干旱区研究

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2018 (4): 0-1.

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黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性分析

罗开盛, 陶福禄

2018 (4): 753-760. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.01 cstr: 32277.14.AZR.20180401

摘要 ( 1025 )

PDF(1108KB) ( 717 )

为了定量评估径流对土地利用变化(LUCC)和气候变化的敏感性及其时空变异,基于土地利用、土壤、数字高程(DEM)、气象和实测径流数据,借助SWAT模型,并结合统计方法定量评估了黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性。结果表明:1980—2009年流域径流对LUCC的敏感性值为0.020 mm·km^-2。径流对LUCC的敏感性从大到小分别是上游(0.108 mm·km^-2)、中游(0.004 mm·km^-2)和下游(0.001 mm·km^-2)。1 mm降雨变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是0.49~0.288 mm、0.006~0.038 mm和0~0.002 mm。1 ℃气温变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是13.413~78.902 mm、1.105~6.500 mm和0.461~2.710 mm。径流对气温的敏感程度要远远高于对降水的敏感度。在时间趋势上,径流对LUCC的敏感性表现出下降趋势;上游表现出减少趋势,而下游表现出增加趋势。流域径流对气温的敏感性表现为上升趋势。

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保水剂与微生物菌剂对土壤水分、养分的影响

宋双双, 孙保平, 张建锋, 武毅

2018 (4): 761-769. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.02 cstr: 32277.14.AZR.20180402

摘要 ( 1142 )

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保水剂与其他肥料混施,可以在不同程度上改善土壤的水分和养分条件,促进植物生长。通过将聚丙烯酸钾盐型保水剂与微生物菌剂混合对油松、紫花苜蓿进行盆栽试验,通过对低、中、高(油松:10、20、30 g·株^-1;紫花苜蓿:20、30、40 g·m^-2)保水剂和低、中、高(油松:5、10、20 g·株^-1;紫花苜蓿:15、30、45 g·m^-2)微生物菌剂混施,分析土壤水分和土壤中速效氮、磷、钾含量变化,及其对土壤水分、养分和植物生长的影响。结果表明:不同处理不同程度地提高了土壤速效氮、磷、钾含量以及土壤含水量。高浓度保水剂和高浓度微生物菌剂混施对一年生油松土壤速效氮促进最显著,低浓度保水剂和中浓度微生物菌剂混施对土壤速效磷、速效钾促进最显著,分别较对照组提高12%、35%和36%;紫花苜蓿高浓度保水剂和高浓度微生物菌剂混施对土壤速效氮、速效磷促进最显著,低浓度保水剂和中浓度微生物菌剂混施对土壤速效钾促进最显著,分别较对照组提高35%、27%和40%。中浓度保水剂和中浓度菌剂混施处理下土壤保水效果最优,而对油松和紫花苜蓿生长的影响达到最佳的分别为低浓度保水剂与低浓度菌剂混施和低浓度保水剂与中浓度菌剂混施。

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未来气候情景下塔里木河干流日径流过程模拟研究

班春广, 陶辉, 董义阳, 赵成义

2018 (4): 770-778. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.03

摘要 ( 2 )

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以塔里木河干流为研究区,运用分布式MIKE SHE水文模型,识别了日值尺度下塔里木河干流下垫面各参数,选取干流内6个气象站(阿拉尔、拜城、库车、轮台、库尔勒、铁干里克)1998—2007年实测气象数据,依据干流3个水文站(新其满、英巴扎、恰拉)1998—2007年实测数据对模型进行识别和验证,并结合HadGEM 2-ES气候模式中气温和降水数据,预估了未来(2021—2050年)气候情景下塔里木河干流径流演变特征。结果表明:① 运用MIKE SHE 模型模拟塔里木河干流日径流过程,模型效率系数均达0.63以上,表明该模型适用性较强。② 未来30 a 塔里木河干流多年月平均气温均较基准期(1981—2004年)升高了1.7~2.2 ℃,且夏秋季节升温较高;降水整体呈增加趋势,且春季增幅较大,秋季增幅较小。③ 未来气候情景下,各水文站年均径流量呈减少趋势,且以夏秋季节表现最为显著(P＜0.01)。其中,下游恰拉水文站平均径流量减少比例最大(5.04%),上游新其满水文站减少比例最小(0.6%);各气候排放情景中,RCP2.6(低排放情景)下各水文站减少量最小,RCP8.5(高排放情景)下减少最大。未来气候情景下塔里木河干流年径流呈减少趋势,使区域水资源调配面临更大困难,生态安全面临更大威胁,同时也将加大区域人地关系矛盾。

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地下防渗对滴灌棉花产量和水分利用率的影响

胡治强, 侯振安, 闵伟, 冶军, 吴颜

2018 (4): 779-788. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.04

摘要 ( 3 )

