民勤绿洲荒漠带土壤水分的空间分异研究

 通过野外试验和室内分析,对民勤绿洲荒漠带土壤水分的空间分异进行了研究。结果表明,在水平方向上,土壤水分的平均最大值基本出现在绿洲区,最小值出现在绿洲荒漠过渡带。在绿洲区,土壤含水量由表层向下逐渐递增;过渡带土壤含水量呈现出表层和底层低,中间层高的特点;荒漠区土壤含水量呈现出表层和底层高,中层低的特点。土壤水分特性的变异系数最大的是过渡带,最小的是绿洲。土壤水分含量各层最佳拟合模型不尽相同。水分含量的自相关性不强,受随机因素的影响较大。     

民勤绿洲水资源利用与生态系统退化分析

石羊河流域生态平衡失调,生态系统退化在我国干旱、半干旱地区内陆河流域中具有典型的代表性。通过对石羊河流域近代地表水资源开发及其绿洲变迁,近年来流域用水量分配,降水特征及其对植被的影响,流域下游民勤绿洲地下水位、水质的变化等因素多年来观测研究,认为：降水量对天然植被的生长没有大的作用;由于人口的增加,流域地表水资源分配不均,水资源开发过度,地下水位急剧下降,造成流域生态系统退化。流域经济因素促进社会因素的变化,社会因素的变化导致自然环境的变迁,社会、经济、自然诸因素相互作用,通过水资源的变化驱动石羊河流域生态系统的变化。     

北屯绿洲生态系统耗散特性分析

 利用耗散结构理论,对新疆北屯绿洲生态系统的结构和功能进行了分析。在绿洲发展演化过程中,绿洲与荒漠形成既相互矛盾又协调共生的非线性变幻局势,人为活动已成为绿洲涨落的主要原因。利用能值分析方法探讨了北屯绿洲农业生态系统的能量耗散过程,结果显示:北屯绿洲农业生态系统投入的太阳能值总值为9.70×1019 sej,而输出的太阳能值总值为6.56×1020 sej,输出高于投入,是一个能值输出型的生态系统。需要人为输入能量,引入物质、知识、技术等负熵,增加系统信息量。最后,提出积极引入负熵流的负反馈策略,使人的主观行为与环境质量、生物生产力水平相统一,构建合理的绿洲生态农业结构,达到生物与环境相协调,发挥生物共生互利优势原则,最终实现绿洲生态、环境、经济的可持续发展。     

民勤绿洲不同土地利用类型下土壤水盐的空间分布特征分析

以石羊河流域下游——民勤绿洲为研究区域,通过野外采样、实地调查和实验分析,对不同土地利用类型下(耕地、林地、草地、湿地、盐碱地、撂荒地和荒漠)土壤的水盐特征进行研究,结果表明研究区土壤含水率整体偏低,范围为5.35%～20.58%,土壤含盐量的平均值为47.02 g·kg^-1,盐渍化程度严重。土壤含水率和含盐量表现为中等变异性,说明其易受到气候、地形、水文地质以及人为活动的影响。不同土地利用类型下土壤水盐的垂直分布差异显著,土壤含水率在垂直方向上的变化特征较为复杂,但含盐量在垂直方向上主要表现为"表聚型"和"振荡型"。民勤绿洲各土层土壤水盐的水平分布均呈条带状分布,土壤含水率整体表现出西高东低,南高北低,而土壤含盐量则表现出相反的趋势。     

