2000—2022年伊犁河流域植被时空变化特征

伊犁河流域横跨中哈两国,生态环境脆弱,深化对全流域植被变化的认识对于该地区生态可持续发展具有重要意义。基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,深入研究了2000—2022年整个伊犁河流域植被的时空变化特征,并对比了中国境内外伊犁河流域、不同植被类型、不同高程间植被变化的差异。结果表明:(1)2000年以来伊犁河流域植被总体呈现改善趋势,尤其是哈萨克斯坦境内的植被,然而中国境内植被有退化趋势。植被退化区域的高程集中在1000~3000 m之间;草地和耕地以改善为主,林地则相反。(2)过去20 a间,伊犁河流域植被总体波动较小,但中国境内流域植被的波动性较大。与林地和耕地相比,草地的波动性更大。高程在2500~3000 m区域内的植被波动小。(3)未来伊犁河流域植被状况以持续改善为主,持续改善面积约占全流域面积的52%。草地持续改善的面积占比高于耕地和林地。高程低于1000 m和高于3000 m区域的植被以持续改善为主。研究结果将有助于加深对伊犁河流域植被变化特征的理解,为流域生态环境保护提供科学参考。

牧村景观及其再造——新疆伊犁河流域琼库什台村的个案

新疆伊犁河流域的琼库什台村是一个传统牧村,也是一个中国历史文化名村。该牧村的传统景观由聚落空间、生产空间、生活空间构成并以牧道空间连接为一体,彰显了“人·畜·草”和谐共生的生态智慧。近年来,旅游发展深刻改变了牧村的聚落空间、生产空间与生活空间,创造了新的文化空间,传统生态智慧被创造性转化后融入旅游新业态之中,进而从整体上再造了牧村景观。生态人类学要积极介入景观研究,利用传统景观分析识别和把握地方人群的“生态智慧”,通过景观再造考察理解并阐释人与自然和谐共生的中国式现代化。

伊犁河流域近30a洪水灾害时空分布及孕灾环境特征研究

基于1990-2022年伊犁河流域洪水灾情数据集,结合高程、归一化植被指数等孕灾环境因子,研究伊犁河流域洪水灾害时空分布及孕灾环境特征,并分析洪水灾害发生规律和孕灾环境之间的联系。结果表明:(1)研究区洪水灾害可分为3种:暴雨洪水、融雪洪水和混合洪水(暴雨加融雪造成洪水),其中,暴雨洪水灾害最多(占80.0%)、融雪洪水灾害最少(占3.4%);洪水灾害呈流域北部多于南部、东段多于西段的空间分布,尼勒克县最多、霍尔果斯市最少。(2)近30 a来洪水灾害频次呈年际和年代际增多趋势,洪水灾害年均约11.6次·a^(-1),2010年最多(43次),2000-2011年最多(149次)。洪水灾害在夏季最多,春季次之,秋季最少,6月最多(年均3.3次·a^(-1)),10月最少(年均0.06次·a^(-1)),其中暴雨洪水灾害夏季最多,年均9.3次·a^(-1),6月最多(110次),10月最少(2次),混合洪水灾害春多夏少,3月最多(36次),7月最少(8次),年均1.9次·a^(-1),融雪洪水灾害3月最多(12次),只发生于春季,年均0.4次·a^(-1)。(3)孕灾环境敏感性等级综合分布显示,灾害发生过程中,各孕灾因子共同起作用,影响洪水灾害的空间分布和强度。尼勒克县、特克斯县、新源县、昭苏县和霍尔果斯市境内的极高敏感区域分布较多。结合洪水灾害时空分布和孕灾环境等级综合分布可知,洪水灾害多发生在极高敏感区和高敏感区分布较多的流域东段和北部区域。

