全球变化不绿洲的演化趋势研究-以塔里木盆地北部渭干河绿洲为例

本文以全球变化对绿洲水文循环影响为主线，分析了地处干旱区的绿洲在全球变化下的演变趋势。以塔里木盆地北部渭干河绿洲为例，探讨了其水量平衡、非灌溉土壤积盐特性、隐域性盐化草甸植被NPP，以及绿洲土地利用／覆被变化对全球变化的响应。从不同时间尺度上分析了全球变化的两大驱动因子，气候变化和人类活动对绿洲演化的影响。运用系统动力学模型模拟了未来30年绿洲土地覆被变化在上述两驱动因子的作用下的动态演变过程。其主要结论如下： 1、从生态学的角度，绿洲可定义为：存在于干旱、半干旱区的依赖于水源而生存的隐域性绿色景观．地质时期，绿洲的演化由气候等自然因子起决定作用;人类历史时期，在气候等自然因素的大背景下，人类活动对绿洲演变的作用越来越大;近百年来，绿洲的演变则主要受人为活动干扰。 2、在不改变绿洲现有土地利用格局和水资源利用率的情况下，当年平均气温升高2.5℃，无论降水增加200%或不增加，绿洲的水资源量都将出现负平衡，全球变化将使绿洲面临更为严重的水资源短缺。 3、绿洲自然土壤0-5 0cm土层积盐速率对全球变化的响应程度依地下水埋深的大小而有所差异。地下水埋深较小，积盐速率随温度的升高增加较明显;地下水埋深较大时，积盐速率变化不明显。当地下水埋深>2m，地表积盐速率不再随气候变化而变化．地下水埋深h=2m为渭干河绿洲非灌溉土壤地表积盐速率对全球变化响应的临界深度。 4、根据绿洲地下水埋深与植被NPP的相关关系，推导出了估算盐化草甸植被NPP的模型： NPP=-O. 991+0. 0005Eo (h-0. 25h^2+0. 021h^3) +5. 276EXP (-0. 651h) 并分别估算了当前及全球变化下的NPP值。盐化草甸植被NPP随地下水埋深的增加呈指数下降。全球变化下，地下水埋深较大时，NPP的增加较明显;地下水埋深较小时，NPP的增加不明显。 5、灵敏度分析表明：NPP对地下水埋深h的变化比对地下水矿化度变化为更敏感。h=3. 3m为渭干河绿洲盐化草甸植被的胁迫深度。 6、系统动力学模型模拟表明，渭干河绿洲耕地面积的增减受水资源利用率和人口数量变化的制约。全球变化下，由于水文状况的改变，未来30年将导致绿洲耕地面积增幅下降4. 5-5.1%。绿洲水文状况和人口数量变化是决定土地利用格局变化的关键驱动因素。 7、绿洲灌溉土地的优化模式为，耕地：林地：改良草地=70: 23:7;种植业（耕地）内部的比例为，粮食作物：经济作物：人工草地=46: 31: 23。