河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统的景观要素及其成因类型

利用GIS技术分析了河西走廊山地-荒漠-绿洲复合景观生态系统的景观要素及其成因类型。研究结果表明:1)复合景观生态系统、山地景观生态系统、绿洲景观生态系统、荒漠景观生态系统分别由5、10、10和4种景观组分组成;荒漠景观、山地草原、耕地、砾漠分别为基质;水系和道路起廊道的作用;其余景观要素均为斑块。2)景观要素的成因类型包括引入型、环境资源型、残留型、干扰型。与草原类型、植被类型的高级单位相比,景观生态系统类型具有最高的概括性;每一级景观生态系统类型中相互区别的异质性区域不是景观生态系统类型,而是景观生态系统的结构组分,根据形状、面积大小和连通程度的不同,分别充当基质、斑块或廊道的角色。

干旱区典型山地-绿洲-荒漠系统中绿洲土地利用/覆盖变化对生态系统服务价值的影响

研究土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要意义。对处于干旱区典型MODS(Mountain-Oasis-Desert System)系统中的新疆南部且末绿洲1989年Landsat TM影像及2004年的CBERS遥感影像进行处理,分析且末绿洲15a来的土地利用/覆盖变化。在此基础上,采用中国陆地生态系统服务价值的测算方法,评估且末绿洲土地利用/覆盖变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,1989-2004年,且末绿洲减少的土地面积有林地、戈壁沙地和盐碱地,增加的土地面积有水域、建筑用地和耕地。林地减少了41.73%,耕地增加了58.04%。1989年且末绿洲生态系统服务价值总额为184 349.88万元,2004年为176 970.72万元,15a间,生态系统服务价值损失了7 379.16万元。林地面积的减少是生态系统服务价值减少的主要原因。保护区域生态环境,恢复和提高区域生态系统服务功能是该区域生态环境建设的重要任务。

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合系统耦合的景观生态学机制

系统耦合的基础为非生物环境的空间异质性 ,基本条件为具有类型相同并且相互连通的廊道 .系统耦合的景观生态学机制为非生物环境的空间分异和各种干扰导致的景观异质化 ,各种干扰是系统耦合的介质 .系统耦合从本质上可以被看作尺度变大过程中景观组分的融合与性质转换的过程 .系统耦合根据干扰的性质可以分为自然耦合和人为耦合 2类 .自然耦合是人为耦合的基础 。

干旱绿洲农业区社会-经济-自然复合生态系统可持续发展综合评价

为了配合石羊河流域治理规划,确切分析绿洲农业区的可持续发展状况,本研究基于层次分析法基本原则,在征求专家意见的基础上构建了干旱绿洲农业区社会-经济-自然复合生态系统可持续发展评价指标体系,并通过评价模型构建对典型干旱绿洲农业区武威市1957—2008年的生态系统可持续发展进行评价研究。结果表明:(1)1957—2008年,研究区资源环境指数随时间变化呈波动下降趋势,而经济发展和社会人文指数随时间均呈波动增长的趋势;(2)武威地区可持续发展综合指数呈波动上升趋势,经历了极弱可持续发展阶段、弱可持续发展阶段和中等可持续发展阶段。但综合来看,区域可持续发展的水平还较低,区域生态经济的发展是建立在消耗自然资源基础之上。

天山北部山地-绿洲-过渡带-荒漠系统的生态建设与可持续农业范式

天山北部的山盆系统由山地植被垂直带系统和荒漠盆地的同心环形 (地质 地貌 )植被地带所构成。该系统包括 :山地、山前倾斜平原和古老冲积平原 3个“圈”和其下的高山带、山地森林 草原带、低山荒漠带、砾石戈壁荒漠带、农业绿洲带、扇缘灌草带、冲积平原带、沙漠带和湖泊等 9个“带”。这些地带是干旱区最本质和弥足珍贵的自然资源的存在和作用方式 ,也是指导干旱区生态保育和土地利用的、不可违抗的大自然规律的宏观展现。在此基础上所提出的“山地 绿洲 过渡带 荒漠生态 生产范式”以山地和荒漠盆地的植被地带为框架 ,以贯穿和联系着这一系列环带的生物地球化学循环、生物地球物理过程和生物地球社会经济关系为驱动因素 ,建立起以可持续农业与生态保育为目的的。

