鄂爾多斯高原湖泊動(dòng)態(tài)及其生態(tài)系統(tǒng)功能研究.pdf

1、湖泊是地球表層各級(jí)系統(tǒng)、各級(jí)圈層相互作用的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，是地球水圈不可缺少的重要環(huán)節(jié)。湖泊具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、記錄區(qū)域環(huán)境變化、維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡和繁衍生物多樣性的特殊功能。鹽堿湖泊是湖泊發(fā)育的后期階段，約占地球湖泊總數(shù)的一半，特別是干旱-半干旱地區(qū)，鹽堿湖泊數(shù)量較多，對(duì)維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力有著決定性作用。鄂爾多斯地區(qū)是我國(guó)兩大鹽堿湖泊群分布區(qū)之一，該地區(qū)是一敏感、特殊的生態(tài)過(guò)渡帶，是我國(guó)干旱-半干旱區(qū)相對(duì)獨(dú)立的自然單元。本課題選取鄂

2、爾多斯地區(qū)鹽堿湖泊群為研究對(duì)象，進(jìn)行了湖泊動(dòng)態(tài)及其驅(qū)動(dòng)因子的研究，研究分析了湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，并且應(yīng)用熵理論分析了鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。首先運(yùn)用遙感數(shù)據(jù)(RS)結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)，研究分析了鄂爾多斯地區(qū)湖泊動(dòng)態(tài)變化特征;其次，在生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、氣候?qū)W、生物統(tǒng)計(jì)等學(xué)科理論的具體指導(dǎo)下，分析研究了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)湖泊動(dòng)態(tài)變化的影響;第三，研究分析了鄂爾多斯地區(qū)典型湖泊水體中的浮游植物物種構(gòu)成、密度和群落結(jié)構(gòu)，深入分

3、析了浮游植物功能群動(dòng)態(tài)以及與環(huán)境因子的相關(guān)性;第四，引用熵理論分析評(píng)價(jià)鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。研究得出如下結(jié)論:
　　1、鄂爾多斯鹽堿湖泊群動(dòng)態(tài)變化特征:湖泊面積和數(shù)量變化的總趨勢(shì)是減少的，在研究時(shí)間序列范圍內(nèi)，從1980年～2012年，湖泊面積大于1Km2湖泊數(shù)量由83個(gè)減少到57個(gè)，湖泊消失或干涸共26個(gè)，損失率達(dá)31.33％;湖泊水域面積由334.52 Km2減少到234 Km2，湖泊面積損失100.52Km2，損失率達(dá)3

4、0％。從1980年～1995年，湖泊數(shù)量由83個(gè)增加為93個(gè)，新增湖泊數(shù)量為10個(gè);湖泊面積由334.52 Km2增加到372.13 Km2，增加面積37.61Km2。從1995年～2012年，湖泊數(shù)量由93個(gè)減少到57個(gè)，湖泊消失數(shù)量為36個(gè);湖泊面積由372.13Km2減少為234Km2，減少量為38.13 Km2。湖泊這種動(dòng)態(tài)特征是氣候變化和人類活動(dòng)干擾兩大因素的共同作用的結(jié)果。
　　2、分析湖泊動(dòng)態(tài)的主要驅(qū)動(dòng)因子之一氣候驅(qū)

5、動(dòng)因子，研究課題選取了1960～2012年鄂爾多斯地區(qū)的氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到結(jié)論為鄂爾多斯區(qū)域氣候總趨勢(shì)趨向變暖，研究區(qū)域氣溫動(dòng)態(tài)變化幅度增幅范圍在0.45℃/10a～0.6℃/10a之間，明顯高于全國(guó)平均水平的0.208℃/10a;降水量總體趨勢(shì)呈減少趨勢(shì)，在1960s降水量波動(dòng)較大，從1968年～2012年的時(shí)間序列上，降水量的整個(gè)趨勢(shì)的線性擬合遞減率值為4.16mm/10a?；叶汝P(guān)聯(lián)分析，降水量、氣溫與湖泊面積變化具有較高的

