三工河流域绿洲土地利用对土壤特性的影响

Understanding the effect of human activities on the soil environment is fundamental to understanding global change and sustainable development. In the process of transformation of tropical rain forests and semiarid grasslands to farmlands, land degradation usually occurs. But the transformation of arid desert landscape to oasis is found to have quite different consequences. Taking an alluvial plain oasis in the north piedmont of the Tianshan Mountains as a case study, we investigate oasis soil properties related to different land-use systems during the transformation of arid desert to oases. Selected land-use systems con- sisted of an annual crop field less than 3 years old, annual crop field 3-6 years old, annual crop field more than 6 years old, perennial crop field less than 4 years old, perennial crop field of 4-6 years old, perennial crop field more than 6 years old, abandoned farmland more than 3 years old, woodland field more than 6 years old, ecological forestation field, natural shrubbery field, desert grass land, and saline or alkaline field. Different land-use systems affect significantly the distribution of sand, silt and clay. Sand content in oasis soil tends to decrease with cultivation years but silt and clay contents tend to be increased in the oasis soils. Soil fertility is higher in the land-use systems under strong human disturbance than under weak human disturbance. Oasis soil nutrients also tend to increase with cultivation years. Soils have a significantly lower salinity in the land-use systems under strong human disturbance than under weak human disturbance. Soil organic matter and nutrients of the annual and perennial crop systems in the oasis tend to increase with cultivation time with the oasis soil acting as a carbon sink. These results show that soils are not degraded and the soil quality is gradually improved under rational land use and scientific management patterns, including uniform exploitation of land resources, effective irrigation systems, sound drainage systems, balanced ferti     

三工河流域分布式水文模型研究

分布式水文模型及其尺度问题是当今水文学研究的前沿课题，特别是针对不同流域尺度以及适合于干旱地区的分布式模型更是研究的焦点。提出了位于干旱区巾小流域尺度的三工河流域分布式模型建立的方法．采用了半分布式网格与子流域结合的模拟计算方式．实例证明这种模型非常适合于模拟干早区融雪径流．对干旱区流域产汇流过程的研究将具有很大的推动作用。     

三工河流域山地—绿洲—荒漠系统降水空间变异性研究

山地—绿洲—沙漠系统（MODS）是中国内陆干旱区最基本、也最典型的地理景观格局,以天山北麓中段、准噶尔盆地南缘的三工河流域为典型区,设置降雨量监测网,获取2007-2014年5-8月份降雨量数据,利用（旋转）经验正交函数分解（REOF/EOF）、分形理论及克里金法（Kriging）等方法探讨流域尺度干旱内陆区MODS多地貌单元复合情况下降水的空间结构型及异质性特征,为深入了解MODS生态系统植被演变规律及其恢复提供借鉴。主要结论为：依据第一特征向量（对总体方差贡献82.4%）0~30 km、30~70 km及70~150 km的3个荷载区段,将研究区划分为山地区、绿洲区及沙漠区;其夏季降水场以“整体一致”型为主,表现为降水一致全流域整体增加,且增幅自山地—绿洲—荒漠依次减小。山地区半变异函数曲线符合高斯模型,绿洲区符合球状模型变程为15.3 km,荒漠区5月、6月及其它时段分别符合高斯模型、指数模型及球状模型,变程58.6 km比山地和绿洲大。随机因素引起的空间异质性占0.01%~9.57%;绿洲区降水空间变异性最大,山地次之沙漠区最小;6月份降水空间异质性最显著,8月最小;在南北方向（0°）和东南—西北方向（135°）变异性最强。     

三工河流域山前地下水库开发利用模型研究

利用地下水动态监测、地下水开采量和流域径流量等资料，运用相关分析法，分析了三工河流域山前地下水库长期大量开采地下水引起地下水位逐年下降的原因，建立了地下水库开采量模型，并用水均衡法进行了验证，同时计算了不同保证率条件下三工河径流量相应的地下水可开采量。通过对灌区需水量的预测，提出了缓解本流域工农业需水量与流域水资源之间的矛盾、合理利用地下水库的建议。     

