生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應

生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月學習的目的與任務弄清全球變化背景下MODS的特征與規(guī)律；了解SPAC的理論與意義；弄清流域生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應機制與特征；了解塔里木河流域生態(tài)系統(tǒng)的反饋機制；弄清生物資源的概念及分類；了解生物多樣性與資源利用的關系；初步了解不同生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的結構與組成；了解生物多樣性現(xiàn)狀及生物資源保護的意義。第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、水—氣耦合研究的借鑒與啟示水—氣耦臺強調的是水文要素與大氣要素之間復雜的聯(lián)系，從系統(tǒng)論的角度而言，宏觀上更側重于海洋系統(tǒng)與大氣系統(tǒng)之間的聯(lián)系，在微觀上即使在陸地系統(tǒng)內部亦存在諸多水一氣耦臺的實例，土壤孔隙及土壤水分組成的微系統(tǒng)正是這種關系的反映。

第一節(jié)全球變化背景下MODS的特征與規(guī)律

氣候作為人類生存環(huán)境和重要的生產資源，其中光、溫、水、氣等氣象要素是物種進化，種群演替、景觀與植被形成和遷移等生態(tài)系統(tǒng)變化的重要驅動力生態(tài)系統(tǒng)與氣候系統(tǒng)通過地面與大氣之間能量平衡、水汽交換和生物地球化學循環(huán)相互作用、相互影響．第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、SPAC研究的作用與意義SPAC（Soil-Plant-AtmosphereContinum）即土壤－植物－大氣連續(xù)體水分經由土壤到達植物根系，被根系吸收，通過細胞傳輸，進入植物莖，由植物木質部分到達葉片，再由葉片氣孔擴散到靜空氣層，最后參與大氣的湍流變換，形成一個統(tǒng)一的、動態(tài)的、互相反饋的連續(xù)系統(tǒng)，即SAPC系統(tǒng)。SPAC系統(tǒng)1.SPAC系統(tǒng)的提出及原理分析水分是生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的因子，水分持續(xù)不斷地循環(huán)和運動，維系著生命體的生存和發(fā)展。第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月SPAC是有幾個系統(tǒng)組成的不同制度上的耦合系統(tǒng)，系統(tǒng)耦合過程中存在著一系列的系統(tǒng)界面，植物與大氣、土壤與大氣、土壤與根系、潛水層與土壤層等之間的多個界面，水分在SPAC中運行時往往通過系統(tǒng)的界面來實現(xiàn)其過程。2.影響植物根系吸水土壤水分的主要因素2.1土壤因素的影響土壤對植物根系吸水的影響主要包括不同土壤水力特性對于水分在土壤、土壤-根系間傳輸?shù)挠绊?，以及不同的土壤物理特性對于植物根系生長發(fā)育的影響2.2植物因素的影響在SPAC系統(tǒng)的水流運移中，植物是聯(lián)系土壤中優(yōu)先的水源和周圍大氣內具有無限容量的水分的主要環(huán)節(jié)2.3氣象因子的影響不斷變化的氣候條件，決定著植物對水分的需求，并由此而調節(jié)了SPAC系統(tǒng)內部的水勢梯度第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、SPAC理論與實踐研究根系吸水微觀模型又稱單根徑向流模型，研究流向和進入典型單根的徑流量，假定此單根可以看成無限長、半徑均勻、具有均勻吸水特性的圓柱體，作為整體的根系用一系列這樣的單根來描述根系吸水宏觀模型又叫根系模型，它把整個植物根系看成是每一深度的土層中均勻分布而整個根區(qū)的根密度隨深度而變化的擴散吸水器，整個根系統(tǒng)以速率S從不同深度的土壤中吸收水分。1.植物根系吸水模型經驗模型以假定植物根系分布均勻，土壤水勢均一為基礎，物理學與生物學意義正確，但是參數(shù)南移測定，不便于實際應用理論模型以電流的產生與電壓差成正比的相似原理為基礎，利用根系吸水速率與土壤和根系水勢的差的關系進行建模半經驗半理論模型則較好地考慮植物生長對水分吸收的影響，以及植物根系阻力與水流推動力和水流速度的關系。