天山北坡三工河流域中山带森林发育与气候土壤的关系

开展干旱区山地森林发育状况及其土壤因素影响的分析,对干旱区乃至全球山地森林带的成因研究具有重要的理论意义。以天山北坡三工河流域为研究区,主要利用森林调查与遥感影像数据,确定该流域森林带的分布状况,并结合流域气象与土壤采样数据,重点分析气候土壤因素对森林发育的影响。结果表明:1.该流域森林带位于海拔1 510～2 720 m,胸径与树高随海拔增加呈双峰曲线;其中胸径两个峰值分别位于约海拔2 000 m与2 550m,而树高峰值分别为海拔2 100 m与2 600 m,均稍高于胸径的峰值海拔高度;2.在森林带内,年均温随海拔高度增加呈线性下降趋势,最冷月均温(1月)则表现先增加后减小趋势;与其他地区相比,该流域高山林线年均温较高,最冷月均温相差较大,而最热月均温差异不明显;年降水量呈先增加后减小的趋势,且在海拔2 000 m左右达到最大值。土壤属性随海拔递增呈规律性的变化趋势:森林带内海拔约2 000～2 700 m树木发育较好,其有机质、全磷及全氮含量较高;CaCO3,pH值及电导率最小值与海拔2 000 m的最大降水带恰好吻合;土壤A层(0～10 cm)有机质、全磷及全氮含量与B(10～30 cm)、C(>3...     

三工河流域分布式水文模型研究

分布式水文模型及其尺度问题是当今水文学研究的前沿课题，特别是针对不同流域尺度以及适合于干旱地区的分布式模型更是研究的焦点。提出了位于干旱区巾小流域尺度的三工河流域分布式模型建立的方法．采用了半分布式网格与子流域结合的模拟计算方式．实例证明这种模型非常适合于模拟干早区融雪径流．对干旱区流域产汇流过程的研究将具有很大的推动作用。     

三工河流域山前地下水库开发利用模型研究

利用地下水动态监测、地下水开采量和流域径流量等资料，运用相关分析法，分析了三工河流域山前地下水库长期大量开采地下水引起地下水位逐年下降的原因，建立了地下水库开采量模型，并用水均衡法进行了验证，同时计算了不同保证率条件下三工河径流量相应的地下水可开采量。通过对灌区需水量的预测，提出了缓解本流域工农业需水量与流域水资源之间的矛盾、合理利用地下水库的建议。     

三工河流域平原区蒸发量变化特征及影响因素

采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall非参数统计检验等方法,分析了三工河流域平原区1981-2012年蒸发量变化特征及主要影响因子,并通过多元相关模型定量给出了各气象因子对蒸发量变化的贡献程度。结果表明：三工河流域平原区近32 a蒸发量呈显著下降趋势,春夏秋冬四季的蒸发量也呈显著减少的趋势。春季和夏季蒸发量的大幅减少对年蒸发量减少的贡献率较大,冬季蒸发量在1985年和1989年发生突变。影响蒸发量的因子中,降水、日照时数、相对湿度、风速和气压均呈下降趋势,其中日照时数、相对湿度和风速下降趋势显著,而气温上升趋势明显。以1981-1990年为基准期,1991-2000年风速和日照时数减少对蒸发量减少的贡献率分别为85.27%、20.70%,其它影响因素对蒸发量减少的贡献率为-5.97%;而2001-2012年风速和日照时数的减少对蒸发量减少的贡献率分别为52.32%和39.91%,其它影响因素的贡献率为7.77%。     

