Fractal study of sustainable proportions of natural and artificial oases

The sustained development of an artificial oasis depends critically on the stability of the natural oasis associated with it. This work theoretically investigates the most suitable ratio of natural oasis area to artificial oasis area in oasis ecosystems, as quantified by the percentage of artificial oasis (PAO). Based on data from oases observed in Xinjiang Province, China, this paper analyzes the PAO distribution for these oases via fractal theory. The results allowed us to draw the following conclusions. (1) The PAO distribution possesses fractal characteristics, and the fractal dimension of the PAO decreases as the oasis evolves. (2) The interval of the fractal dimension of the PAO is 0–1.7068, and the interval of the expectation of the PAO is 0–85.01%. This indicates that the natural oasis should occupy at least around 15% of the total oasis area. (3) The fractal dimension and the expectation of the PAO for the ecosystem of oases in Xinjiang Province, China, are currently 0.5369 and 53.51%, respectively. These results show that the development of artificial oases in Xinjiang Province should continue, although the corresponding natural oases should also be maintained and developed at the same time.     

基于光谱混合分解的民勤生态治理效果评价

作为退化绿洲典型,甘肃民勤生态治理效果的评价对全球干旱区土地退化防治具有重要借鉴作用。使用Landsat系列遥感数据,基于光谱混合分解模型,采用土地覆被/利用分类后比较和端元丰度值差值的方法,对民勤生态工程第二阶段初期(2010—2015年)的治理效果进行了定性和定量研究。结果表明:民勤县土地退化面积为39 712.14hm^2,恢复面积为101 503.44hm^2,恢复面积大于退化面积,呈现出恢复的态势。沙地面积减少,沙地的沙化程度降低;盐碱地面积虽有增加,但盐碱地的盐渍化程度有所下降;林草地相较耕地、夏作耕地相较春作耕地成为当地优势植被地类;水域面积虽有减少,但水域的水含量有所增加。民勤经过近20年的生态修复治理,已经进入良性修复阶段。     

近54年艾比湖绿洲太阳辐射变化特征

太阳辐射是最基本、最重要的能量来源,分析其变化对区域气候特色和农业发展有着重要的作用。本文利用1961—2013年艾比湖绿洲地区4个气象站点气象资料,采用最小二乘分析法、距平分析法、Mann-Kendall趋势分析法和小波分析等方法,分析了艾比湖绿州地区太阳辐射的年际变化趋势。研究结果表明:(1)该地区年辐射量总体呈现下降趋势,相对变化幅度为1.28,波动相较平稳。年内辐射量主要集中在5—8月,占全年的52%,呈正态分布状态,年内各月都呈下降趋势,其中7月的下降速率最大。(2)艾比湖绿洲的总辐射量主要集中在春夏两季,且4个季节的变化趋势基本相同,均出现了从"变亮"到"变暗"的交替过程。通过检验阈值在99%的水平下显示,辐射量在1986年出现突变。全年总辐射量的变动与四季变化趋势基本相同。(3)对于21a、10a和7a周期变化都存在着相对"亮期"和相对"暗期",但振荡周期不同。     

基于TM影像的民勤县土地利用变化研究

利用民勤县1991年和2009年Landsat TM遥感影像,提取两个时期的土地利用信息,运用GIS分析方法分析了这一时段该地区的土地利用变化信息,并探究了导致这些改变发生的驱动因素。结果显示:沙漠和重盐碱地分别减少了13.92%和18.07%,分别接近于以每年0.77%和1%的速度递减;轻盐碱地增加了328.6 km~2。水域面积增加了2.97 km~2,增幅为128%。植被增加了373.9 km~2,增幅为46%,年均增长率为2.56%。城镇用地面积增加了8.1 km~2,增幅为348%,年均增长率为19.33%。     

荒漠绿洲植被变化与景观格局耦合关系的研究--以新疆三工河流域为例

以三工河流域为例,讨论了荒漠绿洲植被变化与景观格局的耦合关系.结果表明:(1)荒漠绿洲景观格局最明显的特征是植被变化,其通过地貌、水资源利用、河流廊道或排碱渠等景观要素的变化对植被产生影响;随着景观格局的变化,流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异性.(2)以河流廊道为核心,通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布且由内向外,随水热条件的改变,植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡.(3)人类活动影响强烈的景观要素,其缀块多样性、破碎度、分离度和缀块密度等指数的值较高,而人类活动影响较小的,其优势度和均匀度较高.(4)各景观要素的稳定性不同,通常自然缀块的稳定性高于人工缀块,其排序为:荒漠>砾石地、沙地>城镇工矿用地>水体>灌溉水田>牧草地>菜地>林地>农村居民点>盐碱地>荒草地>水浇地>果园.     

