新疆策勒绿洲化进程下大气降尘与土壤理化性质差异分析

利用野外观测和数理统计方法对新疆策勒绿洲内外不同下垫面近地表大气降尘和绿洲农田土壤的时空分布特征及理化性质差异进行研究.结果表明:①策勒大气降尘量时间分布上在春夏两季较多,秋冬季相对较少;②策勒大气降尘量随高度的升高呈现减少趋势,2019年5月至2021年5月观测期内各测点0.5 m、1 m和3 m高度层降尘量从沙漠流沙地至绿洲边缘随着地表天然植被覆盖度的增加,降尘量也随之增加,进入绿洲内部后,由于高大密集的防护林网、农作物和民房等的阻滞作用,近地表大气降尘量又呈逐渐减少的变化趋势;③各高度层大气降尘的分选性较好,大气降尘物平均粒径均值为65.21~87.07μm,平均分选系数为1.63~2.06.土壤平均分选系数为1.47~2.25,属于中等—较差分选性;④大气降尘物有机质含量、铵态氮、速效磷含量均较土壤低,绿洲内部大县城站点有机质含量最高(220.13 g/kg).大气降尘物与土壤铵态氮含量平均值分别为16.28、18.05 mg/kg;大气降尘物与土壤速效磷含量平均值分别为12.440、36.387 mg/kg;大气降尘物有效钾含量明显高于土壤,平均值分别为55.50、14.07 mg/kg.绿洲化进程下绿洲内外不同下垫面的开垦年限及植被覆盖度等对大气降尘量及土壤的空间差异产生重要影响.

基于移动窗口法的肃州绿洲化与景观破碎化时空变化

以甘肃省酒泉市肃州绿洲为例,以1990、1999和2010年3期Landsat TM/ETM同月相数据为数据源,基于Arc GIS与Fragstats软件,采用移动窗口法、转移矩阵和景观指数等开展绿洲化与景观破碎化的时空变化研究。结果表明:(1)肃州绿洲化过程主要表现为绿洲面积变化和内部土地利用类型之间的转化。绿洲面积变化以耕地、草地和城市建设用地等的增加为主;绿洲土地利用类型转换主要表现为耕地内部变化、草地与未利用地,城市建设用地与未利用地之间的转换等。(2)景观破碎化程度整体上呈减缓趋势,其剧变区多集中于绿洲边缘的银达镇、三墩镇、黄泥堡乡和下河清乡等,景观破碎化在空间上表现为由绿洲内部向边缘区转移。(3)以草地为主的绿洲荒漠过渡带是绿洲扩张和景观破碎化的多发区,更是维持绿洲稳定和可持续发展的关键子区。研究可为绿洲景观管理和可持续发展提供科学依据。

新疆艾比湖地区绿洲化与荒漠化的冲突与协调

本文通过对艾比湖地区近些年经济活动过程中土地利用时空变化采集数据以及野外调查资料进行分析,深入研究了艾比湖地区经济活动过程中绿洲化与荒漠化冲突的成因机制及其表现。研究结果表明:不合理的人类活动是导致艾比湖地区绿洲化和荒漠化冲突的根本原因。最后本文针对艾比湖地区经济活动过程中绿洲化与荒漠化冲突的成因机制以及从二者冲突表现出来的一些问题,提出相应的对策和建议。

