干旱区研究

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基于SEBS 模型的精河流域蒸散发研究

郑倩倩, 代鹏超, 张金燕, 毋兆鹏

2020 (6): 1378-1387. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.02

摘要 ( 660 )

PDF(3577KB) ( 683 )

：以干旱区生态脆弱区精河流域为研究区，选取1990—2016年气象观测日值数据及对应时期Landsat系列影像六景，基于地表能量平衡系统模型方法，对1990—2016年蒸散发的时空格局进行了研究。结果表明：（1）在全球升温的大背景下，近26 a来研究区蒸散发整体呈增加趋势，Morlet小波分析显示存在5 a、7 a、13 a尺度变化周期。（2）研究区蒸散发量在空间呈现南高北低特征，蒸散发减少区域在东北未利用地，蒸散发显著增加区域在艾比湖西北部和南部山区。（3）不同土地利用类型下的蒸散发量由高至低为：林地>水体>草地>耕地>建设用地>未利用地。（4）与地表蒸散发表现出高度正相关的气象因素为风速，地表参数为高程（DEM）与地表比辐射率（ε）；与地表蒸散发表现出高度负相关的气象因素为近地表空气相对湿度，地表参数为温度植被干旱指数（TDVI）与地表温度（T_s）。

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基于MOD10A1 的祁连山黑河流域典型冰川反照率时空变化研究

王俊瑶, 怀保娟, 王叶堂, 孙维君, 张悟颖

2020 (6): 1396-1405. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.04

摘要 ( 668 )

PDF(2644KB) ( 661 )

冰川反照率作为影响辐射收支最为敏感的要素，其波动变化将直接影响冰川能量—物质平衡的变化。利用遥感手段研究冰川反照率特征和时空分布规律，对于估算冰川消融乃至下游河川径流具有重要参考依据。本文以MOD10A1逐日反照率产品和Landsat TM/ETM+影像反照率反演结果为主要数据源，用实测数据进行Landsat TM/ ETM+反演反照率和MOD10A1产品反照率的误差分析；进而分析黑河流域典型冰川2000—2018年MOD10A1产品反照率的时空变化特征。结果表明，MOD10A1与自动气象站测得的实测反照率差异较大，但两者随时间的变化趋势一致；MOD10A1与Landsat TM/ETM+反演结果差异较小，在黑河流域冰川反照率的研究中具有较好的适用性。在年际尺度上，4条冰川反照率均呈现微弱的下降趋势，空间尺度上，八一冰川年平均反照率最高，羊龙河五号冰川次之，七一冰川次低，十一冰川最低；消融季冰川反照率羊龙河五号冰川最高，七一冰川次之，八一冰川次低，十一冰川最低。

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沙丘土壤含水量与地下水埋深时空变化特征

张圆浩, 阿拉木萨, 印家旺, 蒋绍妍

2020 (6): 1427-1436. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.07

摘要 ( 2433 )

PDF(2779KB) ( 754 )

干旱半干旱沙丘区降水稀少，蒸发量大，水资源状况是其生态系统运行的关键因素。沙丘区土壤含水量及地下水是其水资源状况的关键衡量指标，本研究依据植被盖度梯度，在沙丘区选取典型沙丘（流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘）为研究对象，开展了不同植被盖度下和不同沙丘坡位的土壤水分含量和地下水埋深变化特征研究。结果表明：（1）沙丘植被盖度影响沙丘土壤含水量，随着植被盖度的增高，沙丘土壤水分含量逐渐降低，表现为土壤水分含量顺序为：流动沙丘>半固定沙丘>固定沙丘。沙丘不同坡位土壤水分含量存在差异，表现为：迎风坡底>背风坡底>迎风坡中>丘顶>背风坡中的趋势。沙丘土壤水分的时间变化特征主要受到降雨过程的控制，呈现出与降雨发生特征的一致性。（2）沙丘区地下水位季节性变化表现出非生长季明显回升，生长季逐渐下降的趋势，年度变化范围-0.21～0.18 m之间。植被盖度影响沙丘区地下水位的变化特征，变异系数由大到小为：固定沙丘> 半固定沙丘>流动沙丘；受降雨影响，当短时间内累积降雨量或者单次降雨量超过30 mm时，沙丘区地下水位表现出对应的回升，回升幅度受到沙丘表面植被盖度和坡位的影响而呈现差异。（3）地下水可能对沙丘坡底位置深层土壤水分进行补给，但对沙丘坡中及以上区域土壤水分未见明显补给作用。