第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.水熱交換與蒸散特征土壤-植物-大氣中的水熱傳輸（SVAT）是一個相互關聯(lián)、相互作用的整體。水分循環(huán)和熱量輸運是在土壤、植被、大氣統(tǒng)一體內的兩個基本交換過程將SPAC分為三個層次，即土壤層、植被層和位于一定參考高度的大氣層，水分和熱量在SPAC中的傳輸就可以分為以下幾個過程：土壤中的水熱遷徙（遵循土壤水動力學的原理）；土壤表面和植物冠層大氣間的水熱交換（即地表蒸發(fā)和濕熱交換）；植物冠層中的水熱遷移（葉面向植物冠層大氣的蒸騰和顯熱交換）；冠層大氣和參考高度大氣層之間的水熱交換。第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.SPAC系統(tǒng)的研究展望SPAC系統(tǒng)的研究已達30余年，但依然是方興未艾SPAC系統(tǒng)的復雜性不僅在于自身，而且在于由點到面的尺度擴展

四、MODS特征及規(guī)律1.1MODS的一般特征土地利用與覆蓋變化的狀況直接反映了區(qū)域性的響應特征，LUCC的過程及特征，與景觀格局密切關聯(lián)，指示區(qū)域性的環(huán)境變化特征。1.LUCC及其對全球變化的響應LUCC直接引起了植被外貌的變化，人類活動也自然成為影響干旱區(qū)MODS耦合類型的重要因素。區(qū)域氣候類型、土壤狀況、下墊面性狀以及自然與人為因素的組合，都對MODS關系具有重要影響。第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月①水熱狀況在中國西部干旱區(qū)，特別是以天山、昆侖山、阿勒泰山和祁連山等為依托的地貌構架，直接影響著干旱區(qū)的水熱狀況。②景觀帶譜在干旱的背景下，氣候條件和地貌格局的特異性，形成了干旱區(qū)植被與土壤的地帶性分布規(guī)律，分布規(guī)律在MODS的山地系統(tǒng)中表現(xiàn)得尤為突出，構成了山地豐富多彩的垂直景觀帶譜③氣候效應干旱區(qū)的氣候因子的差異必然導致植被類型和水文特征等的差異，了解區(qū)域氣候的特征和變化規(guī)律，總體上可以把握MODS耦合特征在中亞干旱區(qū)，氣候效應與植被覆蓋變化有直接聯(lián)系，下墊面生物和環(huán)境物理屬性差異，在一定程度上也將影響局地或區(qū)域性氣候，建立氣候系統(tǒng)和生物系統(tǒng)之間的相互依存和相互作用過程的模式，可以更直接地了解區(qū)域NPP的變化以及生態(tài)系統(tǒng)的耦合關系第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2MODS的變化規(guī)律①MODS耦合關系的一般特征在地球特定的區(qū)域上，由基本要素所蘊涵的地質、地貌、氣候、水文、土壤、植被以及人為活動狀況，是區(qū)分和判定耦合關系及其類型的重要因素。表1MODS中各系統(tǒng)的特征和耦合關系第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在MODS的耦合關系中，各系統(tǒng)之間有著十分密切的關系。一般而言，地貌類型與氣候特征決定耦合類型的基礎和框架，水文特征決定耦合類型的空間格局，植被類型反映耦合類型的外貌，土壤狀況影響耦合類型的功能，人為活動制約耦合類型的演變過程。②MODS的界面過程在MODS中，系統(tǒng)之間存在著多種界面。以土壤與大氣介質為代表的相互作用界面更具有特色。土壤是一種具有復雜孔隙系統(tǒng)的自然體，其中的孔隙為水和空氣所充滿，土一氣界面具有重要的生態(tài)學意義。土一氣界面上的水分通量向上傳遞表現(xiàn)為土壤水分的蒸發(fā)，向下則表現(xiàn)為水分的入滲。土氣界面具有相對簡單和物理屬性相對穩(wěn)定的特征，第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月③若干規(guī)律及特征全球變化對于旱區(qū)資源環(huán)境的分布格局與時空變化造成了一定程度的影響，制約了LUCC的趨勢與過程，并通過水熱狀況、景觀帶譜、氣候效應、土地利用與人為活動表現(xiàn)出來；而上述特征又與MODS具有密切的耦合關系中亞干旱區(qū)氣候具有暖濕化的特征，與我國北方地區(qū)氣候干旱化的趨勢具有一定的差異性，這種響應機制制約了MODS的特征與規(guī)律系統(tǒng)的界面特征與界面過程，特別是水資源的形成、轉化與消耗規(guī)律直接反映了干旱區(qū)MODS對全球變化的響應過程MODS的空間格局、動態(tài)變化、時空特點以及尺度轉換與耦合模式問題，反映了系統(tǒng)之間及其內部的生態(tài)學機制。