塔里木盆地荒漠-绿洲过渡带生态系统对环境变化响应机制与适应对策

在国家973前期预研项目（2008CB417216）资助下，以塔克拉玛干沙漠北缘荒漠绿洲过渡带生态系统为研究对象。采用常规生态调查与现代先进仪器分析相结合进行多年、多点监测研究，该项目以塔克拉玛干沙漠北缘的塔里木河上游的阿瓦提县、阿拉尔市、沙雅县、中游的轮台县以及西南缘的墨玉县荒漠一绿洲过渡带生态系统为研究对象。时空跨度大，试验难度高，试验以宏观与微观相结合。点与面相结合。

中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统及其气候特征——以中国新疆北部和东哈萨克斯坦为例

在中亚干旱区,发育着大量的山地-绿洲-荒漠系统,其中中国新疆北部以及哈萨克斯坦东部是中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的典型区,山地系统是干旱区水资源的形成区,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反应耦合类型的外貌,本文对新疆北部和东哈萨克斯坦山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能进行了分析,并结合典型区近40年气候变化的特点和规律,来探讨中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的特征。

山地-绿洲-荒漠的系统耦合是祁连山水资源保护的关键措施

祁连山发育的水系,是河西走廊山地、绿洲、荒漠复合生态系统赖以生存的基础,却由于生产的压力和全球气候变化处于危机之中。林、草、苔藓、灌木结合是保护祁连山水源的关键,既能够维持水源的数量,还能保护水源地的环境。河西走廊的山地、绿洲、荒漠是一个整体,任何一个子系统出问题,都会造成整个复合农业系统的灾难,根据草地农业生态系统4个生产层的理论,调整复合农业系统的生产结构,是发展山地-绿洲-荒漠系统耦合的捷径,将构筑祁连山水源保护的农业系统基础。这种模式在我国西北内陆,乃至世界干旱地区具有示范意义。

山地—绿洲生态系统耦合模式与效益

以肃南作为山地类型 ,临泽作为绿洲类型 ,从肃南四季草地草畜系统动态模型出发 ,通过对山地 -绿洲子系统的能流分析 ,为进一步提高经济效益与生态效益 ,山地系统应施行草畜种间耦合 ,并与绿洲系统耦合。同时提出了山地—绿洲生态系统耦合的 3种模式及产生的经济效益。指出了冬季补饲还可减小草地牧压强度 ,提高生态效益。

天山北坡内陆河流域山地-平原绿洲和荒漠气候变化差异分析——以三工河流域为例

对中国天山北坡三工河流域山地、绿洲、荒漠不同下垫面区域1961-2007年气象资料序列进行了分析,结果表明:近50a平原绿洲区平均温度以0.3℃.(10a)-1趋势上升;流域山区增温趋势较慢,平均每10a以0.17℃的趋势增温,但本世纪初增温速率加快,绿洲区和山区分别增加0.7℃和0.5℃.流域CO2浓度和CH4浓度持续上升,且高于全球平均水平.原绿洲区1987-2007年比1961-1986年平均降水量偏多35%;山区降水量平均每10a增加速率和绿洲区基本一致,但波动较大,20世纪80年代降水增加较显著,90年代降水量减少到70年代水平,本世纪初降水量显著增加.气候变化序列用Mann-Kendall方法检验认为,山区温度和降水没有达到突变水平,平原绿洲区降水在1984年发生了由低向高的突变,温度在1995年发生了由低向高的突变.夏季荒漠空气相对湿度、太阳辐射量均小于绿洲,但温度却始终高于绿洲,绿洲"湿岛效应"和"冷岛效应"特征明显.荒漠-绿洲温差有3h、20h的主要周期,温差突变一般发生在凌晨.

玛纳斯河流域绿洲-荒漠互馈作用的系统动力学模拟

以玛纳斯河流域为例,在分析流域内人类活动、经济发展与生态环境耦合关系,以及绿洲与荒漠系统之间相互影响的基础上,建立系统动力学模型模拟了绿洲-荒漠系统互馈关系,重点考察了水资源变化、经济发展和生态环境环境之间的变化关系.以现状数据作为模型输入,模拟了2000—2020年社会经济发展和水资源的需求状况.结果表明,在水资源量50%保证率下,水资源可供量越来越小于经济发展的需水量,到2020年保证率将降到50%以下;总体上荒漠和山地生态环境将恶化.在调整投资比例、实行退耕还草和提高工农业的用水效率的情况下,模型模拟表明,在经济增长速度不放慢的同时,荒漠生态环境会有所改善.

