（自然地理学专业论文）调水后额济纳绿洲植被变化研究.pdf

内蒙古师范人学硕+ 学化论文 中文摘要 绿洲是在稳定的水源条件下，摆脱荒漠、半荒漠地区干旱气候大背 景的制约，形成和发育起来的一种隐域性景观，它在区域经济发展中发 挥着举足轻重的作用。然而，绿洲的生存和发展对水资源的绝对和单一 的依赖性，、注定了绿洲生态系统的脆弱性，水资源的减少或不合理利用 很容易导致绿洲生态系统的退化( 荒漠化) ，从而危及绿洲的稳定和生态、 经济安全。 额济纳绿洲地处极端干旱的内蒙古西部，是我国西北地区的生态屏 障，由于近几十年来，上游的过度开发，至2 0 世纪中后期，使绿洲的生 态环境逐渐恶化，水资源短缺，植被衰退，绿洲萎缩，严重影响了地区 农林牧业生产和其他产业的开发，成为地区经济可持续发展的障碍。 植被覆盖度是一个十分重要的生态气候参数，是植物群落覆盖地表 状况的个综合量化指标。研究植被覆盖度的估算及其变化，对生态系 统环境变化起重要作用，也对水文、生态、全球变化等领域都具有重要 意义。本文以1 9 9 0 年、2 0 0 0 年、2 0 0 6 年t m e t m 的遥感影像数据为主要 数据源，结合实地调查，采用遥感与g i s 相结合、定量与定性相结合、 景观生态学及传统的踏查等方法，重点研究了额济纳绿洲自调水以来的 植被覆盖变化。研究表明： 1 、采用亚像元分解模型法计算植被覆盖度，模型精度检验结果表明， 该模型基本满足研究工作精度要求，适合于绿洲植被覆盖变化研究。 2 、额济纳绿洲植被现状分析表明，低植被覆盖为绿洲主要植被覆盖 类型，面积为4 7 0 6 1 7 k m 2 ，占研究区总面积的3 0 3 4 。其次为中植被覆 盖和高植被覆盖，各占研究区总面积的1 8 7 和0 2 3 。 3 、2 0 0 0 - - 2 0 0 6 年植被覆盖动态变化分析表明，调水后额济纳绿洲植 被覆盖度增加，其中无植被覆盖转移为低植被覆盖的面积最大，其转移 面积为5 5 3 2 3 k m 2 ，占2 0 0 0 年无植被覆盖总面积的5 1 4 。其次为低植被 覆盖转移为中植被覆盖。 4 、绿洲调水前的1 9 9 0 年与2 0 0 0 年植被覆盖对比分析表明，自1 9 9 0 年额济纳绿洲植被覆盖度降低，植被退化严重，至2 0 0 0 年达到3 个时期 内的最差状态；自2 0 0 0 年黑河调水后额济纳绿洲植被有所好转，但2 0 0 6 年的植被覆盖度仍不及1 9 9 0 年的状况，表明其改善的速度仍不及退化的 1 人j 蒙一i 师范人誓坝f j 学位沦文 速度，这充分说 | 月涮水任务的艰f 0 调水力度应加强及生态环境改善的 滞后效应。 5 、研究表明，额济纳绿洲植被覆盖度增加，除了调水对额济纳绿洲 植被变化具有重要影响以外，其它因子如气温、降水和生态移民、退耕 还林还草、中f ：畜头数减少等也起到了不可忽视的作用。 关键词：植被指数( n d v i ) ，像元二分模型，植被变化，额济纳绿洲，黑 河流域调水 内蒙占! j l l j 范人乏硕。l ：丫：位论艾 a b s t r a c t o a s i si s i n v i s i _ b i l i t yo ft h el a n d s c a p ei nt h ec o n d i t i o no fas t a b l ew a t e r s o u r c e a g a i n s tt h eb i gb a c k g r o u n do fc l i m a t ec o n t r o li n d e s e r ta n da r i d s e m i d e s e r t r e g i o n i tp l a y s ad e c i s i v er o l ei nt h e r e g i o n a l e c o n o m i c d e v e l o p m e n t h o w e v e r ，t h ed e p e n d e n c e o f s i n g l e a n da b s o l u t ew a t e r r e s o u r c e so ns u r v i v ea n dd e v e l o po fo a s i si sd o o m e dt ot h ef r a g i l ee c o s y s t e m s o fo a s i s t h er e d u c i n go ru n r e a s o n a b l eu s eo fw a t e rr e s o u r c e sv e r ye a s i l y l e a d st ot h ed e g r a d a t i o n ( d e s e r t i f i c a t i o n ) o fo a s i se c o s y s t e m t h u st h es t a b i l i t y o fo a s i sa n dt h es e c u r i t yo fe c o l o g i c a la n de c o n o m i ca r ej e