基于δD和δ18O的青海湖流域芨芨草水分利用来源变化研究

水分条件是限制干旱半干旱地区植物生长重要的生态因子,为了揭示青海湖流域典型生态系统下芨芨草植物的水分利用来源及其如何响应水分条件的变化,选择了自然和干旱控制条件下芨芨草植物,通过测定芨芨草植物茎水和各潜在水源(土壤水、地下水及降水)中δD、δ~(18)O组成,并利用直接比较分析法和多源混合模型计算芨芨草植物对土壤水的利用比例。研究结果表明:表层土壤水分和土壤水中δD、δ~(18)O值表征出较大波动范围,其直接受降水和蒸发作用影响,土壤蒸发线的斜率和截距明显小于大气水线斜率和截距,表明土壤水中同位素组成经历了强烈的蒸发分馏过程,而芨芨草茎水中δD、δ~(18)O值都集中分布土壤水蒸发线附近,说明芨芨草根系主要利用不同深度的土壤水。自然条件下芨芨草在生长季初期(6月)利用表层土壤水(0—10cm,45.1%),8—9月份大降水事件影响土壤含水量和同位素组成,降水入渗深度较深且芨芨草根系对土壤水分吸收的比例相差不大,表明根系在土壤含水量较高时均能吸水不同深度土壤水。在干旱控制条件下芨芨草在7月初主要利用表层土壤水(0-30cm),随着表层土壤水分的减少,根系吸收深度转向较深土壤层,而灌溉后表层土壤水分明显增加,其吸收深度又转向表层,表明芨芨草根系吸收深度能敏感地响应土壤水分的变化。另外还发现芨芨草在生长季内并未直接利用地下水。     

河流流量对流域下垫面特性的响应

以美国切斯比克湾地区为例,对该区域150个小流域的下垫面特性(包括土地利用类型、地面不透水系数和土壤物理属性)进行了提取,根据1984—2004年间逐日流量观测数据计算出了33个水文指标,运用逐步回归方法在不同地理区分析了9种下垫面特性对其中17个重要水文指标的影响。结果表明:随着草地和林地比例的增加,流量趋于减小、流量变化趋于稳定,随着建设用地和不透水层的增加,流量增加、流量变化剧烈,随着土壤水文组等级的升高,流量减少;在整个切斯比克湾流域,对流域下垫面特性响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时,在阿巴拉契亚高地地区响应最为显著的水文指标是年极值流量、高脉冲个数及历时,在皮德蒙特山地响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时,在沿海平原地区响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时、流量变化的速率与频率。     

泾河流域县域尺度生态系统服务相互关系及影响因子

以泾河流域31个县粮食供给、肉类供给、薪柴供给、水源涵养和土壤保持5项生态系统服务为研究对象,分析了县域尺度5项生态系统服务的相互关系、相互关系模式和总生态系统服务指数的空间差异,以及影响空间差异的自然环境和人为因子.结果表明:泾河流域县域尺度5项生态系统服务之间相互关系的差异较大,粮食供给与肉类供给呈极显著正相关,与土壤保持呈极显著负相关,水源涵养与薪柴供给和土壤保持呈显著正相关.生态系统服务相互关系模式中,调节服务主导模式、供给与调节平衡模式和粮食供给主导模式的县分别为24、3和4个;不同模式的总生态系统服务指数差距较大,最大值(泾源县)与最小值(盐池县)差距5.1倍.自然环境因子中,总生态系统服务指数与降水和土壤全氮呈极显著正相关,与日照时数呈显著负相关;排除自然环境因子的差异后,耕地增加对总生态系统服务指数有负面影响,乔木林地影响甚微,灌木林地和草地有较大的正面影响.     