天山北坡不同景观区域土地利用与生态系统功能变化分析

本文以1989年、2000年两期土地利用/覆被数据为基础,对天山北坡山地、绿洲、荒漠3个带状区域的土地利用与生态系统服务功能价值变化及其空间差异做了对比分析。结果表明:①1989年到2000年,绿洲带土地利用变化强度明显高于山地带与荒漠带,草地处于3个区域土地利用变化的核心,山地带的耕地与林地、荒漠带的未利用土地、绿洲带的未利用土地与耕地是参与变化较多的类型;②草地在3个地带中一致减少,水域、建设用地、耕地一致增加,尤其是建设用地在山地带、绿洲带的增加幅度较大,林地在山地带、荒漠带增加,绿洲带减少,未利用土地则呈现出与林地相反的变化特征;③山地带、绿洲带、荒漠带生态系统系统服务功能都在增加,增幅分别为0.78%、2.44%、0.57%;研究区整体生态环境保持了相对稳定,但局部地区恶化,绿洲带受到了最强烈的扰动,山地带相对稳定,荒漠带扰动最轻。基于3个地带在整个区域承担的不同生态功能,不同区域的开发利用要采取不同的发展政策。

新疆绿洲-荒漠区低路堤地基处理方法探讨

针对新疆绿洲-荒漠区的3种地基类型,提出地下水位位于地面3m以下时采用强夯法,地下水位位于地面以下1.5-3m时采用换填法,地下水位位于地面下1.5m以内时采用复合地基进行处理,并剖析各种方法的加固机理,建立了车-路耦合三维有限元模型,分析各种方法的加固效果。结果表明：3种加固方法均有效,为新疆绿洲-荒漠区低路堤地基处理提供了一定的参考。

1982-2006年新疆山地-绿洲-荒漠系统植被覆盖变化时空特征

植被覆盖变化在新疆山地-绿洲-荒漠系统(MODS)共存、平衡演变机制中扮演着重要角色。基于1982—2006年G IMMS/NDVI数据,提取新疆地区年最大植被覆盖指数(fvc),针对新疆MODS的基本格局,通过先地理分区再因海拔而异讨论,划分出山地、绿洲、荒漠子系统,对比分析不同分区不同子系统下fvc变化趋势、变率、变幅、变异性等时空动态特征。结果表明:新疆植被覆盖总体呈显著上升趋势,可分为1982—1995年的剧烈波动期和1996—2006年的相对平稳期,不同分区和子系统差异显著;在变幅和变异性上,东、南疆地区>北疆、伊犁地区,荒漠>山地>绿洲,植被覆盖度低的地区>植被覆盖度高的地区;显著改善的地区位于绿洲内部、绿洲的周边地区及部分山地,显著退化的地区大多位于东、南疆的荒漠区;不同植被覆盖度下植被覆盖变化具有不同特征,植被覆盖度低的地区,植被退化趋势明显,植被覆盖度高的地区,植被改善趋势明显。

山地-绿洲-荒漠系统耦合关系研究的新进展

依托西部干旱区自然地理背景,提出了山地-绿洲-荒漠系统(MODS)耦合关系的概念及原理,分析了典型MODS的时空特征与动态变化,以及三者之间的物质循环、能量转化和信息传递的过程,阐述了MODS相互作用及协调共生机制。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反映耦合类型的外貌,土壤状况制约耦合类型的功能,人为活动影响耦合类型的演变过程。MODS界面过程与水分、土壤、空气等介质密切相关,而水是自然界物质循环和能量转化以及信息传递的主要媒介。以水为核心的水盐、水热以及水土关系的紊乱,制约了水域生态系统的稳定性。

基于多源遥感数据的玛纳斯河流域荒漠化监测

利用遥感手段对玛纳斯河流域绿洲-荒漠带的荒漠化状况进行监测。利用不同时期TM数据，在小尺度上分析该区域2000～2008年荒漠化土地的分布特征；基于MODIS陆地遥感产品（NDVI、Albedo及LST），利用多源信息复合法计算荒漠化程度指数；基于TM荒漠化监测结果对该指数进行分级处理，初步建立并验证基于MODIS数据的荒漠化监测评价模型。结果表明：近10a来，绿洲外围荒漠化土地变化较小，大部分变化发生在绿洲内部，主要为局部荒漠化被开发或因盐碱化过重导致的撂荒；荒漠化监测评价模型对研究区荒漠化程度定量评价精度可达91．25％。