基于BPNN-SHAP模型的滑坡危险性评价:以伊犁河流域为例

为进一步提高滑坡危险性预测模型精度、增强模型可解释性,本文以新疆伊犁河流域为研究区,选取8个影响滑坡发生的危险性因子,在反向传播神经网络(BPNN)基础上,借鉴博弈论思想,构建一种可解释BP神经网络模型(BPNNSHAP),解决神经网络滑坡危险性评价的“黑箱”问题。将数据集分为70%训练集和30%测试集,采用5折交叉验证提高模型稳定性,对比深度神经网络(DNN)、随机森林(RF)和逻辑回归(LR)3个模型的评价精度,并探讨BPNNSHAP预测结果的可解释性,完成区域滑坡危险性评价。研究结果表明:相较于其他模型,BPNN-SHAP模型的5个精度评价指标均为最高,分别是:准确率(A)=0.904、精准度(P)=0.911、召回率(R)=0.919、F1分数(F1_(Score))=0.915、曲线下面积(SAUC)=0.901;研究区滑坡极高、高危险区分别占比11.96%、15.53%,其中新源县和巩留县极高、高危险区占比最高,分别为51.1%、45.6%;滑坡主控因子为高程、坡度、降雨量和峰值地面加速度(PGA),定量揭示高程在1500~2000 m、坡度大于14°、年降雨量在260~310 mm、PGA大于0.23 g的区域对滑坡发生起促进作用,表明该区域滑坡可能为高程和坡度主控的降雨型、地震型滑坡。本研究方法可为滑坡危险性评价提供新的技术参考,为伊犁河流域防灾减灾韧性建设提供理论支撑。

基于综合干旱指数的伊犁河流域干旱多变量概率特征研究

基于D-Vine-Copula函数,联合降水和VIC模型模拟的蒸散发、径流和土壤水等要素,构建了一种能表征气象-水文-农业干旱特征的新型综合干旱指数SWCI,以伊犁河流域为研究区,分析干旱多属性概率特征及其空间分布规律,以期为干旱区划及旱灾风险评估提供科学依据。结果表明:(1)构建的SWCI指数能很好地捕捉到不同类型干旱特征,具有较好的适用性;(2)1960—2010年,伊犁河谷东部共经历了43次干旱事件,干旱发生频率较高但程度较轻;河谷西部和南部山区分别发生干旱事件38、39次,干旱频率较河谷东部低但旱情偏重;(3)各区域多维干旱联合概率与干旱历时、烈度、峰值呈负相关关系,表明干旱历时、烈度和峰值越大,综合干旱发生的概率越小;(4)从二元条件概率可知,干旱历时(干旱烈度)的条件概率随干旱烈度(干旱历时)的增加而增大,但当干旱烈度(干旱历时)为某一固定值时,随着干旱历时(干旱烈度)逐渐增加,干旱烈度(干旱历时)的条件概率逐渐减小。(5)研究区的干旱高风险区主要集中在河谷西部和南部山区,其他区域为低风险区。

新疆伊犁河流域生态服务价值对土地利用变化的响应

以伊犁河流域为研究对象,运用GIS手段和生态经济学方法,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等人的中国陆地生态系统服务单位面积价值,结合敏感度分析,探讨了伊犁河流域1985-2005年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。研究结果表明:1985-2005年间伊犁河流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈增大趋势。研究期内生态系统服务价值总体有所上升,从482.83×108元上升到506.44×108元,增加了23.61×108元:水域和耕地对研究区总体服务功能变化的贡献率最大,而牧草地生态服务功能的下降对研究区总体生态服务功能的增加具有较大负贡献。研究区生态经济的发展已处于协调水平的边缘,需要加强对生态环境的保护力度。

伊犁河流域水资源承载力的综合评价

水资源承载力是关系到一个地区经济可持续发展和群众生活的主要物质基础之一,其平衡与否关系到地区总体规划能否完成。能否合理的利用水资源承载力,使水资源持续利用,是达到地区社会、经济和生态环境不断优化的关键。本文运用模糊综合评价的水资源承载力评价方法,选取了人均水资源可利用量、人均实际供水量、水资源利用率、耕地灌溉率、供水模数、需水模数、生活用水定额、生态用水率等8个主要因素作为评价因素,综合评价了伊犁河流域现状和不同水平年的水资源承载力。结果表明:目前伊犁河流域水资源已达一定规模,但其开发的潜力还比较大。但是随着社会经济的发展,水资源供需矛盾突出,其水资源承载力不断下降,最后提出了提高水资源承载力的途径。

伊犁河流域砂质薄土层苜蓿喷灌技术研究

【目的】针对伊犁河流域水土开发区域面临砂质薄土层的灌溉问题,通过苜蓿生产喷灌试验,确定伊犁河谷型砂质薄土层耕地苜蓿生产喷灌最佳灌溉制度和喷灌水肥调控技术。【方法】设置4个不同的灌溉定额4 2004、8005、400和6 000 m3/hm2处理,采取统一的灌溉周期4 d,并对苜蓿的生长速度、再生速度、鲜草产量和干草产量等指标进行研究。【结果】应用小水量多灌次的喷灌技术,灌溉定额对产量有较显著的影响,成正相关,当灌溉定额在5 400 m3/hm2时,可获得最佳产量。【结论】在伊犁河流域砂质薄土层苜蓿喷灌生产,采用小水量多灌次和生育期内追肥的苜蓿喷灌水肥调控技术,可使该地区苜蓿生长达到较好水平,显著提高饲草产量。

