干旱区研究

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2019 (4): 0-0.

摘要 ( 492 )

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2019 (4): 0-0.

摘要 ( 157 )

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中间锦鸡儿冠层降雨再分配特征

田娜, 古君龙, 杨新国, 王磊, 王兴, 陈林, 宋乃平

2019 (4): 85-94. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.08

摘要 ( 6 )

以荒漠草原人工中间锦鸡儿(Caragana intermedia)灌丛为对象,研究降雨量及降雨强度对两类形态灌丛(健康组和退化组)穿透雨、树干茎流和冠层截留的影响。结果表明:① 试验期间共观测到有效降雨33次,以中小降雨事件为主,总降雨量为251 mm,次平均降雨量和平均降雨强度分别为7.6 mm和1.14 mm·h^-1,其中降雨量＜2 mm,降雨强度＜1 mm·h^-1的降雨事件出现次数最多。② 健康组和退化组中间锦鸡儿平均穿透雨率、树干茎流率和冠层截留率分别为66.7%、8.5%、24.8%和75.4%、8.7%、16.0%,两类形态灌丛之间穿透雨和截留存在显著差异(P＜0.05)。③ 两类形态灌丛的穿透雨量、树干茎流量、截留量与降雨量成线性函数、对数函数和幂函数关系,且其穿透雨率、树干茎流率和截留率与降雨量、降雨强度之间成对数函数和幂函数关系。灌丛形态退化显著改变了冠层降雨再分配格局,冠层截留显著降低,穿透雨显著增加,潜在提高了降水对土壤水分的直接补充,一定程度上有利于人工中间锦鸡儿稳定性的维持。

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浑善达克沙地东部地区天然水体的水化学组成及其控制因素

任孝宗, 李建刚, 刘敏, 李继彦

2019 (4): 791-800. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.01

摘要 ( 865 )

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浑善达克沙地东部地区位于内蒙古高原,其天然水体为淡水。利用原始型Durov三线图对其天然水体进行水化学分类,结果表明,地表水水化学类型属于碳酸氢盐组,而地下水属于碳酸氢盐组、混合组和硫酸盐组多种类型。天然水体样品在Gibbs图中的分布表明,岩性控制是形成该地区天然水体水化学组成的主要因素,这种情况不同于我国西部和中部沙漠由于蒸发强烈而受控于蒸发-结晶作用的天然水体。天然水体的离子比例关系表明,地下水中蒸发盐岩和硅酸盐岩的风化程度较高,而碳酸盐岩风化程度低,这可能是由于地下水的水-岩作用时间长、二氧化碳供给不充分引起的;相反,由于水-岩作用时间短、二氧化碳供给充分,地表水中蒸发盐岩和硅酸盐岩的风化程度较低,而碳酸盐岩风化程度高。

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西天山小流域动态融雪过程及其与气温的关系

古力米热·哈那提, 海米旦·贺力力, 刘迁迁, 苏里坦

2019 (4): 801-808. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.02

摘要 ( 20 )

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利用西天山阿热都拜小流域积雪、融雪和气象观测场2017—2018年每30 min的同步降雪、融雪和气温观测数据,对全年积雪期较短时间尺度上的融雪动态过程及其与气温的关系进行了对比分析。结果表明:山区降雪表现为“先升后降”的总体特征。稳定积雪期集中在2017年12月27日至2018年3月8日,最大降雪速率高达9.6 mm·h^-1(雪水当量值,转化成新鲜雪深值为96.5 mm·h^-1)。山区融雪过程的变化规律与降雪变化正好相反,呈现出“先降后升”的变化特征。融雪变化分为3个阶段,第一阶段:随着气温的下降,融雪速率下降,融雪速率由3.24 mm·h^-1逐渐下降至0 mm·h^-1;第二阶段:当气温低于融雪的临界温度(-13.5~-12.0 ℃)时,不产生融雪;第三阶段:随着气温的回升,融雪速率从0 mm·h^-1逐渐上升至3.87 mm·h^-1。在全年融雪与气温的大数据关系中,融雪量与气温的相关性系数不是很显著,其相关性系数为0.708;在无降水干扰下,7 d平均同步融雪量与气温的相关性系数处于显著水平,Pearson相关性系数为0.907,R²=0.823;当进一步考虑滞后效应后,融雪量与气温的相关性系数提升至极显著的线性关系,相关性系数高达0.943,R²=0.889,均通过了0.01显著性水平的双尾检验。在西天山阿热都拜小流域融雪量的变化过程与气温的变化过程有着密切的相关性。这种融雪量对气温变化的响应关系及其分析方法,对于提高应对未来气候变化的能力和预防洪灾及水资源管理具有一定的参考价值。

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荒漠-绿洲过渡带土壤温度变化分析

缑倩倩, 李乔乔, 屈建军, 王国华

2019 (4): 809-815. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.03

摘要 ( 549 )

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根据中国科学院临泽内陆河流域站2004—2014年的土壤温度与气象要素数据,分析了河西走廊中部荒漠-绿洲过渡带土壤温度年内和年际变化规律及主要影响因素。结果表明:土壤温度日变化与月变化大致呈正弦曲线,各层土壤最高、最低温度出现的时间随着土壤深度的增加逐渐推迟;年均土壤温度总体上随着土壤深度的加深先减小后增加;气温是与土壤温度变化相关性最强的气象要素;同时,明确了该区3个特征差异明显的土壤温度层次:0~20 cm土壤温度活跃层,40 cm土壤温度过渡层和60~100 cm土壤温度稳定层,与其他地区结果有所差异。最后,利用相关性分析、多元逐步线性回归方法建立了气象指标与各层土壤温度之间经验预报方程。

