干旱区研究

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2018 (6): 0-1.

摘要 ( 1 )

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生态输水对青土湖周边区域植被覆盖度的影响

赵军, 杨建霞, 朱国锋

2018 (6): 1251-1261. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.01 cstr: 32277.14.AZR.20180601

摘要 ( 933 )

PDF(4142KB) ( 705 )

以人工干预的形式输水恢复退化的生态是目前缓解生态问题的一种有效方式。石羊河尾闾湖——青土湖是典型应用案例之一,生态输水对区域各种环境机制如何影响备受关注。本文利用青土湖1987—2016年Landsat影像反演植被覆盖度(FVC),首先探究FVC总体动态变化特征,其次分析其变化除受气候因素的影响外与生态输水之间的关系。研究显示:30 a来青土湖周边区域平均植被覆盖度由10%左右增加到20%以上;2010年前后植被覆盖度变化趋势明显不同。利用趋势分析对比2010年9月生态输水前后植被覆盖度的变化特征,结果表明:尽管气候变化是影响大范围植被覆盖度的主要因素,但在该研究中气候变化对青土湖周边植被覆盖度上升的影响较弱;植被覆盖度主要在靠近湖区区域显著增加,生态输水是其增加的主要影响因素。2010年生态输水前年平均植被覆盖度变化趋势不明显,2010年生态输水后呈显著上升趋势。

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基于协调发展度模型的叶尔羌河健康评价

何兵, 高凡, 唐小雨, 覃姗

2018 (6): 1262-1270. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.02 cstr: 32277.14.AZR.20180602

摘要 ( 898 )

PDF(1627KB) ( 527 )

确定有效指示河流健康状态及其变化的影响因子并进行评价,对于内陆河流生态水文保育与河流适应性管理至关重要。以叶尔羌河卡群—艾里克塔木段为评价河段,基于压力—状态—响应模型建立了包含23项指标的河流健康评价指标体系;提出“可达最佳状态”的河流健康评价标准;在此基础上,将协调发展度理论引入河流健康评价,建立了基于协调发展度的河流健康评价模型,并建立协调发展度评价标准等级及河流健康等级划分,对评价河段现状水平——2015年河流健康状态进行了评价与分析。结果表明:叶尔羌河评价河段协调发展D_总=0.495,综合评价指数T_总=0.537,协调发展类型属于“弱度不协调类”,健康状况属于“亚健康”等级,即健康状况处于健康向不健康过渡的临界状态,河流健康状况受到威胁,在今后河流综合管理方面应考虑提高压力—状态—响应因子三系统要素间的协调发展水平,同时应以恢复响应因子下相应指标水平为主。

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新疆克里雅河径流量变化的气候响应

王大伟, 师庆东, 董弟文, 陈朝军

2018 (6): 1271-1279. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.03

摘要 ( 8 )

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基于1957—2013年克里雅河源流区兰干水文站径流、气温、降水观测数据,运用小波分析、M-K突变等方法,以时间序列进行非线性、多尺度响应分析。结果表明:① 克里雅河径流量和气温呈非线性显著上升,降水量和蒸发量略有上升。② 在年际尺度上,源流区径流存在8 a周期,气温、降水存在12 a周期;在年代际尺度上,径流存在22 a周期,气温、降水、蒸发量存在28 a周期,同时蒸发量还存有22 a周期。③ 在年际尺度上,径流与降水成正相关,而与气温、蒸发量成负相关;在年代际尺度上,径流与气温相关性更高,受气温影响更显著。④ 在周期振荡上,气温与蒸发量具有一致性;在对气候变化响应上,径流对气温、降水、蒸发变化呈交错滞后响应,该模式对克里雅河径流有削丰补枯的调节作用。⑤ 与乌鲁木齐河相比,克里雅河径流较乌鲁木齐河在突变时间上存在近10 a滞后,20世纪90年代克里雅河流域气温的异常偏低是引起突变滞后的主要原因。

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基于水土流失评价的高寒草甸经营模式比较

马素洁, 贾生海, 花立民

2018 (6): 1280-1289. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.04

摘要 ( 7 )

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选择甘肃省单户草地经营为主的天祝县和联户经营为主的合作市为研究区,采用RS和GIS技术并根据RULSE土壤流失模型,计算两地10 a间(2004—2014年)的草地土壤侵蚀模数,研究两地降雨、农牧业人口、家畜数量和畜牧业产值与水土流失的相关性,并用排除法分析造成两县草地土壤侵蚀模数差异的原因。结果显示:① 天祝县和合作市土壤侵蚀现状以微度侵蚀为主;② 天祝县年均土壤侵蚀模数比合作市高7.21 t·a^-1·km^-2,10余年土壤侵蚀增加速率为合作市的4倍,各草地类型平均土壤侵蚀模数比合作市增长更快;③ 天祝县年降雨量与草地平均土壤侵蚀模数成显著正相关(R=0.737,P<0.05),合作市农牧业人口与草地平均土壤侵蚀模数成显著负相关(R=-0.829,P<0.05);④ 两县草地平均侵蚀模数差值与年降雨量差值不存在相关性(P>0.05),合作市家畜超载率高于天祝县。认为草地经营模式是造成草地退化、水土流失的主要原因,且草地联户经营模式在防止水土流失方面优于单户经营模式。

