干旱区典型流域人工与天然绿洲转化过程与适宜比例

With the increasing of farmlands, the rapid expansion of artificail oasis and the continued shrinking of natural oasis becomes the most outstanding characteristics of Tarim River Basin in recent 50 years, keeping a suitable area ratio between artificial and natural oases is the key to sustainable development of the study area. Based on the basic theory of ecology and oasis, we take the 9 headstreams and 1 mainstream of the Tarim River Basin as the study area, due to the difference of wind, hydrological, topography characteristics in different sub-basin, we analyze the expanding processes of aritficial oasis and shrinking process of natural oasis, explore the oasis distribution mode and summeries the similarities and differences of the oasis modes. By using the remote sensing image data, we analyze the changing processes of artificial and natural oases of typical areas in different oasis modes, study the changing characteristics of landscape patches under the farmlands expansion and explore the differences of processes of oases changes in different oasis modes. According to principle of water balance, we take the intrinsic mechanism of mutual transition between artificial and natural oases as the research focus, based on the former research achievement, put forward the range of suitable area ratio of artificial and natural oases in different oasis modes, strive to provide theoretical basis for comprehensive management of Tarim River Basin.

随着耕地面积的增加，人工绿洲的快速扩张与天然绿洲的持续萎缩是塔里木河流域近50年来最突出的特点，而保持人工和天然绿洲适宜的比例是本区可持续发展的关键。本研究基于生态学和绿洲学的基本理论，以塔里木河流域“9源1干”为研究靶区，针对不同子流域其风沙、水文和地貌等的基本特点不同，分析各子流域在近20年来的人工绿洲扩张及天然绿洲萎缩的过程，探讨各流域的绿洲分布模式；总结并归纳绿洲分布模式的异同；借助遥感资料分析各典型模式下的流域人工与天然绿洲面积变化特点与过程，研究耕地扩张过程中景观斑块的变化特点，探讨不同绿洲模式的转变过程的差异；基于水量平衡原理，重点分析以水资源利用为主线的人工绿洲与天然绿洲相互转化的内在机理，结合以往的研究成果，提出不同典型子流域人工与天然绿洲面积的适宜比例范围，力争为塔里木河流域综合治理提供理论依据。

在塔里木河流域，社会经济的迅速发展导致人工绿洲急剧扩大，天然绿洲日益萎缩，实现天然绿洲和人工绿洲的协调、持续发展，对保障绿洲生态安全和经济社会的繁荣稳定具有重要的科学和现实意义。本研究从地形地貌的差异和限制绿洲发展的主要因素两方面将流域“九源一干”各个子流域绿洲分布归纳为3种分布模式，并选择3个典型小流域分析了其在近20年内人工绿洲扩张及天然绿洲萎缩过程；基于水量平衡原理计算了人工与天然绿洲相互转化的定量关系和人工绿洲多消耗1亿m3水天然植被消失和衰败的面积；提出不同模式下人工与天然绿洲面积适宜比例的范围，为塔里木河流域的综合治理提供理论支撑与科学依据。本研究得出以下结论：.（1）“九源一干”绿洲可以划分为：冲洪积扇形模式、内陆河沙漠区模式和干流模式。和田河流域、克里雅河流域和车尔臣河流域属于冲洪积扇形模式，渭-库河流域、迪那河流域、开-孔河流域和阿克苏河流域属于内陆河沙漠区模式，塔里木河中游区、叶尔羌河流域和喀什噶尔河流域属于干流模式；.（2）三种模式下典型流域绿洲总面积在近20年没有太大变化，人工与天然绿洲面积比例呈增加趋势。渭-库河流域人工与天然绿洲的比例在1990、2000、2010年分别为3:7、5:5和6:4；克里雅河流域1990和2000年人工与天然绿洲面积比例均为3:7，2010年这一比例增加到4:6；叶尔羌河流域人工与天然绿洲的比例在1990、2000、2010年分别为4:6、5:5和6:4；.（3）近几十年塔里木河干流典型断面径流量及胡杨年轮生长量的变化趋势较一致，呈显著下降趋势（统计量Z0＞2.58）；枯水期间分别在75%和90%来水频率下，塔里木河干流流域因耕地超载所挤占的生态水量分别达到4.64亿m3和6.1亿m3。地下水抬升幅度随着生态输水量的增大而变大；同一输水量下，离河越近地下水抬升响应越敏感；当生态输水量少给1亿m3后，离河距离与地下水位的关系为：y = 3.3503 + 2.5728 x (r2 = 0.9460, p < 0.01) 。.（4）当生态输水量减少1亿m3后，距河道1050m范围以内的地下水抬升幅度将平均减少1.01m，31.50km2的胡杨林由正常生长变为逐渐衰败，3.50 km2的胡杨林由衰败变为逐渐死亡。75%来水频率下，因耕地超载146.2km2的胡杨林由正常生长变为衰败、16.2 km2由衰败变为死亡；90