基于地理探测器的艾比湖流域生态脆弱性评价及驱动力分析

对艾比湖流域生态脆弱性进行评价,并对其驱动力进行定量分析,为区域生态环境保护与建设、生态资源合理开发利用提供理论支撑。从自然因素和人类因素2个方面选择高程、坡度、坡向、植被覆盖度、年降水、地表温度、河网密度、土壤类型、土地利用类型、人均GDP及人口密度等11个指标,构建艾比湖流域生态脆弱性评价体系,利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重,选取2000、2010及2020年3个时间点进行流域生态脆弱性(EVI)研究和驱动力分析。结果表明:近20年来艾比湖流域生态脆弱性以中度脆弱与轻度脆弱为主,占总面积的85.53%,整体上生态脆弱性有所改善。地理探测器分析表明,生态环境的空间分布特征是多种影响因子共同交互作用的结果,植被覆盖度和土地利用类型是影响区域生态脆弱性状况的主要因子。2000年、2010年和2020年生态脆弱性具体解释力的值分别为0.592、0.721和0.711。

不同浓度生根粉对艾比湖沙拐枣扦插苗生长的影响

以艾比湖沙拐枣1~2年生枝条为材料,采用不同浓度生根粉(50、100、150、250 mg·L^(-1))和清水(对照)处理其插穗,探索不同浓度生根粉溶液对插穗扦插成活率、株高、冠幅、地径、根长及须根数的影响。结果表明:(1)不同浓度生根粉处理均提高了扦插成活率、株高、冠幅、地径、根长及须根数;(2)50 mg·L^(-1)生根粉溶液处理的枝条成活率、平均株高、地径、根长以及须根数量最高,分别是对照组的2.29、2.66、1.92、1.98和3.34倍;50 mg·L^(-1)生根粉溶液处理的枝条平均冠幅最高,东西是对照组的3.64倍,南北是对照组的3.18倍。综合分析,使用生根粉溶液处理艾比湖沙拐枣插穗8 h能有效提高插穗成活率和各项生长指标。

艾比湖流域LUCC驱动的碳储量时空动态特征与多情景预测

运用一个集成GMOP-PLUS-InVEST模型的框架,动态分析艾比湖流域土地利用/土地覆被变化(LUCC)和碳储量的变化,并提供2030年3种可代替发展方案:自然发展情景(情形S1)、经济快速发展情景(情形S2)、经济和生态平衡发展情景(情形S3)。研究结果表明:1990-2020年间,耕地、建设用地和草地增加,林地、未利用地和水体则减少;在LUCC驱动下,过去30年间,总碳储量呈“增-减-增-减”的交替波动状态,整体增加了9.79×10^(6) t;与延续历史发展和经济快速发展相比,情景S3碳储量及其经济价值最为缓减,因为该情景对区域森林和草地资源的干扰有最大限制。

基于同位素揭示艾比湖流域地下水特征

地下水对于调节干旱区水循环和生态系统具有重要意义,认识和管理地下水资源是防止河流基流减少,地面沉降和水质退化的关键。通过分析艾比湖流域地下水水化学参数和氢氧稳定同位素特征,结合线性回归、双端元混合模型和GIS空间分析等方法,探讨不同区域地下水补给来源和水化学组分动态变化。结果表明:(1)博尔塔拉河(简称博河)和精河中下游区域氢氧同位素(δ2H与δ18O)值最大,艾比湖周边区域次之,博河上游区域最小,流域地下水存在不同的循环过程。(2)地下水氘盈余(d-excess)和水化学特征反映了地下水不同的补给机制和影响因素,博河上游区域地下水主要受冰川积雪融水补给;博河和精河中下游地下水主要来源为地表水和降水,同时受岩层性质、农田开发和灌溉措施影响较大;艾比湖周边地下水主要来源于冰雪融水和降水。中下游区域和河湖交汇区地下水是防控和治理的重点区域。(3)地下水流动系统Ⅰ的电导率(Electrical conductance,EC)在210.00~2500.00μS·cm^(-1)之间,d-excess在6.47‰~9.70‰之间;流动系统ⅡEC在141.60~5260.00μS·cm^(-1)之间,d-excess在9.61‰~17.45‰之间,地下含水层存在不同的水力联系。研究结果对艾比湖流域地下水氢氧同位素和水化学驱动机制的探讨,可以为流域地下水资源的合理利用及科学开发提供一定的理论参考依据。

