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当期目录

    2021年, 第38卷, 第2期 刊出日期:2021-03-15 上一期    下一期
    天气与气候
    1960—2019年黄河源区气候变化时空规律研究
    刘彩红,王朋岭,温婷婷,余迪,白文蓉
    2021 (2):  293-302.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.01
    摘要 ( 899 )   HTML ( 45 )   PDF(4971KB) ( 515 )  

    黄河源区是气候变化敏感区及生态环境脆弱区,也是黄河的主要产流区,其气候变化问题备受关注。利用黄河源区均一化气温和降水观测数据,系统分析了近60 a黄河源区平均气候与极端气候事件的变化特征。结果表明:1960—2019年黄河源区年平均气温、平均最高及最低气温表现出增温趋势的一致性,且源区东部增温幅度高于西部;黄河源区年均气温在2000年前后发生突变转折,转折后升温速率达0.61 ℃·(10a)-1,高于1960—2019年的增温率0.37 ℃·(10a)-1。1960—2019年黄河源区年降水量总体呈微弱增加趋势[7.6 mm·(10a)-1],2003年后进入降水偏多阶段,近10 a(2010—2019年)源区平均年降水量达到610 mm;春、夏、冬季降水增多,秋季降水减少;其中源区东部夏、秋季降水减少明显,阶段性干旱风险加剧。近10 a源区平均气温、降水量均为60 a来最高值,总体处于最暖湿阶段。受持续暖湿化影响,1960—2019年黄河源区平均极端气温阈值呈显著的增大趋势,而霜冻日数减少;年最大3日降水量和强降水日数增多,降水强度增大,其中尤以夏季最为显著,对源区生态保护和水资源利用乃至黄河全流域高质量发展均可能带来风险挑战。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于指数平滑和ARIMA模型的西北地区饱和水汽压差预测
    韩永贵,韩磊,黄晓宇,高阳
    2021 (2):  303-313.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.02
    摘要 ( 592 )   HTML ( 15 )   PDF(5393KB) ( 586 )  

    饱和水汽压差是土壤-植被-大气连续体水分传输过程的关键影响因素,在全球气候变化背景下,预测西北地区饱和水汽压差,对于植被恢复和农林业气象灾害风险评估具有重要的现实意义。基于西北五省(区)1990—2019年月饱和水汽压差值,采用趋势分析和小波分析等方法研究了西北地区饱和水汽压差年际变化特征和周期性变化规律;采用指数模型和ARIMA模型,筛选最佳样本步长和预测步长,对西北地区饱和水汽压差进行模拟和预测。结果表明:(1) 西北五省(区)中,新疆年均饱和水汽压差最高,其次为宁夏、陕西、甘肃和青海;近30 a整体上西北地区饱和水汽压差呈上升趋势,其中宁夏和新疆饱和水汽压差上升幅度最大,分别为0.036 kPa·(10a)-1和0.033 kPa·(10a)-1,其次为甘肃[0.026 kPa·(10a)-1]、青海[0.021 kPa·(10a)-1]和陕西[0.012 kPa·(10a)-1];(2) 西北各省(区),16 a尺度周期对小波方差贡献最大,为饱和水汽压差变化的主周期。此外,陕西、甘肃和新疆还存在24~27 a的周期特征,方差贡献较小;(3) 相对于指数模型,ARIMA模型均方根误差平均减少42.3%,决定系数R2平均提高11.1%,Nash-Sutclife效率系数平均提高17.7%,有效提高了饱和水汽压差预测精度;(4) 未来一段时间内,西北各地区饱和水汽压差均存在不同程度的升高趋势,以宁夏和新疆地区的饱和水汽压差增幅最为明显,分别为9.5%和8.9%。

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    准噶尔盆地地表反照率时空变化特征及其影响因素分析
    邓小进,井长青,郭文章,陈宸,付皓宇
    2021 (2):  314-326.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.03
    摘要 ( 917 )   HTML ( 31 )   PDF(4248KB) ( 385 )  

    地表反照率变化影响地表辐射收支与能量平衡,从而对区域和全球气候产生影响。以准噶尔盆地为研究对象,利用MODIS卫星遥感数据产品MOD09A1反演地表短波反照率,结合气象数据和植被指数分析准噶尔盆地2001—2018年荒漠草地地表反照率时空变化特征及其影响因素。结果表明:准噶尔盆地地表反照率空间分布地域差异明显,地表反照率年均值为0.303,整体呈东北高、西南低的特点;其年际变化速率呈减少趋势,平均每年为1.4×10-4,减少面积约占总面积的52.8%;四季空间分布变化明显,春、夏、秋三季空间分布相似,冬季值最高(0.551),夏季最低(0.203)。准噶尔盆地东北缘的阿尔泰山地表反照率年内变化较为剧烈;生长季归一化植被指数(NDVI)值大小为:夏季>秋季>春季。准噶尔盆地整体地表反照率与NDVI呈负相关,大部分区域与平均气温呈负相关,与降水呈正相关,且相关性大小依次为气温>NDVI>降水。MODIS反演结果与地面实测值之间存在显著的相关性(R2=0.8908,P<0.01),均方根误差为0.014。为了解准噶尔盆地陆面特征,客观评价全球气候变化下干旱区陆面变化及其正负反馈响应机制提供一定的理论依据。

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    天山不同海拔雪岭云杉径向生长对气候变化的响应
    石仁娜·加汗,张同文,喻树龙,姜盛夏,许仲林
    2021 (2):  327-338.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.04
    摘要 ( 944 )   HTML ( 17 )   PDF(3250KB) ( 579 )  

