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生命与环境科学学院夏建新教授团队在可持续生态学研究领域取得新进展

【来源: | 发布日期:2020-11-09 】

于田绿洲,又称克里雅(Keriya)绿洲,位于昆仑山北麓和塔克拉玛干沙漠南缘的典型干旱绿洲,生态系统脆弱,经济发展和脱贫攻坚要求强烈,时空分布极其不均匀的水资源动态直接影响绿洲社会-生态系统的可持续性。此外,气候变化和高强度的人类活动对绿洲水资源管理带来空前的不确定性。夏建新教授团队研究了克里雅绿洲1990-2015年水代谢功能效益和结构适应性的变化。结果表明:绿洲水代谢结构变得稳健,恢复力增强,而效率下降,生态效益显著减少;结构合理性不代表功能有效性,因此,两者的耦合对于水代谢评估至关重要,同时,地表和地下水的合理配置是水代谢结构和功能双赢的重要途径。研究成果构建了干旱区绿洲水代谢综合评估框架,充分考虑绿洲水代谢系统的结构和功能,分析水代谢演变特征及对水资源变化的响应,为南疆可持续发展研究提供了新的视角,为水资源的优化配置提供了科学依据。2020年9月30日,研究成果以“Evaluating the evolution of oasis water metabolism using ecological network analysis: A synthesis of structural and functional properties”为题在线发表在Journal of Cleaner Production(环境科学与生态学类一区)上。

水代谢视角下探究城市或流域水循环机理是目前的研究热点,但很少涉及到绿洲尺度上的研究。生态网络分析法提供了综合评价水循环系统结构特征的框架和指标体系,但绿洲水代谢性能评价应在充分考虑水循环结构及其社会、生态效益的耦合关系之下进行,为此,本研究提出绿洲水代谢综合评价框架。

研究发现,近20年来于田绿洲水代谢结构不断得到优化,水循环系统恢复力逐渐提升,水代谢效率有所降低,但水代谢效益显著下滑。水代谢结构和功能上如此失衡更进一步说明综合审视绿洲水代谢性能的必要性。

为了细化水代谢性能对水流变化的响应性,本研究分别分析了系统结构和功能对特定水通量的敏感性,并在结构和功能的权衡之中提出绿洲水代谢可持续性的水资源调控方案。地下水量的增加将同时提高水代谢结构的稳健性(fitness)和功能的有效性(effectiveness),而地表水量的增加将显著提高功能的有效性的同时有限降低结构稳健性。耕地、人工林面积的扩大仍然是影响绿洲水代谢性能的最大内部因素,其后果是,天然植被的退化进一步改变绿洲水代谢结构,降低水代谢生态效益。

本论文第一作者是中央民族大学民族生态学专业博士研究生普拉提·莫合塔尔,夏建新教授为通讯作者。夏建新教授带领的可持续生态学团队中先后有四位博士研究生开展气候变化条件下南疆绿洲水资源利用与生态风险研究,在干旱区绿洲水资源利用方面取得了系列研究成果,为新疆跨越式发展提供科学依据。

夏建新教授先后获得新世纪百千万人才工程国家级人选,教育部新世纪优秀人才。长期从事民族地区“社会-经济-生态”系统风险评价与资源优化配置、水环境治理技术研究。近5年获国家自然科学基金重点项目2项、国家水体污染控制与治理科技重大专项子任务1项、其他科研项目12项。

该成果得到国家自然科学基金项目(41961038)、中央民族大学双一流建设项目等的支持。该论文链接为https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124422.