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柠条引入对沙化草地土壤颗粒组分的影响

曹媛, 杨新国, 陈林, 王兴, 宋乃平, 王磊

2020 (6): 1437-1446. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.08

摘要 ( 381 )

PDF(6825KB) ( 189 )

在干旱地区通过人工灌木的引入治理沙化草地是一种广泛存在的生态治理措施。人工灌木可以通过其防风固沙作用，稳定地表环境，从而促进沙化草地的修复。柠条是荒漠草原常见的一种治沙用灌木，其引入多年后对沙化草地土壤修复的效果到底如何，依然缺乏区域性的总结分析。采用经典统计学与地统计学相结合的方法，通过对宁夏中部人工柠条林地和沙化草地的土壤颗粒含量以及灌丛和斑块尺度土壤黏粒的相对富集能力分析，探讨了柠条引入对沙化草地土壤颗粒组分的影响，以期为同类地区沙化土地的恢复提供决策参考。初步研究结果表明，人工柠条林和沙化草地间土壤颗粒含量差异均不显著。在灌丛尺度上，阴坡土壤黏粒的富集能力相对较强，平均富集率为0.11，最大值达到1.09，整体以正效应为主，尤其以研究区北部的阴坡最为显著，南部土壤黏粒的富集能力显著减弱；阳坡土壤黏粒的富集能力整体以负效应为主，平均富集率为-0.08；在斑块尺度上，土壤黏粒的富集能力整体显著低于灌丛尺度，阴坡仍以正效应为主，但富集率显著降低；阳坡仍以负效应为主，但负效应程度显著增强，平均富集率为-0.17。综上，柠条引入作为荒漠草原沙化草地治理的一个重要工程措施，其效果与土壤沙化本底情况有关，同时又受到微生境（坡向）的影响。就本研究区域而言，柠条引入后只是推动了土壤黏粒物质在局域尺度的空间再分配，并未导致黏粒物质总量的显著改善，甚至在一定程度上体现出灌丛入侵的负面效应，同时这种效应随草地本底沙化程度的增强而增强。

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内蒙古地区近地面臭氧浓度时空分异及主导气象因子探讨

陈志青, 邵天杰, 赵景波, 曹军骥, 岳大鹏

2020 (6): 1504-1512. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.15

摘要 ( 470 )

PDF(2679KB) ( 289 )

利用内蒙古地区2017年12个盟市的空气质量监测数据,研究了O3浓度的时空分布特征，基于GAM模型探讨了气象因素对O3浓度变化及分布的影响。结果表明：内蒙古地区12个盟市均存在不同程度的O3浓度超标情况；O3月均浓度呈先升高后降低的变化特征，4—9月O3浓度最高，污染最为严重，且在7月达到全年最高值（136 μg· m-3）；地域规律呈现出内蒙古中部地区O3浓度最高，西部地区O3浓度居中，东部地区O3浓度较低的特征。通过构建 GAM模型对内蒙古地区12个盟市影响O3浓度变化的主导气象因子进行识别，发现气温是影响整个内蒙古地区O3 浓度变化的最主要气象因子，而相对湿度、日照时数、风速分别是内蒙古东部、中部和西部地区影响O3浓度变化的第二主导气象因子。

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1961—2018 年内蒙古生长季昼夜降水气候特征

申露婷, 张方敏, 黄进, 李云鹏

2020 (6): 1519-1527. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.17

摘要 ( 1119 )

PDF(4011KB) ( 367 )

