干旱区绿洲湿地空间分布及生态系统服务价值变化——以三大典型内陆河流域为例

湿地在维系干旱区绿洲生态系统结构、功能以及水文循环方面发挥着重要作用。对绿洲湿地的综合监测与评估,是准确认识湿地保护政策成效、加强湿地生态环境恢复与保护的基础。本文利用1975—2015年多时段遥感影像解译数据和效益转移法,定量分析了2000年湿地保护政策实施前后近40年塔里木河干流上游、黑河中游和石羊河中下游等典型绿洲湿地空间格局及其生态系统服务价值变化特征。结果表明：①2000年之前,由于绿洲湿地被肆意开垦,导致绿洲湿地面积均大幅减少且湿地景观逐渐破碎化,损失了较多湿地生态效益。2000年之后,在湿地保护政策实施下,塔里木河干流上游和黑河中游绿洲湿地面积及其生态效益均取得较好的恢复成效,湿地破坏较为严重的石羊河中下游绿洲,其湿地保护与恢复工作有待进一步加强。②湿地生态系统服务总价值主要来源于调节服务功能（占比74%~81%）。③湿地所占绿洲面积非常小,但对绿洲总生态系统服务价值变化的贡献率较大。因此,湿地的保护与恢复对绿洲生态系统稳定性、提升生态系统服务价值至关重要。     

新疆焉耆盆地近40年土地利用与土地覆被演化

焉耆盆地是塔里木盆地广博荒漠背景下的一个绿洲,盆地内各种景观分异十分显著,其中心的博斯腾湖在当前西部大开发之际担当着向塔里木油田供水和向塔里木河生态输水的重要任务.因而了解焉耆盆地土地利用与覆被格局及其变化是博斯腾湖及其下游地区今后规划和发展的前提.该文通过利用各种景观指数以及斑块转移矩阵分析了20世纪60年代、90年代以及2000年焉耆盆地的土地利用与覆被类型的演化特征.结果显示从20世纪60年代到2000年,研究区土地利用与土地覆被结构经历了复杂的演化,盆地内各种景观变得越来越破碎,异质性明显增加;但是总的来说,盆地中绿洲和荒漠仍呈现出鲜明的分异.而人口的增加、农业的发展模式、以及由于自然和人为因素所产生的水资源的动态变化等是导致盆地土地利用与覆被变化的主要影响因子.     

塔里木盆地生态用地分类及其时空变化研究

西北干旱区生态用地能有效防治和减缓土地荒漠化的发生、发展,对维护绿洲稳定和生态安全具有重要作用。本研究以塔里木盆地为例,构建西北干旱区生态用地分类系统,研发基于多源数据、适合大尺度的生态用地提取技术,获得1980s末、2000年和2010年三期生态用地空间分布图,分析了不同类型生态用地的规模、空间分布及时空动态特征。研究表明:①2010年塔里木盆地生态用地面积为10.77万km²,其中人工绿洲型、荒漠植被型、天然绿洲型、盐碱型和湿地型生态用地面积分别占到生态用地总面积的11.23%、59.61%、14.67%、9.66%和4.92%,且具有明显的流域分布特征:塔里木河干流、克里雅河诸小河、车尔臣河诸小河、和田河流域和开都-孔雀河流域（开-孔河流域）的荒漠植被型生态用地和天然绿洲型生态用地占主体,其余流域的人工绿洲型生态用地和盐碱型生态用地面积比例较高;②1980s末-2010年期间生态用地净减少9769.05km²,荒漠植被型生态用地和天然绿洲型生态用地分别减少1.19万km²和1612.65km²,其它类型生态用地增加;③生态环境相对脆弱的流域以生态用地转为荒漠为主,占转移面积的55%以上,而绿洲农业发达的流域以人工绿洲型生态用地转为耕地为主,占转移面积的50%以上;④1980s末-2000年和2000-2010年两个时段变化特征因生态用地类型和流域而异。人类活动是区域生态用地变化的主要驱动力,人工绿洲的扩张和生态用地的荒漠化是生态用地面积减少的主要原因。     

