1 绪论
1.1 研究背景及意义
草地资源作为全球生态类型中重要组成部分,约占地球陆地面积的 50%,在人类发展的历程中占据着重要作用。我国现存草地面积约为4亿公顷,占地球草地面积的12.5%左右,较耕地面积三倍之多。我国西部牧区草地面积为 2.6 亿公顷左右,是我国天然草地面积的 97%,因此天然草地是西部主要的生态分类,并且在西部生态中占据着主导地位。而我国牧区主要分布在内蒙古自治区、西藏自治区、青海省、新疆维吾尔族自治区、甘肃省和四川省,占据着西部牧区 94.5%的天然草地面积。
作为我国陆地上最大的生态系统,草地资源对牧区畜牧业发展、草地生态物种多样性、水土保持和草地生态平衡发挥着重要作用。多年来,草原资源开发利用把草原生态环境作为草原开发的外部非经济性成分(即无价资源)排斥在市场外,忽视草原生态环境的基础作用,导致草原生态环境恶化,草原生产能力降低。长期以来,人们没有认识到草原的生态功能,没有意识到草场退化所带来严重后果[9]。国内学者研究指出,西部牧区年均产草量与湿润度间存在显著正相关关系,且年平均湿润度越大,产草量越高。
现阶段牧区许多草地生态环境质量评价均集中于县域或者省域,没有将西部牧区总体生态环境质量进行评价。在研究西部典型牧区生态环境状况后,构建牧区生态环境效应评估理论框架体系,建立牧区典型区域生态环境效应综合评估模型,提出生态环境保护措施,
实现牧区草原良性循环,促进经济稳定发展是当前西部牧区面临的紧迫任务和重大难题。在考虑到生态环境与气候环境存在着密不可分的关系,本论文将西部牧区划分为三个气候典型区(干旱风沙区、干旱内陆区和高寒荒漠区),分别对区域气候变化特征和土壤质量进行评价,分析典型区域气候变化趋势和土壤质量现状,拟为西部牧区生态环境变化因素分析做出参考;并结合社会经济指标构建西部牧区典型区域生态环境评价指标体系,建立西部牧区典型区域生态环境基础数据库,全面反映西部牧区生态环境特征,为西部牧区生态环境健康发展提供指导方案。
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1.2 国内外研究进展
1.2.1 生态环境定义
国内外很多学者对生态环境进行了定义和解释,随着时间的推移,其定义也越加完善。生态环境主要是对一个生态系统构成的解释。1930 年 Clapham 提出生态系统这一名词,后由 Tansley 对其进一步解释:即一定范围内自然环境中所构成的物质和生物,这是最早生态环境的定义及解释。但是很多研究将生态环境认为是生物生活环境,即水热汽等自然条件,在这之后,人们逐渐认识到其所指的内容就是人类生存的自然环境,这一定义区别于一般环境,取代了自然环境,成为生物圈的新解释。自此,生态环境的定义形成,即为人类生存和发展的立地条件,是生态系统能量流动、物质循环和信息交流的整体。这个生态系统主要是指人类生存环境和共生的生物。
在 1989 年中华人民共和国第七届全国人民代表大会常务委员会第十一次会议通过了《中华人民共和国环境保护法》,明确将环境区分为生态环境和生活环境。之后颁布的《全国生态环境建设规则》和《全国生态环境保护纲要》中也应用了生态环境一词。如今生态换环境已经不在局限于生态学中对此的定义,生态环境包括着生物、自然、经济、社会等一系列与其相关的内容,并且结合当前很多学科理论知识,包括生态学、环境科学、可持续发展理论以及“3s”技术,随着时间的发展,更多学科的融入,生态环境的定义定将得到更深刻和长远的发展。
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2 研究区概况及研究方法
2.1 研究区概况
在对西部牧区生态环境实地考察后,选取了西部牧区三个典型区域进行研究。由于西部牧区所处气候跨度较大,综合考虑后,选取典型区域分别为内蒙古鄂托克旗,甘肃肃南裕固族自治县及青海省乌兰县,分别代表不同的气候区。鄂托克旗处于典型的干旱风沙区,肃南县处于内陆干旱区,乌兰县处于高寒荒漠区。基于以上典型气候区,对西部牧区生态环境做出研究分析。
2.1.1 地理位置
自然地理位置能很好的向人们展示出一个地理事物所具有的独特要素。地理位置不同,气候分区也不同,植被分布及人文社会均有较大差异。
鄂托克旗位于鄂尔多斯市西部,是鄂尔多斯高原重要组成部分。在东经 106 度 43 分~108 度 54 分,北纬 38 度 18 分~40 度 11 分之间。与乌审旗、乌海市、宁夏回族自治区、鄂托克前旗、杭锦旗相邻。其面积约为 2 万 km2,东西宽 188km,南北长 209km。政府驻地乌兰镇,位于旗东南部。黄河流经鄂托克旗西北边界,位于旗内的总长为 75km。