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银川平原草甸湿地土壤养分特征与植物响应

苏芝屯, 吴春燕, 何彤慧, 乔斌, 冯艳琼, 王筱平

2019 (4): 816-823. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.04

摘要 ( 26 )

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为探究草甸湿地土壤养分特征,阐明草甸湿地土壤养分对植物养分的影响,在银川平原选取3种生境的草甸湿地(沼泽草甸、典型草甸和盐生草甸)作为研究对象,通过野外调查、实验室分析,结合经典统计学方法对土壤养分及植物养分进行分析。结果表明:① 水平梯度上,除全磷(TP)外,3种草甸湿地之间土壤养分含量在土层0~20 cm变化显著(P<0.05)。② 在垂直梯度上,全氮(TN)、碱解氮(AN)在盐生草甸中垂直变化不显著(P>0.05),但在典型草甸与沼泽草甸垂直方向上波动幅度较大;TP在草甸湿地土壤中垂直变化不显著(P>0.05);速效磷(AP)与速效钾(AK)在草甸湿地表层具有一定程度的富集效应,并且在不同草甸湿地土层垂直方向上变化显著(P<0.05)。③ 土壤中C、N和P含量的变化趋势一致;AK与土壤P具有显著的相关性(P<0.05)。④ 草甸湿地植物养分均表现为N限制,其中C∶N、C∶P与土壤养分呈负相关,植物N∶P受土壤有机碳(SOC)、AN影响较为显著。

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新疆准噶尔盆地未开垦盐碱地土壤重金属评价及其来源

米晓军, 任雯, 雒琼, 马健

2019 (4): 824-834. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.05

摘要 ( 16 )

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为了解新疆准噶尔盆地未开垦盐碱地土壤中重金属的污染状况,在未开垦盐碱地采集土壤样品,测定汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、镍(Ni)、砷(As)和硒(Se) 7种重金属元素的含量。运用多元统计分析方法、污染指数评价方法,并结合新疆土壤背景值(Se采用乌鲁木齐市背景值)对不同土层(0~20 cm,20~40 cm)进行调查和评价,并对重金属的来源进行分析。结果表明:研究区土壤中Hg、Cd、Pb、Cr、Ni、As、Se 7种重金属元素在0~20 cm土层平均值为0.023、0.165、17.999、62.587、29.928、16.325 mg·kg^-1和0.696 mg·kg^-1;在20~40 cm土层土壤中平均值为0.021、0.148、17.497、61.091、29.995、17.384 mg·kg^-1和0.634 mg·kg^-1。除Pb元素外,其他元素均不同程度超过对应的新疆土壤背景值,7种元素在2个土层中无污染、轻度污染样点所占比例分别为66.2%~100%和74.7%~100%;内梅罗综合污染指数评价结果以轻度污染为主,2个土层轻度污染样点占比均为78.4%。Cd、As、Se重金属元素的来源以自然因素为主,主要与土壤母质的组成和性质有关,影响因素包括山地岩石风化和季节性洪水搬运等;Cr、Pb、Hg元素的来源主要受人为因素的影响,工业开发、交通运输、煤炭燃烧产生的烟气中所携带的重金属沉降到土壤中,是造成未被开垦和破坏的自然盐碱地土壤背景值升高的主要原因;而Ni元素的来源可能是人为因素和自然因素共同作用的结果。

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陕北固沙林恢复过程中土壤碳氮组分库特征与固存效应

哈斯尔, 郑嗣蕊, 涂伊南, 万家鸣, 杨咪咪, 黄悦, 余可, 佟小刚

2019 (4): 835-843. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.06

摘要 ( 21 )

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选取陕北毛乌素沙地从半固定沙地到恢复23~54 a的灌木和乔木固沙林地,采用密度分组法分析表层土壤轻、重组分碳氮含量、C/N的演变及累积速率、固定碳氮贡献率特征。结果表明:固沙林从恢复23~54 a,乔木和灌木林土壤轻组碳分别增加了14.0~40.6倍和8.8~19.2倍,显著高于对应重组碳3.2~7.7倍和3.5~8.1倍的增幅;对应轻组氮分别增加了14.5~40.9倍和11.8~29.1倍,也显著高于重组氮4.6~8.5倍和4.4~12.6倍的增幅,说明轻组碳氮相对重组碳氮对固沙林恢复更加敏感。土壤轻重组碳氮含量增加使得乔木和灌木林轻组碳密度增速分别达0.57 mg·hm^-2·a^-1和0.26 mg·hm^-2·a^-1,重组碳密度增速则仅为0.18 mg·hm^-2·a^-1和0.20 mg·hm^-2·a^-1;同时,轻组氮密度增速分别达0.03 mg·hm^-2·a^-1和0.02 mg·hm^-2·a^-1,重组氮密度增速则分别达0.02 mg·hm^-2·a^-1和0.04 mg·hm^-2·a^-1。按此碳氮组分增速,到固沙林恢复54 a时,乔木林和灌木林土壤轻组碳可分别贡献75.9%和59.4%的全有机碳增量;土壤重组氮则可贡献44.6%和63.9%的全氮增量。另外,恢复54 a两种林地土壤重组C/N分别比半固定沙地降低11.4%和38.5%。但轻组C/N在乔木林并无显著变化,在灌木林恢复23~54 a土壤轻组C/N降低了21.7%~31.0%,显著改变了土壤碳库性质。表明陕北固沙林恢复土壤表现出显著的固定碳氮效应,并且乔木林有更好的固碳能力,灌木林则有较好的固氮效应。