o p a r d i z i n g e j i no a s i si sl o c a t e di nt h ew e s t e r no fi n n e rm o n g o l i aw h i c hi se x t r e m e d r o u g h t i ti st h ee c o l o g i c a lb a r r i e ri nt h en o r t h w e s t e r nr e g i o no fc h i n a t h e s h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s ，v e g e t a t i o nd e c a ya n do a s i ss h r i n k i n gs e r i o u s l y i m p a c tt h ep r o d u c t i o no fr e g i o n a la g r i c u l t u r e ，f o r e s t r ya n da n i m a lh u s b a n d r y a n dt h e d e v e l o p m e n t o fo t h e ri n d u s t r i e sd u et ot h e u p r i v e r e x c e s s d e v e l o p m e n ti nr e c e n td e c a d e s ，t ot h el a t e2 0 t hc e n t u r y ，t h ed e t e r i o r a t i o no f t h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti no a s i sg r a d u a l l y i tb e c o m e st h eo b s t a c l eo f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fr e g i o n a le c o n o m i c v e g e t a t i o nc o v e r a g ei sav e r yi m p o r t a n te c o c l i m a t i cp a r a m e t e ra n di sa c o m p r e h e n s i v eq u a n t i t a t i v ei n d e xo ft h es t a t u so fp l a n tc o m m u n i t i e sc o v e r i n g t h ee a r t hs u r f a c e s t u d yt h ee s t i m a t ea n dc h a n g eo fv e g e t a t i o nc o v e r a g ep l a y a ni m p o r t a n tr o l ei ne n v i r o n m e n t a lc h a n g eo fe c o s y s t e m sa n da r eo fg r e a t s i g n i f i c a n c ei nt h e h y d r o l o g y ，e c o l o g y ，g l o b a lc h a n g ea n do t h e rf i e l d s i nt h i s p a p e r ，t h ei m a g ed a t ao ft m e t mi nt h ey e a ro f19 9 0 ，2 0 0 0a n d2 0 0 6i s u s e da st h em a i nd a t as o u r c e c o m b i n i n gf i e l ds u r v e y t h em e t h o d s a r e i n c l u d i n gc o m b i n i n gr e m o t es e n s i n ga n dg i s ，c o m b i n i n gq u a n t i t a t i v ea n d q u a l i t a t i v e ，c o m b i n a t i o no fl a n d s c a p ee c o l o g ya n dt h et r a d i t i o n a lm e t h o d s s u c ha ss t e pr e s e a r c h t h er e s e a r c hi sf o c u so nt h ec h a n g eo fv e g e t a t i o nc o v e r i ne j i no a s i ss i n c et r a n s f e r r i n gw a t e r i ts h o w st h a t ： 1 s u b p i x e ld e c o m p o s i t i o nm o