Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 科尔沁沙地水域动态与土地利用/覆盖格局的关系 | |
| 其他题名 | Relationship between Water Area and Patterns of Land Use/Cover Change in Horqin Sandy Land |
| 连杰 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 邬光剑 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 科尔沁沙地年均降水量在350~400 mm之间，基本能够满足天然植被的生态需水。因此，从20世纪80年代初开始，通过实施沙漠化土地综合治理和调整土地利用结构等措施，土地沙漠化过程表现出初步的逆转趋势。然而，近年来科尔沁沙地普遍出现了以地下水位下降、湖泊水体干涸、河流断流以及生物生产力下降为主要特征的土地退化过程，使逆转中的土地沙漠化态势面临着新的巨大挑战。本研究在科尔沁沙地选取了西辽河全流域、奈曼旗县域和以舍力虎湖盆为代表的主要水域个体等3个不同尺度的地域单元作为研究区，分析时间序列上土地利用/覆盖空间信息的变化及其综合关系，对以水域(湖泊、河流、沼泽地等)萎缩与消亡为特征的土地退化过程和以垦殖草地为代表的土地利用方式、依赖于地表径流和地下水灌溉的农业规模之间的关系进行研究，为保持科尔沁沙地陆地生态系统的健康和功能完整，维持社会、经济的可持续发展提供理论依据。 1．科尔沁沙地水资源的形成和转化在区域气候、土地利用方式的影响下具有鲜明的特征。对西辽河流域1954年以来的降水量、地表径流和2001年以来的地下水位动态进行分析，结果表明：科尔沁沙地降水的时空格局特征为东南高，西北低，高峰期与低谷期相间分布；主要有两次较为明显的低谷期，分别为60年代末至80年代初、90年代末至今，且第二个低谷期的强度和范围有增加的趋势。各季节出现丰雨年的频率明显低于贫雨年，丰雨年距平百分率绝对值明显大于贫雨年。夏季平均降水量占全年的70%左右，是影响全年的主要因素；春秋两季平均降水量的份额基本相当，为15%左右，秋季略高出1%~2%；冬季平均降水量低于全年的2%。近几十年为西辽河的断流高峰期，断流时间增长，断流点有向上游移动的趋势；下游的通辽市农业区地下水位下降较为严重，每年下降约0.18~0.33 m，埋藏深度表现为科尔沁区>开鲁县>奈曼旗。 2．科尔沁沙地土地利用在不同尺度上产生了多样性的格局。对流域尺度1980s~2000年的土地利用/覆盖变化进行了时空对比分析，结果表明：在所有面积减少的土地类型中，水域面积持续减小且变化的幅度最大；农田面积急剧增加，是全流域内土地利用变化的主要方向。全流域土地类型中水域面积减少457 km2，减幅为8.71%；农田面积增加4472 km2，增幅为13.85%；林地面积增加363 km2，增幅为2.35%；草地面积减少3887 km2，减幅为6.28%；流动沙地面积减少552 km2，减幅为6.15%；空间转移主要以草地、水域、林地向农田，尤其是向旱地的大面积转移为主，以及草地向林地，流动沙地向中、低盖度草地的转移。 3．西辽河河谷区加剧的土地利用活动对生态系统中水域等覆盖类型造成了潜在的负面的影响。对流域尺度河谷区的土地利用/覆盖格局进行了不同半径的缓冲区分析，并与全流域的土地利用/覆盖格局进行了对比，结果表明：西辽河水系河谷区土地的农业利用程度较高。1980s~2000年的农田面积百分比持续增加，在缓冲半径1.5~2.5 km的范围内农田的集中程度最大，面积比例超过了三分之一；在距离河谷0.5 km的范围内农田比例高出草地约10%。与全流域相比，河谷区水域类型中水体和沼泽地、农田类型中水田和旱地面积百分比明显较高，林地和草地面积百分比较小，半流动和流动沙地面积百分比相近。 4．科尔沁沙地水域景观格局与农业发展及气候变化有着密切的时空相关性。对奈曼旗的景观格局动态进行了时间序列的分析，结果表明：近35年来奈曼旗景观蔓延度不断增加而多样性下降。上世纪70~90年代中期，水域斑块的发展受到局地降水、教来河与老哈河径流量增加和减少的综合影响，水体、沼泽地斑块类型面积在80年代中期达到最大；农田约占全旗景观面积的1/4~1/3，以“雨养”方式为主。到本世纪初，农田占到全旗景观面积的40%左右，NDVI值较高的农田占农田总面积的比例迅速从30%增至70%；农田年灌溉量初步计算水深在700~1000 mm之间，是正常年份降水量的2~3倍；水域景观面积急剧下降，趋于彻底消失的状态，地下水位表现出急剧下降的趋势。 5．科尔沁沙地主要水域个体的干涸是区域水资源可利用性与农业灌溉不相适应的产物。对科尔沁沙地大、中型水库等主要水域个体的面积、蓄水量动态与上、下游旗县的降水量进行了对比，结果表明：大、中型水库的正常运行主要依赖于丰沛且稳定的河流径流。在降水较多的上世纪80年代中期，上游赤峰市的红山湖，下游通辽市的孟家段、莫力庙、舍力虎和西湖面积较之前有明显的增加并保持稳定；2000年左右，流域内降水极度偏少导致径流急剧下降，红山湖尚能优先截水维持运行，下游设施多因运行效率低下而枯竭。截止2011年，通辽市范围内的15个大、中型水库中只有孟家段一处仍在运行，其他陆续在2000年后干涸；表现为下游水域的消亡先于上游，二级支流水域的消亡先于一级支流。 6．水域个体内部的水体萎缩是引起人类对湿生植被区垦殖的因素之一，对舍力虎湖盆的研究结果表明：舍力虎湖盆的垦殖过程可以分为3个阶段：1985~1995年，水体为湖盆内主要覆盖类型，其中55 hm2转换为农田，49 hm2转换为沙地，217 hm2转换为湿草甸；1995~2010年，水体面积由2498 hm2下降为305 hm2，农田面积增至1588 hm2；2010~2011年，湖盆彻底干涸，对湿草甸的开垦速率有明显增加的趋势。湖盆中长期覆水淹没土地的土壤有机碳、全氮、全磷和粘粉粒含量相对已垦殖土地较高，酸碱度更接近中性；对湖盆的连续耕作导致土壤有机碳、全氮的含量和密度逐渐下降，随着种植年限增加与未垦殖区的差异达到显著水平，部分农田甚至退化为贫瘠的弃耕沙地。 |