    为研究不同海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana)径向生长对气候要素的响应关系,分别在新疆伊犁尼勒克喀什河流域森林低、中、高海拔采集雪岭云杉树芯样本,建立不同海拔雪岭云杉树轮宽度年表。树轮年表与气象资料相关分析结果显示:影响3个采样点树木径向生长的气候因子主要是平均气温和相对湿度,对降水响应微弱。高、低海拔树轮径向生长对气温和相对湿度的响应相同,均对气温正响应,与相对湿度负响应,中海拔则与高低海拔相反。自1991年研究区气候突变后,雪岭云杉径向生长发生“生长分异”,高、低海拔树轮宽度指数呈显著下降,而中海拔呈显著上升。气候突变点前后,树木径向生长主要对气温和相对湿度响应关系不稳定,中海拔对5—9月的气温的正相关和对相对湿度的负相关显著增强,而低、高海拔主要与7—8月的气温转为显著负相关,与1—2月、7—8月相对湿度的正相关显著加强。根据雪岭云杉对气候要素的响应模式,气温的快速升温会加快水分蒸发,相对湿度随之下降,从而引起的干旱加剧对低、高海拔林区雪岭云杉生长产生负面影响,而适宜的增温可能对森林中部雪岭云杉生长具有促进作用。

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    近20 a新疆升温融雪(冰)型洪水频次时空变化及大气环流型分析
    张俊兰,罗继,王荣梅
    2021 (2):  339-350.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.05
    摘要 ( 591 )   HTML ( 16 )   PDF(7256KB) ( 145 )  

    利用2000—2019年新疆升温融雪(冰)型洪水灾情资料,分析了近20 a融雪(冰)型洪水频次的时空分布和地域差异性,结果表明:北疆融雪型洪水频次占全疆的75%,主汛期在春季,集中出现在北疆西部北部区域,伊犁哈萨克自治州最多(新源县最多);南疆主汛期在夏季,融雪(冰)型洪水主要出现于昆仑山北坡,3月和7月是北疆融雪和南疆融雪(冰)型洪水的高发月份。20 a来南北疆春季融雪型洪水频次均呈增多趋势,后10 a融雪(冰)型洪水频次较前10 a均增多,增幅30%左右。阐明了新疆融雪(冰)型洪水的天气学分型,分析了伊朗副高东扩型、西太副高西伸型和新疆脊发展型三类大气环流形势,给出新疆升温融雪(冰)型洪水的高低空环流形势及天气系统配置。得出融雪(冰)型洪水发生前,100 hPa南亚高压呈单体型,100~700 hPa新疆受深厚高压脊控制,高空0 ℃层高度明显偏高,前期山区降水明显偏多。北疆需重点防范春季伊犁州的中低山体季节融雪型洪水,南疆则应密切关注夏季高山冰湖溃决型和积雪、冰川融水型两类融雪(冰)型洪水。

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    基于MOD16数据的焉耆盆地蒸散量变化研究
    李晴,杨鹏年,彭亮,周龙,玉素甫江·如素力,王环波,章文亭
    2021 (2):  351-358.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.06
    摘要 ( 414 )   HTML ( 10 )   PDF(5899KB) ( 532 )  

    蒸散量是水资源转化中非常关键的变量,特别是对当前变化环境下干旱区作物耗水量的时空变化与预测具有重要的作用。基于2001—2019年MOD16数据产品,通过遥感反演蒸散量数据,对焉耆盆地实际蒸散量(AET)和潜在蒸散量(PET)的时空变化进行分析,结果表明:(1) MOD16蒸散产品和小型蒸发皿实测数据较为一致(R2=0.94),其精度可以用于分析和探究焉耆盆地蒸散量的时空分布特征。(2) 多年平均AET与PET分别为128.7 mm和1381.5 mm,年际变化尺度上AET呈上升趋势,PET呈下降趋势。(3) 多年平均AET与PET在空间分布上呈现出明显的差异特征且表现出相反的趋势,年际AET与PET线性倾斜率处于基本不变趋势。(4) AET与PET的变化趋势与焉耆盆地膜下滴灌技术的普及与气象要素(蒸发量、相对湿度、平均气温)的改变具有内在的联系。

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    新疆塔城地区大-暴雪特征及其与大气环流和海温的关系
    高婧,井立红,秦榕,毛荣,井立军
    2021 (2):  359-368.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.07
    摘要 ( 470 )   HTML ( 10 )   PDF(5599KB) ( 225 )  

    利用1961—2018年新疆塔城地区气象观测站逐日观测数据、海表温度和环流指数数据,分析塔城地区大-暴雪时空分布及其与大气环流、海温之间的相互联系,结果表明:(1) 塔城地区大-暴雪事件在空间分布上具有明显的分散性和局地性特征,塔额盆地发生频数最高,北部山地最少;近58 a平均频数为1.44次·a-1,年均降雪量为17.9 mm,且分别以0.16 次·(10a)-1、2.35 mm·(10a)-1的速率不显著增加,其中42.9%的站点表现为显著增加趋势;大-暴雪事件主要出现在11月、12月和3月,占总数的65.2%。(2) 塔城地区大-暴雪年频数与同期NAO/AO呈显著负相关(相关系数为-0.35/-0.46),与AAO、SOI相关不明显。(3) 塔城地区大-暴雪年频数与同期海表温度指数(AMO、NTA、TSA、TNA、Ni?o3.4、Ni?o4)呈显著正相关,相关系数在0.27~0.45;不同区域的月尺度海表温度对大-暴雪月频数的影响存在明显差异,前期SST的异常信号对大-暴雪事件的发生具有预示意义。(4) 近58 a大西洋海表温度呈显著升高趋势,有利于沿西风带向东输送的水汽含量增加,同时海温变化通过海气耦合作用影响和驱动中高纬度大气环流发生改变或异变,对其下游塔城地区大-暴雪事件产生重要影响。

