干旱区研究

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第41卷第5期封面与目录

2024 (5): 0-0.

摘要 ( 87 )

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基于CMIP6模式的中国西北地区干旱时空变化

山建安, 朱睿, 尹振良, 杨华庆, 张薇, 方春爽

2024 (5): 717-729. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.01 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.01

摘要 ( 255 )

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基于西北地区的152个气象台站和 CMIP6（Coupled Model Intercomparison Project 6）的16个气候模式输出资料，采用RoMBC（Robust Multivariate Bias Correction）方法对CMIP6模式数据进行偏差校正，构建标准化降水蒸散发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index，SPEI），分析西北地区历史及未来4种情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5）的干旱时空分布及变化特征。结果表明：（1）历史和未来情景下西北地区气温和降水均呈显著增加趋势，增温速率为0.15~0.74 ℃·（10a）^-1，降水增加速率为2.71~14.83 mm·（10a）^-1。（2）历史（1975—2014年）西北地区年、季节尺度SPEI整体呈下降趋势，春季下降速率最大，为0.19·（10a）^-1，年、春季、冬季大部分地区干旱趋势加重，干旱频率轻中旱高于重特旱，东部干旱频率高于西部。（3）未来情景下（2020—2100年）SSP1-2.6情景有干旱趋势但无明显干旱特征，其余3种情景干旱次数增加、干旱趋势加重、干旱频率提高，SSP5-8.5情景下干旱最为明显。该研究通过气象数据和模式数据揭示了西北地区的干旱时空发展规律，可为西北地区干旱风险评估、水资源科学管理及农业生产提供依据。

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内蒙古半干旱区气溶胶散射特性及影响因素

叶虎, 裴浩, 姜艳丰, 那庆, 张立伟

2024 (5): 730-741. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.02 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.02

摘要 ( 172 )

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利用2020年7月9日至2023年7月8日锡林浩特市散射系数、黑碳（BC）、PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂质量浓度以及气象要素观测资料，从气溶胶散射特性的时间变化、概率密度分布、与不同类型气溶胶和气象因子的相关程度等方面展开分析，并针对该地区开展散射系数等级划分。结果表明：（1）该地区气溶胶散射能力整体水平较低，但是春季沙尘输送、冬季及夜晚逆温出现频率较高会造成该地区气溶胶散射能力的明显增强。（2）粒径越小的气溶胶与散射系数的相关程度越高，与散射系数的相关系数大小依次为BC>PM_2.5>PM₁₀，但同时具有季节差异性，此外秋、冬季硝酸盐颗粒是造成该地区散射能力增强的重要因素，夏、秋、冬季硫酸盐颗粒对该地区的散射能力也具有一定贡献。（3）以相关系数的增幅作为当前气象因素对散射系数的贡献率，得到当前气象因素对散射系数的贡献率在1%~2%之间。

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青海省不同等级寒冷日数时空演变特征

蔡玉琴, 祁栋林, 王烈福, 李海凤, 张德琴

2024 (5): 742-752. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.03 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.03

摘要 ( 152 )

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利用1961—2019年青海省42个气象站逐日最低气温，分析不同等级寒冷日数时空演变特征。结果表明：（1） 1961—2019年青海省寒冷日数随着等级降低而逐渐增加，主要以微寒日数为主；总寒冷日数整体呈减少趋势，显著快速减少的突变发生在1995年；总寒冷日数减少主要是由酷寒日数的减少引起；1997年气候突变后严寒、大寒、小寒、轻寒、微寒和总寒冷日数变化趋势减少，酷寒日数变化趋势增多，极寒和凉日数变化趋势减少与增加分布相当。（2）青海省寒冷日数表现出明显的空间差异，总寒冷日数随着海拔升高逐渐增加，等级较高的寒冷日数增减趋势较明显，随着寒冷等级的降低，增减趋势向低纬度和海拔相对较低的地区发展。（3）极寒、酷寒、严寒、轻寒、微寒和总寒冷日数随年平均气温升高而逐渐减少，大寒、小寒和凉日数随年平均气温升高而逐渐增加。（4）青海省除了严寒日数其余等级寒冷日数存在持续性，未来下降趋势将持续，但持续性强度不尽相同。