武威绿洲农业开发对民勤绿洲来水量的影响——基于水足迹的视角

基于历史观测数据统计分析了1956年-2003年石羊河上游天然来水量与下游民勤绿洲来水量变化趋势,采用生产法计算了1950年-2006年武威绿洲农业水足迹,定量揭示了石羊河中游武威绿洲农业开发对区域水资源的真实占用及其对下游民勤绿洲来水量的影响。研究结果表明:①由于石羊河中游武威绿洲人类活动加剧,下游民勤绿洲来水量呈减少趋势;②中游武威绿洲农业水足迹呈快速上升趋势,粮食作物水足迹占最大比重;③中游武威绿洲农业水足迹与下游民勤绿洲来水量呈显著负相关关系,中游农业水足迹每提高1×108m3,下游来水量将减少0.2543×108m3;中游粮食作物水足迹每提高1×108m3,下游来水量将减少0.5021×108m3,中游武威绿洲农业开发是下游民勤绿洲来水量减少的最重要人文活动,粮食作物种植规模的扩大对下游来水量的影响很大;④通过控制农业生产规模,调整农业内部结构,降低单位农产品的虚拟水量,进而控制中游武威绿洲农业水足迹增长趋势是缓解下游民勤绿洲生态恶化的重要手段。     

红水河梯级电站喀斯特库区土地利用与景观格局变化研究

水电开发在带来巨大经济利益的同时也不可避免对当地土地利用方式与生态环境产生不同程度的影响.本文以红水河库区典型区域广西大化县为研究对象,基于1988年～2006年四期遥感影像资料,运用遥感与GIS技术和景观格局分析方法,分析了研究区土地利用与景观格局变化特点、土地利用动态变化对景观类型脆弱度的影响.结果表明:①整个研究期内研究区土地变化核心是水田、旱地、园地、城乡建设用地、水域、中覆盖荒草地、低覆盖荒草地、灌木林地与有林地,其中园地、城乡建设用地、水域面积显著增加,水田、有林地、灌木林地、中覆盖荒草、低覆盖草地、旱地大幅度减少,裸岩砾石地相对变化幅度不大;②各个研究期内土地利用变化有较明显的差别,库区土地利用变化的区域差异明显,各种地类相互转换复杂,土地退化及各地类转化为水域现象十分明显;③景现格局变化主要表现为景观呈破碎化趋势,景观多样性提高,斑块类型趋于离散,景观变化的区域差异与土地利用变化的区域差异基本一致;④不合理的人类活动、水电建设及脆弱本底环境对库区的累积作用是库区生态环境难以良性发展的主要原因,喀斯特库区土地资源开发存在较大的生态风险,人类活动强度超过喀斯特生态环境承载力范围将会导致喀斯特库区生态环境恶化,因此应采取有效措施进行治理,促进库区经济和生态环境的良性发展.     

非充分灌溉原理在额济纳绿洲水量配置上的应用

额济纳绿洲位于黑河下游的额济纳旗境内，由于近年来黑河上游来水量逐年减少，导致绿洲生态环境恶化，致使绿洲面积萎缩。针对上述情况本文根据绿洲各种作物非充分灌溉原理，提出绿洲各河段合理的水量配置。     

基于层次分析法的塔里木河流域生态系统健康评价

依据塔里木河流域生态系统的特征和生态健康的概念、特点,采用层次分析法构建了塔里木河流域生态健康评价指标体系,运用模糊数学模型对塔里木河流域生态健康状况进行了评价.结果表明:阿克苏河、叶尔羌河、和田河和开都河-孔雀河源流荒漠区生态"不健康",山区和平原绿洲区生态"健康";塔里木河干流上、中游生态"健康",下游生态"不健康".从塔里木河流域生态可恢复程度难易来说,四源流的山区和平原绿洲区以及干流上、中游生态环境容易恢复,四源流的荒漠区以及干流下游生态环境难以恢复.科学评价塔里木河流域生态健康状况,可为流域生态环境综合治理提供科学依据.     