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凝结水对荒漠区短命植物狭果鹤虱的生态作用

刘志东, 冉启洋, 陈悦, 郄亚栋, 吕光辉

2018 (6): 1290-1298. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.05

摘要 ( 10 )

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以中国西北干旱荒漠区新疆艾比湖湿地自然保护区为研究区,选取对水分输入响应最敏感的短命植物狭果鹤虱,通过遮盖处理形成不遮盖(T1组)、半遮盖(T2组)与全遮盖(T3组)的3个凝结水梯度;研究凝结水的多少对狭果鹤虱的株高、冠幅、叶面积、叶片厚度、根长、根径、叶片相对含水量、叶片水势以及生物量分配的影响。结果表明:① 在植株生长季中后期,随着凝结水量增加,植株高度、冠幅面积、叶面积、叶厚度、叶片相对含水率、净光合速率与气孔导度叶片水势均显著增加(P<0.05);相反地,根长和根径在3个凝结水量上没有显著差别(P>0.05)。 ② 茎质比(SMR)在生物量分配中是一个比较稳定的性状,从T1~T3组,变化幅度为3.0%～13.5%。个体植株叶质比(LMR)差异显著(P<0.05),根质比(RMR)均逐渐下降,但并未表现出显著差异。综合可知,干旱区中,狭果鹤虱的叶片可以吸收并利用凝结水,形态性状对水分极度敏感且具有较高变异性,主要通过改变地上性状、不改变地下性状的策略吸收利用大气凝结水。

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明沟排水条件下的土壤水盐运移模拟

李开明, 刘洪光, 石培君, 李鑫鑫

2018 (6): 1299-1307. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.06

摘要 ( 4 )

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基于新疆生产建设兵团农八师122团盐碱地排水沟的排水试验,通过控制田间灌溉,监测田间土壤盐分变化,并建立HYDRUS数值模型,模拟分析了明沟排水条件下盐碱地棉花一个生育周期内盐分变化情况。结果表明:0~80 cm土层平均脱盐率达到了50.09%,80~200 cm土层盐分总量基本保持不变,0~200 cm盐分整体下降约25%;距明沟的距离越近,排盐的效率越高;数值模型模拟值与实测值较吻合,可以较好地反应试验的真实情况。该研究结果可为干旱、半干旱地区盐碱化治理提供参考。

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荒漠草原不同类型土壤水分时空变化特征

苏莹, 陈林, 李月飞, 杨新国, 张义凡, 杨东东, 朱林

2018 (6): 1308-1316. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.07

摘要 ( 5 )

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为研究荒漠草原区不同土壤类型的水分时空动态变化特征及其对降雨变化的响应。选择3种土壤类型——风沙土、风化基岩残积土和灰钙土,利用野外增减雨试验装置,对土壤水分进行长期的动态监测。结果表明:风沙土、风化基岩残积土和灰钙土的土壤体积含水率时间变化受降雨的影响显著,出现了3次波峰;降雨量的增减变化会影响波峰出现的早晚。土壤体积含水率的垂直变化主要有2种类型:波动型和降低型,其主要受地表植被及土壤物理性质的影响。风沙土和风化基岩残积土的正常和减雨区,变异系数由表层(活跃层)向深层递减;灰钙土表层的土壤体积含水率变异系数最小(正常区1.21%,增雨区1.36%,减雨区1.46%),属次活跃层。正常和增雨区的总土壤蓄水量表现为:风化基岩残积土＞风沙土＞灰钙土,而减雨区的总蓄水量为:风化基岩残积土＞灰钙土＞风沙土。

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疏勒河流域土壤含水率反演

郭晓娟, 周妍妍, 郭建军, 陈冠光, 岳东霞

2018 (6): 1317-1326. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.08

摘要 ( 2 )

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土壤含水率是影响干旱区植物生长的重要因素,获取区域尺度土壤含水率数据,能够为干旱半干旱区生态恢复和脆弱生态系统保护提供科学依据。结合MODIS地表温度和反射率数据及全球陆面数据同化系统(GLDAS)土壤含水率数据,利用表观热惯量法和统计降尺度方法反演疏勒河流域土壤含水率,研究其时空变化及其与植被的相关性,得到以下结论:2016年整个疏勒河流域年均土壤含水率偏低,且季节变化显著,其均值、离散程度存在7月＞10月＞4月＞12月的趋势;流域东部土壤含水率整体高于西部;流域土壤含水率空间分布的季节变化显著,其变异系数的空间分布与年均土壤含水率相似;土壤含水率与归一化植被指数NDVI正相关,但不同区域两者相关程度不同,灌区土壤含水率与植被的相关性最高。

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黄河源区玛曲3次积雪过程能量平衡特征

李丹华, 文莉娟, 隆霄, 陈世强, 刘卫平, 卢国阳

2018 (6): 1327-1335. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.09 cstr: 32277.14.AZR.20180609

摘要 ( 775 )

PDF(2161KB) ( 771 )