图们江流域河流生态系统健康评价

河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,图们江流域河流生态系统的健康状况,对维护跨国界流域的水环境的管理和可持续发展有着重要的意义。基于河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和加权平均法对其进行了健康评价。评价结果表明,虽然该地区处于"健康"级别,但也有28%的地区处于"亚健康"状态。河流健康综合指数(RHI`)与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带指标等4项呈显著相关(P0.05),相关系数依次为0.847、0,757、0.740、0.547。研究结果表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重,河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题。     

土壤因子对府谷清水川流域砒砂岩区刺槐和沙棘AMF的影响

应用相关性分析和通径分析研究了府谷清水川流域砒砂岩区土壤因子对刺槐(Robinia pseudoacacia)和沙棘(Hippophae rhamnoides)根际丛枝菌根真菌(AMF)的影响.结果表明:AMF可以与刺槐和沙棘形成良好的共生关系;从两种植物根际土中共分离鉴定出AMF 13种,其中摩西囊霉(Glomus mosseae)、地球囊霉(Glomus geospo-rum)和缩球囊霉(Glomus constrictum)为优势种;AMF平均侵染率为90.6%,平均孢子密度为559.1个?100 g-1干土;AMF的孢子密度、侵染率和种类之间没有显著的相关性;刺槐和沙棘根际AMF侵染率均与pH呈显著正相关,在刺槐根际,pH和有效氮通过直接作用影响侵染率,有机质和有效磷通过间接作用影响侵染率;在沙棘根际,pH和有效磷通过直接作用影响侵染率,有机质和有效氮通过间接作用影响侵染率;在沙棘根际,有机质和pH主要是通过直接作用影响AMF种类,有效氮主要通过有效磷的间接作用影响AMF种类.     

黑河流域中游地区景观变化研究

使用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了黑河流域中游地区近20年间景观结构的变化。结果表明,该地区的各类景观元素在近20年间发生了十分复杂的结构变化和相互转换,但整体景观仍保持荒漠化与绿洲景观强烈分异的鲜明格局。人类有目的性的干扰活动改变了干旱区有限的水资源的分布与分配,加剧了本地区荒化进程与绿洲化进程的对立斗争,而绿洲与荒漠的交错地带是斗争的最敏感部位,香农多样性指数和香农均度指数的下降,充分证明人类对本地区景观改造程度的不断加强,其结果一方面显著提高了本地区的社会和经济效益,另一方面也导致了局部地区生态环境效益的下降,对本论文的研究方法和技术也进行了讨论。     

2001-2014年博斯腾湖流域植被物候时空变化及其驱动因子

以博斯腾湖流域为研究对象,利用MODIS的MCD12Q2和LST产品、GHCN_CAMS气温观测/再分析资料与气象数据,采取趋势分析与相关性分析法探求了博斯腾湖流域2001-2014年植被物候的时空变化及其影响因素的相对作用,对博斯腾湖流域植被物候分区不同的驱动区域。结果表明：①在研究期内,整个研究区植被物候始期在第76-168天,末期在第172-295天;物候始期自南向北逐渐推迟、而末期逐渐提前,物候的空间分布特征与该区海拔高度的分布保持了较好的一致性;②2001-2014年植被始期和末期有明显提前趋势（提前3-6d）,主要分布在流域的盆地和平原绿洲区,表示研究区植被物候受到人类活动的影响。③植被物候始期与末期变化受气候因子驱动影响的区域占比分别为57.10%和51.30%,主要分布在黄水沟流域,清水河流域,孔雀河流域,大尤路都斯盆地和小尤路都斯盆地周围地区;而非气候因子占42.90%和48.70%,主要位于博斯腾湖周围绿洲和库尔勒绿洲等地势较低的区域。④由植被生长季物候与降水、气温的偏相关性关系和复相关性关系可以得出,多年物候始期和末期与气温有关;而且随海拔升高,气温的敏感幅度越高。博斯腾湖流域植被物候的时空变化不仅是受气候变化的影响,还主要受人类活动和海拔高度差异等影响因素的共同作用。     

