分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2022-01-21 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 天山地处欧亚大陆腹地，是丝绸之路经济带中段的重要水源地。天山地区的水循环系统具有时空差异性大、水源机制复杂、径流构成多元以及水系统脆弱等特点，水循环各环节受陆表格局和气候变化影响显著，水文要素对气候变化响应敏感，难以沿用现有的流域水循环模式阐述其内在机理。结合文献阅读和研究，系统分析了气候变化背景下天山地区关键水文要素的变化，研究了天山山区水汽来源、水汽输送机制以及水汽弱汇作用下的水循环要素变化及其对天山地区降水的影响及贡献率，揭示了气候变化对天山地区产汇流过程和水资源变化的影响机制，分析了气候变化对天山山区降水、冰川积累 消融、积雪变化对水循环的影响，提出了天山地区水循环研究的热点问题，为理解干旱区山区水循环机理、保障国家丝绸之路经济带中段水资源安全提供科学依据。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 植被净初级生产力（Net primary production，NPP）是陆地生态系统碳循环及能量流动的关键 参数，表征生态系统质量状况。基于 2001—2019 年 MOD13A1、MCD12Q1、TERRACLIMATE 等数 据，利用 CASA 模型，估算了近 20 a 来塔里木河下游生态输水条件下天然植被 NPP 的时空变化趋 势；通过 Slope 趋势分析和 Person 相关分析法，从时空分布、不同植被类型和不同累积输水量方面分 析了生态输水工程对塔里木河下游天然植被生长状况的影响。结果表明：（1）在近 20 a 间，塔里木 河下游天然植被 NPP 整体呈上升趋势，其中极显著增加和显著增加的面积分别占总面积的 31.93%（P 中段（18.70 g C∙m-2）>下段（13.55 g C∙m-2）。（3）对不同植被类型 NPP 而言，柽柳群落（57.37 g C∙m-2）> 胡杨群落（29.29 g C∙m-2）>草本群落（23.23 g C∙m-2），且柽柳群落在生态输水过程中 NPP 增幅也最 大，增幅达 350.20%。（4）地下水埋深和天然植被 NPP 均与累积 3 a 的生态输水量相关性显著，相关 系数分别为：-0.70（P<0.01）、0.62（P<0.01），年内总输水量与下一年地下水埋深相关性明显高于与 当年地下水埋深的相关性；此外，随地下水埋深持续稳定回升，2010—2019 年天然植被 NPP 与地下 水埋深相关性也明显增强（R2=0.62）。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 为了补给塔里木河下游断流的河道和挽救濒死的荒漠群落，自 2001 年塔里木河实施了生 态输水工程，流域生态环境得到初步改善，实现了流域经济社会发展与生态环境保护的双赢。在生态输水 20 a 之际，为了评估输水的生态效应，基于多源遥感数据 MOD13Q1 和 MCD12Q1 数据，通 过数学统计方法调查了塔里木河下游归一化植被指数（NDVI）和植被覆盖度的时空变化。结果表 明：经过近 20 a 的生态输水，塔里木河下游的 NDVI 从 2000 年的 0.14 增大到 2020 年的 0.21，增幅达33.3%，植被面积从 2000 年 492 km2 扩大到 2020 年的 1423 km2；其中，低、中、高植被覆盖度的面积相 较于 2000 年分别增多了 277 km2，537 km2 和 132 km2，增幅分别达到 20.8%，448.0%和 190.0%，中段 的植被面积和植被覆盖度的增幅均高于上、下段区域的增幅。NDVI 和植被覆盖度均表现为距离 河道 2 km 范围内的值较大，且增幅也较大，2 km 以外 NDVI 和植被覆盖度逐渐变小，且增幅也较 小。空间上来看，约有 57.1%的区域 NDVI 和植被覆盖度呈现显著增加趋势，显著减小的区域都不 超过 2.0%。