Long time-series spatiotemporal variations of NPP and water use efficiency in the lower Heihe River Basin with serious water scarcity

It is of great significance to analyze the long time-series spatiotemporal dynamics of water use efficiency (WUE) to formulating appropriate management measures in response to the growing water scarcity in arid and semi-arid regions. This study analyzed the long time-series variations of WUE in the Lower Heihe River Basin, a typical arid and semi-arid region in China. The net primary productivity (NPP) was first estimated with the C-fix model, then WUE during 2001–2010 was calculated with the NPP and evapotranspiration (ET) data, and the accumulative WUE was further calculated. The results showed that the annual NPP and WUE in the study area ranged from zero to 448.70 gC/(m² a) and from zero to 2.20 gC kg⁻¹ H₂O, respectively, both of which showed an overall increasing trend during 2001–2010. Besides, the spatial pattern of WUE kept overall unchanged during 2001–2010, but with remarkable change in some part of the study area. In addition, the accumulative WUE of the whole study area showed a first sharply decreasing and then gradually increasing trend, but there was still some scope to improve the WUE, and it is necessary to carry out some more specific policies to further improve the water allocation and WUE within the Lower Heihe River Basin. Although with some uncertainties, these results still can provide valuable reference information for improving the water resource management and ecological conservation to guarantee provision of essential ecosystem services in arid and semi-arid regions.     

2000-2013年甘肃敦煌市土地利用变化及其驱动因素分析

将2000、2005、2010和2013年的土地利用类型数据与GIS技术结合,获取了甘肃省敦煌市近年来土地利用类型动态变化特征,并结合该地区的2000年以来社会经济和自然环境的资料,分析土地利用类型变化的驱动因素.结果表明：在2000-2013年期间,敦煌市城市化发展迅速,耕地、建设用地和水域面积明显增加,2000-2013年的14建分别增长了10.0%、42.2%和2.5%;草地和未利用土地面积呈减少趋势,分别减少了2.1%和0.1%;林地、沙地变化程度较小. 7种土地利用类型之间相互转换,主要的转移方向为草地、未利用土地向耕地转移,未利用土地向建设用地和水域转变.对影响土地利用变化的而主要驱动因素进行主成分分析,结果显示经济发展、国家政策等人类活动为主要的影响因素,自然因素为辅.     

基于土地集约利用水平的城市热岛效应影响因子分析

利用乌鲁木齐市1990年8月6日、2001年7月11日和2013年7月4日三期热红外遥感数据,定量反演亮度温度,利用均值-标准差法对温度进行分级后评价城市热岛效应时间变化特征:1990、2001、2013年3个时段,乌鲁木齐市最大热岛强度分别为11.48℃,12.06℃和14.01℃;加权平均热岛强度分别为1.033℃,1.603℃,1.236℃;城市热岛比例指数分别为0.1054,0.3945和0.4328;乌鲁木齐市城市热岛效应在平均水平上呈现先增强、后减弱的趋势,最大热岛强度、热岛比例指数均增加,城市已初步形成区域内的"热岛",城市高温区温度将继续上升且面积存在扩展趋势.利用PSR模型构建指标体系对城市土地集约利用水平进行评价,在同时段内乌鲁木齐市城市土地集约利用水平和协调性均在提高.从评价结果出发,通过相关分析,得出基于土地集约利用的城市热岛效应影响因子包括:人口密度、建成区绿地覆盖率、地均国民生产总值、人均建设用地面积、人均道路铺装面积、地均固定资产投资,这些因子涵盖了经济、社会、环境三个方面.     

黑河中游地区作物用水效率比较及种植结构调整方向研究

黑河流域地处西北干旱区,水资源短缺是限制其中游绿洲农业发展、下游生态环境保护的首要原因。该流域的中游绿洲农业用水约占总用水量的80%,因此农业节水对流域发展至关重要。在干旱区绿洲农业节水探索中,众多学者主张通过节水技术来提高用水效率,而关于农业种植结构调整对农业节水影响的定量研究较少。本文采用2012年黑河流域蒸散发数据、土地利用数据、降水数据和农业经济统计数据,定量分析黑河中游主要作物需水特征和用水效率差异,尝试从调整作物种植结构角度为其绿洲农业节水提供依据。结果表明：(1)研究区4种主要作物中,玉米生长期需水量最大,其次为小麦、油菜和大麦;(2)考虑降水补给,发现大麦和油菜生长需水可很大程度上依赖降水,而小麦和玉米则需要灌溉,且玉米灌溉需水量远超小麦;(3)作物用水效率由高到低依次为大麦、油菜、小麦和玉米。从用水效率角度而言,考虑种植区位,在黑河中游适当扩大小麦种植规模更有利于提高中游农业用水效率。     

