干旱区研究

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第41卷第12期封面与目录

2024 (12): 1-1.

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基于地理探测器的鄂尔多斯干旱时空变化驱动因素分析

王思楠, 吴英杰, 王宏宙, 黎明扬, 王飞, 张雯颖, 马小茗, 于向前

2024 (12): 1981-1991. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.01 cstr: 32277.14.AZR.20241201

摘要 ( 32 )

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干旱是鄂尔多斯市最严重的自然灾害之一，频发的干旱加剧土地荒漠化进程、导致草场植被退化。因此，研究该地区干旱对科学防旱抗旱、沙漠化治理与生态建设具有重要意义。基于干旱严重程度指数（Drought Severity Index，DSI），探究干旱的时空动态、变化趋势并利用地理探测器模型分析DSI空间分异性的驱动因子。结果表明：（1）鄂尔多斯蒸散发（Evapotranspiration，ET）和归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）均呈显著增加趋势（P<0.05），增加速率依次为：4.291 mm·a^-1和0.004 a^-1。（2） DSI年际变化整体也呈显著上升趋势，趋势变化速率为0.089。ET和NDVI呈现出西南低、东北高的空间格局，潜在蒸散发（Potential Evapotranspiration，PET）呈现出西南高、东北低的空间格局，而DSI呈现西部干旱东部湿润的分布特征。（3） DSI的空间分异主要受气温、降水、土地利用类型、土壤类型和高程（Digital Elevation Model，DEM）等5个因子影响，是鄂尔多斯干旱的主要驱动因素；在多因子交互作用下，气温和DEM、降水和DEM、日照时数和DEM、相对湿度与DEM共同驱动干旱，其中降水（0.156）∩DEM（0.248）对干旱发生的影响力最强，q达到0.389。该研究结果可为鄂尔多斯生态环境保护和抗旱管理措施制定提供科学依据。

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两种中尺度模式对甘肃河东暴雨日降水预报偏差精细化评估

杨秀梅, 孔祥伟, 沙宏娥, 张君霞

2024 (12): 1992-2003. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.02 cstr: 32277.14.AZR.20241202

摘要 ( 18 )

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利用2019—2021年暖季（5—9月）甘肃河东20个暴雨日的小时实况和模式数据，用降水强度、频率等要素进行研究，评估了CMA-SH9、CMA-MESO模式在4个子区（甘南高原、陇南、陇东和陇中）的降水日变化预报偏差。结果表明：（1）两种模式在陇南、陇东、甘南高原对≥2.5 mm·h^-1和≥5 mm·h^-1降水预报能力相当，但在陇中CMA-MESO对≥5 mm·h^-1的降水比CMA-SH9更易空报。（2）对≥2.5 mm·h^-1降水强度两种模式预报白天偏大，夜间偏小，夜间实况峰值时段偏差最大，陇中、陇东CMA-SH9降水强度预报在大多数时次优于CMA-MESO，陇南夜间CMA-SH9优于CMA-MESO，白天反之；陇南和陇东（甘南高原）CMA-SH9对≥5 mm·h^-1降水强度预报整体优于（劣于）CMA-MESO。（3）对≥2.5 mm·h^-1降水频率两种模式预报白天偏低，夜间偏高，夜间实况峰值时段偏差最大，CMA-SH9降水频率预报整体优于CMA-MESO；在陇南、陇中和陇东各时次对≥5 mm·h^-1降水频率预报偏低，实况峰值时段偏低更明显。（4）在4个子区内两种模式均以位相误差为主，振幅误差小。

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乌鲁木齐市和喀什市近地面O₃变化特征及潜在源研究

马正权, 闫劲烨, 帕丽达·牙合甫, 阿力木·阿巴斯

2024 (12): 2004-2014. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.03 cstr: 32277.14.AZR.20241203

摘要 ( 25 )