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过量灌溉导致土壤水分深层渗漏是滴灌农田水分无效损失的重要途径,地下防渗可有效减少土壤水分深层渗漏,提高农田水分利用效率。2015—2016年通过田间试验研究不同灌水量下地下防渗对滴灌棉田水分平衡、棉花产量及水分利用率的影响。采用灌水量和地下防渗2因素3水平(3×3)试验设计,其中,3个灌水量水平为340、440 mm和540 mm;3个地下防渗处理分别为:对照(无防渗)、地下防渗埋深40 cm和60 cm。结果表明:地下防渗处理(埋深40,60 cm)0~60 cm土壤含水量和净贮水量显著高于对照。随灌水量增加,土壤水分深层渗漏损失量显著增加。灌水量340 mm条件下,地下防渗对水分渗漏量影响不显著。灌水量440 mm和540 mm条件下,地下防渗埋深40 cm、60 cm处理水分渗漏损失量较对照分别减少64%、72%和38%、76%。低灌水量下(340 mm),地下防渗处理(埋深40,60 cm)棉田蒸散量显著低于对照;而高灌水量下(540 mm),地下防渗埋深60 cm处理棉田蒸散量显著高于对照。中、低灌水量下(440,340 mm),地下防渗处理棉花干物质重、产量、水分利用率和经济效益均显著高于对照;但地下防渗埋深40 cm和60 cm处理间差异不显著。高灌水量下(540 mm),地下防渗埋深60 cm显著提高棉花干物质重、产量、水分利用率和经济效益,地下防渗埋深40 cm处理与对照无显著差异。因此,中、低灌水量(440,340 mm)地下防渗埋深40 cm或60 cm均较适宜,而高灌水量(540 mm)采用地下防渗埋深60 cm较为适合。

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科尔沁沙地不同林龄樟子松人工林土壤生态化学计量特征

淑敏, 姜涛, 王东丽, 连昭, 汤家喜, 孔涛, 徐艺元, 韩小美

2018 (4): 789-795. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.05

摘要 ( 2 )

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以科尔沁沙地不同林龄(15 a、25 a、35 a和45 a)樟子松林为对象,研究其0～100 cm 土层土壤有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量特征,探讨土壤碳氮磷化学计量特征的垂直分布规律及随林龄的变化规律。结果表明:① 4种林龄樟子松林土壤(0～20 cm土层)有机碳、全氮和全磷含量分别为7.34、0.39 g·kg^-1和0.19 g·kg^-1,均低于全国平均水平。② 随着林龄的增加,有机碳含量、C/N和C/P均呈现增大的趋势;全氮和全磷含量呈现先增加后降低(45 a 生林分显著降低);而N/P的变化不显著。③ 随着土层的加深,有机碳和全氮含量的变化趋势基本一致,均呈现逐渐降低的趋势,但是各林分在0～20 cm土层中的有机碳和全氮含量均不足总含量的1/3;C/N和C/P呈现相反的变化趋势(C/N增加、C/P降低);而全磷含量和N/P的垂直分布较为均匀,变化不大。综上所述,本研究区樟子松林土壤中的有机碳、全氮、全磷含量极为贫瘠,但樟子松人工林种植增加了土壤碳、氮、磷养分含量;各林龄樟子松林土壤同时受氮、磷养分的限制,但随土层加深受氮的限制更为显著。

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西鄂尔多斯高原5种荒漠灌丛土壤碳排放特征

王珊, 党晓宏, 高永, 胡生荣, 王则宇, 潘霞

2018 (4): 796-803. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.06

摘要 ( 2 )

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为了进一步厘定西鄂尔多斯高原地区5种天然荒漠灌丛土壤碳排放的主控因子,估算灌丛土壤碳排放量,并阐明不同灌丛土壤的碳排放特征,选用5种典型荒漠灌丛林为研究对象,通过土壤碳通量ACE(automated soil CO₂ exchange station)监测系统分别测定了5种灌丛土壤呼吸速率、土壤温湿度及碳排放量。结果表明:① 5种灌丛土壤碳排放速率日动态总体呈现“不对称钟形”单峰曲线特性,峰值在11:30—13:30。5种灌丛生长季土壤碳排放速率均显著高于非生长季,其中半日花灌丛(Helianthemum songaricum Schrenk)比其他灌丛高0.76～1.67倍。土壤年平均碳排放量沙冬青灌丛为8 090.63 kg·hm^-2·a^-1、四合木灌丛7 868.16 kg·hm^-2·a^-1、霸王灌丛7 287.40 kg·hm^-2·a^-1、半日花灌丛8 375.69 kg·hm^-2·a^-1和红砂灌丛7 618.47 kg·hm^-2·a^-1;② 在3种未来气候情景(低排放情景B1、中等排放情景A1B和高排放情景A2)下,5种灌丛土壤碳排放量将比基准情景高达8.30%,其中霸王灌丛变化最为明显。不同类型灌丛地土壤碳排放对气温变化的响应存在差异,但差异不显著。本研究可为全球环境变化下中国西北干旱、半干旱地区碳平衡估算提供数据基础和参考依据。

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基于多重分形的半干旱区弃耕农田土壤粒径分布特征

王燕, 斯庆毕力格, 贾旭, 蒙仲举, 吕世杰

2018 (4): 804-812. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.07

摘要 ( 2 )

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为阐明农田弃耕后土壤质量演变特征,在阴山北麓中段农牧交错区内选择当年耕地、弃耕1 a、2 a、3 a、4 a 5种类型土地进行研究,测定弃耕农田0~80 cm层土壤颗粒特征和有机质含量,基于多重分形理论分析的基础上,探究土壤粒径分布与有机质含量的关系。结果表明:砂粒含量与多重分形参数(D₀、D₁、α₀)之间存在正相关关系,与有机质成极显著负相关;研究区内土壤随着砂粒含量的增加,土壤粒径分布范围逐步变宽,分布越离散,土壤向粗粒化方向演替。随着弃耕年限的延长,表层(0~10 cm)土壤表现出黏粒、有机质含量呈一致减少趋势,黏粒含量与土壤有机质呈极显著正相关。因此,可以考虑用黏粒含量反应土壤有机质变化趋势。

