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当期目录

    2021年, 第38卷, 第1期 刊出日期:2021-01-15 上一期    下一期
    泛第三极环境与绿色丝路
    泛中亚干旱区气候变化特征分析
    闫昕旸,张强,张文波,任雪塬,王胜,赵福年
    2021 (1):  1-11.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.01
    摘要 ( 262 )   HTML ( 32 )   PDF(4095KB) ( 149 )  

    利用Climatic Research Unit(CRU)1949—2018年最新0.5°× 0.5°网格点月均数据集,主要从EOF分解、小波分析的角度,讨论了泛中亚干旱区近70 a的气候变化特征。结果表明:(1) 泛中亚干旱区近70 a降水以1.393 mm·(10a)-1的速率呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势,其余三季为增加趋势,其中冬季最明显[(0.834 mm·(10a)-1],同时冬季增温幅度也最大[0.360 ℃·(10a)-1];(2) 降水距平场的EOF分析表明:泛中亚干旱区降水变化趋势呈整体一致性(降水第一模态),西南-东北反向变化特征(降水第二模态),由西向东“-+-”交替分布特征(降水第三模态),3个模态都存在显著的准3 a周期,第一模态还存在5~7 a和准12 a周期,第三模态存在准7 a变化周期;(3) 温度距平场的EOF分析表明:温度距平变化表现出整体一致性(温度第一模态),东-西反向变化特征(温度第二模态),第一模态具有显著的准2 a、8~10 a周期,第二模态具有明显的2~4 a、准5 a周期。传统意义上的暖季并没有呈现出比较明显的增温多雨,冷季反而增温幅度更大,降水增加更明显。哈萨克斯坦中部、土库曼斯坦及蒙古国大部干旱化趋势明显,哈萨克斯坦东西两侧、我国新疆北部以及帕米尔高原的部分地方表现出显著的湿润化趋势,我国西北大部地区总体呈弱的湿润化趋势。随着亚洲夏季风的减弱,冷季降水增量高于暖季,这似乎说明亚洲冬季风对泛中亚干旱区降水的影响正在加大。本研究结果旨在加深对泛中亚干旱区气候变化特征的认识,为进一步防灾减灾、合理应对气候变化、坚持可持续发展战略提供科学依据。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    AIRS辐射亮温在中亚地区的偏差分析及适用性
    马玉芬,李如琦,张萌,买买提艾力·买买提依明,张广兴
    2021 (1):  12-21.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.02
    摘要 ( 113 )   HTML ( 9 )   PDF(4448KB) ( 75 )  

    中亚地区常规观测站点稀少,需借助星载高光谱AIRS资料分析出该地区数值预报最优初始场。以CRTM中输入探空模拟出的AIRS辐射亮温为参考值,分析了AIRS观测亮温偏差,并评估了 AIRS卫星资料在中亚数值天气预报业务系统中的适用性。结果表明:(1) 各通道模拟所选站点上空亮温最大正偏差的平均值约为3.3 K,最大负偏差的绝对值约为2.6 K。(2) 多个站点平均的AIRS观测辐射亮温整体略高于模拟亮温,其概率密度分布比单个站点更加接近正态分布曲线。(3) AIRS的同化改善了RMAPS-CA对位势高度、温度、比湿等高空要素的预报效果,并未改善高空风速的预报。对各个要素,AIRS的同化改善幅度在低层较高层大。同化后,位势高度、温度、比湿和风速的预报RMSE分别小于20 gpm、2 K、8×10-4 kg·kg-1以及5 m·s-1

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    1961—2017年青藏高原东北部雨季降水量变化及其贡献度分析
    杨昭明,张调风
    2021 (1):  22-28.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.03
    摘要 ( 201 )   HTML ( 13 )   PDF(5551KB) ( 141 )  

    利用53个气象观测站1961—2017年5—9月逐日降水资料,分析了青藏高原东北部雨季降水量的变化特征,以及不同等级降水变化在降水量增量中的相对贡献。结果表明:1961—2017年青藏高原东北部干旱区雨季降水量呈增加趋势,半干旱区和半湿润区降水量的极端性增强。大部分地区的降水强度普遍增加。进一步分析可知,青藏高原东北部雨季降水量变化主要由降水强度的变化引起,同时中雨等级降水增加贡献大于其他等级降水。半湿润区和半干旱区东部降水极端化趋势明显增强。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原东北部生态环境变化的气候效应。

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    水资源及其利用
    基于改进RVA法的黑河上游水文情势变化分析
    张如强,刘俊国,冒甘泉,王丽
    2021 (1):  29-38.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.04
    摘要 ( 127 )   HTML ( 7 )   PDF(5003KB) ( 49 )  

    客观地评价水文情势变化是进行河流生态修复和流域水资源综合管理的基础。改进RVA法将径流典型年份的变化纳入整体改变度的计算过程中,相对更全面地评价径流水文情势的变化。近几十年来黑河流域气候条件的发生显著变化,黑河上游河流水文情势的变化情况仍需进一步研究。以黑河上游为研究区域,应用M-K检验识别径流的突变年份,采用改进RVA法计算分析黑河上游河流水文情势变化。结果表明,黑河上游径流的突变年份为2002年,2002年前后分别以平水年和丰水年为主;采用RVA法计算的整体改变度为54.68%,而改进的RAV方法计算的整体改变度为74.62%,说明RVA法低估了黑河上游水文情势整体改变度;黑河上游径流水文情势变化主要包括:相比于1960—2002年,2003—2015年后各月平均流量均呈不同程度增加,但最小1日、3日、7日和最大7日流量减小,其余极端流量指标呈不同程度增加,高、低流量发生次数及历时变化微弱,流量平均增加率、减小率以及逆转次数均增加;采用改进的RVA法计算的黑河上游水文情势的整体改变度为74.62%,属于高度改变。气候变化是导致黑河上游水文情势高度改变的主要原因。