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近地面O₃对我国空气质量的影响愈发严重，成为了大气污染治理的首要污染物，新疆虽位于我国西北地区，但近年来O₃问题时有发生，特别是乌鲁木齐市和喀什市。因此，对乌鲁木齐市和喀什市O₃的变化特征及潜在来源进行分析，运用后向轨迹模型探讨乌鲁木齐市和喀什市O₃的传输路径、潜在源区及其影响因素。结果显示：（1）时间变化上，2015—2022年乌鲁木齐市和喀什市O₃浓度在2018年达到峰值，2018年后小幅度下降，之后变化趋于稳定，O₃浓度季节变化明显，夏季最高，存在“周末效应”和昼夜变化。（2）后向轨迹分析结果表明，2015—2022年乌鲁木齐市和喀什市的气流轨迹来源相似，长距离气流主要来自西部中亚地区，乌鲁木齐市气流轨迹中长距离输送轨迹占比31.86%，喀什市为15.42%；中短距离气流主要来自本地，乌鲁木齐市气流轨迹中中短距离输送轨迹占比68.14%，喀什市为84.58%。（3）乌鲁木齐市和喀什市潜在源区覆盖面积大，乌鲁木齐市以本地源为核心潜在源贡献区域，喀什市以外来源和本地源为潜在源贡献区，2022年较2015年相比高值潜在源区范围有一定扩大。

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荒漠-绿洲过渡带典型固沙植物根区土壤大孔隙特征及影响因素

李嘉楠, 周成乾, 胡广录, 杨鹏华, 李昊辰

2024 (12): 2015-2026. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.04 cstr: 32277.14.AZR.20241204

摘要 ( 21 )

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土壤大孔隙是土壤水分入渗的主要通道，探究荒漠-绿洲过渡带典型固沙植物根区土壤大孔隙特征及其影响要素，对于区域生态植被恢复和固沙植物的选择具有重要借鉴意义。通过水分穿透实验，研究了黑河中游荒漠-绿洲过渡带典型固沙植物根区土壤大孔隙特征，分析了土壤大孔隙的影响因素以及大孔隙对土壤饱和导水率的影响。结果表明：（1）土壤大孔隙半径范围在0.5~1.6 mm，大于最小通气孔隙半径0.3 mm，土壤水分运动主要以重力水为驱动力，过渡带固沙植物根区土壤大孔隙呈现出随土层深度增加而减小的趋势，整体表现为小半径孔隙多，大半径孔隙少的特点。（2）土壤容重与除大孔隙总数量外的其他土壤大孔隙特征指标均呈极显著负相关关系；饱和含水率与除土壤大孔隙总数量外的其他大孔隙特征指标均呈显著正相关关系；有机质含量与各土壤大孔隙特征指标均呈极显著正相关关系。（3）土壤饱和导水率在2.32~3.79 mm·min^-1，且土壤大孔隙体积比、大孔隙面积比、大孔隙平均半径的4次方和大孔隙总数量分别决定了饱和导水率82%、68%、79%和43%的变异。（4）在研究区相同生境条件下，与裸地相比，固沙植物的栽植能够显著提升土壤水分的渗透能力，固沙植物根区土壤水分渗透能力从强到弱为梭梭、沙拐枣、泡泡刺。

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荒漠草原自然和人工植被土壤养分及氮循环功能基因丰度特征研究

温淼, 冒辛平, 杨捷钧, 孙嘉忆, 吴旭东, 韩凤朋

2024 (12): 2027-2034. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.05 cstr: 32277.14.AZR.20241205

摘要 ( 20 )

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以7种荒漠草原适生物种为对象，通过野外采样和室内分析的方法，对荒漠草原区自然和人工植被土壤养分及其与氮循环之间的关系进行分析，结果表明：（1）猪毛菜和柠条养分含量较高，对养分具有固定作用，有利于研究区域养分含量恢复；同时显著提高根际土壤bac、AOA、AOB、nirS、nirk、nifH、nosZ基因丰度。（2） nifH基因丰度与土壤养分之间存在显著相关性。（3）研究区域土壤生态恢复受碳氮元素的共同作用，需调整施肥结构，改善土壤环境。自然植被猪毛菜和人工植被柠条在土壤养分固定和氮循环功能基因丰度上均优于其他植被，更适合在研究区域种植，这一结果也为压砂地生态修复植物的筛选具有参考意义。

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黄河兰州段河岸带沉积物磷的形态分布及释放风险

王若凡, 刘雨欣, 李佩钢, 唐悦, 谢微

2024 (12): 2035-2044. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.06 cstr: 32277.14.AZR.20241206

摘要 ( 18 )