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甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟

石兰君, 乔晓英, 曾磊, 赵贵章

2018 (4): 813-820. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.08

摘要 ( 3 )

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以室外试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分运移理论,利用Hydrus软件对甘肃黑方台包气带水分运移规律进行数值模拟,分析土壤剖面不同深度处含水量变化规律,将模拟结果与实测结果进行对比分析,并将拟合参数应用到两种不同的介质中。结果表明:① 土壤含水率呈峰谷波动变化;② 均质黄土层和上覆5 cm厚的粉质壤土的黄土层中,土壤水分入渗率和潜水蒸发率均随潜水埋深的增加而减少,在潜水埋深300 cm以下时,两种介质的土壤水分入渗率趋于同一值,含粉质壤土的潜水蒸发率小于均质黄土的潜水蒸发率。表明该含水量的变化具有时空特征,土壤水分入渗率、潜水蒸发率随着潜水埋深变化,其规律整体相似,这对研究滑坡水分分布具有重要意义。

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新疆和田吉亚乡新开垦地防护林小气候空间差异

毛东雷, 蔡富艳, 赵枫, 雷加强, 来风兵, 薛杰

2018 (4): 821-829. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.09

摘要 ( 6 )

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2011年6月13日至8月3日通过对吉亚乡新开垦地防护林内外4种立地类型下的风速、温度、大气相对湿度(RH)、太阳辐射能和光合有效辐射(PAR)的日变化差异分析,比较了晴天和扬沙天气对4个下垫面不同气象要素的影响差异,运用野外观测、相关统计等方法,对其小气候要素空间差异进行了对比分析。结果表明:与流沙地相比,杨树林、沙拐枣林和柽柳林内1 m高处的日平均风速减小了76.43%、95.85%和78.74%;在0.5 m高处,分别下降了78.07%、97.80%和93.82%。新疆杨、沙拐枣和柽柳防护林植被覆盖度分别为12%、80%和40%,说明植被的覆盖率越高,防风阻沙效益越好,越接近地表,风速越小。与流沙地相比较,杨树林、沙拐枣林和柽柳林内的气温分别下降了0.93 ℃、1.31 ℃和0.82 ℃,RH分别增加了18.96%、23.34%和14.78%,说明夏季植被具有降温增湿作用。太阳辐射能和光合有效辐射的变化趋势大致相同,日平均太阳辐射能在流沙地表现为最大,日平均PAR值在沙拐枣林内表现为最大,在杨树林中的值都表现为最小。晴天和扬沙天气下的气温趋势大致相同。晴天上午大气相对湿度变化大,扬沙天气下从日出开始,大气相对湿度逐渐减小。在夏季,对防护林的树种、高度、植物的盖度、疏透度和防护林前后观测距离不同,均会引起新开垦地防护林小气候的空间差异。

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塔克拉玛干沙漠北缘夏秋冬季地表能量平衡闭合特征

曹寰琦, 何清, 金莉莉, 李振杰, 杨兴华, 霍文

2018 (4): 830-839. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.10 cstr: 32277.14.AZR.20180410

摘要 ( 762 )

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利用塔克拉玛干沙漠北缘肖塘陆—气相互作用观测站2014年7—12月的陆面通量数据,通过最小二乘法(OLS)和能量平衡比率法(EBR)研究该地区能量平衡闭合特征。结果表明:能量通量各分量均呈倒“U”形单峰变化趋势,除潜热通量外,均有明显的季节变化特征,表现为:夏季＞秋季＞冬季。能量平衡闭合程度:全天＞白天＞夜间,且具有逐月递减的变化趋势。地表以下5 cm处土壤热通量下的能量闭合程度明显高于地表土壤热通量下的能量闭合程度。能量闭合率在日出日落时段波动剧烈,夜间为负,且下午明显高于上午。不同天气下的能量闭合程度表现为:晴天＞阴天＞沙尘暴＞降雨。

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新疆雪线场的建立及其空间分布特征

张连成, 胡列群, 李帅, 侯小刚, 郑照军

2018 (4): 840-845. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.11

摘要 ( 4 )

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以新疆为研究区,利用2015年逐日积雪产品MOD10A1/MYD10A1数据,通过积雪持续时间比率法提取研究区雪线,并运用克里金插值法建立新疆区域雪线场,在此基础上对研究区雪线空间分布特征进行研究。经分析得出:普通克里格插值法建立的新疆雪线场MAE(平均绝对误差)为4.49 m,RMSE(均方根误差)为48.93 m,其误差满足本研究的精度需求;从整个研究区分析,雪线高程呈现出北低南高,西高东低的布局,其值在3 000～5 600 m,具有典型的经度地带性和纬度地带性的分布特点,同时雪线场南部分布密集北部稀疏;从局部区域分析,天山山区雪线高程南高北低、东高西低,昆仑山区中间高、两边低,阿尔泰山区西北向东南依次降低;各个区域雪线分布差异较大,其内部分布复杂,雪线高程高低交错。

