黄河大柳树水利枢纽工程区生态修复绿水资源消耗量定量模拟

绿水的确定和有效利用对于干旱半干旱地区水资源配置和生态建设有重要的意义。在绿水概念界定基础上,构建基于生态水文理论的绿水资源消耗量定量模型,并以大柳树水利工程区为研究对象,对工程区20世纪50年代以来绿水资源消耗量进行定量模拟,得到研究区绿水资源消耗量现状时空结构特征,进而得到不同水分供应条件下不同植被类型绿水资源消耗定额,确定生态修复措施下工程区的绿水资源消耗量。结果表明:(1)大柳树水利枢纽工程区绿水资源消耗量受降水影响明显,50年代以来整体上表现出增加到降低的变化趋势;(2)不同植被类型绿水资源消耗量差异明显:林地最大,其次为农用地;(3)大柳树水利枢纽工程区不同水平年绿水资源定额,其中枯水年:林地341.2 mm,灌丛241.1 mm,草地200.8 mm,农用地291.5 mm;丰水年:林地444.4 mm,灌丛306.1 mm,草地271.2 mm,农用地399.9 mm;平水年:林地370.3 mm,灌丛295.3 mm,草地250.6 mm,农用地360.6 mm;(4)根据各水平年不同植被类型绿水资源定额以及工程区生态修复方案,利用面积定额法得到工程区各生态修复措施需水总量及工程区各分区生态...     

典型喀斯特植被类型条件下绿水循环过程数值模拟

绿水对于喀斯特地区的生态恢复具有重要意义。从绿水循环过程入手,综合考虑冠层截留过程、土壤水分运动过程和植被蒸散发过程,建立典型喀斯特地区不同植被类型条件下的绿水循环过程模型。模型在小型人工模拟降雨实验和长时段监测数据的验证下,依托遥感和GIS手段,扩展到区域尺度,模拟了研究区2005年10月~2006年3月的绿水循环过程,结果表明:(1)研究区的绿水占了降雨量的87.4%,大部分降水通过冠层截留、蒸散发和入渗转化为绿水,供给生态用水。(2)典型喀斯特地区不同植被类型条件下绿水循环存在重要差异,随着喀斯特生态恢复和植被类型改变,生态系统把更多的降雨转化为绿水,即转化为生态用水。(3)模拟时段内的绿水贮存量呈增大趋势,不易发生干旱,是"春旱"和"夏旱"前绿水补充的重要时段。     

冀西北坝上地区不同植被类型的生态需水量

为了了解冀西北坝上地区不同植被的生态需水量,为该地区的植被建设提供科学依据,采用实际观测数据及Irmak-Allen公式对张北坝上地区乔木林、灌丛和草地的生态需水量、生态缺水量进行了研究。研究结果表明,冀西北坝上地区3种植被生长季的实际蒸散量由高到低为乔木林、灌丛和草地,分别为401.81 mm、358.78 mm和346.02 mm。生长季乔木林、灌丛和草地的最小生态需水量分别为243.96mm、218.35mm和211.36mm,适宜生态需水量分别为472.99mm、423.34mm和409.77 mm,适宜生态缺水量分别为198.56 mm、148.91 mm和135.34 mm。植被生态缺水量具有明显的季节性,5、6月份缺水量最大,7-10月份较低,甚至还有盈余,5、6月份进行人为补水将有助于缓解植被的干旱胁迫。冀西北坝上地区的降雨量能够满足乔木林最小生态需水量的要求,但与适宜生态需水量差距较大,不足以使乔木林维持良好的生长状态,这是导致坝上地区杨树防护林退化的主要原因。     

植被地理分布对气候变化的适应性研究

开展气候变化对植被生产力及分布格局影响的研究较多,但分析植被地理分布与气候条件之间适应关系的研究还不多见.本研究以气候与植被关系为基础,采用植被对气候变化响应的时滞性,模拟不同植被类型对气候变化的动态响应过程,以当前气候条件和未来气候变化情景下植被地理分布实际发生和潜在的转变情况来定量表达植被地理分布与气候条件间的适应关系,评价植被地理分布对气候变化的适应性.结果表明,当前气候条件下(1961-1990年).中国植被对气候变化适应性总体较好,适应性较差的地方主要为森林-灌丛和草地-荒漠的交界处,植被的地理分布已经有所改变,约占5%;在华东地区森林-灌丛过渡带、内蒙古地区的灌丛-草地过渡带以及青藏高原南部的草地生态系统等对气候的适应性也较差,约占35%,这些地区的植被有退化的倾向,植被的地理分布有可能会发生变化.中国植被对未来气候变化(IPCC-SRES-A2情景2071-2100)的适应性总体较好,84%的植被变化表现为正向的变化,特别是在西北地区,未来气候条件将有所改善,这些地区的植被覆盖可能会有所提高.植被潜在的变化中约79%的植被可以适应未来的气候,但在青藏高原南部和内蒙古地区及西北的部分地区的草地生态系统对未来气候变化的适应性较差,有退化的倾向.     

