20世纪60年代以来中亚地区的盐尘暴

中亚是盐尘暴高发地区之一,由自然因素和人文因素引起的沙质和盐质荒漠广泛分布。据初步估计,平均每年从干涸的咸海盆地通过空气输送出的盐尘为05×10⁶t到20×10⁶~30×10⁶t不等。这些盐尘的沉降受地形、风力和距源地的距离的影响。中亚地区盐尘暴的季节性和频率受降雨的影响很大。盐尘不仅影响气候,还会给人们的健康与经济活动带来不利影响。通过对过去近40年研究工作的总结和分析,对中亚地区盐尘暴的现状及其未来变化有了基本的认识:(1)盐尘的产生、搬运和沉积在中亚地区是目前的普遍现象,特别是在咸海区域。(2)过去近40年的咸海危机证明:适当的自然保护需要很长的时间和大量的资本投入。(3)要缓和目前的现状并创建一个稳定的、健康的环境,在实施各项计划中需要综合考虑社会、经济与生态问题。     

流沙固定过程中土壤-植被系统演变

包兰铁路横穿腾格里沙漠沙坡头段,全长45 km,年降水量186 mm;流动沙丘相对高度20 m,以每年4 m的速度向东南方向移动。无灌溉条件下、工程措施与生物措施相结合的防沙固沙工程体系始建于1956年,近半个世纪以来该体系确保了包兰铁路畅通无阻。几十年的土壤植被系统演变正影响着整个防护体系。植被在从人工系统向自然系统的演变中经历了覆盖度从增加到减少的自疏过程、从灌木到半灌木到草本的变化;土壤从流动风沙土向钙积旱成土发育,地表生物结皮发育;降水在生态系统中的再分配过程已经彻底改变,新的水分平衡格局明显影响现有防沙固沙体系。     

腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响

地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。     

沙坡头站雨养人工生物防护体系水平衡研究五十年

中国沙漠科学以沙坡头为标志在水平衡研究领域走过了 50 a的历程。理性认识从最初了解水环境发展到今天不同尺度的土壤植被大气连续体的水分运动、迁移、平衡和转换的综合研究;实验设备从最初的土钻、烘箱、天平改善成今天的均衡式张力计、中子水分仪、时域反映仪(TDR)、人工气候生长箱、生态系统降水模拟设备等,使水平衡研究初步达到人工模拟的实验条件;试验场地从无控的流动沙丘、固沙区到蒸渗池、Lysimeter、水分平衡观测场、自动定点监测系统。50 a的研究初步明确了人工雨养生态系统水平衡演变的过程和机理。水环境变化趋势预测、微量水循环研究和生物水分调控技术研发将成为水平衡关注的新焦点。     

张掖市国民经济用水的投入产出分析

引入投入产出方法作为分析工具,以黑河流域中游的张掖市为例,计算了各产业部门的直接用水系数、完全用水系数、用水乘数以及各产业部门间的水交换系数。计算结果表明：各农业部门虽然使用了大量的水,但是绝大部分水在生产过程中被嵌入农产品,并成为各产业部门间接用水的最主要来源;各工业和服务业部门间接消耗水资源的能力比较强,对本地经济的发展具有一定的拉动作用;在社会经济系统中充分循环本地有限的水资源有助于用水效率的提高。     

干旱地区植被影响沙地水分传输机理及其参数化

从植物生长与水分平衡的关系入手,在土壤水分动力学和近地面空气动力学等学科的研究基础上,依据植物生理生态学原理,探讨了干旱地区植被影响沙地水分传输的机理,初步建立了植被参数化模型和土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输综合模型。主要研究结果如下:①分析了荒漠植物的生长及其动态变化特征,对沙生植物地上部与根系生长,尤其是根系在土壤中的分布进行了量化。②分析了荒漠植物的蒸腾特性及其气孔调节作用机制,指出了土壤水分亏缺是叶片气孔关闭、蒸腾作用降低的主要原因,探讨了植物蒸腾作用与气孔调节之间的复杂关系及其今后的研究重点。③揭示了沙地植被蒸发蒸腾的变化规律;分析了影响沙地植被蒸发蒸腾的生物因素和环境因素的作用。④初步建立了植被参数化和SPAC水分传输综合模型,模拟了植被结构影响冠层能量平衡过程,探讨了植物状态参数、生理参数与蒸发蒸腾的相互关系。     