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新疆3大山区云中液态水时空分布特征

张小娟, 王军, 黄观, 陈勇航, 杨莲梅, 李红军, 李曼, 郑宁

2018 (4): 846-854. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.12 cstr: 32277.14.AZR.20180412

摘要 ( 850 )

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采用2003—2015年美国宇航局(NASA)发布的AIRS/Aqua L2 Standard Physical Retrieval (AIRS+AMSU) V006 (AIRX2RET)云数据集,选取新疆地区,特别是云水量较丰富的3大山区为研究区域,研究其云中液态水的时空分布特征。结果表明:从空间分布看,北疆的云水量高于南疆,山区比沙漠盆地丰富,山区迎风面更为丰富,高达500×10^-6 kg·m^-2,呈西多东少的趋势。受大气环流的影响,整个研究区域、天山和阿尔泰山的云水量在春季分布较丰富,均高于350×10^-6 kg·m^-2,昆仑山在夏季分布较丰富;整个研究区域秋季的云水量分布均较少,在 20×10^-6 kg·m^-2以下。近13 a研究区域云水量的年均值为42.47×10^-6～455.32×10^-6 kg·m^-2,整个研究区域云水量总体平稳,3大山区则呈下降趋势;在2009—2010年研究区域的云水量总体呈上升趋势,天山变化较明显。3大山区云水量的年变化呈“单峰形”,阿尔泰山、天山和昆仑山云水量最高时段分别出现在2—4月、3—5月和4—8月,峰值分别为822.30×10^-6 kg·m^-2、869.75×10^-6 kg·m^-2和742.82×10^-6 kg·m^-2。

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基于DEM的天山山区气温时空模拟研究

李丽, 张正勇, 刘琳, 范曼曼

2018 (4): 855-863. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.13

摘要 ( 2 )

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山区气温主要由太阳辐射决定,在地球表面的分布与区域地形特征密不可分(特别是山区)。采用GIS分析技术,借助DEM和气温观测数据等,在传统气温统计模型的基础上,利用地形的坡度、坡向、地形遮蔽度等因子进行山区气温空间小尺度模拟修正,构建了分布式山区地形修正模型。结果表明,该修正模型模拟效果优于常规气温统计模型;天山山区气温分布规律和趋势与其他方法研究结果一致,温度空间分布差异以冬季最小,夏季最大;气温垂直递减率季节变化为:夏季>春季>秋季>冬季,冬季在1 000～2 000 m之间存在明显逆温现象;气温随坡度的变化率表现为在0°～15°地形上较为剧烈。该修正模型为山区任一地域单元气温空间分布的较高精度计算提供了一种可行的方法,对山区气温模拟和生态水文过程等相关研究具有一定的参考价值。

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1961—2016年塔城地区≥10 ℃积温的时空变化特征

康丽娟, 巴特尔·巴克, 冯丽晔, 葛怡成, 萨吉旦·阿卜杜克日木

2018 (4): 864-871. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.14

摘要 ( 4 )

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利用塔城地区6个气象站1961—2016年的逐日气温数据,采用气候倾向率、累积距平法、Mann-Kendall突变检验法和ArcGIS空间插值法,对该区≥10 ℃积温的时空变化特征进行分析。结果显示:研究区≥10 ℃初终日、持续日数和积温分别以-0.12 d·(10a)^-1、0.15 d·(10a)^-1、0.27 d·(10a)^-1、75.39 ℃·(10a)^-1的倾向率呈提前、推迟、延长、增多的趋势,其中≥10 ℃终日、持续日数和积温均发生突变;≥10 ℃积温分布主要集中于2 450~3 950 ℃,研究区南部≥10 ℃积温较北部高;阶段Ⅱ(1995—2016年)和阶段Ⅰ(1961—1994年)相比,各地≥10 ℃积温均有所增加,并且2 450~3 150 ℃的区域面积占总面积的比例有明显的减少趋势,3 150~3 450 ℃、3 450~3 950 ℃、3 950~4 150 ℃和4 150~4 250 ℃占的区域面积占总面积的比例均有所增长,其中3 150~3 450 ℃所占面积比增长最明显。

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CWT方法在中国夏季降水水汽来源识别中的应用

孟鸿飞, 张明军, 王圣杰, 邱雪, 杜铭霞, 马荣

2018 (4): 872-881. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.15

摘要 ( 6 )

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利用TrajStat软件中的后向轨迹计算模块与浓度权重轨迹(CWT)方法,对中国西部(新疆乌鲁木齐、青海祁连和玛多)和东部(湖南长沙和广东广州)事件尺度的夏季降水水汽来源进行分析,并结合水汽通量进行补充分析。结果发现:① 乌鲁木齐、祁连、玛多夏季降水受西风水汽影响显著,而长沙夏季降水受西太平洋水汽影响显著,广州夏季降水受印度洋水汽影响显著。② 5个站点夏季降水均有局地再循环水汽参与。在西部,影响夏季降水的循环水汽主要分布在相对湿度较大的山区、盆地以及蒸发量较大的地区。而在东部,影响夏季降水的循环水汽主要分布在一些地表水体集中的地方。③ 在西部,由于水汽在运移过程中,下垫面起伏大,空气团水汽d值变化除受地表蒸发水汽影响外,还受下垫面地势起伏的影响。在东部,由于水汽在运移过程中,下垫面起伏小,空气团水汽d值变化一般只受地表蒸发水汽影响。