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磷污染作为水系统的重要组成部分，过度积累会引起水体富营养化，而河岸带作为连接陆地与水体的过渡区域，其对于控制磷的流失至关重要。故采用SMT法及Psenner分级提取法研究了黄河兰州段河岸带沉积物中的磷形态及分布特征，再结合平衡浓度评价法、单因子及生物有效磷污染指数评价法对磷释放风险进行了研究。结果表明：研究区沉积物总磷平均含量处于较高水平（1240.07 mg∙kg^-1），其中磷形态以无机磷为主，而无机磷则以钙磷主要赋存形态。研究区沉积物磷平衡浓度均高于上覆水溶解性活性磷浓度，这表明沉积物是作为上覆水的“磷源”存在的；而根据磷的单因子污染指数及生物有效磷污染指数评价结果可知，尽管该地区总磷污染以重度污染为主，但区域内生物有效磷污染评价结果显示，黄河兰州段的磷生态污染状况相对较好。

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气候变化下泾河流域蓝绿水变化趋势及预测

张嘉琪, 刘招, 韩忠青, 王丽霞, 张晋霞, 岳甲寅, 管子隆

2024 (12): 2045-2055. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.07 cstr: 32277.14.AZR.20241207

摘要 ( 19 )

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基于泾河流域1980—2020年气象站点实测数据、水文站点实测径流数据及CMIP6未来气候模式，通过Delta降尺度的方法处理CMIP6气候数据，耦合SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型，探究流域内气候变化下蓝绿水的变化特征。结果表明：在SSP1-2.6路径下，研究区的蓝绿水量均呈现不显著上升趋势，在SSP3-7.0路径下，研究区蓝水量为不显著下降趋势，绿水量为显著上升趋势；在SSP5-8.5路径下，蓝水量为不显著下降趋势，绿水量为不显著上升趋势。3种路径下的多年平均蓝水量均较历史时期有所减小，多年平均蓝水量分别为128.8 mm、117.2 mm、126 mm，多年平均绿水量都有所增加，绿水量分别为372.7 mm、369.3 mm、372.1 mm，并且绿水系数均大于历史时期。蓝绿水空间分布特征均为从西北向东南地区递增，各路径之间蓝绿水的空间分布特征基本完全相同。

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新疆额尔齐斯河流域平原区地下水水化学特征及高氟水成因机制

郑钰, 孙英, 周金龙, 李如跃

2024 (12): 2056-2070. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.08 cstr: 32277.14.AZR.20241208

摘要 ( 52 )

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为探明新疆额尔齐斯河流域平原区地下水水化学控制因素及高氟水成因，2018年在该流域采集地下水样70组。分析水化学组分及氟的空间分布特征，解析高氟水的形成机制和富集机制，基于绝对因子分析-多元线性回归模型定量计算不同因素对流域地下水水化学组分的贡献。结果表明：（1）研究区地下水整体为中性偏弱碱性，额尔齐斯河以北以淡水为主，额尔齐斯河以南以微咸水为主，额尔齐斯河以北与以南地下水F^-超标率分别为27.91%和44.44%。额尔齐斯河以北与以南地下水化学类型均以HCO₃·SO₄-Na·Ca型为主。（2） SOM结果表明，F^-可能来源于多种元素混合的含氟矿物；APCS-MLR模型得出，研究区地下水化学组分的形成主要受到溶滤-富集（58.03%）、地下水酸碱度（16.28%）和原生地质环境（10.28%）的影响。（3）矿物溶解沉淀、蒸发浓缩作用、岩石风化和阳离子交换作用是控制高氟地下水形成的主要因素；地下水环境、气候因素、地形地貌和人类活动是控制高氟地下水富集的主要因素。

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灌溉水矿化度和钠吸附比互作对膜下滴灌棉花生长及产量的影响

解玉彩, 刘浩, 赵丰年, 张磊, 赵鑫, 师卓, 王兴鹏

2024 (12): 2071-2082. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.09 cstr: 32277.14.AZR.20241209

摘要 ( 14 )