巢湖湿地生态系统能值分析

基于生态系统能值理论与方法,分析巢湖湿地生态系统能值投入和产出构成特征,并对巢湖湿地生态系统可持续发展水平进行了评价。研究表明:巢湖湿地生态系统每年投入的总能值为3590.12×1018sej,自然资源、周围营养物和社会经济投入分别占39.3%、53.7%和7.0%,可更新资源和不可更新资源投入分别占25.6%和74.4%。巢湖湿地生态系统每年产出的总能值为3469.66×1018sej,其中鱼类产出比重最大,其次为水禽和底栖动物。巢湖湿地生物多样性保护的能量-货币价值是巢湖湿地生态系统年产出的1.76倍,在生物多样性保护方面有着巨大的作用。巢湖湿地生态系统的能值产出率、环境负载率、能值可持续指标(ESI)和可持续发展能值指标(EISD)分别为13.75、2.90、4.74和7.01,去除污染项重新计算,分别为13.75、0.81、17.07和25.27,这些指标表明巢湖湿地生态系统的产业较为单一,能值产出率、可持续性和未来竞争力较高,但不可更新的污染物投入过大,造成巢湖湿地生态系统的环境负载率升高,可持续性发展水平下降,严重制约巢湖湿地生态系统的可持续发展水平。     

长江上游森林生态系统稳定性评价与空间分异特征

长江上游森林生态系统是长江流域的重要生态屏障。以长江上游为研究区域,采用RS、GIS技术,通过建立“干扰-响应”(D-R)生态系统稳定性评价框架和指标体系,开展大尺度森林生态系统稳定性评价研究,并深入分析其空间分布特征。结果表明:①长江上游森林生态系统稳定性整体处于中等偏差的状态,稳定性一般、较差及极差区占整个森林生态系统面积的50.09%;其中,稳定性极差区占6.63%,较差区占19.29%,一般区占24.17%,良好区占26.29%,较好区占23.62%。②长江上游森林生态系统稳定性表现为西北强东南弱的空间分布特征,稳定性与海拔呈近似正相关关系,稳定性较差的区域主要分布在10°-25°坡度区间,25°以上坡度区域稳定性较好。本研究可为长江上游森林生态系统的保护与恢复提供科学依据,进而为长江上游生态环境保护和生态屏障建设提供决策参考。     

基于节水型生态系统的干旱区草地建设对策——以民勤绿洲为例

在论述了节水型生态系统基本概念的基础上,确定了民勤绿洲兼顾生态保护与经济建设的发展方向--草畜产业。发展节水型灌溉草地不仅是草畜产业的基础,而且是转变用水方式及经济增长方式的有效途径。在此基础上提出了民勤绿洲草地建设的对策与建议。     

河西走廊山地绿洲荒漠复合农田生态系统服务价值变化及其影响因子

从不同生态功能区分析生态系统服务价值有助于认识生态系统服务功能的异质性。以肃南裕固族自治县、甘州区和民勤县为例,分别计算了河西走廊南部山地、中部绿洲、北部荒漠区2002年和2009年的农田生态系统服务价值,并采用多元逐步回归模型分析了不同功能区人类活动对农田生态系统服务价值变化的影响。结果表明:河西走廊单位面积农田生态系统基本服务价值和农田生态系统服务总价值都呈北部荒漠>中部绿洲>南部山地的空间梯度分异;在研究期内,不同生态功能区农田生态系统服务总价值都呈增长趋势,其中北部荒漠区增加了1.83×108元、中部绿洲增加了0.70×108元、南部山地增加了0.13×108元;农田生态系统基本服务价值,北部荒漠区年均增加0.16×108元、中部绿洲年均增加0.11×108元、南部山地年均增加0.02×108元;使用化肥等导致农田环境污染损失的价值都表现出不同程度的增大趋势;农业耗水损失价值方面,下游荒漠区年均减少0.11×108元,而中部绿洲年均增加0.03×108元,南部山地变化较小;回归分析结果显示河西走廊农田生态系统服务价值的变化主要是由种植业结构调整引起的,不同生态功能区所受影响程度具有一定差异性。     