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    窟野河水-气界面CO2交换通量变化特征及其影响因素分析
    史红岩,冉立山,岳荣,于瑞宏,赵艳霞,吕喜玺
    2021 (2):  369-379.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.08
    摘要 ( 380 )   HTML ( 10 )   PDF(3523KB) ( 293 )  

    近年来内陆水体CO2释放受到广泛关注,为揭示黄土高原地区内陆水体CO2的释放特征,于2018年7月和10月及2019年3月和6月利用LI-7000 CO2分析仪对窟野河及代表性水库开展了高频次的水体CO2分压(pCO2)和水-气界面CO2交换通量(FCO2)观测,并分析其时空变化规律。结果表明:窟野河水体pCO2FCO2(分别为996 μatm和94.5 mmol·m-2·d-1)均高于水库(分别为752 μatm和10.3 mmol·m-2·d-1)。FCO2季节性差异明显:对于河流而言,表现为秋季最高(165.7 mmol·m-2·d-1),春季最低(42.9 mmol·m-2·d-1);对于水库而言,变化趋势则完全相反,表现为春季最高(16.6 mmol·m-2·d-1),秋季最低(-5.4 mmol·m-2·d-1)。生物地球化学活性更强的支流FCO2(107.4 mmol·m-2·d-1)高出干流(66.5 mmol·m-2·d-1)约50%;同时,位于中下游黄土丘陵区的水库FCO2(16.4 mmol·m-2·d-1)显著高于位于上游呼鄂丘陵区的水库FCO2(1.2 mmol·m-2·d-1)。整体来看,流域水体pCO2受碳酸盐体系影响最大,有机碳分解作用次之;流速是控制水-气界面气体交换速率的关键因素。在年尺度上,窟野河的河流与水库水体均为大气持续碳源。窟野河平均CO2释放量与我国长江及国外温带河流相近,但低于黄河中游的其他支流。

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    土壤资源
    黄土高原地区人工林营造——混交林模式生态效益研究
    刘小娥,苏世平,李毅,王维
    2021 (2):  380-391.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.09
    摘要 ( 508 )   HTML ( 11 )   PDF(2972KB) ( 462 )  

    为探讨不同类型人工林对土壤理化性质的改良能力,以兰州市南北两山5种典型林分类型(侧柏林、新疆杨林、刺槐林、侧柏刺槐混交林、新疆杨刺槐混交林)为研究对象,对0~80 cm土层的土壤理化性质进行了研究。结果表明:(1) 不同林分类型混交林土壤容重、持水量、孔隙度、土壤含水量、渗透速率均好于纯林;两种混交林和侧柏林土壤pH低于刺槐林和新疆杨林;混交林土壤有机质、全氮、无机氮、全磷大于纯林;全钾、速效钾在不同林分类型之间差异不显著。(2) 在0~80 cm土层范围内,各林分类型随着土壤深度的增加,土壤容重逐渐增加;土壤持水量、孔隙度逐渐降低;土壤含水量、土壤pH均在土层间无显著差异;土壤有机质、全氮、无机氮、速效磷、速效钾随土壤深度的增加逐渐降低,有表聚效应;全磷和全钾在土层间差异不显著。(3) 土壤理化性质相关性分析发现:土壤有机质与土壤全氮、无机氮、全磷、持水量、孔隙度均呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤容重与土壤持水量、孔隙度均呈极显著负相关。混交林较纯林在改善土壤理化性质方面有更好的效果,建议该区域在今后人工林营造中以混交林为主,在现有纯林的抚育管理中可考虑将其改造为混交林。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    黄河源区高寒草地不同深度土壤理化性质与抗剪强度关系研究
    申紫雁,刘昌义,胡夏嵩,周林虎,许桐,李希来,李国荣
    2021 (2):  392-401.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.10
    摘要 ( 547 )   HTML ( 8 )   PDF(7808KB) ( 260 )  

    以黄河源区的高寒草地为研究对象,探讨了草地和裸地在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm和40~50 cm 5种不同深度土壤理化性质和根-土复合体抗剪强度特征。研究结果表明:黄河源区的土壤为弱碱性土,且pH值、密度随着土壤深度增加而增大。土壤含水率、有机质随土壤深度的增加表现出减小的变化趋势。与此同时,草地土体粘聚力c值随深度增加而降低,而裸地则表现出随土壤深度的增加而增大的变化特征。由灰色关联法分析结果表明:草地根-土复合体粘聚力c值与速效磷、含根量和有机质的关联度相对较高,分别为0.82、0.82、0.76,裸地土体粘聚力c值则与密度、pH值和土壤颗粒控制粒径d60参数值的关联度相对较高,即分别为0.76、0.74、0.73。研究结果对科学有效防治高寒区因草地退化引起的水土流失、浅层滑坡等灾害现象的发生,具有理论研究价值和现实意义。

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    阜新露天煤矿排土场边坡土壤团聚体稳定性及分形特征
    王凯,那恩航,张亮,刘锋
    2021 (2):  402-410.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.11
    摘要 ( 394 )   HTML ( 8 )   PDF(2199KB) ( 300 )  

