干旱区生态学研究中若干问题的思考

在分析目前干旱区生态学研究存在的主要问题的基础上,对未来干旱区生态学研究的核心、尺度和研究手段选择等问题进行了探讨,最后就干旱区生态学研究几个值得关注的研究领域进行了阐述。作者认为,干旱区生态学研究的核心应该是绿洲,从管理实践的角度,干旱区的生态学研究尺度应该是湖泊流域,而非以前被广泛采纳的河流流域。在干旱区生态学研究的手段上,随着高清晰度商业化遥感卫星的应用,结合过去的传统方法,与GIS和RS相结合的遥感手段应该是今后生态学研究所依赖的主要手段。而早春短命植物层片与短命动物研究、干旱区的城市森林建设、干旱区民族生态学与人地关系研究、生态用水的深化研究、绿洲景观生态过程及其规划实践研究等,应该是在不偏废过去研究工作的基础上,值得在未来关注的研究领域。     

干旱区坎儿井与山前凹陷地下水库

在分析研究坎儿井主要技术特点的基础上,结合河流冲洪积扇地形地貌特征、储水构造以及水资源转化特点,提出了建设山前凹陷带"横坎儿井式"地下水库的具体思路,并以台兰河地下水库示范工程为例,对构筑"横坎儿井式"地下水库的可行性及其"引渗回补"调蓄系统、"横坎儿井"集水系统、"自流虹吸"输水系统三大工程组成部分的结构设计原理进行了初步的探讨.山前凹陷地下水库是非常理想的应急抗旱水源工程,其研究和示范工程,为干旱区内陆河流域地表水与地下水联合调度、水资源高效利用探索出了一种新模式.     

基于支付意愿的干旱区绿洲城市居住区绿地愉悦价值研究

干旱区绿洲城市普遍存在居住区绿地率低、居住环境质量不高的问题,量化居民对居住区绿地的支付意愿及城市居住区绿地的愉悦价值,有利于正确评价城市绿地的价值,科学规划城市空间。基于问卷调查,利用支付卡式条件价值法和Tobit模型测算乌鲁木齐市居民对改善居住区绿地建设与服务的支付意愿,借助计量模型的假设检验对其影响因素进行定量分析,并基于支付意愿得到城市居住区绿地的愉悦价值。结果表明:(1)乌鲁木齐市居民人均支付意愿为148.75元·a-1,远高于东部地区,不同属性居住区的支付意愿为商业小区>单位大院>自建房。(2)受访者性别、收入、家庭结构、需求偏好、认知与意识等特征对其支付意愿有显著影响,且非虚拟变量对决策的影响程度可借助经济学中的"边际理论"度量。(3)乌鲁木齐市居住区绿地愉悦价值为3.31×108元·a-1,利用居民对绿地生态功能和社会功能的认知赋分,发现其生态服务价值略大于社会服务价值。研究可为建立不同尺度绿地支付机制,提升绿洲城市居住区人居环境质量,优化城市空间布局及维护绿洲城市生态平衡提供科学参考。     

干旱半干旱区水资源承载力评价及空间规划指引——以宁夏西海固地区为例

以宁夏西海固地区为例,在区域尺度水资源超载状态分析基础上,构建了栅格尺度水资源承载力评价指标体系和计算方法,阐释了水资源承载力空间格局、特征及其与人口经济要素的空间关系,并提出空间规划与发展路径指引。干旱半干旱区栅格尺度的水资源承载力评估指标体系包括5项一级指标和12项二级指标,案例实证研究与校验表明：指标体系与评估模型具有可操作性,可为空间规划与管制提供更有效的决策支撑;西海固地区栅格尺度的水资源承载力划分为强、较强、中等、较弱以及弱5个等级,强和较强等级区主要位于清水河河谷平原,是黄河扬水灌区与地下水资源富集区的叠加区域,较弱和弱等级区集中分布于黄土丘陵区、六盘山及其余脉山地区。在水资源承载力空间差异分析的基础上,因地制宜地制定空间开发指引,建立“节流为主、开源为辅”的水资源保障体系,有助于构建与区域水资源条件相适应的人口产业布局模式。     

中亚干旱区马雷绿洲和于田绿洲LUCC演变对比研究

当前新疆与中亚国家的经济形势进入平稳发展的新时期,新疆在经济合作中的地位逐渐明晰,产业结构、资源条件等是开展合作的直接影响主因。利用遥感技术开展LUCC研究,可直观探讨自然和非自然因素对LUCC影响,为区域可持续发展提供决策依据。以土库曼斯坦马雷绿洲1976年、2001年、2010年和中国新疆于田绿洲1977年、2000年和2011年共6期TM和MSS影像为数据源,对中亚地区两个生态环境皆较脆弱的绿洲进行土地利用/覆被变化（LUCC）分析,对比研究干旱区绿洲LUCC,并分析其自然和非自然因素。在研究期间,马雷绿洲中轻度盐渍地变化最多,相对变化达到2.21,净变化速度为3.49%,面积下降最多的是沙漠类型,相对变化为-0.59,净变化速度为-2.60%;于田绿洲水体面积变化最多,相对变化为5.54,净变化速度达5.51%,沙漠面积也下降最多,相对变化为-0.97,净变化速度为-9.31%。结果表明：（1）马雷绿洲和于田绿洲具有相似的地类变化趋势：耕地、中轻度盐渍地、其它地类面积有所增加,而林地、重度盐渍地、沙漠面积减少;（2）LUCC是由自然因素和非自然因素共同作用引起的。     