利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2011年12月至2012年3月的观测资料,对比分析了黄河源区玛曲3次积雪过程地表辐射和能量平衡特征,结果表明:受雪面较大反照率的影响,降雪后净辐射减小显著,3次降雪前、后净辐射分别为154、200、210 W·m^-2和93、129、130 W·m^-2。3次降雪后及融雪后,地—气能量交换受天气条件和土壤冻融状态的影响较大:第1次降雪后较低的气温和地表温度并没有影响冻结土壤原本就较弱的蒸发能力,潜热通量在降雪前、后及融雪后量值较小且相差不大;第2次降雪后的2月18日,较大的风速(≥4 m·s^-1)和较强的太阳辐射加快了积雪的升华,潜热通量量值较大,日均值高达118 W·m^-2,风速与潜热通量同步变化,且峰值同时出现(分别为15 m·s^-1和300 W·m^-2),积雪升华消耗能量使地表温度降低并低于气温,出现负感热通量,日均值为-8 W·m^-2,峰值达-40 W·m^-2,融雪后感、潜热通量很快达到降雪前的水平;第3次降雪后的2月29日至3月3日,浅层土壤温度由-1 ℃逐渐上升并维持在冻土可融化温度-0.18 ℃左右,冻土壤融化吸收热量,潜热通量与降雪前相比增加不明显,3月4日是积雪融化的最后一天,较湿的土壤和融雪水蒸发释放潜热,潜热通量较3月3日显著增大;积雪融化后,潜热通量受浅层土壤蒸发能力增强的影响较降雪前明显增大。

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近63 a安康地区降水与太阳黑子活动的相关性分析

张蓓蓓, 王朋, 张辉, 武悦萱, 王苗苗

2018 (6): 1336-1343. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.10 cstr: 32277.14.AZR.20180610

摘要 ( 691 )

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依据安康气象局安康站1953—2015年逐日降水量和太阳黑子逐年相对数,利用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,对安康地区近63 a降水变化特征及其与太阳黑子相对数关系进行了分析。结果显示:近63 a安康地区年降水量以及夏季降水整体呈增加趋势,增加量分别为 0.99 mm·a^-1、1.65 mm·a^-1,春季、秋季和冬季降水整体呈下降趋势,减少量分别为0.26 mm·a^-1、0.35 mm·a^-1、0.06 mm·a^-1,降水集中分布在夏季和秋季。年降水距平极值与太阳黑子相对数峰谷值主要存在0~3 a滞后;近63 a安康地区年降水有显著3 a和28 a的变化周期,与太阳黑子相对数的9 a变化周期存在一定差异。

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中国北方一次强沙尘暴天气过程的大气污染效应

蒋雨荷, 王式功, 靳双龙, 樊晋

2018 (6): 1344-1351. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.11 cstr: 32277.14.AZR.20180611

摘要 ( 883 )

PDF(3136KB) ( 794 )

利用常规环境监测的污染物浓度数据、NCEP/NCAR 0.5°×0.5°再分析资料以及常规气象观测资料,对2017年5月3—6日先后影响了我国13个省(自治区、直辖市)的强沙尘暴大气污染过程进行了研究。结果表明:主要受影响城市的PM₁₀日平均浓度相对月平均浓度增长了2~10倍,PM_2.5日平均浓度相对月平均浓度增长了5~8倍。强沙尘暴爆发期间颗粒物浓度呈明显的上升趋势,且PM₁₀浓度值较PM_2.5浓度值增幅更加明显,表明沙尘暴裹挟了大量的粗颗粒污染物;相反,沙尘暴发生期间,SO₂、CO和NO₂三种气态污染物的日平均浓度均呈下降趋势,表明沙尘暴对气态污染物有一定的扩散效应,而对O₃浓度变化无显著影响。此外,沙尘暴爆发期间能见度低值区、PM₁₀浓度高值区以及3 h正变压区的位置基本一致,都位于地面冷锋的后部地区,这为沙尘暴及其污染预报和预防提供了天气学依据。

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民勤一次沙尘暴天气过程的近地层气象要素多尺度特征

魏倩, 隆霄, 田畅, 赵建华

2018 (6): 1352-1362. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.12

摘要 ( 4 )

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利用民勤站近地层观测资料,对2007年3月27日一次沙尘暴过程中近地层气象要素的多尺度特征进行分析,得到如下结论:① 在沙尘暴发生期间,民勤站近地层要素存在明显的多尺度特征,其中风速存在约2.5 h和1 h左右的2个周期,PM₁₀浓度存在约为1.5 h的主周期,20 m高度处扰动气温的主周期与近地层风速的主周期相同,相对湿度不存在小于3.5 h的主周期。② 与2.5 h左右尺度的风速信号相比,1 h左右尺度的风速信号提前3 h出现,这意味着沙尘暴发生发展期间近地层风速存在明显的逆尺度发展特征;与近地层风速和PM₁₀浓度信号相比,1 h左右尺度的扰动气温信号提前出现,并在沙尘暴出现阶段逐渐减弱。③ 在沙尘暴出现阶段,近地层风速与PM₁₀浓度信号呈同位相变化,而与气温扰动信号存在明显的位相差,这可能意味着沙尘暴发生时重力波的发展对起沙过程起到重要作用。