    露天煤矿排土场边坡水土流失严重。以阜新露天煤矿排土场为对象,探究不同坡位、坡向和恢复年限间土壤团聚体稳定性及分形维数的差异,为排土场边坡生态恢复提供理论依据。选取自然恢复5 a和10 a排土场边坡,分析坡上、坡中和坡下以及阴坡与阳坡间土壤团聚体的平均质量直径(MMD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和破坏率(PAD)的差异及其影响因素。结果表明:恢复5 a阴坡及恢复5 a和10 a阳坡土壤团聚体的MMD和GMD从坡上到坡下逐渐增加,D和PAD逐渐减小。MMD和GMD阴坡大于阳坡,D和PAD阴坡小于阳坡。恢复5 a与10 a边坡团聚体的MMD、GMD、D和PAD差异均不显著。与对照裸地相比,坡上团聚体稳定性下降,坡中和坡下略有增加。排土场边坡土壤团聚体的D与MMD、GMD和>0.25 mm团聚体含量呈显著负相关,与PAD呈显著正相关。机械稳定性团聚体的D与含水量呈显著负相关,水稳性团聚体的D与有机质含量呈显著负相关。说明土壤结构和稳定性表现为阴坡好于阳坡,坡下优于坡上,应对不同坡位和坡向采取不同的恢复措施。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    环青海湖地区表层土壤重金属富集含量及其生态风险评价
    王若锦,邵天杰,卫佩茹
    2021 (2):  411-420.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.12
    摘要 ( 470 )   HTML ( 12 )   PDF(4719KB) ( 190 )  

    为评估环青海湖地区表层土壤中重金属富集含量与生态风险状况,按网格法采集87组土壤样品,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry,ICP-AES)测定土壤重金属Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn和Ni,并利用内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法、相关性分析和因子分析等方法,探析了研究区土壤重金属含量、污染程度、生态风险及污染来源。结果表明:环青海湖地区表层土壤中重金属Cd、Pb污染在所研究的元素中最为严重,Cr、As、Cu、Zn和Ni次之,且草地的表层土壤重金属污染情况相比农田和沙地较严重。从污染负荷指数法来看,研究区土壤重金属整体上未达到污染水平,但部分采样点污染严重。内梅罗综合指数法分析显示,研究区整体上为重度污染,且单项污染指数存在不同程度超标,其污染程度依次为Cd>Pb>As>Cu>Zn>Ni>Cr。潜在生态风险指数法表明,整个研究区的综合潜在生态风险为中等程度,其中Cd、As的贡献率接近80%,部分区域潜在生态风险较高。相关性和因子分析可以发现,Cr、Pb、As、Cu、Zn和Ni之间的相关性显著,污染程度基本一致,很可能具有同源性。综上可知,环青海湖地区已出现土壤重金属污染,且存在潜在生态风险,需要采取适当的监测和相应治理措施。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    短脚锦鸡儿灌丛对植物群落和土壤微生物群落的促进效应研究
    张鹏,李颖,王业林,宋承承,高芳磊,解李娜,马成仓
    2021 (2):  421-428.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.13
    摘要 ( 395 )   HTML ( 9 )   PDF(2897KB) ( 373 )  

    以内蒙古荒漠区短脚锦鸡儿灌木为研究对象,采用野外调查法分析灌丛对植物群落的影响,采用传统培养法,结合分子鉴定法分析灌丛对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1) 灌丛内植物群落多度和总生物量显著大于灌丛外,但是物种丰度和Shannon-Wiener指数灌丛内外无显著差异;(2) 随土壤深度的增加,表层土与深层土的土壤可培养细菌丰度和真菌多度差异不显著,其余土壤微生物群落多样性特征均表现为:表层土显著大于深层土;(3) 灌丛对土壤微生物群落具有正效应,且表层土正效应最大;(4) 灌丛对植物群落的促进作用大于对土壤微生物群落的作用。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    植物与植物生理
    黑河中游湿地胡杨蒸腾速率与叶性状的关联性分析
    文军,赵成章,李群,赵连春
    2021 (2):  429-437.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.14
    摘要 ( 410 )   HTML ( 6 )   PDF(1566KB) ( 290 )  

    干旱区湿地植物叶片蒸腾作用与叶性状的关联性研究,对揭示植物叶片叶脉网络性状、叶片形态构建模式与植物体内水分平衡间的内在联系至关重要。以黑河中游湿地胡杨(Populus euphratica)为研究对象,按胡杨林距离水域的远近分别设置:I (离水域30~110 m, 土壤含水量(SMC) 58.23%)、II (离水域160~240 m, SMC 40.53%)、III (离水域290~370 m, SMC 28.36%)3个样地,研究了不同土壤含水量条件下胡杨叶片蒸腾速率(Tr)与叶性状之间的关联性。结果表明:(1) 随着土壤含水量的逐渐减小,胡杨林的高度、胸径和郁闭度均逐渐降低,光合有效辐射(PAR)显著增加;(2) 胡杨叶片的叶脉密度、叶厚度、净光合速率(Pn)、Tr、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)逐渐增加,而叶脉直径、叶面积和比叶面积逐渐减小;(3) 3个样地胡杨Tr与叶脉密度均呈极显著的正相关关系(P<0.01),与叶面积和比叶面积呈极显著负相关关系(P<0.01);(4) 在样地I和样地III,胡杨Tr与叶脉直径呈极显著的负相关关系(P<0.01),在样地II二者呈显著负相关关系(P<0.05)。为适应土壤水分的梯度性变化,胡杨种群通过优化叶性状的资源投入以调控叶片蒸腾耗水,实现对土壤水分的有效利用和光合碳同化产物的合理分配,体现了干旱区内陆河湿地植物对特殊生境的生态适应机制。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    古尔班通古特沙漠不同类型生物结皮对草本植物多样性影响
    李彬,武志芳,陶冶,周晓兵,张丙昌
    2021 (2):  438-449.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.15
    摘要 ( 524 )   HTML ( 18 )   PDF(4871KB) ( 533 )  

