干旱区研究

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我国中高纬度地区冻融指数变化与冷暖急转现象

代海燕, 陈高娃, 吴建华, 杨丽萍, 都瓦拉

2020 (2): 275-281. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.01

摘要 ( 1925 )

PDF(1101KB) ( 383 )

利用我国中高纬度地区13个国家基准气候站近30 a日平均气温数据，分析中高纬度区域年冻融指数和冻融日数的变化趋势，结果表明：① 近30 a研究区融化指数（thawing index, TI）处于显著上升过程，冻结指数（freezing index, FI）呈微弱上升趋势。② 融化日数的上升和冻结日数下降趋势不显著。③ 日平均 TI 呈显著上升，日平均 FI 则微弱下降，小于-10 ℃的天数呈微弱上升趋势。冷暖季节日均气温有两极化发展趋势。④ 研究区大于10 ℃累计积温显著增加，小于-10 ℃累计积温呈下降趋势，冷暖在向两极发展的同时，过渡期日数显著缩短，冷暖急转现象尤为明显。⑤ TI各指标的波动明显小于FI，TI与纬度和海拔呈显著负相关，FI则与纬度和海拔呈正相关，海拔对TI的影响要大于FI，纬度和海拔越高，FI和冻结日数的变化越小，而对应的融化指标波动越大。整体来看，我国中高纬地区从20世纪90年代后存在增温减缓、冷暖季日均气温两极化及冷暖急转现象较为明显。

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基于SPEI指数的中亚地区干旱时空分布特征

张乐园, 王弋, 陈亚宁

2020 (2): 282-290. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.07

摘要 ( 1081 )

PDF(2546KB) ( 673 )

基于1961—2017年CRU（Climatic Research Unit）逐月格点数据，通过标准化降水蒸散指数(SPEI)的计算分析，探讨过去半个多世纪中亚地区的干旱时空分布及变化特征。结果表明：① 在过去的半个多世纪，伴随温度的升高，中亚多数地区的潜在蒸散发增加，增加速率以咸海流域为中心，呈环形向四周递减；② 1961—2017年中亚地区平均SPEI值整体呈持续下降趋势，但波动较大。年内变化表现为春季和冬季SPEI值呈缓慢下降趋势，夏季和秋季显著下降，表明夏季和秋季干旱趋势加重；③ 空间上，夏季和秋季中亚大部分地区干旱趋势以加重为主，春季普遍呈干旱减轻趋势。本研究结果可为中亚地区干旱风险评估、水资源规划及科学管理提供重要信息。

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天山云杉雪盖面积估算树冠截留雪水当量实验分析

王毅帆, 谢玲, 常顺利, 刘素红, 玛丽亚木·玛木提, 米尔扎提·依明, 阿卜杜外力·阿卜杜克热木

2020 (2): 341-348. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.08

摘要 ( 731 )

PDF(2699KB) ( 204 )

雪水当量是一个能直观反映出积雪水资源量的重要指标，准确而全面地获取天山云杉树冠截留雪水当量信息，对于提高天山水资源量计算精度方面具有重要意义。本文以天山云杉树苗为研究对象，通过模拟降雪，进行降雪截留实验研究。利用数码照相机获取云杉的雪盖面积、高精度天平称量树冠上截留的雪水质量，进而建立起云杉树苗雪盖面积和雪水当量之间的关系。实验结果表明：多株云杉树苗多次模拟降雪，树冠截留的雪水当量和垂直朝下数字摄影获得的雪盖面积之间拟合曲线趋于一致，且拟合回归方程满足y=21.235x²-1.457x（R²=0.9925）；通过云杉多次模拟降雪实验，构建云杉雪盖面积与树冠截留的雪水当量模型，提出一套利用雪盖面积较为准确估算树冠截留雪水当量的科学方法，为天山云杉树冠截留降雪及其雪水当量提供高精度估算模型。

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东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

马瑞, 赵锦梅

2020 (2): 374-381. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.12

摘要 ( 895 )

PDF(932KB) ( 250 )

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系，根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征，选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明：河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同，河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主，阴坡以蓼属植物为主；阴坡植被总盖度高，阳坡低；河谷阴坡下部草层高度最高，而水平阶地最小；植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部，阴坡高于阳坡；地上生物量依次为：阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地；0～60 cm土层地下生物量依次为：阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异（P<0.05）。相关分析表明，土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见，研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。

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氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

勒佳佳, 苏原, 彭庆文, 耿凤展, 韩文轩, 李文利, 李凯辉, 刘学军

2020 (2): 382-389.