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干旱区地膜覆盖农田下垫面对东亚气候效应的数值模拟

赵舒曼, 左洪超, 卫翔谦, 杨宾, 武利阳, 王士新

2018 (6): 1363-1372. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.13

摘要 ( 8 )

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农田铺设地膜是目前我国干旱半干旱地区采用较广泛的耕作方式。为了研究大面积地膜覆盖对东亚区域的气候效应,基于地膜试验观测与理论研究,建立了地膜覆盖的地—气—水热传输过程模型,并将地膜覆盖农田下垫面模块引入区域气候模式RegCM 4和WRF模式中,对17 a夏季气候进行模拟试验。通过RegCM 4模式输出的降水量、土壤温度、土壤湿度、感热通量和潜热通量等参量,与试验观测值、理论值进行对比,并通过WRF模式输出结果进行验证。结果表明:加入地膜覆盖农田下垫面模块的区域气候模式能够较为真实的描述其下垫面特征。进一步分析模拟结果发现,通过地膜覆盖影响近地面水热传输并作用于区域位势高度场、风场,进而影响大范围水汽输送,最终造成我国西北、华南地区降水减弱,西南地区和淮河流域降水增加。

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GPM和TRMM遥感降水产品在青藏高原中部的适用性评估

余坤伦, 张寅生, 马宁, 郭燕红

2018 (6): 1373-1381. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.14

摘要 ( 6 )

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利用青藏高原色林错流域2014年4月到2015年3月期间5个地面观测站点的降水资料,对两种遥感降水——热带降水测量计划降水产品(Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM)和全球降水测量(Global Precipitation Measurement, GPM)——观测产品在高海拔、寒冷条件的适用性进行了评价。通过相关性评价指标、误差统计评价指标和分类统计评价指标等对比,发现:① 无论在日和年尺度上,相较于TRMM卫星降水产品而言,GPM卫星降水产品的精确度更高;TRMM产品明显过高估测了降水量;② 两种产品对强降水事件的探测性能都有较大缺陷,GPM产品对弱降水事件的探测能力明显优于TRMM产品;③ 随着统计时间尺度的增大,GPM降水产品的精度呈明显增加趋势。

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1960—2017年呼伦贝尔草原极端气候事件时空变化

崔凤琪, 唐海萍, 张钦, 戴路炜

2018 (6): 1382-1391. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.15

摘要 ( 10 )

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基于1960—2017年呼伦贝尔草原6个气象站点的逐日气象数据,计算与区域水旱寒热密切相关的13个表征气候变化的指数,利用线性拟合法、Mann-Kendall 检验、Sen’s斜率估计和小波分析等方法,分析呼伦贝尔草原极端气候事件的发生趋势与时空格局。结果表明:① 表征极端高温指数的夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、暖持续日数分别以3.53 d·(10a)^-1、4.09 d·(10a)^-1、3.1 d·(10a)^-1、2.67 d·(10a)^-1的速率显著上升(P<0.01);而表征极端低温事件的指数霜日日数、冷夜日数分别以3.22 d·(10a)^-1、2.9 d·(10a)^-1的速率显著下降(P<0.05)。 ② 极端气温的突变开始于20世纪90年代,变暖速率最快的区域位于研究区的东北部,在近58 a的时间尺度上各项极端气温指数显著周期集中于2~9 a。 ③ 研究区内5 d最大降水量、持续湿润指数分别以5 mm·(10a)^-1、0.2 d·(10a)^-1的速率呈现出显著下降趋势(P<0.01),持续干燥指数呈现微弱上升,年总降水量和降水强度呈现下降趋势,但并不显著。④ 表征极端降水事件的指数(普通日降水强度、年湿期降水总量、干燥指数、5 d最大降水量)在南北方向上以研究区的中轴线为界,东部地区干燥指数下降,年总降水量显著上升,具有变湿的趋势;西部地区持续干燥指数增加,持续湿润指数显著减少,呈现出变干的趋势。降雨指数突变点分布并未发现统一规律,显著周期集中于2~7 a。

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基于不同气候态对天山及其邻区气候变化的影响

周玲, 孙慧兰, 杨余辉, 马倩, 吴珊珊, 周永超

2018 (6): 1392-1401. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.16

摘要 ( 6 )

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利用天山地区26个气象站1961—2015年的逐月气温和降水资料,探讨不同气候基准态对气候监测和评估的影响,为天山地区气候变化研究提供更加科学客观的依据。研究表明:① 天山东段是不同气候态下气温变化的敏感区,而天山北坡是年降水变化的敏感区。以Ⅳ态(1961—2015年)的变化为基准,在Ⅰ态(1961—1990年)与Ⅱ态(1971—2000年)下气温要素与降水要素的分析结果均偏高,Ⅲ态(1981—2010年)下分析结果则偏低。② 以Ⅳ态的突变时间为基准,气温整体上Ⅰ态没有突变、Ⅱ态出现突变偏早,Ⅲ态出现突变偏迟。③ Ⅰ态和Ⅱ态会使气温和降水等级偏小,而Ⅲ态会使气温和降水等级偏大。不同气候态对降水异常没有影响,Ⅲ态对气温异常产生的影响最小。④ 采用不同气候态分析天山地区同时段同类要素时,会出现正向变化也出现负向变化。同时在使用基准气候态进行气候变化分析时,需结合多因素对分析结果进行客观的评价。