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    塔里木河下游水生态安全评价及驱动要素分析
    李梦怡,邓铭江,凌红波,王光焰,徐生武
    2021 (1):  39-47.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.05
    摘要 ( 128 )   HTML ( 13 )   PDF(3502KB) ( 72 )  

    随着塔里木河流域水资源统一管理不断加强,塔里木河下游生态输水量增加,生态保护取得了阶段性成效。然而,水资源严格管理下的塔里木河下游水生态安全状况及变化过程如何,相关研究缺乏科学的评估。对此,本文利用塔里木河下游2000—2017年的水量、监测断面地下水埋深、胡杨新增生物量、植被覆盖度、干旱指数等指标数据,运用主成分分析法和综合指数法评价了其水生态安全状况,揭示了影响水生态安全的驱动要素及其变化特点。结果表明:2000—2017年,塔里木河下游的水生态安全综合评价指数由3.91上升到8.47,生态安全水平不断提高,经历了从中度警示区到较安全区的变化过程。影响水生态安全评价的主要要素是水文驱动要素和植被驱动要素,其中下泄水量、地下水埋深和植被多样性对下游水生态安全影响显著。以上研究为优化塔里木河下游生态输水模式提供重要的科学依据。

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    1960—2018年博斯腾湖水位变化特征及其影响因素分析
    李玉焦,陈亚宁,张齐飞,方功焕
    2021 (1):  48-58.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.06
    摘要 ( 269 )   HTML ( 11 )   PDF(4490KB) ( 94 )  

    结合博斯腾湖1960—2018年水位、出入湖径流以及气象站点实测资料,采用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、水量平衡和气候弹性方法,对近60 a博斯腾湖水位变化及其影响因素进行了详细分析。结果表明:(1) 1960—2018年博斯腾湖水位总体呈下降态势,具体表现为“下降-上升-下降-上升”四个阶段。(2) 在年际尺度上水位存在准3~4 a、准8~9 a的周期性振荡,而年代际尺度上表现出准29~30 a和准33~34 a的周期性变化。(3) 1960—2018年降水、气温和潜在蒸散发对开都河、黄水沟和焉耆径流的累积贡献率分别达85.1%、42.1%和23.8%,而下垫面、其他气象变量和人为等因素累积对径流的贡献率分别约为14.9%、57.9%和76.2%。(4) 对不同阶段博斯腾湖水位变化原因分析:1960—1987年水位急剧下降的主要原因同入湖径流减少和湖面蒸发量大有关;气温升高和降水量增加导致入湖水量增加是1988—2002年水位显著升高的主要原因;入湖径流减少和出湖水量增多,导致2003—2014年水位显著下降;博斯腾湖入湖水量的显著增加及对出湖水量的严格控制是2015—2018年水位明显上升的主要原因。

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    基于昼夜水位波动法估算地下水蒸散发量的研究——以河西走廊典型绿洲为例
    王京晶,刘鹄,徐宗学,王思佳
    2021 (1):  59-67.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.07
    摘要 ( 121 )   HTML ( 6 )   PDF(3749KB) ( 59 )  

    使用多种昼夜水位波动法(White法、Hays法、Loheide法),计算了黑河中游荒漠绿洲过渡带地下水浅埋区生长季典型时段地下水蒸散发(ETg),并将估算结果同彭曼方法获得的潜在蒸散发(PET)、E-601测量的水面蒸发(ET0)和Φ20测量的水面蒸发(ET1)进行相关性分析。结果表明:在几种算法中,Hays法精度最高,其次是White法,Loheide法计算精度最低。因此,在计算逐日ETg时可优先使用Hays方法,并推荐使用ET0来检验计算精度。用Loheide法计算ETg可获得较高的精度(R=0.821,P<0.01),但具有明显时滞效应,滞后时间约为3 h。这些计算成果对当地水资源的合理配置与可持续开发利用具有一定的参考意义和应用价值。

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    石河子市浅层地下水化学特征及其成因分析
    曾小仙,曾妍妍,周金龙,雷米,孙英
    2021 (1):  68-75.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.08
    摘要 ( 155 )   HTML ( 7 )   PDF(4818KB) ( 61 )  

    为研究新疆石河子市地下水化学特征及成因,采用描述性统计和Piper三线图对研究区19个潜水和25个浅层承压水水样的主要离子组分含量及水化学类型进行统计分析,并运用Schoeller图、Gibbs图和离子比值图等方法分析影响研究区地下水化学特征形成的主要因素。结果表明:石河子市浅层地下水为低矿化度的弱碱性水,水化学类型以HCO3-Ca和HCO3·SO4-Ca型为主,其次是HCO3·SO4-Na型。影响潜水水化学特征的主要是岩石风化作用和地表水蒸发浓缩后的渗透补给,影响浅层承压水水化学特征的主要因素是岩石风化作用;地下水中少量Ca2+和Mg2+来自碳酸盐的溶解,一部分Ca2+来自硫酸盐的溶解,Na+和Cl-主要来自岩盐的溶解;γ(Na+-Cl-)与γ(Ca2++Mg2+)-γ(HCO3-+SO42+)呈负相关关系,表明阳离子交换作用也是浅层地下水中化学组分形成的重要作用之一。

