干旱区典型绿洲系统动态演变过程与生态响应研究/以和田绿洲为例

According to field survey, calendar year statistical data, hydrological data and multi-time remote sensing image data, systematic analyze the changes of oasis scale, population and social subsystems in the calendar year. It will present the evolution in space and time of oasis system, analyze the interrlations and functions of variables of each complex non-linear subsystem factor layers in oasis, scientific reveal the interaction between the various factors that make up the oasis system and the couple relationship of oasis scale and ecological evolution, and determine the early-warning index system of oasis scale expansion. The study will use non-linear dynamics method, highly congregate the data resouces of socio-economic, field data and remote sensing image information, estabilish the non-linear model and calculate the suitable scale of oasis. It will use 3S technology and cellular automata model to determine the spatial distribution of oasis, simulate and predict the resopnse relationship between suitable scale of spatial distribution of oasis and the ecological evolution.

根据实地调查、历年统计数据、水文资料和多时段的遥感影像数据，系统分析历年绿洲规模、人口和社会子系统的变化，展现绿洲系统时空演化过程，分析绿洲复杂非线性系统各子系统因素层变量的相互联系与作用，科学揭示组成绿洲系统的各因素之间的相互作用以及绿洲规模与生态演变之间的耦合关系，确定绿洲规模扩张的预警指标体系；应用非线性动力学的方法，高度集合社会经济、野外数据、遥感影像信息的数据源，对绿洲系统各要素的非线性特征进行定量化分析，建立非线性动力学模型，计算绿洲适宜规模；以3S技术与元胞自动机模型的集合来确定绿洲的空间分布；模拟预测绿洲适宜规模空间分布与可能引起的生态演变之间的效应关系。

在干旱区山地～荒漠～绿洲三大系统中，绿洲处于中心地位。但随着人口的增加，社会经济的发展，绿洲生态系统所承载的压力日益增加，绿洲面积的不断扩展引来一系列生态环境问题。因此科学揭示绿洲系统动态演变、确定绿洲规模扩张的预警指标体系、界定绿洲适宜规模与生态响应模拟预测研究十分重要。.根据项目的研究目标、研究内容已建立了生态与地理综合数据库，项目各项任务已顺利完成并取得以下成果：①基于和田地面站 1953~2014年的气温、降水数据以及同古孜洛克和乌鲁瓦提站1957~2014年径流数据，分析了和田河源流区近60年的径流特征及对气候变化的响应。②过去23年，和田绿洲植被覆盖面积和植被覆盖度均呈升高趋势，绿洲覆被重心整体西移。2016年相比1994 年，绿洲植被覆盖面积增加 553 km2，增长了19.6%。气候变化对和田绿洲覆被变化存在一定影响，但人类活动影响最直接。其中耕地开垦、作物种植是和田绿洲覆被增加的最主要因素，而城市基建是引起绿洲覆被减少的最主要因素。③近17年和田地区植被覆盖月际变化表现为先增加再减少，年际变化表现为显著上升趋势，增速为 0.452／10a。17年和田地区植被覆盖增加和减少的区域分别占总面积的 4.48％和0.21％，绿洲及昆仑山北部部分区域变化剧烈，高海拔区域基本不变。植被覆盖与温度为正相关，植被生长滞后于温度两个月；与降水以负相关为主，滞后效应不明显。NDVI与平均温度以负相关为主，与降水以正相关为主，与降水的相关性较温度的相关性高。④2010~2018年，和田地区土地利用变化较为显著，耕地、城镇村及工矿用地、交通用地均呈增加趋势，园地、林地、草地、水域及未利用地呈减少趋势。研究区生态系统服务价值呈下降趋势，减少了5.89×108 元。各地类生态系统服务价值均呈减少趋势，其中水体构成生态系统服务价值的主体。区域生态功能的调节服务＞支持服务＞文化服务＞供给服务，水文调节与废物处理是最主要的单项服务功能。⑤比较研究了两种绿洲适宜规模数学模型，最后验证了水热平衡模型符合干旱区绿洲适宜规模计算模型。