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哈密市伊吾县峡沟水库集水区汛期降水特征

杨霞, 江远安, 张林梅, 李朋伦, 肖俊安

2024 (5): 753-764. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.04 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.04

摘要 ( 151 )

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水库对区域经济发展和人民生活都具有重要作用，近年来新疆极端降水频发，对水库安全影响较大，目前针对新疆水库降水的研究较少，不能有效为水资源利用和水库调度等提供科学参考。本文利用伊吾国家气象站1961—2022年逐日降水资料和2009—2022年逐小时降水资料，分析新疆哈密市伊吾县峡沟水库集水区不同时间尺度和不同等级降水的长期变化特征，结果表明：（1） 1961—2022年汛期，峡沟水库集水区平均降水量呈弱增加趋势，最大连续无降水日数呈显著增加趋势；总降水日数和最大连续降水日数均呈显著减少趋势，降水量增加，降水日数显著减少，可能导致该区域的降水强度进一步增强。（2）汛期降水以小雨为主，过去62 a，该区域小雨和中雨的日数呈减少趋势，大雨和暴雨的日数呈增加趋势；暴雨雨量占汛期总降水量的比例最高接近50.0%，暴雨雨量增加是峡沟水库集水区汛期降水量增加的主要原因。（3）降水量日变化呈现随降水等级加强，大值时段逐渐前移的特征，即小雨的大值时段出现在下午，中雨在中午，大雨在上午，暴雨在早晨。除暴雨外，其他等级降水频次的高值时段均在白天。各等级降水平均降水强度的日变化曲线均呈多峰型，且差异较大；小雨和中雨的累计降水频次与累计降水量的关系比降水强度更密切，大雨和暴雨的平均降水强度与累计降水量的关系则比累计降水频次更密切。

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复杂山区地表温度模拟及影响——以内蒙古大青山为例

赵立超, 张成福, 贺帅, 苗林, 冯霜, 潘思涵

2024 (5): 765-775. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.05 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.05

摘要 ( 128 )

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地表温度（LST）是影响植物分布和生态系统过程的重要因素。本研究利用天气研究与预测模式（WRF）模拟大青山保护区的高时空分辨率LST，通过气象站点观测值和MODIS LST值对比验证模拟结果的准确性，并通过综合影响因素和单一影响因素分析LST与环境因子之间的关系。综合影响因素分析是基于区域模拟LST和区域环境因子进行的分析；单一影响因素分析是首先固定其他环境因子，然后分析LST和单一环境因子的关系。结果表明：模拟值与3个站点观测值相关系数均超过0.97（P<0.001），与MODIS LST空间相关性为0.73（P<0.05），表明WRF在山区有很好的实用性。经综合影响因素分析，年均LST与高程的相关性最大（R>0.97），与2 m气温和2 m水汽混合比次之（R>0.8），与植被覆盖度和坡度较小（R>0.3），其他因素影响微弱。经单一影响因素分析，在春夏秋冬4个季节，随高程升高LST下降速率分别为0.83 K·(100m)^-1、0.79 K·(100m)^-1、0.80 K·(100m)^-1、0.32 K·(100m)^-1；坡度每增加10°，LST在春夏秋冬分别升高-0.05 K、0.17 K、-0.14 K、0.02 K；植被覆盖度每增加10%，LST在夏冬两季分别升高0.31 K、1.41 K，其他季节则没影响；坡向对4个季节平均LST的影响均为南>西南>东南>西>东>西北>东北>北；年均LST与2 m水汽混合比呈对数关系，与2 m气温呈指数关系。研究结果可为大青山自然保护区管理提供基础数据，也为山地研究提供可借鉴的方法。

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马莲河下游产水量时空演变特征

高雅玉, 宋玉, 赵廷红, 高金芳, 何文博, 李泽霞

2024 (5): 776-787. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.06 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.06

摘要 ( 145 )