第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.MODS耦合關系研究的新進展MODS耦合關系是研究干旱、半干旱地區(qū)山盆體系一系列特征及其過程的重要橋梁2.1山盆體系生態(tài)流的特征一個景觀過程往往伴隨著許多種流的發(fā)生，各種流的特征、過程與變化規(guī)律就構成了生態(tài)流的內涵在MODS中，土壤、水分、大氣中的物質轉化、能量傳輸過程中伴隨著信息的傳遞，山地、綠洲及荒漠系統(tǒng)中的信息傳遞過程有著十分復雜的機理。第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2干旱區(qū)綠洲空間結構特征綠洲是人類在干旱區(qū)從事各種生產經營活動的中心在綠洲系統(tǒng)中，人類就是利用自然界資源與環(huán)境的潛能，盡可能最大限度地轉化為人類生存與發(fā)展的物質、能量及信息；同時，在社會經濟活動的過程中，通過系統(tǒng)的反饋機制，維護系統(tǒng)的協(xié)調穩(wěn)定性荒漠生態(tài)系統(tǒng)是一種相對脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，它也是一種開放的、處于非平衡態(tài)的非線性系統(tǒng)。正是在不斷交換能流、物流及信息流的過程中，輸入了負熵流，才維持了系統(tǒng)的有序性。2.3荒漠生態(tài)系統(tǒng)的信息特征2.4水域生態(tài)系統(tǒng)的水鹽耦合關系規(guī)律第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5MODS耦合關系的界面過程及其特征山地一綠洲系統(tǒng)界面的特征，綠洲一荒漠過渡帶的生態(tài)過程以及MODS綜合體的界面過程，都離不開水分、土壤、空氣等介質，而水是干旱區(qū)自然環(huán)境綜合體中最活躍的因素，是自然界物質循環(huán)和能量轉化以及信息傳遞的主要媒介。3.MODS研究的理論創(chuàng)新性3.1首次提出山地一綠洲一荒漠系統(tǒng)(MODS)耦合概念及其理論與方法，拓展了地理信息科學、景觀生態(tài)學等學科的研究領域3.2以水資源的形成、轉化、消耗為主線，探索MODS界面過程與動力學機制，提出西部干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境演變的基本過程3.3從耗散結構理論系統(tǒng)熵的變化以及生態(tài)脆弱性的角度分析綠洲穩(wěn)定性機制第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4.MODS研究現(xiàn)實意義與研究展望4.1MODS耦合關系研究，強調了生態(tài)系統(tǒng)“三流”與界面過程，相關原理與規(guī)律，直接指導生態(tài)建設的宏觀布局與人為調控4.2水鹽平衡節(jié)點研究，直接指導綠洲可持續(xù)發(fā)展的客觀實踐4.3應用生態(tài)學的反饋機制，探討一定土地利用與覆蓋條件下的MODS調控模式，成為耦合關系研究的落腳點4.4關于MODS耦合關系的理論與方法，特別是要素之間，子系統(tǒng)之間的關系模擬與定量分析需要進一步研究與深化。第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)流域生態(tài)系統(tǒng)的特征流域生態(tài)學或者河流生態(tài)學的發(fā)展，為人們探討流域生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能與動態(tài)變化以及對全球變化的響應提供了重要的理論依據與方法論的指導一、流域生態(tài)系統(tǒng)的意義與作用生態(tài)系統(tǒng)管理作為生態(tài)學、環(huán)境學和資源科學的復合領域以及自然科學、人文科學和技術科學的交叉學科已經成為當代科學發(fā)展的熱點。第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、流域生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應

