塔里木河流域生态功能区划研究

生态功能区划为流域生态保护与修复提供重要的科学参考。而塔里木河流域由于缺少生态功能区划导致目前生态修复工程缺乏针对性,生态引水工程布局欠佳,以及生态修复和水资源管理的成效低下。为此,在对区域生态环境特征分析的基础上,将流域内不同区域的水文过程与生态结构、服务功能及生态环境敏感性相结合,依据生态功能区划原则、方法和指标体系,形成了塔里木河流域生态功能区划方案,即将该流域分为2个生态大区、4个生态区、28个生态亚区。研究成果不仅为流域实现水资源的优化配置和生态环境保护提供参考依据,也可为相似流域的生态功能区划研究提供示范和借鉴。     

塔里木河流域近期综合治理工程生态成效评估

基于源流下泄水量及生态输水变化、台特玛湖面积变化、土地覆被状况指数、植被净初级生产力等评价指标,对塔里木河流域近期综合治理规划工程生态成效及成因进行了评估。结果显示：塔里木河阿拉尔水文站年均径流量达45.76×10⁸ m³,台特玛湖水域面积2014年增加至415.67 km²,源流输水量及水流基本到达台特玛湖基本达到综合治理规划要求;整个流域耕地的增加对自然植被的影响较大,毁林开荒现象需要关注;源流区阿克苏河流域和叶尔羌河流域生态系统状况稳定性较好,和田河流域次之,开-孔河流域稳定性较差,开-孔河山区急需拟定应对生态状况变差的措施;塔里木河干流耕地增加较快,上游和中游生态系统结构在维持民生发展的前提下急需调整,下游生态系统结构好转。     

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。     

塔里木河流域土地开发的生态响应研究

60 a来塔里木河流域耕地面积净增100×10⁴ hm²,在流域内部形成众多生态环境安全问题。通过选取水资源生态环境指数、社会生态环境指数和生态环境压力指数,运用ESDA空间分析方法和GWR模型对塔里木河流域35 a间土地开发与生态时空演变特征和空间响应关系进行研究,构建"土地开发-生态风险预警"模型,得出以下结论：1980-2015年克孜勒苏州和喀什地区生态等级正向转移比例较大,有84.86%的比例由较低等级（I）正向转移为低等级（Ⅱ）;和田地区的克里雅河流域,阿克苏北部区域以及塔里木河末端且末县等级退化严重,负向转移比例23.46%。和田、阿克苏、喀什地区每增加1.0×10⁴ hm²未利用地开垦规模,综合生态环境分值下降0.60到0.35,而克孜勒苏州则上升1.3~2.1;上游喀什与中游阿克苏两地区每1.0×10⁴ hm²生态退耕,每年将分别化解32.06×10⁴ t和15.60×10⁴ t化肥污染压力。阿克苏地区与巴音郭楞州土地开发生态风险达到环境资源承载力指数的75%以上,预警程度超过Ⅱ级,而克孜勒苏州土地开发处于生态安全范围。每1.0×10⁴ hm²未利用土地开发,全流域风险指数增长均值为0.003 4,下游巴音郭楞州在增加15×10⁴~20×10⁴ hm²耕地后,生态风险将逼近并超过环境预警界限,上游克孜勒苏州将在15 a之后进入中度警告阶段。     

塔里木河流域阿拉尔站生态综合监测分析

塔里木河阿拉尔生态系统综合监测站位于阿克苏河、叶尔羌河、和田河三条源流和塔里木河干流起点肖夹克交汇处,是上游平原区河流重要的区域代表站.该区又是塔里木河源流与干流连接的关键区,人工绿洲和天然绿洲交叉,地表水与地下水转化频繁,其生态环境直接关系着干流上、中、下游的可持续发展.根据这一区域的水资源与生态环境具有呈上启下的基...     