基于1961—2018年内蒙古地区103个气象观测站的逐日地面降水资料，运用趋势分析、Mann-Kendall检验和小波分析方法，分析过去58 a间内蒙古生长季昼夜降水量和降水日数时空分布特征，为未来内蒙古农业发展和生态修复工程的开展提供科学指导。结果表明：（1）内蒙古地区生长季多年平均昼降水量和昼降水日数总体上多于夜降水量和夜降水日数，且月份特征差异显著。昼夜降水量和日数均存在不同的周期变化特征，但区域昼夜降水总量基本没变，昼夜降水日数呈减少趋势。（2）内蒙古地区生长季平均年降水量和降水日数空间分布均呈现由东北向西北均匀递减的特征，但是在内蒙古中南部和东部昼降水量对日降水量贡献高，昼夜降水量差值和昼夜降水日数差值大，在西部昼夜降水量和降水日数差异小。（3）生长季昼夜降水量空间变化相似，即中部下降，西部和东北部增加。但是昼夜降水日数空间变化差异较大，昼降水日数在西部基本不变，在中部和东北部基本呈下降趋势，而夜降水日数在中西部和东北西部呈增加趋势，在东南至东北部呈下降趋势。

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极端干旱与氮添加对半干旱沙质草地物种多样性、叶性状和生产力的影响

孙一梅, 田青, 吕朋, 郭爱霞, 张森溪, 左小安

2020 (6): 1569-1579. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.23

摘要 ( 536 )

PDF(3374KB) ( 359 )

以科尔沁沙质草地为研究对象，研究了短期内极端干旱（减雨60%和干旱60 d）和氮添加（20 g·m-2·a-1）对植物群落物种多样性、叶性状和生物量的影响。结果表明：水、氮变化改变了群落中优势物种的重要值，其中优势物种砂蓝刺头和黄蒿的重要值在短期极端干旱和氮添加处理下明显增加。短期内极端干旱对植株高度（Hight, H）、叶片氮含量（Leaf Nitrogen Content, LNC）及地上生物量有显著影响，减雨60%降低了H，而增加了LNC，生物量在减雨60%和干旱60 d处理下均显著降低，物种多样性、比叶面积（Specific Leaf Area, SLA）、叶干物质含量（Leaf Dry Matter Content, LDMC）及叶碳含量（Leaf Carbon Content, LCC）在不同干旱处理间均无显著差异。短期氮添加对植物叶性状及地上生物量有显著影响，H、SLA和LNC在氮添加处理下增加，而LDMC降低，植物多样性无显著变化。极端干旱与氮添加两者交互作用对物种多样性、叶性状及生物量均无显著影响。相关回归分析表明，物种多样性、SLA、LDMC、LCC及LNC与生物量无显著相关关系，而H与生物量显著正相关。半干旱沙质草地一年生为主的植物群落通过改变优势物种关键性状来适应极端干旱和氮沉降，其中H对草地生产力的维持有较大的影响。

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高寒草地沙化过程植被与土壤特征变化的生态阈值估算

宗宁, 石培礼, 孙建

2020 (6): 1580-1589. doi: 10.13866/j.azr.2020.06.24

摘要 ( 476 )

PDF(4770KB) ( 225 )

草地沙化是目前面临的重要环境问题，会对牧草生产与居民生活环境产生重要影响。目前关于草地沙化的研究主要集中在沙化过程植被特征与土壤性质的变化，选择何种敏感指标指示沙化过程以及如何量化沙化过程的生态阈值仍缺乏研究。本文利用空间代替时间的方法，在半干旱高寒草原区选择5种沙化梯度作为研究对象，系统研究沙化过程中植物、土壤及微生物特征的变化，并对沙化过程的生态阈值进行估算。结果显示，随着沙化程度的加深，群落盖度、地上和地下生物量表现出显著降低的趋势；土壤含水量呈现逐渐降低趋势，而土壤容重呈现逐渐升高趋势，极重度沙化草地的砾石比例显著高于其他沙化梯度。对土壤养分含量的分析显示，表层土壤（0~10 cm）全碳、全氮含量逐渐降低，极重度沙化碳氮比显著高于其他沙化梯度。草地沙化过程中植被的生态阈值发生在轻度—中度沙化梯度，土壤和土壤微生物的生态阈值发生在中度—重度沙化梯度。从阈值估算来看，植物反应比土壤更加敏感，把植物群落特征变化作为指示草地沙化程度的指标更科学。同时，轻度到中度沙化梯度是沙化过程的关键时期，所以对沙化草地的早期防治至关重要。

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