基于MODIS数据的柴达木盆地南缘绿洲土地覆盖动态变化研究

基于遥感和GIS技术手段,利用2000—2009年生长季的MODIS数据对柴达木盆地南缘绿洲进行了土地覆盖分类,得到前期（2000—2004年）和后期（2005—2009年）两期土地分类图以及2000—2009年土地覆盖类型变化趋势图,分析了2000—2009年10 a尺度上该地区土地覆盖类型的面积变化以及空间分布格局。分析得知,柴达木盆地南缘绿洲同时存在两种演化趋势:绿洲化和荒漠化。近10 a来绿洲化的总面积为1 040 km2,占研究区面积的4.58%,主要集中在荒漠化区域与稳定区域之间;荒漠化的总面积为399 km2,占研究区面积的1.76%,其中80%集中在绿洲边缘（4 km以内）,也就是说,绿洲的边缘地区相对于绿洲的其他区域更易于发生荒漠化现象。从整个研究区来看,绿洲化趋势高于荒漠化趋势,其原因可能主要是由于近年来气候变暖,昆仑山上大量冰雪融化,为下游绿洲提供了一定的水资源,但绿洲上游一些地区人类活动的加剧使用了大量的水资源间接地影响了绿洲的演化,使得绿洲边缘水资源缺乏的地区荒漠化加剧。     

黑河流域不同生境植物水分来源及环境指示意义

选择黑河流域三种典型生境类型(绿洲、 绿洲-荒漠过渡带、 荒漠), 通过分析其不同植物木质部水分与其土壤潜在水源稳定氢(δD)和氧(δ¹⁸O)同位素组成, 研究了不同生境中植物的水分来源情况. 结果表明: 荒漠生境中植物倾向于利用深层土壤水(>160 cm); 绿洲-荒漠过渡带中沙蒿和沙拐枣主要利用20~40 cm层位的土壤水, 梭梭可能的利用层位是60~80 cm, 花棒可能利用100 cm左右的水分, 柽柳则利用120 cm以下的土壤水; 绿洲植物吸水层位多集中在0~100 cm, 其中, 假苇拂子茅可能水源是20 cm左右的土壤水, 玉米则为20~40 cm, 柽柳和杨树的吸水层位为60 cm左右, 棉花则是利用80 cm左右的水分. 稳定性同位素估测各生境植物水分来源的结果与其土壤含水量的结果一致, 同一生境中吸水层位相似的植物间存在水分来源竞争. 不同生境中植物水分来源的深浅存在递变, 从深到浅表现为荒漠>过渡带>绿洲, 不同生境同种植物也存在同样变化, 说明植物稳定氢氧同位素组成可以用来指示干旱区绿洲化、 荒漠化过程.     

瓜州绿洲胡杨种群结构与动态研究

在瓜州四工和桥子天然胡杨林区设置两个样方,采用相邻格子法进行每木调查,建立胡杨种群年龄结构和存活曲线,分析其动态量化特征。结果表明,研究区胡杨种群的年龄结构不完整,大体呈偏正态分布型,为衰退种群。不同生境胡杨种群年龄结构差异显著。其中,桥子缺失幼苗和Ⅷ-Ⅺ级大树、老树,幼树较多,中树最多,占总数的84.91%,林分年轻,十分稠密、相对矮小;四工幼苗和Ⅲ级中树缺失,幼树甚少,中、大树比例高,分别占总数的51.27%和45.57%,林分偏大,相对稀疏、高大。胡杨种群存活曲线基本接近Deevey I型,为下降种群;幼、中树存活率较高,大树、老树存活率很低。桥子的存活率明显高于四工。胡杨种群发育过程存活数量的动态量值计算表明,幼、中树的动态量值为负值,变化幅度大;大、老树为正值,变化幅度小,种群总体为衰退的结构动态关系。总之,研究区胡杨种群未来因幼苗缺乏而趋于衰退演替,且以四工胡杨种群的演替速度更快。     