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马莲河下游流域是我国陇东典型的黄土高原沟壑区，在气候和土地利用变化背景下研究其产水量的时空特征和变化响应，对区域生态系统可持续发展具有重要意义。基于InVEST （Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型定量评估1990年、2000年、2010年和2020年4个时期马莲河下游流域产水量的时空格局和变化，运用地理探测器分析影响因子对产水功能空间分异的影响程度。结果表明：（1） 1990—2020年，马莲河下游流域总产水量整体呈现先减后增再减的变化趋势，2020年总产水量相比1990年减少了5.9×10⁷ m³，减少率为25.43%。不同时期产水量在空间上呈现南部和边缘地带高、北部和中心地带低的分布特征。（2）不同土地利用类型产水能力大小排序依次为：城镇用地>未利用地>耕地>低覆盖度草地>高覆盖度草地>灌木林>有林地>水域。（3）产水量与降水量呈现明显的正相关，与实际蒸散发量和海拔之间存在负相关。降水和实际蒸散发是决定产水量空间分布和变化的主导因素，q值分别为0.616~0.735和0.517~0.653。研究成果可为陇东黄土高原沟壑区水土资源开发、利用和管理提供科学支撑。

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黄土高原高速公路边坡草本群落植被特征及其与土壤的关系

毛光锐, 赵锦梅, 朱恭, 崔海明, 刘万智

2024 (5): 788-796. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.07 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.07

摘要 ( 144 )

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研究黄土高原高速公路边坡不同年限喷播混合草种草本群落植被特征和物种多样性，探讨草本群落特征、物种多样性与土壤物理化学性质之间的关系。以空间代替时间方法，研究黄土高原高速公路边坡草本群落分别恢复15 a、12 a、8 a、4 a和2 a草本群落特征、α物种多样性及其与土壤物理化学性质Mantel检验相关性。边坡恢复15 a共调查到8科13属13种，恢复12 a共调查到7科10属10种，恢复8 a共调查到3科5属5种，恢复4 a共调查到3科5属5种，恢复2 a共调查到4科6属6种；Patric物种丰富度恢复15 a>12 a>8 a>2 a>4 a，Shannon-Wiener指数、Simpson指数恢复15 a>12 a>2 a>8 a>4 a，Pielou均匀度指数恢复15 a>2 a>8 a>12 a>4 a；Patric物种丰富度与总孔隙度和毛管孔隙度、有机质、全氮、全磷呈显著正相关关系（P<0.05），Shannon-Wiener指数与有机质、全磷呈显著正相关关系（P<0.05）。边坡不同年限喷洒混合草种后，草本群落多为多年生草本植物组成，但群落物种组成、数量上存在差异；Patric物种丰富度、Shannon-Wiener、Simpson指数随着恢复年限的增长呈上升趋势；土壤总孔隙度、毛管孔隙度、有机质、全氮、全磷等是Patric物种丰富度与Shannon-Wiener指数的关键环境因子。

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黄河上游夏藏滩巨型滑坡区根-土复合体理化与强度特性

樊秋璇, 杨馥铖, 付江涛, 刘昌义, 胡夏嵩, 邢光延, 赵吉美, 张培豪

2024 (5): 797-811. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.08 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.08

摘要 ( 117 )

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为研究黄河上游夏藏滩巨型滑坡分布区土体理化性质及力学强度特征，本研究通过在该滑坡体不同位置制取植物及土体试样，测定各采样点植物生长量指标、土体密度、含水率、含根量、抗剪强度指标以及营养元素含量等指标；在此基础上，通过采用Spearman相关性分析方法，探讨了该滑坡体不同位置植被类型、土体理化性质以及根-土复合体抗剪强度特征。结果表明：植物种类随海拔高度降低表现出增加趋势，其中优势草本植物为异针茅（Stipa aliena）、黄花棘豆（Oxytropis ochrocephala）、沙蒿（Artemisia desertorum）等3种；滑坡分布区土体pH值呈中性至碱性，有机质、全氮、全磷等3种营养元素含量在滑坡体后缘位置变化幅度相对较大，全钾、碱解氮等其余4种营养元素变化幅度较大但未表现出明显变化规律；土体含水率随海拔高度降低呈先增加后降低，土体密度呈增加的变化趋势，即随海拔降低增加幅度分别为7.05%和5.88%；根-土复合体粘聚力c值与含根量均表现出随海拔高度降低呈先增加后降低的变化趋势；此外，通过采用Spearman相关性分析得到，根-土复合体粘聚力c值与海拔高度之间呈负相关关系，而与含根量、有机质、含水率之间则呈正相关关系。研究结果对防治黄河上游龙羊峡至积石峡流域两岸边坡水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象具有实际指导意义。

