準(zhǔn)噶爾盆地表生生態(tài)環(huán)境演化及驅(qū)動(dòng)力分析.pdf

1、準(zhǔn)噶爾盆地地處我國(guó)西北旱區(qū)內(nèi)陸盆地，降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，屬于典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，其中天山北麓平原綠洲區(qū)是新疆經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的關(guān)鍵地域。21世紀(jì)以來(lái)，在西部大開發(fā)過(guò)程中西部旱區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)雖然取得了一定的成果，但局部改善、整體惡化是當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題依然嚴(yán)峻。隨著氣候變化和人類活動(dòng)的不斷增強(qiáng)，特別是對(duì)水資源的不合理開發(fā)利用，準(zhǔn)噶爾盆地出現(xiàn)了天然植被退化、土壤鹽漬化、土地沙化、湖泊濕地萎縮等生態(tài)環(huán)境退化現(xiàn)象，此類生態(tài)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)

2、重威脅區(qū)域生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，開展生態(tài)環(huán)境演化及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究，探究區(qū)域水循環(huán)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)水資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文以旱區(qū)水資源形成轉(zhuǎn)化與表生生態(tài)環(huán)境關(guān)系為主線，基于LUCC理論、RS與GIS技術(shù)，深入分析了準(zhǔn)噶爾盆地水循環(huán)與生態(tài)系統(tǒng)間的相互作用機(jī)理，系統(tǒng)研究了準(zhǔn)噶爾盆地表生生態(tài)環(huán)境演化及生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，定量分析了表生生態(tài)環(huán)境演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，構(gòu)建了基于地下水

3、的表生生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)體系。主要研究成果如下：
　?。?）通過(guò)研究地下水循環(huán)演化與表生生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，得出地下水狀態(tài)對(duì)典型流域平原區(qū)表生生態(tài)環(huán)境具有控制作用，不同類型的植被生長(zhǎng)指標(biāo)與地下水位埋深、包氣帶土壤含水量、包氣帶土壤含鹽量均呈對(duì)數(shù)關(guān)系，地下水位埋深對(duì)包氣帶土壤含水量和含鹽量具有控制作用，由此構(gòu)建了以地下水狀態(tài)變量為基礎(chǔ)的面向表生生態(tài)環(huán)境安全的多維臨界標(biāo)識(shí)指標(biāo)體系。
　　（2）基于旱區(qū)特征和水資源形成演化規(guī)律，以地下水循環(huán)

4、演化與表生生態(tài)環(huán)境的關(guān)系為主線，將研究區(qū)劃分為山地、人工綠洲、天然綠洲、天然水域和荒漠五大生態(tài)系統(tǒng)類型。基于遙感解譯和LUCC理論系統(tǒng)分析了準(zhǔn)噶爾盆地表生態(tài)環(huán)境格局—?jiǎng)討B(tài)—演化特征：荒漠和山地生態(tài)系統(tǒng)是盆地的背景和基質(zhì)，盆地生態(tài)環(huán)境總體極為脆弱。近40年來(lái)，荒漠生態(tài)系統(tǒng)的面積逐漸減少，人工綠洲生態(tài)系統(tǒng)的面積逐漸增加，天然綠洲生態(tài)系統(tǒng)的面積呈弱減少趨勢(shì)，天然水域生態(tài)系統(tǒng)的面積略有減少。通過(guò)土地利用程度、土地利用動(dòng)態(tài)度和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析

5、可知：研究區(qū)土地利用程度總體增大，耕地和建設(shè)用地的面積增加，在人類活動(dòng)影響下水資源利用量增加；永久性冰川雪地、山區(qū)林草地面積均呈減少趨勢(shì)，說(shuō)明準(zhǔn)噶爾盆地水資源總量減少，水資源涵養(yǎng)能力呈下降趨勢(shì)。
　?。?）基于AVHRR-NDVI和MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，利用最大值合成和時(shí)間序列數(shù)據(jù)重建技術(shù)獲得研究區(qū)不同尺度的植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，采用均值、標(biāo)準(zhǔn)差和線性趨勢(shì)法對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地和天山北麓植被覆蓋變化進(jìn)行不同時(shí)空尺度的研究，其總體特征為

6、：①盆地尺度上：NDVI均值為0.158，NDVI小于0.2的面積占研究區(qū)總面積的43.8％，盆地整體植被覆蓋度低，生態(tài)環(huán)境脆弱。1982-2006年植被指數(shù)年際變化幅度為0.0004/a，呈弱增加趨勢(shì)。由NDVI空間變化分析可知，天山北麓平原區(qū)和戈壁帶多年NDVI標(biāo)準(zhǔn)差均較大，屬于生態(tài)環(huán)境強(qiáng)和較強(qiáng)敏感區(qū)，平原區(qū)多年植被指數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)；山前戈壁帶多年植被指數(shù)呈顯著較少趨勢(shì)，天山高山區(qū)植被指數(shù)呈增加趨勢(shì)。②2001-2010年準(zhǔn)噶爾盆

7、地重點(diǎn)地段，即生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)NDVI年際變化幅度為29.336/a，植被覆蓋整體上是逐年增加的；植被極度增加的地區(qū)主要集中在農(nóng)田植被區(qū)；植被減少區(qū)主要集中在中低山區(qū)的戈壁等稀疏植被地區(qū)；植被極度減少主要集中在濕地及水體邊緣區(qū)。
　?。?）基于天山北麓DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地下水位埋深數(shù)據(jù)、土地利用類型、人口及GDP數(shù)據(jù)，采用空間分析和統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)天山北麓植被覆蓋變化的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行系統(tǒng)分析，天山北麓植被覆蓋及其變化存在著明顯的垂直

8、分異特性。地質(zhì)地貌因素控制著天山北麓表生生態(tài)環(huán)境的基本格局，氣候變化、地下水狀態(tài)和人類活動(dòng)是天山北麓表生態(tài)環(huán)境在時(shí)間尺度上變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。在海拔大于700m的區(qū)域植被覆蓋變化受坡度、坡向、降水和氣溫等自然因素的影響較大，而在海拔小于700m的平原綠洲區(qū)植被覆蓋受土地利用類型、地下水位埋深、人口及經(jīng)濟(jì)因素的共同影響較大，而此類因素的變化來(lái)源于人類對(duì)水土資源的開發(fā)利用。
　?。?）基于地下水的生態(tài)功能，構(gòu)建了基于地下水動(dòng)態(tài)的天山北