三工河流域绿洲土地利用对土壤特性的影响

Understanding the effect of human activities on the soil environment is fundamental to understanding global change and sustainable development. In the process of transformation of tropical rain forests and semiarid grasslands to farmlands, land degradation usually occurs. But the transformation of arid desert landscape to oasis is found to have quite different consequences. Taking an alluvial plain oasis in the north piedmont of the Tianshan Mountains as a case study, we investigate oasis soil properties related to different land-use systems during the transformation of arid desert to oases. Selected land-use systems con- sisted of an annual crop field less than 3 years old, annual crop field 3-6 years old, annual crop field more than 6 years old, perennial crop field less than 4 years old, perennial crop field of 4-6 years old, perennial crop field more than 6 years old, abandoned farmland more than 3 years old, woodland field more than 6 years old, ecological forestation field, natural shrubbery field, desert grass land, and saline or alkaline field. Different land-use systems affect significantly the distribution of sand, silt and clay. Sand content in oasis soil tends to decrease with cultivation years but silt and clay contents tend to be increased in the oasis soils. Soil fertility is higher in the land-use systems under strong human disturbance than under weak human disturbance. Oasis soil nutrients also tend to increase with cultivation years. Soils have a significantly lower salinity in the land-use systems under strong human disturbance than under weak human disturbance. Soil organic matter and nutrients of the annual and perennial crop systems in the oasis tend to increase with cultivation time with the oasis soil acting as a carbon sink. These results show that soils are not degraded and the soil quality is gradually improved under rational land use and scientific management patterns, including uniform exploitation of land resources, effective irrigation systems, sound drainage systems, balanced ferti     

新疆三工河流域农业需水量预测与分析

依据新疆三工河流域的农业生产发展情况以及农业用水现状,综合考虑该流域土地资源状况和农业发展方向,结合国家西部大开发战略和相关的宏观经济调整政策,预测2005年、2010年和2020年流域三个水平年的农业需水量,分析了未来20年的农业需水态势.同时,结合该地区工业、生活、生态环境需水量的未来变化趋势,平衡分析了在满足未来农业需水条件下的社会-经济-生态复合系统水资源配置的合理性,并提出从农业灌溉中节水,尽量追求内涵式发展的农业模式,这才是谋求三工河流域社会-经济-生态复合系统可持续发展的有效之路.同时,这也为国家对该地区的国土开发、经济建设布局以及长远水资源利用问题进行宏观决策提供了参考依据.     

近60a三工河流域耕地利用动态变化与驱动力分析

基于近60a耕地利用相关数据,从耕地规模、结构和效益分析三工河流域耕地利用动态变化,并利用回归模型和灰色关联方法对耕地利用变化的驱动机制进行分析.结果表明:(1)三工河流域耕地面积总体呈增加趋势,人均耕地则趋于下降;种植业结构变化趋势与全疆吻合,由以粮食为主向粮食、经济作物并重转变;农作物单位面积产量趋于上升,单位面积...     

20世纪90年代无定河流域土地利用的时空变化

本文基于ArcGIS平台,以LandsatTM影像解译得到的三期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对无定河流域20世纪90年代土地利用数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,前后2个5年间,无定河流域耕地、林地和未利用土地都是先减少而后稍有增加,草地则是先增加后稍有减少。在10年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地与未利用土地面积减少,林地、草地面积增加。前5年无定河流域综合土地利用动态度为0.85%,未利用土地和草地的年变化率较大,耕地与水域年变化率较低。后5年无定河流域综合土地利用动态度为0.3%,林地与未利用土地年变化率较大,耕地与水域变化率较小。最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出无定河流域土地利用变化存在明显的区域差异。     

三工河流域两种农田景观的差异及其成因

从宏观与微观视角,对比分析三工河流域两种经营模式下的农田景观特征,探讨形成这两种景观的原因。得出以下结论:①三工河流域农田扩张过程中,1989-1999年地方的农田增长起主导作用,1999-2007年兵团的农田扩张比地方更为明显,地方与兵团农业发展中的灌溉技术差距是决定两地农田规模扩张差异的主要原因;②土地使用制度的不同导致地方农田表现出小斑块、高密度的特点,而兵团农田则具有大斑块、低密度的特点;③兵团作物种植受宏观调控影响显著,这与地方农户自主选择作物种植类型不同,由此两地农田内部景观格局也形成一定的差异;④撂荒地这一特殊农田景观在地方与兵团也存在差异,兵团撂荒地是地方的2.49倍,主要以连片形式分布于绿洲边缘与荒漠戈壁相邻的区域,地方的撂荒地分布较为零散。     