d e li su s e dt oc a l c u l a t ev e g e t a t i o nc o v e r a g e t h er e s u l t so f p r e c i s i o nt e s to fm o d e ls h o wt h a tt h em o d e lb a s i c a l lvm e e t st h e r e q m r e m e n t so fp r e c i s i o ni nr e s e a r c hw o r ka n ds u i tf o r r e s e a r c h i n gt h e c h a n g e so fv e g e t a t i o nc o v e ri no a s i s 一n 2 b ya n a l y z i n gv e g e t a t i o ns t a t u si nq u oo fe j i no a s i s ，i ts h o w st h a tl o w v e g e t a t i o nc o v e ri st h em a i nt y p eo fv e g e t a t i o nc o v e ri no a s i s ，a na r e ao f 4 7 0 6 1 7k m 2a c c o u n t i n gf o r3 0 3 4 o ft h et o t a la r e ai ns t u d ya r e a t h i si s f o l l o w e db ym i d d l ev e g e t a t i o nc o v e ra n dh i g hv e g e t a t i o nc o v e r ，a c c o u n tf o r 1 8 7 a n d0 2 3 o ft h et o t a la r e ai ns t u d ya r e a 3 i ts h o w st h a tv e g e t a t i o nc o v e r a g ei n c r e a s e da f t e r t r a n s f e r r i n g w a t e ri n e j i no a s i st h r o u g ha n a l y z i n gt h ed y n a m i cc h a n g e so fv e g e t a t i o nc o v e ri n 2 0 0 0 2 0 0 6 t h el a r g e s tt r a n s f e r r i n ga r e ai sn ov e g e t a t i o nc o v e rt r a n s f e r r i n gt o t h el o wv e g e t a t i o nc o v e r ，a na r e ao f5 5 3 2 3k m 2 ，a c c o u n t i n gf o r5 1 4 i na t o t a la r e ao fn ov e g e t a t i o nc o v e ri n 2 0 0 0 t h i sw a sf o l l o w e db yl o w v e g e t a t i o nc o v e rt r a n s f e r r i n gt om i d d l ev e g e t a t i o nc o v e r 4 b yc o m p a r a t i v ea n a l y s i so fv e g e t a t i o nc o v e ri n 19 9 0a n d2 0 0 0b e f o r e t r a n s f e r r i n gw a t e ri no a s i s ，i ts h o w st h a tv e g e t a t i o nc o v e r a g ed e c r e a s e da n d v e g e t a t i o nd e g r a d a t e ds e r i o u s l ys i n c e1 9 9 0i ne j i no a s i s i tr e a c h e dt h ew o r s t s t a t ei n2 0 0 0i nt h r e et i m e s a f t e rt h ew a t e r d i v e r s i o no fh e i h er i v e r v e g e t a t i o nh a di m p r o v e ds i n c e2 0 0 0i ne j i no a s i s b u tt h ev e g e t a t i o nc o v e r a g e i n2 0 0 6w a sn o tb e t t e rt h a nt h a ti n 1 9 9 0 i ti n d i c a t e st h a tt h es p e e do f i m p r o v e m e n ts t