黑河中上游草地NDVI时空变化规律及其对气候因子的响应分析

植被动态监测以及与气候变化的耦合关系是陆地生态系统研究的热点,而草地NDVI时空动态以及影响其变化的关键气候因子分析,对于草地覆盖变化的动态机理研究具有重要意义。基于遥感和GIS技术,利用黑河流域1999-2007年SPOT-NDVI数据和气象站点数据,分析了黑河中上游草地植被NDVI的时空变化特征以及与气候因子的相关性。结果表明,黑河中上游草地植被NDVI在1999-2007年间呈明显增加趋势;草地植被NDVI增加和减少的面积分别占草地总面积的71.53%和19.43%;增加的区域主要分布在托来山、走廊南山、冷龙岭和河西走廊中段的典型草原和高寒草甸草地,减少的区域主要分布在托勒南山、走廊南山和冷龙岭的荒漠草地向非草地过渡区域;黑河中上游不同草地植被NDVI的年内变化均呈单峰型,7月份达最大值;草地NDVI与气温呈极显著正相关(r=0.942,P<0.01),与降水量呈显著正相关(r=0.922,P<0.05),NDVI与相对湿度呈不显著正相关,与日照时数呈负相关性,并且不同草地类型牧草生长的限制因子不同。近年来伴随西北地区气候向暖湿转型,黑河中上游草地植被覆盖明显增加,气温是影响研究区牧草生长的关键气候因子。

黑河下游荒漠河岸林典型样带植被空间异质性

应用地统计学的理论与方法,分析了黑河流域下游荒漠河岸林主要种群,即老林胡杨(Popu luseuphratica)、幼林胡杨、柽柳(Tamarixchinensis)和苦豆子(Sophoraalopecuroides)的空间异质性程度、异质性组成及尺度依赖问题.结果表明:黑河下游荒漠河岸林种群斑块格局明显,斑块内部异质性较小,斑块之间异质性增强,出现空间异质性变化较大的尺度为430m.而斑块内部因不同种群而变化,苦豆子和柽柳具有较大的空间异质性尺度,分别为43m和55m.老林和幼林胡杨种群的空间异质性尺度(8m和13m)较小,但异质性存在多尺度变化.采用30m分辨率的遥感数据能够较好地分析种群斑块格局,但是对种群内的空间异质性分析需要更高的分辨率.

基于遗传投影寻踪模型的黑河中游地区农业节水潜力综合评价

农业节水潜力综合评价是进行节水规划的重要依据。目前,区域农业节水潜力的定量研究和综合评价研究仍存在不足。为此,本研究以地处西北内陆的黑河中游地区为研究单元,以流域统计资料和野外参与式农户调查资料为基础,借鉴层次分析方法原理,考虑区域社会经济发展水平、水文水资源状况、农业水资源开发利用、农业节水水平和生态环境对区域农业节水潜力的影响,建立了区域农业节水潜力综合评价指标体系。并针对各个单项评价指标的不相容问题,提出基于实码加速遗传投影寻踪的区域农业节水潜力综合评价模型,利用最佳投影方向判断各指标对综合评价目标的贡献大小和方向,通过投影指标值大小对黑河中游地区各区县(甘州区、民乐县、临泽县、高台县和山丹县)农业节水潜力实现水平进行评价。结果表明:水利投资占GDP比例、渠道防渗面积比和管道输水面积比等指标对区域农业节水潜力的影响较大,而人均粮食产量、人均水资源拥有量、供水量模数等指标影响较小;2005年,甘州区、民乐县、临泽县、高台县和山丹县的投影值Z(i)=(1.366 5,1.170 4,1.239 1,1.259 6,1.158 6),故甘州区、高台县和临泽县农业节水技术水平较高,山丹县和民乐县农业节水技术水平较低,节水技术应用潜力空间较大。研究结果可为区域节水农业技术持续发展提供科学依据和决策支持。

黑河中游社区湿地生态恢复成本的CVM评估

依据社会福利最大化原理探究了小区域生态恢复的支付卡问卷构思,突破了CVM应用的尺度局限,评估了黑河中游湿地恢复成本.结果表明,参与式社区湿地资源管理活动,使当地居民亲身受益,对未来环境福利的期望较高,对环境退化的机理认识程度较深,有利于源头数据的获取.精确计量到单位家庭福利的恢复评估,能够为实际恢复提供有效数据,居民平均支付意愿为每年每户306.68元.以15年期测算的湿地总恢复成本为0.214亿元,其中退耕还草、灌溉方式改革、化肥的少量施用补偿总价值占恢复成本的87.6%.

微观尺度湿地生态恢复的条件价值评估

依据福利经济学原理,采用条件价值评估法(CVM),设计了融有支付意愿与补偿意愿的微观尺度生态恢复支付卡,评估了黑河中游酒泉花城湖湿地恢复成本。研究表明,居民平均支付意愿为每年每户306.68元,以15年期测算的湿地总恢复成本为0.214×108元,其中退耕还草、灌溉方式改革、化肥的少量施用补偿总价值占恢复成本的87.6%。

黑河中游区农业节水模式研究及其应用

黑河中游区农业节水模式研究是以农业节水措施的组合为变量,以区域经济效益最大为目标函数,采用多目标线性规划的方法,确定各种节水组合措施的发展面积及其经济效益,供政府部门进行决策,指导农业生产规划和农民生产、经营。

黑河中游地区水资源分析

利用系列资料系统分析了近60 a来黑河流域中游地区水资源变化特征,结果表明,自20世纪50年代以来,出山口地表水径流量的年际变化相对比较稳定,径流丰枯呈现周期性交替变化,多次出现连续丰水段或连续枯水段,丰水年与枯水年发生的概率相当,由于冰雪径流的调节作用,使径流的年际变化明显减小。莺落峡在不同年代的径流量年内分配情况基本上比较稳定,没有大的变化,但是正义峡的径流年内分配情况却有明显的不同,主要是受中游灌溉的影响。

张掖市高台县黑河中游流域生态系统服务价值估算

利用1990年、2000年、2010年、2015年和2018年共5期的土地利用解译数据,采用修正的当量因子法,估算了张掖市高台县黑河中游流域的生态系统服务价值。研究结果表明,在5个时期,未利用地的面积都最大,其次为草地的面积,城镇用地的面积最小,2018年,草地面积大幅减小,城镇用地面积大幅增加,其它4种土地利用类型面积明显增大;5个时期间,各类型土地利用动态度波动变化;5个时期研究区的生态系统服务总价值为2.40×10^(8)~3.45×10^(8)元,2018年达到最大值,为3.45×10^(8)元;在各生态系统服务类型中,废物处理、气候调节和水文调节的生态系统服务价值较大,且其增幅都较大。