中缅泰老“黄金四角”地区缅甸段土地利用与景观格局变化分析北大核心CSSCI

以中缅泰老"黄金四角"地区缅甸段为例,通过构建土地利用重心测度、动态变化及景观指数等模型,对其1993年~2017年的土地利用与景观格局变化状况进行探究,得出以下结论:(1)随时间演进,研究区林地显著扩展而草地、耕地、灌丛及水体等均大幅减少,建筑用地虽扩展显著但比重始终较小;各土地利用类型的空间分布重心及其转移变化差异显著,24年间,建筑用地、耕地、草地、水体及湿地重心均整体向东北方向偏移而林地与灌丛重心偏向西南。(2)研究区土地利用变化速度整体较快但小幅放缓,土地利用空间变化剧烈的区域主要集中在林地、草地及耕地等用地类型上;随时间演进,各用地类型均发生了较明显的相互转化,其中以林地、草地、耕地及灌丛的间转化最为显著。(3)从斑块类型尺度来看,研究区不同用地斑块间的景观指数及其变动差异悬殊,整体而言,灌丛、草地及耕地的斑块密度明显较高但形状规整程度显著较低,而林地的平均斑块面积远大于其余地类。(4)从景观总体尺度来看,研究区景观的多样性与均匀度指数均持续降低而破碎度指数整体减小,各用地景观面积差异持续扩大且空间分布的均匀程度不断降低,整体呈由分散分布向集中布局的转变。     

中缅泰老“黄金四角”地区缅甸段土地利用与景观格局变化分析

以中缅泰老"黄金四角"地区缅甸段为例,通过构建土地利用重心测度、动态变化及景观指数等模型,对其1993年~2017年的土地利用与景观格局变化状况进行探究,得出以下结论:(1)随时间演进,研究区林地显著扩展而草地、耕地、灌丛及水体等均大幅减少,建筑用地虽扩展显著但比重始终较小;各土地利用类型的空间分布重心及其转移变化差异显著,24年间,建筑用地、耕地、草地、水体及湿地重心均整体向东北方向偏移而林地与灌丛重心偏向西南。(2)研究区土地利用变化速度整体较快但小幅放缓,土地利用空间变化剧烈的区域主要集中在林地、草地及耕地等用地类型上;随时间演进,各用地类型均发生了较明显的相互转化,其中以林地、草地、耕地及灌丛的间转化最为显著。(3)从斑块类型尺度来看,研究区不同用地斑块间的景观指数及其变动差异悬殊,整体而言,灌丛、草地及耕地的斑块密度明显较高但形状规整程度显著较低,而林地的平均斑块面积远大于其余地类。(4)从景观总体尺度来看,研究区景观的多样性与均匀度指数均持续降低而破碎度指数整体减小,各用地景观面积差异持续扩大且空间分布的均匀程度不断降低,整体呈由分散分布向集中布局的转变。     

近30a台特玛湖地区土地利用/土地覆被变化及其影响因素

土地利用/土地覆被变化对干旱区生态环境变化有明确的指示意义。基于台特玛湖地区1988—2017年Landsat遥感数据、土地利用数据和气象站观测数据,运用均值法、线性趋势分析法、Pearson相关性分析法、主成分分析法等,分析了近30 a来台特玛湖地区土地利用/土地覆被类型、植被NDVI(Normalized difference vegetation index)变化及其影响因素。结果表明:土地利用/土地覆被以草地为主,草地和耕地面积均呈下降趋势,林地呈上升趋势;植被NDVI总体呈上升趋势,但上升趋势较缓;植被NDVI整体偏低,仅在台特玛湖湖区周围水分条件比较好的地区稍高;植被NDVI与气温和降水具有一定相关性;生态输水对该地区的植被状况改善起到了促进作用。     