i l ln o tr e a c ht h es p e e do fd e g r a d a t i o n t h a tf u l l ys h o w st h e a r d u o u st a s ko ft r a n s f e r r i n gw a t e ra n dt h el a ge f f e c ti ni m p r o v i n ge c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t t h ei n t e n s i t yo f t r a n s f e r r i n gw a t e rs h o u l db es t r e n g t h e n e d 。 5 t h es t u d ys h o w st h a t v e g e t a t i o nc o v e r a g ei n c r e a s e di ne j i no a s i s i n a d d i t i o nt h a t t r a n s f e r r i n g w a t e rt o e j i no a s i s h a v eam a j o ri m p a c t o n v e g e t a t i o nc h a n g e s ，o t h e rf a c t o r ss u c ha st e m p e r a t u r e ，p r e c i p i t a t i o na n d e c o l o g i c a lm i g r a n t s ，r e t u r n i n gf a r m l a n dt of o r e s ta n dg r a s s l a n d ，r e d u c i n g l i v e s t o c ke t c a l s op l a y e dan o nn e g l e c t a b l er o l e 内蒙古师范人学硕卜何论文 k e yw o r d s ：v e g e t a t i o ni n d e x ，t w os u b p i x e lm o d e l ，v e g e t a t i o nc h a n g e s ，e j i n o a s i s ，t h ew a t e rt r a n s f e ri nh e i h er i v e r 内蒙t l j 师范人7 7 仰j 卜z 化论文 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示感谢。 签名：盘塑蓟 日期：砌扩年n 沙目 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位 论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容 和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：帚锄娟导师签名：蝻孙忸 日期：扣毽年6 月少日 第一章选题依据平| i j j f 究意义 1 选题依据和研究意义 1 1 黑河调水背景 1 1 1 额济纳环境现状 额济纳旗隶属于内蒙古自治区阿拉善盟，位于自治区的西北端，地理坐标为东经 9 7 。1 0 一1 0 2 。5 9 ，北纬3 7 。5 2 一4 3 。3 9 。东邻阿拉善右旗，南、西分别与甘肃 省河西走廊的肃北蒙古族自治县、金塔县、玉门市为邻，北与蒙古囤接壤，总面积 1 1 4 6 力k m 2 。发源于祁连山的黑河流入额济纳旗境内得名额济纳河，并分为东西两 支，最后流入东、西居延海。在发展战略上，该旗形成了以牧为主、农林牧多种经营 的模式。主要种植作物以玉米、小麦、葵花和棉花、瓜类等为主。额济纳屯兵垦荒， 并陆续孕育了汉唐、西夏等名盛一时的居延绿洲文明，产生了具有深远历史影响的黑 城文化。在元代由于战争的破坏，该绿洲于元未明初废弃，直到清雍正九年( 1 7 3 1 年) 开始重新垦殖。 - 额济纳绿洲是中国西北地区的一条重要生态防线。但从2 0 世纪6 0 年代以来，由 于中上游工农业的发展，额济纳河上游相继建立了莺落峡、草滩庄等水利工程，使上 游柬水量逐年锐减。另一方面，近几十年来西北地区有明显的干旱化趋势，而且这种 趋势在未来短期内将不会改变。额济纳绿洲气候干旱，降水稀少，加上上游来水量 减少，和对仅有的水资源的浪费，使额济纳绿洲的生态环境逐渐恶化。如今水资源短 缺，植被衰退，绿洲萎缩，额济纳平原的天然植被，从2 0 世纪6 0 年代以来，逐年衰 退，尤其是额济纳绿洲范围内的植被衰退更为严重，河岸两侧以胡杨为主的荒漠河岸 林大面积死亡，绿洲内及外围植被也严重退化。沿额济纳河分布的中国第二大天然荒 漠河岸林，在额济纳河水的灌溉与浸涧j f ，延续数百年以上，已形成适应干旱环境的 稳定群落，是构成额济纳天然绿洲的主要植物成分，如今也受到了严重的威胁，形成 了怪树林，平原区的其它植被如沙拐枣、沙蒿、白刺等荒漠植被也大面积死亡。