摘要 ( 661 )

PDF(1064KB) ( 281 )

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响，于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站，选择4个氮添加水平（对照，N0，0 kg·hm^-2·a^-1；低氮，N1，10 kg·hm-2·a^-1；中氮，N3，30 kg·hm^-2·a^-1；高氮，N9，90 kg·hm^-2·a^-1），开展土壤酶活性对氮添加响应的研究，分析土壤酶活性对氮添加的响应特点，土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明：与对照相比，氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶（βG）、β-D-纤维二糖水解酶（CBH）和β-1,4木糖苷酶（βX）酶活性（P < 0.05），N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶（AKP）活性（P < 0.05），N3水平显著降低多酚氧化酶（PPO）活性（P < 0.05），氮添加对亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性影响不显著，N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性（P < 0.05）。相关分析表明，8种土壤酶活性均与土壤有机碳（SOC、NAG除外）和总磷（TP）显著相关，与土壤总氮（TN）不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2，与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离，表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析（RDA）进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。

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黑果枸杞茎叶生长及其生态化学计量特征对灌水施肥的响应

李发奎, 李金霞, 孙小妹, 陈年来

2020 (2): 452-461. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.21

摘要 ( 512 )

PDF(1554KB) ( 270 )

在石羊河中游田间条件下，通过灌水和施肥调节黑果枸杞生长。测定不同时期黑果枸杞茎、叶生长量及其化学计量学特征变化，分析器官水平生长速率与化学计量学特征的关系，验证生态化学计量学理论“生长速率假说”。灌水施肥显著促进了茎长、基径和叶片长、宽及叶干重的生长（P <0.05），而茎长、基径、叶面积和叶干重的相对生长速率与对照之间无显著差异。各处理下黑果枸杞新梢C含量及C∶N、C∶P随生育期进程呈增加趋势，而N、P及N∶P呈降低趋势；灌水和施肥处理后茎C含量及C∶N、C∶P、N∶P低于对照，茎N、P含量高于对照。各处理叶片C、N、P含量在生育期内呈降低趋势，而C∶N、C∶P及N∶P呈增加趋势；灌水和施肥后叶片C含量及C∶N、C∶P、N∶P低于对照，叶片N、P含量高于对照。茎C含量及C∶N、C∶P显著高于叶片（P <0.05），而N、P含量及N∶P显著低于叶片（P <0.05）。生长速率假说认为，生物个体的生长速率与体内的N∶P、C∶P具有负相关关系, 与N、P含量呈显著的正相关关系。各处理黑果枸杞茎、叶的生长速率与其N、P含量及C∶P、N∶P总体相关性不显著。表明施肥灌水调节下黑果枸杞茎叶生长及化学计量学特征不支持生长速率假说。

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乌拉特荒漠草原红砂生物量预测模型

李香云, 岳平, 程欢, 郭新新, 赵生龙, 张森溪, 王少昆, 左小安

2020 (2): 462-469. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.19

摘要 ( 515 )

PDF(925KB) ( 260 )

红砂(Reaumuria soogorica)是一种广泛分布在中国半荒漠地区的多年生半灌木，是干旱荒漠区分布最广的植物种之一，具有固沙、固土的优良特性。其生物量估算对评价荒漠草原红砂的生态功能和荒漠草原经营管理具有重要作用，红砂生物量模型是估测红砂生物量的重要方法之一。本研究采用全挖法，以乌拉特荒漠草原优势种之一红砂为研究对象，基于对红砂地上、地下和整株生物量及株高(H)、冠幅(C)、基径(D)等的测定，通过数理统计的回归分析方法，利用相关生长模型(幂函数Ｗ=aX^b)，分别构建了地上部分(W₁)、地下部分(W₂)和全株生物量(W)的预测模型。通过对比判别系数R2的大小，挑选最佳生物量估测模型。结果表明：① 以冠幅(C)为指标的估测模型W₁=0.555×C^1.867(R²=0.866)能较好地反映红砂单株地上生物量累计特征。② 以复合因子基径×基径×株高(D²H)为指标的估测模型W₂=2.259×(D²H)^0.762(R²=0.769)能较好地反映红砂单株地下生物量累计特征。③ 以复合因子基径×基径×株高(D²H)为指标的估测模型W=7.057×(D²H)^0.813(R²=0.859)能较好地反映红砂总生物量的累计特征。利用此类方法建立的生物量模型，精度高，简便易行，为评价乌拉特荒漠草原红砂的生态功能和准确测定其生物量提供科学依据。

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陕西省景观生态脆弱性时空演变及其影响因素

张行, 陈海, 史琴琴, 张敏, 刘迪

2020 (2): 496-505. doi: 10.13866/j.azr.2020.02.26

摘要 ( 395 )

PDF(2098KB) ( 299 )

以陕西省为研究区，基于景观格局和景观功能2个方面构建景观生态脆弱性模型，分析省域及内部自然单元分区2个层面景观生态脆弱性时空演变，并运用地理探测器方法探究景观生态脆弱性多尺度驱动机制。结果表明：① 2000—2015年陕西省景观格局脆弱性指数分别是0.477 3和0.409 7，降低了6.76%，在空间上高值区分布于北部及中部，低值区分布于中部两侧；景观功能脆弱性指数分别是0.492 6和0.417 4，降低了7.52%，高值区集中于北部和中部，低值区呈零星分布的空间布局。② 研究期间陕西省景观生态脆弱性指数分别为0.427 5和0.369 7，减少了5.78％，呈现出南北方向高低交错的空间布局，且内部分区之间有明显分区过渡表现。其中，黄土高原区脆弱性降低8.55%；关中盆地区脆弱性降低3.81%；秦巴山地区脆弱性降低1.20%。③ 全省及内部分区生态脆弱性的影响因素因地理尺度的差异而不同，自然环境因素对脆弱性变化起重要作用，而社会经济因素呈不断增强态势。本文提出的景观生态脆弱性评价方法可为生态脆弱性评估提供方法参考。

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