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当期目录

    2021年, 第38卷, 第6期 刊出日期:2021-11-15 上一期    下一期
    水资源及其利用
    乌伦古河流域水体水化学与同位素特征及指示意义
    田华,辛拓,李金芳,杨嘉懿,谢祖锋
    2021 (6):  1497-1505.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.01
    摘要 ( 433 )   HTML ( 14 )   PDF(7814KB) ( 215 )  

    水化学与同位素特征对不同水体水文过程具有重要的指示作用。本文基于2018年乌伦古河流域不同水体水化学与稳定同位素测试数据,综合运用数理统计、Gibbs图解、离子比值、Piper三线图等方法,查明了乌伦古河流域水体水化学与同位素特征,探讨了水化学形成机制、演化趋势与水体转化关系。结果表明:河水受岩石风化、蒸发浓缩与混合作用影响,水化学类型以HCO3·SO4-Ca·Na为主;湖水受蒸发浓缩作用控制,水化学类型为SO4·Cl-Na型;地下水在岩石风化、蒸发浓缩、阳离子交换的共同作用下,潜水水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Na与SO4·HCO3-Na·Ca型,承压水为Cl·SO4-Na型;各水体Piper图表明,地表水与潜水进一步向Cl·SO4-Na型演化;各水体氢氧稳定同位素富集程度表现为乌伦古湖>吉力湖>河水>潜水>承压水;各水体氢氧稳定同位素值均位于当地雨水线(δD=6.49δ18O-8.63)两侧,表明蒸发与降水是影响水体同位素特征的主要因素;受地质地貌、地层结构影响,潜水与河水水力联系紧密而与承压水联系微弱,区内以潜水向河水补给为主,承压水与潜水存在局部水力联系。

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    皇甫川流域水沙变化特征及其影响因素
    刘强,尉飞鸿,常康飞,王瑞,景元宁,穆兴民
    2021 (6):  1506-1513.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.02
    摘要 ( 540 )   HTML ( 19 )   PDF(3182KB) ( 586 )  

    基于1954—2018年皇甫川流域长时间序列降水量、径流量和输沙量监测数据,运用线性趋势法、Mann-Kendall检验、累积距平法等方法研究了皇甫川流域水沙周期演变特征,应用水文分析法定量评估了降水变化和人类活动对皇甫川流域径流量和输沙量变化的贡献率。研究结果表明:皇甫川流域降水量随时间变化呈不明显减小趋势,而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势,且径流量减少趋势大于输沙量减少趋势。径流量和输沙量均从1986年发生由丰到枯的突变。以1954—1986年为基准期,1987—2018年人类活动对皇甫川流域径流量和输沙量的影响分别为83.04%和75.24%,降水变化对皇甫川流域径流量和输沙量影响分别为16.96%和24.76%。突变年前后输沙量出现明显的下降,产流能力对输沙量变化的贡献率超过了85%。降水变化和人类活动是造成皇甫川流域水沙减少的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是促使皇甫川流域径流和输沙减少的主要因素,而气候变化引起的降水减少是次要因素。

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    1995—2020年新疆巴里坤湖面积时序变化及归因
    王振,李均力,包安明,张久丹,白洁
    2021 (6):  1514-1523.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.03
    摘要 ( 963 )   HTML ( 68 )   PDF(9617KB) ( 277 )  

    巴里坤湖是天山东部山间内陆封闭型湖泊,了解巴里坤湖的演变特征对于开展湖泊保护与生态环境治理具有重要意义。利用308景Landsat系列和Sentinel 2遥感影像提取1995—2020年湖泊水面的时间序列,并结合巴里坤气象站资料以及从遥感影像上提取的耕地面积数据,分析湖泊在气候变化与人类活动影响下的变化趋势。结果表明:湖泊变化经历了2个阶段:1995—2006年萎缩,从年均值57.33 km2下降到35.53 km2,下降速率1.98 km2·a-1,萎缩35.79%;2006—2020年扩张,从年均值35.53 km2上升到46.59 km2,上升速率0.79 km2·a-1,扩张31.12%。多年湖泊面积的月变化统计表明:湖泊在5月达到最大值(73.09±21.01)km2,11月达到最小值(43.90±16.97)km2。影响因素:1995—2006年,降水变化幅度较小,农业用水与蒸发量增加是巴里坤湖萎缩的主要原因;2006年后,巴里坤县出台多种湿地保护措施,耕地面积扩张趋势得到控制,降水显著增加与蒸发量减少成为湖泊面积扩张的主要原因。

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    1961—2013年祁连山区冰川年物质平衡重建
    王利辉,秦翔,陈记祖,张东伟,刘宇硕,李延召,晋子振
    2021 (6):  1524-1533.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.04
    摘要 ( 377 )   HTML ( 12 )   PDF(8683KB) ( 139 )  

    基于中国第二次冰川编目数据、国家青藏高原科学数据中心的降水数据和气象站的实测气温数据并结合数字高程模型,利用加入辐射项的分布式度日模型,以已有监测冰川资料为基础获取度日因子,通过优化参数,对祁连山流域尺度1961—2013年的冰川物质平衡变化序列进行重建。结果表明:祁连山的冰川物质平衡变化以1995年为界可以划分为2个阶段。1961—1995年,祁连山冰川物质平衡正负交替变化且变化幅度较小,冰川的消融量和积累量基本持平,平均物质平衡为(0.11±0.13)m w.e.·a-1;1996—2013年,冰川消融迅速加剧,物质平衡恒为负,平均物质平衡为(-0.54±0.13)m w.e.·a-1,主要原因是正积温的逐年升高导致冰川消融加剧。1961—2013年祁连山冰川的累积物质平衡为(-12.76±4.24)m w.e.,空间分布上祁连山中段和东段流域的冰川消融速率大于西段的冰川。

