基于遥感与GIS的渭库绿洲生态系统服务价值时空变化研究

生态系统服务价值(ESV)研究是改善土地利用方式,对促进地区生态系统保护和修复具有重要指导意义。选择生态环境较为脆弱的渭库绿洲为研究区域,以1994和2016年遥感影像为基础数据进行生态服务价值评估,应用格网、敏感性分析、空间自相关等空间统计学方法来进一步揭示研究区域生态系统服务价值(ESV)动态变化特征。结果表明:(1)1994—2016年间渭库绿洲土地利用变化/土地覆被变化较为显著,耕地,建设用地面积呈增长趋势,水域、草地和未利用地面积呈递减趋势,耕地和草地面积变化最为剧烈。(2)1994—2016年,渭库绿洲的生态系统服务总价值呈减少趋势,由4895.67×10~6元减少到3864.78×10~6元,减少了1030.89×10~6元,年均减少0.96%;空间上表现为生态服务价值增值区及减值区呈包围态势,生态系统服务高值区域在不断缩小;同时生态系统单项服务价值呈现有增有减的趋势,废物处理、水源涵养、生物多样性保护、娱乐文化等四项单项服务价值呈现下降趋势,而食物生产、气候调节、气体调节和原材料、土壤形成与保护等其他五项单项服务价值出现上升趋势。(3)敏感性分析表明,所有土地利用类型生态系统服务价值系数的敏感性指数(CS)均小于1,说明生态价值系数(VC)对生态系统服务价值的变化影响较小,模型能够合理评估该区域生态服务价值波动。(4)研究区生态系统服务价值表现出明显的空间自相关与空间聚集现象,生态服务价值高值聚集区主要分布在渭干河上游"克孜尔水库"周围和塔里木河北岸,并呈减少趋势,注意保护高值区的空间稳定性;低值聚集区主要集中在绿洲南部靠近塔克拉玛干沙漠边缘和北部靠近天山中部的山区以及库车河下游荒漠区域,这类区域在空间范围上呈连片连绵趋势,空间分布格局上基本保持稳定。(5)受气候变化和人类活动的双重影响下,草地和水域面积的大幅度下降,耕地和建设用地面积的增加,导致生态服务价值系数较高的土地越来越少,使得研究区的生态服务价值趋于减弱。     

不同荒漠化阶段植被生态特征对土壤环境因子的响应——以民勤荒漠绿洲过渡带为例

荒漠绿洲过渡带是荒漠化和绿洲化两种地理过程共同影响的生态交错区,是恢复生态学重点关注的区域。利用第五次全国荒漠化和沙化监测数据,采用方差分析和冗余分析,研究了民勤荒漠绿洲过渡带4种不同荒漠化发展阶段的植被生态特征和土壤环境因子的变化规律与相互关系。结果表明:(1)随着荒漠化的发展,土壤环境因子中,除有效土层厚度逐渐变浅外,风蚀痕迹占地率、表土砾石含量、盐碱斑占地率和坡度均呈现增加的动态趋势;植被因子中,除优势种盖度与植被总盖度的比值逐步增加,物种丰富度、优势种多度等其他指标均表现出明显的下降特征;(2)土壤环境因子中,有效土层厚度在4种荒漠化阶段对植被生态特征的影响程度达显著水平(P0.05),风蚀痕迹占地率在轻度、中度和重度阶段是植被生态特征变化的主导驱动因子。其他因子在多数荒漠化阶段与植被生态特征相关性不显著;(3)相比其他荒漠化阶段,中度阶段中植被生态特征对土壤环境因子的响应更加敏感,应是荒漠化防治重点关注的阶段。     

河西走廓绿洲生态系统的动态模拟研究

在对绿洲生态系统特殊性分析的基础上,运用灰色计量模型对２０００年河西走廓绿洲生态做了现状动态模拟和前景预测分析,提出了河西走廓绿洲生态环境质量改善的几种不同对策方案,认为以适度投入与适度产出为主要内容的可持续发展对策方案是保证河西走廓经济持续发展与生态环境永续良化的最佳对策方案。     