肃南裕固族自治县位于张掖市,祁连山北部脚下,河西走廊中部,介于北纬 37 度 28分~39 度 49 分、东经 97 度 20 分~102 度 13 分。肃南县是全国唯一的裕固族自治县,下辖三部分区域:主要位于红湾寺镇、马蹄藏族乡、康乐乡、白银蒙古族乡、大河乡和祁丰藏族乡;其次分布在明花乡和皇城镇。政府驻地为红湾寺镇,与甘肃和青海 15 个县比邻,县域面积 2.38 万 km2。因其位于肃州南部而得名。东西长 466km,南北宽 20~100km,海拔高度在 1327~5564m 之间。
乌兰县位于青海省海西蒙古族藏族自治州,柴达木盆地东部,介于东径 97 度 01 分~99 度 27 分,北纬 36 度 19 分~37 度 20 分之间。与共和县、德令哈市、都兰县、天峻县接壤,素有“海西东大门”之称。县域面积 1.8 万 km2,东西长 216.9km,南北长 112km,
政府所在地为里沟镇,占海西蒙古族藏族自治州土地总面积的 3.95%。
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2.2 数据收集与处理
2.2.1 数据收集
a 气象数据收集
根据天然草地所处气候区不同,选取西部牧区三个典型区域,分别为干旱风沙区、内陆干旱区和高寒荒漠区。以内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗代表干旱风沙区,甘肃省张掖市肃南裕固族自治县为典型的内陆干旱区,青海省海西蒙古族自治州乌兰县为典型的高寒荒漠区。本研究中所用到的气象数据来源于中国气象数据网,所用到的气象站台信息如表 2-1 所示,收集从 1955 年到 2015 年逐日、月和年的观测数据。由于乌兰县的茶卡站数据从 2000 年到 2010 年气象监测数据缺失,所以高寒荒漠区的气象数据资料时间序列是1955 年到 2000 年。肃南县的区域观测主要为明花乡,其距离高台站较近,所以肃南县气象数据主要是以高台站数据为主。本论文收集的气象数据有:最低、最高气温、平均气温、降雨量、相对湿度。
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3 西部牧区典型区域生态环境评价指标体系研究 ................ 17
3.1 西部牧区典型区域生态环境变化因素分析 ............... 17
3.2 西部牧区典型区域生态环境评价指标体系构建 .................. 20
4 西部牧区典型区域气候变化特征与土壤质量评价 .................. 29
4.1 西部牧区典型区域多年气候变化特征分析 ........................... 294.1.1 气温年际变化及区域差异 ...................... 29
4.1.2 降雨年际变化及区域差异 .................... 29
5 西部牧区典型区域生态环境基础数据库构建 ......................... 55
5.1 系统需求分析 ............................. 55
5.1.1 模型需求分析 ......................... 55
5.1.2 概念需求分析 ...............55
5 西部牧区典型区域生态环境基础数据库构建
5.1 系统需求分析
5.1.1 模型需求分析
在研究西部牧区生态环境状况后,评估该数据库的主要使用者,在分析了使用者的主要意图,完成构建该系统的需求分析,主要为基础数据展示所需要的功能、生态环境各指标的变化情况、对西部牧区生态环境现阶段评价以及未来生态环境变化的改善措施等。根据西部牧区典型区域生态环境基础数据库系统用户的需要,主要需求数据有三个典型区域生态环境各指标,由气象数据、土地利用、土壤和植被等基本参数构成。
5.1.2 概念需求分析
西部牧区典型区域生态环境数据库系统具有多方面的应用需求,不仅要满足数据库里各专题数据库的数据更新而且要实现数据共享,给各专业科研人员提供基础数据,为其科研规划提供数据基础。因此,这个数据库系统的主要用户为西部牧区各省市自治区的政府、国土资源、科研院校和研究所及对基础数据有需求的其他应用人员。
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6 结论与展望
6.1 结论
论文以西部牧区生态环境变化为起脚点,查阅国内外文献,了解