干旱区水资源约束下的生态退耕空间优化及权衡分析——以奇台县为例

干旱区耕地大规模扩张导致水资源超载、生态问题频发,亟须退地还水。因此,探索水资源约束下的生态退耕空间优化方案,不仅有助于解决干旱区面临的问题,还可为土地利用规划和决策提供参考。目前对退耕方案多效益矛盾的研究尚量化不足,有鉴于此,本文建立生态退耕空间优化配置及权衡分析模型,以新疆奇台县为研究区进行模型应用,构建了水资源约束下的生态退耕方案群,并设计保有耕地优先和保护生态优先等两种情景,利用蚁群优化算法实现了生态退耕的空间配置模拟与优化。结果表明:耕地面积在保有耕地优先情景将减至9.94万hm2,保护生态优先情景则为6.96万hm2;在此退耕过程中,河道内生态用水占水资源总量的比例从10%增加到30%,防固沙量由713.22万t增加至816.59万t,经济效益则由34.86亿元下降至24.75亿元。通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定耕地面积退至8.35万hm2时是权衡生态和经济效益下的生态退耕最优方案。退耕还草主要发生在奇台县耕地集中区的东北、西北及西南部边缘,将有利于北部的沙漠化防控和南部的水源保护。本研究实现了干旱区水资源约束下生态退耕方案空间模拟和优化,对农...     

西北干旱区水资源约束下城市化过程及生态效应研究的理论探讨

城市化是西北干旱区实现小康目标的必由之路,然而最大的自然障碍因素是水资源严重短缺。现实的城市化与水资源及生态环境保护之间存在着各种矛盾与胁迫。从城市化过程及其生态效应研究的重要性出发,透过对国内外研究进展的分析与评述,把水资源作为西北干旱区先决约束条件。提出了水资源约束下西北干旱区城市化过程及其生态效应的研究思路,包括选择水资源变化过程与城市化过程之间相互胁迫的驱动因子,揭示水资源变化对城市化过程的胁迫机制与规律;分析城市化过程引起的与水相关的生态效应;建立城市化过程及其生态效应预警指标体系。对不同强度水资源约束下城市化过程进行动态预警和情景分析;选择最节水的城市化发展模式和建设节水型城镇体系等。进而为加快西北干旱区城市化发展进程、改善干旱区生态环境、实现小康目标提供科学的决策依据。     

青藏高原与中国西北干旱区地面感热季节增强时间的差异及相互关系

利用1982-2015年中国西北干旱区88个、青藏高原中东部70个常规气象站逐日地表感热通量计算资料,分析了青藏高原和中国西北干旱区地表感热的气候差异特征及其相互关系。结果表明：（1）青藏高原在春季感热增强的时间普遍早于中国西北干旱区,干旱区春季感热异常增强时间偏早（晚）的地方,在秋季感热异常减弱的时间也更偏早（晚）。（2）青藏高原感热全年表现为正值,春季感热最强,夏季次之;西北干旱区感热冬季表现为弱的负值,夏季感热最强。春季青藏高原感热呈东部偏弱（强）、西部偏强（弱）的分布时,夏季塔里木盆地及其东北部、甘肃西南部以及宁夏平原等干旱区感热偏弱（强）。（3）当青藏高原感热增强时间呈西北部偏早（晚）、东南部偏晚（早）分布时,中国西北干旱区的塔里木盆地南部以及甘肃北部感热增强时间偏早（晚）,准噶尔盆地感热增强时间偏晚（早）。这一研究结果对进一步认识青藏高原和中国西北干旱区下垫面感热通量及陆气相互作用的时空变化特征,为青藏高原草地生态系统的保护及东亚气候的预测提供理论依据。     

一种基于植被指数-地表温度特征空间的蒸散指数

利用遥感获取的植被指数和地表温度信息,进行地表能量和水分平衡过程研究是目前陆表过程研究的前沿。根据地表能量和水分平衡原理,对地表温度(Ts)、植被指数(VI),地表蒸散发(ET)之间的空间关系进行了分析,并基于假设条件,构建了温度植被蒸散指数(TVETI)。为验证TVETI表征地表蒸散的能力,利用环境卫星数据和SEBAL模型,对SEBAL模型中各能量通量构建的蒸散指数与TVETI进行线性回归分析,从2012年4~9月6个不同日期的确定性系数分别为:0.838、0.935、0.912、0.921、0.926、0.825, TVETI能很好的表征地表蒸散能力。通过对SEBAL模型估算的ET和TVETI估算的ET进行交叉验证发现,两者大小一致性显著, TVETI可以实现区域尺度地表蒸散发的快速估算。     

西北干旱区近50年气候变化特征与趋势

20世纪后期全球增暖趋势越来越明显,受全球增暖的影响,西北地区的气候也将受到不同程度的影响。选取了西北干旱区1951～2000年的21个代表站点气温、降水量资料,采用趋势系数法对西北干旱区近50年气温和降水变化进行分析,找出各分区的变化趋势。结果表明:近50年西北干旱区气温呈上升趋势(0.22℃/10 a),1986年后气温明显升高;柴达木盆地和新疆北部升温较大;各季都有增温趋势,贡献最大的是秋冬两季。降水变化有增加的趋势(3.2 mm/10 a),年降水量贡献最大的是夏季;各区降水都有增加,其中新疆北部降水增加最多。西北干旱区近50年气温升高趋势是南北高,中间低;降水量增加趋势从东南向西北呈现递增的格局。