基于电磁感应技术的土壤剖面盐分空间分布建模研究

土壤盐渍化问题是干旱半干旱地区农业发展的主要障碍,也是制约荒漠植物生长状况的关键因素之一,严重影响到绿洲生态环境的稳定与安全。研究土壤剖面盐分的分布情况,能及时探究盐渍化对生态的影响。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究靶区,利用电磁感应仪技术与传统采样方法获取该地区典型地块的土壤电导率,剖析其剖面分布特征,在建立磁感式表观电导率和土壤样本实测电导率之间的线性混合模型的基础上,采用自然邻近插值方法解析和评估研究区土壤剖面盐分的空间分布特征。结果表明:研究区土壤电导率具有较强的表聚性与空间变异强度,土壤主体属于中度盐渍化类型;基于各深度层土壤电导率与磁感表观电导率所构建的3种线性混合模型均能达到0.01的显著性水平,其中磁感表观电导率两种模式相结合解译模型预测精度最高;自然邻近法插值结果直观反映研究区土壤剖面盐分的空间分布状况,与水平模式和垂直模式相结合的土壤盐分解译模型相结合则能够更有效的提高土壤盐分空间分布的预测精度。研究结果表明,借助构建的土壤盐分解译模型可对研究区土壤盐渍化空间分布情况进行快速监测与评估,为该区土壤盐渍化的防治提供了一定的技术支撑。     

绿洲灌区典型种植模式的水热利用与碳排放和能值分析

合理的种植模式可以提高资源利用效率,降低农业生产的生态环境风险,实现资源节约和增产增效的目的.本文运用能值分析的理论和方法,从资源利用、碳排放、经济效益、能值自给率和净能值产出率等方面对干旱灌区典型种植模式的生产效应进行综合分析与评价,以期为建立减投、减排、高产高效、可持续农田高效生产模式提供理论与实践依据.结果表明:集成免耕秸秆覆盖还田及地膜再利用的高效间作生产模式(NTSI)具有明显的增产效应,与地方传统间作(CTI)和单作玉米(CTM)相比,分别增产13.5%～16.9%和13.8%～17.1%.NTSI较CTI模式水分利用效率和光能利用率分别提高12.4%～17.2%和6.1%～8.1%.高效NTSI模式可降低系统碳排放、提高碳排放效率,与CTI和CTM相比,碳排放总量分别降低618～895和1804～2002 kg·hm^-2,降低幅度分别为12.1%～16.4%和28.6%～31.0%;相反,碳排放效率分别提高29.3%～40.1%和58.9%～71.4%.高效NTSI模式具有明显的资源减投潜力,与CTI和CTM相比,总投入分别降低1424～1431和501～1547 元·hm^-2,减投比例分别为12.6%～13.6%和4.9%～14.6%;总产值分别提高11.2%～11.8%和24.4%～36.3%(增加4309～4603和8439～11057元·hm^-2);纯收益分别增加19.6%～22.4%和40.1%～57.7%(增多5740～6027和9544～11558元·hm^-2).因而,NTSI模式具有较高的产投比和单方水效益,与CTI和CTM相比,产投比分别提高27.9%～29.0%和40.5%～45.6%;单方水效益提高幅度分别达到19.9%～23.2%和27.7%～39.3%.高效NTSI模式能值自给率达到57.2%,较CTI和CTM生产模式分别提高4.0%和12.2%,NTSI模式净能值产出率达到0.173,较CTI高10.0%,但比CTM低11.7%.从资源利用、碳减排、经济效益、可持续发展角度综合考虑,集成免耕秸秆覆盖还田及地膜两年利用的高效小麦间作玉米模式具有较高的经济活力,农业系统整体功能较好,运转效率较高,能值回报率较高,是适用于干旱绿洲灌区的资源减投、减排、高产高效的种植模式.     

