黑河流域景观结构分析

在黑河流域土地利用分类的基础上,利用地理信息系统进行流域景观制图,划分出6个景观区。利用景观结构分析软件FRAGSTATS在流域尺度上计算了各景观区的多种景观结构指标。结果表明：山区的景观结构特征突出表现为连通性强,拼块形状复杂。绿洲－荒漠区的景观结构特征表现为,绿洲主要沿河流和渠道分布,是镶嵌在荒漠基质上的景观异质体。绿洲是干旱区景观结构最复杂,类型最丰富,景观多样性最高的地区,但不同景观区的绿洲其景观结构有显著的差异。荒漠和绿注的过渡地带的过渡生态类型丰富,其共同的景观结构特征是拼块破碎、呈团聚状分布,在极端干旱的北部阿拉善高平原,裸露戈壁是景观模地,占据绝对优势,蔓延度极高,其它类型是面积相对很小的异质镶嵌体。文章最后指出,在使用FRAGSTATS的栅格版本时要特别注意尺度的影响。     

近亲裸腹溞对海水盐度的适应性

为了解淡水枝角类对海水盐度的适应性,在实验室内采用种群实验生态学方法研究25 ℃±0.5 ℃恒温条件下不同盐度（0、1、2、3、4、5）对近亲裸腹溞(Moina affinis)生存、生长和生殖的影响.结果表明,在各盐度梯度范围内,近亲裸腹溞的平均寿命随盐度升高而缩短,盐度4和5组内禀增长率与其它各组差异显著;盐度4和5组平均每窝产幼量与对照及其他组差异显著.一生产幼量除盐度1组和对照组较高外,其他各组均显著下降.对照组体长增长幅度与日增长率均低于各处理组.日增长率随着盐度的升高而增大.个体平均每胎产幼量以盐度1、2组最高.盐度5为近亲裸腹溞的生存和生殖盐限,但经过短期的海水驯化,其生殖耐盐上限有所提升,可达6.5.     

黑河流域中游地区荒漠-绿洲景观区啮齿动物群落结构

2005年4–5月和9月对黑河流域中游地区荒漠-绿洲景观区不同生境中啮齿动物群落结构进行了研究。在甘肃省张掖市高台县黑泉乡选择流动沙丘、含砾沙漠、固定沙地、荒漠灌丛、防护林带、灌耕草地、灌耕农田和河岸草地等8种代表性生境,采用活捕法(4,800铗日)共捕获啮齿动物254只,隶属于3科8属9种。利用捕获记录计算了群落结构特征指数,进一步利用Pearson相关系数考察了不同生境啮齿动物群落的相似性,并在此基础上对不同生境的啮齿动物群落作了聚类分析。群落结构特征指数表明,啮齿动物物种多样性(用Shannon-Wiener指数测度)在灌耕草地中最低(0.6859),在固定沙地中最高(1.7036);物种均匀度(用Pielou均匀度指数测度)在流动沙丘中最低(0.6531),在河岸草地中最高(1.0000)。聚类分析结果显示,研究区啮齿动物群落可以分成荒漠型群落和绿洲型群落两大类。三趾跳鼠(Dipussagitta)在荒漠型生境中密度较高,总体上具有优势地位,尤其是在流动沙丘生境中占据绝对优势;黑线仓鼠(Cricetulusbarabensis)在植被较好的绿洲型生境中占据优势地位,但在流动沙丘外的其他荒漠型生境中也有发现。除五趾跳鼠(Allactagasibirica)外,其他种类的跳鼠只在荒漠型生境中发现。本次调查没有在防护林内部生境中捕获啮齿动物,但在林缘区域仍有捕获记录。啮齿动物群落物种多样性指数与捕获率间无显著关联(r=0.240,P=0.566)。本研究提示人为干扰可能对维持研究区域的啮齿动物多样性有积极意义。     

分水后黑河干流中游地区景观动态变化及驱动力

综合利用GIS、RS技术和景观生态学方法,分析了黑河干流中游地区1985～2005年,尤其是黑河干流水量统一调度实施后(即2000年以后)的景观动态变化及驱动机制.结果表明:(1)研究区景观发生了较大变化,1985～2000年,耕地、林地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、水域、未利用土地不断减少;2000～2005年耕地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、林地、水域、未利用土地不断减少.(2)在类型水平上,分水后,耕地和城乡工矿居民用地呈连片趋势发展,破碎度降低,形状更为规则,空间连接性增强;林地、草地、水域和未利用土地破碎度增加,分布更为分散,连通性和优势度降低.(3)在景观水平上,分水后,研究区景观多样性水平提高,异质性在增加,破碎化程度越来越大,景观中斑块空间连接性下降,优势度在减少,斑块类型在景观中趋于均匀分布,土地利用向着多样化和均匀化方向发展.(4)研究区景观变化的驱动力主要包括人口增长、经济社会发展,2000年以后,可利用水量的约束直接影响着研究区的景观变化.     