瑪納斯河流域是準噶爾盆地的重要內陸河，在干旱區(qū)具有重要的典型性。流域孕育的瑪納斯綠洲受人類活動影響較大，為新疆典型人工綠洲之一瑪納斯河流域生態(tài)系統(tǒng)變化具有一系列的特征，而綠洲演變過程主要有天然綠洲一人工綠洲，荒漠一人工綠洲，人工綠洲一荒漠，天然綠洲一荒漠等不同模式。1.瑪納斯河流域生態(tài)系統(tǒng)的演變伊犁河流域(國內部分)位于歐亞大陸腹地中心，屬中溫帶大陸性氣候伊犁河是亞洲中部的一條內陸河，又是中國和哈薩克斯坦的國際河流。2.伊犁河流域生態(tài)系統(tǒng)的特征第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在全球變化的背景下，伊犁河流域有較大的生態(tài)容量，但總體上還是屬于生態(tài)脆弱的地區(qū)水土流失和農業(yè)污染(化肥淋溶、農藥殘留)、部分低坡土地鹽漬化問題突出。圖1伊犁河流域示意圖第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、塔里木河流域生態(tài)系統(tǒng)反饋機制1.生態(tài)系統(tǒng)反饋機制的原理和特點生態(tài)系統(tǒng)的反饋作用過程，是生態(tài)系統(tǒng)的固有屬性。自1972年，塔里木河下游大西海子斷流以來，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了劣變。塔里木河流域的生態(tài)環(huán)境問題，是人類不合理地開發(fā)和利用水土資源，導致相關生態(tài)因子的耦合關系改變，生態(tài)系統(tǒng)結構紊亂、功能失調、穩(wěn)定性失衡或降低的復雜過程。在生物生長過程中，個體越來越大；在種群增長的過程中，種群數(shù)量不斷上升，這屬于正反饋。正反饋雖然是有機體生長、發(fā)育所必需的，但它不能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)負反饋主要是指生態(tài)系統(tǒng)受到外界影響或干擾后，生態(tài)系統(tǒng)通過一系列的自動調節(jié)功能，來減輕這種干擾或影響的程度，并力圖恢復到平衡或穩(wěn)定狀態(tài)的過程。第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2人類活動影響下的生態(tài)系統(tǒng)反饋概念模式第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月生態(tài)系統(tǒng)反饋機制的建立是與熵的原理分不開的。流域生態(tài)系統(tǒng)作為一個開放的系統(tǒng)，只要能夠從外部環(huán)境得到足夠的負熵流以抵消內部的熵增，生態(tài)系統(tǒng)將形成耗散結構系統(tǒng)，并朝著進化的方向發(fā)展。塔里木河下游大西海子自20世紀70年代初斷流以來，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了劣變，河道干涸、植被退化、風沙頻繁、生物多樣性減少、土壤有機質和養(yǎng)分喪失，地下水位也發(fā)生了明顯的下降趨勢表2塔里木河下游斷面地下水埋深變化(輸水工程前)第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.生態(tài)輸水工程對植被格局的影響水文狀況影響生態(tài)系統(tǒng)的時空特征，制約復雜系統(tǒng)中要素之間的耦合關系以及反饋機制缺水是干旱區(qū)植被恢復的主要制約因素，缺水限制自然植被的繁榮，缺水影響生態(tài)的重建方式。表3塔里木河下游輸水過程中植被覆被狀況第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.生態(tài)輸水工程對生態(tài)環(huán)境的效應地下水位回升恢復河道通水加寬河流植被恢復在離河300m范圍，地下水埋深<5m區(qū)域，兩岸荒漠植被的種類有了明顯的增加，且胡楊、檉柳等喬灌木植被重新恢復了開花結實的生殖能力，并存在沿河橫向范圍的開花時間梯度，表明植被生態(tài)系統(tǒng)已重新趨于活躍。胡楊與怪柳第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4.