三工河流域农户灌溉效率及影响因素

通过三工河流域农户访谈和问卷调查,基于DEA方法,从作物类型和地域空间两方面评价了农户灌溉效率,利用Tobit 模型探讨了农户灌溉效率差异产生的影响因素及不同因素对灌溉效率的作用程度.研究结果显示：①不同作物类型的灌溉效率不同,平均灌溉效率的大小依次为棉花(0.95)>葡萄(0.89)>葵花(0.88)>打瓜葫芦(0.80)>玉米(0.78)>小麦(0.72).②不同地域空间的灌溉效率具有差异,同种作物的平均灌溉效率在兵团与地方间差异显著,兵团略大于地方;上、中、下游进行比较,上游与中下游作物平均灌溉效率差异显著,下游>中游>上游.③灌溉方式、作物类型、收入、灌水量、水价、灌溉管理、技术培训对灌溉效率影响显著.其中灌溉量与灌溉效率呈负相关;灌溉方式、灌溉管理规范程度、水价、技术培训、收入与灌溉效率呈正相关;灌溉效率随种植作物类型和区域不同存在显著变化.最后基于研究结果提出了提高灌溉效率的政策建议.     

基于土地利用/覆被变化表征的现代绿洲演变过程——以天山北坡三工河流域为例

本文以天山北坡三工河流域为例,利用1958年、1968年和1978年3期航片、1987年彩红外航片、1998年Landsat TM、2004年SPOT 5和2014年Landsat OLI影像,构建绿洲及其外围荒漠7期土地利用/土地覆被数据集,综合分析1950s屯垦戍边以来现代绿洲演变和外围荒漠植物群落变化。结果表明：①1950年以来,屯垦戍边使位于三工河冲洪积扇中下部的老绿洲不断向冲积平原扩张,老绿洲外围以柽柳和梭梭为建群种的土质荒漠景观不断转变为新绿洲,绿洲面积增加了4倍多。其中1958-1968年和2000s以来是绿洲变化最为显著的两个阶段,这两个阶段分别对应了农业用地和建设用地增幅最大的时期。② 三工河流域的现代绿洲演变过程中存在“地方管辖区”和“兵团农场区”两种基本管理模式,也正是这两种模式相互渗透、相互交叉融合,共同推动了现代绿洲演变。③三工河流域1950s-2004年现代绿洲演变具有干旱区绿洲演变的普遍特征,但2004年以后的演变仅适用于有较大规模跨流域调水或新增水源的绿洲演变情形。现代绿洲的扩张以荒漠植被的砍伐和破坏为代价,导致绿洲外围植物群落结构发生了显著的变化,这使得绿洲外围荒漠生态系统的保护愈加困难     

An analysis of oasis evolution based on land use and land cover change: A case study in the Sangong River Basin on the northern slope of the Tianshan Mountains

This study investigated oasis evolution and the changes of peripheral desert in the Sangong River Basin since the 1950s by rebuilding seven land cover maps derived from black-and-white aerial photographs (1958, 1968, and 1978), a color-infrared aerial photograph (1987), Landsat Thematic Mapper (TM) imagery (1998), Satellite Pour l’Observation de la Terre (SPOT) imagery (2004), and Landsat Operational Land Imager (OLI) imagery (2014). The results showed that: (1) Since 1950, the oasis consecutively expanded more than four times from an alluvial fan to an alluvial plain, causing the shrinkage of desert landscapes that were dominated by a Haloxylon ammodendron Bunge community (HBC) and a Tamarix chinensis Lour community (TLC). Furthermore, the primary (1958–1968) and final (2004–2014) stages were the most important periods, during which agricultural land experienced the most rapid expansion during the period 1958–1968, and the built-up area showed the most rapid expansion after the 2000s. (2) Two basic management modes, a “local mode” formed by the local governments and a “farm management mode” developed by Xinjiang Production and Construction Corps, together promoted oasis evolution under various land-use and landcover (LULC) stages. (3) The evolution of the modern oasis during the 1950s–2004 showed the general features of an arid oasis, while during the period of 2004–2014 it was characterized by a large-scale inter-basin water diversion or the import of new water sources. (4) The oasis expanded at the expense of desert vegetation, resulting in distinct variation in the structure of the desert plant community, which will make it more difficult to protect the desert ecosystem.     