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西北干旱区藓类结皮覆盖下土壤多功能性特征及影响因子

雷菲亚, 李小双, 陶冶, 尹本丰, 荣晓莹, 张静, 陆永兴, 郭星, 周晓兵, 张元明

2024 (5): 812-820. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.09 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.09

摘要 ( 149 )

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生物土壤结皮是由干旱区重要的活性地被物组成，可显著影响地表土壤的物质循环与能量交换，改善表层土壤的物理、化学和生物学性质，从而影响土壤多功能性（Soil Multifunctionality，SMF）。藓类结皮是生物土壤结皮的重要类型之一，本研究旨在探究西北干旱区荒漠藓类结皮覆盖下土壤与裸沙的SMF差异性，探究两者SMF变化的主要驱动因素。通过分析土壤的8个干旱区关键生态系统功能指标，运用平均值法和因子分析法计算SMF，运用最小二乘回归分析和结构方程模型（SEM）等探究SMF变化的主要驱动因素。研究发现：（1）藓类结皮覆盖下土壤的单一和多功能性显著高于裸沙。（2）裸沙和藓类结皮覆盖下SMF变化的驱动要素具有差异性，裸沙SMF的主要驱动因素为干旱（Aridity）和土壤含水量（SWC），而藓类结皮覆盖下SMF驱动要素为土壤砂粒含量。（3）年均温（MAT）对裸沙和藓结皮覆盖土壤SMF的变化均呈现最大的间接效应。因此，藓类结皮发育显著增加了荒漠土壤SMF，同时也调节SMF的相关驱动因素。以上研究结果对深入理解荒漠裸沙和结皮覆盖下SMF的差异性及驱动因素具有重要意义。

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不同生境和基质对经过牛消化道的新疆野苹果种子萌发和幼苗生长的影响

白事麟, 吕雅雅, 师小军

2024 (5): 821-829. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.10 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.10

摘要 ( 135 )

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为探究不同生境和基质对经过牛消化道的新疆野苹果（Malus sieversii）种子萌发和幼苗生长的影响，根据种子经过牛消化道在野外沉积的不同生境和不同基质，设置3个生境（林缘、林隙、林下）和4种处理[W（经过消化道种子+完整粪便）、P（经过消化道种子+破碎粪便）、T（经过消化道种子+土壤）和对照C（未经过消化道种子+土壤）]进行野外控制性实验。结果显示，不同生境和不同处理间新疆野苹果种子萌发率、幼苗存活率和幼苗生物量均有显著性差异（P<0.05）。在林缘生境中，土壤基质的种子萌发率高于粪便基质，而在林隙和林下生境中则相反。林缘和林隙生境下的幼苗存活率显著高于林下。在相同处理下，幼苗生物量表现为林缘>林隙>林下；在相同生境下，林缘和林隙生境的幼苗生物量表现为粪便基质>土壤基质。生境和基质的异质性是影响经过牛消化道的新疆野苹果种子在野外萌发和初期幼苗建成的主要原因。

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典型固沙植物种子萌发和幼苗生长对土壤水分的响应

杨竹青, 王磊, 张雪, 申建香, 张伊婧, 李欣宇, 张波, 牛金帅

2024 (5): 830-842. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.11 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.11

摘要 ( 143 )

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固沙植物种子萌发和幼苗生长是土地荒漠化治理的决定性环节，土壤水分是影响该环节的主要限制因子。本研究通过室内盆栽实验，以花棒（Hedysarum scoparium）、柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）和沙蒿（Artemisia desertorum）为研究对象，比较分析了不同水分梯度处理下（4%、6%、8%、10%、15%、20%和25%）3种固沙植物的种子萌发特性与幼苗生长过程中的表型特征差异，探讨固沙植物种子萌发和幼苗生长对土壤水分变化的响应。结果表明：（1）随着土壤水分的增加，3种固沙植物的种子萌发特性均存在显著差异（P<0.05）。萌发率均随土壤水分的增加表现出先增加后降低的趋势。其中，花棒在土壤水分为15%、20%时萌发率最高，均为83%；柠条锦鸡儿在土壤水分为10%时萌发率最高，为73%；沙蒿种子萌发率在土壤水分为15%时达到最大值77.5%，随后慢慢降低，但变化不显著。（2） 3种植物的叶面积和根长均随土壤水分的增加呈现先增加后降低的趋势，比叶面积和根冠比呈现先降低后增加的趋势。（3）花棒、柠条锦鸡儿、沙蒿幼苗分别在土壤水分为10%、8%、20%时生物量最高，分别为0.0733 g、0.1142 g和0.0363 g，且地上生物量显著高于地下生物量（P<0.05），但柠条锦鸡儿幼苗对地下生物量分配较花棒和沙蒿更高。（4） 3种固沙植物的SOD活性、POD活性、CAT活性、Pro含量、SS含量以及Chl含量均随土壤水分的增加呈先增高后降低的趋势，而MDA含量、膜透性以及相对含水量呈先降低后升高的趋势。基于以上结果，通过隶属函数法分析得出3种固沙植物分别在土壤水分为15%、8%和8%时幼苗长势最好。因此，后续采用这3种固沙植物进行植被恢复时，除考虑种子自身性状外，还应充分考虑由降雨条件引起的土壤水分的变化，以提高出苗率和幼苗生长的成功率。