    选择古尔班通古特沙漠的北部(一号点)、中部(二号点)、南部(三号点)3个不同样点的裸沙和藻结皮、地衣结皮与苔藓结皮3种生物结皮类型,对比研究了草本植物多样性的差异性及其主要环境影响因素。结果表明:(1) 不同生物结皮类型的土壤理化性质有明显差异,土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量以及黏粒、粉粒和细沙的含量随生物结皮演替显著上升,而中沙和粗沙的含量呈显著下降趋势,在沙漠不同区域呈现明显的空间异质性,二号样点中裸沙和藻结皮的养分含量和pH明显低于一号点和三号点。(2) 草本植物的物种丰富度和Shannon-Wiener指数随生物结皮发育呈明显上升趋势,草本植物的物种组成、群落结构在不同类型生物结皮和沙漠不同区域均具有显著差异。(3) 在土壤理化特征中,有机质、速效P和全K含量,以及pH和粉粒含量是影响草本植物分布的关键因子。(4) 不同类型生物结皮之间的微地形和种类组成差异、种子生物学特性以及生物结皮在不同尺度下的土壤环境异质性共同影响草本植物在生物结皮中的物种组成和丰度,最终导致草本植物群落结构在生物结皮中的演替变化。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    新疆野苹果枝条化学计量海拔变异特征研究
    闫景明,周晓兵,张静,陶冶
    2021 (2):  450-459.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.16
    摘要 ( 520 )   HTML ( 9 )   PDF(1789KB) ( 284 )  

    为揭示不同海拔新疆野苹果(Malus sieversii)养分化学计量特征的变异性,选择一条山谷作为固定研究区,在1300 m、1400 m、1500 m和1600 m等4个海拔梯度上连续3 a(2016—2018年)开展调查取样,对比分析野苹果一年生枝条N、P、K化学计量时空变异特征及其与环境的关系。结果表明:不同海拔和年份新疆野苹果枝条化学计量指标多为中、弱变异,其中P的变异性最弱,N:K变异性最强;年份对除P:K外的5个化学计量指标有显著影响,而海拔仅对N:P有显著影响;枝条N、N:P及N:K也受年份与海拔交互作用的影响。枝条P(2017年除外)、K及P:K在不同海拔间无显著差异,但均具有明显的年际变化;枝条N、N:P及N:K同时具有显著的年际和海拔变异性,其变化趋势各异。相关性分析和NMDS分析表明,野苹果自身生长状况(枯枝率、投影盖度、病虫害程度及结果量)、年降水量及土壤因子对枝条化学计量特征均有一定影响,但不同化学计量指标的响应特征不同;总体上,植株长势越好,其枝条养分含量越低。可见,野苹果枝条化学计量特征在不同海拔梯度和年际间具有明显的变异性,其影响因素较为复杂。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    氮添加和降水变化对红砂生理指标的影响
    杨洁,单立山,白亚梅,张婉婷,张正中,解婷婷,李毅
    2021 (2):  460-468.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.17
    摘要 ( 332 )   HTML ( 8 )   PDF(4543KB) ( 190 )  

    以红砂幼苗为研究对象,测定了不同降水[降水减少30%(W-)、自然降水(W)和降水增多30%(W+)]和氮添加[N0(0 g·m-2·a-1)、N1(4.6 g·m-2·a-1)、N2(9.2 g·m-2·a-1)、N3(13.8 g·m-2·a-1)]条件下红砂幼苗叶片的脯氨酸(Pro)、叶绿素(Chl)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和可溶性蛋白(SP)含量。结果表明:(1) 在自然降水量(W)和降水量增加30%(W+)条件下,随施氮量的增加,红砂脯氨酸和叶绿素含量呈增加趋势,说明水分条件适宜时,水氮会发挥耦合效应促进脯氨酸和叶绿素的积累。(2) 在无氮添加(N0)和低氮(N1)水平下,自然降水量(W)条件下的POD活性分别显著小于降水量减少30%(W-)条件下的值,中氮(N2)、高氮(N3)水平下则明显相反。说明在低氮水平下,降水量增加抑制POD活性的增加,而中氮和高氮添加极大地减缓这种抑制作用,促进POD活性的增强,表现了氮水间的补偿效应。(3) 在自然降水量(W)条件下,随氮添加量的增加,可溶性蛋白含量先增大后减小,而降水量减少30%(W-)条件下,氮添加对可溶性蛋白含量影响不显著。说明在正常水分条件下,适量的氮素添加会促进植物体内蛋白的转化,但当施氮量达到一定临界值时,氮素含量的持续增加将会抑制可溶性蛋白的产生,而水分亏缺时施氮对可溶性蛋白的转化无显著影响。

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    红砂幼苗生长及根系形态特征对干旱-复水的响应
    杨彪生,单立山,马静,解婷婷,杨洁,韦昌林
    2021 (2):  469-478.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.18
    摘要 ( 553 )   HTML ( 11 )   PDF(3470KB) ( 359 )  

    植物对干旱的适应能力不仅包括干旱胁迫期间的抗旱能力,也包括复水之后的恢复能力,因此,开展干旱复水条件下植物幼苗生长及根系形态特征变化规律的研究,对揭示植物抗旱生理机制具有重要意义。通过盆栽控水进行干旱胁迫和复水处理,测定了干旱-复水条件下红砂幼苗基径、株高、生物量以及根系形态指标,分析了其生长、生物量分配及根系形态特征对干旱-复水的响应。结果表明:(1) 与适宜水分相比,干旱胁迫下红砂幼苗基径和株高相对增量以及地上、地下和总生物量显著减小(P<0.01),各干旱胁迫下红砂幼苗基径相对增量随时间增加呈现减小的变化趋势;复水后中度和重度胁迫处理下红砂幼苗基径和株高相对增量较大,表明红砂幼苗在较严重的干旱胁迫下复水时,其地上部分恢复生长更快;(2) 与适宜水分相比,干旱胁迫下红砂幼苗比根长显著增加(P<0.01),表明红砂幼苗可通过根系伸长生长以适应干旱胁迫;复水后重度干旱胁迫处理下红砂幼苗总根长、根表面积和总根体积减小,而红砂幼苗根系直径显著增加(P<0.01),表明红砂幼苗在重度胁迫处理下根系恢复力减弱。综上所述,干旱胁迫期间红砂幼苗通过加快基径和根系的生长储存更多物质来应对胁迫环境,从而表现出较强的抵抗力;复水后红砂幼苗通过加快地上部分生长和根系直径与比根长的增大来恢复生长,有助于提高其较强的恢复能力。