基于GIS的伊犁河流域生态环境质量评价与动态分析

生态环境质量评价是一项综合性、系统性研究工作,是合理开发利用资源、制定经济社会可持续发展规划和生态环境建设与保护对策的前提和基础。借助GIS技术,以县级行政区划为单元,利用2002和2004年遥感监测数据,运用综合指数评价法,从生物丰度、植被盖度、水网密度、土地退化和污染负荷5个方面,对伊犁河流域8县1市的环境质量现状进行了评价,结果表明:各县级行政区生态环境质量总体较为均衡,均处于一般等级水平,其中流域上游的新源县、巩留县和特克斯县相对较好。在此基础上探讨了生态环境质量综合评价指标体系在干旱区的适用性,比较分析2年期间不同生态环境质量等级的土地覆盖变化,数据表明伊犁河流域生态环境质量呈现"局部有所改善、总体缓慢退化"的趋势,并分析了研究区生态环境质量变化的内在原因。

伊犁河流域降水和气温的若干特征

本文详细分析了天山山区伊犁河流域中低山区降水和气温的变化规律。结果表明，夏季中低山带的降水和气温与其对应高度的关系较好，且梯度值较大；不同年份降水量越大，降水梯度值亦越大。在此基础上结合邻近地区高山区观测资料，获取了伊犁河流域高山区的降水和气温。

新疆伊犁河流域土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

在利用Landsat-TM影像数据得到伊犁河流域土地利用变化数据的基础上,采用景观生态学优势度和Costanza等人对全球生态系统服务价值的测算方法,评估了伊犁河流域土地利用变化引起的生态环境质量变化。研究结果表明:伊犁河流域内分布最多的是草地,草地是景观基质,广泛分布于流域内各种地貌类型;与1990年相比,2000年研究区水体、未利用地和林地面积减少,而城镇用地、耕地和草地面积增加,对生态环境有负面影响的耕地、未利用地和城镇用地的总优势度从33.4%增长至38.3%,负面影响有加重的趋势;总体上看,土地利用变化损害了伊犁河流域生态系统的生态服务功能,生态系统服务价值损失了4.4%,说明伊犁河流域的生态环境质量低,而且有恶化的趋势。

伊犁河流域节水农业与水土生态安全问题分析

在大规模水土资源开发过程中,对水资源进行科学合理的利用,是保证当地社会经济可持续发展和水土生态安全的重要保证。通过伊犁河流域水土开发过程中面临的问题分析,论述了发展农业节水对保障伊犁河流域水土生态安全的重要意义,指出了当地发展节水农业的方向和途径。

流域开发与土地管理模式——兼谈伊犁河流域土地开发与产业定位

通过对美国西部市场经济条件下的土地开发过程、前苏联计划经济条件下的土地开发模式、新中国成立初期计划经济体制下新疆生产建设兵团规模化的土地垦荒以及"十五"期间市场经济体制下的克拉玛依现代化综合农业开发模式的对比和利弊分析,总结了在过去一个世纪人类规模化土地开发的成功经验与教训,并结合对伊犁河流域资源环境特点的分析,就伊犁河流域水土资源开发相关的政策导向、管理体制、产业定位和发展方向等问题提出了见解。

新疆伊犁河流域牧草气候生产潜力的时空变化特征分析

利用新疆伊犁河流域１９６１－２００７年历年逐月气温、降水资料，运用迈阿密模型、桑斯维特纪念模型计算新疆伊犁河流域近５０年的牧草气候生产潜力。结果表明，流域气候生产潜力为４０８３．７５～８４１５．４２ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），潜力较大，不同气候区有所差异。平原区气候生产潜力较小，且稳定性较差，丘陵区和山间盆地区气候生产潜力较大，山间盆地区同时也具有较好的稳定性。与气温相比，降水量是限制流域牧草气候生产潜力的主导因素。近５０年来，气候生产潜力变化较大，总体呈上升趋势，尤其是２０００年以来，增加幅度变大。

