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当期目录

    2022年, 第39卷, 第6期 刊出日期:2022-11-15 上一期    下一期
    封面与目录
    第39卷第6期封面与目录
    2022 (6):  0-0. 
    摘要 ( 100 )   PDF(17775KB) ( 77 )  
    相关文章 | 计量指标
    天气与应用气候
    气候暖湿化背景下新疆极端气候事件时空演变特征分析
    邬晓丹,罗敏,孟凡浩,萨楚拉,尹超华,包玉海
    2022 (6):  1695-1705.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.01
    摘要 ( 285 )   HTML ( 37 )   PDF(14721KB) ( 178 )  

    基于1982—2020年逐日气象数据,采用趋势分析、相关分析、Hurst指数及相对重要性等方法,分析新疆极端气候事件时空变化特征及规律。结果表明:新疆极端温度指数均表现出暖化趋势,不同极端温度指数呈增温趋势的站点占比为50.98%~100%。冷指数增温高于暖指数,空间上南疆暖化趋势较北疆更加显著。除持续干旱指数CDD外,极端降水指数整体均呈不显著上升趋势,占比为61.76%~85.29%。极端温度频率指数和雨日降水总量及中、小雨日数的增加对新疆暖湿化趋势贡献相对较大。除冰冻日数ID和年均雨日降水强度SDII外,其他极端气候指数变化均可持续,且极端降水的增加和多数极端温度尤其是冷指数暖化趋势在高海拔区域更明显。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    青海湖流域及周边区域TRMM 3B43降水数据降尺度方法对比分析
    李炎坤,高黎明,张乐乐,吴雪晴,刘轩辰,祁闻
    2022 (6):  1706-1716.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.02
    摘要 ( 221 )   HTML ( 40 )   PDF(13871KB) ( 96 )  

    利用多元线性回归模型(MLR)、主成分逐步回归分析模型(PCSR)、克里金插值法(Kriging),将青海湖流域及周边区域0.25°分辨率的TRMM 3B43降水数据降尺度至0.01°分辨率,并选取研究区范围内20个气象站点的实测降水数据,利用相关系数(CC)、均方根误差(RMSE)和相对偏差(Bias)对降尺度结果进行评价,以此选取更适用于研究区的降尺度方法。结果表明:(1) 基于 TRMM及3种降尺度方法获取的研究区降水空间分布具有一致性,年均及春、夏、秋季的降水量均表现为北部高,西部及西北部低,而冬季降水量表现为南部与西北部高,中部低。(2) 研究区降水量随着海拔的增高,以3800 m为界整体上呈现先升高后降低的趋势。(3) 精度评价的结果表明,年尺度上的Kriging精度表现最好;在空间上TRMM及3种降尺度数据在东部地区精度最优。在季尺度上,数据精度表现为PCSR>Kriging>TRMM>MLR;在月尺度上,PCSR数据精度最优。(4) 海拔对研究区内TRMM及3种降尺度数据的影响较小,但随着海拔的升高,遥感数据逐渐出现低估降水的现象,其可能原因在于降水的低估与微波降水率反演时对对流性降水的低估有关。综合降水空间分布一致性分析与精度评价,认为PCSR最适合于青海湖流域及周边区域的TRMM 3B43降水数据降尺度方法。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    祁连山一次降水过程云模式模拟参数的选择及微物理结构特征分析
    张文煜,任婧,付丹红,孔令彬,田硕
    2022 (6):  1717-1727.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.03
    摘要 ( 209 )   HTML ( 13 )   PDF(21061KB) ( 68 )  

    使用实测数据结合云模式,对祁连山一次典型层积云系降水过程进行数值模拟研究,探讨参数选择对模拟结果的影响,并对其微物理结构特征进行分析。结果表明:祁连山云模式的最优参数是Thompson方案;各种水成物含量分布基本呈单峰型,01:00 4.5 km附近的霰混合比和雪混合比的值分别可达0.1 g·kg-1和0.7 g·kg-1,此高度层上有较为丰沛的过冷水。从5种水成物的空间分布及时间相关性来看,霰和雪的融化对雨水的形成有主要贡献;垂直方向上云系呈现“催化-供给”的分层结构,8 km高度以上的最高层为冰晶和雪的共存区,0 ℃层高度(4.5 km)以上的过冷区,同时存在霰粒子,云水和雨水。此云结构有利于降水的形成,有利于进行祁连山人工增雨作业。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    内蒙古河套地区一次对流暴雨的中尺度对流系统演变特征
    黄晓璐,李瑞青,李林惠,林弘杰,姚乐宝
    2022 (6):  1728-1738.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.04
    摘要 ( 257 )   HTML ( 9 )   PDF(25721KB) ( 108 )  