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    极端干旱区花花柴(Karelinia caspia)和胡杨(Populus euphratica)叶凋落物分解和养分释放特征
    范琳杰,李向义,李成道,林丽莎,薛伟
    2021 (2):  479-486.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.19
    摘要 ( 550 )   HTML ( 4 )   PDF(2322KB) ( 382 )  

    为研究凋落物在极端干旱区的分解规律,利用凋落物分解袋法,以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲地区优势物种花花柴(Karelinia caspia)和胡杨(Populus euphratica)叶凋落物为研究对象,模拟自然状态,分别在3种生境下:土壤表层0 cm、土壤埋深2 cm、悬挂1 m进行凋落物分解试验,探究不同分解位置下的凋落物质量分解和碳(C)、氮(N)元素含量释放特征。结果表明:不同植物的质量损失率在不同分解位置处理下均存在显著差异,土壤表层0 cm处理下凋落物质量损失显著高于悬挂1 m和土壤埋深2 cm。至凋落物分解试验结束,花花柴质量损失率依次为:土壤表层0 cm(19.91%)>悬挂1 m(15.99%)>土壤埋深2 cm(12.35%)。胡杨质量损失率依次为:土壤表层0 cm(24.15%)>悬挂1 m(13.44%)>土壤埋深2 cm(8.72%)。在整个分解过程中,两种植物叶凋落物N含量呈富集现象,C含量呈释放状态。在不同分解位置下,N元素富集量和C元素量损失差异显著,土壤表层和土壤埋深2 cm凋落物N元素富集量均小于悬挂1 m凋落物,C元素损失量均大于悬挂1 m凋落物。Olson指数衰减模型对凋落物质量残留率进行拟合,两种植物的分解常数k值大小排序均为:土壤表层0 cm>悬挂1 m>土壤埋深2 cm。凋落叶质量残留率多因素方差分析表明在不同分解时间和不同分解位置对凋落物质量残留率影响显著(P<0.01)。在极端干旱区,掩埋条件不是驱动凋落物分解的主要因素,影响凋落物分解的因素主要是光降解。

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    水分和养分添加对内蒙古荒漠草原沙生针茅生长与生理特性及其敏感性的影响
    胡亚,郭新新,岳平,李香云,赵生龙,郭爱霞,左小安
    2021 (2):  487-493.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.20
    摘要 ( 360 )   HTML ( 6 )   PDF(2511KB) ( 457 )  

    为了探究荒漠草原优势植物对水分和养分输入的响应特征和适应规律,通过设置2个水分水平(自然降雨、水分添加)和3个养分水平(无养分添加、N添加、NPK添加),共6个处理,研究水分与养分添加对荒漠草原优势植物沙生针茅(Stipa glareosa)生长、生理及其敏感性的影响。双因素方差分析结果表明:水分主效应、养分主效应及水分和养分的交互作用对沙生针茅的生长生理特性具有显著影响(P<0.05)。水分添加显著增加了沙生针茅的叶片鲜重、干重、株高和相对电导率,降低了SOD酶活性;养分添加增加沙生针茅的叶面积,N添加增加了丙二醛含量,NPK添加降低了叶绿素a/b(Ca/Cb)和SOD酶活性;水分和养分的交互作用对叶面积、叶片厚度、叶绿素a(Ca)、脯氨酸、蛋白质含量和SOD酶活性具有显著影响。敏感性分析表明,叶面积和Ca含量对同时添加水分和NPK处理较为敏感,而Ca/Cb对水分添加处理更为敏感。综上所述,沙生针茅可以通过改变特定的生长生理特性适应水分和养分的变化,这对于揭示荒漠草原植物对全球变化的响应机制具有重要意义。

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    水资源及其利用
    1957—2018年和田河源流径流演变特征
    余其鹰,张江辉,白云岗,王硕,江柱,曹彪,卢震林
    2021 (2):  494-503.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.21
    摘要 ( 417 )   HTML ( 15 )   PDF(7590KB) ( 293 )  

    河川径流演变特征对流域水资源管理及开发利用具有重要的意义。基于和田河源流乌鲁瓦提站和同古孜洛克站1957—2018年62 a长时间径流实测数据,采用线性趋势、Mann-Kendall趋势检验和重标极差分析法,从年代际、年际、季节及月份4个时间尺度分析了和田河源流区径流演变特征。结果表明:乌鲁瓦提站和同古孜洛克站的径流年代际变化特征一致,均经历了“平水年-偏丰水年”;乌鲁瓦提站和同古孜洛克站年径流量均呈现不显著增加趋势,径流序列的突变点均为2009年,年径流均在一定时间内持续增加;乌鲁瓦提站夏秋季径流量变化对年径流量影响最大,同古孜洛克站夏季径流量对年径流影响最大;径流量年内分配不均匀,主要集中在5—9月,占比在86.11%~90.86%,呈“冬枯夏洪”。

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    伊犁河谷西北部地下水化学特征及成因分析
    艾力哈木·艾克拉木,周金龙,张杰,魏兴,余东,陈劲松
    2021 (2):  504-512.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.22
    摘要 ( 838 )   HTML ( 8 )   PDF(5092KB) ( 301 )  

