黑河作为典型内陆河流域,众多下游尾闾湖水环境演变研究成果,为不同尺度上的综合集成奠定了基础;树轮水文学是目前重建高分辨率水环境变化的重要方法之一;湿地结构变化过程及生态水文响应机制是生态恢复的研究热点。本项目综合应用树木年轮学、历史地理、水文、第四纪、GIS等技术和方法,拟开展以尾闾湖演变为主的水文过程及其驱动下的耦合植被-土壤-水文等湿地结构的生态-水文变化过程的研究;解决"河/湖岸林树木径向生长变化的生态-水文过程响应机制"和"尾闾湖及湿地水文-生态过程耦合机制"关键科学问题;认识和甄别以人类活动为主、气候变化为辅驱动的黑河下游尾闾湖群区水环境演变过程,展现不同时空尺度黑河下游湿地结构变化过程。"气候变化和人类活动影响下流域生态-水文过程的响应机制"是黑河重大研究计划的5大核心科学问题之一,本申请针对重大研究计划2011年指南中"尾闾湖演变及湿地结构变化过程与生态需水量"的重要方向。
climate background;shrub dendrochronology;terminal lake;wetlands;environmental evolution
项目执行期间,根据项目研究目标和重点内容及年度计划,主要开展了以下4方面的工作。1)基于黑河下游荒漠灌木霸王年轮学研究,分析了该地区近160年来气候干湿变化。在年代际尺度上,黑河下游地区经历了1840s-1850s初、1890s初-1900s和1970s末-1980s中三个较为湿润的时期。这一结果为认识黑河下游尾闾湖及湿地演变提供了最为直接的气候背景,同时对于研究干旱区沙漠化过程具有很好的指示意义。2)根据水分补给特点,黑河下游尾闾湖及湿地可分为径流补给型、地下水补给型和降水补给型。基于近50年来7期遥感影像资料及流域气候水文资料分析表明,区域人类活动影响下的流域水文变化主导了黑河尾闾湖及湿地景观结构的时空格局变化;而在暖干化气候背景下,湖泊湿地逐步演变并维持以盐碱地和草地为主的景观类型。3)根据东居延海不同湖岸阶地柽柳树轮年代学分析,湖泊退缩发生在1900-1940s和1990s初,湖泊先扩张后退缩分别发生在1950s末和1970s初,持续扩张发生在2002-2008年,2009至今稳定在40km2左右。结合器测气象水文记录和代用指标,通过对比中下游水资源利用状况,发现东居延海湖泊进退由气候变化和人类活动共同影响,尤其是人类活动影响。近年来湖泊重新回复并保持一定水面是由政府主导的流域分水计划主导的。4)28条河岸林胡杨年轮年表研究结果表明在绿洲尺度上,2001年是绿洲退化最为严重的年份,1969年代表了近60年来最好的状况;分水10余年来,绿洲较1990-2002退化阶段有一定程度恢复,但较之1989年之前的状况还有很大差距。该项研究成果将为下游生态环境恢复和流域水管理提供重要参考依据。课题执行期间,发表论文8篇,其中SCI论文5篇,另有2篇投稿在审;参加相关会议4人次,口头报告4次;培养研究生2名,毕业硕士生1名;完成了课题任务和目标。