三工河流域两种农田景观的差异及其成因

从宏观与微观视角,对比分析三工河流域两种经营模式下的农田景观特征,探讨形成这两种景观的原因。得出以下结论:①三工河流域农田扩张过程中,1989-1999年地方的农田增长起主导作用,1999-2007年兵团的农田扩张比地方更为明显,地方与兵团农业发展中的灌溉技术差距是决定两地农田规模扩张差异的主要原因;②土地使用制度的不同导致地方农田表现出小斑块、高密度的特点,而兵团农田则具有大斑块、低密度的特点;③兵团作物种植受宏观调控影响显著,这与地方农户自主选择作物种植类型不同,由此两地农田内部景观格局也形成一定的差异;④撂荒地这一特殊农田景观在地方与兵团也存在差异,兵团撂荒地是地方的2.49倍,主要以连片形式分布于绿洲边缘与荒漠戈壁相邻的区域,地方的撂荒地分布较为零散。     

新疆三工河流域农业需水量预测与分析

依据新疆三工河流域的农业生产发展情况以及农业用水现状,综合考虑该流域土地资源状况和农业发展方向,结合国家西部大开发战略和相关的宏观经济调整政策,预测2005年、2010年和2020年流域三个水平年的农业需水量,分析了未来20年的农业需水态势.同时,结合该地区工业、生活、生态环境需水量的未来变化趋势,平衡分析了在满足未来农业需水条件下的社会-经济-生态复合系统水资源配置的合理性,并提出从农业灌溉中节水,尽量追求内涵式发展的农业模式,这才是谋求三工河流域社会-经济-生态复合系统可持续发展的有效之路.同时,这也为国家对该地区的国土开发、经济建设布局以及长远水资源利用问题进行宏观决策提供了参考依据.     

三工河流域农户灌溉效率及影响因素

通过三工河流域农户访谈和问卷调查,基于DEA方法,从作物类型和地域空间两方面评价了农户灌溉效率,利用Tobit 模型探讨了农户灌溉效率差异产生的影响因素及不同因素对灌溉效率的作用程度.研究结果显示：①不同作物类型的灌溉效率不同,平均灌溉效率的大小依次为棉花(0.95)>葡萄(0.89)>葵花(0.88)>打瓜葫芦(0.80)>玉米(0.78)>小麦(0.72).②不同地域空间的灌溉效率具有差异,同种作物的平均灌溉效率在兵团与地方间差异显著,兵团略大于地方;上、中、下游进行比较,上游与中下游作物平均灌溉效率差异显著,下游>中游>上游.③灌溉方式、作物类型、收入、灌水量、水价、灌溉管理、技术培训对灌溉效率影响显著.其中灌溉量与灌溉效率呈负相关;灌溉方式、灌溉管理规范程度、水价、技术培训、收入与灌溉效率呈正相关;灌溉效率随种植作物类型和区域不同存在显著变化.最后基于研究结果提出了提高灌溉效率的政策建议.     

三工河流域平原区蒸发量变化特征及影响因素

采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall非参数统计检验等方法,分析了三工河流域平原区1981-2012年蒸发量变化特征及主要影响因子,并通过多元相关模型定量给出了各气象因子对蒸发量变化的贡献程度。结果表明：三工河流域平原区近32 a蒸发量呈显著下降趋势,春夏秋冬四季的蒸发量也呈显著减少的趋势。春季和夏季蒸发量的大幅减少对年蒸发量减少的贡献率较大,冬季蒸发量在1985年和1989年发生突变。影响蒸发量的因子中,降水、日照时数、相对湿度、风速和气压均呈下降趋势,其中日照时数、相对湿度和风速下降趋势显著,而气温上升趋势明显。以1981-1990年为基准期,1991-2000年风速和日照时数减少对蒸发量减少的贡献率分别为85.27%、20.70%,其它影响因素对蒸发量减少的贡献率为-5.97%;而2001-2012年风速和日照时数的减少对蒸发量减少的贡献率分别为52.32%和39.91%,其它影响因素的贡献率为7.77%。     