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    土壤资源
    青海湖东沙地不同植被恢复措施下土壤水分变化特征
    汪海娇,田丽慧,张登山,王俏雨
    2021 (1):  76-86.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.09
    摘要 ( 107 )   HTML ( 4 )   PDF(4646KB) ( 54 )  

    土壤水分是沙地植被格局和过程改变的主要驱动力,也是干旱半干旱区植物生长最大的限制因子。沙漠地区的土壤水分表现出明显的空间异质性。以高寒半干旱沙地青海湖东沙地为研究区,以栽植人工固沙植物(小叶杨、樟子松、沙棘和乌柳)的沙丘和自然固定沙丘(沙蒿为优势种)作为研究样地,探讨不同固沙植物影响下的沙丘不同地貌部位土壤水分变化特征。结果表明:(1) 土壤水分的季节变化受降水、植被蒸腾作用和地表蒸发的共同影响,不同物种的分布模式具有差异性,但都表现为7月的土壤含水量最高。(2) 同一植物在不同地貌部位的土壤含水量具有差异性,小叶杨在迎风坡最高,樟子松、沙棘和乌柳在背风坡最高,而沙蒿在丘顶最高,但只有乌柳的土壤含水量在沙丘地貌部位间的差异明显(P<0.05)。不同植物在同一地貌部位的土壤含水量也具有差异性,迎风坡樟子松的土壤含水量最小,只有1.81%,而沙蒿的土壤含水量能达到3.48%。丘顶处乌柳的土壤含水量仅为1.82%,而沙蒿可达3.58%。背风坡处的土壤含水量相差不大,乌柳最大为3.41%。(3) 土壤水分随着土层深度的变化模式不同,土壤含水量整体表现为10~20 cm处最高。不同植物的土壤水分的垂直分布具有差异性,小叶杨和樟子松下方的土壤含水量随着土层深度的增加而降低,沙棘和沙蒿表现为120 cm土层深度内无明显变化,而乌柳下方的土壤含水量随着土层深度的变化在各地貌部位不同,具体表现为迎风坡无明显变化、丘顶降低和背风坡增加的趋势。土壤水分在高寒半干旱沙地不同植被恢复措施下的分布除受到降水、土壤分布、物种类型、植物根系分布的影响之外,还与沙丘微地貌形态具有一定的相关性。

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    放牧对荒漠灌丛草地土壤团聚体组成及其稳定性的影响
    祁正超,常佩静,李永善,田雪梅,李旭东,郭丁,牛得草
    2021 (1):  87-94.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.10
    摘要 ( 95 )   HTML ( 3 )   PDF(2505KB) ( 42 )  

    以内蒙古阿拉善盟荒漠草地为研究对象,分析了不同放牧强度对土壤理化性质、团聚体组成、养分含量及其稳定性的影响。结果表明:与轻度放牧相比,重度放牧使0~5 cm、5~10 cm和10~20 cm土层土壤有机C和全N含量显著降低,土壤容重显著增加;各土层中土壤团聚体以0.053~0.25 mm粒径为主,放牧强度的增加造成土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值降低,分形维数(D)值升高,土壤团聚体结构遭受破坏,稳定性降低,导致土壤团聚体由大粒径团聚体(0.25~2 mm)向小粒径团聚体(0.053~0.25 mm、<0.053 mm)转变;重度放牧使土壤团聚体的C/N值升高,造成有效养分难以释放,植物所需养分亏缺。说明重度放牧是造成阿拉善盟荒漠草地退化的重要因素。

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    短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响
    张雅柔,安慧,王波,文志林,杜忠毓,吴秀芝,李巧玲
    2021 (1):  95-103.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.11
    摘要 ( 96 )   HTML ( 2 )   PDF(4294KB) ( 41 )  

    以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应。研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0~10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组有机碳的积累,分别使其增加了50%~70%、15%~31%。短期N、P添加显著增加土壤非保护性有机碳分配比例(25%~52%),而降低了土壤非保护性有机碳向保护性有机碳转化速率常数(24%~42%)。荒漠草原土壤有机碳主要以非保护性有机碳形式储存,短期N、P添加通过影响土壤非保护性有机碳分配比例,使土壤肥力提高,土壤有机碳的活性组分增加,不利于土壤有机碳的稳定。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高寒草甸退化对土壤电导率变化影响的研究
    王英成,芦光新,赵丽蓉,邓晔,王军邦
    2021 (1):  104-113.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.12
    摘要 ( 199 )   HTML ( 6 )   PDF(3711KB) ( 54 )  

    土壤电导率是表征土壤水溶性盐的一个重要指标,可反映土壤盐渍化程度。为了研究高寒草甸退化对土壤电导率的影响,以三江源区未退化高寒草甸和退化高寒草甸为研究对象,系统分析了退化高寒草甸的植被特征和土壤特征与土壤电导率的相互关系。结果表明:高寒草甸退化会对土壤电导率产生显著负影响,且土壤电导率与评价高寒草甸的退化指标植被盖度、地上生物量、土壤有机质、土壤全氮含量表现出一致的变化趋势。因而,认为高寒草甸的退化是会引起土壤电导率的变化,土壤电导率作为土壤盐渍化程度的衡量指标,亦可作为评价草甸退化的客观指标之一。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    内蒙古河套灌区紧邻排干沟土壤盐渍化与肥力特征分析
    周利颖,李瑞平,苗庆丰,窦旭,田峰,于丹丹,孙晨云
    2021 (1):  114-122.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.13
    摘要 ( 176 )   HTML ( 2 )   PDF(2343KB) ( 59 )  