生態(tài)輸水的景觀格局變化分析采用2000年Landsat/TM影像和2005年CBERS一2/CCD影像，塔里木河下游1：100000地形圖及其矢量化數(shù)據，研究區(qū)統(tǒng)計資料及野外考察資料和實地景觀照片4.1數(shù)據來源與方法遙感圖像處理軟件ERDAS及ARC/INFO軟件七種景觀類型分別為：耕地景觀，主要是旱地農田；林地景觀，包括河岸林、灌木林、疏林地及各類園地；草地景觀，包括覆蓋度大于5％的各類天然草地、改良草地和割草地；水域景觀，包括河渠、湖泊、水庫、坑塘、沼澤、灘地等；建筑用地景觀，指城鄉(xiāng)居民點及其以外的工礦企業(yè)用地、共用設施用地及交通用地等；沙地景觀，指地表以沙為主，植被覆蓋度小于5％的土地；戈壁、裸土、裸巖石礫景觀，主要包括戈壁、鹽堿地、裸土地、裸巖石礫地等，研究范圍共計4095.66km2。第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2計算結果與分析①景觀類型面積變化分析圖3塔里木河下游2000－2005年景觀類型面積變化第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月表4塔里木河下游2000-2005年景觀類型面積變化第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月②景觀指數(shù)變化分析表5塔里木河下游2000-2005年景觀格局指數(shù)變化通過理論研究和實踐探索，分析生態(tài)系統(tǒng)的反饋機制，特別是負反饋機制，尋找系統(tǒng)正常運轉的狀態(tài)或結點，揭示生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全的閾值范圍或適宜界限，對于探索生態(tài)可持續(xù)的理論與模式，建立生態(tài)恢復與重建的實驗示范，遵循生態(tài)規(guī)律和生態(tài)倫理，協(xié)調人與自然的關系，實現(xiàn)資源、環(huán)境、生態(tài)、社會、經濟的協(xié)調發(fā)展，是使不同類型的生態(tài)系統(tǒng)成為能持久地為人類造福的系統(tǒng)，具有重大的科學價值。5.生態(tài)系統(tǒng)反饋的作用和意義第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)綠洲生態(tài)系統(tǒng)的特征一、綠洲生態(tài)系統(tǒng)研究的進展綠洲與荒漠相互卻別又相互聯(lián)系，即綠洲寓于荒漠、異于荒漠，兩者又依一定條件互向其對立面轉化。綠洲是干旱環(huán)境下一定時段內，生物過程頻繁、生產量高于周圍環(huán)境的鑲嵌系統(tǒng)綠洲是在干旱氣候條件下形成的、在荒漠背景基質上以天然徑流為依托，并具有較高NPP，以中生或旱生植物為主要植被類型的中小尺度景觀綠洲是存在于干旱區(qū)、以植被為主題的、具有明顯高于其環(huán)境的NNP的，以來外源性水源存在的生態(tài)系統(tǒng)第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月綠洲是存在于干旱區(qū)的特殊生態(tài)系統(tǒng)；綠洲的主體景觀是繁茂的植被，它們形成了與周圍環(huán)境成鮮明對比隱喻性植被群落，綠洲具有明顯高于其環(huán)境的第一性生產力水是綠洲形成和維持的根本要素。綠洲的植被依賴于來自山區(qū)的地表和地下水生長，以此界定干旱區(qū)綠洲與非綠洲的界限。現(xiàn)代綠洲是干旱區(qū)人類生存最重要的的基地，密集的人類活動是現(xiàn)代綠洲的特征，因此從地理學的觀點出發(fā)，綠洲是干旱區(qū)特殊的地理景觀，同時也是干旱區(qū)最重要的人地關系地域系統(tǒng)。綠洲是干旱區(qū)人類賴以生存的基礎，也是干旱區(qū)經濟發(fā)展的承載體，是干旱區(qū)的核心，綠洲的可持續(xù)發(fā)展與干旱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展在相當大的程度上具有相同的含義。干旱區(qū)的農業(yè)更多地體現(xiàn)出綠洲農業(yè)的特色，第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、綠洲生態(tài)系統(tǒng)的一般特征1.綠洲生態(tài)系統(tǒng)的特征與規(guī)律①綠洲相對孤立，自然與人為環(huán)境封閉，不利于對外交流與聯(lián)系②綠洲以來地表徑流存在，依靠開發(fā)水資源而擴大，且有圈層結構特征，綠洲科分成內核和外圈兩部分③各綠洲具有相似的自然條件和資源，導致了綠洲經濟結構的一定水平的趨同性④現(xiàn)代綠洲最活躍的因素是人，人類活動決定著綠洲的演化方向第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.