新疆三工河流域生态移民的农户响应

基于农户访谈和问卷调查,对新疆三工河流域生态移民前后农户生产生活和土地利用等问题进行调查,以了解生态移民政策的成效,并探讨政策执行中存在的相关问题,对该区域及其他地区继续实施生态移民提供借鉴.研究结果显示:① 2007年前后搬迁农户的类型具有一定差异性,农户生态移民意愿与户主文化程度无关,与户主年龄和家庭人口数有一定关...     

利用TM影像分析天山北坡三工河流域地表反照率的时空变化

下垫面状况是影响地表反照率分布的主要因素之一。利用遥感方法获取地表反照率时空特征是研究地表下垫面状况的有效手段。天山北坡具有典型的山地－绿洲－荒漠景观和山盆地貌格局,这一独特且复杂多样的地表下垫面特征形成了特有的垂直分布的地表反照率。通过对三工河流域TM影像进行地形校正,基于6S(Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型分析地表反照率的时空分布。结果表明:基于中空间分辨率遥感数据的地表反照率反演适合于地表起伏明显的天山北坡地表反照率的分析。由于受到地表覆被类型及地表干湿程度的影响,三工河流域地表反照率呈明显的垂直地带性分布。中山森林带和低山干草原带受地形起伏和阴阳坡作用,其地表反照率表现出有规律的上下波动。绿洲区随着地表覆被类型、作物结构和作物物候的变化,地表反照率波动较大。     

黑河流域绿洲环境演变因素研究

根据历史和现代研究资料,系统分析了影响黑河流域绿洲演变的自然和人文因素。自然因素包括气候、地质地貌、风沙活动及自然灾害等方面,是绿洲演变的大背景。人文因素包括战争、民族习惯与政府政策导向,交通、政治、经济地位,人口压力及资源需求的增长。人文因素是十分错综复杂的,自人类社会形成以来就愈来愈强烈,而且加剧自然因素的作用程度与范围,甚至在一定时空条件下完全可以掩盖自然因素对绿洲的作用。基于上述认识,认为对于整个流域来讲,上、下游应将水源涵养和生态保护作为建设重点,中游作为经济建设的重点区域,上、中、下游优势互补、共同发展,达到整个流域资源、环境、经济的可持续发展。     

乡镇尺度绿洲土地利用空间格局动态模拟与分析

以新疆三工河流域为研究区,根据历史土地利用变化过程及其主要人文驱动因素——人口、经济、技术和市场,设计参考模式、经济模式和生态模式3种社会经济发展模式模拟未来土地利用数量需求情景,采用CLUE-S模型分别模拟了地方区、兵团区未来土地利用空间格局的演变过程。模拟结果显示：地方区与兵团区Logistic回归的ROC系数均大于0.7,在40 m×40 m栅格粒度除地方区1998年Kappa系数为0.75外,其余均大于0.8,说明CLUE-S模型能够有效模拟干旱区乡镇尺度绿洲的土地利用变化过程,其计算的土地利用空间发生概率是合理的,不同需求情景下的空间动态模拟结果有效性好,可作为区域土地资源可持续利用规划决策的参考依据。     

近55 a来黑河流域绿洲演变特征的初步研究

 以航空照片（1956年）、Landsat MSS影像（1975年）、TM和ETM+影像（1990、2000、2005、2010年）为基础数据源,提取了黑河流域近55 a来的绿洲演变信息,并对绿洲演变的驱动力做了初步分析。研究结果表明:①研究区绿洲在1956—1975年间呈萎缩状态,1975—2010年间均呈扩张状态,并在2010年达到8 137.89 km2,整个绿洲扩张期间,2000年前的增长较平稳,2000年后增长较快;②绿洲内部的土地利用类型以耕地和林地所占比例最大,合占绿洲总面积的90%左右,1975年后耕地成为绿洲中比重最大的土地类型,约占60%;③研究时段内耕地和城镇居民地的变化相对平稳,多为单向转入,而林地、水域的变化相对剧烈,双向转换频繁;④关于绿洲演变驱动力的初步研究表明,自然和人为因素的共同作用影响了水资源的时空分布变化,并决定了绿洲演变的方向和特征,但是其机制还需在今后开展更深入的研究。     

