鄂尔多斯高原泊江海子湖泊生态脆弱性评价

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泊江海子湖泊位于西北内陆鄂尔多斯高原中北部,区域降雨稀少而蒸发强烈,水资源短缺、生态环境脆弱特征突出。泊江海子湖泊水面中的湖心岛,是世界濒危物种、国家一级保护野生动物遗鸥的繁殖栖息地。遗鸥作为一种狭栖性物种,对繁殖生存环境的要求相对特殊,仅选择荒漠半荒漠区湖泊中高出水面1-2米的湖心岛作为其繁殖栖息地。泊江海子湖泊作为遗鸥的重要繁殖栖息地,曾一度承载了全球遗鸥数量的60%以上,以泊江海子湖泊为中心建立的鄂尔多斯遗鸥国家级自然保护区也是当前世界范围内唯一以保护遗鸥及其繁殖栖息地为目的的保护区。但近十几年来,泊江海子湖泊不断萎缩甚至发生干涸,湖泊生态脆弱性不断增加,湖泊可为遗鸥提供繁殖栖息地的重要生态服务功能严重退化。泊江海子湖泊生态脆弱性变化过程及其驱动因素的研究,对泊江海子湖泊和遗鸥繁殖栖息地的保护及其可持续健康发展具有科学与现实的双重重要意义。  本文所研究的泊江海子湖泊生态脆弱性即是泊江海子湖泊生态功能变化所体现出的脆弱性。泊江海子湖泊地处西北半干旱生态脆弱区,同时其所在流域为四周高中间低的完整闭流盆地,使得流域水文条件变化成为维系湖泊生态系统结构和功能稳定性的决定性因素。泊江海子湖泊属浅水湖,其可为遗鸥繁提供殖栖息地的生态功能变化所反映出的湖泊脆弱性与湖泊水量、水位或水面面积变化密切相关。而研究区资料缺乏,尤其是湖泊面积、水位、入湖径流量等关键生态水文数据缺乏。因湖泊水面面积变化可用遥感监测而成为泊江海子湖泊脆弱性变化研究的重要切入点。本文基于遥感数据定量提取并分析了泊江海子湖泊面积变化,同时分析了泊江海子湖泊所在流域的气候要素变化和土地利用变化,并综合调查监测数据选取与泊江海子湖泊面积变化紧密联系的指标构建了泊江海子湖泊生态脆弱性指标体系进行评价。结合湖泊脆弱性评价结果及研究区环境特征,利用相关系数法、弹性系数法等从气候变化和人类活动两大方面对泊江海子湖泊生态脆弱性驱动因素进行定性与定量的分析,并针对性的提出了泊江海子湖泊生态脆弱性调控策略。本文所取得的主要研究成果如下:  (1)1973-2015年间泊江海子湖泊面积变化经历三个阶段:增大期(1973-1979年),稳定期(1980-1999年)和萎缩期(2000-2015年)。湖泊可为遗鸥提供繁殖栖息地的面积阈值约为5.49-11.31km2,研究期内湖泊可连续稳定的为遗鸥提供繁殖栖息地的时间跨度为1980年到2003年8月。  (2)泊江海子流域气候要素在1973-2015年间变化明显,年降雨量和年内集中降雨量(7月和8月)呈不断下降的趋势,年均气温和年蒸发量则呈不断上升的趋势。年均降雨量在1982-1998年和1999-2015年比1973-1979年分别下降了13.28%和14.79%,年内集中降雨量则分别下降了17.59%和29.93%。年均气温在1998-2015年分别比1973-1986年、1987-1997年升高了1.5℃和0.8℃。年蒸发量在1999-2015年间比1973-1998年间增加了11.89%。泊江海子流域土地利用时空变化显著。草地、耕地和未利用地是最主要的土地利用类型,研究期内草地处于动态转换平衡状态,约占流域总面积的70%;耕地和未利用地分别呈增加和减少的趋势,变化比例分别占流域总面积的6.05%和7.62%,其各自的主要转入来源或转出去向均为草地。1995-2000年是土地利用转换最为频繁的时段,2005-2010年的土地利用变化动态不平衡状态最为突出。土地利用空间变化呈东西部及中北部耕地增加、南部未利用地减少的主要趋势。  (3)泊江海子湖泊生态脆弱性1990-2015年间呈不断增加的趋势。湖泊在1990年和1995年呈较低生态脆弱性,脆弱性指数分别为0.5793和0.6364;2000年和2005年呈中等生态脆弱性,脆弱性指数分别为0.5343和0.4758;2010年和2015年分别呈较高生态脆弱性和高生态脆弱性,脆弱性指数分别为0.4195和0.3607。泊江海子湖泊生态脆弱性空间变化分析结果显示流域西部和东部区域在2000年以后生态脆弱性增加明显,对泊江海子湖泊生态脆弱性影响程度最大。流域东西部空间脆弱性增加明显的区域面积约占流域总面积的16.65%。  (4)泊江海子湖泊生态脆弱性变化受气候变化和人类活动的综合干扰。其中,1973-1999年间湖泊生态脆弱性变化主要受到气候变化的影响,降雨是影响泊江海子湖泊生态脆弱性变化的主要气候要素;2000-2015年间则受到气候变化和人类活动的综合作用影响,年降雨量和年内集中降雨量减少、气温升高和蒸发量增加是此时段内气候变化对泊江海子湖泊生态脆弱性变化产生影响的主要表现形式,植被生态恢复工程和水利工程建设以及居民用水量的增加是此时段内人类活动对泊江海子湖泊生态脆弱性变化产生影响的主要表现形式。1980-1999年间气候变化和人类活动对泊江海子湖泊脆弱性变化影响的贡献率分别为76.03%和23.97%;2000-2015年间两者的贡献率则分别为45.46%和54.54%。2000-2015年间人类活动对泊江海子湖泊生态脆弱性变化的贡献率较1980-1999年间增长了30.57%;且此时段内人类活动间接影响贡献率达到了30.77%,高于人类活动直接影响贡献率。  (5)在泊江海子湖泊生态脆弱性调控对策上,合理规划流域水资源利用和土地利用,清除河流上游淤地坝、回填使用率较低的大口井、减少域内高耗水植被等,是降低泊江海子湖泊生态脆弱性、恢复泊江海子湖泊生态功能的重要举措,必要时可考虑域外生态输水。
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