干旱区研究

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1. 北疆地区草地TI-NDVI与NDVImax时空异质性评价

焦阿永,陈伏龙,闫俊杰,凌红波,申瑞华

干旱区研究 2022, 39 (4): 1155-1165. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.16

摘要（226）

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PDF（pc）（5443KB）（822）

选择草地类型丰富多样的北疆作为研究区。基于MODIS NDVI数据,获取时间累积归一化植被指数TI-NDVI和年最大NDVI(NDVImax),借助GIS空间分析技术、变异系数（C_V）及Mann-Kendall非参数趋势检验等方法,对2000—2019年北疆地区草地覆盖动态变化进行了分析,并探究了TI-NDVI和NDVImax对草地时空异质性的表达能力的比较优势。结果表明：（1）用NDVImax和TI-NDVI表征的北疆草地呈现明显海拔分异。TI-NDVI总体随NDVImax的增大而增大,但NDVImax或TI-NDVI相同的区域,其TI-NDVI或NDVImax却存在较大差异。（2） 2000—2019年北疆地区草地TI-NDVI和NDVImax总体呈显著增加趋势（P<0.01）,但草地TI-NDVI变化的空间分异与NDVImax明显不同,全区17.55%的草地TI-NDVI变化趋势与NDVImax变化趋势相反。尤其阿尔泰山与伊犁河谷,高覆盖草地分布区的NDVImax与TI-NDVI均呈相反变化趋势。（3）在时间和空间维度上,北疆山区高覆盖草地TI-NDVI的C_V均高于NDVImax。TI-NDVI对高覆盖草地的时空异质性反映更敏感,能在一定程度上削弱草地动态评价中NDVI光饱和缺陷的影响。

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2. 汾河流域土地利用变化及生态环境效应

苏迎庆,张恩月,刘源,刘庚,林菲

干旱区研究 2022, 39 (3): 968-977. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.30

摘要（386）

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PDF（pc）（5691KB）（797）

选取汾河流域为研究区,采用土地利用动态度、地学信息图谱、生态价值指数和植被覆盖度综合分析研究区2000年、2005年、2010年、2015年及2018年土地利用变化及生态环境影响效应问题。结果表明：（1） 2000—2018年,流域建设用地、林地呈现增长趋势,增长面积分别为1350.90 km²、85.50 km²,增长率分别为92.83%、0.96%;耕地、草地出现小幅下降趋势,缩减面积分别为729 km²、674.10 km²,缩减率分别为-5.02%、-7.63%;水域及未利用土地维持多年平均水平,平均面积为297 km²、7.92 km²。空间格局呈现建设用地、耕地集中于流域核心区,草地、林地集中于边缘区的分异特征。（2）各时序综合土地利用动态度、土地转移图谱、土地利用涨落势变化近似,显著变化区主要位于流域盆地及其与山地过渡区,多年综合土地利用动态度为4.34%,单一土地利用动态度及土地利用涨势幅度最高的是建设用地及林地。（3）基于不同的主导土地利用类型影响,生态价值指数时序演变呈现“下降-增长-下降”的波浪状曲线特征;植被覆盖度经历“增长-下降-增长”的演变特征;空间格局上与土地利用变化区域呈现空间斑块重叠。地形结构、用地标准、社会经济及环保政策等因子驱动下,未来流域土地利用变化或将加大,对生态环境的胁迫增强。

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3. 1979—2017年CRU、ERA5、CMFD格点降水数据在青藏高原适用性评估

温婷婷,郭英香,董少睿,东元祯,来晓玲

干旱区研究 2022, 39 (3): 684-697. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.03

摘要（1852）

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PDF（pc）（6996KB）（699）

利用1979—2017年青藏高原131个气象台站实测降水资料,分别从年、季尺度对CRU、ERA5和CMFD 3种再分析降水资料在青藏高原的适用性进行了评估。结果表明：（1） CRU、ERA5、CMFD 3种数据对青藏高原年降水的模拟能力都很强,与观测值的相关系数均超过了0.9,较观测降水量值均偏大;CRU和CMFD的春季降水较为接近观测值,CMFD夏、秋季降水与观测值最接近,3种数据对冬季降水模拟能力均较弱。（2）从降水量分布来看,CMFD数据对青藏高原年、春季、夏季、冬季降水的分布模拟能力最好,3种数据对青藏高原秋季降水的模拟能力具有区域差异性,CRU、CMFD在青藏高原西部的降水与观测值较为接近。（3）从变化趋势来看,青藏高原年、春季、夏季、秋季降水均呈增加趋势,其中夏季增加幅度较大,冬季降水整体呈减少趋势。（4） CRU数据对青藏高原年、春季、夏季、秋季降水的变化趋势与观测值较为一致,其次为ERA5,ERA5冬季降水与观测值较为一致。（5）从偏差分析来看,CMFD数据与观测值的年、季降水偏差最小,最接近观测值。（6） 3种数据与站点平均的年、季降水的时间变化序列表明,CMFD的年、春季、夏季、秋季降水与观测值的变化最为接近,其次为CRU;CMFD冬季降水较观测值最为接近,但相关系数未通过95%的显著性检验。

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4. 降水梯度对青海湖河源湿地温室气体排放日变化的影响

杨紫唯,车子涵,刘芙梅,陈克龙

干旱区研究 2022, 39 (3): 754-766. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.09