中国科学院西部行动计划(二期)项目布局与初步进展

中国科学院于2000—2005年成功实施中国科学院西部行动计划（一期）,于“十一五”期间继续实施西部行动计划（二期）。在继续深化和扩展西部原有5个典型区域（北方草地、黄土高原、黑河流域、塔里木河流域、岷江上游）生态建设试验示范研究的基础上,新增西南喀斯特、三峡库区和三江源区等3个试区的生态建设试验示范研究;开展黑河流域遥感?地面观测同步试验与综合模拟平台建设、青藏铁路冻土路基稳定性与沙害防治等研究工作;开展太阳能等特色资源开发及其他服务于西部大开发的高技术研究与产业化等方面的工作。该计划已按实施方案陆续展开,启动实施11个项目,在试验示范区/点的选定、设施建设、观测、试验、研究与示范等方面的进展顺利,取得一批阶段性成果。      

张掖市社会经济系统水循环过程研究与水量估算

 采用投入产出分析方法,估算了张掖市各部门产品中的虚拟水含量; 基于对各产品转化和流动的跟踪,系统研究了本地实体水资源与外地流入虚拟水资源在张掖市社会经济系统各环节中的流动与转化过程。结果表明,种植业部门的实体水转化与虚拟水流动构成了张掖市社会经济系统水循环的主体,外地流入的虚拟水量较少,且主要集中于水资源稀疏型产品; 经济生产对种植业产品较低的消耗水平导致了大量虚拟水的流出。认为增强种植业产品在社会经济系统中的循环强度是张掖市降低水资源流失以及提高水资源利用效率的有效手段。     

黑河下游额济纳地区的环境演变

通过对水系变迁的分析,勾画了黑河下游额济纳地区环境变化的大体框架。黑河下游额济纳地区的环境变迁,演绎了西北干旱地区普遍存在的水系溯源退缩过程。在地质历史时期,这种溯源退缩主要原因是地质运动和气候变化,而近代、现代人类不合理的水土资源开发活动加速了河流水系的溯源退缩,并在一定程度上超过了自然因素的作用。巴丹吉林沙漠曾经是黑河下游的冲积湖积平原。那么如果绿洲消失,额济纳三角洲就有可能再现巴丹吉林沙漠的形成过程,形成新的"额济纳沙漠"。在第四纪早期,额济纳盆地存在两个水流系统,且气候环境较为温暖潮湿;随后两个水流系统逐渐合并,区域气候亦有变干变暖的趋势;至第四纪晚期,气候更加干旱,现代水文网定型。东西居延海不是黑河流域的终端湖,在地质历史上属于黑河流域下游的河道湖。随着黑河水系不断地溯源萎缩,东西居延海及居延泽也存在着一个逐步缩小的过程,并在近现代演变为尾闾湖。显然,东西居延海作为尾闾湖只是一个很短暂的时期。     

张掖市经济用水与水资源社会性稀缺

在投入产出理论的基础上,建立了价值-实物混合型的水资源投入产出模型,以张掖市为例,从各产业部门的用水特征、各产业部门间的水关系以及地区商品贸易等方面系统地分析了造成水资源稀缺的社会经济原因.结果表明:尽管张掖水资源短缺,但它却拥有一个较强耗水能力的经济体系,其经济系统运行对水资源的需求几乎是其当前可用自然形态水的两倍,远远超出其水资源供给能力,对当地有限的水资源产生了巨大的压力;各产业部门的用水特征及部门间的投入产出关系决定了张掖市经济生产对水资源产生的压力难以通过贸易的形式转移到其它富水地区,然而其贸易结构却造成每年都有相当数量的水资源随商品以虚拟水的形式流向外地,并最终导致了张掖市水资源的社会性稀缺.