    合理改良河套灌区紧邻排干沟盐碱地,能够有效促进灌区盐碱地生态修复与农业可持续发展。结合描述性统计与主成分分析的方法,对河套灌区乌拉特灌域紧邻排干沟土壤盐碱化与肥力特征进行了分析。结果表明:(1) 研究区土壤属于重度氯化物型盐化土;Mg2+为土壤盐化程度高的关键阳离子,Mg2+含量过高减缓了Na+的吸收速度,加剧了土壤碱化进程。(2) 0~40 cm土层土壤碱化度在13.0%~28.6%之间,土壤碱化度高的原因包括两个方面:一方面是由于CaCO3不能阻止土壤吸附Na+,另一方面是因为土壤中Mg2+不能促进Na+吸附;土壤pH与碱化度、总碱度均存在正相关关系。(3) 主成分分析结果表明,研究区可将土壤含盐量、Cl-、Ca2+、Mg2+、pH、总碱度和碱化度作为土壤盐渍化的主要特征因子。(4) 研究区土壤钾素含量偏高,其他营养元素含量偏低。紧邻排干沟的土壤属于氯化物盐化土与碱化土复合型盐碱地,导致土壤具有土粒分散、湿时泥泞、不透气、不透水、干时硬结、耕性极差的特点;同时土壤养分偏低,应大量补充除钾素以外的其他土壤营养元素。该研究对于分析河套灌区紧邻排干沟盐碱土、制定合理土地利用政策与生态改良措施和实现区域可持续发展等方面具有重要作用。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    稳定碳同位素技术在土壤有机碳研究中的应用进展
    刘丽贞,庞丹波,王新云,陈林,李学斌,吴梦瑶,刘波,祝忠有,李静尧,王继飞
    2021 (1):  123-132.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.14
    摘要 ( 170 )   HTML ( 1 )   PDF(641KB) ( 63 )  

    土壤碳周转是大气圈、生物圈与岩石圈之间碳迁移转化的重要过程,其微小变化将影响大气CO2浓度,改变植物地上与地下部分碳的动态与分配。目前稳定碳同位素技术广泛应用于不同时间尺度与空间尺度碳素生物地球化学循环研究,但缺乏针对稳定碳同位素技术应用于土壤有机碳研究的概述。本文在对当前利用稳定碳同位素技术研究土壤碳起源、动态变化以及周转等资料整理的基础上,简要总结陆地生态系统植物叶片-凋落物-土壤连续体、叶片-土壤连续体和土壤中稳定碳同位素(δ13C)变化规律。重点介绍了土壤碳素循环的主要影响因素及其适应规律,同时对比13C自然与13C人工标记法的异同,指出利用稳定碳同位素方法研究土壤碳动态过程中应加强的方面和未来的重点研究方向及趋势。明确上述过程及机制可为预测生态系统的源/汇效应奠定基础,加强对陆地生态系统碳循环定量研究,将对土壤碳源/汇潜力的了解和土壤有机碳周转机理的深入了解有所裨益。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    天气与气候
    新疆区域高空气温变化特征分析
    张连成,张太西,毛炜峄,司嘉怡,张同文,王胜利
    2021 (1):  133-143.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.15
    摘要 ( 161 )   HTML ( 6 )   PDF(5651KB) ( 90 )  

    运用再分析资料(NCEP/NCAR)分析了新疆区域高空年均气温变化特征,同时运用逐步回归法对新疆高空冷月(1月)、暖月(7月)实测气温数据进行缺测插补,并通过交叉验证法对插补数据进行精度检验,在此基础上分析了新疆区域冷月、暖月高空气温变化特征,运用插补重建后的高空实测数据对1月、7月再分析资料(NCEP/NCAR)进行精度验证。结果表明:(1) 新疆区域高空缺测插补后的数据精度较高效果较好,能够反映新疆高空气温变化的客观事实。(2) 通过对新疆区域对流层(低、中、上)、平流层下层的冷、暖月和年平均变化趋势分析来看,随着高度的上升气温变化趋势由升温转为降温,并且随着高度的上升升温率在减小,减温率在增大;气温越高的月份,随着高度的升高,气温变化趋势发生改变的高度就越高;2000年后,对流层各层多为偏暖年,平流层下层多为偏冷年。(3) 850 hPa和700 hPa年均温转折点均发生在1996年,由冷转暖;100 hPa发生在1995—1997年,由暖转冷;500 hPa和300 hPa均未出现明显的突变年份。(4) 1月、7月再分析资料(NCEP/NCAR)与实测数据相关系数大多在0.9以上,总体误差相对较小。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于实测数据的库姆塔格沙漠南北两侧洪积扇降水特征分析
    庞营军,吴波,孔德庸,高君亮
    2021 (1):  144-153.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.16
    摘要 ( 139 )   HTML ( 2 )   PDF(4129KB) ( 47 )  