摘要（295）

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水分是影响高寒生态系统生长发育的主要限制因素,为探明不同水分条件对湿地温室气体排放特征的影响,选取青海湖流域瓦颜山河源湿地为研究对象,利用不同的水分特征湿地,通过静态箱-气相色谱法,监测了湿地24 h温室气体排放特征,探究了2020年和2021年8月（生长旺季）的CK（对照处理）、+25%（增雨25%处理）、-25%（减雨25%处理）、+75%（增雨75%处理）、-75%（减雨75%处理）条件下,对二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）日变化趋势。结果表明：（1） CO₂排放范围为47.52~123.71 mg·m^-2·h^-1,CH₄通量范围为-8.50~6.74 µg·m^-2·h^-1,N₂O通量范围为-15.82~6.90 µg·m^-2·h^-1。（2） CK、+25%、+75%处理下CO₂、CH₄、N₂O日变化表现为排放状态;-25%处理下CO₂日变化表现为排放状态,CH₄、N₂O表现为吸收状态;-75%处理下CO₂、N₂O日变化表现为排放状态,CH₄表现为吸收状态,不同降水处理之间存在显著差异（P<0.05）。（3） CO₂与0~10 cm土壤温度呈显著正相关（P<0.05）,与土壤水分呈显著负相关（P<0.05）;CH₄与土壤温度呈显著负相关（P<0.05）,与土壤水分呈显著负相关（P<0.05）;N₂O与土壤温度呈正相关（P<0.05）,而CK处理与土壤水分呈负相关,减雨处理呈正相关（P<0.05）,但无明显规律。（4）不同水分处理下植物群落发生小幅度演替情况。土壤水分、温度的平衡对该区的温室气体排放通量影响较为显著,应避免失调导致温室气体排放量升高。

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5. 黄土丘陵区覆沙坡面产流产沙过程及水沙关系

苏远逸,冯朝红,张扬,雷娜,张庭瑜

干旱区研究 2022, 39 (4): 1166-1173. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.17

摘要（297）

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PDF（pc）（3636KB）（555）

通过室内放水冲刷试验,对4种覆沙条件和3种径流坡长条件下的产流产沙过程及水沙关系特征进行了研究。结果表明：覆沙坡面的初始产流时间相比于黄土坡面明显延长,初始产流时间随着覆沙厚度的增加而增大,且产流量和产沙量峰值出现的时间存在不同步性。不同坡面的产流率在试验初期较小,随着产流历时的延长逐渐增大并且趋于稳定。黄土坡面的产沙率随产流历时的延长变化趋势较为平稳,覆沙坡面的产沙率波动范围较大。不同坡面的累积产沙量均随着累积产流量的增加而逐渐增大,并且两者之间呈幂函数关系。由于沙层具有一定的蓄水功能,导致覆沙坡面的侵蚀过程明显不同于黄土坡面,覆沙厚度是影响坡面侵蚀特征的重要因子,该研究为进一步揭示复合坡面的侵蚀特征提供科学依据。

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6. 氮沉降促进西北干旱区高寒湿地生态系统N₂O排放

申志博,韩耀光,王家力,陈康怡,胡洋,朱新萍,贾宏涛

干旱区研究 2022, 39 (5): 1655-1662. DOI: 10.13866/j.azr.2022.05.29

摘要（180）

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PDF（pc）（1019KB）（534）

在气候变化背景下,大气氮沉降的增加会对干旱区高寒湿地N₂O排放产生影响。以天山中部的巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地,不同水分条件的常年淹水区、季节性淹水区和常年干燥区为研究区,设置3个氮添加量处理（0、10 kg ·hm^-2·a^-1和20 kg ·hm^-2·a^-1）,采用静态箱-气相色谱法监测了植物生长季生态系统N₂O的排放量,并探究了N₂O排放与主要环境因子之间的关系。研究结果表明：（1）在不同水分条件下,氮素增加显著促进了生态系统N₂O的排放（P<0.05）;在植物生长季不增氮的处理下,生态系统N₂O累积排放量表现为吸收,10 kg ·hm^-2·a^-1和20 kg ·hm^-2·a^-1处理N₂O累积排放量均表现为排放;氮沉降量增加显著增加了不同水分条件下N₂O累积排放量,氮沉降增加会促进湿地生态系统由N₂O的“汇”向“源”转变。（2）氮施加量极显著影响生态系统N₂O排放速率（P<0.01）,季节性淹水条件生态系统N₂O平均排放速率(F)与施氮量(N)、土壤5 cm地温(T)呈多元一次方程关系（F=-2.763+0.209N+0.151T,R²=0.483,P<0.01）。综上所述,氮沉降的增加促进了干旱区高寒湿地生态系统N₂O排放。

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7. 基于博弈论组合赋权的洪水风险评价——以武威地区为例

苏广全,吕海深,朱永华,陈庭兴,花佳程

干旱区研究 2022, 39 (3): 801-809. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.13

摘要（399）

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PDF（pc）（3928KB）（531）

洪水灾害是世界范围内发生最为频繁的自然灾害。中国是世界上洪水风险增长最显著的地区之一。针对甘肃省武威市山洪灾害多发的实情,采用结合主客观权重的博弈论组合赋权的洪水评价方法,应用GIS技术,从致灾因子危害性、孕灾环境稳定性和承灾体脆弱性三方面出发,共选取7个指标构建洪水风险评价指标体系,得到了各评价单元的洪水风险度空间分布。评价结果表明：武威市整体洪水风险等级为较低风险,与历史洪水事件数据吻合较好。其中,洪水高风险区只占总面积的4.94%,集中分布于凉州区与古浪县交界处和天祝藏族自治县西南部地区;较低风险区与低风险区之和占总面积的43.84%,集中于民勤县的东部沙漠区。通过将单一赋权方法与博弈论组合赋权法进行了比较,表明博弈论组合赋权法可以减少单一赋权方法的主观性,提高洪水风险图的精度,为洪水风险管理提供依据。

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8. 陕西省冰雹气候变化特征及其关键影响因素分析

马荣君,李潇斐,毛彦霖,薛宇桐,吴战昊

干旱区研究 2022, 39 (3): 767-773. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.10

