2012-2015年河西走廊中部绿洲农田生态系统水热碳通量观测数据集

陆地生态系统与大气间水分、热量和二氧化碳交换过程是陆地表层物质与能量交换的核心内容。涡动相关系统已成为当前测算陆地生态系统水热碳交换过程的首选方法之一。本数据集是中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)临泽内陆河流域研究站点河西走廊中部绿洲农田生态系统2012–2015年的水分、热量和二氧化碳通量,以及辅助微气象观测数据集。本数据集为深刻理解干旱区绿洲农田生态系统水分传输、能量交换、碳循环过程及其植物与环境调控机理提供了关键基础数据,对深入认识干旱区绿洲水文循环、生态–水文相互作用和气候变化中的碳水热耦合机制等具有重要科学价值。本数据集也可为干旱区绿洲水土资源管理、绿洲稳定与可持续发展、绿洲生态保护等干旱区所亟待解决的水资源短缺和生态环境脆弱等现实问题提供科学数据支撑。

民勤绿洲农田生态系统服务价值变化及其影响因子的回归分析

绿洲是干旱区特有的生态系统,而农田生态系统的数量和质量的变化很大程度上决定着绿洲的变化,进而影响到区域社会经济的可持续发展。以西北干旱区典型绿洲——民勤绿洲为例,采用生态经济学的方法,对民勤绿洲2000—2009年近10年的农田生态系统服务价值进行了定量计算及其驱动力分析,结果表明:民勤农田生态系统服务价值从2000年的3.21×108元逐年增加到2009年的6.95×108元,年均增长0.374×108元,其中,单纯生态系统服务价值年均增加约0.289×108元;社会保障功能价值每年保持在1.0×108元左右;使用化肥等导致农田环境污染,使得农田生态系统损失的价值由2000年的0.43×108元增加到2009年的0.64×108元;由于节水技术的采用,水资源利用效率的提高,农业耗水价值在不断减少,平均每年减少0.104×108元;采用资源紧缺度修正后的农田生态系统服务价值比原先都有所增加,但增幅不同,系每年水资源紧缺状况不同所致。采用多元回归分析法研究了人类活动对农田生态系统服务价值变化的影响,结果表明:民勤绿洲农田生态系统服务价值的这种变化是社会经济发展水平、农业管理水平、水资源利用、种植结构转变、以及人们的生态环保意识等多种因素共同驱动下的结果。

河西绿洲农田生态系统碳源/汇的时空差异研究

研究了1949-2005年甘肃河西绿洲农田生态系统部分碳吸收、碳排放以及净碳汇,结果表明,1)1949-2005年河西绿洲农田生态系统碳吸收呈阶段性增长趋势,碳吸收总量从1949年的24.39万t增加到2005年的298.37万t,净增加273.98万t,增长了12.23倍。2)1949-2005年河西绿洲农田生态系统碳排放呈急剧增加的态势,从1949年的0.25万t增加到2005年的75.70万t,净增加75.45万t,增长了302.8倍。其中肥料施用导致的间接碳排放所占比例最大,且增速最快;而农业机械带来的碳排放最低,保持较低水平,基本上呈持平状态。3)1949-2005年河西绿洲农田生态系统净碳汇与碳吸收大致相同,也呈阶段性增长趋势,说明碳吸收明显大于碳排放,进而表明河西绿洲农田生态系统具有较强的碳汇功能,但是碳排放的增长速度远远超过了碳吸收,这种形势不容乐观。

试论中国荒漠区人工绿洲生态系统的形成演变和可持续发展

绿洲是干旱区特有的生态系统,尤其是通过灌溉发展起来的人工绿洲,成为干旱区人类生存和繁衍的基地,它是由山地、绿洲和荒漠构成的干旱区三大生态系统的核心,发展绿洲是遏制土地沙漠化的重要措施。我国西北干旱区的绿洲形成,经历了三个时期:受到人类轻微干扰的自然水系时期,很多古代绿洲多分布在河流下游;受到人类较强干扰的半人工水系时期,在山前地带形成旧绿洲,下游古代绿洲衰亡;受到人类强烈干扰的人工水系时期,新扩大的绿洲多在旧绿洲边缘和外围。由于绿洲发展改变了水资源的时空分配和消耗方式,使得人工绿洲与沙漠同时扩大,而处于两者之间的自然水域、林地、草地面积和野生动物数量减少,形成沙漠危逼绿洲的态势。所带来的有利影响是水资源利用效益提高,土地生产潜力得到发挥,人工绿洲小气候条件改善,人口承载能力增加;不利方面是水土、水盐平衡失调,生物多样性减少,沙漠与绿洲间过渡带缩小。为了适应西北地区人口和经济增长,预测未来绿洲发展,将以提高现有绿洲生产潜力为主,重点是加强中低产田改造;通过节水及水资源合理调配,适度扩大新绿洲。以保护自然生态来维护人工绿洲生态的稳定性,以发展人工绿洲生态来减轻自然生态的压力,实现可持续发展。