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    2011—2020年呼伦湖水质及富营养化变化分析
    于海峰,史小红,孙标,赵胜男,刘禹,赵美丽
    2021 (6):  1534-1545.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.05
    摘要 ( 681 )   HTML ( 36 )   PDF(5889KB) ( 361 )  

    以呼伦湖为研究对象,选取2011—2020年长时间序列实测水质指标,分析了盐度(S)、电导率(EC)、总溶解性固体(TDS)、pH、透明度(SD)、叶绿素a(Chl.a)、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的年际变化。基于灰色模式识别模型和综合营养状态指数法对呼伦湖2011—2020年的水质与水体富营养化程度进行评价,结合呼伦湖的实际情况,从外源输入与气象条件两方面对水质与水体富营养化程度进行分析。结果显示:(1) 2011—2020年,S、TDS、EC均有下降,水体盐化现象好转;pH在8.86~9.37之间,水体呈弱碱性;除TP外,TN、COD均有下降。灰色模式综合指数(GC)表明:近10 a中水质最优年为2012年,水质最差年为2011年,整体上看,GC由2011年的4.01降低到2020年的3.35,水质趋于好转。(2) 综合营养状态指数(TLI)表明:2011—2020年水体经历中度富营养化—重度富营养化—中度富营养化的变化过程,TLI先上升后下降,由2011年的61.837上升到2016年的71.815,再下降到2020年的61.535,同时风速(WS)和水深(H)是呼伦湖水体富营养化的驱动因素。现阶段呼伦湖水体污染以氮、磷和有机污染为主,控制上游污废水排放,严控草畜平衡,提高补给水源的水质是改善呼伦湖水质的重要举措。

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    岱海盆地地下水化学特征及成因
    张文琦,董少刚,马铭言,赵镇,陈悦
    2021 (6):  1546-1555.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.06
    摘要 ( 568 )   HTML ( 6 )   PDF(6546KB) ( 220 )  

    岱海面积日趋萎缩,水质日益恶化,已经对区域生态环境安全造成严重影响。通过水文地质调查、水样采集,结合统计分析、舒卡列夫分类、矿物饱和指数、离子比例分析、氯碱指数等水化学分析方法,对岱海盆地地下水水化学特征及成因进行研究,以期揭示影响岱海区域地下水水环境演化的主要因素。结果表明:(1) 岱海盆地地下水呈弱碱性,水化学类型以HCO3-Ca·Mg型水为主;从盆地边缘到岱海,水化学类型从HCO3-Ca向Cl-Na型过渡,控制水化学成分的作用由溶滤作用向蒸发浓缩作用过渡。(2) 地下水水化学组分主要受溶滤、离子交换、脱硫酸以及人为作用控制,其中碳酸盐矿物、硅酸盐矿物、石膏和岩盐的溶解沉淀对地下水化学组分有重要影响。(3)NO3--N含量受氮肥、人畜粪便排放等人为作用影响;地下水赋存特征对NO3--N浓度垂直分布存在明显影响。

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    数值模拟方法在河流冰塞水位模拟中的应用——以黄河三湖河口弯道段为例
    徐凯莉,吕海深,刘名文,朱永华,何超禄,谢冰绮
    2021 (6):  1556-1562.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.07
    摘要 ( 439 )   HTML ( 12 )   PDF(3185KB) ( 199 )  

    运用开源的河冰数值模型RIVICE模拟黄河三湖河口弯道段2008—2010年开河期的冰塞水位,并进行模型参数的敏感性分析。研究所使用的流量、水位、冰厚等数据均来自水文年鉴。结果表明,用RIVICE模型模拟开河期冰塞水位具有很高的可行性。冰塞回水水位对上游边界流量十分敏感,说明了水利工程调控的重要性,研究通过数值模型对冰塞水位进行模拟及演变预测,为水利工程调控和凌汛防治提供一定的参考。

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    基于GEV分布的西营河流域洪水特性分析
    陈庭兴,吕海深,朱永华
    2021 (6):  1563-1569.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.08
    摘要 ( 431 )   HTML ( 21 )   PDF(3660KB) ( 168 )  

    根据西营河九条岭水文站1972—2019年逐年洪水水文要素摘录表,采用年最大值抽样法得到年最大日流量、春、夏季最大日流量共3个样本序列,用M-K检验法分析其变化趋势,并采用GEV分布对3组序列进行拟合分析,使用K-S法与PPCC检验法评价理论分布与实测序列的拟合精度。结果表明:GEV分布能够很好的拟合九条岭水文站的最大日流量序列。根据理论重现期分析,流域内春季发生洪水的次数在减少,夏季发生洪水的次数自1980s以来呈先减少后增加的趋势。山区径流受气候变化影响显著,增温变枯现象普遍。春季高频次的发生温度骤升现象,使得春季洪水发生时间提前,雪冰融水补给比例减少导致西营河流域春季发生洪水次数减少,夏季汛期降水量很大程度决定着流域内洪水大小,流域内年降水总量变化趋势与发生洪水事件的次数的年际变化趋势一致,均呈先升后降再升的波动趋势。

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    新疆和田河径流丰枯评价及组合分析
    黄星,陈伏龙,赵琪,何朝飞,龙爱华
    2021 (6):  1570-1578.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.09
    摘要 ( 433 )   HTML ( 10 )   PDF(1933KB) ( 336 )  

    基于同古孜洛克和乌鲁瓦提水文站1960—2016年年尺度与月尺度径流数据,分别采用均值标准差法和模糊集对分析法对和田河2大支流进行丰枯类别评价,并在此基础上优选模糊集对法和Copula函数法计算2条源流径流丰枯组合概率,同时分析2支流间互补的优劣性。结果表明:模糊集对法考虑了年内径流贡献度使评价结果更客观,玉龙喀什河枯水年占比最高,应提高枯水期水资源利用,喀拉喀什河平水年占比最高,表明喀拉喀什河常年来水稳定;统计法和Copula函数得出的丰枯概率存在差异性与数据使用、划分方式及源流区域海拔有关,2种方法结果均表现为异步丰枯概率大于同步丰枯概率,两支流具有较好互补性。该结果能更清晰的描述和田河径流丰枯状态及丰枯组合特性,可为和田河流域水资源调度提供参考和决策依据。