摘要（466）

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基于2000—2019年99个地面观测站记录的冰雹数据及ECMWF提供的ERA5各项参数月平均数据,结合线性回归、5 a滑动平均等方法,分析了陕西省冰雹变化特征及关键影响因素。结果表明：（1）陕西省冰雹次数在地理位置上呈现由南到北增加的特征,海拔高度与年平均冰雹次数在低海拔表现出显著的正相关关系。（2）陕西省冰雹受季节影响程度呈现由南到北增强的特征,其中陕北、关中冰雹次数夏多冬少,陕南冰雹次数各季节相对平均。（3）陕西省年际冰雹次数整体呈下降趋势,其中陕北地区下降速度最快,关中地区其次,而陕南地区年际变化无明显变化趋势。（4）对流有效位能（CAPE）对陕西省冰雹年际趋势起主导作用;K指数对陕北夏季、关中春季冰雹次数变化趋势起主导作用;0 ℃层高度对关中夏、秋季与陕南春、夏季冰雹次数变化趋势起主导作用。

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9. 中亚高山冰川表面高程变化时序重建

都伟冰,张世琼,李均力,包安明,王双亭,史宁可,许琳娟,高鑫,马丹丹,郑岩超

干旱区研究 2022, 39 (3): 676-683. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.02

摘要（408）

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PDF（pc）（6799KB）（425）

中亚高山冰川区地形复杂,站点观测和传统实地测量范围十分有限。卫星激光测高技术可实现大范围冰川表面高程变化监测。以2003—2009年ICESat激光测高数据为数据源,参考2000年的SRTM高程数据,建立冰川区点云去噪及其精度优化算法和多尺度冰川区表面高程时空变化分析模型,并分析了2003—2009年间中亚山区整体与各分区冰川表面高程时序变化。结果表明：中亚高山冰川区的冰川表面平均高程整体呈下降趋势,表现出明显的区域差异。其中,2003—2009年中亚冰川表面高程总体下降了9.59±1.89 m;I区（即西藏和青海南部）的冰川表面高程下降了6.51±2.9 m;II区（即新疆、青海北部和甘肃部分地区）下降了7.87±5.03 m;III区（即中国境外,中亚地区的部分国家）下降了9.81±5.1 m,且监测到2004—2005年冰川表面高程上升。本研究方法对冰川区点云类高程脚点监测具有一定的通用性,但对基准DEM的依赖度较高。

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10. 水分对河西青贮玉米土壤化学计量比及稳态性的影响

谢明君,李广,马维伟,刘帅楠,常海刚,杜佳囝,丁宁

干旱区研究 2022, 39 (4): 1312-1321. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.31

摘要（196）

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PDF（pc）（2095KB）（424）

为探究河西灌溉区农田生态系统土壤养分限制及其循环规律,明确不同水分处理下青贮玉米植株与土壤的稳态性特征,以甘肃省河西灌溉区W₀（传统灌水）、W₁（节水10%）、W₂（节水20%）、W₃（节水30%）4种灌水处理的青贮玉米为研究对象,分析不同灌水处理下土壤、植株有机碳（OC, Organic Carbon）、全氮（TN, Total Nitrogen）、全磷（TP, Total Phosphorus）含量及其生态化学计量特征变化和植株与土壤间的内稳性特征。结果表明：（1）不同灌水处理下青贮玉米土壤OC、TN、TP含量均在0~10 cm土层达到最高值。（2） 4种灌水处理下,植株器官养分含量在W₀灌水处理下显著升高;在0~30 cm土层土壤OC、TN、TP含量在W₁灌水处理下最高,且TN、TP显著高于其余灌水处理6.66%~26.17%、4.67%~19.21%;随灌水量减少土壤及植株养分降低显著。（3）土壤、植株C:N、C:P、N:P值变化范围分别为3.60~61.2、4.39~53.9、1.01~1.24,其中,土壤C:N值在各土层及不同灌水处理下较为稳定,叶片（11.9）、根（7.58）的N:P值均小于植株氮限制的阈值（14）,说明植株生长受到氮元素的限制。（4） 4种灌水处理下,植株（根、叶片）OC、TP元素及其化学比值稳态性均呈现绝对稳定状态,但在W₂处理下叶片N:P稳态性表现出敏感状态。可见,在河西灌溉区,节水10%不仅有利于青贮玉米土壤养分的存留及保持作物生长的稳定适应能力,也可达到节水目的,进而缓解水资源紧缺的现状。

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11. 黑河中游正义峡径流变化趋势及归因分析

胡广录,陶虎,焦娇,白元儒,陈海志,麻进

干旱区研究 2023, 40 (9): 1414-1424. DOI: 10.13866/j.azr.2023.09.05

摘要（146）

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PDF（pc）（5393KB）（424）

以黑河中游正义峡水文站的实测径流量数据为基础，采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法、Pettitt检验法和累积距平法分析了正义峡水文站1970―2020年径流序列的变化趋势和突变年份，并利用基于Budyko假设的水热耦合平衡方程，对正义峡径流量变化趋势进行了归因分析。结果表明：（1）研究期内正义峡径流量波动变化，丰枯交替，但整体呈现增加趋势，2004年径流发生突变，突变后的年平均径流量增加了3.08×10⁸ m³，增加率为32.7%。（2）突变后的2005―2020年，正义峡径流量对降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数分别为1.40、-0.40、-1.57，且各因子对径流的贡献率分别为42.73%、-12.52%、69.79%，表明径流量对下垫面变化最为敏感，气候因子中降水对径流的影响大于潜在蒸发。（3）在一定的区域气候条件下，植被覆盖、土地利用、流域调水等人类活动引起的中游下垫面变化是正义峡径流量变化的主要原因。研究结果可为流域管理部门制定水资源合理分配及调用方案提供科学依据。

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12. 近25 a来甘肃省耕地资源时空变化及其影响因子

侯青青,陈英,裴婷婷,吉珍霞,谢保鹏

干旱区研究 2022, 39 (3): 955-967. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.29