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。     

绿洲城镇发展与水土资源开发的耦合效应及其时空分异

本文借助脉冲响应函数、因子分析和耦合度评价等对天山北坡绿洲城镇发展与水土资源开发之间的耦合效应及其时空分异进行分析.结果表明:随着城市化水平的提高,人均建设用地变化不大,反映了城镇以有限的绿洲发展的显著特点;人均供水量缓慢增长,随着城镇发展和人民生活水平的变化水资源消耗逐步加大.总体而言,绿洲城镇综合发展水平较高且水土资源开发程度较高的区域,城镇发展与水土资源开发的耦合度较高,绿洲城镇发展水平和水土资源开发程度较低的区域,其耦合发展度也较低.受西部大开发等影响,部分县市的耦合发展度有所波动,但受绿洲城镇自身特性影响,大部分城镇将长期处于协调发展度较低的状态.     

焉耆盆地绿洲灌区生态安全下的地下水埋深合理界定

在西北干旱地区,地下水埋深与生态环境的关系十分密切。焉耆盆地是新疆重要的绿洲农业区,但该区生态环境脆弱,生态环境对地下水的依赖作用十分显著,同时该区又担负着向塔里木河下游输水的重任,如何实现该地区地下资源可持续开发模式,是一个急需探讨的现实问题。本文基于大量的野外调查和综合分析的基础上,通过对焉耆盆地的地下水埋深与土壤盐碱化、植被生长与潜水蒸发的相互关系的研究,从确保绿洲灌区生态安全角度提出了地下水生态埋深的概念,并阐述了其内涵,确定绿洲灌区适宜生态埋深为3.0～4.0m,即适合林地生长的适宜深度与极限潜水蒸发深度的区间。地下水生态埋深的确定,对于估算生态用水、防治土地盐渍化和沙漠化提供了科学依据,也为焉耆盆地地下水合理开采与水盐调控提供理论支撑。     

鄂尔多斯沙漠高原湖淖群的形成演化及生态功能探讨

湖淖群是鄂尔多斯沙漠高原的重要组成部分，有维持湖滨的植物群落生长、缓和湖泊流域的气候变化、维持生物多样性等作用，具有重要的生态功能。本文从湖淖的形成和补给来源出发，分析了湖淖的特点。从新构造运动、气候变化和人类活动等方面研究了区内湖淖群的演化。研究表明，近年来受气候干旱和人类活动的影响，区内地下水位下降，湖淖补给量减小，是湖淖水域萎缩、生态功能减退的主要原因。这为进一步研究鄂尔多斯高原湖淖群的作用及保护生态环境提供了科学依据。     

西北干旱区脆弱景观的生态整治对策

西北干旱区是中国景观脆弱性程度较高的地区，本文从自然背景和社会背景两个方面探讨了西北干旱区景观脆弱性的成因，并试图寻求景观政治的合理对策。研究结果表明，人类开发活动中的某些失误，包括对干旱区景观自身的规律性认识不足；绿洲开发有较大的不合理性；开发工作缺乏区域尺度的协调；荒漠景观破坏严重等；均为影响干旱区景观稳定性的重要因素。西北干旱区景观整治工作应采取如下措施：1、建立大系统综合平衡的生态保护战略；2、选择新的农业发展模式，租金环境与经济协调发展；3、制定节约型的水资源开发战略；4、控制人口规模，提高人口素质；5、建立生态环境预警系统；6、抢救濒危景观。     

