西部生态需水研究论文提纲

论文题目：西部典型牧区草地生态系统植被生态需水研究

摘要：我国西部地区,区域水资源问题始终是约束当地社会经济发展的首要因素。所以针对区域水资源日益短缺的现状,要想实现牧区由传统畜牧业向生态型畜牧业的转变,就需平衡天然草原和人工草地耗水的关系。开展气候变化下天然草地植被生态需水研究,有助于弄清草原群落生态需水的变化规律,明确草地生态系统水分循环和水分平衡的规律,为区域草地灌溉、草地生态系统恢复与规划建设提供可靠的科学依据。本次研究是在气候变化这一大背景下,结合西部典型牧区气候要素趋势演变特征,以肃南县为例计算不同站点代表区不同草地类型典型水文年生态需水量和生态缺水量;明确草地植被物候演变趋势,并结合气温、降水和物候期三个控制变量,分析了未来不同气候变化情景下肃南县草地植被生态需水量变化规律。论文得出的主要结论如下:（1）西部典型牧区各气候要素具有明显的时空变化特征。从东南到西北,平均气温递减而日照时数增加;从南向北,降水量与相对湿度空间分布趋势基本一致,呈现阶梯型递减分布格局;西部典型牧区近60a年均气温呈显著上升趋势,升温幅度为0.31℃/10a,发生显著突变年份为1 996年;各站点年均气温的变化率为-0.14～0.82℃/10a;平均最高气温与最低气温整体上呈现出上升趋势,整体升温率分别为0.26℃/10a、0.39℃/10a;年均降水量变化总体呈现微弱增湿的趋向,增加幅度为2.12 mm/10a;各站点年均降水量的变化率为-31.18～21.34 mm/10a;年日照时数总体上呈现下降趋势,其倾向率为15.47 h/10a;平均相对湿度与平均风速也均呈现下降趋势,其倾向率分别为0.37%/10a、0.11m/s·10a-1。西部典型牧区近60a天然草地植被生长季各气候要素与全年变化趋势基本一致,但其变幅与全年相比,气温、降水、日照都有所减小,风速和相对湿度基本保持不变。天然牧草关键生长期气温、降水、日照时数的分析发现牧草抽穗-开花期所需的气温、降水均高于返青期,而所需太阳辐射差距不大。（2）西部典型牧区潜在蒸散发量空间分布自南向北呈增加趋势,自东北向西南呈减少趋势;年均参考作物蒸散量总体以0.95 mm/10a的速率呈现缓慢增加的趋势;各站点年均参考作物蒸散量的变化率在-3.7～3.18 mm/a之间;各气候要素对潜在蒸散量的敏感性依次为:相对湿度＞风速＞日照时数＞平均气温;各气候要素相对变化依次为:平均气温＞日照时数＞相对湿度＞风速;各气候因子中只有相对湿度对ET0表现为正贡献,贡献率最大为日照时数,且相对湿度对ET0的贡献率（正影响）不及平均气温和日照时数叠加之和（负影响）。（3）肃南县多年平均生长季ET0线性倾向率为6.7/10a,Mann-Kendall趋势检验表明,仅有高台站年生长季ET0呈下降趋势,且永昌、张掖、托勒站呈现显著增长的变化趋势。57年间肃南县年均生长季ET0由南向北逐步增加,从河西走廊平原区到祁连北麓中高山区随海拔高度增加生长季EE0逐步减小。同一代表区不同草地类型生态需水定额不同,有效降雨量差异不大;不同代表区同一草地类型的生态需水定额也存在一定差异,而有效降雨量差异较大。除明花乡外,其它各区域内温性草原类和高寒草甸类草地生态需水量占据了区域生态需水总量的大部分比例,且各区域草地生态缺水量主要表现为温性草原类草地缺水。（4）肃南县草地植被生长季长度呈延长趋势,仅有永昌站草地植被生长季长度出现缩短,全区平均气候倾向率约为10 d/10a。气温升高、降水增加对不同代表区不同草地类型生态缺水的影响不同,同一代表区不同草地类型生态缺水的影响也存在一定的差异。就肃南县而言,气温增加0.5℃,草地植被生态缺水量增加1913.28万m3;降水增加10%,草地植被生态缺水量减少8686.43万m3。（5）在RCP4.5、RCP8.5两种情景下,区域草地生态系统逐步趋于稳定,且RCP4.5情景下更有利于植被的恢复。就肃南县各乡镇草地植被生态缺水量变化量来看,在RCP4.5情景下,除明花乡和祁丰藏族乡以外,其余各乡镇草地植被生态缺水量相对于历史时期都有所减小,草地植被生态系统均趋于稳定发展;在RCP8.5情景下,肃南县草地植被生态缺水量整体都出现较大幅度增加,仅在2050s时期的部分乡镇草地植被生态缺水量减小;其中明花乡和祁丰藏族乡在未来两种气候情景下,各时期生态缺水量相对于历史时期都有所增加,生态环境可能出现恶化。