干旱区绿洲、山地、荒漠系统耦合效应及其功能定位——以玛纳斯河流域为例

山地、绿洲、荒漠是干旱区三大地理景观,三者通过生态资源耦合层、生态经济系统耦合层、农业产业系统耦合层及生态地理耦合层的叠加作用,最终可使绿洲系统功能放大。提出了山地,绿洲,沙漠各子系统应给予重新定位,才能合理高效发挥山盆系统的整体功能。进一步确定山盆系统不同生态-经济分区的功能定位:即山地-基础资源的维持保护功能(突出对山地的生态保护作用);绿洲-特色资源的经济高效功能(突出对绿洲要充分发挥资源优势,并进行经济高效转化);沙漠-特殊资源的开发保护功能(突出要发挥沙漠特殊的热量资源功能,并加以利用)。

新疆两种不同类型农田生态系统大气氮素干沉降分析

西北地区活性氮含量急剧增加,这将导致一系列的生态系统安全问题。2013年9月至2014年10月利用中流量大气颗粒物采样器和被动采样器,对新疆城市郊区和荒漠-绿洲交错带两种农田生态系统大气氮素干沉降开展定量研究。结果表明:城郊和荒漠-绿洲交错带农田生态系统大气活性氮NH3、NO2、颗粒态p NH+4、p NO-3、可吸入颗粒物PM10年平均浓度分别为14.25、14.41、5.50、2.1、332.4μg·m-3和7.87、7.15、7.01、2.31、125.1μg·m-3。大气氮素干沉降总量为26.05 kg N·hm-2·a-1和19.54 kg N·hm-2·a-1。其中气体NH3-N、NO2-N和颗粒态NH+4-N、NO-3-N的年总通量分别为12.46、3.15、2.88、7.56 kg N·hm-2·a-1和4.42、2.23、9.80、3.10kg N·hm-2·a-1,分别占干沉降总量的48%、12%、9%、11%和23%、11%、50%、16%。研究表明,城郊农田生态系统以NH3-N沉降为主,荒漠-绿洲交错带农田生态系统以颗粒态NH+4-N沉降为主。城郊农田生态系统大气氮素干沉降总量是荒漠-绿洲交错带农田生态系统的1.33倍,大气氮组分中NH3-N、NO2-N的沉降量远高于荒漠-绿洲农田,可见,人为活动对农田生态系统的影响更为显著。

西北干旱区山水林田湖草沙系统治理研究实践——以塔里木河重要源流区为例

西北干旱区具有独特的山地-绿洲-荒漠耦合生态系统(MODS)自然地理特征,维护MODS生态安全是西北干旱区生态文明建设和社会经济可持续发展的重要基础,统筹山水林田湖草沙系统治理是实现西北干旱区MODS生态安全的重要路径。文章鉴于西北干旱区独特的MODS特征,运用定性分析与案例分析相结合的方法,尝试探讨MODS视角下的西北干旱区山水林田湖草沙系统治理导向框架与实施路径,并以塔里木河重要源流区为例进行实践论证,通过全面分析生态本底特征、识别诊断关键生态问题,提出MODS系统治理思路与策略,构建适用于干旱区MODS特征的“一核心、两源头、三阶梯”系统保护修复理念模式。

玛纳斯河流域生态环境质量时空分异评价

利用3S空间分析和地学统计分析方法,选取植被覆盖度、坡度、土壤等归一化生态指数,采用生态要素及功能叠加的转移矩阵模型,研究了新疆玛纳斯河流域生态要素及环境质量时空分异规律。研究得出:①总体上玛纳斯河流域仍保持山地、绿洲、荒漠的空间分异格局,生态环境整体质量较差,但转好趋势明显,城乡建设格局变化决定着局地环境动态演变。②人工绿洲、山前缓冲区生态质量最好但变化较快,农田内部的盐渍化虽然得到很好控制,但大量盐分被排入下游及周边,对自然绿洲造成新的危害。中山林草带植被覆盖、土壤恢复、水土保持较好。③2000-2008年流域生态环境质量缓慢好转,其中以生态环境质量由差转中为主,集中在古尔班通古特沙漠,虽然绿洲-荒漠过渡带生态恢复明显,但高山冰雪带不断萎缩;2008-2016年流域生态环境质量明显转好,其中以生态环境质量由中变良为主,集中在山前缓冲区,虽然山地-绿洲过渡带生态改善进程加快,但高山冰雪带仍持续退缩。