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毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris Ant.)光抑制响应机制研究意义

张金玲, 陈海鹏, 程达, 李玉灵

2018 (4): 882-890. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.16 cstr: 32277.14.AZR.20180416

摘要 ( 714 )

PDF(1074KB) ( 426 )

光抑制现象普遍存在于自然条件下生长的植物中,为了物种的延续,植物在长期的适应和进化过程中,形成了多种光抑制防御机制。臭柏(Sabina vulgaris Ant.)是毛乌素沙地唯一的天然常绿针叶灌木,在沙漠强光环境下完成更新,其热耗散等光抑制防御机制必然发挥重要作用。通过简要综述植物光抑制现象,以及强光下植物主要的光抑制防御机制,对臭柏光抑制防御机制研究现状进行梳理和展望。总体而言,有关臭柏光抑制防御机制的研究尚属初步探索阶段,臭柏应对光抑制的生理机理和分子机制尚不明确,从分子层面研究毛乌素沙地臭柏抵御光抑制的机制,可揭示臭柏是如何通过光抑制防御机制来适应恶劣的沙漠环境。

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新疆天山高寒地区10种青藓科植物叶的微结构观察

王剑虹, 陈秋艳, 王虹, 袁祯燕, 吴玉环

2018 (4): 891-898. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.17

摘要 ( 5 )

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本文采用光镜与扫描电镜,对新疆天山高寒地区10种青藓科植物叶的微结构进行了研究,观察得出10种青藓科植物叶尖渐尖或为长毛尖,叶尖顶端细胞透明,短或狭长;叶片细胞壁加厚;导水细胞较大。植株的叶片干燥时,细胞壁的凹凸程度不同,表面具不同形状的纹饰及附属物,大多数种类的表面有小窝点分布,但这些微结构在青藓属(Brachythecium B.S.G.)、毛尖藓属(Cirriphyllum Grout.)、长喙藓属(Rhynchostegium B.S.G.)植物叶中均有明显差异。同属、不同属之间,由于生长环境不同,植物体叶也会呈现出不同的形态特征。这表明10种植物的微结构特征是与环境密切相关。

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塔里木河上游河岸胡杨径向生长对温度的敏感性

苟晓霞, 叶茂, 汪亮亮, 苟晓红

2018 (4): 899-904. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.18

摘要 ( 4 )

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基于塔里木河上游近64 a的气象数据和上游河岸胡杨年轮资料,分析塔里木河上游河岸胡杨径向生长特征及其与气候因子的关系,并采用敏感度分析方法研究胡杨径向生长的敏感温度。结果表明:① 近170 a来,胡杨年轮生长出现了两个峰值和一个低值,两个峰值出现在1857年和1879年。在1879年以后年轮生长呈现明显下降趋势,1955年达到最低值。此后年轮生长又开始出现增加趋势,1989年以后年轮生长略微降低。② 树轮年轮指数与6—9月的平均温度呈现显著负相关,说明温度是限制塔里木河上游河岸胡杨径向生长的主要因子。随着温度的上升,胡杨径向生长呈现逐渐减小的趋势。③ 河岸胡杨径向生长对温度变化响应敏感度不同。随着温度上升,胡杨径向生长灵敏度降低幅度呈现先增强后减弱的趋势,灵敏度最大值所对应的温度为18.6 ℃。因此,该采样区域的胡杨径向生长的最佳温度是18.6 ℃。

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基于年轮信息的单株胡杨(Populus euphratica)树干年新增生物量估算方法

黄运梅, 徐海量, 张广朋, 赵新风

2018 (4): 905-911. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.19

摘要 ( 2 )

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胡杨作为塔里木河荒漠河岸林的关键树种,对水土保持、抑制沙漠化等发挥着重要的生态作用。胡杨生物量是研究荒漠河岸林生态系统的功能与服务的重要指标。胡杨是国家二级保护树种,也是扎根沙漠的唯一乔木树种,十分珍贵,难以大规模使用破坏性方法进行测量,因此针对胡杨的生物量计算一直是个难题。通过对胡杨破坏性较低的采样方法,提取不同树干高度下的胡杨树轮信息,实验结果表明 :① 不同高度的树轮生长量之间存在显著的相关性,平均相关性系数为0.878;在树干0~0.5 m、0.5~1 m、1~1.5 m、1.5~2 m和2~2.5 m高度,树干密度分别为500.2 kg·m^-3、475.6 kg·m^-3、502.2 kg·m^-3、477.2 kg·m^-3和420.194 kg·m^-3,平均密度为471.4 kg·m^-3,标准差为32.7;② 在获得树干不同高度下的树轮信息和树干密度基础上,可以准确计算出1株胡杨树干年生物量,在实验中1株胡杨树干的0.5~1.5 m高度处,长为1 m的树干在1997—2013年的年新增生物量为0.61~1.54 kg,年平均新增生物量为0.92 kg,在2002—2003年生物量增幅明显,年平均新增生物量为1.54 kg。笔者使用的树干生物量计算方法对林木破坏性小且可操作性强,能计算出树干新增生物量,对研究胡杨新增生物量和生态价值的变化具有重要意义。