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新疆伊犁与哈萨克斯坦新疆野苹果〔Malus sieversii (Ledeb.) Roem.〕种群年龄结构

张苹, 吕昭智, 张鑫, 赵想平, 张永光, Gulzhanat Tanabekova, Maisupova Bagila, Adilbayeva Zhanera, 崔志军

2019 (4): 844-862. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.07

摘要 ( 908 )

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人类活动和自然环境的胁迫加速了中亚地区新疆野苹果〔Malus sieversii (Ledeb.)Roem.〕种群栖息环境的丧失,新疆野苹果种群面积和生存力趋于下降。本文以第三纪孑遗植物新疆野苹果为研究对象,野外系统调查新疆野苹果种群的生存现状,比较新疆伊犁和哈萨克斯坦分布的新疆野苹果种群年龄结构及果实产量,对两地当前新疆野苹果种群变化进行了分析。研究结果显示:当前伊犁地区和20世纪70年代哈萨克斯坦新疆野苹果种群的龄级结构主要以中龄(15~50 cm)树为主,而幼龄(0~15 cm)与老龄(50~75 cm)树较少。1969年和1970年哈萨克斯坦的新疆野苹果种群生存力最弱,种群为衰退型(Deevey-Ⅲ),但其产量较高;2016年和2017年伊犁的新疆野苹果种群生存力相对较弱,种群趋于衰退(Deevey-Ⅲ),产量较低;2013年哈萨克斯坦新疆野苹果种群生存力相对最强,种群最稳定(Deevey-Ⅱ);幼龄个体的缺乏是新疆野苹果种群趋于衰退的关键因子。目前,在哈萨克斯坦新疆野苹果保护区内需进行适当放牧干扰,以扩大种子的传播,提高种子的萌发;新疆地区以建立保护区为主,杜绝新疆野苹果的采收和降低野果林内的割草强度,以保护幼苗的生存数量,提高新疆野苹果的种子库,加快新疆野苹果种群更新。

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基于神经网络的玛纳斯河流域植被地上生物量反演

张媛, 王玲, 包安明, 刘海隆

2019 (4): 863-869. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.09

摘要 ( 27 )

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植被生物量反映了生态系统获取能量的能力,分析其分布特征对了解生态系统结构和功能具有十分重要的意义。传统的反演植被地上生物量的方法往往由于样本的缺少,以及影响因子的不确定性而导致预估精度不高。本文选用ELM对105块实测样本的遥感因子(TM影像灰度值和植被因子等10个因子)进行训练,用余下34块样地进行验证,结果表明:ELM反演植被地上生物量,可以获得较高的精度,模型预测结果与实测结果的曲线拟合决定系数R²达0.89。此外,对2010—2015年玛纳斯河流域的植被地上生物量进行反演,认为流域内上游山区生物量大部分较为稳定,中游平原区生物量呈现增加趋势,下游荒漠区生物量则呈现退化趋势。

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沙地植物幼苗生长对降水和风速变化的响应

孙姗姗, 刘新平, 魏水莲, 张铜会, 何玉惠, 车力木格, 吕朋, 王明明

2019 (4): 870-877. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.10

摘要 ( 800 )

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为研究沙地植物幼苗生长对降水和风速变化的响应过程,于2016年4月中旬利用40个2 m×2 m×2 m的混凝土样方池,通过人工增雨及遮风网降低风速的方法开展模拟控制实验。结果表明:① 风速、降水以及两者的协同作用对萌发物种数无显著影响(P>0.05)。风速降低20%和降水增加60%使种子萌发物种数与对照相比分别增加4.9%和1.3%;风速降低20%条件下,自然降水和降水增加60%均可使种子萌发物种数增加7.2%。② 不同降水处理会使植物幼苗密度大幅度降低、高度波动变化;风速降低可以较显著地促进沙地植物幼苗生长高度,特别是优势植物猪毛菜(Salsola collina)、大果虫实(Corispermum macrocarpum)的生长高度(P<0.01)。在自然风速条件下,降水增加30%明显促进猪毛菜幼苗高度生长,降水增加60%则相反;风速降低20%条件下,降水增加60%可以大幅度的促进雾冰黎(Bassia dasyphylla)幼苗的生长高度;风速降低40%与降水增加30%和60%的协同作用使雾冰黎、猪毛菜和大果虫实幼苗的生长高度均明显降低。③ 不同风速和降水处理对植被的Simpson优势度指数(D)、香浓–威纳多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)无显著影响(P>0.05)。以上研究结果表明:降水增加30%对种子萌发阶段物种丰富度的抑制作用较大;与降水相比,风速是沙地植物幼苗生长高度的主要影响因素,并且自然降水条件下,风速降低40%可以使沙地植物幼苗生长高度最大限度地增加;沙地植被物种多样性指数对降水及风速的变化不敏感,这说明科尔沁沙地生态系统群落结构相对较为稳定。

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盐旱耦合胁迫对费尔干猪毛菜种子萌发及其幼苗生长的影响

塔伊尔·买买提江, 马亚丽, 兰海燕

2019 (4): 878-885. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.11

摘要 ( 17 )