气候变化背景下天山区域地表反照率特征分析

气候变化背景下地表反照率的变化能够深刻影响整个陆-气系统的能量收支平衡,引起区域以至全球的生态环境发生变化。基于2001-2013年16 d合成的MODIS/MCD43A3等数据,结合均值分析、斜率分析以及相关分析等研究方法,对气候变化背景下天山区域地表反照率时空变化特征进行分析。在空间分布上,近13 a来天山区域年均地表反照率达到0.217,伊犁河谷地区及天山北麓地表反照率较高,山区地表反照率较低,空间上呈交叉分布的特点;在时间分布上,研究区年均地表反照率缓慢增加,季节性差异明显,地表反照率秋季最高、春季最低,冬、春两季地表反照率波动强于其他季节;近13 a来地表反照率与气候因子之间存在较为明显的响应关系。年均地表反照率随着4、12月份气温的增加不断减小,随着7、8月份降水的减少而明显增加,与同期气温、滞后1月降水之间存在显著相关。     

新疆三工河流域山地、平原区气候变化特征对比分析

通过分析三工河流域近40a气候变化特征,结果表明：(1)近40年三工河流域平原区平均温度以0．27℃／10a趋势上升,和全疆变化一致,低于北疆地区;流域山区增温趋势较慢,平均每10年以0．14℃的趋势增温,但冬季增温显著,暖冬趋势明显。(2)三工河流域平原区1987-2000年比1961—1986年平均降水量偏多35％;三工河流域山区,20世纪80年代降水增加较显著,90年代降水量减少到70年代水平。(3)三工河流域平原区和山区气温、降水,同一气象要素呈现正相关;三工河流域平原区温度与降水没有明显相关性：山区温度与降水表现出负相关性。(4)三工河流域山区温度和降水用Mann-kendall方法检验没有达到突变水平,工河流域平原区降水,用Mann-kendall方法检验在1984年发生了由低向高的突变,温度在1995年发生了由低向高的突变。近36a三工河流域平原区干旱指数下降趋势显著,用Mann-kendall方法检验在1983年发生了由高向低的突变;山区干旱指数下降较慢。     

三工河流域地貌形态要素及其对环境的影响

地貌是地球表层系统中最重要的组成要素之一,并在一定程度上控制着其他生态与环境因子的分布与变化。在干旱区地貌对环境的影响更严重,是流域环境变化与区域发展研究不可忽略的因素。运用GIS的空间分析功能,在Arc GIS软件中对三工河流域DEM数据进行处理,得到海拔高度、坡度、坡向、地势起伏度四个地貌形态要素图,经过统计分析得出:海拔<1 000 m的低海拔地区占整个流域面积的61.34%;坡度平缓的地区(≤3°)占整个流域总面积的57.06%;西北坡向面积占整个流域总面积的26.62%;地势起伏度<20 m占整个流域面积的39.73%。利用GIS技术对流域地貌形态特征进行定量分析,并结合ETM卫星影象、野外调查,探讨地貌形态要素对环境的影响,为深入分析地貌环境特征对环境的影响奠定了基础。     