Hurst 指数表明超过 75.0%以上的区域这种变绿的趋势会在未来继续保持，仅有 6.1%的区域生态会继续恶化。综合评估塔里木河输水工程的生态效应，对于干旱区荒漠的保育恢复治理、生态水资源管理等方面具有重要的科学意义。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： ：水分利用效率（Water use efficiency，WUE）作为评价植物生长适宜度的综合指标之一，能很好 地反映植被对生态输水的响应。通过 Slope 趋势分析、Pearson 相关性分析及栅格时序合成等方法，利 用 CASA 模型估算的净初级生产力（Net primary productivity，NPP）和 SEBAL 模型估算的实际蒸散发（ET），研究了塔里木河下游 WUE 的时空变化及其对生态输水的动态响应。结果表明：（1）2001— 2018 年 ，塔 里 木 河 下 游 WUE 呈 显 著 上 升 趋 势（P CorET=0.10），灌丛 WUE（0.49 g C•mm-1•m-2）高于胡杨（0.30 g C•mm-1•m-2）及草本（0.24 g C•mm-1•m-2）； WUE 空间变化规律为由河道向两侧及由西北向东南呈递减趋势，极显著上升面积占整个研究区的 13.64%。（2）各植被 WUE 随着生态输水量的增加，呈显著上升趋势（P|Cor 胡杨=-0.46）| ； 各植被年均 WUE 在地下水埋深 4~6 m 处存在峰值，超过 6 m 后，WUE 均呈下降趋势。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 以河湖为主体的塔里木河下游地表水体的面积受到输水工程的影响，在区域水循环、调节 水平衡中扮演着重要角色。基于近 20 a 塔里木河下游 Landsat 5、Landsat 7 和 Landsat 8 影像资料和 生态输水数据，综合采用 Google Earth Engine（GEE）计算平台和多元统计分析方法，对地表水体面 积变化及其对生态输水的响应进行了系统分析。结果表明：（1）2000—2019 年，塔里木河下游区域 的地表水体、季节性水体和永久性水体的面积均呈现波动上升趋势，速率分别为 15.54 km2 •a- 1、7.12 km2•a-1 和 8.41 km2•a-1；塔里木河下游上段（大西海子水库—英苏，不包括大西海子水库）、中段（英苏—阿拉干）和下段（阿拉干—台特玛湖）区域的季节性水体和永久水体面积也均呈现波动增 加趋势，其中下段区域的增加速率最大，其值分别为 5.23 km2•a-1 和 8.24 km2•a-1。（2）生态输水引起 的地表水体面积增加主要表现在台特玛湖湖区，2019 年台特玛湖湖区的地表永久水体和季节性水 体面积分别约为 267.27 km2 和 188.00 km2，总体水面积约为 455.27 km2，相比 2000 年（约 38.19 km2）增加了 417.08 km2（约 10.92 倍）。（3）近 20 a 来，研究区域地表水体面积，尤其是永久水体面积变化与塔里木河下游生态输水量密切相关；2007—2009 年输水量下泄水量较少，直接导致研究区域在2009 年地表水体和季节性水体的面积均减少到最低点。研究结果有助于全面理解塔里木河下游生态输水对地表水体变化的影响，为区域水生态保护提供科学依据。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 采用树木年轮和稳定同位素技术，分析了 2000—2015 年生态输水对塔里木河下游胡杨树 木轮宽指数和树轮稳定碳同位素比率（δ13C）的影响，探讨了生态输水与胡杨生长的关系。研究结 果表明：（1）胡杨生长与生态输水量有着密切关系。受生态输水影响，塔里木河下游上段英苏断面 胡杨轮宽指数和树轮δ13C 经历了 3 个阶段：在最初前 4 a（2000—2003 年）的输水过程中，胡杨生长 响应十分敏感，胡杨轮宽指数和树轮δ13C 呈增加趋势，其平均值分别为 1.52 和-26.70‰；但在 2004—2009 年，随着生态输水量的逐渐减少，胡杨轮宽指数和树轮δ13C 逐渐下降，分别较 2000—2003 年平均减少了 28.83%和 2.41%；当 2010—2015 年生态输水重新稳定后，胡杨轮宽指数和树轮δ13C 也逐渐增加并趋于稳定。