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本研究采用双因素组合实验,探讨盐(NaCl)、干旱(PEG 6000)对费尔干猪毛菜(Salsola ferganica)种子萌发和幼苗生长的影响。结果显示:① 费尔干猪毛菜种子萌发能耐受较高浓度NaCl和PEG胁迫。低浓度NaCl或PEG胁迫下,费尔干猪毛菜去翅种子和具翅种子萌发率与对照无显著差异,高浓度NaCl或PEG处理下,去翅种子萌发率35%以上,显示较强的耐盐、耐旱性;盐旱耦合处理下,不同低浓度PEG能够显著缓解中浓度NaCl对种子萌发的抑制作用。② 随NaCl浓度升高,具翅种子恢复萌发率逐渐上升,而去翅种子则维持较低水平;随着PEG浓度的升高,2种种子恢复萌发能力显著降低;盐旱耦合处理下2种种子的恢复萌发率与NaCl胁迫具有相同趋势。③ NaCl或PEG对去翅种子幼苗的影响比具翅种子强,特别是PEG处理;随NaCl或PEG浓度升高,2种种子幼苗的株高和根长均降低;盐旱耦合处理下低浓度NaCl对去翅种子幼苗的影响比具翅种子小(除了100 mmol·L^-1 NaCl+25 g·L^-1 PEG处理),中浓度NaCl对去翅种子幼苗的影响比具翅种子强,高浓度NaCl处理下随PEG浓度升高,2种种子幼苗的株高和根长均降低。以上结果显示,费尔干猪毛菜在萌发期和幼苗期具有较强的耐盐耐旱性,盐旱耦合在一定程度上能够缓解盐离子毒害效应,这对其度过早期恶劣环境具有重要的生态学意义;果翅对种子在胁迫下进入次级休眠,从而补充土壤种子库起到重要作用。

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塔克拉玛干沙漠西南部的短命植物及其新记录种

艾沙江·阿不都沙拉木, 帕太木·依明, 卡迪尔·阿布都热西提, 张凯

2019 (4): 886-892. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.12

摘要 ( 13 )

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本文采用野外实地调查、标本整理及资料查阅的方法,研究塔克拉玛干沙漠西南部荒漠环境的短命植物,分析其种类组成、生活型特征(物候特性)和植物区系类型。结果:① 研究区的短命植物种类有十字花科、禾本科、菊科、紫草科、茄科、车前科、罂粟科及牻牛儿苗科等8科21属的27种,其中十字花科有15种。新记录种有卷果涩荠、大蒜芥、蝎尾菊、偏穗雀麦、旱麦草、中亚天仙子、牻牛儿苗、垂果大蒜芥及砂蓝刺头等10种,占该区域短命植物的37%。② 该区域短命植物生活史特征有夏性、冬性及春性。③ 该区域短命植物分别属于北温带分布、地中海-西亚至中亚分布、旧世界温带分布、世界分布及中亚分布,其中北温带分布及地中海-西亚至中亚分布的植物有15种,占研究区统计种类的51.86%。该研究结果丰富了新疆南部特殊生境下的短命植物类群,为开发和保护该地区植物种质资源及揭示短命植物对不同生态环境的响应具有重要意义。

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土壤水分胁迫对紫花苜蓿光合特性及其生物量的影响

刘军, 齐广平, 康燕霞, 马彦麟, 栗志

2019 (4): 893-900. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.13

摘要 ( 538 )

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紫花苜蓿是我国重要的豆科牧草,具有较强的抗旱能力,而水分亏缺是影响其产量的主要逆境因子之一。通过大田试验对不同水分胁迫下紫花苜蓿的光合特性及产量进行研究,结果表明:① 土壤水分胁迫对紫花苜蓿光响应参数影响显著(P＜0.05),随着水分胁迫的加剧,最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点逐渐降低,暗呼吸速率、光补偿点逐渐升高,从而直接影响紫花苜蓿光合作用对弱光的吸收和转化效率。② 随着水分胁迫的加剧紫花苜蓿叶片的净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)呈显著的下降趋势,气孔导度(G_s)呈先下降后上升的趋势,表明轻度水分胁迫下气孔因素是P_n下降的主要因素,中度和重度水分胁迫下非气孔因素是P_n降低的主要因素。③ 当光合有效辐射(PAR)为1 200 μmol·m^-2·s^-1时,轻度水分胁迫的水分利用效率(WUE)显著大于充分灌溉的WUE (P<0.05),表明适度水分胁迫可提高紫花苜蓿叶片的水分利用效率。④ 轻度水分胁迫与充分灌溉干草产量之间无显著差异,表明轻度水分胁迫能达到高产节水的目的。

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春玉米叶片光合生理参数对土壤水分的阈值响应及其生产力分级

任丽雯, 王兴涛, 赵鸿, 王润元

2019 (4): 901-908. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.14

摘要 ( 22 )

试验设正常灌水处理和干旱胁迫处理,讨论春玉米叶片的光合生理参数对土壤水分的阈值响应并进行生产力分级。结果表明:正常灌水处理的叶片光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)呈单峰曲线变化,胞间CO₂浓度(C_i)和气孔限制值(L_s)对水分变化具有相反的响应变化。干旱胁迫处理下叶片的P_n、T_r在进行控水后明显下降,灌浆以前P_n下降主要是由气孔限制引起的。随着水分胁迫的加剧,光合结构受损,P_n下降,主要受非气孔因素限制。短期干旱胁迫会适当降低玉米的水分利用效率(WUE),但是下降程度不显著,WUE能达到中等水平。长期严重的水分胁迫后,WUE下降明显,与正常灌水处理相比差异极显著。以光合生理参数为指标对玉米土壤水分有效性及生产力进行分级与评价,确定当36.8%<土壤相对湿度(RWC)<42.7%时为低产低效水;42.7%<RWC<60.4%时,为中产中效水;60.4%<RWC<77.5%时,为中产高效水;77.5%<RWC<80.6%时,为高产高效水。RWC在77.5%左右时,为最优产效水。