摘要（374）

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研究耕地资源时空变化及驱动因子,对于提高区域粮食安全,严守耕地保护红线,制定耕地保护政策和措施具有重要的实践意义。以甘肃省1995年、2005年、2015年和2020年4期土地利用数据为基础,在ArcGIS和GeoDa等技术的支持下,从栅格、格网和县域尺度全面分析了甘肃省近25 a耕地时空变化特征,并利用地理探测器对引起耕地变化的主要驱动因子进行了探测。结果表明：（1）甘肃省1995—2020年间耕地减少幅度达1.6%,1995—2005年耕地面积增加,2005—2020年耕地面积递减,且耕地主要流向草地、林地和建设用地,而未利用地主要向耕地和草地转移。（2）耕地空间分布呈“东南多、西北少”的典型特征。耕地空间分布受自然因素和社会经济因素的共同作用,其中,人口和土地开发强度的交互作用是1995年、2005年和2015年甘肃省耕地空间分布差异性的主要原因,而2020年温度和降水的交互作用成为影响耕地的主导因素。研究结果可为甘肃省耕地保护管理提供科学依据。

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13. 多枝柽柳叶片结构和化学性状对土壤水分变化的响应

李泽厚,李蕊希,张舒斌,王崇斌,郑明明,董叶卿,吴雪

干旱区研究 2022, 39 (5): 1486-1495. DOI: 10.13866/j.azr.2022.05.13

摘要（226）

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荒漠植物经过与极端环境博弈,发展出了独特的叶片功能性状,是其为适应长期干旱胁迫所采取的生态对策之一。本研究在塔里木盆地北缘不同土壤水分条件下以多枝柽柳（Tamarix ramosissima）为研究对象,调查其种群特征,测定分析其叶片结构和化学性状以及主要土壤理化性质。结果表明：（1）土壤水分对柽柳叶片全氮、全磷、C:P、C:N、平均叶厚和平均叶面积等性状具有显著影响。（2）随着土壤含水量增加,柽柳叶片N:P呈现下降趋势,其生长逐渐从受磷限制转变为受氮限制。（3）柽柳叶片全磷含量与C:P、N:P之间呈极显著负相关（P<0.01）、C:N与平均叶面积呈显著正相关（P<0.05）。（4）土壤含水量是影响柽柳叶片功能性状的重要因素,柽柳通过部分叶片性状之间的协同变化以便更好地适应干旱环境。研究结果可为干旱荒漠地区生态保护和恢复过程中植物生态适应性评价提供科学依据。

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14. 雅鲁藏布江中游风沙区典型下垫面空气动力学参数研究

张正偲,张焱,马鹏飞,潘凯佳,扎多,益西拉姆,仁青桑布

干旱区研究 2022, 39 (4): 997-1005. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.01

摘要（252）

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近地层空气动力学参数是风沙研究的重要内容。雅鲁藏布江（以下简称雅江）中游是西藏地区风沙灾害最为严重的区域之一,河漫滩和山麓流沙区是雅江中游地区风沙灾害的主要物源区,对其近地表空气动力学参数的研究,有助于对该地区的风沙灾害进行评估和沙尘暴预报预警。选取河漫滩植被区（植被盖度>20%）、人为干扰区（植被盖度<20%）和流沙区（无任何植被）3种下垫面,利用风速廓线法计算摩阻风速（u_*）和空气动力学粗糙度（z₀）。结果表明：（1）近地层风速降幅植被区>人为干扰区>流沙区,植被区风速降幅约是流沙区的2倍。（2）不同下垫面近地层风速廓线均可以表达为对数线性函数（u_z=bln(z)+a）,但拟合参数不同。（3）植被区、人为干扰区和流沙区u_*平均值分别为0.73 m·s^-1、0.59 m·s^-1和0.36 m·s^-1,z₀平均值分别为7.1×10^-2 m、3.7×10^-2 m和4.7×10^-4 m。植被区u_*和z₀约为流沙区的2倍和150倍。（4）植被区、人为干扰区和流沙区的u_*均随平均风速增大而增大,且增幅植被区>人为干扰区>流沙区。（5）植被区和流沙区z₀对平均风速的响应方式不同,植被区的z₀随风速增大而缓慢增大,流沙区的z₀在低风速有减小趋势,当风速增大到阈值（6.5 m·s^-1）后,z₀开始增加。

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15. 近60 a伊塞克湖水量平衡变化及影响因素分析

王晓飞,黄粤,刘铁,李均力,王正,昝婵娟,段永超

干旱区研究 2022, 39 (5): 1576-1587. DOI: 10.13866/j.azr.2022.05.22

摘要（549）

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PDF（pc）（3322KB）（380）

基于卫星遥感数据,提取近60 a伊塞克湖面积、水位变化信息,反演伊塞克湖水量变化时间序列,结合1960—2020年CRU气象数据、1960—2000年乔尔蓬阿塔气象站气温降水观测数据和入湖水量观测数据,建立湖泊水量平衡模型,分析水量平衡各分量的变化特征,并探讨其影响因素。结果表明：（1） 1960年以来伊塞克湖水量变化经历了持续减少-波动增加的过程,1998年为变化的时间拐点;20世纪60—80年代中期,入湖水量主要受灌溉引水影响持续减少,1986年后随灌溉水量减少、降水和冰川融水的增加而转为上升趋势;湖区降水以9.1 mm·(10a)^-1的速率增加,蒸发量随湖区升温和湖体面积增加总体呈显著增加趋势。（2） 20世纪80年代中期以前伊塞克湖大部分年份湖泊水量呈负平衡,地下水持续补给湖泊,1986年起湖泊的水量收支亏损逐渐减小,1998年以来以正平衡为主。（3）入湖径流、降水、蒸发等水量平衡分量的互动关系决定了湖泊水量的变化,而产流区气候变化和灌区灌溉引水通过改变入湖径流间接驱动湖泊水量的变化;1960—1986年,以灌溉引水为主的人类活动是驱动伊塞克湖水量变化的主导因素,贡献率达71.6%,1987年以来,气候变化因子对湖泊水量变化的累计贡献超过80%。

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16. 1951—2020年阿富汗气候变化特征分析

迪丽努尔·托列吾别克,姚俊强,毛炜峄,李淑娟,陈静,马丽云

干旱区研究 2022, 39 (4): 1036-1046. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.05