层次分析法在民勤绿洲农田防护林生态效益评价中的应用

基于防护林的定位观测数据,利用AHP法建立了防护林生态效益评价指数,并用该指数评价了民勤绿洲不同状态防护林的生态效益。结果表明,防风效益是决定民勤农田防护林的关键因素,林网内温湿度改变率、土壤有机质和土壤水分的改变率等因素对防护效益的影响也较大。防护林层次结构和疏透度是影响防护效益的主要参数。综合评价结果表明,疏透结构、林下乔灌草结构完整的林网防护效益相对较高,而通风结构或紧密结构、林下层次结构不完整的防护效益并不高。     

1999-2013年民勤绿洲地下水埋深年际变化动态及影响因素

为探究内陆河下游绿洲地下水动态变化规律,以民勤绿洲1999-2013年实测数据,在对绿洲地下水年际尺度埋深动态及潜在影响因素进行描述性统计分析的基础上,运用主成分分析法提取12个影响地下水埋深的主要因素,并采用灰色关联度方法分析了地下水埋深对各影响因子的敏感程度。结果表明：（1）绿洲地下水埋深总体呈逐年增加趋势,且不同区域、不同时期有明显差异;（2）民勤绿洲地下水埋深动态对12个因子的敏感程度依次为化肥使用量 >农膜覆盖面积 >年平均气温 >年末耕地总面积 >人口规模 >经济作物种植面积 >有效灌溉面积 >森林面积 >降水量 >蒸发量 >生产用电度数 >大牲畜年存栏量。     

The Impact of Spatial Heterogeneity on Ecosystem Service Value in a Case Study in Liuyang River Basin,China

In previous studies the value of ecosystem services was evaluated microscopically by ecological indicators such as soil properties, biomass, carbon storage, oxygen release, water quality, and others. In this paper, the spatial heterogeneity of ecosystem services in Liuyang River basin was studied from the perspective of Geographic Information System (GIS) based spatial relationships by using a combination of geographic data and spatial analysis technologies. The Liuyang River basin was divided into grids with a resolution of 1km×1km. The weights of factors that affect the value of ecosystem services (such as topography, geological disasters, roads, scenic spots, vegetation coverage, and plant net primary productivity) were evaluated using the entropy method and analytic hierarchy process (AHP) in order to investigate the influence of natural and social factors on the value of ecosystem services in a quantitative manner. The results demonstrate that the value of ecosystem services is mainly affected by vegetation coverage, plant net primary productivity, and road network density. The value of ecosystem services grows with the increase in either vegetation coverage, plant net primary productivity, or road network density. Different types of land play different roles in ecosystem services. Cultivated land, grassland, and water each have significant supply and regulating functions while forest has significant regulating and supporting functions. The value of ecosystem services of cultivated land and water that are closely related to human activity is significantly influenced by spatial heterogeneity. In contrast, the effect of spatial heterogeneity on the value of ecosystem services of forest land and grassland that are located in mountains and hills, far away from the human accumulation zone, is insignificant.     

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。     

近2000年来甘肃民勤盆地绿洲的空间变化

在2000多年前的秦汉之际,民勤盆地是北方匈奴的游牧之地。自从西汉王朝驱逐匈奴以后,农耕文化传入本区,使本区由一个纯粹牧业区迅速演变为农业区。伴随着人类开发进程的加快和开发规模的扩大,加之自然环境的变化,民勤盆地从一个“土沃泽饶”、“可耕可渔”的湿生环境演变为“十地九沙,非灌不殖”的干旱荒漠环境。目前,民勤盆地成为干旱区生态环境恶化的典型,其发展的可持续性受到严峻挑战。作者在大量野外实地考察的基础上,综合运用历史文献、考古、遥感和地图资料,通过广泛搜集近2000年来民勤盆地绿洲演化的证据,对典型历史时期的绿洲分布范围进行了复原,并制作了相应的绿洲分布图。结果表明,民勤绿洲的开发始于汉代,繁荣于魏晋,萧条于南北朝至宋元,复兴于明清,鼎盛于现代。绿洲的发展在空间上总体表现为一个自西向东的迁移过程。     