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基于GIS的藏羊生长发育期气象灾害风险评估

韩炳宏, 周秉荣, 赵恒和, 石明明, 孙瑛, 牛得草, 傅华

2018 (6): 1402-1409. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.17

摘要 ( 8 )

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以高海拔脆弱生态环境下的藏羊为研究对象,利用1961—2017年逐日气象资料、承灾体脆弱性、孕灾环境敏感性以及社会经济条件等因子,结合灾害理论模型,通过ArcGIS空间分析工具,分析评估了该区藏羊生长发育不同时期气象灾害综合风险。结果表明:高海拔脑山地区羔育期和剪毛期风险较高,浅山或川区风险较低;打草期和配种期浅山、川区及河谷地带风险较高,而脑山地区较低。由此可见,地形因素是影响高海拔地区藏羊生长发育期的主导因子。

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1982—2015年可可西里NDVI变化特征及其气候响应

陈登魁, 马超, 王夏冰, 刘畅

2018 (6): 1410-1417. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.18 cstr: 32277.14.AZR.20180618

摘要 ( 865 )

PDF(2127KB) ( 886 )

利用最新的GIMMS NDVI 3g+数据,辅以MVC、趋势分析、变异系数及偏相关分析等方法,探讨了1982—2015年可可西里世界自然文化遗产保护区NDVI时空分布特征及变化趋势,并对其驱动因素进行分析。研究发现:① 由于海拔引起的水热条件的变化,该研究区NDVI由西北向东南逐渐增大;② 34 a来研究区NDVI具有明显增长趋势,核心区NDVI增速为0.69%·(10a)^-1,比缓冲区NDVI增速高出0.41%·(10a)^-1;③ 研究区NDVI改善面积远大于退化面积,总体上呈缓慢上升趋势,其中核心区NDVI呈改善和退化趋势的面积分别占47.92%和3.00%,缓冲区中有65.70%的面积基本不变;④ 34 a间研究区NDVI相对较低波动变化和中等波动变化共占全区的75.54%,主要分布在核心区的中部和南部以及缓冲区大部分区域;⑤ 相关和偏相关分析结果表明,该研究区NDVI受温度和降水共同影响,与降水相比,温度是影响该研究区NDVI变化的主要因素。

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巴音布鲁克地区植物物候时空动态变化及其驱动分析

高庆, 艾里西尔·库尔班, 肖昊

2018 (6): 1418-1426. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.19

摘要 ( 5 )

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植物物候是反映气候变化最显著、直观的指标,对理解气候变化与植物物候的相互作用具有重要的意义。而不同的生态系统对气候变化的响应和反馈存在差异,科学分析气候变化趋势下多种生态系统植物物候变化特征及其驱动因子对理解植物物候变化机制具有重要意义。本文选取多种生态系统交错分布的巴音布鲁克为研究区域,基于MODIS NDVI时间序列,得到了研究区物候的空间格局特征、时空变化特征以及与海拔和气候因子之间的关系。结果表明:① 研究区植被返青期主要于4月上旬至5月下旬,枯黄期主要于9月中旬至10月中旬;② 2001—2017年,研究区植物返青期总体上呈提前趋势,其中草原、草甸和沼泽提前显著。枯黄期在北部呈提前趋势,在南部呈推迟趋势,其中高山植被和草原枯黄期提前显著;③ 植被的返青期总体上随着海拔的升高而推迟,枯黄期总体上随着海拔的升高而提前,各生态系统植被间的物候期差异随着海拔的升高而缩短。④ 研究区植物返青期与春季气温呈显著负相关,其中高山植被受5月气温影响较大,草原和沼泽受4月气温影响较大,草甸受4月和5月气温影响较大。

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环境因素及种间竞争在群落多样性格局中的作用

朱羚, 金一兰, 丛日慧, 刘庆福, 丁勇, 张庆

2018 (6): 1427-1435. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.20

摘要 ( 7 )

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以内蒙古典型草原多年围封草场的丘坡为研究区,沿坡面均匀设置6条样线,共计96个样方,探究坡位对典型草原群落物种多样性和功能多样性的影响,并讨论环境因素和种间竞争在群落两种维度多样性格局中的作用。结果表明:① 物种多样性和功能多样性沿坡位变化的趋势一致。随着坡位上升,群落的物种丰富度和功能丰富度均单调递减,物种均匀度、物种优势度和功能均匀度、功能离散度均先增加后降低。② 从整个坡位来看,土壤全磷含量是影响群落物种丰富度的主要因子,并与功能丰富度显著相关;种间竞争是影响物种均匀度、物种优势度和功能离散度的重要因素,并与功能均匀度显著相关。③ 群落物种多样性及功能多样性在上坡位主要受到种间竞争与环境的共同作用,在下坡位则主要受到种间竞争的影响。因此,在探究群落生物多样性格局变化的过程中,要综合考虑环境因素和生物因素的共同作用。