    利用库姆塔格沙漠南北两侧洪积扇2017年6月至2018年5月的野外实测降水数据,对其降水特征进行了详细的分析,结果表明:(1) 受地理位置、地形等的影响,库姆塔格沙漠降水空间分布差异较大。北侧北山洪积扇三垄沙地区的年降水量最小,为21.6 mm;南侧阿尔金山洪积扇降水量自西向东逐渐增多,胡杨沟上游、乌什喀特、赛马沟和多坝沟的年降水量分别为73.0、75.2、176.0 mm和137.4 mm;南侧阿尔金山洪积扇降水量大致自北向南逐渐增多,胡杨沟下游和中游年降水量分别为58.0 mm和56.4 mm,小于胡杨沟上游。(2) 库姆塔格沙漠南北两侧洪积扇的降水主要发生在5—8月,累计降水量占到全年90 %左右。(3) 库姆塔格沙漠南北两侧洪积扇年降水次数介于11~26次,数量较少的大降水事件对年总降水量贡献率大。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    新疆夏季行星边界层参数化方案模拟特征研究
    张海亮,李火青,买买提艾力·买买提依明
    2021 (1):  154-162.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.17
    摘要 ( 169 )   HTML ( 3 )   PDF(3783KB) ( 40 )  

    行星边界层参数化方案(PBL)对天气气候和大气环境的模拟与预报具有重要影响。通过基于单柱模式(SCM)的乌鲁木齐单点理想实验,以及新疆2019年8月15—18日的一次降水天气过程的模拟检验及诊断分析,研究了YSU、ACM2、BOULAC、GBM、MYJ和QNSE 6种常用的PBL参数化方案模拟的大气比湿、位温等气象要素响应土壤湿度变化的特征。结果表明:土壤湿度增加时,使用不同PBL参数化方案模拟的低层大气都呈现出比湿增加、位温降低、边界层高度降低的显著特征;GBM、ACM2中,垂直水汽输送效率较低,大气比湿较低、位温较高、湍涡作用范围较大,降水偏漏报;QNSE、MYJ中,垂直水汽输送效率较高,大气比湿较高、位温较低,湍涡作用范围较小,降水偏空报;QNSE、MYJ模拟的2 m比湿最大;ACM2模拟的2 m比湿最小;夜间QNSE模拟的2 m温度最低;白天MYJ模拟的2 m温度最高;QNSE、MYJ模拟的10 m风速最高。这些模拟特征与PBL方案水汽垂直输送效率的差异密切相关。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    边界层参数化方案对一次西北地区沙尘天气过程影响的数值模拟研究
    魏倩,隆霄,赵建华,韩子霏,王思懿
    2021 (1):  163-177.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.18
    摘要 ( 179 )   HTML ( 2 )   PDF(9745KB) ( 36 )  

    使用耦合化学模块的高分辨率中尺度数值模式WRF-Chem3.4,结合近地层观测资料评估YSU、MYJ、QNSE、MYNN2.5和BouLac共5种边界层参数化方案对2007年3月27日西北地区一次沙尘天气过程模拟效果的影响,结果显示5种边界层参数化方案均可模拟出此次沙尘天气的发展演变过程,其中YSU和BouLac方案模拟出相对较高的地表摩擦速度、10 m风速、2 m温度和地面PM10浓度以及相对较低的2 m相对湿度,从而模拟的地表沙尘天气过程较强,MYJ、QNSE和MYNN2.5方案模拟的地表沙尘天气则相对较弱,这表明不同边界层参数化方案通过摩擦速度的不同模拟效果对沙尘排放通量和PM10浓度的模拟有重要影响,较大的摩擦速度会使起沙参数化方案计算的沙尘排放通量和PM10浓度更高,加之午后近地层的强风、高温和低湿特征对沙尘天气的增强作用,使得BouLac方案模拟的沙尘天气最强,而QNSE方案的模拟结果最弱;利用民勤站观测资料对5种边界层参数化方案模拟结果的统计分析表明,不同方案对民勤站沙尘暴前后有关气象要素的模拟效果存在一定的差异,其中QNSE方案对PM10浓度的模拟效果最好,BouLac方案对10 m风速的模拟效果最好,YSU方案对2 m温度和2 m相对湿度的模拟效果最好,整体而言,YSU方案对民勤站近地层气象要素的模拟有一定的优势,QNSE方案的模拟结果相对最差。

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    1980—2017年青海省地表温度时空变化特征
    赵美亮,曹广超,曹生奎,刘富刚,袁杰,张卓,刁二龙,付建新
    2021 (1):  178-187.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.19
    摘要 ( 154 )   HTML ( 11 )   PDF(4232KB) ( 76 )  

    地表温度是区域气候、农业生产及土壤养分的重要影响因素,分析地表温度的变化规律对深入了解气候变化的原因及农业生产的布局具有重要意义。基于青海省35个气象基站1980—2017年逐日地表温度、气温和风速数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall非参数检验、小波分析等数理统计方法对青海省地表温度的时空变化特征及其与气温、风速、海拔等因子的关系进行了研究。结果表明:(1) 青海省年均地表温度呈波动上升的趋势,增温速率达0.68 ℃·(10a)-1P<0.01),2001年发生突变;地表温度变化存在明显的季节差异,冬季地温变化速率最明显,为0.77 ℃·(10a)-1P<0.01),其他季节差异不大;青海省年均地表温度具有4~7 a和11~16 a两种周期变化;(2) 全年地表平均温度分别在青南高原和祁连山区形成2个低温区,在柴达木盆地和东部农业区形成2个高温区,且低温区的增温速率较大;(3) 全年及各季地表平均温度与平均气温呈显著正相关,与风速、海拔呈显著负相关关系;(4) 地表平均温度呈现出明显的垂直递减规律且海拔高的地区变暖趋势更加明显。

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    新疆天山极端干湿事件时空演变特征
    曹丽君,孙慧兰,兰小丽,张乐乐,卢宝宝,刘天弋
    2021 (1):  188-197.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.20
    摘要 ( 160 )   HTML ( 2 )   PDF(9795KB) ( 58 )  