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    天气与气候
    近53 a新疆水分盈亏量时空变化特征
    卢宝宝,孙慧兰,姜泉泉,曹丽君,兰小丽,张乐乐,刘天弋
    2021 (6):  1579-1589.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.10
    摘要 ( 366 )   HTML ( 8 )   PDF(4822KB) ( 310 )  

    采用新疆58个气象站1965—2017年逐日气象资料,通过Penman-Monteith (P-M)模型计算潜在蒸散,并结合降水量求得水分盈亏量;应用Mann-Kendall (M-K)突变检验、小波分析和Pearson相关分析方法,分析了新疆水分盈亏量时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1) 近53 a来新疆地区水分盈亏量年际变化总体呈增加趋势,天山以南水分盈亏量增加速率最大,其次是天山以北,天山区最小,全疆平均增加速率为72.28 mm·(10a)-1;季节上水分盈亏量的变化:夏季>春季>秋季>冬季,夏季线性变化速率最大,冬季最小。(2) 空间上各季节水分亏损最大值主要出现在吐鲁番盆地及周边、哈密地区以及巴音郭楞蒙古自治州北部地区,最小值主要位于伊犁河谷及阿勒泰地区。变化趋势上大部分地区年水分盈亏量都处于增加趋势,减小趋势主要位于天山以北及塔里木盆地部分地区。(3) 新疆平均水分盈亏量时序数据1985年发生了一次突变,除天山以北地区外,其余地区2000年以来水分盈亏量下降趋势明显,并且以28 a的时间周期为第一主周期发生变化。

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    1961—2017年新疆极端暖事件变化特征及其未来情景预估
    刘璐,刘普幸,张旺雄,司文洋,乔雪梅
    2021 (6):  1590-1600.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.11
    摘要 ( 425 )   HTML ( 19 )   PDF(5588KB) ( 200 )  

    研究极端暖事件,对于应对气候变化、制定防灾减灾政策具有重要的理论价值与实际意义。利用1961—2017年中国地面气温日值格点数据集和1961—2050年CMIP6气候模式数据,通过模拟精度验证,筛选出模拟效果较好模式进行多模式集合平均,采用气候倾向率和反距离加权法(IDW)对新疆过去及未来6—9月极端暖事件日数、频率和强度时空变化进行研究。结果表明:过去57 a,新疆极端暖事件日数、频率和强度呈增加趋势,倾向率分别为0.2 d·(10a)-1、0.02次·(10a)-1和0.04 ℃·(10a)-1;极端暖事件日数和频率的空间分布具有南疆高于北疆的特征,高发区为南疆西部,而强度则为北高南低的空间分布特征,高值区分布在北疆。未来33 a,在SSP245与SSP585情景下,新疆极端暖事件日数、频率和强度均呈显著增加趋势;相对于1961—2017年平均极端暖事件日数分别增加21 d和28 d,平均极端暖事件频率分别增加1.6次和1.8次,平均极端暖事件强度分别升高1.2 ℃和1.3 ℃,且SSP585情景下增速更显著;极端暖事件日数和频率高发区位于南疆中部,强度高发区仍在北疆;南疆极端暖事件日数、频率和强度增幅均大于北疆。伊朗副热带高压、西太平洋副热带高压位置的变化与土壤湿度变化会影响新疆极端暖事件的强弱。

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    近60 a内蒙古夏季气候变化特征及其对厄尔尼诺的响应
    李瑞青,宋桂英,迎春
    2021 (6):  1601-1613.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.12
    摘要 ( 452 )   HTML ( 10 )   PDF(6611KB) ( 223 )  

    内蒙古大部分地区属于温带大陆性季风气候区,气候脆弱、复杂多样。作为中国北方重要的生态安全屏障,在全球变暖的背景下,内蒙古夏季气温降水发生显著变化,该区域对气候变化的敏感性日渐凸显。基于气象站历史观测及全球再分析数据,分析近60 a内蒙古夏季气象要素变化特征及其对厄尔尼诺事件的响应,得出如下结论:(1) 近60 a内蒙古中部及以东大部分地区夏季降水量呈减少趋势,而气温则是全区性增温趋势。(2) 冬季厄尔尼诺指数与次年夏季气象要素的相关性呈年代际变化特征,且东部型厄尔尼诺次年夏季内蒙古大部地区降水偏多,气温偏低;中部型厄尔尼诺次年夏季内蒙古西北部降水偏多,而中东部大部降水偏少,全区气温偏高。(3) 分析不同型厄尔尼诺夏季降水差异的主要原因是2类厄尔尼诺事件中西太平洋副热带高压和异常反气旋环流以及中高纬度环流异常的强度和位置不同引起。东部型厄尔尼诺次年夏季,副高较常年偏南,欧亚中高纬地区双阻型环流异常,其间的低槽冷涡与上游阻高之间的偏北气流引起北冰洋水汽与副高西侧太平洋水汽在华北地区汇合并向东北输送,造成内蒙古降水异常偏多。对于中部型,副高位置较常年偏西偏北使偏南水汽转向东输送,同时中高纬度反气旋环流异常不利于高纬度水汽输送,使内蒙古大部地区水汽输送减小,降水较常年偏少。(4) 2类厄尔尼诺事件次年夏季印度洋海温异常引起的印度夏季风水汽输送对内蒙古夏季降水也有相当的作用。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    内蒙古半干旱区蒸散特征及归因分析
    赵晓涵,张方敏,韩典辰,翁升恒
    2021 (6):  1614-1623.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.13
    摘要 ( 521 )   HTML ( 24 )   PDF(6158KB) ( 306 )  