塔里木河流域水储量变化及绿洲生态安全评估

绿洲是干旱、半干旱地区最具生态敏感性和独特性的景观类型,是维系人类生存和社会经济发展的重要区域。然而,在气候变化与人类活动双重影响下,干旱区水资源及其绿洲生境正发生剧烈变化。基于2000—2020年MODIS、GRACE卫星数据、土地利用数据和气象观测资料,通过计算植被覆盖度,估算植被初级生产力(NPP)和遥感生态指数(RSEI),系统分析了过去20 a塔里木河(简称塔河)流域陆地水储量和绿洲的动态变化并完成了绿洲区生态安全评估。结果表明：(1)2002—2020年塔河流域陆地水储量以0.27 mm·月^-1的速率减少,空间上塔河流域陆地水储量在北部和西部区域显著减少,而在南部区域显著增加。(2)2000—2020年塔河流域绿洲面积显著增加,面积增加6.49%(0.42×10⁴km²)。塔河流域整体生态环境呈转好趋势,生态等级由较差级别转为中等级别,生态改善区占总流域面积的69%,而生态退化区面积不足5%。塔河流域归一化植被指数(NDVI)由2000年的0.13增至2020年的0.16,近20 a植被覆盖度增加36.79%...     

2013—2020年塔里木河流域胡杨林生态恢复成效评估

生态输水是塔里木河流域退化胡杨林生态恢复的主要措施,及时监测和准确评估其恢复成效是优化输水策略、完善胡杨林修复体系的关键。以2013年以来8个胡杨林区为研究对象,基于中高分辨率遥感数据监测不同胡杨林区生态输水前后植被面积、长势及植被覆盖度的时序变化,探讨胡杨林恢复与生态输水的关系。结果表明：（1） 2016年以来整个流域累计漫溢水面为2172.96 km²,占林区总面积的4.39%,主要分布在输水通道两侧及末端10 km范围内。（2） 输水前后林区植被整体呈现由退化到恢复的转变,林区生态恢复水平与年最大漫溢面积显著正相关。（3） 生态恢复成效评估表明,生态恢复最显著的区域是塔里木河中上游和叶尔羌河下游的夏马勒林场,但整个流域远离输水通道的胡杨林仍有退化趋势。合理规划输水通道建设,扩大胡杨林区的受水范围是退化胡杨林生态恢复的关键。     

科技支撑新疆塔里木河流域生态修复及可持续管理

塔里木河流域地处我国西北新疆,面积约102×10⁴ km²,是我国丝绸之路经济带建设的核心区。在过去50 a里,塔里木河流域经历了大规模的水土资源开发,经济社会发展的同时,河道断流,湖泊干涸,沙漠化加剧,生物多样性受损,生态隐忧日益加剧,已威胁塔里木河流域绿洲经济发展和社会稳定,严重影响国家"丝绸之路经济带"建设。荒漠与绿洲生态国家重点实验室针对塔里木河流域的生态环境问题,开展了长期的生态监测与科学研究,基于多年监测调查数据,解析了塔里木河荒漠河岸林植被与地下水的关系,揭示了生态系统退化过程和机理,提出了塔里木河下游合理/胁迫/临界地下水位与流域生态需水量,研发提出的退化生态系统修复重建关键技术得到推广应用;提出的重点生态工程建设方案,被纳入《南疆水利规划》;提出的流域水资源管理建议被国家采纳并实施。科技支撑塔里木河流域生态修复及可持续管理,为丝绸之路经济带生态文明建设提供了重要科学依据和示范样板。     

尉犁县生态园区地下水位年变化规律及其影响因素分析

为了防止孔雀河中下游地区因土地开发利用灌溉抬高地下水位,造成土壤盐渍化,在尉犁县生态园区进行一年的地下水位观测,根据观测资料分析该区主要土壤类型地下水位年变化规律及其影响因素,得出孔雀河中下游地区河水对地下水的影响范围一般为50～100m内的河滩地,其影响特征为：具有变化幅度大,频率高;100m以外其它土地的地下水位则主要受灌溉渗漏水的影响,其特征与河水相反：变化幅度小,频率低;控制地下水位,防止土壤盐碱化的主要措施为洲整农业结构和控制灌溉水量。     

干旱区间歇性生态输水对地下水位与植被的影响机理研究

塔里木河下游生态系统作为典型的干旱区生态系统,对水分具有较强的依赖性。为了解塔里木河下游间歇性生态输水对地下水埋深变化、植被生长的关系,得出地下水埋深、植被生长变化及间歇性生态输水过程之间的相互影响机理,以塔里木河下游英苏断面为研究区,基于达西定律、植物根系吸水速率计算方法,以及2009-2015年生态输水-地下水位变化-NDVI变化相互耦合关系,对三者之间相互影响过程及影响机理进行定性与定量分析。结果表明：（1）输水效益的显现是一个漫长的过程,地下水的响应和下游植被的生态响应均在一个大的空间和时间尺度上将逐步显现,另外由于植物生长具有季节性,当年地下水埋深值在一定程度上可影响次年植物生长。（2）多年研究表明,当地下水埋深低于7 m时,满足乔、灌木植物生长需求;低于6 m时,满足草本植物生长需求。（3）在年总输水量为固定情况下,一年两次是利于河岸植被恢复的最适宜输水次数。由于生态输水-地下水位变化-NDVI变化存在一定的滞后期,建议每年春季4~5月份和夏季7~8月份作为输水期。     

