新疆白杨河流域特征及生态植被需水分析

新疆白杨河流域地跨上游乌鲁木齐市达坂城及下游吐鲁番市托克逊县两个行政区,上游达坂城区位于天山博格达峰山前冲击、洪积山间盆地干旱区,源于天山多支源流汇集于盆地南端峡口,基于峡口形成下游并由有多支流沿程补给白杨河干流,穿越极端干旱戈壁荒漠区的托克逊县直至末端吐鲁番市境内尾闾-艾丁湖,是我国典型少有的跨越干旱与极端干旱叠加型流域灌区,水资源有效利用及水生态环境保护具有重要作用。遵循流域各河流水系形成的自然生态环境属性及河道取水工程节点,采用Penman-Monteith法生态需水定额和卫星遥感面积识别及水文年内展布方法,分析评估流域内上下游绿洲生态环境植被需水量和河流生态基流及其调控断面。结果表明,上游达坂城区黑沟河年生态需水量、生态基流、年均径流占比和控制断面,分别为921万m³、0.29m³/s、18%和黑沟渠首;阿克苏河为1048万m³、0.33m³/s、12%和阿克苏渠首;高崖子河为862万m³、0.27m³/s、12%和高崖子渠首;下游托克逊境内由白杨河干流调节,艾丁湖等生态需水量分别为4256万m³、1.35m³/s、32%和小草湖渠首。白杨河流域年生态需水7880万m³,生态基流2.50m³/s,生态水占年均径流量17%,分析结果为流域生态环境管理保护提供依据。     

漓江流域水陆交错带植被配置型式分类及生态特征

通过以漓江流域水陆交错带为研究对象,选取了40个样地实地调查其草本层盖度、植被类型、河岸带宽度、坡度、周边土地利用类型、位置、人为干扰度等指标,运用聚类分析的方法将漓江流域水陆交错带现有植被配置型式进行汇总分类研究,划分结果为:江心洲天然灌草型式(T1)、远郊天然林乔灌草型式(T2)、城区人工乔草型式(T3)、缓坡边滩天然草本型式(T4)、农商用地人工林乔灌草型式(T5)和城外天然乔灌草型式(T6)。通过对各种植被配置型式的生态特征分析,探讨了漓江流域现有的不同植被配置型式的退化状况及其存在的生态退化问题和原因,提出了生态恢复建议:江心洲天然灌草型式和远郊天然林乔灌草型式生态退化程度较小,宜采取保护和自然恢复的方法;城区人工乔草型式采用近自然方法治理;缓坡边滩天然草本型式适当采用引种和育植方法治理;农商用地人工林乔灌草型式生态恢复应注重生境多样性的恢复;城外天然乔灌草型式退化较为严重,采用全系列生态护坡和土壤生物工程护坡进行治理。     

毛乌素沙地海流兔河流域植被净初级生产力估算

采用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型,结合TERRA MODIS卫星数据和气象数据,对毛乌素沙地海流兔河流域2015年各月的植被净初级生产力(NPP)进行估算,并对植被NPP月平均值的时空分布规律及其与气象因子和地下水位埋深的关系进行了分析.结果表明:毛乌素沙地海流兔河流域2015年植被NPP总量为2.88×1011 g,生长季(4月份至10月份)的植被NPP总量达2.81×1011 g,占全年植被NPP总量的97.57%.随着时间推移,植被NPP月平均值和归一化差分植被指数(NDVI)月平均值呈"缓慢增加—急剧增加—急剧下降"的变化趋势.植被NPP月平均值季节变化明显,春季、夏季、秋季和冬季植被NPP月平均值之和分别为20.55、69.39、20.46和0.48 g·m-2.从空间分布上看,中部河谷和滩地的植被NPP月平均值总体上高于东南部、西部和西北部等沙丘荒漠区.月平均气温对植被NPP月平均值变化的影响最大,其次为平均实际日蒸散发量和地表月太阳辐射.植被NPP月平均值随着地下水位埋深的增加而减小,最大值出现在地下水位埋深1~2 m之间.上述研究结果显示:采用CASA模型可以较好地估算毛乌素沙地海流兔河流域植被NPP值,月平均气温和地下水位埋深对该流域植被NPP值的影响较大.     