    基于新疆天山26个气象站1960—2017年的气象资料,采用FAO Penman-Monteith模型计算了各气象站月地表湿润指数,标准化后统计极端干湿事件频率。运用线性趋势分析法、反距离加权法探究了极端干湿事件频率的时空演变特征,并采用相关分析、偏相关分析及交叉小波分析分别探讨了气象因子和大气环流对极端干湿事件变化的影响。结果表明:(1) 新疆天山极端干、湿事件分别呈减少、增加趋势,年际倾向率分别为-0.40次·(10a)-1、0.37次·(10a)-1。夏季为天山极端干、湿事件的共同高发季节,也是极端干旱下降趋势最大的季节,而秋季是极端湿润上升趋势最大的季节。(2) 天山北坡是极端干旱事件和极端湿润事件的共同高发区域,极端干、湿事件发生频率高达4.44次·a-1、2.76次·a-1,也是极端干旱下降、极端湿润上升速率最快的区域,平均年际倾向率分别为-0.75次·(10a)-1、0.58次·(10a)-1。(3) 平均相对湿度是导致该区域极端干湿事件变化的主要气象因子,厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation)是主要大气环流因素。

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    植物与植物生理
    不同土壤水分条件下沙生柽柳(Tamarix taklamakanensis)的生理生化特征及适应性
    苏志豪,周晓兵,姜小龙,王留强,公延明,康晓珊
    2021 (1):  198-206.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.21
    摘要 ( 98 )   HTML ( 4 )   PDF(2689KB) ( 50 )  

    沙生柽柳(Tamarix taklamakanensis)是我国特有种,是塔里木盆地流动沙丘上最抗旱树种,对固沙造林和荒漠化防治起到非常重要的作用。通过测定沙生柽柳种群在3种不同生境(沙漠公路绿化带、河床砾质荒漠、流动沙丘)的叶片含水量、叶绿素含量、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量,探讨了沙生柽柳在不同生境下的生理生化特征及对荒漠极端干旱环境的适应机制。结果表明:随着土壤干旱程度的加剧,沙生柽柳叶片相对含水量逐渐下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、总抗氧化能力(T-AOC)逐渐升高;过氧化氢酶(CAT)与硝酸还原酶(NR)活性逐渐降低;种群叶片内可溶性蛋白呈上升趋势。在最为干旱的流动沙丘,种群叶片叶绿素a含量、可溶性糖含量最高。在干旱胁迫条件下,沙生柽柳种群主要通过增高SOD活性、POD活性、总抗氧化能力及降低过氧化氢酶(CAT)、硝酸还原酶(NR)含量以维持活性氧代谢平衡;同时,通过大量积累渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛以维持高渗透调节能力抵御干旱环境胁迫。

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    巴丹吉林沙漠植被群落特征与土壤水分关系研究
    秦洁,司建华,贾冰,赵春彦,李端,罗欢,任立新
    2021 (1):  207-222.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.22
    摘要 ( 104 )   HTML ( 1 )   PDF(3523KB) ( 55 )  

    通过对巴丹吉林沙漠周边及腹地进行野外调查采样,归纳出该区植被的生活型和群落类型,分析其植被多样性、优势度及均匀度指数,进而探讨该地区植被群落特征对土壤水分的响应。结果表明:(1) 本次调查共记录到20科52属56种植物,分属于乔木、小乔木、灌木、小灌木、半灌木、草质藤本、多年生草本、一年生草本8类生活型,群落多以灌木和多年生草本植物为主,且多为沙漠旱生或超旱生多年生植物;(2) 巴丹吉林沙漠群落整体生物多样性指数偏低,沙漠腹地湖泊周围物种丰富度和多样性指数相对较高,边缘地区较低,且灌木层在群落中占优势且分布均匀,草本层植被种类多样;(3) 巴丹吉林沙漠土壤含水量普遍较低,超过61%的区域土壤含水量不足5%;土壤含水量与Simpson优势度指数(C)为极显著负相关,与Shannon-Winner多样性指数(H′)、Simpson多样性指数(D)、Alatato均匀度指数(Ea)均为极显著正相关,且Simpson优势度指数(C)、Shannon-Winner多样性指数(H′)、Simpson多样性指数(D)对土壤水分的响应关系中均为立方函数拟合效果最好。

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    青土湖退耕地植被群落特征与土壤理化性质分析
    何洪盛,田青,王理德,孟存宏,何芳兰,郭春秀,吴昊
    2021 (1):  223-232.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.23
    摘要 ( 99 )   HTML ( 3 )   PDF(643KB) ( 70 )  

    选取不同年限退/弃耕地(退耕1 a、2 a、4 a、8 a、13 a、20 a、30 a、40 a和CK)为研究对象,采用时空替代法,分析了不同年限退/弃耕地植被群落特征和土壤理化性质及其相关性。结果表明:(1) 石羊河下游青土湖退/弃耕地40 a的植被恢复过程中,9个样方共出现15科29属43种植物,退/弃耕地物种构成表现为:多数种属于少数科、少数种属于多数科。植被演变分为:一年生草本和多年生植物快速生长期(1~2 a),一年生草本向多年生草本演变期(2~8 a),多年生草本向灌木演变期(8~20 a)和以灌木为主的稳定期(20~40 a);(2) 随退耕年限增加,土壤含水量呈先减小后增加最后波动式减小趋势,上层土壤含水量高于下层土壤含水量。各样方比例最大是细砂粒,粉粒次之,比例最小的是粗砂粒和黏粒,随退耕年限的变化,各粒径占比变化不大;(3) 随退耕年限增加,土壤全氮和有机质均呈下降趋势,速效钾含量呈先增加后减小趋势,速效磷含量呈先减小后增加再减小趋势,表聚现象明显;(4) 植被群落演替与土壤理化性质具有密切相关性。Margalef丰富度指数与土壤全氮和有机质呈极显著正相关关系,Shannon多样性指数与土壤容重和细砂粒呈显著的正相关关系,与土壤黏粒和粉粒呈显著负相关关系。退耕第4 a是青土湖退/弃耕地在恢复治理过程中关键时期。