张掖市典型绿洲农田生态系统生产力时空分布特征

[目的]以甘肃省张掖市甘州区典型绿洲为例,研究绿洲农田生产力的时空格局及其全球变化对农田生产力的影响,为区域农业资源管理决策与规划提供决策依据。[方法]利用MOD17A3NPP产品、气象数据及甘州区农业统计等数据,结合GIS空间分析技术开展研究。[结果]甘州区不同农田类型净初级生产力(NPP)均值最小值均出现在2001年,最大值出现在2007年。甘州区农田净初级生产力年均值变化范围为109.3~420.5g/(m^2·a),其分布特征与农田类型的空间分布基本一致;同一农田类型,高海拔区农田生产力小于海拔较低区,即农田生产力的大小是由农田类型及海拔高度共同决定的。NPP变化趋势存在明显的空间异质性,农田生产力增加的面积占总面积的40.9%,主要是旱地和高海拔地区的水浇地。海拔1 800m以上的旱地和水浇地年降水量的增加趋势远大于平均气温,其NPP呈明显的增加趋势。[结论]近10a来甘州区农田生态系统生产力存在明显的时空差异,整个旱地和水浇地年均NPP呈增加趋势,水田年均NPP呈下降趋势。

建设绿洲人工生态经济系统的思考——运用耗散结构理论剖析石河子垦区生态系统的演化

运用耗散结构理论对石河子垦区生态系统进行剖析表明,人的主观行为须与环境质量、生物生产水平相统一。只有建立合理的生态农业结构,才能发挥生物共生互利的优势,达到生物与环境的统一,实现养地与用地相结合,把石河子垦区建设成为开放的绿洲生态经济系统。

农田防护林人工生态系统物质循环与能量流动研究

本文通过大量观测资料,分析了毛白杨林网人工生态系统的物质循环与能量流动过程,结果表明:该系统的生物量可达42.0334t/ha,生产力达24.3950t/ha,年枯落物量为0.5545t/ha,归还率为35.72％。氮、磷、钾、钙、镁、锰6种元素的平均循环率为15.28％,比单一农作物群落提高了9.53％;太阳能转化率为2.14％,比农作物群落提高了3.19％。

绿洲农田生态系统的特点及生态化学计量特征研究探析

生态化学计量学是研究生物系统能量平衡和多重化学元素之间平衡和分析多重化学元素质量平衡对生态交互作用影响的一种理论,目前已成为生态学研究的热点之一,但其针对农田生态系统的研究还相对滞后,尚需进一步加强,可望为建立良性可持续发展农田生态系统提供理论依据。

桐粮间作人工生态系统的研究进展

对近20年来有关桐粮间作的研究成果进行了综述,笔者认为:(1)泡桐的环境适应能力较强,是一种较好的林农间作树种;(2)间作泡桐能改善农田小气候,但遮光对间作农作物会造成不利影响;(3)桐粮间作能在一定程度上提高农作物品质和产量,且能增加泡桐材积,提高经济效益。同时,针对桐粮间作的研究现状,提出了今后的研究方向,指出在桐粮间作生态系统产量变化机制、系统内树冠对光截留的时空变化规律等方面的研究需进一步加强。

绿洲农业生态系统的结构功能及效益分析——以甘肃武威绿洲为例

本文综合分析了武威绿洲农业生态系统的结构、功能和效益，认为：其结构不合理，体现出以商品粮生产为主的偏农综合绿洲的结构特征；其功能低下，产投比为１．６０∶１；效益不佳，经济、社会、生态效益失调。据此提出了促进绿洲农业持续发展的几点建议。

中国科学院新疆生态与地理研究所阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站

中科院新疆生地所阿克苏站始建于1982年，2005年进入中国科学院生态环境网络和国家野外研究站网络。站区位于塔里木河三大源流（阿克苏河、叶尔羌河、和田河）交汇处（80°51′E，40°37′N，海拔1028m）。站区属暖温带极端干旱气候类型，年均降水量45．7mm，年均气温11．2℃，是塔里木盆地水系变迁最剧烈的区域和农田水分消耗最大的区域，

干旱区人工生态系统的持续发展与耗散结构理论

运用耗散结构理论对干旱区生态系统进行了剖析，并结合持续发展理论，提出建立开发人工绿洲生态系统，实施持续发展战略是干旱区生态系统由荒漠走向耗散结构生态经济系统的必由之路。最后，通过对一个已开发成功的荒漠农场的系统分析，进一步为理论提供了实证依据。

河西绿洲农业建设与生态系统的闭路循环(提要)

甘肃省河西走廊是干旱和极度干旱的荒漠区。总面积为27.1万平方公里,占全省总面积的59.8％,为本省的一个最大自然区。全区364万多人,每平方公里平均13.5人,是全省人口密度最小的地区,但人口多集中于小片绿洲的灌溉农区,而这里的耕地只有974万亩,因此,许多地方平均每平方公里的人口密度达500多人。所以,绿洲农业是荒漠地区的精华,它不断地、大量地为我们提供生物产品,是一个人类所需要的、比较理想的生态环境。