基于Sentinel-2的丛生竹林信息提取方法比较及分布特征

滇西南地区拥有丰富的丛生竹林景观和珍稀特有竹种资源,但竹资源分布储量不清、监测技术缺乏等问题很大程度限制了竹资源开发与利用。基于Sentinel-2A影像数据,采用反向传播神经网络、支持向量机、随机森林三种机器学习分类方法进行沧源县丛生竹林信息提取及精度评价,利用Google Earth影像和DEM数据对竹资源分布的空间和地形特征进行了分析。结果表明,随机森林分类精度优于支持向量机和反向传播神经网络,分类总体精度达90%,Kappa系数达0.87,竹林用户精度达81%。沧源县共有竹林138.07 km2,主要分布于城镇村庄、道路、水系和耕地周边,以四旁竹和防护竹林为主,采用Sentinel-2A10 m的分辨率很好地提取了空间上分布分散的丛生竹林。沧源县竹林主要分布在海拔900～2000 m,坡度范围大都位于缓坡和斜坡。研究结果可为沧源县竹资源开发利用提供数据支持,研究方法可作为大型丛生竹遥感监测的参考。     

近20年疏勒河流域生态承载力和生态需水研究

水资源是一切生物赖以生存和不可替代的基本自然资源,生态需水在维持流域生态系统平衡和生态承载力可持续性方面扮演着极其重要的角色,干旱区内陆河流域尤为突出。以疏勒河流域和其所辖县区为不同尺度区域,利用LandsatTM/ETM+/OLI遥感数据(30 m分辨率),解译该流域近20年5期土地利用数据,同时在收集和整理流域多年水文水资源基础数据的基础上,以流域生态需水为研究主线,运用多学科方法和原理,结合遥感技术、GIS技术,通过现场调查和观测,计算了流域及其所辖县区近20年生态承载力和天然植被生态需水量。结果表明:近20年来,伴随流域生态承载力的增加,生态需水量也呈增加趋势,两者呈非常明显的正相关关系,相关系数达0.6076;县域尺度上,生态需水与生态承载力正相关关系也较高,其中林、草地的生态需水与生态承载力拟合优度R~2分别达0.8519、0.7235,说明林、草地生态承载力的变化对生态需水变化的解释能力更强,二者之间的关系更为紧密;基于空间热点分析,该流域生态承载力和生态需水的热点和冷点区域均呈现相似的空间格局,说明二者之间在空间尺度上也呈正相关关系。研究结论可为疏勒河流域生态水资源量的科学配置和调控提供重要的决策依据。     

松辽流域湿地生态水文结构与需水分析

以我国重要湿地生态区--松辽流域为对象,对其主要湿地的生态水文结构及生态需水进行分析计算.通过分析湿地水面面积变化与水文连接度的关系确定湿地中心区;通过分析保持生物完整性的生物场最小范围确定适宜活动区.通过典型研究与对水文地区规律分析,建立无资料地区生态水文结构分析计算经验公式.以湿地生态水文结构(中心区、适宜活动区)为边界条件,进行地表地下水转化的水量平衡模型分析,获得湿地生态需水.经过大量分析研究论证,总体而言,松辽流域湿地中心区水深占湿地多年平均水深接近2/3,中心区面积占湿地多年平均水面面积40%左右,这对控制湿地萎缩及湿地安全管理是一个重要指标.通过松辽流域湿地近几年的补水实践分析,发现计算结果基本合理,研究成果可为湿地的规划管理和安全保障提供科学依据.     

汉江上游金水河流域森林植被对水环境的影响

以汉江上游金水河流域为研究区域,分析了流域森林植被对水环境的影响。利用年降水量、林冠截留率和不同森林类型面积的数据,计算了金水河流域森林生态系统的水源涵养量,分析了流域森林植被对水量的影响;采用监测的方法,分别对金水河流域阔叶林森林生态系统的大气降水、枯落物层、土壤层和出口河水的水质进行了比较分析,探讨流域森林植被对水质的影响。结果表明,(1)金水河流域森林生态系统的水源年涵养总量为466.79×106m3,(2)流域阔叶林森林生态系统能够调节pH值,缓解大气降水的酸性环境;降低了大气降水中TDS、CODMn、HCO3、SO4、Cl、NO3、NH4-N、NO3-N、PO4-P、TDP、As、Ba、Cr、Na、Pb、Fe、K、Mn、V和Zn的含量,净化了水质。(3)根据各贮水层的水质分析,推断了河水中各物质的不同来源。研究为南水北调中线工程水源地的管理和建设提供了参考。     

海河流域典型河口生态环境需水量

在分析河口生态环境需水量类型及特征的基础上 ,采用水文学、生物学及水力学方法计算了海河流域中海河口、滦河口及漳卫新河口生态系统水循环、生物循环消耗水量及生物栖息地需水量。考虑不同生态功能需水量间的兼容性 ,得到各河口生态环境需水年度总量 ,以保持河口径流时间分布自然性为基础 ,确定了生态环境需水量年内时间分配。结果表明 ,即使不考虑污染物的排放 ,近年来海河口、漳卫新河口实际径流量已无法满足最低等级生态环境需水量 5 .97和 4 .96亿 m3的要求。相应河口生态系统已发生了不可自然恢复的退化。滦河口径流年度总量基本满足生态环境要求 ,其生态保护重点在于保持生态环境需水量年内时间变化的自然状况。通过比较不同河口间生态环境需水量结果 ,认为河口生态环境需水量空间差异性主要源于河口间气候和径流量的不同 ,时间差异性则受到河口地区年内季节间气候变化幅度的影响。保证污染物达标排放基础上 ,保持河口生态系统蒸发消耗、水体盐度需水量及相应年内时间变化的自然性应成为海河流域河口生态环境保护及恢复工作中的基础     