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野大麦对干旱胁迫的生理响应与转录组分析

宋士伟, 焦德志, 陈旭, 赵泽龙, 杨允菲

2019 (4): 909-915. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.15

摘要 ( 14 )

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为了研究野大麦在干旱胁迫下的生理响应以及发掘耐旱性相关基因,对不同浓度聚乙二醇(PEG)6000胁迫条件下的野大麦幼苗进行生理指标测定及转录组测序分析。结果表明:不同浓度PEG 6000胁迫2 d后,野大麦叶片脯氨酸含量呈连续上升趋势,可溶性糖及超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先上升后下降趋势。通过隶属函数法选取30 mmol·L^-1PEG 6000处理组野大麦叶片进行转录组分析测序,与对照组相比上调表达基因6 868个,下调表达基因2 081个;对差异表达基因进行GO(gene ontology,基因本体)功能分类,可以分为3大类并包含54个功能组;通过KEGG通路富集将6 579个差异表达基因富集到136个通路中,主要包括精氨酸和脯氨酸代谢、糖酵解和糖异生、淀粉和蔗糖代谢、过氧化物酶体等途径,并发掘了各个代谢途径中相关上调表达基因。

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干旱生境下3种植物叶凋落物分解动态特征

杨晶晶, 周正立, 吕瑞恒, 梁继业, 王雄

2019 (4): 916-923. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.16

摘要 ( 20 )

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以塔里木盆地胡杨、多枝柽柳、胀果甘草为研究对象,应用凋落袋法,研究叶凋落物分解动态,揭示3种植物叶凋落物在干旱生境下分解动态特征,结果表明:① 经过810 d分解,胡杨、胀果甘草叶凋落物质量残留率分别为48.93%、38.07%,经630 d分解多枝柽柳叶凋落物质量残留率为69.55%,分解时间对胡杨、胀果干草、多枝柽柳叶凋落物残留率均有极显著影响,处理(林窗、林下)对胡杨、胀果干草叶凋落物残留率有显著影响、极显著影响。② 处理对3种植物叶凋落物分解系数有显著影响(P<0.05),且分解系数(k)表现为k_林窗>k_林下,k_胀果甘草>k_胡杨>k_多枝柽柳,经810 d分解胡杨、胀果甘草叶凋落物t_0.95分别为9.15~9.48 a、6.75~7.03 a,经630 d分解多枝柽柳叶凋落物t_0.95为13.82~15.05 a。③ 受植物种类的影响,分解时间、处理对C、N、P元素释放进程影响不同。3种植物C元素都表现出释放—富积—释放的变化过程,多枝柽柳、胀果甘草叶凋落物N元素在观测期内表现出释放—富积的过程,而胡杨林下则表现出富积—释放—富积的规律,观测期内P元素释放过程与N元素表现出相似的变化规律。④ 叶凋落物分解系数k值与分解时间、残留量、全氮、全磷、木质素、木质素比氮呈极显著相关(P<0.01),土壤湿度、全碳、C/N均与k_林窗、k_林下存在极显著差异。干旱区微生境(林下、林窗)的变化对叶凋落物分解有显著影响,凋落物质量与土壤湿度对凋落物分解起主导作用。

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基于Sentinel-2数据的干旱区典型绿洲植被叶绿素含量估算

顾峰, 丁建丽, 葛翔宇, 高石宝, 王敬哲

2019 (4): 924-934. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.17

摘要 ( 6 )

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以渭干河—库车河绿洲(渭—库绿洲)为研究区,采用在机器学习方面具有明显优势的随机森林回归算法,对绿洲内的4种典型植被(棉花、芦苇、杨树、大枣)叶片的叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development, SPAD)进行估算和验证。首先基于“红边”处光谱信息丰富的哨兵2号(Sentinel-2)影像和由其衍生的一阶微分、二阶微分影像各提取23种对叶绿素敏感的宽波段光谱指数,加入3种影响植物生长的土壤参量(土壤含水量,土壤有机质,土壤电导率)作为影响叶片SPAD的特征变量,再根据以上特征变量对每种植被叶片各建立3种方案的SPAD估算模型,从而实现对绿洲内植被叶绿素的监测。结果表明:① 影像经一阶微分再提取的植被指数相比原位光谱植被指数,在SPAD估测模型中起到了更重要的作用,在随机森林算法的重要性排序中位居前列;② 4种植被叶片的SPAD估测模型都取得了不错的效果,芦苇叶片尤为显著,确定系数(R²)达到了0.926;③ 分析对比3种方案下模型预测能力,方案3(包含土壤参量)的预测能力卓越〔2.143<相对百分比偏差(RPD)<2.692〕,其预测能力排序为:方案3>方案1>方案2,土壤属性和模型预测结果有较强的非线性相关。Sentinel-2数据具有理想的估算绿洲植被叶绿素含量的潜力,提供了一种高效、低成本、潜在高精度的方案来估算叶绿素含量,可为干旱区绿洲农业、生态系统实现更有效的保护和管理提供参考。

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AM真菌对红花生长及其有效成分的影响

赵祥, 曾广萍, 杨盼, 翟亚萍, 张霞, 刘红玲

2019 (4): 935-942. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.18

摘要 ( 10 )

PDF(1554KB) ( 0 )