塔里木河下游地下水化学特征对生态输水的响应

结合2000~2002年塔里木河下游5次生态输水过程,通过对沿河40眼地下水监测井采集的水化学资料的分析表明：塔里木河下游地下水化学特征随五次间歇性生态输水发生明显变化。地下水化学对输水的响应表现为初期、中期和后期三个阶段：初期,地下水化学成分中的主要离子含量和矿化度都明显上升;中期逐步下降;输水后期又逐步上升。通过对地下水盐运移机理以及生态输水后地下水化学变化特征的分析得出,单一河道输水方式不如双河道,甚至多河道输水更有利于生态的恢复,另外,生态输水只是对地下水中盐分浓度起到了稀释作用,只有采取一系列工程和管理措施才能使下游水质真正好转。     

不同胸径胡杨径向生长的合理生态水位研究

借助树木年轮水文学的方法,分析不同胸径胡杨在不同地下水埋深条件下其径向生长量的变化特点和规律。研究结果表明:随着地下水埋深的增加,不同胸径胡杨径向生长量均呈现明显降低趋势,其对地下水埋深变化响应的灵敏度降低幅度呈现先增加,后减少的趋势。3个胸径等级的胡杨径向生长灵敏度最大值对应的地下水埋深为分别是3.3、7.4、7.9m。说明,不同生长阶段的胡杨径向生长量变化对地下水埋深变化响应的敏感性存在差异。可以认为这3个地下水埋深是不同胸径等级胡杨径向生长水分胁迫的合理生态水位。     

新疆塔里木河干流堤防修建对地下水位的影响

通过2001—2003年对塔里木河干流3个断面18眼地下水监测井数据分析表明，沙子河口断而地下水埋深无明显变化；乌斯满河口断面地下水埋深表现为加深-变浅-加深的过程；阿其河口断面地下水埋深略呈减小趋势。地下水埋深的空间变化特征为：沙子河口断面水分条件最差；乌斯满河口断面的地下水埋深均小于3m，水分条件最好。洪、枯水期地下水埋深变化特征为：沙子河口断面地下水埋深变化很小；乌斯满河口断而和阿其河口断面，由于受提闸放水的影响，2003年地下水埋深普遍小于2002年。塔里木河中游输水堤防的修建对遏制河水在洪水期任意漫流，增加下游来水量起到了积极作用。     

塔里木河中下游荒漠河岸林植被对地下水埋深变化的响应

结合塔里木河中下游74 个植被样地和74 眼地下水位监测井(2005-2007 年) 数据, 将 地下水位按不同埋深划分为0~2 m, 2~4 m, 4~6 m, 6~8 m, 8~10 m 和>10 m 6 个梯度, 对不同地下水埋深下的群落盖度、物种多样性进行了分析, 并探讨了主要植物种分布频率与地 下水埋深的关系。结果表明： 在地下水位2~4 m 时, 物种多样性最高, 其次为4~6 m, 再次为0~2 m; 当地下水位在6 m 以下时, 物种多样性锐减。塔里木河中下游主要植物最适宜水位在2~4 m 之间; 这些植物能够正常生长的地下水埋深区间为3~6 m。这表明, 塔里木河下 游植被恢复的地下水位应确保达到6 m 以上。     

塔里木河下游优势草本植物与地下水埋深的关系

对塔里木河下游区域的草本群落进行了调查,获取了其分布状况和群落特征资料,并记录相应的地下水埋深,探讨了区域内距离河流不同处地下水埋深与草本群落特征之间的关系。结果表明:(1)地下水埋深越大,草本群落的生物多样性越小,覆盖度越低,生态结构趋于简单,其中地下水埋深<6 m处草本群落的种类组成和物种多样性相对较高,>7 m处草本植物分布很少,部分地区也受到微地形和地下水埋深的双重影响;(2)在大尺度空间上,草本群落随地下水的分布特点与其他荒漠地区的分布规律基本一致,随着地下水埋深的增加,草本群落的演替次序为:高水位芦苇(Phragmites communis)群落、中水位鹿角草(Glossogyne tenuifolia)群落、中低水位骆驼刺(Alhagi sparsif)群落,不同地下水埋深对应的草本群落之间具有一定的差异性、相似性和连续性;(3)塔里木河下游优势草本物种的生态位宽度均不大,主要是受水环境条件的限制,芦苇与骆驼刺的生态位宽度相对较大,在区域内分布较广。     