生态调水前后塔河下游湿地时空变化监测简

湿地作为干旱区一种重要而特殊的生态系统,具有很强的环境指示性。为了准确地认识和评估人工生态输水对塔里木河下游湿地生态环境修复的成效。文章通过遥感技术手段,动态地监测了人工应急生态输水前后塔里木河下游的湿地景观变化。研究结果表明：通过10余次的人工生态输水,在总体上改变了流域湿地长期持续减少的状态,流域范围内湿地总面积呈现稳中有增,湿地生态环境得到了明显改善。其中,河流湿地和湖泊湿地变化过程呈现“V”型逆转,面积有着显著的增加;沼泽湿地减少的速度得到明显遏制,动态度由1990-2000年的-5.35 %降低到2000-2010年-1.09 %;此外,下游河道断流现象得到改善,尾闾湖——台特玛湖在干涸了近30年后重现恢复往日生机。说明了塔河人工生态调水对下游的湿地生态环境拯救起到了积极的作用。以上研究可为塔河的综合治理提供有益的科学依据和决策支持。     

基于Landsat TM 的塔里木河下游土地利用变化与图谱研究

利用1990年～2004年的4 、3 、2 （RGB） 波段合成影像解译结果,结合景观生态学理论和地学信息图谱理论对塔里木河下游的土地利用/ 覆被变化进行了研究,并分析了其生态环境效应。结果表明呈: 近14年来,塔里木河下游的耕地、林地和草地面积呈减少趋势;未利用地面积呈增加趋势;水体景观面积也呈增加趋势,这主要是由于近年来向塔里木河下游多次输水的结果。从景观格局指数上看,多样性指数变化不大,程度略低,1990年和2004年分别为0.95和0.75,表明整个区域的景观异质性减弱,生态系统趋于不稳定状态。整个研究区的破碎化指数较小,基质特征较明显。景观优势度较小,表明区域内景观类型所占比例差别不太大。总的来说,塔河下游生态环境整体尚处于不良状态,主要是因为有大部分的未利用地景观作为基质。研究区LUCC除受暖温带大陆性干旱气候的影响外,人类活动改变地表水的地域分配及对天然植被的破坏,则是引起生态环境退化的主要原因。     

“丝绸之路经济带”干旱-半干旱区生态环境全球变化响应的空间认知

在高强度人类活动和全球变化的影响下,"丝绸之路经济带"的资源环境面临严峻问题与挑战。地处"丝绸之路经济带"核心区的中亚地区的生态环境退化已经上升为全球干旱地区生态环境问题突出地区之一,严重制约了中亚及周边国家的经济与社会发展。文章针对"丝绸之路经济带"核心区的中国新疆、中亚地区及周边区域的典型生态环境要素:植被要素和水资源要素,基于长时间序列的卫星遥感数据,研究和分析了其参数时空演进格局及对气候变化的响应。研究结果表明,中亚地区近几十年的生态环境总体上呈现退化趋势,具体表现为水储量减少、湖泊面积萎缩、地表土壤水分减少和植被退化等。     

21世纪初西北地区发展的资源环境基础

作为我国21世纪资源开发的重要场所,西北地区资源环境开发利用将对国家社会经济发展起到举足轻重的作用.本文通过分析分析西北区资源本底特征、人地关系演进状态及发展趋势认为:除矿产资源外,西北区其他资源要素赋存状况明显低于全国平均水平,尤其是水资源、森林资源和耕地资源,仅占全国均值水平的1/3左右,组合结构存在明显不足.长期的人口增长和经济社会发展已经使西北区目前人地关系协调状态进入了一个全面紧张的阶段,人地压力较50年代初增长了3倍.未来发展的分析结果表明,资源优势的继续发挥将使西北区的人地关系的演进进入一个更为紧张的阶段.因此,区域发展政策应当做出相应调整.     