临泽绿洲农田土壤肥力质量时空变化特征

干旱区荒漠绿洲农田土壤肥力质量的研究是绿洲功能和生产力评价的一个重要方面。通过1982年和2008年临泽绿洲农田287个样点耕层土壤（0~20 cm）有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾数据,利用地理信息系统和地统计学分析手段,研究了26 a来土壤肥力质量的变化特征。结果表明,研究区土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量为13.8 g·kg-1、0.81 g·kg-1、64.4 mg·kg-1、32.3 mg·kg-1、199 mg·kg-1,较1982年分别提高了13.5%、7.8％、9.3%、225.6％和26.8％;土壤肥力指标的变异性较大,变异系数均大于25%;模糊数学综合评价方法适合研究区土壤肥力质量评价,土壤肥力质量综合值由1982年的强度空间变异发展为中等空间变异;根据全国农业地力等级划分标准,研究区土壤属于4、5、6、7级,较1982年的土壤肥力呈上升趋势。土壤肥力综合值分布图可以为该区域土壤资源的合理利用提供理论依据。     

民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆演化阶段及其空间格局

通过野外调查,分析了民勤荒漠绿洲过渡带不同地下水位埋深的3个白刺灌丛沙堆样方内灌丛沙堆水平投影面积与高度的关系、灌丛沙堆的空间分布及空间自相关关系,确定各个样方白刺灌丛沙堆的演化阶段,并分析了地下水位、沙源及植被生长对灌丛沙堆发展的影响。结果表明,白刺灌丛发育阶段灌丛沙堆的水平投影面积和高度之间为线性关系;稳定阶段白刺灌丛沙堆高度与水平投影面积为幂函数关系;退化阶段白刺灌丛沙堆高度和水平投影面积为二次函数关系。不同演化阶段白刺灌丛沙堆的空间自相关尺度为5 m,且3个样方之间自相关尺度没有显著差异。     

塔里木河下游典型绿洲滴灌防护林地土壤水盐时空动态

通过野外定位观测,对塔里木河下游典型绿洲防护林地灌溉周期内、不同滴灌年限以及不同质地类型土壤水盐动态进行监测分析。研究结果表明:①绿洲幼龄防护林地土壤水盐变化属于灌溉周期型;灌后土壤湿润体呈“半椭球型”分布,积盐区位于湿润峰附近;当前防护林（沙壤土）滴灌周期为10 d较为合适。②实施滴灌1 a、2 a和5 a林地（沙壤土）土壤水分亏缺量逐年增大;0～20 cm土层随滴灌年限的增大先脱盐后积盐,20～120 cm土层均表现为脱盐。③滴灌5 a后,粉黏土林地表层板结层的形成显著抑制40～60 cm土壤水分蒸发,盐分呈“表聚型”分布;细沙土林地土壤持水性差,各土层盐分呈“均匀型”分布;沙壤土林地持水性较细沙土林地略高,盐分呈“波动型”分布。     

策勒绿洲沙漠过渡带小气候的空间差异

对策勒2011年1—12月4个不同下垫面的风速、温度、湿度、光合有效辐射的月差异进行分析,同时选取夏季晴天天气作为背景,比较沙尘暴、扬沙、浮尘、阴雨天时4个下垫面气象要素的差异。结果标明:与流沙地相比,绿洲-沙漠过渡带半固定沙地、固定沙地、绿洲内部2.0 m高处的6月平均风速依次减少了25.22%、27.93%、65.27%,12月绿洲内部0.5 m高处平均气温分别高于流沙地、半固定沙地、固定沙地1.39 ℃、1.21 ℃、2.70 ℃。5—10月4个下垫面之间温、湿度差异较春、冬季显著,7月流沙前沿2.0 m高处平均气温分别比半固定沙地、固定沙地、绿洲内部高0.35 ℃、1.61 ℃、3.75 ℃。沙尘暴天气下4个下垫面之间的风速差值依次小于扬沙、浮尘、阴雨、晴天天气下;在浮尘和晴天天气下,气温从流沙前沿到绿洲内部逐渐减低,相对湿度逐渐增加;沙尘暴和阴雨天气下各下垫面的气温和相对湿度无明显差异,扬沙天气下各下垫面之间温、湿度差异大于阴天天气,但小于浮尘和晴天天气;4个下垫面之间的光合有效辐射（PAR）在沙尘暴天气下差异最为明显,浮尘和阴雨天气下4个下垫面之间的PAR接近,晴天天气下各点PAR明显大于扬沙天气下,且各下垫面之间差异大于扬沙天气下的差异。     