| 英文摘要 | The average annual precipitation is ranged between 350~400 mm and can basically meet the ecological need of water of natural vegetation in Horqin Sandy Land. Therefore, land desertification has been reversed since 1980s as measures were implemented for comprehensive management of desertified land and structural adjustment of land use. However, in recent years, desertification reversion is severely challenged by the process of water table decreasing, lake and river drying up and biological productivity decline in Horqin Sandy Land. Therefore, three geographic units were selected as study areas at different scales, including West Liao River drainage, Naiman County and Shelihu basin in Horqin Sandy Land. The relationship was studied between water area dynamics and land use/cover change. The results showed that: 1. Precipitation was changed dramatically and showed a general pattern of more precipitation in the southeast than the northwest in Horqin Sandy Land. Two valleys of lower annual precipitation were found in the period from the late 1960s to the early 1980s and from the late 1990s to the present; the drought intensity and scope had been increased in the second period. The average in summer accounted for about 70% of the annual and influenced the whole year. Averages in spring and autumn were roughly equal to about 15% of the annual. The winter average was less than 2% of the annual. In recent decades, it was encountered frequent drought along West Liao River as periods of rivers’ drying-up became longer and points of zero-flow moved upstream. Water tables at agricultural area were decreased seriously at rate of 0.18~0.33 m per year at the downstream in Tongliao and the burial depth of groundwater was in the order of Tongliao City > Kailu County > Naiman County. |
| 中文关键词 | 科尔沁沙地 ; 尺度转换 ; 西辽河流域 ; 水域动态 ; 景观格局 ; 垦殖 ; 农业灌溉 |
| 英文关键词 | Horqin Sandy Land scaling West Liao River Basin |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 生态学 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287243 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 连杰. 科尔沁沙地水域动态与土地利用/覆盖格局的关系[D]. 中国科学院大学,2013. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
| 个性服务 |
| 推荐该条目 |
| 保存到收藏夹 |
| 导出为Endnote文件 |
| 谷歌学术 |
| 谷歌学术中相似的文章 |
| [连杰]的文章 |
| 百度学术 |
| 百度学术中相似的文章 |
| [连杰]的文章 |
| 必应学术 |
| 必应学术中相似的文章 |
| [连杰]的文章 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
