塔里木河下游垦区绿洲景观格局变化分析

以塔里木河下游垦区为研究区,对其1986～2000年的景观变化进行了研究。结果表明,景观变化主要体现在：(1)随着人类土地开发利用的程度提高,区域景观趋于多样化和均匀化,主要是以人类活动造成的灌木疏林地、低质草地和草地的退化为主;其次,人工绿洲的开垦多在这三类用地上;此外,水库蓄水面积的增大,淹没了部分这类用地。(2)从斑块的绝对面积来看,始终是以荒地和低质草地为主,且荒地、水浇地、水田、水域和沼泽在两个灌区都是逐步增加的,荒地面积的增加反映了研究区生态退化趋势较为严重。(3)从斑块转移概率来看,研究区居民地、荒地、低质草地以及水浇地至少有94％以上的面积是保持其原来状况的;而沼泽的转移概率达到84％以上,主要转移为水域。反映了区域绿洲景观的主体仍然是以荒漠为背景的强烈人为干扰的人工绿洲景观．以及人工绿洲对水资源的依赖。     

塔里木河下游垦区土地利用/覆盖动态变化过程分析

在分析和解译1977、1987和1999年三个时相的MSS,TM和ETM 遥感影像基础上,得到塔里木河下游垦区22年来土地利用/覆盖的动态变化信息,并对其数量变化特征、重心移动和主要变化类型进行了研究。结果表明:塔里木河下游垦区的水体、高覆盖草地、林地和中覆盖草地的面积锐减,主要转变为沙地和盐碱地;水体、耕地、林地、沼泽、草地和居民点的重心不断向塔里木河上游方向移动,这与垦区的人口和经济的重心移动方向是一致的,而沙地和盐碱地的重心则向相反的方向移动;林地-中覆盖草地-低覆盖草地-沙地/盐碱地转变的规律非常明显;中上游来水量减少和下游垦区的土地开发利用是导致土地退化和草场沙化的主要原因。     

塔里木河下游垦区绿洲生态系统服务的价值

生态系统服务价值的评估研究是生态学结合社会发展所面临的环境挑战而出现的一个新的研究热点 ,是建立绿色国民经济核算体系的基础工作。以Constanza等对全球各类生态系统服务单位公顷价值的平均估算结果 ,根据对 1986年、1990和 2 0 0 0年的塔里木河 (以下简称塔河 )流域 1 10万的陆地卫星TM图像解译数据为基础 ,在分析塔河下游土地利用与植被覆盖变化的同时 ,对塔河下游以塔里木垦区为主的人工及部分天然绿洲区生态系统服务的价值予以估算 ,结果表明 :按当前价计算 ,研究区生态系统服务的年价值 1986年为 77.84× 10 6＄ ,相当于6 4 6 .0 72× 10 6元人民币 ;1990年为 10 5 .93× 10 6＄ ,相当于 879.2 19× 10 6元人民币 ;2 0 0 0年为 183.77× 10 6＄ ,相当于 15 2 5 .2 91× 10 6元人民币。由于缺乏对盐碱荒地、居民点用地、沙丘 /戈壁等的相关研究信息 ;因此 ,该结果是对研究区生态系统服务总价值的保守估计。     

塔里木河下游地下水变化动态分析

由十塔里木河下游地下水位不断下降,而来水量却连年减少,与20世纪50年代相比平均下降了4～6m。随着大面积发展灌溉农业,排水洗盐改良土壤进程加快,相应地排入塔里木河的咸水也大大增加,塔河下游地下水水质也发生相应的变化。通过对塔里木河下游地下水变化动态以及来水量、农业灌溉对地下水的分析,也对沙漠化发展和分布对地下水的响应关系进行了探讨。     

塔里木河下游胡杨根际土壤细菌群落多样性分析

采用高通量测序技术,对塔里木河下游不同生长时期(幼龄期、中壮期、过熟期、衰亡期)胡杨根际土壤细菌进行测序,结合典范对应分析(CCA)与Spearman相关性分析,探讨细菌群落组成与环境因子的相关性.结果表明:(1)土壤样品共获得7287个操作分类单元(OTUs),经过对比鉴定共得到73门,165纲,339目,454科,...     

