Tree-ringbased drought reconstruction (a.d. 1855-2001) for the Qilian mountains；northwestern China

IEECAS SKLLQG

1987年大兴安岭特大火灾后北坡森林景观生态恢复评价

通过空间直观景观模型(LAND IS)来探讨大兴安岭北坡1987年特大森林火灾后,在目前这种恢复方案下以及完全依靠天然更新下森林景观的长期动态,通过对比研究来评价目前所采取的恢复措施是否能够有效地恢复森林资源。研究结果表明:1987年大火后所采取的恢复措施可以在很大程度上增加针叶树种在该区所占的比例,而相应地降低阔叶树种的比重。由于在目前的恢复措施下,不仅大面积地种植针叶树种,同时也采伐了大量的成、过熟林,使落叶松和樟子松的蓄积量在开始阶段不仅没有增加,反而有大幅度的下降。但最终,所更新的幼苗逐渐成材,落叶松和樟子松的蓄积量逐渐超过天然更新下的。在演替前期,白桦的蓄积量在这2种模拟方案下相差不大;而在演替后期,白桦在天然更新方案下的蓄积量要高于在目前恢复措施下的蓄积量。另外,物种在不同的区域的变化动态又有较大的差异。在重度火烧区,由于人为种植大量的针叶树种,使它们所占的面积比例明显高于完全依靠天然更新下其在重度火烧区所占的比例;而阔叶树种则相反,在完全依靠天然更新方案下所占的面积百分比明显高于在目前恢复方案下的比例。而在未火烧和轻中度火烧区,由于火后人为采伐大量的落叶松和樟子松,使这2个树种在该区所占的比例在开始100多年里要低于完全依靠天然更新下的比例,随后逐渐高于天然更新下所占的比例,但相差不大;阔叶树种则正好相反。另外,目前恢复方案不仅极大地改变了主要物种在该区所占的比例,而且还明显的影响了它们的空间分布格局。

1987年大兴安岭特大火灾后不同管理措施对落叶松林的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了3种不同经营措施(假设1987年未发生特大火灾,完全依靠天然更新(M1);1987年特大火灾发生后依靠天然更新(M2)和火灾后采取目前森林经营措施(M3))下图强林业局落叶松及其成过熟林300年的动态变化.结果表明:林业局整体水平上,M1和M3方案下落叶松林面积占森林总面积的比例明显高于M2方案.M3方案下落叶松面积比例开始时低于M1方案,但由于大规模的人工更新,随后迅速增加,约100年后赶上M1方案.不同经营措施对落叶松面积百分比影响较大,并对其年龄结构有显著影响.M1方案下落叶松成过熟林面积比例明显高于M2方案;而在M3方案下,由于火后10年大规模的森林采伐,落叶松成过熟林的面积比例锐减,随后逐渐增加,但需要近100年才能达到并超过其他2种方案.此外,在火烧区和未火烧区,落叶松及其成过熟林在不同经营措施下的变化趋势存在明显差异.

1987年特大火灾后不同树种种植比例对大兴安岭森林景观的长期影响

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了1987年大兴安岭北坡图强林业局特大森林火灾后在目前种植强度下,不同落叶松和樟子松种植比例(100%落叶松(P1)、70%落叶松和30%樟子松(P2)、50%落叶松和50%樟子松(P3)、30%落叶松和70%樟子松(P4)、100%樟子松(P5))以及完全依靠天然更新(P0)条件下森林景观的长期动态变化.结果表明,在演替的前期、中期和后期,不同种植比例均对落叶松、樟子松和白桦有显著影响;落叶松所占的面积百分比随时间的推移均呈上升趋势,而樟子松则相反;在各种植预案下,落叶松和樟子松的面积百分比均高于天然更新预案的比例,随着落叶松种植比例的增加,落叶松的多度也相应增加;樟子松在该区所占的面积百分比也随其种植比例的增大而增加.白桦在天然更新预案下所占的面积百分比明显高于种植预案下所占的比例;而不同落叶松和樟子松种植比例也对白桦面积有较大影响,樟子松种植的比例越大,白桦所占的面积百分比越高,说明落叶松比樟子松有更强的竞争能力.但P2、P3和P4预案下,落叶松和樟子松的面积所占比例相差不大,但要高于完全种植落叶松(P1)或樟子松(P)所占的比例.