（2）输水时间与胡杨生长有着密切关系。胡杨生长与生长年（前一年 9 月— 当年 8 月）、生长季（4—8 月）和前一生长年（前一年 4 月—当年 3 月）生态输水相关性最高，与自然年（1—12 月）生态输水相关性不显著。其中，2008 年自然年（1—12 月）没有下泄生态水，2009 年（1— 12 月）虽然有输水，但因 2009 年生长季、生长年和前一生长年均没有生态水补给，导致胡杨轮宽指数和树轮δ13C 在 2009 年降至 2000—2015 年的最低值，分别为 0.76 和-27.50‰，较 2003 年分别降低 了 61.18%和 3.14%。（3）根据研究结果，推导出生态输水促进胡杨生长的作用机理：塔里木河下游的生态输水有效抬升了地下水位，改善了胡杨生长的水分环境，提升了胡杨水分利用效率，从而增加光合累积产物，最终促进了树木的生长。但生态输水对地下水埋深、胡杨生长的影响具有滞后 效应，滞后时间约为 1 a。为维持荒漠河岸林的有效恢复与重建，建议塔里木河下游生态输水最好在植物生长季实施。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 2000—2020 年期间向塔里木河下游的生态输水有效抬升了下游的地下水位，并对下游胡 杨林生态系统的碳循环产生了重要影响。综述了生态输水对塔里木河下游胡杨林生态系统植被固碳作用可能产生的影响，分析了植被类型变化可能对胡杨林土壤有机碳含量和土壤有机碳储量 产生的影响，总结了生态输水后胡杨林碳释放关键过程-土壤呼吸对生态输水的响应，解析了间歇性生态输水所致的水淹干扰对胡杨凋落叶分解的影响。综述分析表明，生态输水工程的实施对塔里木河下游荒漠河岸林生态系统的碳固定和碳释放过程均产生了作用，从而对荒漠河岸林生态系 统碳循环产生了复杂的影响。总体而言，20 a 的生态输水增大了塔里木河下游生态系统碳汇面积，提高了下游胡杨林生态系统植被生产力，遏制了下游胡杨林的退化，使部分裸地逐渐变为草地、林地或灌丛地，这种演变可增加土壤有机碳含量和区域土壤有机碳储量。生态输水所致的地下水位 和土壤水分的变化会影响胡杨林土壤碳释放过程，其中胡杨林土壤呼吸速率与地下水位有关，而 水淹干扰对胡杨凋落叶质量损失速率产生了影响。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2021-06-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 生态恢复力是指生态系统在外界干扰下通过自我调节、恢复到未受损前状态的能力，研究 生态恢复力可为有效应对外界干扰对生态系统的威胁提供理论基础。基于对过去 20 a 近河岸荒 漠河岸林植被归一化植被指数（NDVI）和气象数据的分析，研究了塔里木河下游不同河段 4 个时期（2001—2005 年、2006—2010 年、2011—2015 年和 2016—2019 年）植被净初级生产力（NPP）的均值以及生态系统抵抗力、稳定性和恢复力状况，得到了不同时期不同河段生态系统的恢复状况。结 果表明：（1）2016—2019 年具有最大的 NPP 均值和最大值，与 2006—2015 年相比，生态系统恢复力 较大，但略小于 2001—2005 年。（2）上段 2011—2015 年恢复力最大，中、下段 2016—2019 年恢复力最大，上、中和下段 2006—2010 年恢复力最低。（3）输水 20 a 后，上段生态系统的恢复状况较中、下 段好。（4）生态恢复是相对于某种状态而言的，生态输水后前 10 a 生态恢复力较低，表明生态系统 不容易恢复到未退化状态，而后 10 a 生态恢复力较大，说明生态系统越来越接近未退化状况，植被整体生长状况在改善。
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