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizas,AM)真菌是土壤生态系统中广泛分布的优秀微生物资源,是具有重要经济价值的药用植物。本文基于人工培育条件下对中药材红花(Carthamus tinctorius)分别进行摩西球囊霉(Glomus mosseae)、根内球囊霉(Glomus intraradices)和混合菌(G.mosseae,Glomus etunicatum,Glomus microagregatum,Glomus caledonium,Glomus cladoideum和G.intraradices) 3种AM真菌接种处理,并以接种等量灭活菌种作为对照组处理。采用高效液相色谱法测定不同采摘时期红花绒中羟基红花黄色素A和山奈素含量的变化。结果表明:与对照组相比,AM真菌接种处理显著促进了红花生物量的积累,且AM真菌混合接种效果显著高于AM真菌单接种;在次生代谢产物合成方面,AM真菌接种处理以及不同采摘期的红花中羟基红花黄色素A和山奈素的含量差异不显著。表明AM真菌虽能促进红花的生长,但不影响羟基红花黄色素A和山奈素的合成。

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基于降水量距平百分率的内蒙古地区干旱特征

吴英杰, 李玮, 王文君, 全强, 陈晓俊, 尹航, 周泉成, 徐凯然

2019 (4): 943-952. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.19

摘要 ( 1036 )

PDF(2441KB) ( 395 )

利用1971—2015年内蒙古地区52个气象站逐月降水量观测数据,采用降水量距平百分率(P_a),从干旱频率和干旱变化趋势率分析了研究区近45 a来干旱时空分布特征。结果表明:从时间变化来看,年降水量呈微弱的下降趋势,并于1998年和2012年发生突变;春季、秋季和冬季降水量变化呈上升趋势,夏季降水量变化呈下降趋势;年尺度干旱主要发生在1999—2011年;季节尺度干旱发生频率为冬旱>春旱>秋旱>夏旱。从空间变化来看,多年平均降水量由东向西呈逐级递减趋势,降水分布地域特征明显,大兴安岭以东地区和巴彦淖尔市西部地区降水变化趋势率较高,呼伦贝尔市西北部、通辽市中南部、赤峰市中部、阿拉善盟西部地区降水变化趋势率较低;发生不同等级干旱的几率为轻旱>特旱>中旱>重旱,各级干旱易发生地区集中在呼伦贝尔市西部、赤峰市中北部、通辽市北部、锡林郭勒盟中西部以及阿拉善盟西部地区。P_a变化趋势率表现为,呼伦贝尔市中东部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部呈上升趋势,即干旱程度减轻;兴安盟南部至鄂尔多斯市、阿拉善盟中西部呈下降趋势,即干旱程度加重。

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基于CMIP5的中国区域气溶胶变化及其对降水的影响

赵洪飞, 杨怡, 董嘉琪, 李玉珍, 李龙辉

2019 (4): 953-962. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.20

摘要 ( 788 )

PDF(1860KB) ( 365 )

基于第5次国际耦合模式比较计划(CMIP5)提供的气溶胶光学厚度(AOD)数据和气溶胶单因子历史试验降水数据,采用线性趋势分析、相关分析、经验正交分解(EOF)方法,从时间和空间维度上分析了自工业革命以来中国AOD的变化及其对降水的影响。1860—2000年,中国区域的AOD整体呈显著增加的趋势(P<0.001),AOD的增加趋势以胡焕庸线为界呈现出“东高西低”的空间分布格局,并在1945年以后AOD的增加趋势〔0.380 7·(100a)^-1〕显著大于1945年以前的趋势〔0.029 0·(100a)^-1〕。在气溶胶单因子驱动试验中,中国有89.1%区域的降水呈显著减少的趋势(P<0.001),其中东南部、四川盆地以及青藏高原东南部是降水减少最明显的区域,西北地区降水减少趋势较弱,并在1962年以后降水的减少趋势〔118.04 mm·(100a)^-1〕显著大于1962年以前的趋势〔26.67 mm·(100a)^-1〕。气溶胶主要通过抑制弱降水显著降低了降水事件发生的频率与降水强度,降低速率分别为3.160 d·(100a)^-1、0.162 4 mm·d^-1·(100a)^-1。研究工业革命以来气溶胶对降水的气候效应,为更好的应对区域气候变化问题提供科学依据。

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近55 a内蒙古极端降水指数时空变化特征

春兰, 秦福莹, 宝鲁, 那音太, 包玉海, 包山虎

2019 (4): 963-972. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.21

摘要 ( 26 )

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基于内蒙古100个气象站点1960—2014年日降水数据,选取气候变化监测与指数专家组(ETCCDI)推荐的9个极端降水指数,采用Sen’s斜率法和Mann-Kendall非参数统计检验方法以及空间地统计方法,研究了极端降水指数时空演变特征。结果表明:研究区区域平均的全部极端降水指数均呈不同程度的下降趋势,且年际波动显著;分区的年际趋势有所差异,即东部地区潮湿日数(NW)呈增加趋势,其余极端降水指数均呈减少趋势,其中持续干燥指数(CDD)呈显著下降趋势(P<0.05);中部地区所有极端降水指数均呈减少趋势,其中年总降水量(PRCPTOT)减少趋势较明显;西部地区持续湿润指数(CWD)、强降水量(R95)、单日最大降水量(Rx1day)、5日最大降水量(Rx5day)呈减少趋势,其余指数均呈增加趋势。从极端降水指数变化趋势的空间分布特征来看,区域差异显著,总体上呈下降趋势的站点主要分布于内蒙古东部和中部地区,而呈上升趋势的站点主要分布于内蒙古东北部和西部地区。