荒漠草原绿洲化过程中灌溉玉米地土壤夏季盐渍化特征

在地处宁夏中部荒漠草原区的红寺堡扬黄灌区,选取不同利用年限的灌溉玉米地,以临近的未利用地为对照,对其夏季含盐量及盐离子组分变化规律、剖面分布类型、时空相关性及其碱化特征进行了系统分析。结果表明,在退化草地转化成灌溉农田的过程中,土壤夏季含盐量剖面分布变化依次为表聚型、均匀型(震荡型)和底聚型。未利用地0-60 cm土层总含盐量6.0‰,耕种8年后只有2.25‰,表层(0-20cm)的总盐含量降幅高达80.2%。未利用地盐分表聚特征主要由氯离子、镁离子、钙离子和钾离子决定,其浓度随利用年限的变化表现较为平稳,剖面分布以均匀型为主,而硫酸根离子和钠离子底聚特征明显。相对未利用地,重碳酸根离子是唯一全剖面出现明显增加的离子类型。离子间显著相关关系多集中于0-40 cm土层发生,相关格局随利用年限发生明显变化,8年玉米地重碳酸根离子和钠离子正相关、钙离子与钠离子以及重碳酸根离子间负相关关系凸显。土壤碱化表现出明显的阶段性发生(2年玉米地)和下迁富集发生(40-80 cm)特征,8年玉米地含盐量和碱化度同步显著下降,土壤盐渍化整体逆转。灌溉玉米地土壤含盐量与碱化度显著正相关,未利用地含盐量与碱化度则呈现两极化分布趋势。灌溉玉米地土壤夏季盐渍化特征受土壤-植物的相互作用控制,蒸发积盐、蒸腾积盐与灌溉脱盐作用并存,盐离子分化明显,土壤盐化和碱化时空同步变化,但是总碱度居高不下依然是威胁土壤环境健康的潜在因素。

绿洲化对土壤养分及化学计量特征的影响

为了阐明绿洲化过程中土壤养分含量及土壤碳氮磷生态化学计量值的动态变化特征,以乌兰布和沙漠东北部绿洲为研究对象,通过24 a的定位监测,分析了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)及土壤C,N,P生态化学计量的动态变化特征。结果表明:(1)研究区土壤总体贫瘠,养分含量整体水平不高。但是随着绿洲建设时间的延长,土壤养分含量呈显著的线性增加趋势。(2)绿洲化过程中,土壤C∶N,C∶P,N∶P,AN∶AP的变化趋势总体上呈现先增大后减小的趋势,但是达到最大值的时间各不相同。(3)土壤C,N,P元素化学计量值与C,N,P元素之间的最优拟合关系显示C∶N,C∶P主要受SOC影响,N∶P主要受N影响,表明SOC和N含量决定了研究区土壤中C,N,P化学计量特征的变化过程。

黑河中游绿洲化过程中不同开垦年限农田大型土壤动物群落特征

对不同开垦年限绿洲农田大型土壤动物群落结构特征进行研究,探讨绿洲化过程中农田大型土壤动物群落对土壤环境演变的响应及适应机制。天然荒漠草地开垦为绿洲农田后,新垦绿洲农田大型土壤动物密度和类群丰富度增加为天然荒漠草地的1.95倍和1.54倍,百年绿洲农田土壤动物密度和类群丰富度增加为天然荒漠草地的3.54倍和3.00倍;但群落多样性和均匀度指数变化较小。不同动物类群随着绿洲农田开垦年限增加,其变化规律也存在较大差异,如地蜈蚣科(Geophilidae)、线蚓科(Enchytraeidae)、正蚓科(Lumbricidae)和蝇科幼虫(Muscidae)个体密度逐渐增加,拟步甲科(Tenebrionidae)和象甲科(Curculionidae)个体密度显著降低,而平腹蛛科(Gnaphosidae)、夜蛾科(Noctuidae)幼虫和蚁科(Formicidae)受农田开垦以及开垦年限的影响较小。RDA分析结果表明绿洲化过程中不同开垦年限绿洲农田的土壤温度、pH、土壤粘粉粒、土壤含水量、土壤有机碳和全氮的变化是导致绿洲化过程中绿洲农田大型土壤动物群落演变的主要影响因素,而随着绿洲农田开垦年限增加,土壤含盐量、土壤粗砂粒和细砂粒的变化是导致不同开垦年限绿洲农田大型土壤动物群落演变的主要影响因素。