艾比湖演化特征与生态修复对策思考

艾比湖位于阿拉山口东侧、古尔班通古特沙漠西部,作为新疆最大的咸水湖,发挥着抵御风沙、保护亚欧大陆桥铁路正常运行、维系该地区乃至整个北疆生态安全的巨大功能。20世纪大规模的开荒种地,严重挤占河流生态水量,导致艾比湖湖面面积不断萎缩,裸露湖底成为沙尘暴、盐尘暴频发的策源地并危及周边区域,愈演愈烈的生态恶化趋势严重制约了天山北坡经济社会和生态环境两大系统的协调发展。为扭转这一趋势,文章以地貌演变理论为基础,分析了艾比湖的历史演变过程并诊断出存在的突出问题。以问题为导向,以“统筹流域山水林田湖草沙系统治理”为指导思想,结合该区水资源利用现状以及生态水利发展新阶段的特点,依据“度与量”的生态修复原则制定了生态修复对策。

新疆艾比湖流域生态环境保护修复治理的基本思路及对策

新疆艾比湖流域作为山水林田湖草沙生命共同体的典型,是相互依存相互影响的生态系统,在北疆甚至全国影响深远。稳定河湖格局是保护艾比湖流域水环境的基础与核心。文章从艾比湖水面面积、需水量、水质,湖滨湿地面积、需水量、甘家湖需水量等核心指标和落实政策综合管理等方面对艾比湖流域生态环境整体保护、系统修复、综合治理提出基本思路及对策。实现生态环境修复的整体性、系统性、科学性、可操作性和长效机制,夯实社会稳定和长治久安总目标的社会基础。

1998-2021年艾比湖湖泊面积变化遥感监测及驱动因素分析

基于Landsat5、Landsat8影像以及利用NDWI方法,分析了艾比湖湖泊面积的变化状况以及影响因素。结果表明,1998—2021年艾比湖的面积呈下降状态,2016年湖泊面积小幅度上升,湖泊面积减小最快的时间段在2017—2021年。导致湖泊面积减小的原因是气温和降水量的变化给生态环境增加了许多不稳定因素,人类活动的频繁及经济发展影响研究区域内的环境。

艾比湖桦适生土壤特征分析

为了研究特有种艾比湖桦生长的土壤条件,选择该桦树生长的土壤为研究对象,运用分析化学及土壤地理学的方法,对土壤中的养分及盐分指标进行了测试,结果表明:艾比湖桦生长的土壤中,盐分含量的变化范围为0.05%~2.47%,均值<1%,表聚现象明显,属于轻度盐化土壤,明显低于艾比湖湿地其它区域。有机质含量多为17.47~29.62g/kg,速效氮、磷、钾等养分含量均较高,pH值变幅为7.78~8.48,呈碱性;主成分分析结果表明:土壤速效磷、有机质、pH值、水解氮、土壤盐分等理化指标构成了艾比湖桦适生土壤的特征因子。综合而言,艾比湖桦适生土壤特征为盐分含量低、养分含量高。

近40年艾比湖湿地自然保护区生态干扰度时空动态及景观格局变化

以新疆艾比湖湿地为研究区,利用1972、1998、2007年及2013年4个时期的Landsat遥感影像作为数据源,并结合湿地的土地覆被状况,参考《全国土地利用分类》建立艾比湖湿地生态干扰类型分类系统。借助生态干扰度指数、景观格局指数以及GIS空间分析方法,探讨艾比湖湿地的生态干扰度的时空动态及景观响应机制。结果表明:(1)1972—2013年,研究区的生态干扰度总体呈现较为稳定的趋势,但其空间分布发生变化。生态干扰度类型之间的转化速率有加快的趋势。(2)1972—2013年,边缘密度指数(ED),平均形状指数(MSI),面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)及景观分离度(DIVISION)4项景观格局指数大体呈上升的趋势,2013年区域的景观指数较为稳定。(3)景观格局指数与生态干扰程度有密切的一致性。生态干扰度与景观格局指数空间分布相关性大小依次为:边缘密度指数(ED)<景观丰度密度(PRD)<香农多样性指数(SHDI)<平均形状指数(MSI)<面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)<景观分离度(DIVISION)。客观系统的认识和评价艾比湖湿地的生态系统及环境,可为干旱区实现自然环境的保护,协调土地利用及环境保护之间的关系提供较为实用的参考。