植被 的衰败使额济纳绿洲逐渐萎缩，各项生态功能不断减弱口3 。额济纳绿洲具有从河岸乔 木一河岸灌肇：地一荒漠稀疏灌丛快速演化的趋势。”。严重影响了本地区农林牧业生产 和其他产业的发展，成为地区经济可持续发展的障碍。 额济纳绿洲的天然植被利，类减少，林下植物种类己由原来的2 0 0 余种减少到几十 内蒙。f i 师范人学硕f ，- ”j - f 矽论文 种。平原区的其它植被如沙拐枣、沙篙、白刺等荒漠卡l i f 被也大嘶积死亡，植被覆盖度 降低了3 0 - 8 0 。如今，额济纳现状概括起来有以f j l , o ： ( 1 ) 河流断流，湖泊干涸 水是荒漠绿洲生存与发展的命脉和i u 提，干旨! 缺水足绿洲十地荒漠化和限制绿洲 农业发展的主要因素。而额济纳河年均径流量2 0 世纪4 0 年代的l o 5 亿m 减少剑 2 0 世纪9 0 年代的2 5 亿m 。，1 9 9 2 年来水量最小，仅为1 8 3 亿m ：，河道断流达2 0 0 多天。由于河水断流使得东西居延海湖泊丽积缩小随至消失。东西居延海1 9 5 8 年航 测计算水面面积分别为2 7 6 k m ! 和3 5 5 k m ! ，至1 9 6 1 西屑延海完全干涸，东屑延海+ j ： 1 9 9 2 年也完全干涸。 河流下泄水量的减少，使地下水的补给严重不足，导致绿洲地下水位大面移r 卜降， 目前沿河区的1 5 4 8b 艮水井约有6 0 供水不足，1 0 f ：洞，地下水位的持续下降，使水 质逐渐恶化。 ( 2 ) 地表植被严重退化，生物多样性减少 随着水源条件的改变。致使额济纳绿洲急剧萎缩、植被退化、荒漠化进程加快、 成片桔死的胡杨林在河岸阶地上比比皆是，而残存林又多处于过熟状态，长势衰退。 原先在洼地、湖岸边成片分布的芨芨草甸、芦苇、沼泽如今已消失殆尽，荒漠化土地 面积迅速扩大。额济纳东西河两岸的灌丛沙丘逐渐活化，相连成片，向南与巴门吉林 沙漠相接，东西居延海豁漠广布，湖岸沙丘f 向湖内逼近，古f i 乃湖与拐子湖周边已 形成重盐土和斑状梭梭残林沙地。 随着环境的恶化，生物多样性严重受损，有些宝贵的物种资源已经或者濒临消失。 可食牧草由t 3 0 多种减少到3 0 多种，有经济价值和生态价值的四合木、苁蓉、沙拐 枣、梭梭、花棒、菖蓿等破坏严重，十几年前还可见到的野驴、盘羊、黑鹳、猞狸、 天鹅等野生珍稀动物已绝迹或迁徒它乡。病虫害猖獗，毒草丛生，鼠害严重，生念平 衡遭到严重破坏。 ( 3 ) 超载放牧，草场严重退化 草场载畜量远远超过草场承受能力，使草场资源的更新复壮困难，草场严重退化。 主要表现为草场资源低劣，可利用草场面积和优良牧草面积减少，劣质草和毒草面积 和数量不断增加，植被覆盖度平均在1 5 以下，生物产量下降，平均鲜草产量不足 2 2 5 k g k m 2 。 ( 4 ) 水资源浪费严重 水是干旱地区最敏感的问题，水资源不足或水资源利用不当都会引起生态问题。 2 第一章选题依据和研究意义 额济纳绿洲的水资源现状一方面足水资源f i 足，另方面是灌溉水利用率低，浪费现 象严重，仍采用传统的漫灌、串灌、无水小瀵，来水猛滋等方式。毛灌溉定额离达 1 2 0 0 0 一1 8 0 0 0 m ：k m j ，有限的水资源被严重浪赞。 由于口三念环境1 矿鼋恶化，一部分牧民沦为“乍念难民9 99 四处辽徙；一些嘎查( 村) 、 苏木( 乡) 也不得不搬迁到有水的地方重建，农牧业生产难以维持丽陷入困境。同时， 由于绿洲生态系统的防护功能大大削弱，突发一盹灾害频繁发生。1 9 9 3 年、1 9 9 4 年、 1 9 9 5 年连续发生的三次特大沙尘暴，额济纳地区就是主要尘源区之一，并首当其冲、 深受其害。沙尘暴给阿拉善、河瞪走廓、银川平原、河套平原等地区造成了巨大的经 济损失和人员伤亡。 1 1 2 国家政策 额济纳绿洲曾经有着辉煌的历史，是我汹占丝绸路上的绚丽明珠，也是我国诬北 于旱区的第道生念屏障。但由于黑河中游截水断流，使下泻水量减少，造成地下水 位急剧下降、水质恶化、河湖干涸、植被严重退化，天然绿洲不断缩小。沙尘暴发生 次数不断增加，强度不断加大，特大沙尘暴次又一次地袭击阿拉善地区，并波及到 首都北京、华北、东北及江南些地区，甚下飘洋过海，飘落到韩国、只本，在国际 社会上引起了强烈反响n 3 。 生态环境的急剧恶化，黑河下游额济纳地区已成为我国北方地区沙尘暴的沙源地 之一，危害之广，波及西北、华北乃至更广地区矧。仅2 0 0 0 年春季，沙尘暴和扬沙 天气连续1 3 次袭击和影响了包括京、津在内的我国北方广大地区，总面积约2 0 0 万 k m 2 ，而沙尘暴的主要源头，就在距北京1 3 0 0 k m ：的额济纳旗，2 0 0 0 年5 月1 2 同，中 央电视台新闻调查栏目播出的沙起额济纳引起了各界对额济纳绿洲环境变化 的重视。 各种政策不断出台，用以改善额济纳绿洲的生态环境问题，因为它不再是一个地 区的问题，它关系到了一个国家的国际声誉、边疆稳定和民族团结，关系到国家的安 全问题，额济纳绿洲的植被变化研究则成了必要并亟待解决的问题。 朱镕基总理有关黑河的论述如下： ( 1 ) 西北主要有三河即黄河、塔里木河、黑河。而黑河问题非常严重，非治不可， 应统筹规划，统一管理。