新垦沙地农田土壤有机碳时空变异特征

针对河西走廊临泽绿洲边缘区域的新垦沙地农田,采用传统统计学和地统计学相结合的方法研究田块尺度的土壤有机碳时空变异特征。结果表明：（1）在本研究的空间尺度内,土壤有机碳含量在2.66～6.90 g·kg-1范围之间变化,平均值为4.45 g·kg-1,变异系数为24.5%;其空间分布呈明显的斑块状,最佳的变异函数理论模型为指数模型,其块金值和基台值分别为0.13和1.28,偏基台值和基台值的比值及变程分别为0.90及18.24 m;土壤有机碳空间分布与全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量及电导率显著正相关（p＜0.01）,与pH值显著负相关（p＜0.05）。（2）在本研究的监测时间尺度内（2004-2010年）,土壤有机碳年平均值在3.81～4.71 g·kg-1幅度内变化,变异系数为6.8%,无明显的变化趋势;土壤有机碳含量年际间变化与播种量显著正相关,与作物产量显著负相关,而与施氮量、灌溉量和地上部生物量相关不显著。综上所述,新垦沙地农田土壤有机碳含量较区域水平低,其田块尺度的空间异质性是由成土母质、地形等区域因素作用的结果,而对农田管理影响下的新垦沙地农田土壤有机碳含量演变规律的研究需建立在更长时间尺度的土壤监测数据基础上。     

额济纳绿洲植物群落种间关系和生态位研究

根据61个天然植物群落样地的野外调查资料,采用生态位测度、方差比率法和基于2×2列联表的χ2检验、Ochiai关联指数、Pearson积矩相关系数和Spearman秩相关系数等方法,对额济纳绿洲植物群落主要物种进行了生态位和种间关联分析。结果表明：（1）胡杨（Populus euphratica）、柽柳（Tamarix ramosissima）、苦豆子（Sophora alopecuroide）生态位宽度值大,分别为该区的泛化种和乔木层、灌木层及草本层的优势种;（2）额济纳绿洲植物群落物种的总体联结性为不显著的正联结,大多数种对间呈中性联结（χ2<3.841,p>0.05）,物种趋向于独立分布。（3）种间联结系数（Ochiai指数）与生态位重叠之间极显著正相关,而生态位宽度与生态位重叠之间并无直接线性关系。     

沙埋对策勒绿洲-沙漠过渡带两种建群种植物特征与格局的影响

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区,在半固定沙地、半流动沙地和流动沙地选择了3个50 m×50 m的典型样地,分别代表轻度、中度和强度3种沙埋条件。每个样地内确定植物种类组成,测定两种建群种植物的高度和冠幅,同时对相应的灌草丛沙堆进行形态测量;利用全站仪采集所有植物的空间点坐标数据,运用Ripley’s [K（t）]函数点格局分析,研究沙埋对两种建群种植物特征与格局的影响。结果表明：随着沙埋强度的增加,疏叶骆驼刺和花花柴两个建群种植株数量减小,数量比例从以花花柴为主向以骆驼刺为单优势种群方向发展,死亡植株比例从半固定沙地的14.5%升高到流动沙地的40.3%;疏叶骆驼刺和花花柴植株高度和冠幅从半固定沙地到半流动沙地有所降低,但疏叶骆驼刺在流动沙地中又表现出增加趋势;对应的灌草丛沙堆体积随沙埋强度增加而变大,沙堆形态从多种类型并存向带有风影沙尾的蝌蚪形为主转变;花花柴和骆驼刺均以聚集分布应对风积沙埋的威胁,两种植物的种群间关系并不明显。总体来看,风积沙埋有碍于两种建群种植物的繁殖与生长,但骆驼刺具有更强的耐沙埋能力,特别是在流动沙地中留存下来的骆驼刺植物单体明显大于半固定和半流动沙地。集群分布的植物沙堆往往从基部合并,导致相对密集的植物分布区总与局部凸起的地形相对应,是风沙环境中植物群体与风积沙埋相互作用的结果。