自然干燥度和实际干燥度及其在气候工作中的应用

本文提出了“自然干燥度”和“实际干燥度”的概念,并将两者应用于甘肃黄土高原和河西走廓绿洲的气候植被类型划分,结果表明:后者确定的上述两个地区的气候植被带,与各自的自然景观大致相符合。     

民勤绿洲北部荒漠区地下水水化学特征及成因分析

民勤绿洲北部荒漠区作为国家北方防沙带的重要组成部分以及石羊河下游生态保护治理区,在地下水水化学方面的研究程度很低。在野外调查、勘探及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法对民勤绿洲北部荒漠区的地下水水化学特征及成因进行了研究分析。结果表明：研究区地下水溶解性总固体以及硬度值较高,水化学类型主要为Cl-·SO2-4－Na+型。地下水水质总体能够满足生态屏障区种植旱生、耐盐植被的需要。地下水水化学演化是由蒸发浓缩作用主导、风化溶解和阳离子交换共同作用的结果。地下水中超标的高硝酸盐氮水与牲畜粪便污染有关,高氟水的形成受原生地质环境背景影响。成果不仅进一步提高了区内地下水水化学的研究程度,亦可为民勤绿洲区保护、北方防沙带以及石羊河下游生态保护治理区建设提供科学依据。     

民勤地区近地面沙尘监测系统的建立及其运行的初步评价

介绍了建于民勤地区的我国第一套近地面沙尘监测系统的组成、结构和功能。经1 a多运行,该系统取得了良好的沙尘监测效果。初步结果表明：2006年民勤19次沙尘暴平均气溶胶浓度的空间分布遵循幂函数关系,在沙漠和绿洲边缘区气溶胶浓度随着高度的增加显著下降,而在绿洲内部,则随高度增加而上升;在不同下垫面条件下,水平沙尘通量随高度变化也遵从幂函数关系,但在沙漠和绿洲边缘呈显著降低趋势,在绿洲呈平缓上升趋势。从沙漠区至绿洲内部,沙尘通量空间分布的规律一般是：沙漠>绿洲边缘>绿洲。2006年在民勤地区,绿洲边缘的沙尘通量比沙漠区减少了42.0%,至绿洲内部则减少74.42%,表明防风固沙林和农田防护林网对沙尘具有较强的防护功能和减灾作用。     

民勤县荒漠化影响因素定量分析

通过对民勤县荒漠化影响因素的考察,以年末农村人口、耕地面积、粮食产量、造林面积、机电井眼数、小麦单产量、农村用电量、地下水矿化度、上游来水量、沙尘天数、降水量11个指标的逐年变化数据,利用因子分析法对各影响因素的内在结构及各类因子对荒漠化进程的影响程度进行了分析。结果表明,1989—2003年间,该县荒漠化发展进程中人为因素占82%,自然因素占18%。     

民勤绿洲边缘荒漠植被滴灌恢复试验研究

应用滴灌技术对民勤绿洲边缘退化植被梭梭、白刺进行灌溉恢复试验研究。结果表明:(1)滴灌条件下,退化植被梭梭、白刺生长良好,可使梭梭新稍增长1.3~1.5倍,新梢数目增多1.1~1.2倍,新梢生物量增加1.5~1.8倍;使白刺冠幅增大1.9~2.8倍,叶片数增多1.6~2.2倍,叶生物量增大2.8~6.5倍。(2)滴灌植物梭梭、白刺光合生理作用强。相对免灌对照,梭梭在100 m³.hm^-2和150 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率(CO2)提高1.30 μmol.m^-2.s^-1和3.42 μmol.m^-2.s^-1,白刺在200 m³.hm^-2和300 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率提高0.76 μmol.m^-2.s^-1和1.35 μmol.m^-2.s^-1,滴灌植被光合速率随灌溉量的增加而增大。(3)灌溉林地土壤水分状况得到较大的改善,在0~250 cm土壤层次内,梭梭林地水分为3\^07%~3\^34％,相对对照林地提高了1.0~1.3百分点;白刺林地水分为2.76%~4.43％,相对对照提高了0.7~2.3百分点。