论文部分内容阅读
湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,是重要的生存环境和自然界极富生物多样性的生态景观之一。干旱区内陆湿地不仅是区域特殊的稀有景观,同时对维护干旱区生态平衡起着不可估量的作用。在干旱区,湿地是生物多样性保护的重要基地和绿洲发展的依托,其类型、分布、成因及演变等均具有鲜明的区域特色,并与地区经济发展密切相关。干旱区湖泊湿地不仅是干旱区气候变迁的指示器,而且对内陆河流域生态与环境状况的反应都极为敏感,是干旱区水分循环的重要环节。而湖泊环境的恶化,最直接的影响就是湖泊湿地及湖周其它类型湿地的退化。
本文以干旱区流域生态系统演化最为典型、人类社会经济发展过程中对生态系统影响最深刻的艾比湖湿地为研究对象,在全球气候系统发生显著变化和人类活动对自然生态环境影响加剧的背景下,综合分析艾比湖流域气象因子、径流因子、土地利用/土地覆被变化和人类活动的基本特征,利用遥感、GIS技术和相关的统计分析方法,研究近年来艾比湖湿地生态环境的演化过程及未来变化趋势,湿地生态环境变化对气候变化和人类活动两方面的响应关系,并分析艾比湖湿地对气候变化与人类活动的敏感性,探讨干旱区内陆河流域尾间湿地生态退化的自然背景(气候变化)、人类活动的驱动方式与影响强度。通过研究得到以下主要结论:
(1)从1961-2009年,艾比湖流域气候存在着明显变暖的总趋势,尤其以20世纪90年代最为明显。艾比湖流域的气候变暖具有明显的季节性差异,表现为冬季变暖最明显,而夏季变暖的趋势较为缓慢。流域降水量呈增多趋势,降水在季节分配上发生了变化,其中夏季平均降水量增加较明显,春季的降水增加则比较缓慢。流域年度和各季节蒸发量均呈现出上升的趋势。春季和夏季蒸发量的增加趋势较明显,冬季和秋季蒸发量的增加趋势不太明显。近49年来艾比湖流域主要地表径流呈现出增加的趋势,四条主要河流博尔塔拉河、精河、奎屯河和古尔图河年径流量均有不同程度的增加趋势。
(2)艾比湖流域1970-2009年这40年间,随着自然环境的变化和社会经济的发展,艾比湖流域土地利用与土地覆被发生了很大的变化。其中,草地和未利用地的转出面积是最大的,耕地的转入面积是最大的。流域林地、草地和湖泊天然生态系统退化,面积变化为减幅;耕地、建设用地人工生态系统面积变化为增幅。利用CLUE-S模型模拟两种不同情景下的土地利用与土地覆被的空间变化,表明未利用地总量主要是在研究区东部绿洲区和西北部绿洲区,转化为了耕地,说明这两个地区的未利用地还有开发的优势。耕地和草地逐渐形成连片分布,城镇居住交通工矿用地在原有的基础一定规模的扩展,但从总体上看,到2020年,仍未出现大规模集中连片分布现象,只是在研究区东部绿洲区的南部具有连片分布现象,反映其扩展幅度上有限。
(3)通过对1960-2009年50年间艾比湖湿地四种土地利用与土地覆被的面积变化的分析,湖泊湿地与河流湿地的面积净变化量为负,其中湖泊湿地面积减少的最多,而且它们的面积变化幅度都很大;沼泽湿地和非湿地的面积增加,非湿地面积增加较多,其面积变化增幅较大。从艾比湖湿地的空间变化看,艾比湖湿地的空间变化很大一部分是由于位于湖西北部和东南部间歇性干涸湖底的变化造成的,其中以西北部最为明显。
(4)1950-2009年近60年间,艾比湖湖面面积变化大致呈现出典型的三个阶段:①急剧干缩期:20世纪50年代-70年代末。②相对稳定期:20世纪80年代-21世纪初。⑨变化反复阶段:21世纪初-至今。第一阶段艾比湖湖面面积的变化是以人为因素为主导;第二阶段艾比湖湖面面积的变化是因为自然与人类活动的双重影响;第三阶段,2000-2003年艾比湖湖面扩大的主要原因是近年来环湖地区降雨量明显增多,入湖水量随之增加所致,2003年以后湖面面积减小主要是由于流域持续发展的工农业生产对水资源的利用程度加大所致。艾比湖湖面面积的年内变化表现为4-5月艾比湖湖面面积最大,8-10月湖面面积最小。
(5)艾比湖流域主要河流精河和博尔塔拉河年径流的多年变化不大,年径流量与气温的相关性不大,而与降水量的相关性很大。精河、博尔塔拉河地表径流对精河站、博乐站年降水量均表现出正响应。总体来看,降水与径流量的关系更密切、更直接。利用灰色关联分析方法对气候因子与湖泊湿地面积进行灰色关联分析,发现艾比湖湖泊湿地面积的变化主要受到流域内降水量(特别是春季和冬季降水量)的影响。
(6)近60年来,流域人类活动最显著的特征是人口数量呈现先急剧增长,后增长趋势放缓而稳定上升。与此同时,流域耕地面积持续增加,面积增长率呈现由急剧增长到增长缓慢到最近10年又迅速增长的过程。选取农业人口、耕地面积、农作物播种面积等12个社会经济因子进行主成分分析,结果表明:艾比湖湖泊湿地面积的变化,在社会经济方面主要是由耕地面积与农作物播种面积决定的,尤其是耕地面积变化影响最大。