:在极端降水事件频发的6￣8月期间,坡地农田随地表径流流失的养分占全年总量的50%以上。水稻田的养分流失占全年的60%左右。而在极端降水量较大的年份,养分流失量也显著高于多年平均值。一年中3次最大降雨事件中输出的氮占全年总量的35.7%￣52.4%,输出的磷占全年总量的46.8%￣66.4%。强降雨过程中小流域出口处的氮、磷浓度随水文过程线的上升而增加,在退水过程虽逐渐下降,但长时间平稳地保持在一个较高的水平。伴随着大流量出现的养分浓度升高导致大量的氮、磷在极短的时间内流失,4次极端降水事件中氮、磷从小流域的输出分别为全年总量的29.2%和44.5%。根据气象预报优化农事活动管理措施,尽量减少在极端降水事件频发期进行翻耕、施肥等农事活动,是减少农田生态系统养分输出和降低农业非点源污染的有效途径。     

基于LiDAR数据的额济纳绿洲胡杨(Populus euphratica)河岸林植被覆盖分类与植被结构参数提取

黑河下游额济纳旗气候极端干旱,生态环境十分脆弱,该区域胡杨(Populus euphratica)河岸林植被覆盖分类与植被结构参数提取是生态环境评价、植被变化分析、区域生态水文过程研究的基础。利用机载LiDAR数据,综合多种处理方法,进行植被覆盖分类与植被结构参数提取,分析了胡杨河岸林的分布和生长状况。结果表明,植被覆盖分类总体精度和Kappa系数分别为95.86%和0.91,整体分类精度高,能够有效区分额济纳绿洲中胡杨、柽柳、建筑物等,对胡杨树高、冠幅、胸径和叶面积指数等植被结构参数提取精度总体较高,能够为多尺度生态耗水研究等提供有效参数。     

塔里木河下游生态输水对荒漠河岸林生态恢复力的影响

生态恢复力是指生态系统在外界干扰下通过自我调节、恢复到未受损前状态的能力,研究生态恢复力可为有效应对外界干扰对生态系统的威胁提供理论基础。基于对过去20 a近河岸荒漠河岸林植被归一化植被指数(NDVI)和气象数据的分析,研究了塔里木河下游不同河段4个时期(2001—2005年、2006—2010年、2011—2015年和2016—2019年)植被净初级生产力(NPP)的均值以及生态系统抵抗力、稳定性和恢复力状况,得到了不同时期不同河段生态系统的恢复状况。结果表明:(1)2016—2019年具有最大的NPP均值和最大值,与2006—2015年相比,生态系统恢复力较大,但略小于2001—2005年。(2)上段2011—2015年恢复力最大,中、下段2016—2019年恢复力最大,上、中和下段2006—2010年恢复力最低。(3)输水20 a后,上段生态系统的恢复状况较中、下段好。(4)生态恢复是相对于某种状态而言的,生态输水后前10 a生态恢复力较低,表明生态系统不容易恢复到未退化状态,而后10 a生态恢复力较大,说明生态系统越来越接近未退化状况,植被整体生长状况在改善。     

塔里木河中下游两岸生态的变化及改善措施

塔里木河中下游两岸的生态系统主要是荒漠林、荒漠草甸和农田绿洲三种类型,其变化特点是水资源减少和开发不合理,造成沿岸胡杨林及其灌草植被衰退,沙漠化加剧,危及下游绿色走廊,给国防建设和经济建设带来严重危害。     

荒漠河岸林地下水位时空动态及其对地表径流的响应

荒漠河岸林是干旱地区重要的生态系统之一,受间歇性河流补给的浅层地下水是河岸林植物生存的主要水分来源。基于额济纳荒漠河岸林地下水位观测断面具有高时空分辨率的地下水位数据,分析了荒漠河岸林浅层地下水的时空变化及分水事件中河水对地下水的补给特征。结果表明：额济纳绿洲河岸林地下水位在季节尺度上具有植物生长季下降,非生长季上升的变化特征;在植物生长季内,地下水位具有白天下降,夜间上升的日周期变化特征,且日波动幅度主要受不同植被类型及植物不同生长期地下水蒸散速率的影响。黑河下游河水的河道渗漏是沿岸浅层地下水的主要补给来源,在分水过程中,距河道不同距离的地下水位对河水补给的响应时间随距离增加而增大,分水结束时的地下水位上升幅度随距离增加而减小,分水总径流量、分水持续时间和日均径流量是影响地下水补给宽度的主要因素。河道径流渗漏水量的绝大部分都通过蒸散发过程损失,从2013—2015年6次分水事件结束后,地下水估算补给量占其与蒸散量总和的平均比例为23.6%。     