西部生念环境极其脆弱，西部大开发水是第一位的任务，要 把尘念用水放在第一位，保护额济纳生念环境不仅是对额济纳的保护，同时也是对内 蒙古、甘肃的保护，对航天事业的发展、边疆稳定意义十分重大，要崩半年时间，解 内蒙古师范人学硕十y - f q 论文 决好黑河的管理问题。 和水利部汪恕诚同：惫的谈话 2 0 0 0 年5 月 ( 2 ) 黑河分水牵涉地方利益，一进入实施即会发生尖锐矛盾，因此不要低估解决问 题的难度。请加紧起草文件报国务院讨论通过后转发。 在水利部关于黑河治理问题的汇报上批示 2 0 0 0 年6 月1 7 同 ( 3 ) 这是一曲绿色的颂歌，值得大书而特书，建议将黑河、黄河、塔里木河调水成 功，分别写成报告文学在报上发表。 在黄委会主任鄂竞平关于三河调水情况书面汇报的批示 2 0 0 0 年12 月 ( 4 ) 生态改善迫不及待，抑制生态系统恶化，是有利于子孙后代的大事。计划要更 积极一点，有些事情可以快一点，投资不变，原计划用5 年办成的事，要在3 年内完 成。要重点抓好节约用水，水价要大幅度提高，要大力改变农业种植结构，鼓励种植 经济效益高的作物。去年“三河”调水的成功经验说明，政府可以用行政手段进行水 资源的调配，要充分发挥政府的行政职能。要把国家给两部的退耕还林的政策用足， 农业部和国家林业局要配合种树种草。政府可以对经济活动进行调控，不是无所作为， 但用行政手段有时不巩固，从长远看，要搞好流域立法，用法制和经济手段管理水资 源，同意抓紧制定黑河流域管理条例。只要用讵确的方法，正确的手段做好工作，上 下游的矛盾是可以协调的。希望各部门、各灌区抓紧丌展工作，让我们早同看到罗布 泊、居延海像历史资料片中看到的那样波涛汹涌。 在审议黑河水资源问题及其对策会议上的讲话 2 0 0 1 年2 月2 lf = 从2 0 0 0 年开始一场以水资源合理配置为核心的黑河干流水量统一调度以及流域 综合治理全面启动，2 0 0 0 年6 月，中华人民共和国水利部依据“九二方案”和“九 七方案”，按分步实施、逐步到位的原则指定颁御了黑河干流年度水量实时调度方 案( 水利部水资源 2 0 0 2 2 2 l 号) 。在国家乃至世界的注目之下，丌始了黑河调水工 作，这对额济纳绿洲具有深刻的影响。 1 2 问题的提出 植被是重要的自然资源，是陆地生态系统的主要组分，其根系深入土壤，枝叶接 4 第一一章选题依据嗣啊f 究意义 触空气，特有的蒸腾和光合作用使土壤、大气、水分等自然地理要素相互联系、桐互 作用，实现了陆地生念系统的物质能量交换和生物化学循环。植被的类型、数量和质 量变化深刻影响陆地生态系统；相反，陆地生态系统的任何变化必然在植被类型、数 量或质量方面有所向应。 植被在地球系统中有着重要的作用，植被影响地气系统的能量平衡，在气候、水 文和生化循环中也起着重要的作用，是气候和人文因素对环境影响的敏感指标。绿色 植物具有非常独特的光谱反射特性，形成很有特色的光谱反射曲线，而且无论是高大 的乔木、矮小的灌木或是草本植被，只要正常生长，其光谱反射曲线都具有类似的形 态特征。植被不仅是环境的重要组成因子，也是反映区域生态环境的最好标志之一， 同时也足土壤、水文等要素的解译标志。 植被覆盖度作为植被的直观量化指标，很大程度上反映了植被的基本情况，是研 究水文、气象、生态等方面区域或全球性问题的基础数据，在各类相关理论和模型中 普遍使用。因此本文以绿洲植被变化为切入点，研究黑河调水后对额济纳绿洲的影响。 在r s 、g i s 支持下，利用e n v i 软件，根据像元二分模型原理，运用归一化植被指数 ( n d v i ) 定量估算植被覆盖度，从数量和空间的角度来探讨额济纳绿洲植被的现状及 其动态变化，为额济纳绿洲的生存和持续发展提供决策依据。 1 3 额济纳绿洲植被研究进展 在黑河调水的前后，相关的研究均已经相继展开，国家“十五”重点科技攻关项 目“防沙治沙关键技术研究与- 丌发”示范区课题、“内蒙古高原西部退化绿洲生念恢 复重建技术示范区”( 额济纳) 、中国科学院西部行动计划的重要内容“黑河流域水一 生态经济系统综合管理试验示范项目”、国家自然基金项目“额济纳天然胡杨林生念 用水机理研究”等等，以上都是从不同的角度对额济纳绿洲进行着系统的研究阳3 。概 括起来讲，对额济纳绿洲的研究已经分别涉及到了地下水、气候、土壤、土地利用等 方面。 水足绿洲形成的首要因素，河流流量是绿洲植被生长的最：重要困素，是通过地下 水的补给体现的一。王根绪等0 1 用绿洲生态斑块动态模拟植被与水资源动态相关分 析，生态需水量估算等方法，估算出维持额济纳绿洲不致萎缩所需的河流流量。龚斌 等n 嵋运用遥感方法采用线性拟合模型得到l o 年问河流流量和额济纳绿洲面积的变化 趋势。张武文等刃认为额济纳平原植被分布严格受地下水分布规律的控制，地下水与 绿洲植被有较密切的关系，受地下水动念变化的影响，绿洲植被f 形霞退化。乔茂云等 5 内蒙。_ 师范人。学坝卜何论丈 “”认为地。卜水资源的减少对额济纳绿洲环境有肴深刎的影响。陶黎等3 认为随着水分 条件恶化，绿洲地i h 入然绿洲景观向荒漠化景观演变。陆明峰等【1 5 】对黑河分水后流 域内社会经济和! 