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。     

基于供需视角的黄河流域甘肃段生态安全格局识别与优化

利用多源空间数据,计算生态系统服务的高值区,识别生态源地,在计算土地利用程度、地均GDP和人口密度确定生态系统高需求区的基础上,通过夜间灯光数据修正生态阻力面系数,利用最小累积阻力模型提取源地与高需求区之间的生态廊道,以此构建并优化区域生态安全格局。结果表明：(1)黄河流域甘肃段生态源地总面积4.59×10⁴ km²,占研究区总面积的32.1%,集中分布于甘南和陇东中部地区。(2)生态系统服务高需求区总面积2.18×10⁴ km²,占研究区总面积的15.2%,主要集中于陇中及陇东的城市建成区,生态系统服务供应和需求空间匹配度差。(3)生态廊道总长度2908.3 km,整体格局上形成了东西向与南北向两大主要廊道轴线。生态廊道的识别中重点考虑了生态需求空间,提出了基于"两带-三区"的流域生态安全格局优化建议。     

民勤盆地生态环境需水优先次序和需水量

北方干旱地区由于水资源短缺,全面满足所有生态类型需水要求几乎是不可能的.因此提出应基于各生态类型的生态服务价值进行不同类型生态环境需水优先次序的划分,结合区域水资源及生态环境特点,优先满足生态服务价值高的生态类型需水要求,这将具有重要的现实意义.按照上述理论,将民勤盆地生态功能区和生态环境需水类型需水优先次序进行了划分,并根据盆地实际情况,制定了各生态环境需水类型需水量的需水原则.通过分析,认为目前民勤盆地首要满足的是绿洲边缘的防风固沙林带和盆地地下水位恢复两项生态环境需水类型所需水量.根据计算结果这两项合计为1.4682×108m3,其中防风固沙林带生态环境需水量为1.077×108m3,用于地下水位恢复的人工补给回灌量为0.3912×108m3.并通过与相关研究结果比较,认为本次计算结果趋于合理.     

水文变异下长江荆南三口河道内生态需水量变化及贡献因素

基于1951—2015年长江荆南三口5站实测原型年径流量序列,采用Mann-Kendall等方法检测其径流序列的突变年份.在此基础上,运用GEV概率密度最大流量法计算荆南三口河道内生态需水量,并从多时空尺度视角分析河道内生态需水量的时空差异及其贡献因素.结果表明: 研究期间,新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺水文站的第一次径流突变年份分别为1990、1959、1959、1972和1972年,并将第一次突变以前的月均流量序列作为水文变异前的水文序列.在水文变异条件下,长江荆南三口1—12月的各月生态需水量分别为69.63、26.15、55.65、452.65、2166.44、4660.83、10875.66、9966.49、7868.38、4773.60、1655.01和338.49 m³·s^-1.新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺5个水文站的年均生态需水量分别为901.57、507.00、221.30、1438.03和581.62 m³·s^-1.水文变异后,荆南三口满足河道内生态需水的频率大幅下降,由变异前的55%以上下降至变异后的20%以下,生态需水缺乏现象严重.影响荆南三口河道内生态需水时空变化的因素主要为不同时期水利工程、各行业用水量等人类活动.     

Characteristics of desert flora and vegetation in lower reach of Shiyang River论Basin

石羊河下游位于干草原向荒漠过渡区域,有天然种子植物23个科,73个属,123个种,不仅有典型的戈壁荒漠成分,也渗入一些草原化荒漠植物种类.其荒漠植被特征更明显,群落层片结构简单,群丛建群种的74.4%是灌木和半灌木,构成了灌木、半灌木旱生群落;1年生草本植物随季节性降雨可形成＂灌草丛＂,成为荒漠植被的重要组成部分.在植物地理区系成分上,温带成分属占优势,其中地中海至中亚分布型及其变型最多,其次为北温带分布及其变型.整个区域内植物的分布集中在生境较适宜的区域,空间结构的成群性高,但在小区域内植物种的分布则较单一.植被可划分为4个植被型,5个植被亚型,13个群系组,23个群系,38个群丛.地域性植被以绿洲为中心,成环状分布,可分为3个带.