三工河流域山地—绿洲—荒漠系统降水空间变异性研究

山地—绿洲—沙漠系统（MODS）是中国内陆干旱区最基本、也最典型的地理景观格局,以天山北麓中段、准噶尔盆地南缘的三工河流域为典型区,设置降雨量监测网,获取2007-2014年5-8月份降雨量数据,利用（旋转）经验正交函数分解（REOF/EOF）、分形理论及克里金法（Kriging）等方法探讨流域尺度干旱内陆区MODS多地貌单元复合情况下降水的空间结构型及异质性特征,为深入了解MODS生态系统植被演变规律及其恢复提供借鉴。主要结论为：依据第一特征向量（对总体方差贡献82.4%）0~30 km、30~70 km及70~150 km的3个荷载区段,将研究区划分为山地区、绿洲区及沙漠区;其夏季降水场以“整体一致”型为主,表现为降水一致全流域整体增加,且增幅自山地—绿洲—荒漠依次减小。山地区半变异函数曲线符合高斯模型,绿洲区符合球状模型变程为15.3 km,荒漠区5月、6月及其它时段分别符合高斯模型、指数模型及球状模型,变程58.6 km比山地和绿洲大。随机因素引起的空间异质性占0.01%~9.57%;绿洲区降水空间变异性最大,山地次之沙漠区最小;6月份降水空间异质性最显著,8月最小;在南北方向（0°）和东南—西北方向（135°）变异性最强。     

新疆三工河流域生态移民的农户响应

基于农户访谈和问卷调查,对新疆三工河流域生态移民前后农户生产生活和土地利用等问题进行调查,以了解生态移民政策的成效,并探讨政策执行中存在的相关问题,对该区域及其他地区继续实施生态移民提供借鉴.研究结果显示:① 2007年前后搬迁农户的类型具有一定差异性,农户生态移民意愿与户主文化程度无关,与户主年龄和家庭人口数有一定关...     

基于MODIS数据不同荒漠植被指数的空间变化研究--以新疆三工河流域为例

通过对三工河流域的实例研究,探讨了干旱区不同下垫面荒漠植被指数的空问变化规律。采用植被信号／土壤噪音对15个植物样方数据进行对比分析,探讨了三工河流域荒漠植被指数的梯度变化及适宜性。结果表明：扇缘溢出带植被指数值最高,其次是山前丘陵带和固定沙丘,较真实地反映出了三工河流域荒漠植被的梯度变化规律;扇缘溢出带的EVI值要比NDVI值离散程度小,趋势平稳,在扇缘溢出带用EVI能更好地反映植被生长状况;山前丘陵带的NDVI值要比EVI值均匀,山前丘陵区用NDVI这一植被指数较好,扇缘溢出带和固定沙丘区用EVI要比用NDVI好。     

三工河径流系列重建及未来趋势预测

新疆三工河流域位于天山北麓中段东部 ,发源于博格达峰西北侧 ,著名的高山湖泊、国家级风景区—天池位于该河中游 ,下游是阜康市。对三工河径流量的研究 ,对于保持天池足够的蓄水量及当地环境和资源的开发利用都是非常重要的。但该河仅有短期不连续的径流实测资料 ,且测站断面迁移频繁 ,因而有多种径流估算值。应用Linest函数 ,对影响径流的因子进行筛选 ,重建了三工河 196 1年至 1999年径流系列 ,据此计算三工河多年平均径流量为 0 .6 16× 10 8m3 ,Cv值 0 .10 3。用方差分析法对径流的未来变化趋势作了初步预测 ,为正确评估当地水资源承载能力 ,保持水资源的可持续利用 ,尤其是目前有争议的地下水资源的评估和合理开发提供了定量依据。     

近50年新疆天山奎屯河流域冰川变化及其对水资源的影响

基于地形图、遥感影像、气象与水文资料,对气候变化背景下奎屯河流域近50 a冰川变化及其对水资源的影响进行了研究。结果表明：1964~2015年该流域冰川面积减小了约65.4 km²,冰储量亏损了约4.39 km³,且2000年后冰川消融与退缩加快。消融期内正积温增大带来的冰川物质支出（消融）高于源自年内降水的冰川物质收入（积累）是造成该流域冰川消融与退缩的主要原因。1964~2010年该流域径流年际变化总体呈上升趋势,1993年后径流增加趋势显著,且周期性丰枯变化发生了改变。52 a间该流域冰储量亏损引发的水资源损失量达39.5×10⁸m³,年均亏损量约占多年平均径流量的12%,且20世纪80年代后冰川融水在径流中所占比重增大。