6、關(guān)聯(lián)度值。
　　3、人類活動(dòng)干擾是湖泊動(dòng)態(tài)變化的主要驅(qū)動(dòng)因子之一，土地是人類生存的基礎(chǔ)資源，所以土地利用動(dòng)態(tài)能夠充分揭示出人類活動(dòng)干擾的強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)鄂爾多斯地區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)的研究，得出結(jié)論:在1980～2012年鄂爾多斯地區(qū)增加的土地覆蓋類型主要為草地、林地、建設(shè)用地，增加的數(shù)量分別為:1367.03 Km2、424.96 Km2、204.46 Km2，減少的土地覆蓋類型為未利用土地和耕地，減少的數(shù)量分別為1991.57Km2、1

7、56.291Km2;面積變化顯著的土地覆蓋類型是草地和未利用土地，在33年的時(shí)間序列上，草地面積增加了1367.03 Km2，未利用土地類型減少了1991.57Km2。其中湖泊面積呈減少趨勢(shì)，通過(guò)不同時(shí)間序列上土地動(dòng)態(tài)度分析，湖泊動(dòng)態(tài)變化主要在1995～2012年時(shí)間序列上，動(dòng)態(tài)度為3.3％。
　　4、景觀格局分析可以較好地在區(qū)域尺度上揭示鄂爾多斯地區(qū)湖泊的動(dòng)態(tài)特征。通過(guò)景觀格局分析得出:鄂爾多斯地區(qū)以草地和沙地為主要景觀構(gòu)成，其

8、次為耕地、林地，總體上是以草地和沙地兩大類型構(gòu)成的基質(zhì)，輔以耕地和林地的交錯(cuò)景觀格局，其他景觀類型所占比例很小，構(gòu)成形似補(bǔ)丁狀或帶狀散布于其中。鄂爾多斯地區(qū)景觀結(jié)構(gòu)主要是草地、沙地、平原區(qū)的耕地、鹽堿地為主，其景觀功能以此結(jié)構(gòu)類型為基礎(chǔ)的;其中湖泊景觀比例值很小，分別為0.0044（1980年）、0.005（1995年）、0.0041（2012年），三期的鄂爾多斯地區(qū)湖泊景觀破碎度最小值為1.1（1995年），平均斑塊面積最大值為0.9

9、1Km2（1995年）。
　　5、在區(qū)域尺度上研究鄂爾多斯地區(qū)鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)，選取了六個(gè)典型湖泊，通過(guò)分析湖泊水體中的浮游植物群落來(lái)揭示湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能過(guò)程。通過(guò)對(duì)采集水樣在實(shí)驗(yàn)室鏡檢，共鑒定出水體中浮游植物種類為5門28屬40種，其中藍(lán)藻門8屬11種，綠藻門11屬16種，硅藻門7屬9種，裸藻門1屬3種，甲藻門1屬1種;浮游植物優(yōu)勢(shì)種是廣生性種類，六個(gè)樣湖浮游植物種類分布依次為:浩通音查干淖爾5門20屬25種，紅堿淖5門1

10、9屬24種，其和淖爾4門15屬16種，察汗淖爾3門8屬10種，哈日芒乃淖爾2門3屬4種，巴嘎淖爾2門2屬3種。湖泊水體pH為浮游植物密度的主要限制因子，湖泊水體鹽度是浮游植物物種多樣性的主要限制因子。
　　6、研究鄂爾多斯地區(qū)鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，選取紅堿淖和浩通音查干淖為研究對(duì)象，采用野外實(shí)驗(yàn)生態(tài)調(diào)查方法，結(jié)合浮游植物功能群和典范對(duì)應(yīng)分析方法，進(jìn)行了浮游植物群落季節(jié)動(dòng)態(tài)分析以及與環(huán)境因子的關(guān)系。研究結(jié)果為其中紅堿淖浮游植物