亚洲中部干旱区植被与土壤碳密度分析

碳密度作为估算陆地生态系统吸收和排放含碳气体数量的关键要素—碳存储能力的重要指标之一,对判定碳源汇、制定缓解全球变化的合理政策措施具有重要意义。干旱半干旱区相关研究的薄弱性与其广大的陆地面积极不相称。通过搜集与中亚五国和新疆生物量或植被碳密度资料有关的文献,整理中亚五国和新疆的土壤剖面数据,对亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度开展研究。结果表明:亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度因区域和植被类型的不同而呈现一定差异。总体而言,林地的植被与土壤的碳密度最高;草地土壤碳密度高于耕地土壤碳密度,中亚五国草地植被碳密度高于该区农田植被碳密度,而低于新疆农田植被碳密度;裸地作为植被覆盖度最低的类型,植被与土壤的碳密度最低。     

极端干旱区荒漠稀疏河岸林遥感分类研究

研究以位于极端干旱区的塔里木河干流中下游地区为例,基于Landsat TM影像,结合决策树分类、几何光学模型与光谱角匹配,解决混合像元信息分解,实现干旱区稀疏荒漠河岸林类别识别。首先从遥感视角的角度,将地物分解为目标和背景,提出塔里木河干流荒漠河岸林植被分类系统;其次以多变量决策树法将非荒漠植被信息剔除,采用几何光学模型模拟各类荒漠植被的像元光谱,最后以光谱角匹配的方法将荒漠植被进一步进行分解,得到塔里木河干流中下游地区典型研究区的植被分类专题图,分类精度结果表明:基于混合像元分解与几何光学模型的分类方法总精度达到了79.43%,Kappa系数为0.718,表明分类质量良好。     

“干旱区内陆河流域生态系统脆弱性与生态安全研究”通过自治区科技厅组织的专家成果鉴定

由中国科学院新疆生态与地理研究所王让会研究员承担完成的“干旱区内陆河流域生态系统脆弱性与生态安全研究”,是由“平原河岸林生态系统的生态过程及保护研究”、“新疆50年土地利用与覆盖变化与绿洲和城镇化研究”以及“绿洲一荒漠系统耦合界面的时空     

丘区河流性湿地保护与恢复工程:以重庆濑溪河国家湿地公园为例

濑溪河国家湿地公园位于重庆市荣昌区,地处西南地区腹心地带,是集天然河流与人工湿地于一体的复合型湿地生态系统,具有典型的西南丘区河流湿地特征。濑溪河国家湿地公园实施了水质保护、水质净化、鸟类生境保护、河岸多塘系统恢复、河岸林网络系统修复、河岸廊道修复等保护与恢复工程,取得了显著的湿地保护成效,为西南地区丘区河流湿地公园的保护与恢复提供了重要依据。     

荒漠化草原植被斑块分布对地表径流、侵蚀及养分流失的影响

地表径流是干旱区水、养分和土壤物质迁移和再分配的主要途径之一,它在很大程度上受植被格局的影响。研究了腾格里沙漠东南缘生物土壤结皮斑块和灌丛斑块镶嵌分布的植被格局对地表径流、侵蚀及其驱动下的资源再分配的影响。结果表明,植被斑块对地表径流和侵蚀产物起着拦截作用,能显著减少资源的流失。生物土壤结皮斑块和植被斑块之间存在资源(径流、侵蚀产物及养分等)再分配的源-汇关系。模拟降雨条件下,含有灌丛斑块和生物土壤结皮斑块的样方出现表面积水和径流需要的时间均显著大于只含生物土壤结皮斑块的样方;含两类斑块的样方出现径流需要的降雨量显著大于只含生物土壤结皮斑块的样方。在模拟降水和自然降水条件下,生物土壤结皮斑块产生的径流、侵蚀产物、有机质、氮及溶解养分中均大量被位于下坡向的灌丛斑块截获;灌丛斑块土壤水分入渗深度显著大于结皮斑块。灌丛斑块对生物土壤结皮斑块产生的地表径流、侵蚀产物及其携带的资源的捕获能显著减少资源流失,有效地防止荒漠化的进一步发生发展。     