綠洲穩(wěn)定性的特征及規(guī)律2.1綠洲景觀穩(wěn)定性景觀尺度的穩(wěn)定性包括了恒定性、持久性、慣性、恢復性、抗性、變異性、變幅等概念的內涵。一個遠離平衡的開放系統(tǒng)，在外界條件變化達到某一特定閾值時，量變可能引起質變，系統(tǒng)通過不斷地與外界交換能量與物質，就可能從原來的無序狀態(tài)轉變?yōu)橐环N時間、空間或功能的有序狀態(tài)，這種非平衡狀態(tài)下的新的有序結構，就是耗散結構。2.2綠洲系統(tǒng)穩(wěn)定性在綠洲生態(tài)系統(tǒng)的耗散結構中，也就是在系統(tǒng)與外界交換物質、能量與信息的開放系統(tǒng)中，熵的變化遠遠小于零，也就是遠離平衡態(tài)，系統(tǒng)不斷地從環(huán)境中獲取能量與物質，給系統(tǒng)帶來了負熵，使整個系統(tǒng)有序性的增加大于無序性的增加，新的結構及組織就能自發(fā)地形成。第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3綠洲穩(wěn)定性的特征①綠洲穩(wěn)定性與LUCC密切相關②綠洲穩(wěn)定性有其復雜的過程③綠洲穩(wěn)定性是相對的概念④綠洲穩(wěn)定性是動態(tài)變化的狀態(tài)三、綠洲土地利用與覆蓋變化及綠洲穩(wěn)定性分析1.LUCC與綠洲穩(wěn)定性研究的一般情況LUCC引起綠洲景觀格局的變化及其過程，LUCC和景觀功能的關系，綠洲LUCC的人為和自然因素，LUCC和景觀格局的時空變異規(guī)律，第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.綠洲土地利用狀況與穩(wěn)定性分析2.1典型綠洲土地利用與土地覆蓋變化以MODS中且末綠洲為例，利用遙感制圖的方法，對且末綠洲1989年與1999年土地利用類型分析表明，20世紀90年代且末綠洲處于經濟快速發(fā)展的新時期，土地利用與土地覆蓋變化受政策與形勢變化的影響，圖51989年且末綠洲的土地利用類型第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月圖61999年且末綠洲的土地利用類型第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2綠洲生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價對且末綠洲生態(tài)服務價值的評估采用以下途徑進行：首先對單位面積上每一類生態(tài)系統(tǒng)的某種生態(tài)服務功能進行評價，估計該生態(tài)系統(tǒng)單位面積上所有生態(tài)功能的總服務價值，以此為單價計算某一生態(tài)系統(tǒng)的總生態(tài)系統(tǒng)服務價值，用以下公式表達：式中：V為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務總價值，Pi為單位面積上土地利用類型i的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值，Ai為研究區(qū)內土地利用類型i的分布面積。第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月表6中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值表(元/a.hm2)第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3綠洲生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化表71989和2004年且末綠洲生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.維護綠洲穩(wěn)定性的策略綠洲生態(tài)系統(tǒng)自身具有一定的自我調節(jié)和自我緩沖能力，處于臨界狀態(tài)或者生態(tài)臨界的生態(tài)系統(tǒng)都具有一定的生態(tài)閾限；即只要對綠洲系統(tǒng)的擾動超越了其上限或者下限，綠洲生態(tài)系統(tǒng)就會失去自我調控能力，逐漸發(fā)生生態(tài)系統(tǒng)的退化與劣變，甚至崩潰或消亡。