卜态状况进行了分析，认为扫：流域综合治理和张掖市产业结构州整的 保证，流域整体，l 态经济状况得到了一定的改善，符合帕累托改进原理，为流域，卜念 祁经济的良性发腱提供了依据。 有关气候方面的研究也很多，乌兰图雅等t 存全面分析颥济纳旗近5 0 年的气候 变化及其特征的基础上，探讨了气候变化对自然环境及社会经济系统产生的可能影 向。认为近5 0 年来额济纳旗气温持续上升，降水量呈波动式下降，导致沙尘天气增 多，气候的总体特征为不断的于旱化，额济纳河上游来水量的减少既是气候干旱化的 主要原因又是其结果袭现之一。张艳武等利用额济纳绿洲2 0 0 4 年5 1 0 月气象站 观测资料，分析了该地地衮能量平衡及小气候特征。酋宇等“分别从气候冈索、水 文因素、人类_ f 扰因索等几个主要的景观变化驱动因子入手，探讨其演化机制、搦示 其演化规律。曹字等。义毖于研究区近十几年来的景观演变特征，分别从景规变化指 标、生物物王氍指标、生态环境指标以及社会经济指标4 个方面发展并构建了景观健康 评价指标体系，制定了计 介标准，并分别贼予了各指标帽；蔓的权重值，运用综合谮判 方法，得到了具有动态。 ，# 、定景性的绿洲景观健康评价结果。钱云平等瞄。；采用环境f i 司 位素示踪技术，结合水化学分析方法和区域水文地质条件，研究分析了笳地地i - 水循 环特征、地下水与地表水的相：互关系和流域不同地区地下水补给来源等，为黑河卜游 水利工程规划和水量调度提供科学依据。 刘蔚等乜n 根据4 0 5 个土壤样品和1 0 1 个水样，分析了黑河下游土壤盐分分币i 规律 以及与地形地貌部位、地下水水化学的关系。罗芳等口毋根据野外实地考察、地下水采 样和分析数据，从空l 、日j 尺度上，分析了额济纳绿洲地下水的埋深和电导率 ( e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y ，e c ) 。成文娟等皿3 3 在额济纳旗选取了四个采样点，对土壤 的理化特性进行分析，认为该地区土壤含水量较低，碱性较强，p h 值均达8 以上， 具有明显的盐碱化趋势和特征，就土壤深度而言，表层含量最高，逐层降低。苏永红 等乜玎以黑河下游额济纳旗为研究区，采用野外调查和室内分析相结合的方法，研究土 壤养分特征。通过对2 0 0 3 年额济纳土壤样品的主成分低维聚类分析，将研究区的土 壤大致划分为4 类，并针对不同类型土壤分别提出了改善措施。张小由等k 剐根据4 2 个土壤剖面，2 2 5 个土壤样品，5 8 个水样的分析结果，认为额济纳三角洲地区的二i 二壤 具有质地 r 、含盐量高，盐分表聚性强的特征；在所有剖面上舱分的分布呈现漏斗型 分稚，土壤中盐分随地形变化较为复杂，但与地下水化学类型一致。 6 第一章选题依据和研究意义 格i1 乐_ h 以j 上地资源为切入点，从j t 地承载力的角度，分析额济纳绿洲二 ：地资源 的j 1 ：发利，f j 特征，探讨上地承载力，并确定了土地资源安全度。 敖民德力根。铂以额济纳绿洲2 0 0 2 年和2 0 0 6 年遥感影像及相关气象和水文数掂为 主要数据源，对调水后绿洲：t 地利瑁变化及其生态环境效应进行了分析。王彦成等u 应用1 9 9 5 年t m 卫星影图像结合野外调查验证成果与1 9 8 2 年兰洲沙漠研究所相同成 果，比较额济纳三角洲地区近期土地类型与土地利用现状变化。付彩菊等。基于 l a n d s a t m 卫星遥感数据，运用6 i s 方法，对额济纳旗1 9 8 6 - 2 0 0 0 年以土地利用类型 为表征的时空变化特征进行了研究。认为土地利用动态转化过程以草地转化为未利用 土地、林地转化为草地和末利用土地逆转为草地为主要特征，全旗土地利用的空f a j 位 置转换面积大于其数量变化。并认为气候变化和人类活动是导致研究区土地利刑变化 的主要凼素。张小由等。“。利用1 9 8 2 年与2 0 0 0 年2 期t m 遥感数据对比和野外实地调 查，采用景观牛念空间分布格局分析方法，从各类土地分布面积变化和类型转移趋向 与幅度两个方面，分析了额济纳绿洲2 0 年柬土地覆被变化。认为土地覆坡类犁结构 发生了较大变化，河岸乔木林面积萎缩、斑块数减少，而河岸灌草林增加，数量减小， 近2 0 年来，额济纳绿洲具有从河岸乔木一河岸灌草地一荒漠稀疏灌丛快速演化的趋 势。 陈刚。“j 认为近2 0 年来额济纳绿洲已新增沙质荒漠化：地约3 5 0 0 k m ：，绿洲内有 3 4 的草场严重退化。王心源：；利用l a n d s a t7 f m 遥感图像并结合g i s 分析了绿洲最近 1 5 年来额济纳绿洲生态环境变化情况，分析出额济纳沙漠化土地已遍布全旗。崔红。州 认为保护荒漠珍稀树种胡杨，已刻不容缓。龚斌。州利用气象卫星数据研究沙漠绿洲 时空变化规律的方法。该方法采用归一化植被指数反映绿洲植被的发育程度，提出了 等面积校丁f 法实现了不同年份间遥感数据的对比。赵文智等。剜通过建立植被归一化指 数( n d v i ) 、生产力、蒸腾系数之间的关系方程，计算了额济纳荒漠绿洲的植被生态 需水量。郭铌等。懈j 认为调水后东居延海再现后对位于河道周围的额济纳旗绿洲植被恢 复效果比较明显，对远离河道的古同乃绿洲植被生长影响不显著。