基于地形限制特征的泾河流域遥感地表覆被分类

由于在分类方法和空间分辨率等方面存在局限性,基于粗分辨率遥感数据的传统非监督分类结果在不同地物过渡带内往往误差较大。该文提出了基于地形限制特征的分类方法,在非监督分类的基础上,将非监督分类结果按照像元进行细分,并运用地形限制条件对细分后的像元进行二次判别分类。结果表明,分类精度明显提高,其中,农田和居民点分类精度的提高最为明显。这一方法使得完全同质的单元可以进行属性的变更,改善了像元空间分辨率差造成的误差;而地形限制特征的引入减少了传统非监督分类的不确定性,使模糊区域的分类有了较为明确的区分特征,提高了分类的精度。     

流域尺度土地利用与土壤类型空间分布的相关性研究

随着人类活动日益加强,土地利用变化及其驱动力研究已经成为国际地理学界研究的热点。但目前更多的工作侧重于研究人为因子,如人口增长、政策变化等因子对土地利用变化的影响,其实土地利用在宏观尺度上的变化一定程度上取决于自然环境背景,因此研究土地利用变化的自然环境背景特征对于进一步探讨土地利用变化的自然驱动力具有重要意义。土壤类型的空间分布在一定程度将影响土地利用的空间分布格局和变化过程。本文利用遥感、地理信息系统,通过选取景观格局指标,以于桥水库流域为例,研究了土地利用与土壤类型空间分布之间的相互关系。结果表明：(1)受人类活动干扰较弱的土地利用类型,如有林地、稀疏林地、灌木林地、其他林地和草地,主要分布在淋溶褐土、褐土性土以及棕壤地区;而与人类活动密切的土地利用类型,如山区旱耕地、丘陵区水田、丘陵区旱耕地和平原区旱耕地主要分布在淋溶褐土、褐土性土和潮土地区;(2)同类地区土地利用的多样性指数要比土壤的低。并且土地利用和土壤类型多样性均表现出明显的地形梯度效应,从中低山区、低山丘陵区、丘陵平原区到山间盆地区,土壤多样性指数从小到大有规律地变化。而土地利用类型多样性变化较为复杂,反映出人类活动对土地利用格局的影响较强,而对土壤类型的影响相对较小;(3)随着平均斑块面积的增加,流域多样性指数将呈下降趋势。土地利用多样性指数与流域总面积之间的相关性较差,但土壤多样性指数与流域总面积表现出的相关性较好;(4)土地利用类型与土壤类型之间,平均斑块面积上没有明显的相关关系,但在多样性指数之间存在着较好的相关性。土壤类型丰富多样的地区,土地利用的多样性指数也相对较高。     

皇甫川流域中小型土壤动物对不同水土治理措施的响应

2007年9月至2008年9月,选择皇甫川流域人工松树林、人工杨树林、人工锦鸡儿灌木林、人工沙打旺草地和撂荒地等不同水土治理措施植被为采样地,以耕作农田为对照,研究了中小型土壤动物对不同水土治理措施的响应。结果表明,共捕获中小型土壤动物14 747只,隶属于5门7纲10类。优势类群为线虫,占群落总个体数的比例为95.53%,常见类群为螨类和弹尾类。不同水土治理措施样地中,中小型土壤动物群落个体数较农田有提高趋势,但无显著差异（P >0.05）;螨类和弹尾类个体数显著提高（P<0.05）;线虫个体数在人工沙打旺草地中显著高于农田（P<0.05）;中小型土壤动物垂直分布的表聚性较农田增强,并以地表凋落物覆盖显著的人工林最为明显。RDA分析表明,中小型土壤动物群落、螨类和弹尾类个体数与凋落物厚度、树（草）高和土壤有机质的变化之间呈显著正相关。以上结果说明,研究地区采取的几种水土治理植被均有利于中小型土壤动物群落的恢复;相比较,地表凋落物层显著的人工松树林、人工杨树林更加有益于螨类和弹尾类的恢复。