黑河流域中游水生维管植物群落及其生态特征研究

黑河流域中游位于河西走廓中段 ,界于东经 90°2 0′～ 1 0 2°1 2′,北纬 37°2 8′～ 39°57′。经调查有 1 1种水生植物群落 :线叶眼子菜群落 ( Co.Potamogeton pusillus)、线叶眼子菜—狐尾藻群落 ( Co.P.pusillus- Myriophyllum spicatum)、水菖蒲群落 ( Co.Acorus calamus)、沼针蔺群落 ( Co.Eleocharis valleulosa)、沼针蔺—水葱群落 ( Co.E.valleulosa- Scirpus triqueter)、芦苇群落 ( Co.Phragmites communis)、镳草—水烛群落 ( Co.Scirpus triqueter)、浮叶眼子菜群落( Co.Potamogeton natans)、浮叶眼子菜—狐尾藻群落 ( Co.P.natans- Myriophyllumverticillatum )、黑三棱群落 ( Co.Sparganium stoloniferum)、小花灯芯草—泽泻群落 ( Co.Juncua articulatus- Alisma orientale)。在以上群落中有水生植物 38种。世界淡水广布群落是本区的主要群落 ,阐述了水生植物群落的形态特征、分布现状、生长环境和群落结构等特征并探讨了其演替规律。     

黑河中游湿地景观破碎化与气候变化的关系

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像和气象数据资料,结合小波分析、趋势面模拟与空间插值法,选取斑块密度(PD)、斑块平均面积(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS)等景观指数,分析了黑河中游的气候空间分布和变化特征,以及该区域湿地的景观破碎化;通过相关分析和多元逐步回归分析,探讨了黑河中游湿地景观破碎化与气候变化的关系.结果表明:1975-2010年,研究区降水量和气温的整体分布格局为高气温区低降水量、低气温区高降水量,且干转湿和冷转暖为其主要变化特征;内陆干旱地区气温对湿地动态变化的影响大于降水,降水对湿地的生态作用甚微;研究区湿地景观破碎化主要表现为MPS减小、PD上升以及FS增大,研究期间,湿地MPS减少48.95 hm2,PD上升0.006个·hm-2.     

三江平原流域湿地景观多样性及其50年变化研究

基于统一的湿地景观分类系统 ,利用遥感和 GIS技术 ,选择两个典型流域为研究单元 ,通过对比定量研究了 5 0年来流域湿地景观多样性的变化过程 ;分析了湿地景观多样性变化对生态系统多样性和群落多样性的影响以及与面积的关系 ;探讨了流域地貌类型对湿地景观多样性形成的影响以及地貌多样性与湿地景观多样性之间的关系 ;通过湿地多样性指数分析发现湿地景观多样性受人类影响的阶段性变化特征 ,为流域湿地保护和退化生态系统的恢复提供定量分析依据     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