新疆塔里木河下游不同地下水位的胡杨水势变化分析

结合塔里木河下游英苏与阿拉干两个断面距河道50m、100m与200m处胡杨茎水势的测定资料,对胡杨茎水势进行均值比较与检验分析,结果表明：胡杨茎水势变化既与地下水位有关,表现为在一定范围的地下水位条件下,胡杨茎水势变化随着地下水位的降低而升高;同时也与气候因子有联系,表现为在两个断面相应距离处的胡杨茎水势方差都没有显著差异。胡杨自身具有较强的抗旱性与适应性,能够在较深地下水位状态下,通过生理调节维持自身的水分需要而生存。     

塔里木河干流两岸土壤水分特征曲线的分形模拟

应用Van Genuchten提出的土壤水分特征曲线公式,推导出了非饱和土壤水分特征曲线的分形模型。通过对塔里木河干流英巴扎断面6种不同土壤样本利用中子水分仪和负压计实测的水分特征曲线资料反求得到相应的分形维数,分析了分形维数与土壤质地之间的关系,结果表明随着土壤砂粒含量的减少或粘粒含量的增加,分形维数逐渐增大。此外,基于土壤颗粒的重量与粒径分布求出了塔里木河干流两岸沙漠地风沙土壤粒径的分形维数。通过对土壤水分特征曲线的分形维数与土壤粒径的分形维数的对比,得知它们之间存在着良好的线性关系。根据此关系,利用易测得的土壤粒径结合所推导的分形模型,对土壤水分特征曲线进行了预测,结果表明土壤水分特征曲线的预测值与模拟值比较接近,模型的预测结果很好地吻合了实测的土壤水分特征曲线。这一结果对于实际工作中根据风沙土土壤颗粒大小分布的分形维数来预测沙漠风沙土土壤水分特征曲线具有一定的指导意义。     

新疆塔里木河下游植物群落逆向演替分析

通过对塔里木河中下游沿河植物群落的调查分析及地下水位下降对地表植被生态过程影响的研究，探讨塔里木河下游近几十年来植被的逆向演替过程，并划分出不同的演替阶段。根据草、灌、乔植被对地下水位具有不同的适应能力，塔里木河下游植物群落退化顺序也不相同，首先是草本退化，其次是灌木退化，再者是乔木退化。经调查分析表明，塔里木河下游植物群落的逆向演替顺序为：矫灌草群落阶段→乔灌群落阶段→乔木或灌木少阶段，在逆向演替过程中，各阶段有规律地进行，群落结构特征、种类组成也都发生了明显的变化。     

塔里木河下游胡杨叶片变化与环境异质性

通过电子显微镜观测对塔里木河下游三个取样点胡杨(Populus euphratica Oliv.)叶片的细胞显微结构进行了研究。通过电镜观察到许多与抗旱性相关的结构:叶表面具有皱褶状纹饰;角质层和表皮之间由网格状空腔隔离开;表皮向外突出形成根毛状结构;细胞内含一中央大液泡或密布小液泡;输导组织不发达;细胞中质体和质体内淀粉粒非常丰富;在细胞质中和液泡内发现嗜锇颗粒;细胞核很大,核仁明显;组织细胞中晶簇成分X-射线微区分析表明,其成分主要是钙,而且含量稳定。叶片显微结构与地下水位的关系表明,4 m以下的地下水位会影响其组织结构的建成。在超微结构研究中还发现,胡杨细胞膜与细胞壁之间呈齿状结合。说明细胞膜与壁之间结合的牢固性和稳定性,解释了胡杨细胞在水分胁迫下不易发生质壁分离的原因。     

基于多源空间数据的塔里木河下游湖泊变化研究

利用历史图件、地形图及遥感数据监测塔里木河下游诸多湖泊水域面积并分析近一百多年的变化情况。根据湖泊水域及其变化,该区湖泊在100多年内变化过程可以分为3个时间段：① 20世纪60年代以前,该区水文条件较好,19世纪末20世纪初湖泊总面积超过2000 km²;20世纪60-70年代至20世纪末,随着水利设施的陆续兴建,湖泊水域缩小,甚至某些湖泊彻底干涸;21世纪随着塔里木河流域综合治理与下游生态输水工程的实施,该区水文条件有所好转,干涸多年的一些湖泊重新形成水域,2013年湖泊水域总面积达760 km²。② 根据湖盆成因及水域变化把该区湖泊分为：河道西侧的风成湖,河道网之间及东侧的河成湖及河道末端的构造湖等三类。③ 初步总结风成湖演变过程,发现该区风成湖与河成湖在形状、深度、水质、形成时间等方面有较大差异。④ 近代人为因素对湖泊水域变化的影响高于自然因素。     

塔里木河下游土壤风蚀期0～15cm层土壤含水率分布规律

土壤表层含水率是影响土壤风蚀的一个重要参数。在塔里木河下游土壤风蚀期间对0~15 cm层土壤水分进行调查,发现0~15 cm层土壤含水率极低,平均含水率仅0.84%,含水率>2%的区域主要分布在绿洲边缘和河道边缘。进一步探讨植被盖度、风沙活动强度和土壤结皮对0~15 cm层土壤含水率分布的影响,结果表明:①0~15 cm层土壤含水率与植被盖度的相关性不显著;②0~15 cm层土壤含水率与风沙活动强度呈显著指数负相关;③土壤结皮能够有效保护表层土壤水分,抑制土壤风蚀。     