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差巴嘎蒿叶浸提液对4种沙地草本植物种子萌发的化感作用

丁杰萍, 闫志强, 陈银萍, 李玉强, 罗永清

2018 (6): 1436-1443. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.21

摘要 ( 4 )

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差巴嘎蒿是沙地恢复过程中植被演替的重要物种,是半流动沙丘的优势物种之一。本文从化感作用角度,研究了不同浓度差巴嘎蒿叶浸提液(0、10、20、40、60、80 g·L^-1和100 g·L^-1)对狗尾草、达乌里胡枝子、大果虫实和冰草的种子萌发的影响。结果表明:差巴嘎蒿叶浸提液对狗尾草种子萌发的影响较小,低浓度浸提液处理对其萌发有一定的促进作用,而对其他3个物种均表现为显著的抑制效应,且随处理浓度增加,抑制效应增大。差巴嘎蒿对其他物种的种子萌发均具有强烈的化感作用,通过叶片凋落后的物质释放形成的化感作用可能是其保持竞争优势的重要方式之一。

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水盐胁迫对裸果木种子萌发的影响

魏振艳, 黄海霞, 欧阳尔乾, 杨琦琦, 连转红

2018 (6): 1444-1449. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.22

摘要 ( 2 )

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以裸果木(Gymnocarpos przewalskii)种子为供试材料,在渗透势分别为-0.3、-0.5、-0.7、-0.9、-1.2 MPa条件下,以蒸馏水为对照(0 MPa),分析模拟水分(PEG-6000)和盐分(NaCl)胁迫对种子萌发的影响,以确定其耐旱性和耐盐性。结果表明:两种胁迫均使裸果木种子的萌发受到明显抑制,聚乙二醇(PEG)胁迫使种子的萌发指数、活力指数和胚根长度均显著降低,渗透势≤-0.7 MPa时,萌发率显著下降。NaCl胁迫下萌发指数和胚根长度均显著降低,渗透势≤-0.9 MPa时,萌发率显著降低,萌发指数、活力指数和胚根长度对水盐胁迫敏感,可作为评价裸果木种子萌发耐旱耐盐性的主要指标。等渗条件下,渗透势为-0.7 MPa和-0.9 MPa时,PEG胁迫下种子萌发率、活力指数、胚轴长度显著低于NaCl胁迫;渗透势≤-0.7 MPa时,PEG处理的发芽势、萌发指数明显低于NaCl处理,说明影响裸果木种子萌发的主要因素是渗透胁迫,而不是离子毒害。种子萌发耐受PEG胁迫的临界值为-0.8 MPa,极限值为-1.1 MPa;耐受NaCl胁迫的临界值为-1.5 MPa,极限值为-2.2 MPa,表明裸果木种子萌发期的耐盐性大于耐旱性。

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气候变化及人类活动对蒙古沙拐枣分布格局的影响

塞依丁·海米提, 努尔巴依·阿布都沙力克, 李雪萍, 邵华, 阿尔曼·解思斯, 阿腾古丽

2018 (6): 1450-1458. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.23

摘要 ( 5 )

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蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum Turcz.)是中国荒漠植被的重要建群种,也是人工固沙造林的优选种。为了阐明气候变化及人类活动对其分布格局的影响,以119个蒙古沙拐枣地理分布信息和24个环境变量为基础,结合CMIP5的缩减全球模型数据,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术,分别构建不同气候情景及人类活动干扰下的蒙古沙拐枣适宜生境预测模型,定量展示未来不同气候变化情景(RCP2.6,RCP 4.5,RCP 8.5)和人类活动干扰下蒙古沙拐枣在我国的分布格局变化。结果表明:训练集的AUC值为0.958,测试集的AUC值为 0.951,MaxEnt模型的预测结果可靠;影响蒙古沙拐枣分布的主要气候因素是降水量和海拔;人类活动干扰下蒙古沙拐枣的适生比例由13.04%下降到9.57%,蒙古沙拐枣的繁殖栖息与人类活动成负相关。当前气候条件下蒙古沙拐枣总适生面积比例为13.04%,在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种情景下至2050s,预测的总适生面积比例为13.36%、13.18%和14.78%;至2070s,预测的总适生面积为13.39%、12.76%和12.71%,适生范围及面积变化趋势各有差异,各级适生区面积及总适生面积有不同程度的增减,且在高浓度排放情景(RCP8.5)下响应最为明显。

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折力损伤自修复对干旱矿区小叶锦鸡儿根系固土的影响

王博, 刘静, 王晨嘉, 张欣, 李强, 刘嘉伟, 张强

2018 (6): 1459-1467. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.24

摘要 ( 4 )