黑河流域水资源承载能力分析

黑河流域属资源性缺水地区,区域水资源难以满足当地社会经济发展和生态平衡的需要.随着西部大开发战略的逐步实施,西北干旱内陆河地区水资源的支撑作用将显得愈来愈重要.因此分析黑河流域水资源现状条件下对区域经济、社会发展的承载能力,显得极为重要.根据黑河流域具体情况,结合流域经济社会发展特点、生态环境状况,以遏制并逐步改善流域生态环境为基本前提,以流域水资源承载能力为约束.首先利用水资源承载压力指数计算了现状条件下黑河流域水资源承载压力度,得出目前黑河流域水资源承载能力属于超负荷承载.水资源将成为制约黑河流域社会经济发展和保证生态平衡的重要因素.当前必须立足于当地的水资源条件,按照以供定需的原则,合理安排生活、生产和生态用水,才能实现流域经济社会和生态环境的协调和可持续发展.然后针对超载现状,对黑河流域规划水平年（2010年）水资源承载能力作进一步的分析评价,根据相关预测资料设计了3种可能情景,利用流域评价的发展系数、协调系数、公平系数和可持续发展系数,从水资源开发利用方式、社会发展方式、经济发展模式、生态恢复程度等方面分析水资源承载能力,并计算其水资源承载压力度,同时结合水资源的可持续发展建立流域可持续发展评价指标体系,进行方案组合和各种发展模式的水资源优化配置.满足流域水资源支撑经济社会可持续发展判据的方案的承载能力指标即为该方案下的水资源可持续承载能力指标. 通过对黑河流域现状及规划水平年的水资源承载能力及可持续发展度分析评价,利用水资源可持续发展战略分析,选取出了最优发展模式,为流域的可持续发展提供了基本依据.通过寻求情景方案中水资源承载能力和可持续发展度的最佳组合,实现了经济、社会与生态的可持续发展目标.结果表明：通过努力,谋求经济和社会与水资源承载能力协调发展是有可能实现的.     

黑河流域浮游植物及其地理分布特征研究

1997年5至8月对黑河（中）流域河道、湖泊、沼泽的10站位的调查中,共鉴定浮游植物8门109种（未鉴定到种的按1种计）,其中蓝藻（Cyanophyta）16tkhh,bqvnaiks(Cryptophyta)2种,甲藻（Pyrrophyta)3种,金藻（Chrysophyta)4种,黄藻（Xanthophyta)4种,裸藻（Euglenophyta)8种,绿藻（Chlorophyta)38种,硅藻（Bacillariophyta)34种。南部祁连山山区的浮游植物种类很贫乏。中下游诸点有黑河流域浮游植物全部属、种,故可以认为黑河流域浮游植物地理分布具有与河流水文分带相对应的垂直地理性分异。     

黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应

黑河流域作为我国典型的生态系统过渡带,深入分析该区域内植被垂直分布变化对气候变化的响应,对于开展区域尺度植被分布对气候变化的响应研究极具代表性。近30年来,黑河流域的植被分布随着平均生物温度和降水分布变化,在空间分布上,尤其是垂直分布上发生了系列变化。基于黑河流域植被类型的410个野外调研采样数据、1980s年代的植被数据、遥感影像、气候观测数据、DEM等多源数据,分别构建了黑河流域气候要素和植被类型垂直分布变化的空间分析模型,定量揭示了黑河流域绿洲农田荒漠带（≤1700 m）、荒漠草原植被带（1700-2100 m）、干性灌丛草原植被带（2100-2500 m）、山地森林草原植被带（2500-3300 m）、高山灌丛草甸植被带（3300-3800 m）和高山寒漠草甸植被带（≥3800 m）6个植被垂直带的植被变化及其对气候变化的响应差异。研究结果表明：在1980s-2010s期间,整个黑河流域植被空间分布的动态变化率为25.75%,发生变化的总面积为203.12万hm²;绿洲农田荒漠植被带的变化面积最大（72.24万hm²）,山地森林草原植被带的植被动态变化率最高（56.93%）;6个垂直带内的年平均生物温度和平均降水整体上均呈增加趋势,其中降水的增长率随海拔升高呈下降趋势,而平均生物温度的增长率则随海拔升高呈持续上升趋势;黑河流域中低海拔植被带内的植被动态变化与年平均生物温度和平均降水的相关性整体上高于其他植被带;荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带的植被动态变化对气候变化的敏感性高于其他植被带内植被变化对气候变化的敏感性。     

黑河中游主要农作物灌溉制度优化

科学的灌溉制度是干旱半干旱地区农业生产的重要保障。黑河位于西北干旱区,是我国第二大内陆河,且当地中游农业灌溉和下游生态需水矛盾十分突出。利用DSSAT （Decision Support for Agro-technology Transfer）模型模拟了黑河中游地区玉米、小麦、油菜、马铃薯的生长情况,对比分析了四种作物生育期内需水量变化与当地降水条件、现行灌溉制度之间的差异。通过设置灌溉组合探究了四种作物最适宜的灌溉制度,并计算了优化灌溉制度下的节水潜力。结果表明：DSSAT模型通过参数校正与验证后,对四种作物生长过程模拟性能较好,产量标准化均方根误差（nRMSE）均低于15.0%,决定系数（R²）均达到0.65以上。缺水量模拟结果表明,四种作物生长季平均水分亏缺介于122.5-367.0 mm。通过调整灌溉制度,可使玉米、小麦、油菜、马铃薯的水分利用效率分别提高54.8%、25.0%、18.3%和51.3%,且产量变幅均低于5.0%,实现了高产节水的目的。在研究区实施最优灌溉制度,中游农业灌区每年可以节省8.1×10⁸ m³的水资源量,用于支持下游生态保护。     