冀中南地区农田生物生产力与碳截获能力时空变化分析

以6期(1985年、1990年、1995年、2000年、2005年和2008年)土地利用数据和1984~2008年的粮食产量数据为基础,对冀中南地区农田生物生产力和碳截获能力进行了估算,并对其时空差异特征及其影响因素进行了分析。结果表明:自20世纪80年以来,冀中南地区农田中生物生产力和碳截获能力表现为增强趋势,总生物量和碳截获总量分别达到0.065 Pg和0.025 Pg。农田的碳截获能力具有空间差异性。山前平原地区农田的生物生产力和碳截获能力均比较大,而在西部山区和东部低平原区表现较低。随着农田生物生产力和碳截获能力的增强,加速了碳循环和碳汇的过程。虽然农田碳截获总量很大,而且只是动态的碳库,但是如果能够合理利用必将增加农田的实际固碳能力。     

塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。本文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,研究塔里木河干流区各河段天然植被分布特征,应用缓冲区梯度分析方法对林地分布结构和生态需水进行分析。结果表明： （1）塔里木河干流区天然植被面积为146.1×10⁴ hm²,占研究区总面积的35.18%;北岸天然植被面积较南岸多46.34×10⁴ hm²。（2）塔里木河干流区荒漠河岸林分布随距离河道的增加呈波动下降趋势。在影响保护带、基本保护带和重点保护带下,天然植被保护范围分别为4.7～30.1 km、2.2～24.2 km和0.8～12.3 km。（3） 塔里木河干流区天然植被总的生态需水量为21.932×10⁸ m³,在重点保护带、基本保护带和影响保护带下,生态需水量分别为9.56×10⁸ m³、14.97×10⁸ m³和19.08×10⁸ m³。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

南方典型灌区农田地表径流氮磷流失特性

农田地表径流氮磷流失与土地利用、土壤和灌溉方式有着极为重要的联系,而且具有十分明显的地域特点。本文选取我国南方丘陵地区典型灌区——湖北省漳河灌区的水旱作物(分别为水稻和玉米)作为研究对象,开展了农田地表径流N素和P素流失特性及其影响因素的试验研究。结果表明:土地利用类型对地表N素流失量的影响显著,地表TN流失量表现为旱地>水田;土地利用类型对地表P素的流失量有较大影响,但差异性未达到显著水平,地表TP流失量表现为水田>旱地。随着降雨强度的增大,铵态氮和硝态氮浓度均呈减小的趋势,有机氮的比例由3.2%增至69.7%,无机氮比例由96.8%降至30.3%,更多的有机氮随地表径流流失;随着降雨强度的增大,农田排水总磷和磷酸磷也呈增加的趋势。采用节水灌溉方式,降雨利用率提高了14%~23%,节水率达15%,降雨排水量减少20~25 mm左右,能够有效降低农田氮、磷等养分流失对地表水的污染。作物生育期和地形地势差异也会影响降雨径流特征和农田养分流失。     

植被恢复不同阶段下喀斯特土壤微生物群落结构及活性的变化——以云南石林景区为例

为了探讨植被恢复对喀斯特土壤生化特性的影响,对云南石林景区植被恢复演替下土壤养分、微生物群落结构及活性进行了比较研究。结果表明,相对于裸露地,植被恢复显著地提高了土壤养分、微生物量碳、微生物活性、微生物商、细菌种丰富度及基因多样性;相对于对照原始林,植被恢复演替下土壤总有机碳、总氮、微生物量碳、基础呼吸和诱导呼吸的恢复程度分别为32%～83%、36%～70%、54%～89%、58%～82%和35%～51%;对照林与植被恢复演替下土壤细菌群落结构之间的相似性遵循如下趋势:裸露地(稀)草地灌丛。总体上,自然恢复方式(草地和灌丛)提高土壤质量效果优于人工恢复方式(柏树林);从裸露地到稀草地恢复过程中,土壤质量提高尤为迅速,为退化喀斯特土壤生态系统进一步恢复改善了条件。     