关键词：西部典型牧区;气候变化;植被生态需水;参考作物蒸散发;植被物候;肃南县

学科专业：水利工程（专业学位）

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 气候变化对需水的影响

1.2.2 气候变化对物候的影响

1.2.3 植被生态需水

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2 研究区概况

2.1 研究区域的选择

2.2 各区概况

2.2.1 肃南裕固族自治县(内陆干旱草原区)

2.2.2 乌兰县(高寒荒漠草原区)

2.2.3 鄂托克旗(干旱风沙草原区)

3 西部典型牧区气候要素变化趋势及其特征分析

3.1 资料收集及数据处理

3.1.1 数据来源及站点基本情况

3.1.2 气象数据处理方法

3.2 西部典型牧区气候要素的时间变化趋势

3.2.1 近60a气候变化趋势

3.2.2 天然草地植被生长季气候变化趋势

3.2.3 天然牧草关键生长期气候变化趋势

3.3 气候要素的空间分布特征

3.4 小结

4 西部典型牧区潜在蒸散发时空分布特征及归因性分析

4.1 研究方法

4.1.1 Penman-Monteith公式

4.1.2 潜在蒸散发敏感系数

4.1.3 气象因子对参考作物蒸散(ET_0)的贡献

4.2 潜在蒸散发变化趋势及其特征分析

4.2.1 潜在蒸散发的空间分布

4.2.2 潜在蒸散发的多年变化

4.3 潜在蒸散发的变化原因分析

4.3.1 潜在蒸散发对气候要素的敏感性分析

4.3.2 潜在蒸散发变化的归因性分析

4.4 小结

5 西部典型牧区草地植被生态需水量与生态缺水量计算-以典型代表县域肃南县为例

5.1 水文年型确定

5.2 植被生态需水量与生态缺水量计算方法

5.2.1 植被生态需水量计算方法

5.2.2 植被生态缺水量计算方法

5.2.3 水分盈亏指数

5.3 计算参数确定

5.3.1 肃南县植被生长季ET_0 时空变化特征

5.3.2 植被生长期各阶段植被系数K_c

5.3.3 植被面积A_p

5.4 肃南县天然草地生态需水量分析计算

5.4.1 天然草地生态需水定额和有效降雨量分析

5.4.2 天然草地生态需水量与生态缺水量分析

5.5 小结

6 气候变化背景下典型代表县域天然草地植被生态需水变化及预测

6.1 气候变化下肃南县草地植被物候演变特征

6.2 气候变化对肃南县植被生态需水量的影响

6.2.1 研究方法

6.2.2 气候变化对肃南县植被生态需水量和生态缺水量的影响

6.3 未来气候变化情景下肃南县天然草地植被生态需水量与生态缺水量预测

6.3.1 未来气候情景设定

6.3.2 未来气候情境下肃南县天然草地植被生态需水量与生态缺水量预测

6.4 小结

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献