11、種群按照浮游植物功能群劃分方法，共劃分為14個(gè)功能群:x1/x2/w1/TD/C/J/M/G/Wo/MP/H1/P/S2/Tc，季節(jié)變化動(dòng)態(tài)為:J/X1/x2/W1/P/TD/C/M（夏季）→G/P/X1/W1/Wo/MP/H1/TD/S2/Tc（秋季）;浩通音查干淖爾浮游植物劃分為8個(gè)功能群:X1/F/P/D/W1/Wo/J/Tc，其中季節(jié)動(dòng)態(tài)為X1/Tc/J/P/W1/F/D（夏季）→X1/Tc/J/P/W1/F/D/Wo（秋季）。

12、紅堿淖和浩通音查干淖爾浮游植物功能群主要是受到pH、總離子度(Tds)、電導(dǎo)率(CON)升高的脅迫，其中pH是影響浮游植物功能群分布的主要因子。
　　7、湖泊生態(tài)系統(tǒng)是多因素相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中各組成成分的相互作用是非線性的，其動(dòng)態(tài)是一個(gè)由信息流驅(qū)動(dòng)下各組成成分與環(huán)境耦合在一起的自組織過(guò)程，熵是復(fù)雜系統(tǒng)正確分析中的主要理論工具。為了科學(xué)地分析鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)狀況，所以在評(píng)價(jià)鄂爾多斯鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)脆弱性中引用熵函數(shù)理論分

13、析是科學(xué)的，通過(guò)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用綜合信息熵模型，得到結(jié)論為:鄂爾多斯典型湖泊綜合信息熵值依次為HT（浩通音查干淖爾）＜BG（巴嘎淖爾）＜HJ（紅堿淖爾）＜QH（其和淖爾）＜HR（哈日芒乃淖爾）=CH（察汗淖爾），即生態(tài)系統(tǒng)脆弱性程度的比較順序。根據(jù)關(guān)注因子不同，分別作了關(guān)注多個(gè)因子和不同因子給予不同權(quán)重時(shí)的綜合信息熵分析，結(jié)果顯示為:當(dāng)考慮浮游植物和湖泊面積兩項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，熵值大小順序?yàn)?QH＜CH＜HR＜HT＜BG＜HJ，HJ（紅堿

14、淖）熵值最大。通過(guò)比較鄂爾多斯地區(qū)1980年、1995年、2012年土地利用類型結(jié)構(gòu)的信息熵，依次為1980年(2.74)、2012年(2.71)、1995年(2.54)，年際之間的熵值差值很小，說(shuō)明了該地區(qū)土地利用多樣性程度近33年里是相似的，但是根據(jù)信息熵計(jì)算其土地利用均勻度為:1980年(0.598)、1995年(0.56)、2012年(0.6)，數(shù)值較大，說(shuō)明土地利用類型有較大的波動(dòng)，人類活動(dòng)加強(qiáng)了該區(qū)域湖泊生態(tài)系統(tǒng)脆弱性程度。

15、
　　鄂爾多斯地區(qū)鹽堿湖泊動(dòng)態(tài)變化主要是氣候變化和人類活動(dòng)干擾的結(jié)果，其變化導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化，尤其人類活動(dòng)干擾增加了湖泊生態(tài)系統(tǒng)脆弱性，鑒于湖泊對(duì)于該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)可替代的重要性，應(yīng)加強(qiáng)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和保護(hù)。通過(guò)本研究更加系統(tǒng)地掌握內(nèi)陸干旱區(qū)鹽堿湖泊的變化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為干旱-半干旱區(qū)內(nèi)陸鹽堿湖泊生態(tài)系統(tǒng)理論作出重要補(bǔ)充，加強(qiáng)了物理學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、遙感、地理信息系統(tǒng)、景觀生態(tài)學(xué)等諸多學(xué)科理論在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的綜