干旱区冲洪积扇-冲积平原绿洲浅层地下水质时空变化初步分析--以三工河流域绿洲为例

以三工河流域绿洲为例,分析了干旱区平原绿洲浅层地下水水质的时空变异性。结果表明,该区域地下水质不仅在空间上存在着显著的差异,而且年内及年际差异也很明显：1)冲洪积扇区域地下水质显著优于冲积平原区水质;2)春季地下水质总体好于秋季,且冲积平原区水质恶化程度要快于冲洪积扇区域;3)绿洲地下水质总体呈现下降的趋势,尤其是农业活动强烈且地下水埋深浅的冲积平原区域;4)水文地质条件是造成地下水质时空变异的主要原因,土地利用加剧了其变异性。     

数字流域及其在流域综合管理中的应用

流域的治理需要从系统的角度出发 ,综合考虑流域的自然、经济和社会子系统 ,实行综合管理。本文从新近发展起来的数字地球的概念出发 ,建立了数字流域的基本模式 ,初步探讨了数字流域的数据采集、处理、集成、显示及其在流域综合管理中的应用。     

黑河流域水资源开发对额济纳绿洲的影响及对策

位于黑河下游的额济纳绿洲, 是我国北方的一道天然屏障, 更是黑河中上游的重要绿色生态屏障。近年来黑河流域水资源的开发已严重影响到额济纳绿洲的可持续发展, 生态环境急剧恶化, 经济增长缓慢, 社会发展停滞不前。作者通过分析黑河流域水资源利用现状及对额济纳绿洲生态环境、社会、经济发展的影响, 提出合理分配水资源, 严禁开荒, 退耕还林(草), 调整产业结构, 开展节水农业等可持续发展对策。     

三工河流域下游绿洲土壤微量元素有效含量空间变异特征

土壤微量元素空间分布特征是反映特定地区环境状况的一个重要因素。基于GIS技术,通过地统计学方法研究了天山北坡三工河流域冲积平原型绿洲土壤表层微量元素B、Mn、Zn、Fe及Cu等有效含量的空间变异特征。结果表明：①土壤微量元素B、Mn、Zn、Fe和Cu具有强烈的空间自相关性,自相关范围在520～3 970 m内变化,其中Zn和Fe的自相关性尺度相对较大,而B的自相关性尺度最小。②土壤微量元素均具有各向异性,其中在0°方向上变异最大。整体来看,研究区土壤有效B、Fe和Cu具有较强的各向异性,而有效Mn和Zn各向异性相对较弱。③采用Kriging和IDW两种插值方法分析研究区土壤微量元素的空间格局,结果表明,土壤微量元素呈现出明显的片状和斑块状分布特点。研究区中西部有效B含量较高,有效Mn、Zn、Fe和Cu含量均较低。     

塔里木河流域生态经济系统耦合态势分析

在过去50 a里,在资源开发和社会经济发展的同时,塔里木河流域生态环境发生了显著变化,生态与经济的矛盾日益突出。基于系统论视角与生态经济学原理,构建评价指标体系,用宏观流域尺度运用耦合态势定量评价模型对塔里木河流域生态经济系统耦合态势进行了评判。研究结果表明,2001—2005年间,在流域生态经济系统内部,生态环境子系统与社会经济子系统综合指数基本呈同步上升趋势;生态环境子系统的演化速度呈上升趋势,但是一直低于呈下降趋势的社会经济子系统的演化速度;生态经济系统耦合态势由2001—2003年的强烈开发不协调状态逐步调整为2004—2005年的协调发展型。