额济纳天然绿洲景观变化及其生态环境效应

基于研究区 1987年LandsatTM和 2001年LandsatETM+遥感影像资料, 综合运用遥感与GIS技术手段, 结合景观格局分析软件APACK, 就近 15年来额济纳天然绿洲景观格局变化进行了分析, 并进一步探讨了由此所引起的生态环境效应。研究结果表明: 1) 天然绿洲面积与水域面积急剧缩减, 绿洲荒漠化程度加剧; 2) 绿洲景观与荒漠景观过渡地带为各景观生态类型相互转化最为剧烈的区域; 3) 景观多样性与景观异质性程度减小, 景观稳定性降低; 4)景观变化所引起的生态环境效应包括地下水矿化度升高、水质下降, 植被退化与物种多样性降低, 沙尘暴危害加剧以及生态难民数量增加等。

基于APACK的额济纳天然绿洲景观空间格局分析

基于研究区2001年Landsat7ETM+遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术手段,利用景观格局分析软件APACK分别从景观生态类型面积统计、景观水平指数、斑块类型水平指数及斑块类型间水平指数定量化分析了2001年额济纳天然绿洲景观空间格局特征,并结合研究区1987年和1994年的景观格局指数进一步探讨了关于格局指数间的相关性问题。研究结果表明:①研究区景观具有典型的“基质—廊道—斑块”结构特征;②研究区景观具有较高破碎化、较低多样性及粗糙质地特征,景观稳定性差;③各景观格局指数相互之间并不完全独立,有些指数之间具有明显的相关性。

基于含沙量分段的人类活动对延河水沙变化的影响分析

采用延河甘谷驿水文站控制区1965-2002年降水量、径流量和输沙量资料,分析了人类活动对河流水沙变化的影响。与以往以年代为基准期的分段方法不同,本研究根据河流含沙量距平累计值变化特征,把延河水沙变化过程划分为5个时段,并以含沙量持续较高的时段Ⅰ(1965-1971年)为基期,分析了各时段径流量和输沙量的变化特征。以基期单位降水产沙量和产流量为参数,计算了各时段全年和汛期的计算输沙量和径流量。通过比较计算和实测的输沙量和径流量,分析了各时段人类活动对全年和汛期输沙量和径流量的影响。研究表明,根据含沙量距平累计值划分时段可以更好反映河流水沙变化特征:治理期人类活动平均减少年和汛期输沙量分别约50.3%和40.0%;而减少年和汛期径流量的幅度分别约为19.8%和34.2%。人类活动在时段Ⅱ(1971-1976年)和时段Ⅴ(1997-2001年)对水沙的影响较大,而在时段Ⅳ(1987-1996年)影响较小,且表现复杂。

民勤绿洲地下水开采时空动态模拟

地统计学方法的应用已由最初的地质学领域广泛推广到土壤学、生态学等领域,但在地下水特征的时空模拟方面应用还较少,结合地理信息系统(GIS),运用地统计学方法分析了石羊河下游民勤绿洲近15年来地下水特征的时空变异规律及其与土地利用变化的关系,并对其变化趋势进行了预测．得到了如下结果：(1)地下水埋深的随机变异特征随着开采强度的不断增大,从1987年的26．32％降到了2001年的0．03％,完全被较大尺度上的结构性变异所取代；而矿化度一直是中尺度上的结构性变异高达99．9％．(2)Kriging插值结果表明,民勤绿洲地下水埋深的分布一直是水质较好的绿洲南部最深厚,从南到北随着水质变差,埋深也变浅．地下水矿化度在空间分布上从南到北逐渐增大；在变化趋势上,高矿化度等值线由北向南持续推进．(3)民勤绿洲近15年来耕地面积增加了3．1×10~4hm~2,使得分布于地下水埋深17m以上的耕地面积净增528．3 km~2,分布于地下水埋深11m以下的林地减少200km~2．同样,分布于地下水矿化度3．0g／L以上的耕地面积净增2×10~4hm~2,其中＞4．5g／L的增加了1．072×10~4hm~2．(4)预测至2015年,地下水埋深下降趋势明显,分布于地下水埋深20m以上的绿洲面积将净增1689．88km~2,达整个绿洲面积的68％；至2015年地下水矿化度高于5．0g／L的绿洲面积将达578．15km~2,全部集中在水质较差的绿洲湖区最北部,部分区域甚至高达7．0g／L以上．

石羊河下游民勤绿洲生态安全时空变化分析

以生态安全面临着严重威胁的干旱区民勤绿洲为例,应用GIS、RS技术,从绿洲耕地风蚀潜在危险性、水资源利用与空间分布、作物安全生长格局与绿洲防护体系变化四个方面,对该绿洲近14a间生态安全状况进行了系统分析。研究结果表明:绿洲土壤风蚀潜在危险性逐年增大。地下水埋深持续下降,5～20m的地下水埋深区域面积比例由1987年的39 6%上升到2001年的62 1%。地下水矿化度在绿洲的北部表现为上升的发展趋势。作物安全生长格局变化显示春小麦与棉花的安全生长面积由1987年占绿洲总面积的63 8%和91 5%下降到2001年的56 2%和71 3%。由林地与荒草地组成的绿洲防护体系逐年被破坏。地表水资源的逐年减少是绿洲生态安全状况不断下降的主导因素,而人类不断扩大耕地面积,以及毁林、毁草开荒等行为进一步加剧了生态环境的恶化,使绿洲生态安全水平逐年减低。