新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素

根据新疆艾比湖流域土壤有机质(SOM)数据,分析了土壤质地、植被群落类型和土壤剖面深度3个因素对SOM含量的影响,进一步研究了流域内有机质在不同土壤深度的空间分布特征及其沿土壤剖面深度垂直分布的空间异质性。结果表明:植被群落类型显著影响SOM含量,而土壤质地和深度对有机质总体分布水平影响不显著;随土壤深度变化有机质分布呈现不同的空间变异特征,流域内0—80 cm土壤有机质高含量区域与低含量区域斑块化分布呈现孔穴特征,但在80—120 cm土壤有机质含量变化较为连续,呈现流域东、西两端高而中间低的分布特征;有机质沿土壤深度垂直分布模式在流域内表现出分异特征,流域中部SOM随土壤深度增加而降低,SOM含量从0—20 cm浅层土壤的2.85 g/kg降至100—120 cm深层土壤的1.51 g/kg;但在流域东部和西部SOM随土壤深度增加呈升高趋势,流域西部SOM含量从0—20 cm土壤的1.80 g/kg大幅增加至100—120cm土壤的6.61 g/kg,流域东部SOM含量则从0—20 cm土壤的1.04 g/kg逐步增至100—120 cm土壤的2.86g/kg。艾比湖流域有机质在浅层和深层土壤不同的空间分布特征与干旱区绿洲生态景观斑块化分异特征和植被根际沉积特点密切相关,流域内土壤剖面成土演化的空间异质性对有机质沿土壤深度垂直分布的空间变异性有显著制约。

基于LUCC的艾比湖区域生态风险评价及预测研究

以新疆内陆艾比湖流域典型区域为研究区,基于RS和GIS技术分析1998、2013年土地利用变化,尝试用CA-Markov模型预测2028年土地利用/覆盖变化.借助Fragstats3.4软件,基于土地利用/覆盖变化构建景观生态风险评价模型,分析1998~2028年景观生态风险的时空分异特征.结果表明:(1)1998~2013年,研究区土地类型面积变化明显.耕地面积增加量最大,增加的面积为152139hm^2,而未利用地面积减少量最大,减少的面积为67605hm^2.2013~2028年,耕地和裸露的河床及盐渍地的面积增加明显,增加的面积分别为30730hm^2,12427hm^2,而未利用地和水体的面积分别从954376hm^2和44889hm^2,减至921079hm^2和37157hm^2.(2)1998~2028年,研究区生态风险等级空间分布差异明显.高生态风险区面积变化较为显著,其面积分别约占总面积的36.6%,7.3%,23.7%.1998~2028年,全局Moran’s I值分别为0.436962,0.442202,0.506622,表现为一定程度的正相关.(3)1998~2028年,耕地分布在低,较低生态风险的比重上升,所占百分比分别为58.46%,78.58%,79.9%.林、草地类型的各生态风险等级的所占的比重的波动较大.

新疆艾比湖湿地土地荒漠化动态监测研究

新疆艾比湖湿地是准噶尔盆地西南缘最低洼地和水盐汇集中心,在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高的保护价值.本次研究通过对不同时相的多源卫星数据进行配准与复合分类处理,结合野外调研,解译分析各类荒漠化土地类型的时空分布特征.研究结果表明;艾比湖地区的荒漠化以土地盐渍化和风蚀两大类型占绝对优势,其动态变化特点是风蚀减少盐渍化增加.2000—2002年风蚀荒漠化的面积减少了403.06162km2,减少幅度达53%.盐渍化面积增加了183.7km2,比重由54%上升为70%.就荒漠化的程度而言目前是趋于下降.很多重度风蚀及盐渍化转为了中度,复合型荒漠化面积增加.