    探讨蒸散(ET)变化特征及其影响因素对区域水资源有效利用至关重要。本文基于BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型,结合遥感数据和气象数据模拟了内蒙古半干旱区1981—2018年ET变化特征并量化了其影响因子的贡献。研究发现,1981—2018年内蒙古半干旱地区ET以1.75 mm·a-1的速度呈波动上升趋势(P<0.05);同时,ET变化存在年代际差异,在1997年发生明显突变,1998—2018年ET以1.70 mm·a-1的速度增加(P<0.05)。大气水分亏缺(VPD)和LAI在1997年后每年分别以0.002 hPa和0.01的速度显著增加(P<0.05),弥补了其他因子的不利影响,导致了ET显著增加。通径分析和回归分析结果表明,ET变化主要受到VPD的直接作用驱动,通径分析的决定系数达0.95,由VPD主导ET变化的区域占内蒙古半干旱区面积的93.56%,能够解释ET变化的24.83%~90.46%。同时,VPD也是耕地、林地、草地、城市和裸地5种土地利用类型上ET变化的主要影响因素,平均能够解释45%以上的ET变化。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    陆面同化及再分析降水资料在内蒙古地区的适用性
    宋海清,朱仲元,李云鹏
    2021 (6):  1624-1636.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.14
    摘要 ( 420 )   HTML ( 9 )   PDF(6261KB) ( 185 )  

    利用1982—2018年内蒙古地区115个气象站点的月降水观测资料评估了FLDAS、ERA5、CRA40/Land和GLDAS 4种陆面同化及再分析降水资料在内蒙古地区的可靠性。结果表明:(1) 4种降水资料均能较好地表征降水量在内蒙古地区从东北向西部递减和冬季降水少、夏季降水多的时空变化特征。(2) 相关系数、绝对平均误差、均方根误差和纳什效率系数的计算结果表明,4种降水资料在夏季表现最优、冬季表现最差,在东部半湿润区和半干旱区好于西部干旱区和极干旱区。(3) ERA5资料在绝大多数时间对内蒙古的降水有高估现象,GLDAS却对降水存在低估,尤其是在冬季,GLDAS对固态降水几乎没有观测能力,而新发布的FLDAS资料表现较好。总体来看,相对于ERA5和GLDAS,FLDAS和CRA40/Land降水资料与观测值之间的差别最低,有着最优的统计特征。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于Catboost的AMSR-2半经验地表温度降尺度
    李永康,王新军,马燕飞,胡贵锋,桂海月,张冠宏
    2021 (6):  1637-1649.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.15
    摘要 ( 478 )   HTML ( 6 )   PDF(4567KB) ( 205 )  

    以古尔班通古特沙漠为研究对象,采用2019年AMSR-2的4通道被动微波亮温及MODIS植被指数,探索Catboost算法对被动微波地表温度空间降尺度的可行性,填补古尔班通古特沙漠MYD11A1的缺失像元,为获取全天候日、夜间多层土壤温度提供数据参考。结果表明:(1) 古尔班通古特沙漠日、夜间用于降尺度研究的特征向量(23.8 GHz V、36.5 GHz V、18.7 GHz H、89 GHz V、36.5-23.8 GHz V、36.5 V-18.7 GHz H、EVI、NDVI)与地表温度的相关性空间分异特征明显,显示沙漠相关性高,绿洲相关性低,且日间分异性更强;而盐矿覆盖会降低微波与地表温度相关性。(2) Catboost 4通道模型建立的被动微波亮温与地表温度间映射关系表现出鲁棒性。降尺度结果精度较高,日夜间R2分别为0.977、0.980,RMSE分别为3.69 K、2.38 K,MAE分别为2.71 K、1.70 K。(3) 单通道相关性统计结果与重要性分析结果存在差异,表明特征因子相关性统计结果不能直接作为Catboost被动微波反演地表温度特征选择依据。(4) 降尺度结果与站点6层土壤温度均呈极显著正相关,并随着深度的增加相关系数r总体呈下降趋势,RMSE呈增加趋势。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于多变量时间序列模型的锡林郭勒草原参考作物蒸散量预测
    冯壮壮,史海滨,苗庆丰,李健男,孙伟,代丽萍
    2021 (6):  1650-1658.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.16
    摘要 ( 342 )   HTML ( 10 )   PDF(6798KB) ( 166 )  

    为探明各气象因素对锡林郭勒草原的参考作物蒸散量影响及对参考作物蒸散量预测,利用内蒙古锡林郭勒草原的6个国家级地面气象站点获取的气象数据与其计算得到的PM-ET0进行关联度分析,按照关联系数从大小排序分别建立基于多变量时间序列CAR(Controlled Auto-regressive)的CAR-ET0模型。结果表明:(1) 各气象因子与PM-ET0关联系数呈现由荒漠草原区-典型草原区-草甸草原区过渡减小的分布,日最低气温、平均气温与PM-ET0关联度最小,平均日照时数与PM-ET0关联度最大,为0.7293。(2) 处于草甸草原区、荒漠草原区、通过输入日照与气温两因子建立的CAR-ET0精度较高;典型草原区还需风速为模型第三因子。(3) 通过模型预测精度验证,CAR-ET0模型预测精度总体高于HS-ET0与PMT-ET0方法,结合关联度分析可得出对当地参考作物蒸散量有显著影响的气象因子,可为锡林郭勒草原气象监测布设方案、参考作物蒸散量确定与草原生态恢复提供理论依据。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    植物与植物生理
    基于WorldView-2高分影像的胡杨林结构参数获取研究
    杨雪峰,叶茂,木尼热·买买提
    2021 (6):  1659-1667.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.17
    摘要 ( 320 )   HTML ( 12 )   PDF(3521KB) ( 294 )  