西北干旱区AM真菌多样性研究

为了探明我国新疆、甘肃河西走廊等西北干旱区丛枝菌根(AM)真菌的资源与分布, 我们调查了荒漠、草原、针阔叶混交林、草甸和绿洲农田5种植被类型中AM真菌类群分布特征, 以及不同生态因子对AM真菌多样性特征的影响。在西北干旱区的26科60种植物的根区土壤中, 共分离鉴定出AM真菌6属40种, 其中35个鉴定到种, 5个鉴定到属。在调查区域内球囊霉属(Glomus)为优势属, G. claroideum为优势菌种。AM真菌在不同植被类型中的发生和分布规律明显不同: 内养囊霉属(Entrophospora)只在荒漠中有分布, 类球囊霉属(Paraglomus)在绿洲农田和荒漠中有分布, 原囊霉属(Archaeospora)在草原、荒漠和绿洲农田中分布, 盾巨孢囊霉属(Scutellospora)在草甸、针阔叶混交林和草原中有分布。研究观察到在绿洲农田和草甸中AM真菌的物种多样性指数高于其他植被类型, 这反映出在干旱区土壤水分条件可能是AM真菌发生和分布的重要制约因素。     

干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析

以黑河流域下游额济纳荒漠绿洲为研究对象,分析了景观生态的基本特点和景观嵌块体类型,通过景观空间格局及其变化分析与景观生态功效的评价,利用８０年代和９０年代两期有关景观生态的资料,论述了水资源条件变化对研究区景观格局的影响,指出河流廓道是干旱区荒漠绿洲的主要生态流,河流廓道的变化是导致荒漠绿洲景观格局变化的驱动力。     

干旱沙区46种木本植物的物候研究——以民勤沙生植物园栽培植物为例

以民勤沙生植物园 46种主要沙生、旱生和中生木本栽培植物为观测对象 ,研究其物候特性 ,绘制物候谱 ,以植物物候期对应的日平均温度、≥ 5℃积温、地面温度、日照时数进行多元统计分析 ,初步划分出这些植物的萌动期、展叶期、开花期、叶变色期的物候类型各 4种。     

不同水肥条件对马铃薯肥料N利用率的影响

在旱棚控制条件下,用五因素五水平二次回归正交旋转组合设计,研究了水肥施用分配,补水量,施N量,施K量,有机肥施用量的综合作用效应.结果表明,五因素对肥料N利用率的作用顺序为施N量>补水量>水肥施用分配>有机肥施用量>施K量.水肥施用分配相对于不同水、化肥 (N、K)、有机肥量的选择,可以大大地提高肥料N利用率;量少应重前施用,量多重后施或均施为好.补水量与施N量的耦合规律为:高水高肥效果最佳,肥料N利用率可达57.83%,中水中N及低水低N次之,为29.17%～40.99%;高水低N或低水高N导致最低的利用率,为22.87%或 22.51%.     

石蒜对萝卜、黄瓜、番茄和油菜幼苗的化感效应

在室内用离体生测方法研究了石蒜水浸提物对萝卜、黄瓜、番茄和油菜的化感效应.结果表明, 石蒜水浸提物对4种植物种子的萌发和幼苗生长均具有较强的抑制作用.4种受体作物中,以番茄最为敏感,最低浓度0.0125 g·ml^-1处理下,番茄种子完全受到抑制不能萌发,油菜、萝卜与黄瓜种子的萌发抑制率分别为17.73％、14.97％和2.65％.相同浓度处理时,石蒜水浸提物对萝卜、黄瓜及油菜芽的生长抑制作用高于对根的抑制作用.采用去胚乳小麦生长法和高梁河沙法测定了石蒜甲醇浸提物对光合作用和非光合作用抑制活性.结果表明,石蒜甲醇浸提物对去胚乳小麦和高梁的生长有较强的抑制作用,对高梁芽和根生长的抑制作用高于对去胚乳小麦根和芽生长的抑制,说明石蒜对植物的化感效应主要体现在抑制非光合作用活性上,但也一定程度地抑制植物的光合作用.