干旱区的城市生境特征与绿洲化对策

干旱地区的城市亦被称为绿洲。从其发生与生境状况分析,注意到近期城市的扩展已脱离绿洲型的发展轨道,而与全球城市模式类同,亦具城市化的共有弊病。又因所处区位受到荒漠气候的强烈影响,较其它地带的城市,其生境更加恶劣。干旱区居民长期凭借绿洲生境而生息劳动,早期出现的城市亦脱胎于绿洲。目前仍沿用绿洲以称城市,但与绿洲的生境相比较已面目全非,实质是以现代设施在荒漠中建立的水泥荒漠。目前全球范围正展开以改善城市生境为目标的生态城市建设,位处干旱区的城市应从其所在区位出发,以绿洲化作为生态城市建设目标,切实改善居民生存环境质量。应仿照绿洲,在外围营造阻隔荒漠气候侵袭的防护林,在市区通过营造片林与行道树,形成类似条田林网格局,以一定植被规模重构绿洲化城市,形成绿洲生境以改善城市居民生存条件,回归干旱区居民世世代代依存的绿洲空间。

基于通径分析的酒金盆地绿洲化时空变化及影响因子研究

基于Landsat遥感影像和社会经济数据等,重建1963~2009年间西北干旱区酒泉金塔盆地（酒金盆地）绿洲空间分布图,采用转移矩阵、绿洲动态度和通径分析法等开展酒金盆地绿洲时空变化过程的区域差异和影响因子差异研究。结果表明：近50 a来,酒金盆地绿洲面积呈现增加趋势,表现为酒泉绿洲连续增长和金塔绿洲的波动式增长。酒泉绿洲扩张主要表现为绿洲边缘区的外延扩张,金塔绿洲主要表现为绿洲边缘区和季节性河道两侧绿洲波动变化。酒泉绿洲稳定性较金塔绿洲的高,水资源的持续供给与否决定着绿洲边缘稳定的关键,尤其在金塔绿洲。人类活动的区域差异和政策响应程度及经济水平的差异是造成2个绿洲时空变化差异的内在影响因子。

西北干旱区绿洲化及其环境效应综述

西北干旱区生态与环境极为脆弱,在绿洲开发过程中极易引起土壤盐渍化、土地沙化等生态与环境问题。本文在阐释绿洲及绿洲化等概念基础上,对西北干旱区绿洲化及其环境效应研究进行综述。针对绿洲、绿洲化等概念可操作性不强,绿洲化趋势研究数据时间序列较短及时间节点较少,绿洲化环境效应综合评估薄弱等问题,提出未来应在界定绿洲与绿洲化等基础上,加强绿洲化机制研究,应特别关注过度绿洲化问题。

论绿洲、绿洲化过程与绿洲建设

本文论述了当前加强绿洲、绿洲化过程及绿洲建设研究的现实意义，以及绿洲、绿洲化过程的定义，并根据我国绿洲建设的现状，探讨了当代绿洲的基本特征与建设方向。

黑河中游绿洲化地表特征参数研究

绿洲化影响地表水热传输和植被生长等能量物质的变化。以空间代替时间的方法,选择绿洲内部、荒漠绿洲过渡带及荒漠的不同演化阶段,采用地面调查和遥感反演的方法,定量分析了土壤水分、植被覆盖度、地表温度、地表反照率及地表净辐射等参数的变化及其之间的关系,为该地区地气系统能量与水分交换提供理论基础。结果表明,(1)绿洲化改变了地表的植被类型和土壤水分,依次为裸露沙丘(2.1%)-泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)+沙拐枣(Calligonum mongolicum)(2.4%)-梭梭(Haloxylon ammodendron)+柽柳(Tamarix chinensis)(2.2%)-沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)(3.8%)-杨树(Populus tremula)(4.6%)-制种玉米(7.8%)。(2)绿洲化增加了地表的植被覆盖度和净辐射,植被覆盖度由8%增加到85%,净辐射由480 W·m^?2增加到756 W·m^?2,而降低了地表温度和地表反照率,地表温度由325 K降低到302 K,地表反照率由0.235降低到0.125。(3)植被覆盖度决定了地表能量的分配,改变了地表温度、地表反照率、地表净辐射,即植被盖度每增加1%,地表净辐射增加3.64 W·m^?2,地表温度降低0.31 K,地表反射率降低0.002。绿洲化地表能量、水分和植被生长等参数的变化研究有助于理解绿洲可持续发展及水土气生相互作用,对荒漠绿洲过渡带生态系统稳定健康发展具有重要的参考价值。