    森林结构特征是评价森林生态系统的重要指标,如何使用遥感技术获取大尺度森林结构具有重要的科学研究意义。塔里木河下游作为我国干旱区生态保护的重点区域,该区域的胡杨林作为生态恢复的主要对象,研究其森林结构参数具有重要的现实意义。通过采用高分辨率WorldView-2遥感影像,结合无人机遥感技术,利用光谱混合理论与基于对象影像处理技术,获取位于塔里木河下游研究区的胡杨株数、冠幅、植被覆盖度和胡杨高度信息。通过与无人机观测数据在1 hm2尺度上进行比较,使用高分影像获取的胡杨冠幅、树高、植被覆盖度和密度的R2分别为0.69、0.63、0.89和0.86,证明高分影像与无人机技术结合可以在区域尺度上获取较为准确的森林结构信息。最终对塔里木河下游研究区胡杨林结构信息估测得出:总株数约1.05×105株,每公顷平均树高7.38 m,平均冠幅为5.86 m,平均密度26株,平均覆盖度为7.8%。

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    角果碱蓬异型性种子植株生长生理指标的差异研究
    姜黎,赵振勇,张科,田长彦
    2021 (6):  1668-1673.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.18
    摘要 ( 323 )   HTML ( 4 )   PDF(1938KB) ( 266 )  

    采用盆栽试验比较分析在同一栽培条件下,不同居群角果碱蓬(Suaeda corniculata)异型性种子植株的生长、光合色素含量、盐分离子含量和N、P、K含量的差异性,以探讨角果碱蓬适应干旱区盐碱环境的生理生态机制。结果表明:(1) 棕色和黑色种子植株在生长、光合色素含量、盐分离子含量和N、P、K含量差异不显著,而新疆和内蒙古角果碱蓬植株在生长发育与生理指标上存在显著性差异。(2) 居群类型显著影响植株地上部干重,而不显著影响根部干重;叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素a+b含量和类胡萝卜素含量均未显著受到居群类型和植株类型的影响,表明角果碱蓬不同居群的植株光合功能相似。(3) 新疆与内蒙古居群的角果碱蓬体内Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-离子含量和P、K含量均存在显著差异,表明不同居群的角果碱蓬植株维持渗透的能力存在差异。(4) 不同居群角果碱蓬地上部的生长差异,与离子含量和对P、K吸收利用的差异有关,与氮素吸收能力和光合作用无关。因此,不同居群的角果碱蓬异型植株盐分离子吸收系统之间存在一定的协同关系,该协同作用与大量的矿质元素P、K含量密切相关,这些是角果碱蓬适应环境变化的重要生理机制之一。

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    拉萨河谷杨树人工林枯落物蓄积特征及持水性能
    刘琳,熊东红,张宝军,袁勇,张闻多
    2021 (6):  1674-1682.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.19
    摘要 ( 376 )   HTML ( 4 )   PDF(2160KB) ( 88 )  

    研究拉萨河谷典型杨树人工林枯落物蓄积及其持水性能对深入探究青藏高原人工林水源涵养能力具有重要意义。本文以拉萨河谷区5种不同林龄(12 a、15 a、19 a、27 a和32 a)杨树人工林为研究对象,通过野外观测、室内浸水法对不同林龄枯落物蓄积量以及最大持水量(率)、有效拦蓄量(率)等持水性能指标进行了定量研究。结果表明:(1) 不同林龄枯落物蓄积量、最大持水量和有效拦蓄量均呈27 a>15 a>32 a>19 a>12 a,分别介于8.32~26.12 t·hm-2、24.03~60.89 t·hm-2和19.85~49.15 t·hm-2,27 a林龄成熟林枯落物一致表现为最佳。枯落物蓄积量、林分特征是影响最大持水量、有效拦蓄量的主要因素。(2) 枯落物最大持水率和有效拦蓄率表现为12 a>19 a>15 a>27 a>32 a,范围在228.37%~288.67%和188.18%~238.48%,林龄对最大持水率和有效拦蓄率影响不显著,主要受林木类型影响。研究结果可为该区防沙治沙生态工程建设及其生态效益评价提供科学依据。

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    天山北坡山前植物对干旱胁迫的生理响应
    汤东,程平,杨建军,李宏,孙建文,王凯
    2021 (6):  1683-1694.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.20
    摘要 ( 431 )   HTML ( 14 )   PDF(7136KB) ( 135 )  

    为筛选出天山北坡前山带植被恢复的适宜植物种,以水平沟和鱼鳞坑两种恢复方式,选取锦鸡儿(Caragana frutex)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、蔷薇(Rosa)和文冠果(Xanthoceras sorbifolia)为试验材料,观测灌水后土壤水分的时间变化,分析土壤水分变化下4种植物叶片相对含水量、叶绿素、保护酶活性与渗透调节物质的变化趋势,综合评价4种植物的抗旱性。结果表明:随着土壤水分的降低,叶片相对含水量和叶绿素含量均显著降低,鱼鳞坑4种植物叶绿素含量的下降速率高于水平沟;4种植物SOD和POD酶活性含量随水分胁迫程度的加剧均呈先增加后降低最后回到初始水平的特点,但其达到峰值的时间不同;4种植物的可溶性蛋白、丙二醛和脯氨酸含量随水分胁迫加剧均有不同程度的上升趋势,且变化差异性显著。主成分分析法对4种植物的7个生理指标的抗旱能力综合评价表明,水平沟更适于该区域植被恢复,锦鸡儿和蔷薇抗旱适宜性更好。

