人类活动对乌梁素海湿地环境演变的影响分析

乌梁素海是我国半荒漠地区具有很高生态价值和社会效益的大型多功能湖泊湿地[1],是黄河流域最大的淡水湖泊,也是内蒙古河套灌区唯一的承泄途径.乌梁素海的补给水源主要包括含高N,P的农田退水,工业废水以及生活污水,这些退水及废污水的排入使得湿地环境发生着重大的变化.本文在收集1986-2004年19年间Landsat TM/ETM遥感影像数据的基础上,结合乌梁素海历史资料,分析了80年代以来人类活动对湿地环境的影响,这种影响主要体现在人工芦苇面积不断扩大,富营养化程度逐年增高,水生资源迅速减少等方面,尽管2003年以来"引黄入海"工程的实施某种程度上缓解了湿地环境恶化的进程,但湿地环境仍然面临严重的威胁.     

均生函数与BP神经网络耦合模拟预测模型(MGF-BP-I)的建立与应用

水文气候因子模拟预测对气候变化研究、农业墒情预报、生态环境改善、水资源合理开发利用等具有一定参考意义。均生函数、BP神经网络及其结合改进方式在模拟预测中各有优点,被广泛应用,但仍有进一步改进空间。针对MGF、MGF-OSR、MGF-OSR-BP等方法粗选因子集、粗选集组合筛选、收敛适应性、精度控制等可改进空间,进一步发挥均生函数和BP神经网络优势,建立了MGF-BP-I模拟预测模型。利用MGF-OSR、MGF-OSR-BP、MGF-BP-I对科尔沁沙地区域平均年降水进行了模拟预测。结果表明,建模期MGF-OSR-BP、MGF-BP-I拟合效果均较好,MGF-BP-I建模阶段最优模式精度优于MGF-OSR-BP,MGF-BP-I整体同时最优模式结果也非常好。检验期,MGF-BP-I检验阶段最优及整体同时最优两种模式拟合效果最好,相比其他模式精度有所提高。MGF-BP-I考虑更加全面,充分发挥了均生函数和BP神经网络优势,精度远高于MGF-OSR和MGF-OSR-BP,MGF-BP-I整体同时最优模式更符合实际应用,效果理想,可用于水文气候因子模拟预测。     

基于气候重建资料及均生函数-最优子集回归模型的降水预测

利用由科尔沁沙地榆树区域综合年表而重建的181a降水序列,采用均生函数-最优子集回归(MGF-OSR)预测模型对科尔沁沙地降水进行了5a情景的预测,克服了以往序列短的不足.模型建模期相对误差绝对值在3％、5％、10％以内的年数分别占建模年数的36.46％、64.64％、93.37％,建模期模拟精度较高.2007～2010年实测检验期,模拟与实测值保持了方向一致性,各年份相对误差绝对值分别为11.40％、6.73％、22.06％、5.49％,大部分年份预测较理想.经预测,2011～2015年期间,2011年、2012年、2014年和2015年为降水正常年份,2013年为降水偏干年份.与实际情况对比,2011年与预测一致,2012年稍有差别.总体上,2011～2015年降水变化较为平缓.     

科尔沁沙地典型区域地表环境变化与气候变化的响应关系

以科尔沁沙地阿古拉苏木为典型代表区域, 应用1987-2006年20 a间12幅遥感影像及相应气候数据, 分析了地表环境变化与气候变化间的响应关系, 提出了表征响应敏感程度、影响程度大小排序的气候因子影响指数(CFII). 结果表明: 近20 a研究区地表环境变化表现为不断恶化的趋势. 各类地表环境变化与气候因子变化间有着良好的响应关系, 各类气候因子变化以不同方式和过程不同程度地影响着地表环境的变化. 响应敏感度最大, 即对地表环境变化影响最大的是相对湿度, 其次为降水量和蒸发量. 水分条件是制约干旱半干旱地区地表环境变化的主导因素.     