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为明确干旱矿区侵蚀发生后折力损伤对植物根系力学特性的影响及其受损后的自修复机制,利用HG100数显式推拉力计和自制便携式试验机台,对小叶锦鸡儿1~4 mm径级直根和侧根分支处未受损及受损自修复后的抗折力学特性进行研究。结果表明:① 生长季初期,未受损小叶锦鸡儿根系极限抗折力与根径呈幂函数正相关,抗折强度与根径幂函数负相关,直根极限抗折力和抗折强度均大于侧根分支处;② 折力损伤会明显抑制根系正常生长,小叶锦鸡儿根系受损自修复后,活性、生长量和保存率均低于平行对照,根径和根型均是影响这种抑制作用的重要因素,侧根分支处活性和保存率在受损后的减少程度显著大于直根;③ 小叶锦鸡儿根系受损自修复后,极限抗折力与抗折强度相比,生长季初期有所增加,但外力损伤会显著阻碍这种增长,导致其增长率显著低于平行对照,3个月后极限抗折力修复率为48.91%,抗折强度修复率为57.59%,说明根系受损后不会彻底丧失固土能力,通过自修复可以逐步恢复原有功能,但短期内自修复程度有限。直根极限抗折力修复率为60.55%,侧根分支处仅为36.34%,说明在同等外力荷载条件下,小叶锦鸡儿直根受损自修复能力显著大于侧根分支处,具备更强的再次抵御外力破坏的能力。

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退耕还林工程以来黄土高原植被覆盖与地表湿润状况时空演变

张翀, 王静, 雷田旺, 马玲, 宋佃星

2018 (6): 1468-1476. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.25

摘要 ( 4 )

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基于2000—2014年的MODIS数据和Landsat数据,利用温度植被干旱指数反映地表湿润状况,分析了退耕还林工程以来黄土高原地表湿润状况与植被覆盖的时空变化特征及其相互关系。① 2001—2014年黄土高原归一化植被指数增速为6.3%·(10a)^-1,温度植被干旱指数降速为-4.5%·(10a)^-1,植被覆盖与地表湿润状况均呈增加趋势,分布呈“东南高、西北低”的特征,大体上可以看出两者具有正的空间相关性。② 从TVDI和NDVI的变化趋势来看,黄土高原植被覆盖与地表湿润状况整体上呈现出增加趋势。空间分布上反映出,植被覆盖变化基本上与地表湿润状况变化分布一致,但是仍然存在区域性差异。③ 从相关系数来看,黄土高原植被覆盖与地表湿润状况呈现出正相关。从变化趋势对应关系来看,14 a间黄土高原东北—西南一线山地地区植被覆盖与地表湿润状况变化有利于生态环境改善。人类活动强烈的平原地带极不利于生态环境改善。值得注意的是,退耕还林重点区是未来生态环境变化监测和管理的重点区域,以免引起再次退化。

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陕西省退耕还林工程对植被恢复的效应 ——基于PCSE修正的面板数据模型

成佩昆, 胡守庚, 孙涛, 陈海滨

2018 (6): 1477-1486. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.26

摘要 ( 7 )

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基于1998—2013年的SPOT_VEG NDVI数据,利用像元二分法和面板校正标准误(PCSE)估计方法,分析陕西省植被覆盖时空变化特征以及退耕还林工程、降雨水平等自然、社会经济因素对植被覆盖变化的相对贡献,探究退耕还林工程对植被恢复的驱动效应。结果表明:① 陕西省植被覆盖总体呈增加趋势,1998—2013年年均归一化植被指数(NDVI)值增长0.98%,且在退耕还林工程实施阶段(1998—2009年),植被恢复效果更为明显。② 陕西省植被恢复效果空间分异显著,16 a间,各地区NDVI值上升幅度不同,40.61%的区域提升约0.1,29.05%的区域提升约0.2,23.69%的区域提升0.25以上。其中,位于陕北退耕还林区的延安市植被恢复效果最为明显,NDVI年增长约为1.12%。③ 退耕还林工程对植被恢复影响显著,退耕还林面积占土地总面积每提升1%将使NDVI值增加1.97%,相当于降水量增加了4.29%,这对于降水量少且不均的陕西省生态环境建设具有重要参考意义。

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长期膜下滴灌棉田残膜变化趋势研究

贺怀杰, 王振华, 郑旭荣, 张金珠, 李文昊

2018 (6): 1487-1495. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.27

摘要 ( 8 )

PDF(1762KB) ( 0 )

为探寻棉田土壤中残膜污染状况以及覆膜30 a棉田土壤中的残膜分布趋势,对试验区121团覆膜年限分别为5 a、9 a、11 a、13 a、15 a和19 a共6块棉田进行取样研究。运用Matlab程序构建BP神经网络模型,对取样数据进行分层预测和整体预测,结果表明:运用模型对残膜面积和质量数据进行整体预测,能够更好地反映实际情况下残膜在棉田土壤中的分布趋势,能够精准地预测本地区覆膜30 a棉田土壤中地膜残留状况;同时随着覆膜年限的增加,土壤表层大面积残膜在耕地作业下逐年碎裂,并向深层土壤移动,在30～40 cm深度的土壤中逐年残留。通过预测得到覆膜30 a棉田残膜密度达到419.19 kg·hm^-2,超出国家标准限值75.0 kg·hm^-2近6倍,为解决此问题可以覆盖厚度大于0.010 mm的农用地膜,并提高地膜回收率来保证棉田的可持续发展。

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新月形沙丘对湖积平原风蚀荒漠化的影响

蔡东旭, 李生宇, 雷加强, 王海峰, 孟晓于

2018 (6): 1496-1504. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.28 cstr: 32277.14.AZR.20180628

摘要 ( 1672 )

PDF(2086KB) ( 856 )