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为了缓解水资源供需矛盾，弥补淡水水资源的不足，利用微咸水和咸水灌溉成为了缓解用水危机的重要途径，同时在相同灌溉水矿化度下，灌溉水钠吸附比（SAR）的不同对棉花生长和产量的影响也会不同。因此，为了进一步探讨灌溉水矿化度和钠吸附比对棉花的影响，以棉花为研究对象，设计了3种不同灌溉水矿化度水平，分别为3 g·L^-1（T3）、5 g·L^-1（T5）和7 g·L^-1（T7）；每种矿化度设计3种不同钠吸附比（SAR）水平，分别为10 (mmol·L^-1)^1/2（S10）、15 (mmol·L^-1)^1/2（S15）和20 (mmol·L^-1)^1/2（S20），并以当地淡水灌溉作为对照（CK)，共10个处理，研究不同灌溉水矿化度和SAR组合对土壤盐分、棉花生长、植株离子积累、产量及水分利用效率的影响。结果表明：土壤盐分随着灌溉水矿化度或SAR的增加而增加，随着土壤深度的增加呈现先增加后降低的趋势；植株Na⁺含量随着灌溉水矿化度或SAR的增加而增加，二者的交互作用对植株Na⁺含量有极显著影响；而植株K⁺含量、K⁺/Na⁺和N含量均随着灌溉水矿化度或SAR的增加而降低。株高、茎粗、叶面积指数和干物质量均随着灌溉水矿化度或钠吸附比的增加呈现下降趋势，灌溉水矿化度或钠吸附比极显著地抑制了干物质量的积累。灌溉水矿化度或SAR对单株铃数、单铃重、籽棉产量和耗水量（ET）有极显著影响，灌溉水SAR对水分利用效率（WUE）有极显著影响。与CK处理相比，T3S10的产量和WUE分别增加了3.27%和1.09%，T5S10的产量和WUE分别提高了2.54%和0.47%，T3S15的产量增加了1.18%，说明适度降低灌溉水SAR可以缓解矿化度增加导致棉花减产程度。不同矿化度和SAR灌溉水增加了棉花植株Na⁺含量，降低了K⁺和N营养的吸收，增大了K⁺/Na⁺，所以，棉花株高、茎粗、叶面积和干物质积累量随着灌溉水矿化度或SAR的增加逐渐降低。与CK处理相比，T3S10、T3S15、T5S10处理的单株铃数和单铃重增加。综上，当利用灌溉水矿化度为3 g·L^-1，SAR<15 (mmol·L^-1)^1/2或灌溉水矿化度为5 g·L^-1，SAR<10 (mmol·L^-1)^1/2的咸水进行灌溉时能保证棉花产量不受影响，研究结果可为新疆及其他干旱地区的水资源管理和农业可持续发展提供理论依据和数据支撑。

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环境条件对黄河流域植被干旱状态的影响特征分析

杨晓娟, 韩立新, 吕超

2024 (12): 2083-2093. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.10 cstr: 32277.14.AZR.20241210

摘要 ( 15 )

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为明晰黄河流域不同植被干旱指数对气候变化的空间响应特征，选取2003—2022年的植被状态指数（VCI）、植被健康指数（VHI）、温度植被干旱指数（TVDI）与降水、温度、蒸散发数据，结合趋势分析、空间通径分析及多层感知机（MLP）回归分析，探究黄河流域3种植被干旱指数的时空变化特征，揭示气候因子对黄河流域植被干旱状态的直接影响、间接影响和综合影响。结果表明：（1） 20 a内VCI、VHI呈波动上升趋势，TVDI增减趋势不明显；空间上以温带-暖温带界限为分割，东南方向TVDI与西北方向VHI降低趋势明显。（2）降水对VCI、温度对TVDI的直接促进作用最强，降水对TVDI、温度对VHI的间接作用最强；TVDI主要受降水的抑制作用，VCI、VHI主要受温度的促进作用。（3） 3种植被干旱指数均与降水、温度呈负相关关系，与潜在蒸散发量呈正相关关系；影响TVDI的主要影响特征为潜在蒸散发量，影响VCI、VHI的最主要影响因素为温度；VHI最适用于黄河流域的植被干旱状态判定。研究结果可为黄河流域干旱状况评估及治理提供理论依据。

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新疆野果林灌木物种多样性与生态位研究

吴明江, 邱娟, 郑凤, 凌孝波, 王新宇, 杨洋, 杨佳鑫, 刘立强

2024 (12): 2094-2109. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.11 cstr: 32277.14.AZR.20241211

摘要 ( 17 )