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莫索湾地区典型沙丘土壤因子与短命植物物种多样性的关系

李亚萍, 蒋进, 宋春武, 李浙华

2018 (4): 912-919. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.20

摘要 ( 2 )

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以古尔班通古特沙漠南缘莫索湾为研究区,选取植被盖度依次为10%、15%的固定半固定沙丘以及植被盖度为30%的固定沙丘作为典型样地,用典范排序(CCA)的方法对该地区样方、环境因子与物种多度之间进行对应分析,用典型相关分析的方法对各样地物种多样性与地形因子、土壤理化因子之间进行相关分析。结果表明:物种与环境因子之间存在显著的相关关系,前4轴可以解释物种总变异的84.4%,土壤砂粒是影响物种分布一个较为敏感的指示性因子,物种大量分布在土壤砂粒所在的排序轴上;受地形影响较大的物种有硬萼软紫草、黄花珀菊、砂蓝刺头、刺沙蓬;受土壤有机质、土壤水分、土壤pH影响显著的物种有齿稃草、角果藜、黄耆、尖喙牦牛儿苗。不同指标体系的典型相关分析结果表明:地形与物种多样性因子之间第一对典范相关系数为0.54,土壤理化因子与物种多样性的第一对典范系数分别为0.93、0.96,第二对典范系数分别为0.79、0.80,存在着显著的相关关系。地形因子中,坡向主要影响物种丰富度指数Simpson;土壤理化因子中,砂粒和土壤有机质主要影响优势度指数Shannon,土壤含水量和pH主要影响均匀度指数Pielou。该区域物种分布状态是由地形和土壤因子共同作用。

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半干旱地区补充灌溉对冬小麦根系及耗水特征的影响

杨文稼, 王仕稳, 李雨霖, 孙海妮, 殷修帅, 殷俐娜, 可庆波, 邓西平

2018 (4): 920-928. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.21

摘要 ( 5 )

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通过田间定位试验分析了不同生育期补充灌溉对冬小麦根系及土壤水分耗损特征的影响。试验共设4个处理,分别为雨养不灌溉(W0)、拔节期灌水30 mm(W1)、孕穗期灌水30 mm(W2)及拔节期灌水30 mm+孕穗期灌水30 mm(W3)。试验结果表明:在平水年,拔节期—开花期冬小麦耗水量占整个生育期耗水量的42%,在丰水年下降到29%。而补充灌溉仅在平水年型下提高了拔节—开花期的耗水比例,减弱了分蘖的两极分化,增加了开花期冬小麦群体数量,实现了增产,其中又以W1及W3效果最为显著。综合2 a数据,灌水实现了增产但并未有效提高产量水分利用效率(WUE)。究其原因可能是,在半干旱地区,冬小麦增产增效的关键在于生育后期对深层土壤水分的利用,而补充灌溉并没有增加冬小麦深层根系,反而降低了对土壤深层水分的利用程度,从而导致产量增加但水分利用效率(WUE)并未同步提升。

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植物叶片光合作用的气孔与非气孔限制研究综述

高冠龙, 冯起, 张小由, 司建华, 鱼腾飞

2018 (4): 929-937. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.22 cstr: 32277.14.AZR.20180422

摘要 ( 4873 )

PDF(952KB) ( 1913 )

外界胁迫条件对植物生长和代谢的影响是多方面的,其中对光合作用的影响尤为突出。植物叶片的光合作用是影响生产力和产量高低的重要因素,因此,植物光合作用及其机制仍是当前植物生理生态领域研究的热点问题。然而,在自然或人工控制条件下,光合作用主要受气孔还是非气孔因子的限制,目前尚无定论。本文从气孔与非气孔限制值的计算方法、不同条件下植物叶片光合作用的气孔与非气孔限制以及对光合作用的影响三个方面展开了讨论:① 对(相对)气孔与非气孔限制值的各种计算方法进行了总结,并分析了各种计算方法的局限性,为判断一定条件下光合作用的主要限制因子提供依据。② 对以往光合作用的气孔与非气孔限制研究中涉及的外界胁迫条件进行了分类,从人工控制条件(水分胁迫、盐碱胁迫、多因子复合胁迫)及自然条件等方面进行了总结。③ 分析了气孔与非气孔限制因子对光合作用的影响途径。在未来的研究工作中,揭示和探讨同一物种在不同生长发育阶段、不同生境类型(水热盐养、人工控制与自然环境)等条件下的气孔与非气孔限制因子的变化特征与影响机理,这将是其发展趋势和重点方向。

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不同水肥条件对绿洲农田土壤N₂O排放的影响

王勇, 赵成义

2018 (4): 938-944. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.23

摘要 ( 9 )

PDF(843KB) ( 0 )