贾立等。州利用具有 较高空f 、日j 分辨率的l a n d s a t t m 卫星资料估算了黑河实验区夏季和近冬季地表标准化 差值植被指数n d v i ，分析了n d v i 的区域分布特征和季节变化。结果表明，由于该实 验区下挚面的复杂性，n d v i 表现出明显的空问和季节变化，n d v i 的图像能够很好地 反映出地表植被的分柿状况。 陈晋等。州认为利用遥感资料估算植被覆盖度的方法大致可分为：经验模型法与植 被指数转换法。张云霞。姆3 基于陈晋的分类方法，针对草地的植被覆盖度测量，建议将 7 内蒙占师范人学顾+ l ：学化论文 亚像元分类方法从植被指数转换法中分出来，即分为三类：经验模型法、植被指数法 与亚像元分类法。 1 4 研究内容 基于遥感和6 i s ，运用像元二分模型，对调水后额济纳绿洲植被进行研究，主要 研究内容如下： ( 1 ) 参数的确定。运用基于归一化植被指数( n d v i ) 的像元二分模型来计算植被覆 盖的自订提就是参数的确定，因此，首先确定参数n d v i s o i l 和n d v i v e g 的值。 ( 2 ) 额济纳绿洲植被现状。采用像元二分模型计算额济纳绿洲植被覆盖度，对2 0 0 6 年植被覆盖度进行分级，得到额济纳绿洲植被现状分级图，探讨各等级植被覆盖的面 积，空间分布等特征。 ( 3 ) 黑河调水后植被覆盖动态变化分析。对2 0 0 0 年、2 0 0 6 年额济纳绿洲植被的覆 盖等级图进行空间叠加分析，得到2 0 0 0 - - 2 0 0 6 年植被覆盖的动态变化，利用景观生 态学原理，从斑块数量变化和空间分布特征等角度末定量分析额济纳绿洲植被覆盖的 动态变化。 ( 4 ) 与黑河调水前植被覆盖变化对比分析。仍采用空洲叠加分析方法，对1 9 9 0 、2 0 0 0 年的植被覆盖等级进行空| 目j 叠加分析，得到1 9 9 0 - - 2 0 0 0 年植被覆盖动态变化，将黑 河调水前( 1 9 9 0 - - 2 0 0 0 ) 与黑河调水后( 2 0 0 0 2 0 0 6 ) 的植被变化进行对比分析。 ( 5 ) 影响植被变化的其它因子分析。探讨额济纳绿洲植被变化除黑河调水影响以外 的其它影响因子。 1 5 研究方法 本文以1 9 9 0 年、2 0 0 0 年和2 0 0 6 年遥感影像及相关气象和水文等数据为主要数 据源，并结合地面定位取样数据，对额济纳绿洲植被信息进行提取、评价研究。 第一步，通过遥感与g i s 相结合，对遥感影像进行前期处理，并计算n d v i 值，确 定参数n d v i s o i l 、n d v i v e g ，运用像元二分模型法计算额济纳绿洲植被覆盖度，将植 被覆盖度图分为四级，即无植被覆盖、低植被覆盖、中植被覆盖和高植被覆盖。 第二步，定量与定性相结合，利用景观生态学原理，分析额济纳绿洲植被现状及 动态变化，并对不同时期的额济纳绿洲植被覆盖进行空间叠加分析，分别得到1 9 9 0 2 0 0 0 年、2 0 0 0 - 2 0 0 6 年植被覆盖等级的转移矩阵，并对黑河调水阿及调水后的额济纳 8 第一章选题依据嗣l 研究意义 绿洲植被覆盖动态变化进行对比分析。 第三步，与传统的踏查方法相结合，对研究结果进行精度检验。 9 内蒙占师j 范人颂l ：学f 证沦文 j 【：作流祥图 1 0 第：章圳究慨i 兑 2 研究区概况 额济纳旗位于我国西北边陲，地处内蒙古自治区西部，阿拉善盟西端。东与阿拉 善右旗，谣和南分别与甘肃的肃北县、会塔县相邻，北与蒙古人民共和国接壤。旗政 府所在地达来呼布镇位于旗境中北部弱水东河西岸。额济纳旗作为我国第二大胡杨林 分布区，是我国华北经济区的生念屏障，又是我国重要的军事基地，战略地位十分重 要。 本文的研究区范闭主要依据轨道号为p 1 3 4 3 1 幅遥感影像所覆盖的额济纳绿洲 来界定，总面积约1 5 5 1 万k m = ，该幅遥感影像正好覆盖整个额济纳绿洲的主体部分。 对】二额济纳旗来讲，多数人【- _ | 均集。 ，在额济纳绿洲，并集中分和在达来呼布镇， 因此，在介绍额济纳绿洲的自然及社会经济现状时，以额济纳旗的现状代替额济纳绿 洲的社会经济现状。 图2 1 研究f 爱示意图 紫一 蜷 一 。；，：。， ，、，氧謦 |。一囊蕉 内蒙占师范人学顾i ：f 节论文 2 1 自然环境概况 2 1 1 气候 额济纳旗地处沙漠腹地，为典型温带大陆性气候，具有气候干燥，降水量少，蒸 发量大，冬季于冷，夏季酷热，气温年较差与同较差大，光照充足，多风沙等气候特 征。 额济纳旗多年平均气温为8 3 v ，极端最高气温为4 1 4 ( 1 9 9 1 年7 月1 4 1 5 同) ，极端最低气温为- 3 5 3 v ( 1 9 6 8 年2 月6 同) ，最热月( 7 月) 平均气温为2 6 ，2 ，最冷月( 1 月) 平均气温为- 1 2 5 ，l o 的积温为3 6 5 6 8 ，持续r 数为1 7 1 天，无霜期t 4 6 天。初霜f = | 最早出现在9 月中旬，终霜日最晚出现在5 月上甸，结冰 期1 2 0 天左右，前一年1 0 月下旬结冰，次年3 月术解冻，冻土深度多年平均1 o