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灌木是新疆野果林森林群落结构的重要组成部分，对于维持生态系统多样性及其功能具有重要作用。以交吾托海、杏花沟、莫乎尔、大西沟4个野果林居群的灌木群落为研究对象，通过样地（林下、林窗、空地）和样线（样地与样地间、野果林分布的海拔上下线）调查法，探究灌木物种多样性和生态位。结果表明：（1）在野果林共发现18科26属110种灌木，其中蔷薇科、蔷薇属和栒子属是野果林内的优势科属，科和属的分布区类型主要以世界广布和温带分布为主；重要值占比较大的是小檗属（黑果小檗）、忍冬属（小叶忍冬、新疆忍冬）和蔷薇属（弯刺蔷薇、疏花蔷薇）；各野果林居群内不同生境的灌木多样性系数无显著差异，从大西沟、莫乎尔、交吾托海至杏花沟，各居群的灌木多样性系数逐渐减小；（2）交吾托海与莫乎尔的黑果小檗及杏花沟的小叶忍冬的生态位宽度最大，大西沟的黑果小檗的Levins生态位宽度和金丝桃叶绣线菊的Shannon-Winner生态位宽度最大，这些物种分布最广，资源利用与环境适应能力较强；野果林内生态位重叠指数<0.5种对占总种对的50%以上，对环境资源利用的相似性较低，种间竞争较弱；交吾托海、莫乎尔灌木总体呈不显著负联结，杏花沟、大西沟灌木总体呈不显著正联结，其均处于不稳定的演替前期。新疆野果林的灌木物种组成较为丰富，不同野果林居群的灌木物种组成及其多样性有显著差异，灌木种群处于不稳定阶段，这与野果林生态系统的整体功能密切相关。

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新疆野苹果叶绿体基因组特征及其进化历史

张健, 张宏祥

2024 (12): 2110-2119. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.12 cstr: 32277.14.AZR.20241212

摘要 ( 13 )

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新疆野苹果是苹果属重要的种质资源，属国家二级保护植物，同时也是栽培苹果的祖先之一。通过比较新疆野苹果不同种群的叶绿体基因组结构特征差异，来阐明新疆野苹果谱系分化格局与物种演化历史。利用Illumina NovaSeq平台对来自16个不同地区的种群进行了全基因组测序，每个种群选取了一个代表性个体。测序数据经过质量控制后，进行了基因组组装和功能注释。随后，对组装得到的基因组进行了深入的结构分析和谱系分化研究。结果显示：新疆野苹果叶绿体基因组序列全长160195~160279 bp，具有典型的四分结构。叶绿体基因组共注释到131个基因；检测出长重复序列48~58个，简单重复序列93~101个。新疆野苹果与苹果属其他物种的叶绿体基因组在IR（反向重复）区域的变异程度较低，而检测到的变异主要发生在非编码区域。系统发育方面，新疆野苹果最终分成了三个谱系，谱系Ⅰ主要分布在东部，谱系Ⅱ与谱系Ⅲ主要分布在西部。谱系Ⅰ与谱系Ⅱ的分化时间为1.74 Ma，谱系Ⅰ、谱系Ⅱ与谱系Ⅲ的分化时间为2.28 Ma。新疆野苹果遗传分化受到了第四纪气候变化的影响。相较于国外分布的新疆野苹果，中国分布的新疆野苹果遗传多样性较低，对于分布在中国的新疆野苹果需分别采取不同的方式保护，并着重关注遗传多样性较高的塔城区域。

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干旱-复水对樟子松幼苗生理特征的影响

王梓翔, 任悦, 鲁莹, 高广磊, 丁国栋, 张英

2024 (12): 2120-2131. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.13 cstr: 32277.14.AZR.20241213

摘要 ( 15 )

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为揭示樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）幼苗生理指标对干旱胁迫及复水的响应特征，以2 a生樟子松幼苗为研究对象，采用盆栽试验，设置对照（80%）、轻度（40%）、中度（20%）、重度（10%）和极重度（5%）干旱5种水分处理，测定分析其干旱时和复水后水分、光合、叶绿素荧光、渗透调节物质和抗氧化酶活性指标变化。结果表明：（1）轻度干旱胁迫对樟子松幼苗生理状态影响较小，中度和重度干旱胁迫下幼苗超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性达到最高值，与对照相比分别增加了25.26%和38.8%，极重度干旱胁迫下幼苗叶片净光合速率、蒸腾速率和稳态光适应淬灭系数相比对照下降了94.76%、87.19%和72.35%，同时叶片丙二醛含量达到最高。（2）复水后樟子松幼苗叶绿素荧光、叶片脯氨酸含量基本恢复至对照水平，但极重度干旱胁迫后复水叶片光合指标平均仅恢复至对照的28.51%。叶片水分利用效率、可溶性糖含量和抗氧化酶活性复水后均显著高于对照（P<0.05）。综上所述，极重度干旱胁迫主要降低樟子松幼苗光合作用能力、破坏细胞膜稳定性，而适度干旱后复水可以提高植株水分利用和活性氧清除能力，进而提高植株抗旱性。研究结果可为樟子松人工林高效栽培、抚育管理和抗旱评价提供理论参考。