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渭河流域蒸发皿蒸发量时空变化与驱动因素

张鹏飞, 赵广举, 穆兴民, 高鹏, 孙文义

2019 (4): 973-979. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.22

摘要 ( 18 )

PDF(1344KB) ( 0 )

以渭河流域为研究区,获取流域内21个气象站1978—2002年20 cm口径蒸发皿和1985—2015年E-601型蒸发器日观测资料,采用线性回归模型重构各站点蒸发皿蒸发数据资料,Mann-Kendall趋势检验与空间插值法分析流域蒸发皿蒸发量的时空变换特征,敏感性分析法定量评估各气象要素对蒸发皿蒸发量变化的贡献。结果表明:流域多年平均蒸发皿蒸发能力低于黄河流域的平均水平,蒸发皿蒸发量介于1 015.5~1 705.6 mm,其空间分布状况表现为由北向南逐渐减少;年蒸发皿蒸发量总体呈增加趋势,变化率为1.371 mm·a^-1;蒸发皿蒸发量对实际水汽压最敏感;气温是影响蒸发皿蒸发量的主导因子,其贡献率为304.5%。

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吉林省降雪初终日时空变化特征

王丽伟, 黄晓龙, 许晖, 任景全, 马云飞, 刘玉英

2019 (4): 980-989. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.23

摘要 ( 23 )

PDF(2573KB) ( 0 )

利用吉林省1961—2015年逐日降水和天气现象资料,对降雪初、终日的时空变化特征进行了分析。结果表明:吉林省降雪平均日期始于10月22日,止于次年4月18日。降雪初、终日存在空间差异,东部山区开始早结束晚,西部平原开始晚结束早。降雪初、终日的空间第一模态为全省一致的偏早(晚)型,初日第二空间模态为南北反向型,终日第二向量场为东西反向型。初日集中在10、11月,以10月中旬出现概率最大,终日集中在3—5月,以4月中旬出现概率最大。初日存在8 a强显著周期,终日存在5 a强显著周期。降雪初、终日与大气环流有直接关系,初日推迟年西太平洋副高面积偏小、偏北,提前年副高面积偏大、偏南;终日推迟年副高面积偏小、偏南,提前年副高面积偏大、偏北。降雪初、终日还与地理环境有关,降雪初日随海拔的降低呈推迟趋势,终日则随着纬度升高和海拔降低呈提前趋势。

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近3 a内蒙古地区臭氧浓度时空变化及其影响因素

陈志青, 邵天杰, 赵景波

2019 (4): 990-996. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.24

摘要 ( 683 )

PDF(1811KB) ( 385 )

为科学认识内蒙古地区臭氧(O₃)污染特征及其影响因素,对内蒙古地区12个盟市2015—2017年国控环境监测站点和国家气象台站数据进行了分析。结果表明:2017年较2015年O₃浓度和污染形势整体上呈加重趋势,5—8月O₃浓度最高,污染最为严重,且在7月达到O₃浓度峰值。空间变化上,内蒙古中西部地区O₃污染浓度较高,东部地区O₃污染浓度较低,与内蒙古的经济发展水平表现出一定的同步性。颗粒物、前体物和气象因素等都是影响O₃浓度的重要因子,其中,PM_2.5、CO、NO₂均与O₃浓度呈显著负相关,O₃浓度随相对湿度的升高逐渐下降。

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天津市能源消费碳排放影响因素及其情景预测

李雪梅, 张庆

2019 (4): 997-1004. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.25

摘要 ( 25 )

PDF(1142KB) ( 2 )

在天津市2000—2016年碳排放测算的基础上,运用LMDI模型分析天津市碳排放影响因素。结果表明:经济规模和能源强度对天津市碳排放影响较大,二者对碳排放影响分别表现为促进和抑制作用;通过将经济变量分为高、中、低3种情景,减排变量分为中减排和强减排2种情景,组合得到高增长强减排、中增长强减排等6种发展情景。基于STIRPAT扩展模型,预测6种组合情景下天津市碳排放变化趋势。结果显示,中增长强减排情景模式在保证经济发展的同时,较其余几种模式碳排放峰值及其年份均有优化,是天津市最佳发展模式。

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吉林省松花江流域景观格局脆弱性变化及其驱动力

孙鸿超, 张正祥

2019 (4): 1005-1014. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.26

摘要 ( 21 )

PDF(2944KB) ( 0 )

本文以吉林省松花江流域为研究区,以1995年、2005年和2015年3期Landsat TM/ETM影像为数据源,对吉林省松花江流域景观格局、生态脆弱度的时空分布和变化特征及驱动力进行研究,结论如下:① 流域不同时期气候变化存在差异,景观优势类型以耕地和林地为主,城乡用地和草地稳定增长,林地、耕地、水域呈减少趋势。② 流域脆弱度以较低脆弱区和中度脆弱区为主,低脆弱区和中度脆弱区主要分布在流域中游和下游较发达地区,高脆弱区主要分布在流域东南地区和下游西北荒漠化及林草地破坏区域。③ 流域脆弱度总体相对稳定,呈略微上升和两极分化的趋势;脆弱度与人为活动密切相关,与地形有一定相关性,受气候变化影响并不显著,但仍能反映部分问题。

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玛纳斯河流域生态环境质量时空分异评价

王莉红, 张军民, 陈文皓, 张亚如, 康紫薇, 师宏伟

2019 (4): 1015-1023. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.27

摘要 ( 16 )

PDF(2282KB) ( 0 )