研究土壤干湿变化对绿洲农田土壤氧化亚氮(N₂O)排放的影响,可优化绿洲农田灌溉施肥措施、减少绿洲农田土壤N₂O排放。基于室内培养试验,将100 g风干土置于730 mL马氏瓶中,放入25 ℃培养箱内培养,采用称重法严格控制施氮量和土壤含水量,通过注射器连接三通阀抽取瓶内气体,测定不同施氮量和干湿变化下绿洲农田土壤N₂O排放量,结果表明:① 土壤干湿变化显著影响农田土壤N₂O排放,未施氮情况下,干燥处理下土壤N₂O累积排放量是湿润处理下土壤N₂O累积排放量的1.28倍;② 与未施氮处理相比,施氮显著促进了土壤N₂O排放,施肥土壤N₂O排放速率在施氮后0~4 d内出现排放高峰,随后显著降低;③施氮后湿润土壤N₂O排放速率显著高于干燥条件下的土壤N₂O排放速率(P<0.05),湿润土壤N₂O累积排放量为2.07 mg·kg^-1,是干燥条件下土壤N₂O累积排放量的1.16倍。因此,在绿洲农田滴灌施肥期间,适当增加滴灌施肥的时间间隔调控土壤干湿状况,可有效减少绿洲农田土壤N₂O的排放。

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1989—2016年吐鲁番高昌区绿洲时空格局变化及其驱动因素

刘亚文, 阿不都沙拉木·加拉力丁, 阿拉努尔·艾尼娃尔, 买合甫拉提·乃比

2018 (4): 945-953. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.24

摘要 ( 3 )

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本文以1989、1997、2002、2009、2016年吐鲁番高昌区遥感影像作为数据源,提取高昌近27 a的绿洲分布情况。利用GIS、Fragstats和相关统计方法,开展高昌绿洲时间序列和空间分布上的变化及驱动因素分析。结果表明:27 a来高昌绿洲总体呈扩张趋势,同时绿洲与非绿洲转换现象显著,绿洲面积由1989年的413.47 km²增长至2016的800.48 km²,其中1997—2002年扩张速度最快;绿洲面积扩张、缩减主要发生在东西两侧,绿洲稳定区主要集中在绿洲中部,波动变化主要集中在绿洲边缘地区,分布零散地区;绿洲景观格局破碎度先下降后逐渐上升,景观形状趋于复杂,但整体景观结构仍比较单一,易受人类活动影响;27 a来高昌区绿洲变化受自然、人文社会因素的影响,但人文因素起决定作用,其中水资源的开发利用是绿洲扩张的前提条件,农业人口、经济发展、农业现代化和政策是主要的驱动因素。

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玛纳斯河流域两种典型土地利用变化分析

贺可, 吴世新, 周宏飞, 杨中惠, 杨怡

2018 (4): 954-962. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.25 cstr: 32277.14.AZR.20180425

摘要 ( 818 )

PDF(3197KB) ( 609 )

对比分析兵团和地方两种土地经营管理模式下两种典型土地利用变化的差异,对认识不同人类活动方式对土地利用的影响有重大意义。以新疆玛纳斯河流域兵团、地方为研究对象,利用1972—2015年Landsat MSS/TM/OLI以及CBERS-02B遥感影像数据,综合分析两种典型土地利用变化。结果表明:① 兵团、地方土地利用变化差异主要体现在耕地、建设用地上,兵团耕地变化更为显著,地方建设用地变化更为显著。② 不同于地方小规模自主经营模式,地块规模有限,破碎度较高;兵团实行大规模统一管理的土地利用模式,土地整合频率较高,地块不断集中,景观格局趋于简单。③ 兵团与地方土地利用变化程度及景观格局存在显著差异的主要原因在于土地经营管理模式的不同。

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塔里木盆地中北部绿洲生态安全评价

何珍珍, 王宏卫, 杨胜天, 刘香云, 王盼, 王慧

2018 (4): 963-970. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.26 cstr: 32277.14.AZR.20180426

摘要 ( 690 )

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维护干旱区绿洲生态安全,是实现区域可持续发展的重要前提。以渭干河-库车河绿洲为研究区,从绿洲生态系统结构、功能、效益3方面构建评价指标体系;运用三角模型,对2005—2014年该绿洲生态安全状态和趋势进行测算分析;采用灰色关联分析法对影响该绿洲生态安全的因子进行分析。结果表明:① 生态系统非结构性指数(NSI)总体呈逐年下降趋势;生态系统非功能性指数(NFI),呈现出波动变化趋势;生态系统效益性指数(BI)总体上呈现持续上升趋势。② 在2005—2014年期间,渭干河-库车河绿洲生态安全经历了不安全-弱安全两个状态,并呈现出逐渐向安全且稳定发展的趋势。③ 2005—2014年影响渭干河-库车河绿洲生态安全的主要因子是水土协调度和造林面积。研究结果将为维持及进一步改善该绿洲生态环境提供科学依据。

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伊犁退化野果林表土层土壤可培养真菌多样性

陈洁作, 吴楠, 张丙昌, 荣晓莹, 胡文革, 张元明

2018 (4): 971-976. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.27

摘要 ( 2 )

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为认识伊犁退化野果林下表层土壤中可培养真菌的多样性,采用稀释平板法从野果林健康果树覆盖区表层土壤(H_土)和患病果树覆盖区表层土壤(D_土)中分离不同种类的土壤可培养真菌,基于可培养真菌ITS基因序列与NCBI数据库GenBank中的序列进行比对,选择相似性最高的参考菌株序列,并构建系统发育树。结果从退化野果林表层土壤中分离获得25株真菌菌株,隶属3亚门6纲8目11科11属。从H_土分离的土壤真菌优势属为青霉属(Penicillium),D_土的土壤优势属为青霉属(Penicillium)和镰刀菌属(Fusarium);聚孢霉属(Clonostachys)和拟青霉属(Purpureocillium)仅存于H_土,茎点霉属(Phoma)和小球腔菌属(Leptosphaeria)仅存在于D_土。H_土可培养真菌Shannon-Wiener多样性指数(2.10)大于D_土(1.98),H_土均匀度指数(0.91)亦高于D_土(0.79)。由此可见,充分认识野果林真菌类群的分布有助于指导果林病虫害防治工作。