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2000—2020年“一江两河”地区耕地集约利用变化

桑一铭, 辛良杰

2024 (5): 843-855. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.12 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.12

摘要 ( 118 )

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耕地利用集约度是提高粮食产量、缓解人地矛盾，实现农业可持续发展的重要保障。本文基于高空间分辨率遥感影像获取的耕地数据，采用综合指标评价模型，探究了2000—2020年“一江两河”地区耕地的集约利用变化及驱动机制。结果表明：（1）近20 a来“一江两河”地区耕地利用集约度有所提升，但总体水平偏低。2020年耕地利用集约度较2000年提高了38.2%，这一提升主要归因于农资投入、技术投入和开发利用水平的增加。（2）各区县间耕地利用集约度变化差异大，在空间上呈现出高集约度区域由东部向西部迁移且范围扩大的变化特征，东西区域间耕地利用集约度差异缩小，低集约度的区县数量减少。（3）灌溉指数、耕地面积比重和耕地质量对“一江两河”耕地利用集约度的独立影响最显著，社会经济因素、农业科技因素和政策环境因素与耕地资源禀赋交互作用下对耕地利用集约度的影响程度增大。基于上述结果，提出以下政策建议：应持续推进“一江两河”地区农业科技创新，重点关注区域差异，实现高集约度地区可持续发展，低集约度地区全要素投入，同时充分发挥农业政策和经济的协同作用，协调促进“一江两河”地区耕地利用集约度提升。

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基于适应性循环的兰西城市群生态网络构建与优化

许静, 王德仁

2024 (5): 856-864. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.13 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.13

摘要 ( 109 )

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生态网络的构建与优化是遏制景观破碎化和保障区域生态安全的有效途径。以兰西城市群为研究区，以适应性循环理论为基础，耦合粒度反推法与形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）识别生态源地，组建“潜力-连通度-韧性”综合生态阻力面，运用电路理论判别生态廊道和关键生态节点，构建生态网络并提出优化对策。结果表明：研究区生态源地空间分布不均且破碎化，总面积4147.84 km²；阻力整体表现为西高东低，并呈以主城为中心向四周递减的趋势；提取生态廊道40条，主要分布在研究区中部，总长度2278.59 km；提取生态夹点24处，多分布在主要河流廊道和生态源地间；判别生态障碍点25处，多位于生态廊道上；生态网络结构指数α、β和γ分别为0.60、2.00和0.74，通过增设12处踏脚石斑块，α、β和γ指数分别提高18.33%、14.00%和9.46%。研究结果可以为兰西城市群国土空间开发及生态安全维护提供参考。

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塔里木河流域碳储量的气候影响机制及地形分异下的归因

程晓瑜, 吕洁华

2024 (5): 865-875. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.14 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.14

摘要 ( 138 )

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本研究基于InVEST模型，估算塔里木河流域长时间序列的碳储量，刻画并分析其时空变化特征，采用趋势分析、相关系数及波段集统计等方法，探讨气候变化与塔里木河流域碳储量整体的时空关联性，借助偏最小二乘法定量剖析塔里木河流域不同地形下碳储量的变化归因。结果表明：（1） 2002—2020年塔里木河流域总体碳储量水平较低，整体呈“中部低，周边高”的马蹄形分布特征，整体情况呈向好趋势发展。（2）塔里木河流域碳储量与年均气温、潜在蒸散发量以及年均降水量均存在相反空间分布多于同向空间分布的特征，空间分异明显。（3）全局尺度下气候因素对碳储量的影响作用从大到小依次为潜在蒸散发量>年均气温>年均降水量。（4）潜在蒸散发量是塔里木河流域Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ级地形位最具解释意义的变量，平均气温和平均降水量是Ⅱ、Ⅴ级地形位最具解释意义的变量。

