艾比湖湿地生态环境演变及生态修复研究

本项目面向干旱区湿地生态保育和恢复的现实需求，以新疆天山北坡艾比湖湿地自然保护区为主要研究对象，针对自然和人类活动耦合作用下的湿地退化问题，在实地踏勘、观测、采样研究的基础上，应用"3S"技术、生态水文学与数量生态学等方法，揭示干旱区湿地生态环境演变过程及其对生态环境的影响；分析研究区不同时期的湿地面积动态变化规律，结合自然、社会经济因素之间的定量关系，确定湿地系统生态环境演变过程及其驱动机制，并分析湿地面积变化对湿地流域生态环境的影响；通过"3S"技术对不同时期的水位进行模拟，确定不同时期的湿地适宜水位；针对湿地生态补水与生态系统自身节律不匹配问题，建立对湿地生态恢复的分时生态补水方案，并推算该区域潜在的湿地恢复规模，从而提出湿地可持续开发利用途径及人类活动与湿地生态环境之间的和谐调控关系。这将为防止干旱区湿地生态环境持续恶化，促进绿洲经济持续发展提供科学依据。

针对艾比湖湿地的“大风、干旱缺水、高盐、沙化”等严重的环境问题， 2012—2015年环艾比湖湿地进行野外监测及在湖滨芦苇湿地采取一些生态修复措施。研究表明：①环艾比湖湿地土壤表层盐分、含水量和pH的空间分布多呈现不规则条带状格局，其中土壤盐分西北部 (21.07 g/kg)>东南部(15.26 g/kg)> 西南部(10.68 g/kg)>东北部(7.81 g/kg)；土壤含水量东北部(68.63 g/kg)>西南部(57.32 g/kg)>西北部(51.7 g/kg)>东南部(26.45 g/kg)；土壤pH西北部(8.79)>西南部(8.52)>东南部(8.49)>东北部(8.32)；参照新疆土壤盐渍化分级标准，距湖15 km和距湖5 km属于轻度盐渍化，湖滨及距湖10 km属于中-重度盐渍化；博河下游养分含量高于精河下游，土壤养分含量总体偏低，具有较强的表聚性。 ②近50年来博、精河流域降水量呈现增多趋势，精河和博尔塔拉河径流年际变化平稳，通过对艾比湖8期遥感影像进行解译分析，艾比湖湖泊总面积从1972年的583.14 km2减少到2011年的468.11 km2；湖泊质心向东南方向偏移了1.23 km，6~10月，艾比湖湖泊水位呈明显的降低趋势；1900至2011年间，植被退化总面积达781.313 km2，植被覆盖景观趋于明显破碎化；气候暖干化、大规模的垦荒、水利工程修建等是造成艾比湖湿地退化的主要因素；③艾比湖湿地灌丛生境、草甸生境和乔木生境表层土壤聚盐和聚养现象极为显著，其中芦苇适生的土壤盐分含量为不大于10 g/kg，土壤pH值变幅在8.28~8.46之间，属弱碱性土壤。艾比湖桦适生土壤特征为盐分含量变化范围为0.05%~2.47%，pH变幅为7.78~8.48，属轻度盐渍化土壤。随土壤含盐量的升高，草本比例减少，灌木和乔木比例有所增加；土壤盐分含量为2.40%~3.12%时对艾比湖湿地植物多样性的影响最大；④湖滨芦苇湿地引水围堰工程的实施，退化湿地的植被、土壤均得到了不同程度的改善，围堰区土壤水分比未围堰区平均增加了6 g/kg，有机质含量增加了39.4%，土壤全氮增加了10.9%，土壤pH值降低了1.3%，土壤达到中、轻度盐渍化水平。植物种类由旱生向水生演化，植被恢复为鸟类提供了栖息地，在防风固沙方面创造生态价值，围堰区养殖鱼、蟹创造经济价值。