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    不同生境芦苇根茎生长发育与根际微环境的比较研究
    王婷,李朝周,焦健,芝祥红
    2021 (1):  233-240.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.24
    摘要 ( 105 )   HTML ( 1 )   PDF(7144KB) ( 43 )  

    以临泽县4种生境(沙丘生境、盐渍生境、盐渍-沙丘过渡生境、沼泽生境)芦苇根茎和芦苇根际土壤为研究对象,测定不同生境下芦苇根茎生长发育指标、根际土壤微生物数量及水分、盐分含量,分析了不同生境下根茎生长发育与根际土壤微生物数量、土壤含水量及含盐量的关系。结果表明:(1) 对比4种生境下芦苇根茎发育,从盐渍生境,到盐渍-沙丘过渡生境、沙丘生境,再到沼泽生境,根茎节间距呈缩短趋势,而节直径、根茎长度及不定芽数呈增长趋势,根茎含水量和根茎生物量、株高、基径也呈增加趋势。(2) 根际土壤微生物数量在4种生境之间差异显著,盐渍生境下芦苇根际土壤真菌数量最多,细菌、放线菌数量最少;沼泽生境芦苇根际土壤真菌数量最少,细菌、放线菌数量最多。(3) 相关性分析表明,芦苇根际土壤微生物数量对芦苇根茎数量特征的驱动作用不同。土壤细菌、放线菌数量、B/F值是芦苇根茎长度、根茎节直径、根茎生物量、根茎含水量、株高、基径的主要影响因子,土壤真菌是芦苇根茎节间距的主要影响因子。土壤细菌、真菌、放线菌、B/F是芦苇根茎不定芽数的主要影响因子。土壤细菌、放线菌、B/F值为正向驱动,真菌为负向驱动。

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    阴山北麓木本植物区系研究
    冯霜,兰登明,赵宏胜,赵杏花,郭璐
    2021 (1):  241-246.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.25
    摘要 ( 96 )   HTML ( 5 )   PDF(716KB) ( 44 )  

    阴山北麓是典型的草原向荒漠的过渡区,由于其物种组成、植物群落结构以及生态功能上的特殊性,具有较为丰富的物种组成和复杂的植物区系。采用植物区系地理学的理论与方法,以实地调查为主,通过查阅相关文献,对阴山北麓木本植物区系组成、地理成分进行分析。研究表明:阴山北麓木本植物区系由16科38属68种植物组成。该区系木本植物≥10种的优势科有3科,含2种的属和含1种的属物种较为丰富多达31属,占区系植物总属数的81.58%。植物科分布包含5个分布型和1个分布变型,以世界分布型占优势。植物区系地理成分分布有11个分布型和4个分布变型,以温带分布型占主导地位。

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    干旱胁迫下AMF对多枝柽柳幼苗和疏叶骆驼刺根系生长和氮素吸收分配的影响
    桑钰,高文礼,再努尔·吐尔逊,范雪,马晓东
    2021 (1):  247-256.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.26
    摘要 ( 138 )   HTML ( 6 )   PDF(2005KB) ( 46 )  

    丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)对植物抗旱、养分吸收等有重要作用,但在特定环境胁迫下不同生活型植物对AMF的响应存在差异。本文以塔里木河下游荒漠河岸林的优势灌木多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和常见半灌木疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象,分析了干旱胁迫处理下(对照组土壤相对含水量为70%±5%、实验组土壤相对含水量为20%±5%)接种AMF(对照组不接菌M-、实验组接菌M+)对多枝柽柳与疏叶骆驼刺混合种植(对照组单一种植)根系生长状况和氮素吸收分配的影响。结果表明:(1) 植物遭受干旱胁迫时,多枝柽柳幼苗和疏叶骆驼刺菌根侵染率均降低了,混合种植显著增加了多枝柽柳幼苗的菌根侵染率(P<0.05);(2) 干旱胁迫下,混合种植M+处理显著增加了多枝柽柳幼苗的地上、地下生物量;(3) 干旱胁迫下,AMF使不同种植模式下两种植物的细根根长和细根表面积均显著增加,使疏叶骆驼刺的比根长显著减小,且混合种植M+处理显著减小了多枝柽柳幼苗的细根比根长;(4) 相比单一种植,干旱胁迫下AMF显著增加了混合种植多枝柽柳幼苗的氮摄取量和地上部分氮分配比率。因此,AMF对于干旱胁迫下与疏叶骆驼刺混生的多枝柽柳幼苗的生长和氮素吸收具有明显的补偿作用,能够帮助塔里木河下游多枝柽柳幼苗较好地度过生长脆弱期。

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    生态与环境
    罗布泊盐湖沉积物磁性特征及其环境意义
    李文,穆桂金,林永崇,张慧娟,吴汪洋
    2021 (1):  257-266.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.27
    摘要 ( 109 )   HTML ( 5 )   PDF(3791KB) ( 66 )  