绿洲化——荒漠化与西北干旱区可持续发展

通过对西北地区历史文献和沉积纪录中绿洲化和荒漠化之间变化现象的分析,印证了该地区绿洲化——荒漠化的演变过程,认为其是人类在与自然长期相互作用中形成的必然后果;人类在利用自然的过程中趋于绿洲化、避免荒漠化的唯一道路是协调人地关系、加强区域地理建设,由此才能实现可持续发展目标。

1986-2009年高台县绿洲化荒漠化时空过程

以1986-2009年的8期Landsat TM/ETM+影像作为数据源,提取了高台县的绿洲和荒漠分布范围,并使用动态度模型、变化检测和重心模型分析了绿洲在时间序列上的数量和空间格局变化.结果表明:这24年高台县绿洲面积不断增加,荒漠面积不断减少,其中1999-2002年绿洲的扩张速度达到最大;绿洲的扩展区和退缩区虽然分布比较零碎,但主要集中在南部的红崖子乡、西北部的盐池乡以及中部的宣化镇和东部的合黎乡和南华镇一带;绿洲重心向北迂回迁移了0.615 km,荒漠重心大致由南向北迁移了1.131km,绿洲重心的迁移范围主要在骆驼城和宣化乡林场之间,荒漠重心的迁移范围主要在黑泉乡一带.

荒漠绿洲化进程中农业生态效率评价——以玛纳斯河流域为例

以玛纳斯河流域“一市两县”为样本单元,采用Super—SBM模型和Malmquist指数对绿洲农业生态效率展开实证分析,得出如下主要结论:一是在静态分析层面,从纵向视角看玛纳斯河流域绿洲农业生产缺乏规模效用,生产技术遇发展瓶颈,从横向视角看“一市两县”农业生产缺乏区域平衡,发展水平遇失衡瓶颈;二是在动态分析层面,无论从纵向视角还是横向视角看都是技术进步指数推动绿洲农业生态效率增长,技术效率指数制约各县市绿洲农业生态效率增长。针对研究结论,在西北暖湿化趋势和生态环境可能带来绿洲农业生产风险增大的背景下,为促进荒漠绿洲化进程中绿洲农业生产与生态协调发展,提出以下三点建议:一是实施全面性的农业生产现代化战略;二是实施差异性的农业生产区域化策略;三是实施统筹性的农业生产高效化策略。

沙坡头地段沙漠绿洲化进程的研究

近四十年来，沙坡头地段沙漠绿洲化进程指明了该地段固沙造林逐渐逼近环境容纳量的三级近似过程，这种过程从无序走向有序的序参量是Ｈ＿（ｔ）＝１．３１３８ｅ￣１．０５７５／ｔ。该地段绿化进程的极限熵是Ｈ＿（ｔ）＝１．３１３８，相当于造林后第１０年的年降水量约１８６．２ｍｍ，沙层含水量１－２％的环境容纳量。

干旱区环境绿洲化驱动机制浅析

基于树轮代用指标记录,重建了1368—2005年黑河流域气候干湿指数变化序列。结果表明,黑河流域中下游地区多数时段处在气候湿润期,气候干旱时期比较短暂。流域气候干湿指数存在3~5年和22年准周期,主要受ENSO和太阳活动影响。对黑河流域绿洲演化机制分析得出,历史时期绿洲面积变化与气候干湿变化趋势以及人口数量增减存在明显的对应关系,气候变干和人口数量减少是绿洲面积缩小的必要条件;气候变湿润时期和人口数量增加时期会限制绿洲面积减少。可见自然因素和人为因素共同作用影响了流域绿洲演变的历史过程。

从酒泉看盐碱化到绿洲化的建设之路

酒泉地域位于河西走廊西部，属半沙漠干旱性气候，年均降雨量84min，年均蒸发量2141．4mm，蒸降比为27：1，强烈的蒸发使盐分表聚，土壤有机质含量0．42％～1．02％，0～30cm土壤含盐量1．49％，盐结皮达30％，造成植物生理干旱，生长受抑。