塔里木河下游地区滴灌沙枣防护林地土壤盐分分布特征

为了研究不同滴灌措施对极端干旱区防护林土壤盐分的淋洗作用,以沙枣（Elaeagnus angustifolia）防护林作为研究对象,对塔里木河下游喀拉米吉绿洲沙枣防护林开展了灌溉与不灌溉、不同滴头距离、不同滴灌年限处理的试验。结果表明：①不灌溉林地土壤盐分含量与流动沙丘相似,流动沙丘土壤盐分分布的空间异质性大于不灌溉林地。滴灌林地土壤含盐量低于不灌溉林地。②1.5 m滴头距离处理与其他处理相比压盐碱效果显著（P<0.01）。1.5 m与3 m滴头距离处理在50 cm土体中含盐量差异达极显著水平（P<0.01）,前者比流动沙丘低30.5%～32.7%、后者比流动沙丘高17.1%～13.3%。与3 m滴头距离处理相比,1.5 m滴头距离处理产生水盐运移的“互作”影响,盐峰下移。③滴灌后的第1、2、3年,林地的土壤盐分分别下降至30 cm、50 cm和70 cm以下,基本对沙枣根系生长没有影响。随着滴灌次数增加,根系生物量逐渐增大,根系附近土壤盐分逐渐减少。滴灌能使防护林的根系分布上移,大部分在10～65 cm土层内,土层越深,林木的根系越少。④灌水季节末期,不同林龄的防护林在120 cm土体的含盐量表现为：1 a林＞2 a林＞6 a林,说明滴灌对林龄大的防护林淋洗效果更为明显;非灌溉季节里,防护林的林龄越大,其土壤盐分表聚现象越明显。     

不同水平年塔里木河流域“四源一干”可承载灌溉面积研究

利用水量平衡原理,基于流域水资源量及水资源利用水平、灌溉定额等资料,计算探讨了塔里木河流域“四源一干”现状水平年（2010年）和规划水平年（2020年、2030年）可承载灌溉面积、不同来水频率下规划年灌溉面积超载和生态水保证情况。结果表明：（1）现状水平年,流域可承载灌溉面积为129.06×10⁴ hm²,除和田河流域外其它区域均超载,超载面积为41.7×10⁴ hm²。（2）2020年,25%来水频率下,除开都-孔雀河流域其他区域均不超载。在50%与75%来水频率下,流域规划灌溉面积超载较大,分别为10.21×10⁴ hm²与28.05×10⁴ hm²,管理部门应对规划方案进行科学论证。75%来水频率下,流域生态水保证率为76%,表明枯水期生态水供应存在压力。（3）2030年,25%来水频率下,除开都-孔雀河流域其他区域均不超载。在50%与75%来水频率下,流域规划灌溉面积超载较大,分别为7.06×10⁴ hm²与24.09×10⁴ hm²。75%来水频率下,流域生态水保证率为81%,表明枯水期生态水供应仍然存在压力。研究结果为流域水资源配置及区域可持续发展提供了重要数据支撑与理论依据。     

胡杨(Populus euphratica)树干液流特征及其与环境因子的关系

以2012年4—10月实测数据,对黑河下游胡杨树干液流特征及其与环境因子的关系进行了分析。结果表明:在整个生长季,胡杨(Populus euphratica)树干液流速率日变化具有明显的昼夜节律性,夜间存在明显的树干液流以补充白天蒸腾损失的大量水分,恢复植物体内的水分平衡;与其他天气条件下树干液流速率特征比较,阴雨天液流启动时间推迟,液流停止时间提前,液流历时缩短,且峰值显著缩小;树干液流的季节变化特征表现为液流速率在夏季的启动时间、到达峰值的时间、液流停止时间均早于春季和秋季;单株蒸腾耗水表现出明显的季节性格局,4月和10月中下旬耗水量较低,5—8月为主要耗水期,占整个生长季的75%;日间液流速率主要受到土壤含水量、水汽压差、光合有效辐射、相对湿度和气温的影响,夜间液流速率主要受到水汽压差、相对湿度的影响,整个生长季胡杨树干液流主要受光合有效辐射、土壤水分、气温和相对湿度的影响。     