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荒漠草原植物骆驼蓬根际土壤细菌群落分析

程琳, 陈吉祥, 李彦林, 王永刚, 周永涛, 张彦

2018 (4): 977-983. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.28

摘要 ( 5 )

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骆驼蓬(Peganum harmala L.)具有较强耐旱抗寒特性,在维护生态环境中发挥着重要作用。为了解其生态适应及与环境相互作用机制,采用高通量测序和纯培养方法研究了甘肃白银荒漠草原区骆驼蓬根际土壤细菌群落特征,并与周边土壤进行了对比。结果表明:骆驼蓬根际土壤主要优势细菌群为放线菌门(Actinobacteria)30.01%、变形菌门(Proteobacteria)23.98%、拟杆菌门(Bacteroidetes)11.53%、酸杆菌门(Acidobacteria)10.19%。周边荒漠草原土壤主要优势细菌群为放线菌门55.05%、变形菌门21.11%、酸杆菌门6.07%。可培养细菌类群包括厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门、放线菌门,其中根际土壤分离的优势菌为短杆菌属(Brevibacterium)23.53%、芽孢杆菌属(Bacillus)23.53%、假单胞菌属(Pseudomonas)17.65%,周边土壤可培养细菌的优势种群为节杆菌属(Arthrobacter)37.50%、芽孢杆菌属18.75%、假单胞菌属12.50%。骆驼蓬根际微生物群落组成和结构与周边土壤有显著差异,根际土壤微生物数量及多样性指数明显高于非根际土壤。研究结果对了解荒漠植物与根际微生物之间相互作用,揭示土壤微生物促进植物根际土壤物质循环转化作用,筛选促生长有益微生物,为加强荒漠草原生态保护提供科学依据。

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盐湖区生态系统碳密度及其分配格局

李典鹏, 孙涛, 姚美思, 刘隋赟昊, 王丽萍, 王辉, 贾宏涛

2018 (4): 984-991. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.29 cstr: 32277.14.AZR.20180429

摘要 ( 705 )

PDF(1262KB) ( 544 )

由于对陆地生态系统土壤、植被碳蓄积量了解的缺乏,故在预测气候变化中存在较大分歧,因此很有必要对不同生态系统碳分布情况进行研究。本文以干旱盐湖为研究对象,探究盐湖生态系统碳分布特征。结果表明:土壤有机碳密度分布随土层深度的增加而降低,土壤无机碳呈无规律分布;100 cm土层内有机碳密度介于7.55~15.75 kg·m^-2之间,平均为12.54 kg·m^-2,占植物群落和土壤总有机碳密度的97.84%。黑果枸杞和铃铛刺为盐生群落的优势种,地上平均生物量为261.38 g·m^-2,占总生物量的70.49%,草本植物群落平均生物量仅为109.45 g·m^-2;灌木和草本层地上生物量显著高于凋落物层(84.81±9.22)g·m^-2和(79.76±8.61)g·m^-2。盐生植物地下生物量随土层的增加而降低,0~100 cm土层总地下生物量为77.74 g·m^-2。盐生植物总生物量碳密度为276.48 g·m^-2,其中地上、凋落物和地下生物量分别占62.09%、25.75%和12.16%;地上植被和凋落物碳密度显著高于草本植物,根系生物量碳密度在剖面上分布不均,96.55%集中在0~50 cm土层。盐生植物地上地下以及凋落物平均碳含量43.09%,与经验系数(50%)换算得到碳密度相比实际碳密度高出13.80%,这将对植被碳储量的估算产生较大的偏差。

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陇中半干旱区不同类型农户抗旱适应能力定量评价——以榆中县为例

王婷, 石育中, 刘倩, 温腾飞, 杨新军

2018 (4): 992-1000. doi: 10.13866/j.azr.2018.04.30 cstr: 32277.14.AZR.20180430

摘要 ( 509 )

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干旱是全球气候变化背景下备受关注的科学问题之一,不仅影响农业生产,威胁农户生计,甚至阻碍乡村可持续发展。研究农户抗旱适应能力,有助于提升农户生计可持续性。选择榆中县为研究区,借助社会-生态系统框架(SES)下适应能力的概念,构建农户抗旱适应能力评价模型;基于农户调查数据的生计特征统计,将农户分为补贴依赖型、务农专业型、务工专业型、兼业型和职业型,定量评价榆中县农户抗旱适应能力,并分析其影响因素。结果表明:① 农户类型呈现多元化,其中务工专业型农户最多,职业型农户最少。② 农户抗旱适应能力整体稳定性较差,且存在较大的内部差异;不同类型农户抗旱适应能力稳定性从高到低依次为:补贴依赖型>务农专业型>务工专业型>兼业型>职业型。③ 农户抗旱适应能力障碍因素主要有干旱损失、自然资本、农户认知、节水灌溉和社会资本5大维度。

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