毛乌素沙地1960-2013年极端气温变化

毛乌素沙地处于多层次生态地理景观过渡带,拥有丰富的自然及人文资源.研究该生态脆弱区极端气温变化,有利于揭示全球气温变化与局地气温响应之间的复杂关系,为当地的可持续发展和气象灾害预防提供参考。通过线性趋势分析、累计距平、Mann-Kendall法、因子分析、R/S分析等方法,分析了该地极端气温指数的变化特征\,突变特点、相互关系,探讨了该地区气温变化的空间差异和极端气温未来的变化趋势。结果表明:(1)极端最低气温、极端最高气温、夏日日数、热夜日数、暖夜日数、暖日日数分别以不同的速率上升;冰日日数、霜冻日数、冷夜日数、冷日日数分别以不同的速率下降。(2)除极端最高气温、极端最低气温外,其余8项极端气温指数均发生突变,突变年份集中在20世纪90年代。(3)冷指数大幅下降是毛乌素沙地极端气温变化的主要特点,并且各冷指数间、各暖指数间相关关系显著。(4)毛乌素沙地极端气温在空间上表现出不同的变化特点,东北方向(榆林及鄂托克旗)冷指数呈现大幅减少,西南方向(横山及盐池)暖指数呈现大幅增加。(5)ENSO事件具有使毛乌素沙地极端最高气温降低的作用以及使极端最低气温升高的作用。(6)10项极端气温指数的Hurst指数均大于0.5,表明未来毛乌素沙地极端气温仍将呈现冷指数下降、暖指数上升的变化趋势。     

科尔沁沙地春季冷锋过境的地面风况特征

对13个气象台站2014年5月上旬逐时风况的分析发现：（1）受高空槽和地面低压的影响,科尔沁沙地冷锋过境时瞬时风速8h内快速增加到10m·5s^-1以上,风向转为西北风;（2）上风向锡林郭勒草原的冷锋推进速度约为12.5m·5s^-1,科尔沁沙地主体部分则降到9.21m·5s^-1,总体推进速度因地而异;（3）风速的功率谱以大兴安岭东麓的林西县幅值最大,科尔沁左翼后旗最小;（4）沙地和草原两地区分别存在区域性10h、25h和2h、4h周期性,而冷锋过境引起的强风周期性不明显;（5）常年稳定而频繁的冷锋过境,不仅造成了沙丘的形态变化和不同程度的位移,而且还塑造和维持着该区沙丘群的多种空间格局。     

土地覆盖类型对科尔沁沙地南缘土壤有机碳储量的影响

研究了科尔沁沙地南缘土地覆盖由流动沙地向人工林地、农田及固定沙地等转变后,0~60 cm土层有机碳储量的变化。结果表明：农田土壤有机碳含量增加最明显,为流动沙地的3.97倍且相同层间差异均显著;樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）林地、新疆杨（Populus alba var. pyramidalis）林地、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）群落土壤有机碳含量较流动沙地分别增加79.78%、138.20%、73.07%,差异主要在0~20 cm土层;围封草地和中度放牧草地分别增加116.85%和133.71%,差异主要在0~40 cm土层;固定沙地比流动沙地增加49.44%,差异主要在0~20 cm土层。土地覆盖类型转变后,由于受到土壤容重的影响,土壤有机碳密度在0~20 cm土层变化较明显。8种土地覆盖类型可分为4组：CL1（农田）、CL2（新疆杨林地、围封草地、中度放牧草地）、CL3（樟子松林地、小叶锦鸡儿群落、固定沙地）和CL4（流动沙地）。另外,土壤有机碳含量和密度在土壤剖面上的分布也随着土地覆盖类型的变化而不同。     

榆林市土地生态系统服务功能价值测评

以典型农牧工矿交错区的榆林市为研究对象,基于遥感和GIS技术获取3期土地利用动态数据,分析评价了该地区近14年土地利用变化、成因以及所引起的土地生态系统服务价值的变化。结果表明：1988、1999、2002年,榆林市土地利用结构发生了巨大的变化。除牧草地和建设用地持续增加外,其他的土地利用类型均出现不同程度的减少,其中耕地面积减少最多,减少量为352 350 hm^2,其次是未利用土地,减少285 765 hm^2;减少面积最小的是水域。引起土地利用变化的主要原因是在自然环境背景下人为因素影响的结果,尤其是政策方面的影响尤为突出。该地区生态系统服务价值从1988年的150.65亿元增加到2002年的171.99亿元,增加了21.34亿元,这表明该区生态环境质量整体在提高。各生态系统服务类型中废物处理和水分供应的价值最大,对区域发展起着至关重要的作用。     

利用城市雨水回灌地下水防治地面沉降技术方法探讨

阐述城市化快速发展日益突显的城市雨水问题与地下水超采引起地面沉降危害,在对城市雨水收集处理进行水质分析基础上,探讨城市雨水直接回灌浅层含水层在地面沉降防治中的利用潜力和意义.