科尔沁沙地差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）水分利用特征

深入剖析科尔沁沙地固沙植被水分利用特征,可为科尔沁沙地生态修复和区域荒漠化防治提供参考。测定了科尔沁沙地典型固沙植被差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）2020年生长季的植物水及其所在区域的地下水、土壤水与降水的δD值,采用多源线性混合模型定量分割了差巴嘎蒿的水分利用来源。结果表明：（1）研究区大气降水方程斜率小于全国大气降水方程,说明该区域大气降水蒸发强烈,方程截距较大,表明研究区水汽再循环强烈。土壤水同位素方程的斜率和截距都小于研究区大气降水方程线,表明土壤水受二次蒸发影响显著。（2）土壤含水率与降雨量、植物生长期的变化有显著的相关关系,受降雨影响,浅层（0—40 cm）土壤含水率波动幅度最大,且土壤含水率随土层深度的增加趋于稳定。（3）雨季,差巴嘎蒿主要利用0—40 cm和120—160 cm层的土壤水,利用率分别为30.1%和25.2%,对其他深度的土壤水利用较少;旱季,主要利用0—80 cm和160—200 cm层的土壤水,利用率分别为30.7%和21.1%,明显高于其他土壤层。     

1961—2016年锡林河流域降水及平均气温变化特征及趋势

运用累积距平法和时间序列的非参数趋势分析法(ITA法和ITA-CB法),对我国半干旱草原型流域——锡林河流域1961—2016年近56 a降水数据和平均气温数据进行分析,揭示了降水和均温的年内、年际和年代际的变化特征,并且分析了降水和均温的季节、年度的变化趋势.结果显示:1961—2016年锡林河流域的降水分布不均匀,...     

科尔沁沙地植物生态型与地下水位及土壤水分的关系研究

水分是干旱区植物生长的限制因子,以生态适宜性理论为基础,根据科尔沁沙地植被生态型及典型样带调查试验资料,系统分析了植物生态型与地下水位埋深及土壤含水率的定量关系。分析表明:湿生、中生、中旱生和旱生植物地下水位埋深的变化范围分别为0.45～1.66 m、0.95～2.20 m、2.20～4.59 m和3.45～7.45 m;植物根系土壤表层含水率的变化范围分别为2.70%～25.54%、0.80%～13.32%、0.41%～2.25%和0.28%～0.44%;植物根系层含水率的变化范围分别为5.59%～54.80%、3.59%～9.19%、0.71%～3.59%和0.16%～0.78%。同时湿生植物与中生植物、中旱生植物与旱生植物有一个地下水位埋深过渡范围,其值分别为0.95～1.66 m和3.45～4.59 m;有一个植物根系土壤表层含水率过渡范围,其值分别为2.70%～13.32%和0.41%～0.44%;有一个根系层土壤含水率过渡范围,其值分别为5.59%～9.19%和0.71%～0.78%。     

乌梁素海湿地环境演变

The environment evolution of Wuliangsuhai wetland since 1986 is analyzed based on the remote sensing principle. The total water area of Wuliangsuhai lake has been increased during the past 17 years. The open water area had an increasing trend before 1987, and the trend was decreasing up to 1996, then the trend has increased again since 2000; the variation of the water area with dense aquatic weed is basically contradictory to the variation of open water area. The natural reed area had been decreased before 1987, and then it has been increased. The areas of shallow water and swamp have been slightly increased, in fact, the variations are quite steady. The artificial reed area has been increased since the reed plantation was started in 1988. The relationships of the water environment, the climate, hydrology and different types of areas are discussed, and then the technological measures for sustainable development and utilization of Wuliangsuhai lake water environment are proposed.     

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散发模拟

基于2016、2017年生长季原位气象监测数据,利用Shuttleworth-Wallace(S-W)模型模拟了科尔沁沙地主要固沙植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散发,对蒸散组分进行了拆分,并利用涡度相关系统对模拟蒸散发值进行了验证。结果表明:2016、2017年生长季小叶锦鸡儿群落蒸散发量分别为345.4、325.2 mm,土壤蒸发量分别为93.8、83.8 mm,植被蒸腾量分别为251.6、241.4 mm,土壤蒸发占总蒸散发分别为27.2%、25.8%。30 min尺度上模拟值与实测值一致性较高,模拟精度大体表现为晴天>阴天>雨天。持续干旱和降水后,小叶锦鸡儿蒸腾耗水规律明显不同,持续干旱时期小叶锦鸡儿保持较低的蒸腾耗水,且具有明显的"午休"现象,连续降水后小叶锦鸡儿"午休"消失,蒸腾耗水增强。饱和水汽压差是影响小叶锦鸡儿蒸散发的主要因子。