摘要（697）

HTML （36）

PDF（pc）（6187KB）（366）

基于最新CRU TS V4.05格点资料,系统分析了1951—2020年阿富汗气候要素时空变化特征。结果表明：（1）阿富汗自西南向东北部分别为极端干旱、干旱、干旱-半湿润和湿润气候区,年平均气温及潜在蒸散量自西南部锡斯坦盆地向东北部瓦罕走廊地区递减,年降水量呈递增的空间分布。（2）近70 a,阿富汗年及四季平均气温表现为全区一致性地增加且西部增温率大于东部,其中春季的增温幅度最大;阿富汗降水量区域间及季节差异性大,年降水量呈微弱减少趋势[-0.43 mm·(10a)^-1],空间表现为自西南向东北呈“减少-增加-减少”变化;降水集中的冬、春季,降水量为减少趋势。（3）阿富汗潜在蒸散量大,1951—2020年呈显著的增加[5.59 mm·(10a)^-1],而空间变化与降水相反,中部兴都库什山年潜在蒸散量呈减少趋势;春、夏和秋季潜在蒸散量增加,冬季减少。（4）近70 a以来,干湿指数（AI）表征阿富汗干湿气候变化趋势不明显,以年际变化为主;空间变化表现为阿富汗西南部极端干旱的锡斯坦盆地干旱加剧,中部兴都库什山经历了“暖湿”化,而降水量最集中的瓦罕走廊地区呈“暖干”化;春季平均AI减小幅度最大,加剧了阶段性干旱风险。21世纪以来,阿富汗经历了气候暖湿化的时期,气温略增加,降水量急剧增多,而潜在蒸散量明显减小,尤以春季变化最为显著,这将对该地区农业生产、冰冻圈风险及水资源管理带来挑战。

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17. 全新世西风模态下中亚干旱区孢粉类型多样性变化特征——以阿尔泰山为例

张东良

干旱区研究 2022, 39 (3): 667-675. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.01

摘要（508）

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PDF（pc）（7948KB）（360）

气候变暖对中亚干旱区植物带来了巨大的威胁。因观测时间受限,我们无法更好地理解长时间尺度干旱区植物多样性与气候变化之间的关系。但地质记录中的孢粉给我们提供了机会来理解过去植物存在、分布和多样性特征。以阿尔泰山为例,选择不同海拔的3个孢粉序列（高海拔-哈拉萨孜泥炭、中海拔-娜仁夏泥炭和低海拔-喀纳斯湖）来研究孢粉类型多样性变化特征及其对全新世气候变化的响应模式。结果显示：（1）阿尔泰山全新世孢粉类型多样性变化呈现出独特的格局。详细来说,全新世早期随着气候的变暖,森林上限开始向上迁移,使得高海拔孢粉类型多样性增加。（2）全新世中期气候暖湿,森林上限和下限的向上和向下迁移使得高低海拔孢粉类型多样性较高,但以泰加林主导的森林带孢粉类型多样性偏低,主要归咎于物种均匀度的下降。（3）全新世晚期气候变冷且更湿润,森林带上限向下移动,使得中海拔孢粉类型多样性显著提高。全新世阶段森林带内孢粉类型多样性变化幅度最大,该区域是气候响应最敏感区和最脆弱区。本研究有助于我们掌握山地植被带对全新世气候变化的响应模式,为探索山地植被迁移历史提供关键证据。

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18. 基于GRACE和GLDAS的西北干旱区地下水资源量可持续性评价

阮永健,吴秀芹

干旱区研究 2022, 39 (3): 787-800. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.12

摘要（437）

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PDF（pc）（4869KB）（360）

中国西北干旱区是典型的地下水依赖型生态系统,地下水资源是西北干旱区发展的战略性支撑,实时掌握地下水的动态变化对揭示地下水的变化特征以及区域经济发展具有重要意义。以往基于人工的传统地下水监测研究耗费巨大,难以实现大尺度长时间序列的分析,重力卫星的运用为解决这一问题提供了途径,过往研究尚未对西北干旱区地下水资源量可持续性进行量化评价,为探究近年来西北干旱区地下水资源量可持续性情况,基于GRACE重力卫星和GLDAS数据反演中国西北干旱地区2002—04—2020—09共计200个月的地下水储量变化情况,判断其趋势变化,再计算基于GRACE的地下水干旱指数获取西北干旱区地下水干旱情况,最后进一步将GGDI与可持续性指数相结合,量化地下水可靠性、回弹性、脆弱性,以此评价近年来中国西北干旱区地下水资源量可持续性。结果显示：2002—2020年,西北干旱区地下水储量大幅度减少,地下水干旱程度加深,地下水平均可靠性为0.495,回弹性0.470,脆弱性为0.404,区域的地下水资源量可持续性指数SI为0.28,属于较低的地下水资源量可持续性水平。研究揭示了西北干旱区的地下水资源量可持续性时空分布规律及演变趋势,为区域地下水资源保护和管理提供理论和数据支撑。

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19. 中国西北地区太阳辐射时空分异特征

姚玉璧, 郑绍忠, 董宏昌, 石界, 张民, 夏权

干旱区研究 2023, 40 (6): 863-873. DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.02

摘要（194）

HTML （16）

PDF（pc）（7628KB）（360）

应用近60 a中国西北169个国家基本气象站气象观测资料，对中国西北总辐射的时域变化、空间分布和次区域时空演变特征进行了研究。结果表明：（1）青海西北部的柴达木盆地和甘肃西部为太阳能资源最丰富区，陕西南部和甘肃东南部的较小区域为资源丰富区，其余大面积区域均为资源很丰富区。（2） 1961—2020年除新疆西南部、甘肃和新疆接壤区、甘肃北部和陕西北部的小范围区域总辐射呈上升趋势外，西北大部分区域总辐射呈下降趋势。（3） EOF第一模态特征向量场表明，总辐射振荡强度由西向东加强，各分量高载荷区主要集中于中东部，该区域是总辐射易出现异常、振荡强且敏感的地区。（4） EOF第二模态特征向量场自西向东呈双偶极子型；青海全境和甘肃大部为正值区域，也是总辐射异常振荡最强的区域。（5）依据REOF特征向量不同模态空间分异结构类型，可将研究区域划分为主要受东亚季风影响的“西北东部异常型”、主要受东亚季风影响边缘区的“西北中部异常型”和主要受西风带影响的“西北西部异常型”等 3个次区域。3个次区域总辐射减少的突变点分别出现在1973年、2017年和2008年。