旱区农业灌溉用水反弹效应及其区域差异——以西北五省（区）为例

在干旱半干旱地区,农业部门用水量大,但利用率不高,所以发展节水灌溉成为缓解水资源稀缺的可能路径。但是在节水灌溉技术提高的条件下,如果实际节水效果达不到预期,就会出现“灌溉用水反弹效应”。基于此,本文从理论上构建了灌溉用水反弹效应的衡量方法,然后利用LMDI分解法将灌溉用水反弹效应分解为气候效应、单产效应、结构效应、面积效应和灌溉效应,并利用西北五省（区）2005—2016年的数据,在效应测算和分解的基础上分析了其驱动因素及区域差异。结果发现：①西北五省（区）整体的反弹效应高达340.00%,即新增用水量达到了预期节水量的3.4倍,其中甘肃、宁夏、青海、陕西和新疆的灌溉用水反弹效应分别为374.97%、55.10%、117.46%、434.51%和384.32%;②单位面积产量增长和种植面积扩大始终是促进西北整体和各省（区）灌溉用水反弹效应上升的驱动因素;③西北整体灌溉用水反弹效应上升的主导因素为单位面积产量增长,但各省（区）存在区域差异,其中甘肃、宁夏和陕西为单位面积产量增长,青海为气候变化,新疆为种植面积扩大。所以,为缓解旱区农业灌溉用水反弹效应,在整体策略上,不能追求单产的最大化,而应适当采取亏缺灌溉,并合理规划灌溉农业规模;在局部策略上,要实行差异化的区域政策,因地制宜。     

全球变化下资源利用的挑战与展望

近10多年来,全球变化已经成为了地理科学、生态学和环境科学等学科最主要的研究方向之一,而全球变化影响下的资源利用问题对于资源科技工作者而言既是挑战也是机遇。本文阐明了全球变化的多元性和复杂性特征,提出：① 全球变化不仅仅指气候变化,而且涵盖了由自然和人文因素所引起的全球尺度地球系统功能变化,存在极其复杂的经济、社会、资源、环境、技术等多重因素相互作用过程;② 全球尺度上的变化过程已由过去的单一经济格局变动演变成经济、社会、政治、人口、资源、环境、科技等多要素之间耦合或胁迫的复杂过程;③ 全球资源利用面临着七大共同挑战,新的全球资源格局逐渐形成;④ 进入新时代的中国应对全球变化下资源利用挑战,应采取内外并举的双向战略,即对外大力推动“一带一路”倡议在国际上取得重大突破,力图构建新的全球资源治理体系,保障国际资源供给安全;对内积极实施“十三五”创新驱动战略,挖掘资源利用科技创新的新动能,保障国家资源需求安全。     

中国粮食贸易中的虚拟资源生态要素估算及效应分析

本文从国际和区际两个层面上对我国2000年和2008年粮食贸易导致的虚拟资源要素（虚拟水、虚拟耕地）、虚拟生态要素（虚拟化肥、虚拟农药、虚拟农膜）流动量进行计算,结果显示,无论国际还是区际虚拟资源生态要素的流动量均呈扩大趋势。区际虚拟资源生态要素流动结果表明,东北、华北和长江中下游地区是我国虚拟资源生态要素最主要的调出区,而华南、西南地区则是最主要的调入区。对粮食贸易虚拟资源生态要素流动产生的资源、生态、经济效应分别进行探讨,发现虚拟资源生态要素调出区在为保障国家整体利益及调入区的粮食安全做出重要贡献的同时,自身的农业资源和农业生态环境却承受着巨大的压力,因农业生产挤占绿水资源而对陆地自然生态系统构成威胁,并且经济发展也蒙受着较大损失。最后从完善农业生态补偿机制、水资源援助战略、跨流域调水、发展节水农业和绿色农业以及利用国际资源五个方面对我国虚拟资源生态要素流动的维持机制提供政策启示。     

雄安新区建设水安全保障面临的问题与挑战

河北雄安新区建设是我国的千年大计、国家大事,是集中疏解北京非首都功能、推进京津冀协同发展的重要举措。雄安新区位于华北白洋淀地区,面临缺水和水环境与水生态等多个影响的风险问题与挑战。文章从水安全和可持续水资源管理的学科前沿出发,重点探讨了目前雄安新区建设主要面临的水资源、水质和水生态安全等问题,分析未来建设可能存在的风险及风险成因;提出应对风险的几点对策与建议,包括:开源节流并重,严厉控制污染排放;加强全流域生态修复和白洋淀生态补水等措施;实施流域水资源综合管理,实现供水向需水管理的转变。