利用3S空间分析和地学统计分析方法,选取植被覆盖度、坡度、土壤等归一化生态指数,采用生态要素及功能叠加的转移矩阵模型,研究了新疆玛纳斯河流域生态要素及环境质量时空分异规律。研究得出:① 总体上玛纳斯河流域仍保持山地、绿洲、荒漠的空间分异格局,生态环境整体质量较差,但转好趋势明显,城乡建设格局变化决定着局地环境动态演变。② 人工绿洲、山前缓冲区生态质量最好但变化较快,农田内部的盐渍化虽然得到很好控制,但大量盐分被排入下游及周边,对自然绿洲造成新的危害。中山林草带植被覆盖、土壤恢复、水土保持较好。③ 2000—2008年流域生态环境质量缓慢好转,其中以生态环境质量由差转中为主,集中在古尔班通古特沙漠,虽然绿洲—荒漠过渡带生态恢复明显,但高山冰雪带不断萎缩;2008—2016年流域生态环境质量明显转好,其中以生态环境质量由中变良为主,集中在山前缓冲区,虽然山地—绿洲过渡带生态改善进程加快,但高山冰雪带仍持续退缩。

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新疆卡拉麦里山自然保护区社区牧民野生动物保护意识调查

初雯雯, 冯锦, 李凯, 胡德夫, 陈刚, 初红军

2019 (4): 1024-1031. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.28

摘要 ( 11 )

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通过到冬牧点与牧民面对面访谈,调查新疆卡拉麦里山(简称卡山)自然保护区越冬渡春牧业现况及其对野生动物的影响、冬牧点牧民保护荒漠有蹄类野生动物意识、冬季放牧与野生动物的竞争、生态补偿等方面。结果表明:① 目前,卡山自然保护区社区牧民收入稳中增加者均占各乡(镇)总数的96.67%以上,但传统畜牧业依然是主要的经济来源;② 卡山自然保护区牧民保护荒漠有蹄类野生动物意识较高,认为雪灾和旱灾是影响荒漠有蹄类野生动物生存的主要因素;③ 卡山自然保护区受访牧民普遍感觉冬牧点周围荒漠有蹄类野生动物活动数量、范围等都开始增加,并对野生动物和家畜共存持认可态度;④ 社区牧民愿意定居、限牧乃至禁牧,但需要建立并实施生态补偿和安置补助政策。当地政府应与我部门联合,依托国家和自治区在退牧乃至禁牧等方面的生态补偿和奖补政策,积极推进卡山自然保护区荒漠有蹄类野生动物有效保护和社区牧民经济来源多元化。

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乌兰布和沙漠东北缘防护林内外沙尘暴低空结构特征

罗凤敏, 高君亮, 辛智鸣, 郝玉光, 葛根巴图, 李新乐, 段瑞兵, 刘芳

2019 (4): 1032-1040. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.29

摘要 ( 18 )

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基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站近地层(0~50 m)风沙监测塔所收集的8次沙尘暴的沙尘水平通量、垂直通量和风速风向数据,对乌兰布和沙漠东北缘中小尺度条件下的防护林内外沙尘暴过程中风况变化、沙尘分布特征以及防护林对沙尘暴的影响进行研究。结果表明:① 沙尘暴发生过程中,防护林内外风速均随高度增加呈现递增趋势,风速廓线特征遵循幂函数,防护林内外均以W、WNW、NE方向为主,但每个方向所占比例不同。② 防护林外沙尘水平通量及沙尘浓度随高度增高显著减小,其垂直分布特征均符合指数函数关系;防护林内沙尘水平通量及沙尘浓度则随着高度增高缓慢上升,其垂直分布特征均符合幂函数关系。沙尘垂直通量则均随着高度的增高明显减小,其垂直分布特征均符合幂函数关系。③ 沙尘暴经过防护林体系时,风速显著削弱,平均消减31.03%;沙尘水平通量降低298.16 g·m^-2,垂直通量降低0.37 g·m^-2,沙尘浓度降低22.48 g·m^-2。

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几种工程措施对黄土区陡峭边坡植被盖度的影响及其机理

刘乐, 孙宏义, 张建新, 李东泽

2019 (4): 1041-1048. doi: 10.13866/j.azr.2019.04.30

摘要 ( 19 )

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陡削以兰州新区的一段陡峭边坡作为试验地点,通过分析在植被重建初期经人工整地后形成的4种微地形(大圆形坑、小圆形坑、条形坑和原状坡面)的植被盖度特征及环境因子(土壤硬度和水分、地表和空气温度、坡位、无纺布)对植被盖度的影响,探寻能有效提高植被盖度的几种工程改造措施。研究表明:① 铺设了无纺布坡面的植被盖度显著大于对照坡面;陡峭边坡不同坡位的植被盖度:下坡位＞中坡位＞上坡位(P＜0.05),这与自然坡面植被盖度分布规律一致。② 3种微地形的植被盖度均显著大于陡峭坡面,其中条形坑的土壤水分和植被盖度最大,最大盖度维持的时间最长。③ 微地形和坡面的植被盖度均与土壤水分呈显著正相关,与空气温度、地表温度均呈显著负相关;微地形的土壤硬度(3 kg·cm^-2)适宜植物生长,大于该值会对植被生长产生抑制作用;铺设无纺布有利于促进上坡位的植被生长,使坡面植被分布更均匀。研究结果表明,在陡峭边坡坡度、坡位和温度等无法改变的情况下,选择对压实的坡面进行整地翻耕处理,增加长条坑的数量并铺设无纺布等有效的工程改造措施,能显著增加植被盖度,促进植被恢复。

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