新疆铁干里克绿洲水文过程对土壤盐渍化的影响

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示：塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层含盐量相关性不显著;地下水埋深与土壤盐分含量密切相关,0～50cm表层土壤盐分含量随地下水埋深的增加而下降,其中0～20cm下降幅度最大。当地下水埋深较浅时,绿洲内土壤含盐量高,呈T型分布,盐分表聚性强,土壤盐分含量随土壤深度的增加呈下降趋势;当地下水埋深较深时,绿洲内土壤盐份呈菱形分布,中层土壤盐分高,且地下水矿化度和土壤盐分分布转折点均为6.0m。据此推断,6m是地下水盐分积聚和表层土壤盐分积累停止的临界地下水埋深。     

喷灌条件下农田土壤水分的空间变异性研究

本试验对喷灌区不同水分处理的麦田进行取样分析,分别测定0～10、10～20、20～40、40～60cm四个层次的土壤水分。应用传统统计学的方法对所取的数据进行了分析,结果表明10～20cm土层受降雨、蒸散和根系等因素的影响最大。通过地统计学的半方差函数分析,发现不同处理的同一层次、同一处理的不同层次的空间相关性均存在差异以及喷灌对土壤水分空间相关性的影响。比较各处理相应层次的变程,其随灌水量的增大而增大,表明喷灌区灌水多的处理水分分布更均匀。所得结论可用于提高水分利用效率和精确农业(灌水)的研究和实践。     

灌溉量对2种灌木光合特性和水分利用效率的影响

采用野外试验,研究了灌溉量对新疆策勒绿洲木沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）光合特性和水分利用效率的影响。结果表明：（1） 随着灌溉量的增加,沙拐枣和花棒的净光合速率均增加,但是蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度没有明显增加;（2） 灌溉增加了沙拐枣的清晨水势和正午水势,并且只有灌溉和无灌溉处理的正午水势差异显著（p<0.05）;而灌溉只增加了花棒的清晨水势,并且只有充分灌溉和无灌溉的条件下差异显著（p<0.05）;（3） 在不同的灌溉条件下,沙拐枣和花棒的稳定碳同位素比率δ¹³C变化不大,沙拐枣在无灌溉、适度灌溉、充分灌溉下δ¹³C的平均值分别为-12.267、-12.147、-11.958,花棒的δ¹³C分别为-27.928、-28.068、-27.166;（4） 沙拐枣和花棒的水分利用效率均在无灌溉条件下明显高于灌溉条件下,而且一次性的灌溉不会改变其水分利用效率。     

塔里木盆地西南缘灌区低洼农田水盐运移特征

为科学治理塔里木盆地西南缘灌区重度盐渍化,对其一处低洼农田水盐进行监测。结果显示：排除漫灌影响,7月初至11月初,农田地下水埋深呈单峰型,表现为监测前期缓慢上升,8月初达到最大值,后波动性降低;而地下水矿化度一直缓慢降低。0～60 cm土壤总盐量表现为单峰型,监测前期缓慢升高,8月达到最大值,后缓慢降低。相关分析表明,整个监测时期,农田地下水埋深、矿化度、0～60 cm总盐量均表现为正相关,且随着土壤深度的增加,总盐量与地下水埋深、矿化度的相关程度增大。     

引黄灌区节水灌溉分区与节水途径初探

依据气候、地形、地貌、土壤、植被、地质等自然地理条件的基本一致性、水资源条件基本相似、水资源利用水平大体相当、农业自然条件和作物布局基本一致、经济发展水平大致相当和照顾行政界限、流域边界等固有分区等 6个基本原则 ,将黄河流域引黄灌区节水灌溉分为河源至兰州、兰州至河口、河口至龙门、龙门至花园口、花园口至河口等5个大区 ,并对各分区的基本特点和节水灌溉的发展方向和主要途径作了深入的分析.     

腾格里沙漠油蒿群落土壤水分与碳酸钙淀积关系分析

为了阐明干旱区土壤含水量和土壤碳酸钙含量之间的关系,选择腾格里沙漠油蒿群落为研究对象,对80m×80m样地内400个4m×4m样方的土壤水分和碳酸钙的分布状况及二者含量之间的关系、空间异质性进行了研究。结果表明:腾格里沙漠油蒿群落土壤含水量呈均匀分布,碳酸钙含量呈小斑块分布;土壤含水量与碳酸钙含量之间存在显著的线性正相关关系,表明碳酸钙含量随着土壤含水量的增加而增加;土壤碳酸钙含量和土壤含水量空间异质性之间呈显著单调递增的幂函数关系。可见,干旱区土壤含水量和碳酸钙含量之间具有密切的关系,土壤含水量越高,碳酸钙淋溶和淀积作用加强,土壤碳酸钙含量也就随之升高。因而,土壤含水量是影响土壤碳酸钙形成的一个重要因素。