新月形沙丘是风蚀荒漠化过程中伴随的重要风积地貌类型,在以往的研究中主要侧重于沙丘体表面动力学过程,而关于沙丘在风蚀荒漠化过程中的作用鲜有报道。本文在台特玛湖的干涸湖盆区(曾经的塔里木河尾闾湖),采用测钎法,实地测定了新月形沙丘周围地表的蚀积变化,同时采用室内风洞模拟了典型新月形沙丘地表的气流分布模式,系统分析了新月形沙丘对地表蚀积影响的作用机理。结果表明:在新月形沙丘影响下,沙丘周围地表风蚀强度不均一,在沙丘迎风坡前区和沙丘左右翼,风蚀深度略大于不受沙丘影响区(CK),但单位面积平均净蚀积量接近平衡状态;在沙丘背风坡前区以风积为主,而在背风侧尾流区,地表以风蚀为主,且随着沙丘体积增加,单位面积平均净风蚀量也略有增大。在内陆干旱区干涸湖盆风蚀荒漠化过程中,新月形沙丘通过改变地表流场结构,使风沙流饱和度发生空间分异,从而影响了下伏地表蚀积的空间分布,尤其加剧了背风侧尾流区的风蚀,使新的风蚀面裸露,破坏沉积层结构,促进了河湖相沉积平原风蚀荒漠化的发展。

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呼伦贝尔沙质草原风蚀坑地表风沙流结构特征

张惜伟, 汪季, 海春兴, 丁延龙, 宝成

2018 (6): 1505-1511. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.29

摘要 ( 2 )

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在呼伦贝尔沙质草原北部沙带中段风蚀坑集中分布区内,选取不同发育阶段的风蚀坑,通过同步观测风蚀坑地表(0～200 cm)风速及输沙通量,分析并比较风沙流结构特征,为呼伦贝尔沙质草原风蚀坑治理提供理论依据。研究表明:在裸地沙斑、活跃发展、固定阶段及重新活化阶段的风蚀坑,风速廓线基本遵循对数分布规律;而在未风蚀草地、消亡阶段的风蚀坑,气流受下垫面扰动,呈“S”形分布。风蚀坑各发育阶段输沙量与高度的最优拟合模型为负指数模型,不同发育阶段风蚀坑内部风沙流输沙量差异较为明显;超过95%的输沙量均在地表0～30 cm高度内,且63.97%～90.96% 的输沙量集中分布在距地表10 cm高度内。风沙流跃移高度与风速正相关,依次为:活跃发展>重新活化>裸地沙斑>固定阶段>消亡阶段>未风蚀草地。通过分析风沙流通量系数,可知在裸地沙斑、活跃发展及重新活化阶段,输沙量有向高层移动的趋势;而在其他阶段,由于植被盖度较高,使得风沙流多集中在近地层。

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天山科其喀尔冰川区复杂下垫面CO₂通量贡献区分析

王建, 丁永建, 许民, 许君利

2018 (6): 1512-1520. doi: 10.13866/j.azr.2018.06.30 cstr: 32277.14.AZR.20180630

摘要 ( 670 )

PDF(1891KB) ( 575 )

大气湍流交换过程中CO₂有效源(汇)区域即CO₂通量贡献区,在冰川作用区不仅受到水化学侵蚀强度的影响,还受区域微气候的影响,另外,动态的下垫面和复杂地形也增加了实际监测的不确定性。为了评估冰川区CO₂通量监测结果的空间代表性,在西天山南坡科其喀尔冰川表碛区利用涡度协方差观测系统进行观测,同时,结合基于KM足迹模型基础上开发的ART Footprint Tool足迹软件对通量贡献区进行分析,结果表明:① 积雪积累期主风向以NW为主,风向频率占53.31%;积雪消融期和冰川消融初期NW向主风减少,偏北的NNW风逐渐增多,但冰川消融峰期后又逐渐过渡为NW风向。② 积雪积累期雪冰融水几乎消失,但大气CO₂通量平均为-0.07 g·m^-2·d^-1,尤其是白天为-0.88 g·m^-2·d^-1,仍呈没收现象,是由于白天较强辐射下,少量积雪融水引起可溶性物质淋溶过程中水化学反应没收大气CO₂所致;而夜间冰川消融峰期CO₂通量值平均为0.33 g·m^-2·d^-1,呈释放CO₂现象,这可能与夜间区域降温及降水过程中溶解的CO₂因地表蒸发返回大气所致。③ 通量贡献率80%以上的各期0.5 h数据占比依次为:积雪积累期(95.80%)＞积雪消融期(93.28%)＞冰川消融峰期(86.13%)＞冰川消融初期(81.88%),而足迹最远点分布距离顺序与前者几乎相反,但均分布在主风向下的冰川中流线上,说明对CO₂通量监测值有显著影响的贡献区比较集中,也意味着冰川末端及两侧山脊草地CO₂通量变化的影响可以忽略。④ 白天在大气稳态条件下,贡献区解释的CO₂通量为(78.55±2.08)%,略高于夜间的(77.72±1.41)%,但显著低于非稳定条件下白天(89.86±0.22)%和夜间(89.45±0.57)%的解释结果,进一步验证了CO₂通量贡献区比较集中。

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