甘肃省农田生态系统碳收支动态

量化分析了甘肃省兰州、天水、庆阳、定西、金昌和嘉峪关及甘南藏族自治州7个地区的农田生态系统主要作物碳吸收、排放的动态变化。结果显示:研究区2007—2014年的农田生态系统碳吸收总量为1.67~61.18万t,年均增加率3.31%~18.10%。农田生态系统的碳吸收强度最大的是嘉峪关,其次是兰州;碳吸收强度最小的是定西,为0.62 t·hm^-2·a-1。2007—2014年,兰州、天水、庆阳、定西、金昌、嘉峪关、甘南的农田生态系统的年均净碳源强度分别为-0.254、-0.241、-0.196、-0.221、-0.005、0.163、-0.042 t·hm^-2。     

干旱区内陆河流域荒漠河岸林群落生态过程与水文机制研究

干旱区内陆河流域生态水文过程研究已成为当今地理学、生态学研究的焦点,是开展生态恢复研究的重要内容。塔里木河下游断流河道的生态恢复是以沿自然河道生态输水为主要形式的,因此,有必要加深对塔里木河下游荒漠河岸林群落生态过程与水文机制的认识。在对塔里木河下游荒漠河岸林植被生态退化及其退化原因分析的基础上,综述了塔里木河下游典型植物生态水位的研究进展,阐述了植物适宜生态水位、胁迫地下水位和临界地下水位研究的阶段性成果,并进一步展望了未来研究的焦点问题。指出了群落生态水位、植被群落与土壤水分、盐分异质性的关系,提出植物水分利用机制是群落生态过程与水文机制研究的核心问题。     

滇东喀斯特山地植被退化及其恢复对策

喀斯特山区生态系统已经和正在经历各种人为的干扰、破坏和不合理使用.植被退化是生态系统退化的最典型外在特征.在对滇东的3个喀斯特山村和自然保护区的25个喀斯特植被样地的植物群落学特征,繁殖体库和土壤基质进行调查研究后发现：喀斯特山地植被退化是一个渐进的逆向演替过程,人和动物的选择性、物种的适应性和持久性能力决定着物种及其繁殖体的存在与消亡.某些物种由于具有较强的萌生能力和较高的持久性,其无性繁殖体能在反复砍伐后仍然保存于一些石质缝隙之中.伴随植被退化,土壤有机质和养分不断流失.以物种组成、群落高度、繁殖体库、土壤、生物量与参照群落间的相异性指数为指标,通过聚类分析将滇东的喀斯特退化植物群落分为顶级群落、乔林、灌乔、灌丛灌木、草灌和草本群落6个阶段.喀斯特退化植被的恢复应该充分考虑到这种植被退化的阶段性,根据各阶段的特点补充不同数量和种类的当地物种繁殖体,改善土壤基质性状并配以抚育措施.     

北京地区农田氮素养分随地表径流流失机理

田间模拟降雨径流试验研究了北京地区农田暴雨径流氮素流失与雨强、作物覆盖、施肥因子的关系，以及侵蚀泥沙的粒径分布特征和对氮的富集作用。结果表明：（1）降雨强度越大，地表径流模数和侵蚀模数增大，氮素流失越多；作物覆盖有效地减少地表水土和颗粒态氮流失；（2）颗粒态氮浓度占径流全氮浓度的88.9%(施尿素）和98％以上（未施氮肥），是农田径流氮损失的主要形态；（3）施用化学氮肥增大了农田径流溶解态氮浓度，化学氮肥容易通过地表径流流失；（4）侵蚀泥沙的团聚体组成和原来土壤有很大差异，粒径＜0.25mm的团聚体，尤其是含氮量较高的＜0.045mm团聚体的富集是侵蚀泥沙富集氮的主要原因。减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土速效氮含量是减少农田地表径流氮养分流失的关键。     

艾比湖流域典型荒漠植被水分利用来源研究

在以风沙和干旱为基本特征的干旱、半干旱生态环境中,荒漠植被在防风固沙及维持荒漠和绿洲生态系统的稳定性方面有重要作用.选取艾比湖流域不同生境(河岸、沙丘、荒漠、盐沼)典型荒漠植被胡杨(Popults euphratica)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、白刺(Nitraria sibirica)和盐...