新疆艾比湖绿洲潜在蒸散量年代际变化特征

潜在蒸散量在研究气候变化、监测农业旱情、提高农业水资源利用率等方面得到广泛应用。为研究新疆艾比湖绿洲潜在蒸散量年代际变化特征,该文使用1960—2013年艾比湖绿洲地区4个气象站点的数据,通过Penman-Monteith公式计算年和季节潜在蒸散量,利用Cramer突变检验分析和相关性分析与贡献率计算其特征变化。结果表明:1)20世纪90年代的潜在蒸散量在研究时间尺度中达到最低,自2000年后开始增加。春季、夏季、秋季的潜在蒸散量与年潜在蒸散量变化趋势一致,冬季无明显变化;2)通过Cramer法检验表明,春、夏、秋潜在蒸散量3季突变时间分别为1999年、1996年、1999年,冬季不存在突变,总体而言,潜在蒸散量突变均出现在20世纪90年代;3)风速是全年及季节潜在蒸散量的主导因素。研究可为艾比湖绿洲区域的水资源科学配置、农业灌溉管理以及脆弱生态环境恢复提供依据。

艾比湖湿地退化对盐尘暴发生及运移路径的影响

新疆艾比湖湿地内间歇性裸露的干涸湖底加重了周围区域的盐渍化程度,为盐尘暴的发生发展提供了粉尘物质来源。盐碱粉末在风力作用下以颗粒物的形式悬浮在空中并向周围扩散,严重危害周边区域的生态安全和社会经济发展。本文选择研究区三期遥感影像,结合同期野外实测大气降尘及地表土壤采样数据,剖析区域土壤盐渍化与盐尘暴发生作用机制,探讨艾比湖湿地退化引发的盐尘暴在传输、沉降过程中对源地及途经区域的生态环境的影响,进而对盐尘暴的运移路径进行模拟预测。有关成果对于揭示该区域独特的盐尘暴发生及作用机制问题具有重要作用。

近50a来艾比湖流域生态环境演变及其影响因素分析

新疆艾比湖是典型的干旱区湖泊,具有特殊的湿地干旱生态系统.晚更新世晚期开始,由于气候逐渐变干,艾比湖不断萎缩.20世纪50年代至80年代末,由于湖区人口的激增及其对水土资源的不合理开发利用加速了湖泊干缩的进程;80年代后期至今,随着新疆北部的气候向暖湿转变,以及湖区人口和耕地增长趋缓,艾比湖湖面出现波动扩张态势.从分析湖泊水量变化入手,对比湖区不同类型土壤的理化性状及植物群落特征,讨论了湖区生态系统内部水、土、生物过程变化规律及其关联性,指出要遏制当地生态的恶化,必须采取积极的生态环境保护和建设措施.

艾比湖湿地土壤有机碳垂直分布特征及其影响因子分析

为了揭示干旱区湿地土壤有机碳垂直分布特征及其影响因子,对新疆艾比湖湿地不同生境土壤有机碳含量及其影响因子进行了测定和分析.研究结果表明,该区域土壤有机碳含量相对较低（1.08~11.49 g/kg）,且各生境土壤有机碳垂直分布的态势不尽相同;不同生境中,有植被覆盖的湿地具有较高的土壤有机碳含量;艾比湖湿地土壤不同层次有机碳含量与容重、pH值呈极显著负相关（p〈0.01）,与全氮呈极显著正相关（p〈0.01）,与盐度呈显著正相关（p〈0.05）.