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    祁连圆柏群落特征沿年降水量梯度的变化格局
    王童犇,朱芩,侯晓巍,郝家田,李智华,侯琳
    2021 (6):  1695-1703.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.21
    摘要 ( 375 )   HTML ( 4 )   PDF(3569KB) ( 228 )  

    祁连圆柏(Juniperus przewalskii)群落是青海省的主要森林群落之一,在保持水土、涵养水源和维护生态平衡等方面起着关键作用。为了解祁连圆柏群落特征和祁连圆柏种群年龄结构对年降水量梯度的响应,以青海省祁连圆柏天然群落为研究对象,沿年降水量梯度布设群落样地,开展群落特征调查。结果表明:(1) 该地区年降水量自西北向东南逐渐增加,随着年降水量增加,祁连圆柏群落灌木层、草本层优势种的重要值发生了显著变化(P<0.05)。(2) 年降水量在169~377 mm之间时种群呈衰退型,年降水量为470 mm、530 mm时,种群分别呈稳定型、增长型。(3) 林下植物α多样性指数在不同年降水量下差异显著(P<0.05)。随着年降水量增加,灌木层、草本层的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种丰富度逐渐增大,且均在年降水量为530 mm时达到最大值。(4) 随着年降水量增加,灌木层的β多样性指数呈“波动”变化,Cody和Sorensen指数在年降水量470~530 mm和281~377 mm时,分别达到峰值和谷值;草本层的β多样性指数先增加后降低,Cody和Sorensen指数在年降水量377~470 mm时分别达到峰值和谷值,两者之间β多样性最大,物种更替速率最快。年降水量对祁连圆柏种群年龄结构和群落特征有显著影响,在年降水量低于377 mm的林区,改造林地微地形、蓄集天然降水、防止牛羊危害,有利于天然更新。

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    沙地樟子松菌根化幼苗对干旱胁迫的生理响应
    李嘉珞,郭米山,高广磊,阿拉萨,杜凤梅,殷小琳,丁国栋
    2021 (6):  1704-1712.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.22
    摘要 ( 379 )   HTML ( 5 )   PDF(3304KB) ( 111 )  

    外生菌根可以有效促进林木水分吸收,提高林木抗旱能力,维持森林生态系统稳定性。沙地樟子松是一种典型的外生菌根依赖型树种,为比较分析沙地樟子松菌根化幼苗抗旱能力,以点柄乳牛肝菌(Suillus granulatus)(Sg)、口蘑属真菌(Tricholoma sp.)(Ts)和褐环乳牛肝菌(Suillus luteus)(Sl)3种重要外生菌根真菌侵染后的菌根化幼苗为研究对象,通过室内控制试验设置土壤饱和含水率80%(水分充足)、40%(湿润)、20%(水分适宜)、10%(轻度干旱)和5%(重度干旱)5个水分处理梯度,测定干旱胁迫下沙地樟子松幼苗的生理特征参数。结果表明:(1) Sl处理组主要通过提高抗氧化酶活性减轻自由氧对细胞的伤害,进而抵御干旱胁迫。在轻度干旱时,超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性达到最大值425.16 U·g-1和202.73 U·g-1。(2) Sg处理组既可以提高抗氧化酶活性抵御干旱胁迫,又通过积累脯氨酸调节细胞渗透压减缓干旱胁迫的影响。在轻度干旱时,超氧化物歧化酶活性和可溶性糖含量达到最大值397.01 U·g-1和199.50 μg·mL -1。(3) Ts处理组主要通过提高最大光化学效率抵御干旱胁迫。在水分正常和轻度干旱胁迫时,叶片最大光化学效率显著高于对照组(P<0.05)。发生干旱胁迫时,菌根化幼苗能够通过提高抗氧化酶活性、调节渗透物质含量和提高叶片光化学效率等方式保障沙地樟子松正常生理活动,抵御干旱胁迫,但不同外生菌根真菌提高沙地樟子松耐旱性的途径存在差异。研究结果可为深入理解外生菌根生态功能和沙地樟子松菌根化造林技术研发提供理论依据。

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    水分胁迫对葡萄糖分及其蔗糖代谢酶活性的影响
    高彦婷,张芮,李红霞,魏鹏程
    2021 (6):  1713-1721.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.23
    摘要 ( 347 )   HTML ( 5 )   PDF(3431KB) ( 273 )  

    为分析水分胁迫对果实糖组分含量及相关代谢酶活性的影响,以温室鲜食葡萄红地球为试材,设置4个水分处理水平(重度水分胁迫TS、中度胁迫TA、轻度胁迫TM和充分供水对照CK)进行田间试验。结果表明:红地球葡萄果实糖分积累以己糖(果糖和葡萄糖)为主;果实成熟时各类糖分含量均以轻度胁迫处理最高,重度胁迫最低;果实膨大期前期充分供水、膨大期末期及着色成熟期轻度胁迫有助于果实有效糖分的积累;轻度胁迫对葡萄果实蔗糖代谢酶活性及品质均有促进作用,且增产12.15%,重度胁迫则表现出较强的抑制性,减产量达18.6%。果实糖代谢是相关酶活性综合作用的结果,水分胁迫通过影响酶活性对其间接调控。

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    土壤资源
    青海高寒区不同土地利用方式下土壤持水能力及影响因素
    王紫薇,黄来明,邵明安,裴艳武
    2021 (6):  1722-1730.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.24
    摘要 ( 584 )   HTML ( 10 )   PDF(4481KB) ( 274 )  