塔里木河下游荒漠植物多样性、地上生物量与地下水埋深的关系

样带是研究植物群落沿环境因子梯度变化的重要方法。用样带法研究了塔里木河下游荒漠植被群落物种多样性和地上生物量在垂直河道方向随地下水埋深梯度变化的关系。结果表明：（1）样带植物群落物种多样性与地下水埋深极显著负线性相关（P〈0.01）,Margalaf指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均随地下水埋深增大而减小,地下水埋深是影响群落组成和物种多样性的重要因素。（2）单一乔木层、灌木层、草本层地上生物量和乔灌草地上总生物量与地下水埋深均极显著负相关（P〈0.01）,地下水埋深从3 m增大到7 m时,地上总生物量由912.2 g·m^-2减少到不足30 g·m^-2,地下水埋深是制约荒漠植被地上生物量和分布的主要因素。（3）群落多样性与地上生物量之间显著正线性相关（P〈0.05）,即随多样性增加,地上生物量呈增加趋势。     

塔里木河下游生态输水对沙漠化逆转的影响

1 IntroductionThe Tarim River (Figure 1), located in the X injiang U ygur A utonom ous Region in N orthw estChina,is the largestinland river in China.The annualaverage precipitation of the Tarim Rivervaries from 17.4 m m to 42.0 m m w hile the annual aver…     

Eco-water conveyances applied to control desertification at the lower reaches of the Tarim River

The lower reaches of the Tarim River are one of the areas suffering from most severe sandy desertification in Xinjiang, Northwest China. Irrational utilization of water and land resources results in eco-environmental deterioration in the Tarim River. In May 2000, the local government carried out the water conveyances project in the Tarim River. The influence of water conveyance on desertification reversion is analyzed and discussed according to the monitoring data in the past three years. Based on monitored data of the nine observed sections, along the channel of conveyance, the intensity and scope of desertification reversion in the upper reaches are larger than those in the lower reaches. Dynamic changes of desertification reversion are more obvious from the channel of conveyance to its two sides. However, the range of influence and intensity of desertification reversion is limited at present. It is suggested that the way and range of water conveyances should be adjusted in the future.     

塔里木河下游地下水位与水化学成分关联度排序分析

根据2001年塔里木河下游第四次生态输水前后地下水位、水质变化的监测和取样分析资料。运用灰色关联分析法。对塔里木河下游地表生态输水前、后的地下水位与地下水化学成分进行了关联分析。分析研究表明，生态输水对地下水质的影响比较明显。在关联排序中。阴离子的SO4^2-、Cl^-以及阳离子的Ca^2 、Mg^2 与地下水位变化的关联性较强；pH值与地下水位的关联度最低。仅为0．534；矿化度与地下水位关联度最高,达到0．863。     

塔里木河下游河岸带地下水埋深对生态输水的响应过程

为了解塔里木河下游生态输水量与地下水埋深多年响应变化过程,得出地下水埋深对生态输水的响应变化规律,以塔里木河下游英苏断面为研究区,运用定性与定量分析方法,综合考虑不同输水差异（包括零输水年即2008年、输水极少年即2009年、输水较多年2011年等）,对2000-2015年英苏断面1 050 m范围内地下水埋深数据进行了分析。结果表明：研究断面内地下水埋深在各年份总体呈现比较平稳的递减趋势,年内个别月具有较大的增幅,另外由于冻土消融等因素影响,地下水埋深在2~3月有一定的增幅;离河较近区域的地下水埋深变化对生态输水的响应具有时间同步性,而离河道较远地区的地下水埋深在响应时间上存在滞后性,本研究断面1 050 m范围内地下水埋深响应时间维持在1 a内;经过多年生态输水过程,英苏监测断面距离河道约750 m范围内地下水平均埋深维持在2~6 m范围内,基本达到植物生长所需地下水埋深水平;另外,综合分析研究断面多年输水引起的地下水位响应过程,为获得生态输水过程所带来的最大生态效益,生态输水不仅要保持一定的输水量,还要保持输水年周期的连续性。