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20. 红砂灌丛沙堆土壤粒度组成及养分积累特征

李小乐,魏亚娟,党晓宏,戴玉芝,翟波,迟旭,吴惠敏

干旱区研究 2022, 39 (3): 933-942. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.27

摘要（384）

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PDF（pc）（8003KB）（353）

为探究荒漠灌丛对其沙堆土壤结构和养分空间异质性的影响,以白音恩格尔自然保护区的优势种红砂（Reaumuria soongorica）灌丛沙堆为研究对象,对其土壤粒度组成及土壤养分积累特征进行分析。结果表明：（1）研究区土壤粒径组成以细砂为主,含量为36.34%~65.31%,黏粒、粉粒含量均小于7.00%;（2）红砂灌丛沙堆沉积物趋于细化,由背风侧、迎风侧到沙堆间空地土壤颗粒分选性依次变差,峰态逐渐宽平,分形维数逐渐变小,灌丛沙堆土壤粒径组成含量分布较丘间空地更对称;（3）灌丛沙堆迎风侧和背风侧有机质（SOM）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）含量分别较沙堆间空地增加29.37%和40.63%、23.49%和35.12%、62.72%和66.45%、30.10%和22.75%（P<0.05）,且相对作用强度（Relative Interaction Intense, RII）,即RII>0。红砂灌丛起到防风滞沙和重新分选沙粒的作用,并且在丛间地风蚀和植物反馈作用下养分向灌丛沙堆富集,形成“肥岛”效应。

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21. 近20 a蒙古国土壤风蚀变化特征及主要影响因素分析

郭茵,雷加强,范敬龙,王海峰,吕振涛

干旱区研究 2022, 39 (4): 1200-1211. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.21

摘要（747）

HTML （38）

PDF（pc）（6309KB）（352）

蒙古国风蚀沙漠化严重,成为世界主要的沙尘源地之一,为了深入了解蒙古国全域风蚀时空变化特征,利用蒙古国境内的GLDAS、OLM、MOD13Q1、NASA-SRTM等气象和遥感数据,基于GEE（Google Earth Engine）云计算平台,利用RWEQ模型计算了蒙古国土壤风蚀量和时空变化规律,分析了土壤风蚀的主要影响因素及作用机制。结果表明：（1）自2001—2020年,蒙古国土壤风蚀呈北部低、南部高的空间分布格局;土壤风蚀主要发生在春季,风蚀量占全年的45%;近20 a土壤风蚀量总体上呈显著增加趋势,风蚀模数以0.06 t·hm^-2·a^-1的速度增长。（2）蒙古国土壤风蚀变化整体上与气候因子及由其引起的植被盖度变化有关,与放牧、耕地开垦等人为活动增强有密切关系。研究结果可为蒙古国风蚀沙漠化防治提供重要的科学参考。

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22. 不同起沙阈值判定方案在塔克拉玛干沙漠的适用性对比研究

杨兴华,马明杰,周成龙,何清

干旱区研究 2022, 39 (4): 1006-1016. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.02

摘要（308）

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风沙运动是区域与全球变化研究中不可忽视的地表过程。起沙阈值（临界起沙风速、临界起沙摩擦速度）作为判定风沙运动是否发生的关键参数,是风沙运动研究的核心问题。利用塔克拉玛干沙漠腹地野外同步观测的风沙运动和气象资料,结合数理模型计算,定量评估了Stout、Kurosaki and Mikami（KM）、李晓岚和张宏升（LZ）、Marticorena and Bergametti（MB）、Shao and Lu（SL）5种起沙阈值判定方案的适用性,并利用最优方案确定了研究区新的起沙阈值。结果表明：（1） 5种方案均存在不确定性,KM方案确定的起沙阈值一定程度上高估了起沙时长与沙尘水平通量,其他4种方案则相反,但KM方案最优。（2）塔克拉玛干沙漠腹地2 m高度临界起沙风速变化范围为4.0~6.0 m·s^-1,临界起沙摩擦速度变化范围为0.24~0.36 m·s^-1;起沙阈值具有季节性差异,符合夏季>秋季>春季>冬季的变化规律。

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23. 基于CEEMD的LSTM和ARIMA模型干旱预测适用性研究——以新疆为例

丁严,许德合,曹连海,管相荣

干旱区研究 2022, 39 (3): 734-744. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.07

摘要（477）

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PDF（pc）（7895KB）（330）

干旱的频繁发生对农业生产和经济发展造成了不可忽视的危害,准确预测干旱的发生具有重要的现实意义。基于1960—2019年新疆气象站点的逐日降水量数据,计算1、3、6、9、12个月及24个月时间尺度的标准化降水指数。建立差分自回归移动平均模型（Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA）、长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）、互补集合经验模态分解（Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD）-ARIMA组合模型和CEEMD-LSTM组合模型。通过4种模型对多时间尺度SPI序列进行预测,确定各模型在干旱预测中的适用性。结果表明：（1） 4种模型的预测精度均随时间尺度的增加而逐渐提高,在24个月时间尺度时达到最高;（2） CEEMD能够有效平稳时间序列,各时间尺度下,组合模型均达到了较高的预测精度,相较单一模型更适用于干旱预测;（3） 4种模型预测结果精度由低到高分别为：LSTM、ARIMA、CEEMD-LSTM、CEEMD-ARIMA（决定系数最大值分别为：0.8882、0.9103、0.9403、0.9846）,CEEMD-ARIMA模型相比其他3种模型效果较好,最适用于干旱预测。

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24. 近60 a黄土高原地区降水集中度与集中期时空变化特征