    选取青海省东部550 km南北样线上农、林、草地3种土地利用方式,通过测定不同深度(0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm)土壤最大持水量(MC)、毛管持水量(CC)、田间持水量(FC)及土壤基本理化性质,分析了不同土地利用方式下土壤持水能力变化特征及其影响因素。结果表明:(1) 林地和草地0~30 cm土壤MC、CC、FC均值分别为526.83 g·kg-1、469.75 g·kg-1、408.29 g·kg-1和506.17 g·kg-1、446.37 g·kg-1、384.89 g·kg-1,显著高于农地306.62 g·kg-1、254.25 g·kg-1、227.12g·kg-1P<0.05)。(2) 林地与草地土壤持水能力(MC、CC、FC)随土层深度增加而逐渐降低,而农地由于压实作用0~30 cm土壤持水能力无明显变化规律。(3) 主成分分析结果表明:土壤容重、孔隙度和颗粒组成对农、林、草地土壤持水能力(MC、CC、FC)的累积贡献率高达79.07%~94.79%。(4) 冗余分析结果表明:不同环境因子对农、林、草地土壤持水能力的解释量由大到小为:年均蒸发量、海拔、年均降雨量和纬度。研究结果可为高寒地区不同土地利用方式下土壤质量评估和水分管控提供依据。

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    干湿交替作用对关中地区塿土临界剪切力的影响
    宋鹏帅,王健,陈琳,曹博召
    2021 (6):  1731-1740.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.25
    摘要 ( 312 )   HTML ( 1 )   PDF(2762KB) ( 249 )  

    为了探究山地丘陵区梯田田坎在自然营力作用下的抵抗剪切破坏机理,通过室内试验测定土壤的临界剪切力,分析干湿交替作用对土壤临界剪切力的影响,以及确定不同干湿交替处理后土壤临界剪切力与土壤黏聚力之间的关系。结果表明:(1) 在1~7次干湿交替过程中,土壤单位高度土体水头差与渗流流速之间呈正相关关系,并随着干湿交替次数的增加土壤渗透系数逐渐增大,然后趋于稳定。(2) 随着干湿交替次数的增加,1~3次干湿交替对土壤临界剪切力无显著影响,4~7次干湿交替后临界剪切力呈小幅增加并趋于稳定。检验分析表明,不同干湿交替水平对土壤临界剪切力有一定程度的影响,且二者存在正相关关系。(3) 随着土壤临界剪切力的增加,土壤黏聚力也逐渐增大,且二者具有显著相关性。研究结果可为梯田修筑及相关工程实践提供理论依据和技术支撑。

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    施肥对油莎豆根际微生物群落特性的影响
    徐接亮,张凤华,李变变,王家平,程志博
    2021 (6):  1741-1749.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.26
    摘要 ( 520 )   HTML ( 11 )   PDF(3329KB) ( 217 )  

    以新疆沙区油莎豆为研究对象,探究不同施肥处理对油莎豆根际土壤微生物群落组成和多样性的影响,对于新疆沙区油莎豆的田间养分管理和地力提升具有重要意义。结果表明:施肥均显著提高了油莎豆根际土壤有机质(OM)、有效磷(AP)、碱解氮(AN)和速效钾(AK)含量(P<0.05)。油莎豆根际土壤细菌和真菌的多样性指数(Chao、Ace和Shannon指数)随施肥量的增加呈降低趋势;根际土壤优势细菌群落为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿弯菌门(Chloroflexi),真菌的优势菌群为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。冗余分析表明:土壤pH和电导率(EC)与主要的优势细菌门呈显著相关关系,土壤含水率与主要的优势真菌群落显著相关。综上所述,施肥通过影响土壤理化性质而改变油莎豆根际的土壤微生物群落结构和多样性,随施肥量的增加根际土壤微生物多样性均出现降低。土壤pH和EC是影响土壤细菌群落变化的驱动因子,影响真菌群落变化的主要因子为土壤有机质和含水率。

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    水氮调控对旱作春小麦土壤、叶片养分含量的影响
    张娟,李广,袁建钰,闫丽娟,魏星星,刘帅楠
    2021 (6):  1750-1759.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.27
    摘要 ( 442 )   HTML ( 7 )   PDF(2322KB) ( 230 )  

    土壤水分和养分是影响作物生长的关键因素,合理的水肥搭配不仅能够改善土壤养分供给状况,还能使作物高产稳产。为进一步研究水氮调控对春小麦土壤、叶片养分含量及化学计量比和产量的影响,以陇中黄土高原旱地春小麦为研究对象,采用野外采样与室内实验相结合的方法,分析了不同灌水量(W1:50 mm、W2:100 mm、W3:150 mm、W4:200 mm)和不同施氮量(N1:62.5 kg·hm-2、N2:102.5 kg·hm-2、N3:152.5 kg·hm-2)下土壤、叶片有机碳(OC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量的变化特征及土壤、叶片养分含量和产量间相关关系。结果表明:(1) 土壤OC、TN、TP含量均随土层深度增加逐层降低。土壤OC、TN含量均随灌水量和施氮量增加呈先增后降的趋势,在W3N2处理下达到最大值;而土壤TP含量变化不大。C:N、C:P、N:P变化范围分别为5.81~8.24、8.35~13.75、1.23~1.95,均小于全国平均值。(2) 春小麦成熟期叶片TN含量随灌水量增加呈先增后降的趋势,随施氮量增加呈逐渐增加的趋势,在W3N2处理下达到最大值;而OC、TP含量变化不大。(3) 春小麦穗数、穗粒数均随灌水增加呈先增后降的趋势,随施氮量增加呈逐渐增加的趋势;千粒重、产量均随灌水量和施氮量增加呈先增后降的趋势,且在W3N2处理下达到最大值,说明W3N2是最优于春小麦生长发育的水氮耦合模式。(4) 相关性分析表明,春小麦产量与土壤、叶片养分含量之间有显著相关关系,可通过改变水肥供应状况进而提升产量。综上所述,灌水量和施氮量控制在W3(150 mm)、N2(102.5 kg·hm-2)水平下可满足春小麦生长过程中对养分含量的需求,进而提高产量,是符合当地生产条件的较优水氮组合。