庙岛群岛北部三岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值评估

对庙岛群岛北部3个岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值进行了评估.三岛屿乡镇海岸带人工林面积和服务价值依次为钦岛>砣矶>隍城,而服务单价则依次为隍城>砣矶>钦岛.农田生态系统服务价值依次为砣矶>钦岛>隍城.近海生态系统的服务价值以钦岛最高,砣矶次之,隍城最低.三岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值依次为钦岛>砣矶>隍城,其中近海养殖生态系统的服务价值占总服务价值的99%以上.在海岸带3个子系统中,生态系统服务的单价依次为近海生态系统>人工林生态系统>农田生态系统.

庙岛群岛南部三个岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值

庙岛群岛南部3个岛屿乡镇南长山、北长山和黑山的海岸带生态系统由3个子生态系统构成:人工林生态系统、农田生态系统和近海生态系统。3个岛屿乡镇海岸带人工林的总面积为1520.27hm2,农田生态系统服务价值和服务单价依次为南长山>黑山>北长山。近海面积依次为南长山、北长山和黑山;近海生态系统的服务价值南长山最高,北长山次之,黑山最低。三岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值依次为南长山、北长山、黑山。

基于遥感的新疆人工绿洲扩张中植被净初级生产力动态变化

人类活动对全球碳循环过程的影响是全球气候变化研究中争论的主要焦点问题之一。不同区域、不同自然和人为因素对碳循环的作用机制十分复杂且差异很大,通过探讨人类开垦活动对干旱区绿洲生态系统净初级生产力(net primary productivity,NPP)分布格局的影响,将有助于增加人类活动对干旱区陆地生态系统及碳循环影响的认识和理解。该文基于长时间序列的Landsat遥感数据,利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算了1976年6月-2016年6月新疆奇台新人工绿洲扩张过程中NPP的变化情况,结果表明:1)1976年研究区主要是荒漠草原景观,农田仅有5 150 hm^2,占研究区面积的3.25%,到2016年,农田面积扩大到64 675 hm^2,增加11倍以上;2)人工绿洲扩张的同时,泉水溢出带消失,水库干涸,灌丛面积从17 871 hm^2下降到5 202 hm^2;3)土壤盐碱化发育进程中断,裸碱地面积减少近70%,并且开始向新生草地演替;4)2016年6月,研究区NPP总量达到了90 602 t,是1976年6月的2.2倍,农田对NPP增量的贡献超过93%,同期,灌丛则净损失了8 265 t NPP,沼泽净损失3 319 t;5)1976年的NPP主要由天然草地和灌丛构成,分别占56.68%和26.61%,2016年的NPP主要由农田和新生草地构成,分别占65.23%和31.85%。

民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明:民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。

河西走廊绿洲玉米农田生态系统呼吸特征及温度响应

准确评估农田生态系统碳排放对评价陆地生态系统碳平衡具有重要意义。研究利用中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站玉米农田生态系统涡度相关和微气象监测数据,分析了2009年生态呼吸速率(RE)和呼吸敏感性指数(Q10)的季节变化规律,探讨了环境因子对RE的影响,比较了不同模型估算生态系统碳排放量的差异。结果表明,河西走廊荒漠绿洲玉米农田生态系统夜间平均呼吸速率表现为单峰型的季节动态,平均最大呼吸速率12.54μmol CO2·m-2·s-1;空气温度(Ta)比土壤温度(Ts)更明显地影响着玉米农田生态系统呼吸,且影响过程表现出明显的季节差异;基于Q10模型拟合的4—10月各月的参考呼吸速率RE10和敏感性指数Q10也表现出单峰型的季节变化模式,最大值先后出现在6月和8月,其值分别为2.68μmol CO2·m-2·s-1和2.62。Logistic模型能较好地反映RE与Ta的关系,可以解释半小时呼吸速率55.9%的变异,但在高温情况下的预测值偏低;Q10、Quadratic、Lloyd&Taylor;和Logistic模型模拟的玉米农田生态系统呼吸速率的平均日变化和季节动态差异明显,估算的河西走廊荒漠绿洲玉米农田生态系统年呼吸碳排放量介于1 122~1 252 g C·m-2·a-1。

南方丘陵地区人工草地和旱作农田能量物质利用率

分析比较我国南方丘陵地区人工草地和旱作农田能量和养分物质的利用效率。结果表明:在建植第1年,人工草地的能量和氮的输出量大于旱作农田;牧草可有效提高光能利用率,对辅助能和氮、磷的利用效率也显著高于后者;二者经济效益相近;种草第2年的效益比第1年更好,其能量物质输出量、利用率和经济效益都显著高于旱作农田。