基于SSM的伊犁河流域主导产业选择定量化研究

在梳理了传统主导产业选择基准理论与偏离-份额分析法基本原理的基础上,选取伊犁河流域1997年和2006年两个时间点的30个工业部门为分析对象,以国家范围内的30个工业部门的情况为参照,对研究区30个工业部门进行了份额偏离分量、结构偏离分量和竞争力偏离分量的综合比较分析。结果表明,农副食品加工业、纺织业以及电力、热力的生产和供应业3个产业部门最有可能成为主导产业;同时,也说明研究方法具有基本客观性、有效性和较强的操作性。

伊犁河流域归一化植被指数的时空变化及其对气候的季节响应

基于影响归一化植被指数(NDVI)变化的主要气候因子:气温和降水量,以及2000-2013年16 d合成的MODIS NDVI与同期气象数据,分析了伊犁河流域植被覆盖变化趋势及其对气温和降水量的季节性响应特征.结果表明14 a来,伊犁河流域绝大部分区域NDVI并未发生显著变化,但植被覆盖呈退化趋势的面积远大于呈改善趋势的面积;春、夏、秋三季的植被覆盖均呈退化趋势,降水量与植被NDVI的季节相关性不显著;伊犁河流域4种主要植被类型在三个季节均呈退化趋势,其中草原植被的退化趋势最为显著,而草甸、灌丛、林地在夏季的退化趋势较春、秋两季更为显著.各季节不同植被类型的NDVI与气候因子的关系表明,春季和夏季NDVI与温度关系密切(P<0.05),秋季NDVI的变化是温度和降水量共同作用的结果.

伊犁河流域林业生态科技示范区建设对生态服务价值的影响

采用生态系统服务价值计算方法,估算伊犁河流域林业生态科技示范区建设前后生态服务价值变化。结果显示:草地退化前,示范区生态服务价值为64.0万元.a-1;近几十年由于超载过牧草地,生物量明显下降,2003年生态服务价值降至45.9万元。示范区建设以后,生态服务价值显著提高。与草地退化前相比,2006年生态服务价值增长64.5%;与草地退化后相比,生态服务价值增长129.2%,主要由生态服务间接利用价值提供。表明伊犁河流域林业生态科技示范区建设提升了该区生态服务价值,生态经济效益显著。

中国伊犁河流域生态建设战略与互动模式

运用流域生态学和生态恢复学理论与方法,分析伊犁河流域生态环境背景和利弊因素,划分伊犁河流域为河谷次生林封育治理区、伊犁河谷平原农业和农林牧综合生态建设区、沙漠防风固沙林建设区、逆温带生态经济林建设区、山地水源涵养林建设区、高山冰雪及高寒荒漠生态区等生态建设区,以及乌孙山北部山前平原生态建设重点区;通过对各建设区的分析评价以及流域生态环境特点、资源配置结构、生态服务建设功能耦合关系的研究,提出流域垂直立体的生态建设格局、方向、重点等战略措施,以及流域生态与大农业"双赢"互动模式。为实现流域生态良性循环与大农业可持续发展提供依据。

伊犁河流域土壤重金属含量空间分布及其环境现状研究

以新疆伊犁河流域地区作为研究区域,在对研究区域典型土壤样品中重金属元素Cu、Pb、As、Hg的含量分析基础上,运用GIS地统计学知识分析研究区域土壤Cu、Pb、As、Hg含量的空间分布特征。结果显示:土壤中Cu、Pb、As含量都明显高于新疆土壤背景值,而Hg含量则是显著低于新疆土壤背景值,各元素在研究区域土壤中均表现出不同程度的变异性,其中土壤中As含量的变异程度最大;通过空间分析发现,土壤中Cu、As、Hg含量均表现出中等程度空间相关性,其空间分布受随机因子和结构因子的双重影响,其中土壤As含量受随机因子的影响最大,而土壤Pb含量表现出强烈的空间相关性,主要受结构因子影响。采用内梅罗指数评价法对土壤Cu、Pb、As、Hg含量进行环境污染评价,评价结果显示,土壤Hg尚未受到污染;土壤Cu、Pb属于中度污染,局部地区属于轻度污染;土壤As属于重度污染,其中霍城县、伊宁县、伊宁市、察布查尔县污染现象极为严重。

伊犁河流域植被垂直分布格局的初步研究

在伊犁河流域垂直高差近2 000 m的研究区域内分海拔段进行植物样方调查,归纳出15种植被带类型。指出了各植被带的海拔与经纬度范围,详细阐述了各植被带类型中各层片的植物种类以及盖度,并探讨了这种分布格局的特点与成因。