金沙江干热河谷不同植被坡面土壤水分时空分布特征

于2016年7~12月和2017年4月的旱、雨季期间,以金沙江干热河谷苴那小流域内的银合欢（Leucaena Benth）林地、车桑子（Dodonaea angustifolia）灌丛地和扭黄茅（Heteropogon cantortus）草地为研究对象,通过网格法和土钻法采集并测定了（0~100 cm）土层的土壤含水量,应用经典统计法和地统计学方法分析该区域不同林草植被下坡面土壤水分的动态变化特征。结果表明：（1）研究区土壤含水量总体较低,雨季显著大于旱季,旱、雨季均表现为灌丛地>草地>林地,呈中度至强度变异（0.07~0.28之间）。（2）不同林草植被下旱、雨季土壤水分具有相似的空间自相关性,自相关系数均由正向负转变,但由正向负转变的滞后距离有所不同,且雨季大于旱季,呈中等或强等空间自相关性。（3）不同林草植被下的土壤水分空间结构不同,林地、灌丛地和草地旱雨季最佳拟合模型均为球状模型;相同林草植被下各土层旱、雨季土壤水分的空间分布特征相似,但旱季的分布格局差异更显著,不同林草植被下深层土壤水分分布比表层土壤水分的分布更为复杂,土壤水分呈明显的斑块或条带状分布,含水量高值区和低值区位置不固定。总之不同林草植被类型会改变局部地段土壤水分空间分布,降雨会加强这种差异的趋势,但土壤水分仍具一定空间连续性。     

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。     

1982-2006年蒙古高原植被覆盖时空变化分析

在利用HANTS方法对GIMMS NDVI数据进行时间序列平滑处理的基础上,对蒙古高原1982-2006年植被覆盖时空动态变化进行了分析.结果表明:蒙古高原植被覆盖年平均上升趋势为0.0004·a-1,其中蒙古国的上升趋势(0.0005·a-1)比中国内蒙古(0.0003·a-1)更加显著,而内蒙古多年平均NDVI比蒙古国高0.0433;从不同类型植被NDVI变化趋势看,除森林和戈壁荒漠的NDVI变化趋势较平稳外,草地、农田和灌丛均呈显著的上升趋势;从空间分布趋势看,在过去的25年内植被覆盖呈增加趋势的地区主要分布在高原南部——内蒙古农牧交错区和蒙古国中、西和北部的山脉及其环抱的大湖盆地地区,而植被覆盖呈下降趋势的地区主要集中在高原中部的干旱地带和东部呼伦贝尔地区;从时间推移规律看,蒙古高原植被覆盖在4个不同研究时间段内(20世纪80年代、90年代、21世纪初和过去25年间)呈增加(包括显著增加)趋势的面积均大于呈下降趋势的面积,且其面积按20世纪80年代＜90年代＜21世纪初的顺序依次增加.     

基于RS的新疆哈密地区生态环境需水分析

干旱半干旱地区水资源缺乏,准确地计算区域生态环境用水和生态环境需水,可以对稀缺水资源进行合理调配,同时起到生态保护的作用。研究过程主要分为两个步骤:(1)采用RS技术,对新疆哈密地区1990年、2000年、2005年中巴资源一号卫星(China Brazil Earth Resources Sat-ellite)数据进行解译,形成1990年、2000年、2005年哈密地区土地覆被图形数据和相应的属性数据,确定相应年份各景观类型的面积;(2)参考有关研究并结合哈密地区实际情况,确定各景观类型的单位生态用水定额和需水定额,进而计算出1990年、2000年、2005年哈密地区的生态用水量,并以2005年哈密地区生态用水量为主要依据计算出保持哈密地区生态环境现状的生态需水量。研究结果表明,为了实现哈密地区生态环境整体保持在现状水平不致恶化、局部区域生态环境(巴里坤湖区)有所改善的生态治理目标,区域内生态环境需水总量为7.526×109m3,这一庞大的需水量将对该地区水资源配置造成巨大的压力;而当结合各类景观的地物空间位置特征进行分析时,发现该区域生态用(需)水量最大的景观(低覆盖草地)可以利用山地积雪融水进行自给,区域内实际需要规划配置的生态环境需水量为2.66×108m3,仅占区域生态环境需水总量的3.53%。在区域生态用(需)水计算过程中应考虑各种景观类型的生态用(需)水量的时空差异性,以保证水资源调配的科学与合理。     

基于GIS/RS的南方丘陵区农村水资源系统脆弱性评价——以衡阳盆地为例

采用GIS/RS的方法,以衡阳盆地为研究对象,构建由年降水量,少雨期干旱指数,坡度指数,土壤蓄水能力指数,植被覆盖指数,土地利用指数,水源可获得性指数和人类活动指数8个具体指标组成的基于GIS/RS方法的水资源脆弱性评价指标体系,对衡阳盆地农村水资源脆弱性进行定量评价。结果表明,衡阳盆地农村水资源系统脆弱度的空间分布总体表现为“南北低、中间高”的分布态势,北部的衡阳县、西部的祁东县和中部的衡南县是全区水资源脆弱性最高区域,而南部的常宁、耒阳和东北的衡东县是全区水资源脆弱性低值区。基于GIS/RS的水资源脆弱性评价方法与传统研究方法所得结果具有较好的相似性,但是,相对于传统的评价方法,GIS方法的评价结果更为细致和精确。     

