干旱區(qū)內(nèi)陸河流域土地利用-土地覆被變化及其對(duì)蒸散發(fā)的影響.pdf

1、在人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化共同影響的背景下，黑河流域的土地覆被空間格局發(fā)生了劇烈的變化。定量刻畫(huà)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)流域土地覆被格局對(duì)未來(lái)合理規(guī)劃干旱區(qū)內(nèi)陸河流域空間土地資源具有重要的參考價(jià)值。探討土地利用/土地覆被變化對(duì)蒸散發(fā)影響的物理機(jī)制，厘清不同土地覆被形式蒸散發(fā)的時(shí)空差異，不僅對(duì)于土地科學(xué)等學(xué)科具有重要的理論價(jià)值，對(duì)于合理配置土地資源，控制土地覆被類(lèi)型的轉(zhuǎn)變等也具有重要的實(shí)用意義。
　　本論文以黑河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以土地利用/土地覆被變化對(duì)

2、蒸散發(fā)影響為總體目標(biāo)，首先對(duì)流域二十六年來(lái)土地覆被變化格局以及農(nóng)田灌溉信息空間分布進(jìn)行了研究。其次，基于EALCO陸面過(guò)程模型，對(duì)流域內(nèi)不同土地覆被的蒸散發(fā)進(jìn)行了模擬。最后，結(jié)合土地利用/土地覆被變化與蒸散發(fā)模擬，分析該區(qū)域農(nóng)田灌溉以及土地覆被變化對(duì)蒸散發(fā)的影響，并對(duì)流域未來(lái)土地資源配置提出建議和對(duì)策。主要研究?jī)?nèi)容、研究結(jié)果和結(jié)論有:
　　(1)近二十六年間流域土地覆被空間格局發(fā)生了巨大變化，主要表現(xiàn)在耕地與不透水地表的不斷擴(kuò)張，

3、這種擴(kuò)張主要源于農(nóng)業(yè)開(kāi)荒以及城市的急劇發(fā)展。
　　(2)提出了一種利用MODIS和Landsat融合的時(shí)序綠度指數(shù)提取黑河中游農(nóng)田供水事件、供水頻率和供水時(shí)期等信息的新方法。利用十次九折交叉驗(yàn)證得出大滿灌區(qū)供水事件的監(jiān)測(cè)精度為87％。追加站點(diǎn)在不同年份的供水頻率驗(yàn)證精度達(dá)67％以上。
　　(3)引入了陸面模式EALCO模型，補(bǔ)充了EALCO模型的灌溉模塊，并利用該模型對(duì)黑河流域不同下墊面蒸散發(fā)過(guò)程進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明各站點(diǎn)模

4、擬的水熱能量與實(shí)測(cè)水熱能量具有很好的一致性，表明該模型具有模擬黑河流域蒸散發(fā)過(guò)程的能力。模擬結(jié)果表明，在年尺度上濕地站蒸散發(fā)最高，為796毫米;其次為大滿玉米站，為619毫米;巴吉灘戈壁站最低為113毫米。
　　(4)利用EALCO模型模擬了大滿玉米站灌溉和無(wú)灌溉模式對(duì)蒸散發(fā)的影響。結(jié)果表明灌溉模式中生長(zhǎng)季蒸散發(fā)以蒸騰作用為主，無(wú)灌溉模式中蒸散發(fā)主要以蒸發(fā)為主。在生長(zhǎng)季，灌溉模式的地表蒸發(fā)和作物蒸騰都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無(wú)灌溉模式的地表蒸發(fā)

5、和作物蒸騰。全年灌溉模式年蒸散發(fā)為619毫米，比無(wú)灌溉模式高出361毫米。
　　(5)黑河流域年蒸散發(fā)和季節(jié)蒸散發(fā)具有明顯的空間異質(zhì)性，總體呈現(xiàn)出中上游高，下游低的特點(diǎn)，并且與氣候條件和土地覆被類(lèi)型密切相關(guān)。引起蒸散發(fā)增加的土地覆被轉(zhuǎn)換類(lèi)型主要有上游的荒漠轉(zhuǎn)換為草地，中游的裸地、荒漠轉(zhuǎn)換為農(nóng)田以及下游的裸地轉(zhuǎn)換為荒漠。引起蒸散發(fā)減少的轉(zhuǎn)換類(lèi)型主要有上游的草地轉(zhuǎn)換為荒漠以及中游的裸地、荒漠和農(nóng)田轉(zhuǎn)換為不透水地表以及草地轉(zhuǎn)換為荒漠。裸

6、地到水體增加的年蒸散發(fā)最多，平均約為900毫米，其次為荒漠到水體。裸地和荒漠到農(nóng)田增加的年蒸散發(fā)分別在390毫米和350毫米左右，裸地到荒漠增加的年蒸散發(fā)在30毫米左右。農(nóng)田到不透水地表減少的年蒸散發(fā)最多，平均達(dá)500毫米。
　　(6)2000-2010年間黑河流域所有土地覆被變化類(lèi)型導(dǎo)致蒸散發(fā)耗水增加了9.49億立方米。其中，荒漠轉(zhuǎn)換為農(nóng)田增加了近5.6億立方米，占所有變化類(lèi)型導(dǎo)致蒸散發(fā)耗水增加量的58.57％，為所有變化類(lèi)型中

7、導(dǎo)致蒸散發(fā)變化最大的類(lèi)型。其次為裸地轉(zhuǎn)換為荒漠，占所有變化類(lèi)型的26.44％。每平方公里的裸地或荒漠轉(zhuǎn)換為農(nóng)田增加的蒸散發(fā)耗水大約在36萬(wàn)立方米左右，而每平方公里的裸地轉(zhuǎn)換為荒漠草地增加的蒸散發(fā)耗水僅為3萬(wàn)立方米左右，前者是后者的12倍。這就意味著中下游開(kāi)墾每一平方米耕地的耗水可以用于下游約十二平方米荒漠草地的恢復(fù)。因此在未來(lái)的土地配置中應(yīng)該在保證糧食安全的前提下嚴(yán)格控制中下游耕地的擴(kuò)張，這既能保證下游的生態(tài)用水，也能防止在缺水年份中下