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    生态与环境
    蒙古高原交通干线风沙(雪)危害防治技术方案
    李生宇,范敬龙,王海峰,崔珂军,雷加强
    2021 (6):  1760-1770.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.28
    摘要 ( 605 )   HTML ( 7 )   PDF(6023KB) ( 461 )  

    中蒙俄经济走廊建设是“一带一路”的重要组成部分,将丝绸之路经济带与俄罗斯欧亚大铁路、蒙古国“草原之路”对接联通,对推进区域经济合作发挥着重要作用。区域自然灾害防治是陆路交通干线建设与安全运营的重要关键。中蒙俄经济走廊蒙古高原段在气候变化和人类活动共同作用下,草场退化及风蚀荒漠化问题较为普遍,风沙(雪)害防治则是区域交通干线安全保障的重要课题。结合前人相关的试验理论分析,基于多次大范围实地考察,本文综述了当前蒙古高原交通干线的风沙(雪)害的主要类型及发生机制,预判了路面积沙是未来高等级公路的主要沙害类型;针对现有公路和铁路及未来高等级公路的风沙(雪)危害,结合蒙古高原的生态环境特点,制定了相应防治技术方案和建设性建议,可为蒙古高原段交通干线建设提供科技支撑。

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    盐池湾高寒湿地景观格局演变及其影响因素
    曾红霞,赵成章,王毓芳,李晓雅,赵婷婷,唐玉瑞
    2021 (6):  1771-1781.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.29
    摘要 ( 408 )   HTML ( 14 )   PDF(4922KB) ( 211 )  

    高寒湿地是重要的水源涵养和生物多样性聚集地,研究其湿地景观格局演变及其影响因素有助于认识湿地生态系统的独特功能、演变规律以及环境影响机制。本研究基于1989—2019年的6期Landsat遥感影像数据,结合GIS技术、景观格局指数以及相关性分析等研究方法,分析了盐池湾高寒湿地景观格局时空演变特征及其影响因素。结果表明:(1) 1989—2019年盐池湾湿地总面积呈增加趋势,沼泽化草甸、永久性河流和内陆盐沼分别增加31.02%、17.53%和3.77%,草本沼泽和裸斑分别减少54.28%和9.5%。(2) 类型水平上,1989—2019年永久性河流和沼泽化草甸的破碎化降低,其余各类型湿地的破碎化增加;景观水平上,湿地景观形状趋于简单化,湿地破碎化程度增加,蔓延度和香浓多样性指数减少,湿地景观分布向均衡方向发展。(3) 气温和降水与湿地面积、景观格局指数之间存在差异化的相关关系。气候变化是导致盐池湾高寒湿地面积变化和景观格局演变的关键因素。研究高寒湿地景观格局时间序列动态演变特征,对于理解湿地的生态功能和生态过程具有重要的理论意义,对湿地可持续发展和景观规划管理具有实践意义。

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    基于土地利用覆被变化(LUCC)的人类活动与流域生物多样性灰色关联分析
    孙彦旭,周自翔,米朝娟
    2021 (6):  1782-1792.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.30
    摘要 ( 452 )   HTML ( 8 )   PDF(9549KB) ( 120 )  

    以黄土高原中部的泾河流域为研究区,通过采用结合InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型生境质量与植被覆盖度的综合方法,分析植物多样性在栅格尺度上的时空变化,并结合灰色关联分析方法,分析植物多样性与土地利用强度、人口密度等因子的关联关系。结果表明:(1) 泾河流域植物多样性处于中等水平(BS>0.53),空间格局变化明显。2000—2015年,流域内植物多样性平均值从0.5382增加到0.5951,其中,植物多样性高值区域占总面积的22.1%,主要分布在山地、国家自然保护区和林业地区,植物多样性低值区占总面积的5.99%,主要分布在城区及北部植被覆盖低区域。(2) 土地利用强度是流域植物多样性的主要影响因素,其次太阳辐射和人口密度也会造成较大影响,此外还受其他因素的共同作用。

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    基于FLUS-Markov模型的多情景景观生态风险评价与预测——以南疆克州为例
    金梦婷,徐丽萍,徐权
    2021 (6):  1793-1804.  doi: 10.13866/j.azr.2021.06.31
    摘要 ( 556 )   HTML ( 10 )   PDF(8105KB) ( 119 )  

    以新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州(克州)为例,基于2005—2015年土地利用空间格局变化,利用FLUS-Markov复合模型预测2025年土地利用情况,采用Criteria Importance Though Intercrieria Correlation(CRITIC)权重法构建自然增长和生态保护情景下的景观生态风险指数,并采用自然断点法由低到高划分为5个等级(Risk Ⅰ、Risk Ⅱ、Risk Ⅲ、Risk Ⅳ和Risk Ⅴ),以风险指数质心和标准差椭圆评价不同年份、多情景下景观生态风险时空格局和变化特征,探究影响其演化特征的驱动因素。结果表明:(1) 在自然增长情景下,耕地、水域、建设用地面积不断增加,林地、草地、荒漠和裸地面积逐渐减小;生态保护情景下,草地相比于自然增长情景增加了51 km2。(2) 2005—2025年,克州景观生态风险整体呈现减小的趋势,生态保护情景相比于自然增长情景下的Risk Ⅰ、Risk Ⅱ和Risk Ⅳ面积分别增加34 km2、1240 km2和66 km2,Risk Ⅲ和Risk Ⅴ面积分别减少695 km2和645 km2。(3) 2005—2025年,自然增长情景下克州Risk Ⅰ、Risk Ⅱ、Risk Ⅳ和Risk Ⅴ呈扩散分布状态,Risk Ⅲ呈现紧凑收缩状态。(4) 影响景观生态风险演化的主要因素是地形气候因子(解释力85%以上),其次人口(解释力59%以上)也是重要的驱动因子,GDP对景观生态风险变化的贡献减小。

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