日光温室连作土壤酚类物质变化及其对黄瓜根系抗病性相关酶的影响

研究了日光温室连作黄瓜土壤酚类物质变化及其对黄瓜根系抗病性相关酶的影响.结果表明,随着连作年限的增加,对羟基苯甲酸、阿魏酸、苯甲酸以及总量呈现明显的积累特征:种植5年、7年、9年的含量显著高于1年、3年,且9年的是1年的2倍.在低浓度处理下(0和80 μg·g^-1),前期(2、3叶期)诱导多酚氧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸转氨酶活性不同程度地升高,植株表现高抗性,在较高浓度下(120和160μg·g^-1),处理前期多酚氧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸转氨酶活性迅速降低,甚至丧失酶活性.连作土壤酚类物质浓度变化是影响日光温室黄瓜抗病性的主要因素之一.     

东江流域景观格局演变分析及变化预测

以东江流域土地利用解译结果为基础,采用转移矩阵、移动窗口法和景观格局指数对1990—2016年对东江流域的景观格局时空变化进行分析,并结合地形因子、交通通达度因子和限制转化因子采用FLUS(Future Land Use Simulation)模型对流域未来景观格局进行预测。结果表明:(1)自1990年以来,研究区的7种土地利用类型皆发生了变化,其中建设用地由于林地和耕地的大量转入增加最明显。(2)1990—2016年,流域景观破碎化呈现以河道为中心向东西两侧减小的趋势,景观多样性呈现流域上游小,下游大的趋势,且高值区在经济较发达的城镇地区。园地的景观破碎程度最高、林地的优势度减弱,城镇建设用地的集聚度增加。(3)2016—2042年,流域各用地类型变化率不大,景观破碎化和多样性程度虽有增加但增长速度相对放缓。     

Landscape pattern MACRS analysis and the optimal utilization of Shiyang River Basin based on RS and GIS approach

Chose the arid interior district Shiyang River basin four issues of Landsat/TM images from 1986 to 2006 to visually interpret, and analyze the natural succession of ecological environment and the landscape pattern characteristic under the human activity interference. The results showed that in past 20 years, the number of landscape patch has increased, but the average patch size was decreasing, which explained that the landscape fragmentation degree was increasing, the landscape integrity was declining. The edge density of landscape remained invariable basically, which explained its stability maintained good. The diversity and evenness index continually enhanced, the diversity increased from 0.73 in 1986 to 0.84 in 2006. The mean core patch area of study area reduced from134.47 hm² in 1994 to 127.67 hm² in 2006, which indicated that the landscape core area was decreasing. On the one hand, it accelerated circulatory speed of species and reduced resistance of the energy flux. On the other hand it destroyed the integrity of the original landscape, easily caused the core area reducing continually, and led to vicious circle of the landscape separation. Seen from the whole study area, The utilization of landscape developed to the heterogeneous direction, indicated the proportional difference between various landscapes types was increasing, this kind of change has reflected the human activity’s influence to the whole landscape to a certain extent. It is believed that there are a series of landscape ecological problems such as low landscape ecological connectivity, simplified landscape structure and the more oasis fragmentation. In order to solve these problems, according to the principle that the movements of flow, energy and material in a landscape are related to some factors such as distance, time, impedance, etc., this study adopts the minimum accumulative resistance surface (MARS), the minimum cost resistance (MCR) model, and uses the surface diffusion technology to analyze compactness of landscape structure and the spatial difference of ecological function in Shiyang River basin. Then constructs some landscape components such as source, corridor and ecological node to strengthen the spatial connection of ecological network, and further discusses the landscape pattern optimization proposal.     