    为探究新疆伊犁河谷西北部地下水化学特征及成因,运用数理统计以及Piper三线图、Gibbs图、离子比图等方法,对2018年伊犁河谷西北部地下水取样监测数据进行分析。结果表明:(1) 研究区地下水属于总硬度偏高的弱碱性水,地下水化学组分含量整体变异性不大,主要阳离子为Ca2+,主要阴离子为HCO3-。(2) 地下水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Na和HCO3-Ca·Mg型为主。(3) 研究区地下水化学组分主要受岩石溶滤作用控制,蒸发-浓缩作用及阳离子交换作用对地下水化学组分有一定的贡献,个别地下水水样点可能受到人为活动的影响。(4) 地下水中的Na+、Cl-和SO42-主要来自岩盐、石膏等蒸发岩的溶解,Ca2+和Mg2+主要来自方解石、白云石和石膏等矿物溶解。

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    融合GPM降水数据的土壤干旱遥感监测
    谭惠芝,尹倩,姬莉雯,芦倩,卢晓宁,崔林林,夏志业,徐维新,陈军
    2021 (2):  513-525.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.23
    摘要 ( 563 )   HTML ( 14 )   PDF(8434KB) ( 122 )  

    全球气候变暖导致干旱趋势加重,对西北干旱半干旱区农牧业生产造成严重威胁。考虑到陕西省神木市具有典型的黄土高原地貌特征,以及降水对复杂地貌背景区干旱的决定性作用,本研究应用高精度的GPM(Global Precipitation Measurement)降水数据,建立土壤干旱遥感监测模型,开展能够揭示土壤相对湿度的应用分析研究。结果表明:结合GPM降水数据建立的综合植被、温度和降水的土壤干旱遥感监测模型,能准确的揭示神木市土壤表层10 cm相对湿度,模型中温度和降水的权重较高,体现出温度和降水对区域干旱的主导作用;神木市作物生长季旱情整体处于轻旱强度,平均发生频率为64.44%,且中旱>轻旱>重旱>特旱,干旱强度和发生频率均呈现出西北高东南低的空间分异特征;4—10月干旱强度整体由轻旱发展至重旱,最后干旱消失。季节上,神木市春旱现象严重,且以中旱发生频率最高。2001—2019年神木市旱情呈略微减轻趋势,但红碱淖湿地因年均气温和年蒸发量明显上升,干旱情况加剧。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    生态与环境
    科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被识别
    曹文梅,刘廷玺,王喜喜,王冠丽,李东方,童新
    2021 (2):  526-535.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.24
    摘要 ( 450 )   HTML ( 7 )   PDF(4347KB) ( 189 )  

    为了实现基于单独光学遥感数据对科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被(LULC)类型的识别,选用2018年64景Sentinel-2影像,结合影像分割技术,利用植被物候信息和生境特征,建立了基于群落水平的LULC决策树识别规则,总体分类精度为0.91,Kappa系数为0.89。分类结果显示:研究区旱地分布面积最大,占33.79%,灌木群落次之,占25.03%,高多样性半灌木群落和乔木林相近,分别为14.54%和10%,低多样性半灌木群落、草甸地和流动沙地分别占5%左右,剩余类型的总占比小于5%。该方法不仅可以准确反映研究区覆被类型的空间分布情况,还能给出不同覆被类型的生长发育状况,可为该区域物质循环研究提供基础数据,同时为该区域历史LULC识别提供阈值参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    1982—2015年科尔沁沙地植被时空变化及气候响应
    崔珍珍,马超,陈登魁
    2021 (2):  536-544.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.25
    摘要 ( 510 )   HTML ( 20 )   PDF(4932KB) ( 480 )  

    基于1982—2015年GIMMS NDVI3g.v1数据,结合站点气象数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数及偏相关分析等方法,探讨了科尔沁沙地植被覆盖的时空特征、气候响应及未来趋势。结果表明:(1) 科尔沁沙地34 a植被覆盖呈缓慢增加趋势,每10 a增速为0.23%。植被覆盖变化整体上可分为“三升”(1982—1999年、2000—2004年、2008—2012年)和“三降”(1999—2000年、2004—2007年、2012—2015年)的趋势,其中最大值出现在1999年,最小值出现在2009年。(2) 科尔沁沙地植被覆盖格局呈“南北高,中间低”的分布特征。以“西拉木伦河—新开河”为界线,北部地区植被变化趋势以退化为主,南部地区以改善为主。(3) 科尔沁沙地变异系数西高东低,地域性差异明显。低波动变化区域主要分布在北部海拔较高地区(占5.52%),其植被类型主要为针阔混交林。(4) 科尔沁沙地植被变化的同向特征强于反向特征,持续退化和持续改善区域分别占61.48%和37.03%。降水是影响研究区植被变化的主要因素。

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    西天山雪岭云杉林分密度对森林生物量分配格局和异速生长的影响
    李宗英,罗庆辉,许仲林
    2021 (2):  545-552.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.26
    摘要 ( 480 )   HTML ( 8 )   PDF(5056KB) ( 439 )  