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塔里木河流域生境质量与土地利用变化响应及驱动力

王洋, 冯卓亚, 许丽, 高文信

2024 (12): 2132-2142. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.14 cstr: 32277.14.AZR.20241214

摘要 ( 18 )

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了解土地利用变化对生境质量的响应特征及驱动因素可为干旱区生态保护提供科学依据。基于土地利用数据，利用InVEST模型、生境贡献率和地理探测器等方法评估土地利用变化与生境质量响应及其影响因素，并预测2030年的生境质量。结果表明：（1）土地利用类型以未利用地和草地为主，耕地和建设用地面积分别扩张了10545 km²和1170 km²，林地、草地和未利用地面积收缩；（2）生境质量整体水平偏低，呈持续下降的趋势，空间分布呈边缘高，中部低的特点，草地流入未利用地则生境质量明显降低，反之生境质量则显著提高；（3）生境质量空间分布主要受高程、温度和降水的影响，且高程与降水的交互作用对流域生境质量解释力最强；（4） 2030年，生态保护情景相较于自然发展情景和经济发展情景优势显著，生境质量有所提高。未来生态保护主要从防治沙漠扩张、保护草地和水资源入手。

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祁连山南坡植被绿度时空变化及其对气候变化和人类活动的响应

张倩, 曹广超, 张乐乐, 赵美亮

2024 (12): 2143-2153. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.15 cstr: 32277.14.AZR.20241215

摘要 ( 21 )

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为探究祁连山南坡植被绿度时空变化及其对气候变化和人类活动的响应，基于GEE平台，利用算法和遥感技术，通过Sen趋势、变异系数、Hurst指数、ArcGIS空间分析以及多元回归残差等分析方法，整合多源数据产品全面解析祁连山南坡植被绿度变化的时空特征，并综合评估其未来变化趋势及稳定性，在此基础上深入探讨气候变化和人类活动对植被绿度的影响程度。结果显示：（1） 2001—2020年祁连山南坡的植被绿度总体呈上升趋势，且空间差异性显著。从稳定性分析来看，其变异系数介于0~0.84，均值为0.09，植被绿度的变化总体上处于相对稳定的状态，并且其展现出向好的态势。（2）在影响因素方面，降水和气温均与植被绿度呈正向促进关系，其中与气温的相关性更为显著，并且通过显著性检验的区域占研究区的95.7%，表明气温对植被绿度变化起主要促进作用。（3）人类活动对植被绿度的变化起到了积极的推动作用。整体来看，植被绿度的变化是气候变化和人类活动共同作用的结果，其中气候变化和人类活动对研究区植被绿度的相对贡献率分别为36.68%和63.32%，人类活动的相对贡献率大于气候变化，这与实施的生态工程密切相关。

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风沙区涵洞翼墙类型对风沙流输移影响的数值模拟

夏天, 李生宇, 张璟, 崔珂军

2024 (12): 2154-2165. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.16 cstr: 32277.14.AZR.20241216

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涵洞是主要用来排泄路堤下水流的构造物，而风沙地区道路涵洞普遍面临积沙问题，影响行洪并威胁道路安全，而涵洞口翼墙是影响涵洞积沙的重要因素。为了甄选出可减少涵洞积沙的翼墙类型，构建了一字墙（A）、八字墙（B）、直式墙（C）等三种典型翼墙涵洞模型，对涵洞内外流场特征及积沙过程进行数值模拟。结果表明：（1）涵洞内流场结构及流速因翼墙类型而明显变化，A、B洞内气流主要贴附于涵洞上壁面移动，C洞内气流处于加速状态，洞内整体流速C>B>A。（2）涵洞积沙过程因翼墙类型而明显变化，因A、B的导汇流作用，洞内风沙流浓度较高，易发生积沙，C导流能力弱，在涵洞口及路肩容易积沙；随着来流风速增大，三种涵洞的输沙能力均得到提升，C提升最明显，B其次，A最小。（3）风向对涵洞积沙也有影响，随着斜交角度增大，A、C洞内积沙程度加重而B洞内积沙程度减轻。（4）不同翼墙对风沙流的输移效率不同，洞内积沙程度A>B>C，输沙效率则C>B>A。总体来说，翼墙C有利于减轻涵洞积沙。

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