    以罗布泊盐湖沉积物为研究对象,以环境磁学为主要研究方法,探讨罗布泊盐湖沉积物磁性特征的影响因素和环境意义。根据磁性特征可将罗布泊LOP1剖面沉积物分为两类:磁铁矿主导和铁硫化物(胶黄铁矿和黄铁矿)主导。磁铁矿主要来源于物源区塔里木盆地。胶黄铁矿和黄铁矿是早期还原成岩作用的产物,对磁性特征产生显著影响,胶黄铁矿主导层具有明显较高的χ、SIRM、χARMχARM/χ和S-300 mT,黄铁矿相反。有机质供应增加是罗布泊盐湖沉积早期成岩作用的触发因素,中晚全新世以来冷事件期间塔里木盆地湿度改善,有机质供应增加,促使了早期成岩成因的自生铁硫化物生成。

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    基于InVEST模型的1999—2016年麻塔流域碳储量变化及空间格局研究
    刘冠,李国庆,李洁,张艳如,鲁奇,杜盛
    2021 (1):  267-274.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.28
    摘要 ( 138 )   HTML ( 12 )   PDF(2848KB) ( 95 )  

    区域碳储量是生态系统功能的重要度量指标,探索土地改造对区域碳储量变化的影响,对于协调区域生态建设和生态产业发展具有重要意义。基于InVEST模型和地理信息系统技术,研究了陕西省延安南部麻塔流域1999—2016年土地结构改造过程中区域碳储量变化,并探讨坡度、坡向、坡位对碳储量空间分布的影响。结果表明:麻塔流域18 a的土地改造使得区域碳储量增加1688.36 Mg(碳密度增加6.92 Mg·hm2),总固碳功能提升约7.63%。森林、草地和果园土地类型面积的增加是植被转换后流域景观碳储量提升的主要贡献者。碳储量增加的空间位置主要分布在半阴坡、中上坡位以及坡度10°~30°。本研究认为林草植被建设和经济果林建设两者都有利于增强麻塔流域景观固碳能力。麻塔流域土地转换模式能够协调区域生态建设和生态产业的发展,在黄土丘陵区具有较好的推广价值。

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    其他
    新疆冬小麦不同产量群体冠层光截获与干物质分布特性分析
    王立红,张宏芝,李剑峰,王重,高新,时佳,张跃强,樊哲儒,赵奇
    2021 (1):  275-282.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.29
    摘要 ( 100 )   HTML ( 1 )   PDF(1272KB) ( 42 )  

    研究不同产量水平冬小麦群体冠层不同层次光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)截获、干物质分布及产量的影响,为缩小新疆冬小麦产量差距、提高光能资源利用和高产栽培提供理论依据。试验于2018—2019年在军户和奇台两个不同试验区进行,以当地主栽品种为试验材料,采用综合管理模式模拟了超高产(SH:≥9000 kg·hm-2)、高产(HH:7500~9000 kg·hm-2)、农户(FP:6000~7500 kg·hm-2)、基础(CK:≤4500 kg·hm-2)4个产量水平。研究4个产量水平下新疆冬小麦开花期上、中、下冠层的光截获特性及干物质积累与分配特性,分析其与产量构成的相关性,探究增产途径。结果表明:产量水平高的群体在灌浆期仍能保持较高的叶面积指数(Leaf Area Index,LAI);随着产量水平的提高,冠层上、中、下层的PAR截获率和PAR截获量均提高,且总体表现为上层>中层>下层,呈现“上强下弱”的垂直分布特征,PAR透射率变化趋势与之相反;中层干物质积累量要低于上、下层干物质积累量,且上层干物质随着产量水平的升高增幅要大于中层和下层,干物质上、中、下层均与PAR截获率呈极显著相关,与籽粒产量的相关系数分别为0.97、0.90、0.78。可见花后维持较高LAI,提高光合有效辐射截获量(IPAR),增加开花后干物质积累,是实现小麦增产,缩小产量差的途径。

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    机械沙障抗拉力学特性研究——以临策铁路沿线高立式和平铺式沙障为例
    贾光普,左合君,闫敏,韩雪莹,姚云峰
    2021 (1):  283-292.  doi: 10.13866/j.azr.2021.01.30
    摘要 ( 63 )   HTML ( 2 )   PDF(3670KB) ( 44 )  

    为揭示机械沙障抗拉力学特性,优选合适的阻沙固沙材料,利用TY8000系列伺服控制机对试验对象进行纵向拉伸试验。结果表明:当孔隙度为均一型(全疏型或全密型)时,不同材料沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关,其抗拉力与伸长量变化曲线均为单峰曲线;当材料相同时,不同孔隙度沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关,其抗拉力与伸长量变化曲线类型不同,即均一型沙障的抗拉力均为单峰曲线,而混合型(上疏下密型)沙障则为双峰曲线;当试样宽度大于4 cm时,上疏下密伸长量>全密型伸长量>全疏型伸长量,其大小分别为(141.23±2.56)、(103.46±3.20)mm和(63.50±1.20)mm;在测定过程中,试样宽度大的实测值小于试样宽度小的实测值,由于实际过程中局部丝网受力不均所致,出现了“颈缩”现象。建议在野外布设时多使用上疏下密型沙障,并根据当地的实际风况,首先应对沙障材料进行室内抗拉力学特性的预实验,避免由经验化引起的铺设问题,以达到防风固沙效益的最大化。

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