    雪岭云杉林是新疆天山北坡山地森林中广泛分布的优势种,探讨林分密度对天山雪岭云杉林器官生物量分配格局和树高-胸径异速生长的影响,对于阐明雪岭云杉林生物量在不同环境中的适应具有重要意义。通过分析在不同林分密度(≤300株·hm-2、300~450株·hm-2、450~600株·hm-2、>600株·hm-2)下雪岭云杉林(Picea schrenkiana)的生长特性,研究林分密度对雪岭云杉林器官生物量分配格局及树高-胸径异速生长的影响。结果表明,随着林分密度增加,雪岭云杉林各器官平均生物量均降低;树干和树根生物量占比增加,树枝生物量占比减少,树叶和树皮生物量占比变化不显著;雪岭云杉林树高和胸径均随林分密度的增加而降低。此外,雪岭云杉林树高(H)和胸径(D)间具有显著的异速生长关系,其中树高-胸径(H-D)的最优异速生长方程为:y=2.312 × x0.900R2=0.761,P<0.01);随着林分密度增加,雪岭云杉林lgH-lgD呈现出复杂非线性异速生长关系,该关系的显著性受林分密度变化呈现逐渐降低的趋势,这表明林分密度通过雪岭云杉林对生长资源的竞争影响各器官的生长发育。研究结果可为雪岭云杉林的可持续经营与管理提供理论依据和数据支撑。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    多特征辅助下的GF-6 WFV影像准噶尔山楂识别研究
    陈春秀,陈蜀江,徐世薇,陈孟禹,贾翔,黄铁成,李春蕾
    2021 (2):  553-561.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.27
    摘要 ( 296 )   HTML ( 4 )   PDF(3716KB) ( 323 )  

    针对高分六号WFV数据应用研究基础相对薄弱,准噶尔山楂遥感识别在算法、数据源等方面存在不足的问题,联合GF-6 WFV和ZY-3号影像数据提取多种分类特征,基于面向对象分割、特征选择、特征重要性评价与组合以及多分类器联合等方法对准噶尔山楂的遥感识别开展研究,提出优选特征辅助下的面向对象多分类器组合的准噶尔山楂识别算法。研究表明:(1) GF-6 WFV数据能够很好的对准噶尔山楂进行识别,特别是新增的红边波段对树种识别具有重要作用;(2) 面向对象分割、特征选择和多特征组合都对准噶尔山楂识别的精度具有正向提升作用;(3) 多分类器组合算法能够弥补单一分类器表征力差异造成的误差,显著提高识别精度和算法的稳定性。

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    大气污染物浓度变化特征及潜在源分析——以乌鲁木齐为例
    刘子龙,代斌,崔卓彦,刘永高,徐柱,郑新军
    2021 (2):  562-569.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.28
    摘要 ( 715 )   HTML ( 27 )   PDF(5720KB) ( 336 )  

    对2017年乌鲁木齐市的气象参数及大气污染物的浓度进行了统计分析,探究了大气污染物的浓度变化特征,运用轨迹聚类分析、潜在源贡献函数(PSCF)和浓度权重轨迹法(CWT)研究了乌鲁木齐市PM2.5的传输路径和潜在源区。结果表明:乌鲁木齐市大气超标污染物主要为PM2.5和PM10,除O3外各污染物的浓度均是采暖期高于非采暖期,温度低、风速小、相对湿度大、乌鲁木齐市三面环山、逆温天气是造成采暖期颗粒物污染严重的重要原因;PM2.5区域传输主要来自西北方向,在采暖期受来自尼勒克县、沙湾县、呼图壁县、阜康市的短距离传输气团影响很大;PM2.5潜在源区主要集中于阜康市、和静县、沙湾县、昌吉市、沙湾县、吉木萨尔县、玛纳斯县,乌鲁木齐市PM2.5浓度同时受外来污染物输入和本地污染源排放的影响。

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    其他
    覆膜滴灌棉田地膜残留量对棉花生长的影响
    朱金儒,李文昊,王振华,宗睿,王天宇
    2021 (2):  570-579.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.29
    摘要 ( 508 )   HTML ( 12 )   PDF(6502KB) ( 225 )  

    为了阐明覆膜滴灌棉田地膜残留对棉花生长的影响,结合绿洲覆膜滴灌棉田残膜累积特点,设计对应覆膜年限为5 a、10 a、15 a、20 a、25 a、30 a共6个不同残膜累积梯度,利用桶栽试验,分析了不同覆膜年限棉田中残膜累积对棉花生长和产量的影响。结果表明:残膜对棉花地上部株高和叶面积影响显著,随残膜量的增加株高和叶面积逐渐降低,当覆膜滴灌20 a时各时期株高和叶面积均显著减小。覆膜滴灌20 a时残膜量的增加开始显著降低棉花地下部根系指标,与CK相比,覆膜滴灌20 a的根长密度降低8.2%,根表面积密度降低10%,根体积降低7.2%,根系直径降低19.4%。残膜量与棉花干物质积累量和产量呈显著负相关,覆膜滴灌20 a后相比于CK,地上部干物质量降低20.3%,根部干物质量降低38.4%;棉花产量相比新疆近5 a地区平均单位面积产量降低10.96%。残膜量的增加对棉花的正常生长影响显著,当覆膜滴灌年限达到15~20 a时,棉花的生长与根系指标和产量显著降低。研究结果可为新疆滴灌棉田可持续发展提供理论依据。

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    基于风险评估的新疆抗虫棉种植分析
    王振霖,吕昭智,张鑫,刘永建
    2021 (2):  580-588.  doi: 10.13866/j.azr.2021.02.30
    摘要 ( 419 )   HTML ( 6 )   PDF(4134KB) ( 367 )  

    基于新疆棉铃虫生物学特性和多年的种群动态趋势,并在收集棉花种植面积、产量、棉花市场价格及棉铃虫防治费用等相关数据的基础上,采用种群模拟模型(CLIMEX模型)并结合随机模拟方法(@RISK软件),评估不同场景下棉铃虫对新疆棉花产业造成的潜在经济损失。棉铃虫种群模拟表明:随着未来气候变化,新疆棉铃虫的周增长指数(GIw)会增加,棉铃虫越冬蛹羽化的日期明显提前,危害风险可能增加;2种模拟场景结果表明,抗虫棉能有效地降低棉铃虫造成的危害,减少单位面积防治成本。建议新疆相关部门未来可通过种植抗虫棉与害虫综合治理策略(IPM)的有机结合,来减少棉铃虫及次要害虫造成的损失。

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