塔里木盆地南缘绿洲化进程中不同利用强度农田对土壤环境的影响研究取得新进展

绿洲化作为干旱区一种基本的地理过程,对土壤环境有重要的影响,目前正逐渐引起更多关注。中国科学院新疆生态与地理所桂东伟博士及其所在团队选取新疆绿洲广泛分布区域——塔里木盆地南缘绿洲为典型研究区,基于绿洲化进程中农田为主要土地利用方式这一现状,抽象出当地绿洲农田垦殖后典型的不同利用强度(传统耕作方式、高投入利用方式、临时耕作方式。

毛乌素沙地绿洲化土地变化模式及稳定性

绿洲化过程中的土地结构变化和稳定性研究对沙地荒漠化治理尤为重要。本研究基于1980—2020年8期土地利用数据,提取了该时间段毛乌素沙地绿洲化土地空间分布信息,使用叠置分析、格网化等方法,分析毛乌素沙地绿洲化土地变化模式和稳定性的时空分异特征。结果表明:研究期间,毛乌素沙地荒漠化问题已得到有效解决,并成功实现逆转,绿洲化过程显著,林草覆盖率从1980年的10.2%增长到2020年的73.7%,绿洲化土地面积从1980年的3.25万km^(2)增长到2020年的3.39万km^(2),极重度、重度和中度荒漠化面积大幅下降,非荒漠化和轻度荒漠化面积大幅上升;绿洲化土地变化表现为稳定、波动、扩张和退缩4种模式,2020年这4种模式的绿洲化土地面积占比分别为78.7%、12.2%、6.2%和2.9%;毛乌素沙地累积变化强度较低的绿洲化(低于0.12)占总绿洲化土地面积的82.7%,沙地绿洲化总体趋于稳定。针对毛乌素沙地稳定沙带及不同变化模式绿洲化土地应采用适宜的分区治理对策,其中,在风沙活动强烈的沙漠化扩张区域歼灭沙害;在生态脆弱、沙漠化反复的绿洲化区域巩固风沙治理成效;在林草资源丰富的稳定扩张绿洲化区域,应积极开展对沙地资源的持续管理和利用,以实现沙地系统治理和提质增效的目标。

古尔班通古特沙漠南缘沉积记录的沙漠-绿洲演化特征

干旱区沙漠和绿洲是在一定条件下可以互相转化的共生景观,阐明两者转化机制对于理解干旱区现代地表过程和生态环境演变趋势具有重要意义。在古尔班通古特沙漠南缘采集地表不同类型沉积物样品,通过实验分析获取了表征现代沙漠和绿洲沉积特征的粒度端元组分、MgO/SiO_(2)比值、绿洲指数[(Mn+Cu+Zn)/SiO_(2)]和淋溶系数[SiO_(2)/(MgO+CaO+K_(2)O+Na_(2)O)]等指标参数,并检验了这些指标在提取地层记录的沙漠化和绿洲化信息方面的可靠性。结果表明:(1)现代绿洲沉积细组分端元(EM1)含量较高,且MgO/SiO_(2)比值和绿洲指数也较大,但淋溶系数较小,而沙漠沉积粗组分端元(EM3)含量较高、淋溶系数较大,但MgO/SiO_(2)比值和绿洲指数较小。(2)地层剖面中厚层或多层叠加的黏土-粉沙沉积粒度端元组分、绿洲指数和淋溶系数等指标与现代绿洲沉积相似,而厚层或多层叠加的极细沙、细沙沉积各指标与现代沙漠沉积相似。(3)在OSL年代标尺基础上,综合运用以上代用指标提取地层记录的沉积环境演变信息,并对比毗邻区域代表性地质记录分析显示,在11.1×10^(3)~10.2×10^(3) a、6.0×10^(3)~3.8×10^(3) a、约2.8×10^(3) a的多层细沙和极细沙层反映气候干旱、风沙活动较强,沙漠波动扩展;而10.2×10^(3)~6.0×10^(3) a发育的多层黏土-粉沙层反映气候相对湿润、河流作用活跃、绿洲广泛发展,沙漠大幅度收缩;约3.8×10^(3) a以来,在趋向现代景观格局的过程中,沙漠与绿洲范围此消彼长、多次转换。