新疆艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征及污染源解析

采用2015年艾比湖流域54个采样点的10个地表水水质指标数据,首先利用水质指数模型(WQI)和地统计学方法对流域水质污染情况进行全局评价,然后利用层次聚类法、判别分析法和因子分析法分析艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征.在水质时空分异特征研究的基础上,利用主成分回归分析法对艾比湖流域水质进行污染源解析.结果表明:艾比湖流域丰水期WQI值介于38~70之间,枯水期WQI值介于31~71之间,艾比湖流域丰水期的地表水水质污染情况比枯水期严重,而艾比湖、博尔塔拉河和精河靠近艾比湖湖区的河道污染程度均比其他河道严重.由聚类分析和判别分析得出艾比湖流域丰水期和枯水期的水质采样点在空间上均被分成A、B两组,A组包括艾比湖湖区西部、奎屯河、古尔图河和四棵树河,B组包括艾比湖湖区东部、精河和博尔塔拉河.艾比湖流域丰水期和枯水期的水体主要受到化学需氧量、溶解氧、氨氮和悬浮物浓度等指标的影响,B组水质污染指标的值相比于A组的值偏高,B组区域内存在高污染企业,艾比湖流域水环境治理工作需主要集中在B组所包括的艾比湖湖区、博尔塔拉河和精河.(4)艾比湖湖区、精河和博尔塔拉河地表水体的污染主要来自于有机物污染和营养物质污染,其次为工矿业污染;而奎屯河、古尔图河、四棵树河地表水体的污染主要来自于有机物污染,其次为营养物质污染,生物污染的影响较为微弱.该研究结果可为艾比湖流域地表水水环境改善和治理提供一定参考.

艾比湖流域生态环境演变与人类活动关系初探

艾比湖流域生态环境演变与人类活动关系初探杨云良阎顺贾宝全陈利军（中国科学院新疆地理研究所，乌鲁木齐８３００１１）ＡＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＢｅｔｗｅｅｎｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄ...

艾比湖流域沙尘气候变化趋势及其突变研究

通过艾比湖流域5个气象站建站～2001年的观测资料,对艾比湖流域沙尘气候的变化趋势进行了分析。结果表明,气候发生了明显的变化,主要表现在气温升高,降水增多,但分布不均,沙尘暴、扬沙和大风日数稳定减少,但浮尘日数显著上升,风速分布发生了变化,大风日数的迅速减少还引起蒸发能力的减弱。艾比湖干枯的湖底盐漠面积与该流域沙尘总日数之间存在密切关系,艾比湖水域的伸缩而引发的荒漠化环境变化是造成该流域沙尘天气的主要因素。对艾比湖流域沙尘气候的突变检验结果表明,大风、沙尘暴、扬沙日数的减少和浮尘日数的上升是一种突变现象,这种突变与整个西北气候的变化和艾比湖流域沙漠化条件的变化存在一定的关系。

艾比湖区域景观格局空间特征与地表水质的关联分析

为进一步明确区域土地利用/覆被—景观格局对河流水质影响的空间尺度。选择新疆艾比湖区域为研究对象,以25个水质采样点为中心,建立5种尺度的河流缓冲区并提取不同尺度下的土地利用/覆被-景观格局数据。首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量。其次,利用冗余分析(RDA)方法探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被—景观格局对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区。最后,引入突变点分析方法进一步寻找导致水质变量沿景观梯度突变的特定位置。结果表明:(1)土地利用/覆被—景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质的影响不同。4 km缓冲区土地利用/覆被—景观格局对区域水质有较强的分异解释能力,因此4 km缓冲区的景观格局合理配置对河流水质管理尤为重要。(2)通过偏RDA分析发现4 km缓冲区中,影响区域水质的主要环境变量为景观水平斑块密度、类型水平耕地斑块密度和森林聚集度。(3)在偏RDA分析的基础上,对4 km缓冲区内的景观指数进行突变点分析研究,发现区域景观水平斑块密度为90—105 m/hm^2,类型水平耕地的斑块密度ED值在90—110 m/hm^2、林草地的AI值在70%—90%,是艾比湖区域水质保护的最佳突变值,该值为艾比湖区域水质保护的阈值。本研究从多个角度对新疆艾比区域的土地利用/覆被—景观格局对区域水质的影响进行定量分析,揭示该地区景观生态变化的规律,为区域景观格局优化和土地合理规划提供理论依据,并对改善"丝绸之路经济带"生态环境、实现资源可持续利用具有重要的现实意义和理论价值。