安彬,肖薇薇,朱妮,刘宇峰

干旱区研究 2022, 39 (5): 1333-1344. DOI: 10.13866/j.azr.2022.05.01

摘要（452）

HTML （57）

PDF（pc）（9916KB）（330）

全球气候变暖背景下,厘清黄土高原地区降水集中度（PCD）和集中期（PCP）时空变化规律,对该区水土保持及水资源利用具有重要意义。基于1960—2019年黄土高原地区55个气象站点逐日降水观测资料,利用趋势分析、空间插值、相关分析等方法,分析了近60 a及退耕还林（草）工程前后黄土高原PCD与PCP时空变化特征。结果表明：（1） 1960—2019年黄土高原年均降水量呈减少趋势,年均PCD逐渐减弱、PCP逐渐提前。（2）黄土高原地区年均降水量和PCD自东南向西北递减,PCP自东向西逐渐递减,但差异不大。PCD变化趋势自东北向西南呈“下降-上升-下降”相间分布,PCP表现出东部推迟、西部提前的态势。（3）退耕还林（草）工程后,黄土高原年均降水量增加、PCD减弱、PCP推迟。降水量自东向西呈“偏少-偏多”相间分布,其变化趋势以偏多为主;PCD自东北向西南呈“偏低-偏高-偏低”分布规律,其变化趋势以偏低为主;PCP以偏高为主,偏高幅度呈南多北少、东多西少态势,其趋势变化也以偏多为主。（4） 1960—2019年黄土高原地区PCD、PCP与年降水量皆以正相关为主。

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25. 黄河源草地退化区2种鼠丘土壤风蚀规律

翟辉,李国荣,李进芳,朱海丽,赵健赟,刘亚斌,陈文婷,胡夏嵩

干旱区研究 2022, 39 (4): 1212-1221. DOI: 10.13866/j.azr.2022.04.22

摘要（223）

HTML （8）

PDF（pc）（4452KB）（326）

为阐明高寒草地啮齿类动物活动区鼠丘土壤风蚀特征和规律,以青海省河南县鼠害退化区高原鼠兔和高原鼢鼠鼠丘为研究对象,采用野外模拟风力侵蚀试验方法,对2类鼠丘土壤风蚀流失量和养分流失量的特征和规律进行研究,并对该2种鼠丘土壤风蚀差异进行对比和分析。结果表明：（1）在9 m·s^-1的恒风速吹蚀作用下,2种鼠丘土壤颗粒的快速流失主要集中在前15 min内,且高原鼠兔鼠丘土壤流失量显著高于高原鼢鼠鼠丘,约为高原鼢鼠鼠丘土壤流失量的1.5倍。（2）蠕移是鼠丘土壤流失最主要的运动方式,相同时间内2种鼠丘均呈现蠕移量>跃移量>悬移量,其中高原鼠兔鼠丘蠕移量、跃移量和悬移量分别为高原鼢鼠鼠丘的1.45倍、1.58倍、1.50倍。（3）鼠丘土壤养分含量明显低于原生草地土壤层,且养分含量呈现出原生草地土壤>高原鼠兔鼠丘土壤>高原鼢鼠鼠丘土壤。（4）鼠丘土壤养分流失和土壤流失具有相同的规律,养分流失主要取决于土壤颗粒的流失,高原鼠兔鼠丘的各养分含量指标的流失量较高原鼢鼠鼠丘增加1.42~3.53倍。研究结果将为阐述鼠害退化区土壤流失特征,揭示高寒草地退化机理和黄河源草地生态环境保护提供理论依据。

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26. 库布齐沙漠东部植被恢复对土壤生态化学计量的影响

刘源,李晓晶,段玉玺,王博,王伟峰,刘宗奇,冯涛

干旱区研究 2022, 39 (3): 924-932. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.26

摘要（260）

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为阐明植被恢复对风沙土生态化学计量特征的影响,以库布齐沙漠东段流动沙地、半固定沙地、油蒿固定沙地和沙柳固定沙地为研究对象,分析植被生物量和不同深度土层（0~60 cm）土壤C、N、P化学计量特征时空变化及其相关性。结果表明：（1）土壤C、N含量随植被恢复明显增加,而土壤P含量增幅较小,均在沙柳固定沙地达到最大值（5.86 g·kg^-1、0.41 g·kg^-1、1.74 g·kg^-1）,各阶段土壤C、N、P含量均随土层加深逐渐降低,土壤P含量在各土层间差异较小。（2）不同阶段或土层间土壤化学计量比差异显著,随植被恢复土壤C：N先减小后增大,而C：P和N：P均逐渐增大,土壤C：P和N：P均随土层加深逐渐减小,而C：N则无明显变化规律。（3）土壤C、N、P两两间呈极显著正相关,均与地上和凋落物生物量呈显著正相关,土壤C：N与C：P、N：P均无显著相关关系,而土壤C：P与N：P呈显著正相关,且土壤C：P和N：P均与地上、地下和凋落物生物量呈显著正相关。综上所述,人工建植促进植被恢复可显著影响土壤C、N、P含量及化学计量特征,进而有效改善土壤理化性状,提高荒漠生态系统C、N固存能力。

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27. 双龙沟矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性研究