3.1探索綠洲穩(wěn)定性閾值3.2進行綠洲生態(tài)規(guī)劃3.3建設綠洲生態(tài)工程第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)農田生態(tài)系統(tǒng)的特征一、農田生態(tài)系統(tǒng)組成及其特點農田生態(tài)系統(tǒng)作為人為影響巨大的生態(tài)系統(tǒng)之一，全球氣候變化勢必對其造成巨大的影響農田生態(tài)系統(tǒng)是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一個主要亞系統(tǒng)，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分農田生態(tài)系統(tǒng)受人類活動影響極大農田生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落結構較簡單，優(yōu)勢群落往往只有一種或數(shù)種作物，伴生生物為雜草、昆蟲、土壤微生物、鼠、鳥及少量其他小動物，大部分經濟產品隨收獲而輸出系統(tǒng)，留給殘渣食物鏈的較少，養(yǎng)分循環(huán)主要靠系統(tǒng)外投入而保持平衡。農田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有賴于人為活動，如果不加強控制和管理，不斷播種、施肥、灌溉、除草、治蟲，農田生態(tài)系統(tǒng)將會很快退化，占優(yōu)勢地位的作物會被雜草和其他植物所取代。第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)的影響氣候因子一般通過兩個方面影響作物的產量：一方面，氣候因子直接作用于農田生態(tài)系統(tǒng)作物，改變其營養(yǎng)生長和生殖生長；另外，異常的氣候事件能降低植物對各種自然災害和病蟲害的抵抗力。1.氣候變化對作物產量的影響大氣中CO2的升高會影響農田生態(tài)系統(tǒng)凋落物的分解速度2.氣候變化對微生物的影響3.氣候變化對初級生產力的影響在CO2濃度增加的情況下，陸地生態(tài)系統(tǒng)的初級生產力有所提高第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4、全球變化與土壤退化逆境土壤通常是指存在著對植物生長有各種限制因素的土壤，即那些受干旱、鹽堿、洪澇、污染、養(yǎng)分缺乏等因素脅迫，影響植物正常生長的土壤逆境土壤的形成是各種自然因素和人為因素綜合作用的結果，而且不同類型的逆境土壤形成的機制不同紅壤侵蝕景觀中國土壤退化現(xiàn)狀圖第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月水土流失對土壤的影響第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月輕度中度重度正常氟斑牙第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月氟骨病第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒廢棄物對環(huán)境的污染第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1.未來氣候變暖對全球農業(yè)的影響

一些地區(qū)具有更加適宜作物生長的氣候，而另一些地區(qū)對作物則有不良影響。如果不考慮其它因素，一般來說CO2的增加可提高作物產量

世界農產品生成的區(qū)域分布將發(fā)生變化，但全球的糧食供應將可能保持平衡僅通過高緯度地區(qū)潛在性糧食生產地區(qū)的增加，不足以補償目前中緯度高產地區(qū)的減產土壤干旱，將對高產地區(qū)的農業(yè)生產產生重大影響

可能出現(xiàn)紫外線增加和病蟲害加劇臺風頻度增加，也會造成很大損害三、全球變化對農業(yè)生產的影響第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.氣候變暖對中國農業(yè)的影響位于北半球中緯度地區(qū)中國的氣候復雜多變、自然災害頻繁。隨著人口的急劇增長及工業(yè)化和城市化的發(fā)展，農業(yè)正面臨著全球變化額可能威脅2.1全球氣候變化背景下中國變化趨勢(1)溫度和降水格局的重大變化與華北暖干趨勢中國氣候變暖尤以冬季和北方明顯，華北地區(qū)與黃河中下游的降水可能進一步減少，而東北和西北的降水量可能增加華北平原農業(yè)用水越來越不足將是農業(yè)發(fā)展的主要障礙因素第49頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)影響氣候帶和農業(yè)氣候界限的北移寒溫帶大部