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滴灌水盐氮调控对棉田水肥盐运移及棉花产量的影响

张紫淇, 杨丽莉, 何新林, 李小龙

2024 (5): 876-893. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.15 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.15

摘要 ( 145 )

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为明析覆膜滴灌条件下水盐氮调控对土壤水盐养分运移变化、棉花生长指标及产量的影响，通过两年三因素全组合大田试验，设置灌水量三水平（W1：2700 m³·hm^-2、W2：3600 m³·hm^-2和W3：4500 m³·hm^-2）、含盐量三水平（S1：3 dS·m^-1、S2：6 dS·m^-1和S3：9 dS·m^-1）、施氮量三水平（F1：105 kg·hm^-2、F2：210 kg·hm^-2和F3：315 kg·hm^-2），研究了不同水盐氮组合对土壤水分、盐分、氮素分布及植株生长、产量的影响。结果表明：土壤水分主要聚集在30~40 cm土层，不同土层深度的含水率基本呈先增大后减小的变化趋势；蕾期和花铃期的S3F3W1和S2F3W1比S1F3W1的0~40 cm土层平均含水率增大1.3%~21.8%；同一灌溉量下S1F3组合的平均含水率比S1F2和S1F1增大1.39%~13.83%。土壤盐分生育期内呈现先减少后增加的变化趋势；S1土壤盐分随施氮量的增大而先增大后减小，S2、S3土壤盐分随施氮量的增加而减少。W2、W3处理中，氮素在40~60 cm土层中缓慢积聚；S1处理的氮素含量明显高于S2、S3。土壤水分、盐分、氮素含量交互影响，在适宜的土壤水分、氮素条件下，较低的土壤含盐量，能使植株更好地利用养分，利于植株的生长进而促进产量的形成。为获得较高的经济效益，低、中盐土壤推荐灌溉量为3600 m³·hm^-2，施氮量为210 kg·hm^-2；高盐土壤推荐灌溉量为4500 m³·hm^-2，施氮量为315 kg·hm^-2。研究为探索干旱区多年膜下滴灌棉花农田生态系统水盐养分运移机制及水肥高效利用提供科学的理论依据。

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基于多光谱影像的阿拉尔垦区棉田土壤盐分反演

洪国军, 谢俊博, 张灵, 范振岐, 喻彩丽, 付仙兵, 李旭

2024 (5): 894-904. doi: 10.13866/j.azr.2024.05.16 cstr: 32277.14.j.azr.2024.05.16

摘要 ( 131 )

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针对新疆土壤盐分信息获取困难，无法快速、准确的大范围评估土壤盐渍化情况，本研究以新疆阿拉尔垦区的棉田为研究对象，利用Sentinel-2 SR和Landsat-9 OLI的多光谱遥感影像数据，采用穷举特征组合和交叉验证方法，从20个光谱指数和组合光谱指数构建的高维数据集中筛选出最优特征子集，并比较四种机器学习模型（即XGBoost、随机森林、深度神经网络和K-近邻）在不同特征组合下的土壤盐渍化反演精度，同时分析Sentinel-2 SR和Landsat-9 OLI遥感影像在土壤盐渍化反演中的精度差异。研究结果表明：（1）基于XGBoost算法构建的模型能够实现棉田盐渍化高精度预测，不同特征组合的R²均高于0.74，MSE均低于0.04，MAPE低于0.13。（2）在特征组合1条件下，Sentinel-2 SR（S3+GBNDVI）与Landsat-9 OLI（SI+NDVI）遥感影像使用XGBoost算法均获得了最高预测精度。（3） Sentinel-2 SR影像数据在棉田盐渍化预测中的精度（R²=0.73~0.88）优于Landsat-9 OLI影像数据。本研究实现了新疆阿拉尔垦区棉田土壤盐渍化精准监测，为垦区棉田土壤盐渍化治理和防治提供有效的技术参考。

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