黑河中游干旱绿洲土壤盐渍化对大型土壤动物群落的影响

以内陆干旱区黑河中游绿洲边缘区天然沙质草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,对6种样地土壤盐渍化和大型土壤动物群落特征进行调查,采用多变量排序、多元回归和通径分析及一元回归分析等方法,研究了不同土地覆被和管理措施下土壤动物群落组成及对土壤盐碱环境变化的响应.结果表明: 在缺乏管理措施的情况下,单纯改变土地覆被并不会显著影响土壤动物群落结构;而在有管理措施的情况下,土地覆被变化与管理措施耦合可显著改变土壤动物群落结构.土壤动物群落演变受到土壤pH、可溶性盐及Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、Mg²⁺浓度的共同影响,其中Na⁺和可溶性盐含量的贡献率最大,是关键影响因子.土壤动物密度和类群丰富度与土壤中的Na⁺和可溶性盐含量呈显著负指数函数关系,与Mg²⁺和HCO₃^-含量呈显著二次曲线关系.研究区土壤动物密度和类群丰富度在Mg²⁺和HCO₃^-含量达到生态阈值点（分别为38.7～39.4 mg·kg^-1和324.9～335.3 mg·kg^-1）时达到峰值（40～43只·m^-2和13～14科·m^-2）.此后,随着Mg²⁺和HCO₃^-含量的增加, 土壤动物密度和类群丰富度下降.     

Landscape pattern MACRS analysis and the optimal utilization of Shiyang River Basin based on RS and GIS approach

Chose the arid interior district Shiyang River basin four issues of Landsat/TM images from 1986 to 2006 to visually interpret, and analyze the natural succession of ecological environment and the landscape pattern characteristic under the human activity interference. The results showed that in past 20 years, the number of landscape patch has increased, but the average patch size was decreasing, which explained that the landscape fragmentation degree was increasing, the landscape integrity was declining. The edge density of landscape remained invariable basically, which explained its stability maintained good. The diversity and evenness index continually enhanced, the diversity increased from 0.73 in 1986 to 0.84 in 2006. The mean core patch area of study area reduced from134.47 hm² in 1994 to 127.67 hm² in 2006, which indicated that the landscape core area was decreasing. On the one hand, it accelerated circulatory speed of species and reduced resistance of the energy flux. On the other hand it destroyed the integrity of the original landscape, easily caused the core area reducing continually, and led to vicious circle of the landscape separation. Seen from the whole study area, The utilization of landscape developed to the heterogeneous direction, indicated the proportional difference between various landscapes types was increasing, this kind of change has reflected the human activity’s influence to the whole landscape to a certain extent. It is believed that there are a series of landscape ecological problems such as low landscape ecological connectivity, simplified landscape structure and the more oasis fragmentation. In order to solve these problems, according to the principle that the movements of flow, energy and material in a landscape are related to some factors such as distance, time, impedance, etc., this study adopts the minimum accumulative resistance surface (MARS), the minimum cost resistance (MCR) model, and uses the surface diffusion technology to analyze compactness of landscape structure and the spatial difference of ecological function in Shiyang River basin. Then constructs some landscape components such as source, corridor and ecological node to strengthen the spatial connection of ecological network, and further discusses the landscape pattern optimization proposal.     

干旱内陆流域河道外生态需水量评价——以黑河流域为例

河道外生态系统需水量的合理评价是干旱区水资源合理配置与管理、生态环境保护与建设中最为关键的科学问题。基于不同植被蒸散发潜力估算模型,依据不同生态系统及同一生态系统在不同气候与地理区域具有不同生态需水规律的特点,提出了可模拟和评价不同时期生态系统需水量的方法,不仅能体现生态系统需水量的年际变化,也能反映年内不同时间段(月、季节甚至每日)的需水量变化,并提出干旱区生态适宜需水量在不同时期是一个区间。以黑河流域中下游地区为研究区域分析其生态需水量,结果表明:黑河中游地区年平均生态需水量(11.16±2.67)×108m3,其中绿洲生态系统需水(9.13±2.29)×108m3;下游地区生态需水量(16.16±4.04)×108m3,现状绿洲生态体系需水(11.06±2.77)×108m3,现阶段实施的下游分水9.7亿m3/年的方案,可以促使现有绿洲生态系统有一个良好的结构与功能,并给出了不同典型年不同月份的生态需水量及其变化。