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。     

1975—2018年民勤绿洲沙漠化过程及其驱动机制

根据1975—2018年民勤绿洲土地沙漠化分类体系及遥感影像数据,探究了民勤绿洲沙漠化时空变化过程;选取影响绿洲沙漠化的自然与人为驱动因子,运用主成分分析方法定量评价了民勤绿洲沙漠化过程的主要驱动力。结果表明：1975—2018年沙漠化程度以重度沙漠化为主,轻度、中度、重度和严重沙漠化面积均呈减少趋势,以2000年为界表现为先发展后逆转趋势;1975—2000年,轻度、中度、重度沙漠化重心总体向东北方向迁移,严重沙漠化的重心向西迁移,沙漠化有向绿洲东北部和巴丹吉林沙漠发展的趋势;2000—2018年轻度沙漠化的重心向西北方向迁移,中度、重度和严重沙漠化重心相对稳定,绿洲沙漠化发展得到明显控制。在绿洲沙漠化过程中,人为因素贡献率为39.53%,自然与人为综合贡献率为26.58%,自然因素贡献率为10.77%,人为因素是民勤绿洲沙漠化的主要驱动力。水资源极度匮乏是绿洲沙漠化的决定因素,在以后的防沙治沙工作中,合理调控人类的生产经营活动,优化干旱区水资源配置,可从源头上治理民勤绿洲的沙漠化。     

干旱环境胁迫下农户适应性研究——基于民勤绿洲地区农户调查数据

适应能力及其评估框架为农户生计研究提供了一个新思路。本文在干旱环境背景下,借鉴农户可持续生计和适应能力相关理论,探讨民勤绿洲地区农户适应能力及适应行为。按照适应能力评估框架,构建农户适应能力评价指标体系,通过问卷和实地调查获取数据,在农户适应行为分类的基础上,测量不同适应类型农户的适应能力,分析影响农户适应类型的因素。结果表明：①从农户的适应行为来看,积极主动的适应行为选择较多,减少消费、参加社会保险等适应行为选择较少;农户适应类型中,综合适应型的比重最大,被动适应型最小。②农户的适应能力方面,各维度整体分布较为均衡,但自然能力和社会能力存在显著分异,而物质能力、金融能力、劳动能力和学习能力较均衡;不同农户适应类型中,综合适应型农户适应能力更稳定,务工主导型和被动适应型的稳定性较差。在适应能力六大维度中,物质能力在六大农户适应类型中所占比重最大,自然能力最小。③家庭物质资产、非农就业比重、社会网络、人均“退还关压”面积、受教育程度等适应能力指标对农户的适应行为选择具有显著影响。     

基于线性光谱混合模型(LSMM)的民勤绿洲荒漠化治理效果评价

民勤绿洲是干旱荒漠化的典型区域,生态系统脆弱,对该区域的荒漠化治理效果进行评价可以为其生态修复政策的制定和管理提供参考。采用线性光谱混合模型(LSMM),将Landsat影像中的土地覆盖信息进行有效分解,通过分解后光谱在直方图上的特征值,确定合适的阈值,对荒漠化土地进行分类,分析荒漠化土地类型的时空变化特征,对民勤绿洲1992-2017年荒漠化治理效果进行评价。结果表明:(1)1992-2005年民勤绿洲荒漠化加剧面积大于改善面积,两者相差175.47 km^2,荒漠化加剧,治理效果不明显。(2)2005-2017年荒漠化改善面积大于加剧面积,两者相差174.18 km^2,荒漠化改善,治理效果显著。(3)1992-2017年民勤绿洲荒漠化总体趋于改善,局部地区加剧。其中,坝区和泉山区的荒漠化改善面积大于加剧面积,两者分别相差47.63 km^2和52.79 km^2,荒漠化改善,治理效果显著;而湖区荒漠化加剧面积大于改善面积,两者相差36.83 km^2,荒漠化加剧,治理效果不明显。