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。     

我国人均水资源量分布的俱乐部趋同研究——基于扩展的马尔科夫链模型

研究区域水资源不平衡背后的“俱乐部趋同”现象,对于水资源调节以及水资源均衡配置具有重要的理论和实践意义。基于2004-2015年我国31个省（市、区）的人均水资源数据,利用扩展的马尔科夫链模型检测了不同时长下我国省际水资源量分布的俱乐部趋同现象,并分析了其时间特征。结果表明：即使在5 a的时间积累下,我国人均水资源量仍存在着明显的俱乐部趋同现象,高水平和低水平地区水资源量分布高度固化,且俱乐部趋同程度在2008年开始向恶化的趋势发展,可见当前我国区域水资源调节力度有待进一步加强。最后论文根据各地区人均水资源在考察期各年所属俱乐部类型、类型转移频率等因素对各地区进行了分类,以对区域水资源调节提供支持和参考。     

我国西部地区湖泊水资源利用与湖水咸化状况分析

湖泊咸化是指湖水含盐量逐步增加．湖泊由淡水湖向咸水湖、再向盐湖和干盐湖的演化过程,这是我国西部干旱、半干旱地区湖泊普遍存在的一种现象。在大量调查的基础上,分析了我国西部干旱、半干旱地区近几十年来湖泊萎缩咸化的状况,湖泊变化的所产生的原因,并初步提出改善我国西部地区湖泊水资源利用的对策。     

黑河流域水土资源可持续利用研究

黑河流域属于典型的环境脆弱区,水资源供需矛盾和土地退化问题是区域社会经济可持续发展中面临的迫切需要解决的问题。文章对黑河流域水土资源状况进行了概要性论述,分析了水土资源对区域社会经济发展的影响以及水土资源的承载力。基于黑河流域水土资源利用现状,提出了水土资源可持续利用模式。     

和田河流域水资源与生态环境变化及其对策研究

和田河流域光,热,水、土地资源丰富,农牧业 潜力很大,然而该流域生态环境极其脆弱,环境灾害多发,水资源开发利用及区域发展不可避免地其生态环境产生很大影响。本文从多个侧面阐述了该流域水资源与生态环境的相互关系和影响,并提出了相应的对策和建议。     

华北平原蒸散和GPP格局及其对气候波动的响应

华北平原水资源不足影响农业和经济的可持续发展,威胁国家的粮食安全。有效地预测区域的蒸散量和用水效率是合理配置农业和生态用水的前提。本文发展了一个基于遥感植被指数的蒸散和植被生产力模型,利用MODIS遥感信息模拟了华北平原2000-2009 年的蒸散和第一性生产力(GPP)。结果表明,年和生长季累积蒸散和GPP的分布具有纬度地带性,冬小麦季则更为明显。水分盈亏分析表明,降水显著低于蒸散的地区主要分布在黄河流域以北,南部地区降水有盈余。年尺度上,黄河以北地区水分亏缺0~300 mm;在小麦生长发育期,几乎全区水分亏缺0~400 mm;在玉米生长发育期,黄河以北地区水分亏缺0~100 mm。此外,蒸散和GPP的年际变化明显,既受气候波动的影响,也受植被的动态响应调节。     

基于地理探测器的干旱区内陆河流域产水量驱动力分析 ——以疏勒河流域为例

明确干旱区产水量的驱动因素,能为区域水资源优化和可持续发展提供科学依据。基于 MODIS 植被指数、HWSD 的土壤数据集以及气象要素数据,采用 InVEST 模型和地理探测器探究疏 勒河流域多年平均产水量的空间分布,揭示不同空间尺度上产水量的单因子及双因子交互驱动机 制。结果表明：疏勒河流域多年平均产水量呈现南部>北部>中部。流域尺度上,产水量空间格局 的主导驱动力为降水,坡度与降水交互驱动作用最为显著。区域尺度上,南部山区、北部马鬃山地 区和中部平原区的主导驱动力各不相同,分别为日照时数、人为干扰强度、降水,双因子交互作用 显示人为干扰强度与其它因子的交互最为显著。不同土地利用类型中,耕地产水量的主导驱动力 为坡度,而其它地类产水量的主要影响因子为降水。各地类中降水与其他因子的交互均大大增强 了单因子驱动力。因此,干旱区产水量多尺度驱动机制研究对区域水资源可持续管理至关重要。