王理德, 宋达成, 李广宇, 赵赫然, 郑克文

干旱区研究 2023, 40 (8): 1294-1303. DOI: 10.13866/j.azr.2023.08.10

摘要（101）

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为了探讨矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性，本文运用时空替代法，选择甘肃省天祝藏族自治县双龙沟矸石治理不同年限 (2 a、5 a、10 a )和未治理的矸石作为对照（CK）样地，通过对植被调查，分析研究了植物群落演替特征及物种多样性，并揭示其随着矸石治理年限的增加呈现出的变化规律，为祁连山东段双龙沟及其相似地区矸石治理、生态系统修复及生态环境建设提供科学理论基础。研究表明：（1）双龙沟矸石治理过程中，4个样地共出现24科40属55种植物，其中有15科是单科、单属及单种，菊科、禾本科、蔷薇科植物种数达到28种，占总科数的12.5%，总物种数达到50.91%。物种构成表现为：多数种属于少数科，大部分植物种为单科、单属。（2）随着矸石治理年限的增加，群落优势种由一年生或多年生草本植物逐渐转化为多年生草本植物及灌木植物，植物种由对照（CK）的11种，增加到矸石治理5 a时28种，再降到矸石治理10 a的18种，最后垂穗披碱草、早熟禾及沙棘成为该样地的优势种，这三种植物重要值的总和达到48.107。（3）随着矸石治理年限增加，物种数、Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数从CK到矸石治理5 a时逐渐增加，分别达到最大值28、3.506及2.877；Pielou均匀度指数呈现“下降-上升-再下降”的变化趋势，变化幅度不大。Simpson优势度指数呈现出“上升-下降-再上升”变化趋势，矸石治理10 a时达到最大值0.359；（4）矸石治理年限对植物种群数量特征影响较大，株高从CK、2 a到10 a显著增高（P<0.05），盖度从CK到治理5 a、10 a显著增大（P<0.05），植物株数从CK到治理10 a显著增大（P<0.05）。综上所述，祁连山东段双龙沟矸石治理过程中，在人工干预下，矸石治理年限对植被演替及物种多样性影响较大，植物群落逐渐变得单一、稳定。

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28. 近60 a石羊河流域蒸发量变化及其原因分析

李小琴,冉宸,张晓霞,冉新民

干旱区研究 2022, 39 (3): 745-753. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.08

摘要（434）

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蒸发是水循环的关键环节,理解蒸发变化及其原因对于水资源可持续利用具有重要意义。以石羊河流域为例,选取自南向北沿海拔梯度递减的乌鞘岭、永昌、武威和民勤4个气象站近60 a（1958—2017年）数据资料,基于改进的PenPan模型分析了石羊河流域蒸发量时空变化特征及其原因。结果表明：（1）空间上,石羊河流域蒸发量变化存在海拔效应,随着海拔的增加蒸发量显著减少,递减率约为38 mm·(100m)^-1;时间上,蒸发量变化存在明显的分段特征,1958—1970年蒸发量减少,20世纪70年代以来蒸发量增加,尤其是平原区最为明显。（2）改进的PenPan模型能较好地模拟各站点日尺度和月尺度蒸发量的变化（R²>0.85）,为进一步提高模拟精度,模型中的风速函数有待修正。（3）改进的PenPan模型计算的辐射组分年际变化不大,但空气动力学组分波动上升,这与温度和饱和水气压差变化趋势一致,说明温度升高是引起石羊河流域70年代以来蒸发量增加的主要原因。说明在气候变暖背景下石羊河流域蒸发量将持续增加,也给未来强化水资源管理,保障可持续发展施加更大的压力。

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29. 呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌网络特征

张颂安, 刘轩, 赵珮杉, 高广磊, 张英, 丁国栋, 柳叶, 任悦

干旱区研究 2023, 40 (6): 905-915. DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.06

摘要（117）

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为揭示呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌相互关系，以呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林（25 a、34 a和43 a）为研究对象，以沙质草地为对照，采用分子生态网络分析法对不同土层（0~10 cm和10~20 cm）土壤细菌群落进行比较分析。结果表明：（1）从25 a到43 a，土壤细菌网络总边数增多，平均路径长度降低。土壤深度由0~10 cm到10~20 cm，人工林土壤细菌网络总边数减少，平均路径长度升高。与沙质草地相比，人工林土壤细菌网络总边数较少。（2） 25 a人工林关键菌种隶属于嗜酸菌目（Acidimicrobiales）、RB41和MB-A2-108，34 a人工林关键菌种隶属于Gaiellales，43 a人工林关键菌种隶属于Gaiellales、RB41、Subgroup_7、Subgroup_6、和DA101_soil_group，草地关键菌种隶属于匿杆菌门（Latescibacteria）。（3）全氮、氨氮、微生物碳含量和脲酶酶活性对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌有显著正相关影响（P<0.05）；转化酶和过氧化氢酶活性、土壤含水量以及速效磷含量对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌有显著负相关影响（P<0.05）；土壤有机质对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌既有显著正相关影响又有显著负相关影响（P<0.05）。樟子松人工林从25 a到43 a，土壤细菌网络愈加复杂和紧密，土壤深度由0~10 cm到10~20 cm，网络复杂性和紧密度降低；与草地相比，人工林土壤细菌网络复杂性较低。43 a人工林土壤细菌网络关键菌种类型数量最多。另外，土壤细菌网络受土壤有机质影响最大。研究结果有助于深入理解呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌群落，并为呼伦贝尔沙地樟子松人工林的可持续经营提供科技支撑。

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30. 石羊河下游人工梭梭林健康评价体系构建及应用研究

李雪宁,徐先英,郑桂恒,马全林,张裕年,刘虎俊,赵鹏,杨雪梅

干旱区研究 2022, 39 (3): 872-882. DOI: 10.13866/j.azr.2022.03.20

摘要（262）

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人工梭梭（Haloxylon ammodendron）林是石羊河下游分布最广、面积最大的人工固沙林,具有防风固沙、改良土壤、调节气候、增加碳汇等生态功能。近年来,人工梭梭林的普遍退化严重威胁着民勤绿洲的生态安全。因此,及时摸清人工梭梭林的健康状况,对人工固沙林的可持续经营具有重要意义。通过查阅文献及咨询专家（调查问卷）,构建了5个一级指标和19个二级指标的人工梭梭林健康评价体系,采用AHP层次分析法和熵值法确定各指标的权重。基于野外调查数据,运用生态健康综合指数（HI）,对人工梭梭林的健康状况进行评价,结果表明：石羊河下游人工梭梭林整体处于亚健康状态,健康指数值在0.50~0.67之间,均值为0.617。造成人工梭梭林处于亚健康的主要原因是群落结构不合理及生境因子的影响等,建议采取间伐、平茬以及围封等抚育管护措施来提高人工梭梭林的稳定性。

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