    利用常规观测资料、FY4A卫星、多普勒天气雷达及再分析等资料,对2018年7月19日内蒙古河套地区大暴雨过程的环流背景、环境场条件和中尺度对流系统(MCS)的演变特征进行了分析。结果表明:(1) 副热带高压稳定少动、500 hPa高空槽、低层切变线及西南急流、300 hPa高空急流和地面低压的配合为本次对流暴雨过程提供了有利的环流背景。(2) 低层持久的西南急流提供充足水汽输送,假相当位温高能舌、深厚暖云层、较高强度的对流有效位能、高空槽后冷平流入侵和上干下湿的不稳定气层为强对流暴雨的产生提供了较好的环境条件。(3) 东西向和南北向先后生成的MCS共同导致大暴雨过程的发生,对流暴雨主要是由于东西向MCS沿阴山山脉缓慢移动产生,20 mm·h-1的强降水出现在上风向云团边缘及云顶亮温(TBB)梯度大值区附近。(4) 东西向带状回波移动速度缓慢且移动方向与回波长轴方向基本平行,强回波自西向东缓慢移动形成显著的“列车效应”,造成了5 h以上的连续性强降水,南北向带状回波持续时间更长,但移动方向与回波长轴方向垂直,且移动速度较快,所以产生的暴雨强度较东西向弱。(5) 地面中尺度辐合线是触发中尺度对流系统的主要原因,河套地区的复杂地形及低空急流的脉动进一步促进了对流触发,地面中尺度辐合线与阴山山脉呈现几乎重叠的分布,有利于降水的持续,促使本次对流暴雨过程的发生。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    低空急流对贺兰山东麓两次暴雨影响的数值模拟研究
    曹怡清,隆霄,李超,王思懿,赵建华
    2022 (6):  1739-1752.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.05
    摘要 ( 298 )   HTML ( 8 )   PDF(26628KB) ( 78 )  

    利用NCEP 1°×1°再分析资料、宁夏区域自动站观测资料、FY-2E卫星资料,通过天气学诊断和数值模拟的方法对发生在贺兰山东麓的2018年7月18—19日和2017年6月4—5日两次伴随低空急流的暴雨过程进行对比分析。结果表明:(1) “7·18”过程是在500 hPa“东高西低”的环流背景下高空槽和偏南急流共同作用产生的局地短时暴雨,而“6·04”过程则是稳定大槽和东南急流影响下形成的大范围持续性降水过程。(2) 低空急流对两次暴雨过程的影响存在差异可能是急流分布形态不同所致,“7·18”过程暴雨发生前的低空偏南急流主要起到输送水汽的作用,当急流加强与贺兰山山体相互作用后诱发暴雨,且偏南急流偏转为西南急流,低空急流转向后与暴雨相互促进使降水加强;而“6·04”暴雨过程中宁夏北部地区一直处在中尺度低涡东南侧和东南急流左侧的有利动力条件下。(3) 数值敏感性试验的结果表明,减弱低空急流后,两次暴雨过程的降水强度均减弱,减小的区域分别位于贺兰山山区和宁夏平原中部地区,其中低空急流中的南风分量对降水的强度有重要影响。(4) 诊断分析结果显示,低空急流对“7·18”过程的影响主要体现在加强迎风坡垂直运动的动力作用,对“6·04”过程的影响则主要体现在急流左侧的动力辐合抬升作用,急流强度减弱对“7·18”过程水汽输送的影响较“6·04”过程更大。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    贺兰山东麓20次暴雨过程环流形势及低空急流特征
    李超,隆霄,曹怡清,王思懿,韩子霏,王晖
    2022 (6):  1753-1767.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.06
    摘要 ( 440 )   HTML ( 7 )   PDF(14690KB) ( 85 )  

    贺兰山东麓是中国西北极端暴雨易发区之一,为了进一步探究该地区暴雨发生时大气环流配置及低空急流系统演变特征,提高该地区暴雨预报准确率及防灾减灾能力,本文利用加密地面降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2009—2020年贺兰山东麓20次暴雨事件的形成机理进行了综合分析。结果表明:(1) 依据500 hPa环流形势特征可将该地区20次暴雨过程分为高空槽前型和西太平洋副热带高压西北侧型。高空槽前型降水是在高空西风槽影响下,配合高空急流及低空水汽辐合场发生与维持,副高西北侧型降水过程中贺兰山东麓位于西太平洋副热带高压西北侧,副高边缘带来充沛水汽,高低空动力辐合配合使得该类降水强度更强。(2) 两类降水过程对应的低空急流系统存在明显差异,副高西北侧型降水其低空急流呈北进增强-南退减弱特点,急流轴在贺兰山体左侧,在暴雨过程中起到了水汽输送及增大迎风坡风速等作用。(3) 高空槽前型降水过程中低空急流多呈东移减弱特点,急流轴位于山体右侧,低空急流动力作用所产生的中尺度气旋的发展演变对此类暴雨的触发与维持起到重要作用。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    西安市热岛效应与污岛效应的相互作用研究
    蒋子琪,王旭红,冯子豪,崔思颖,杨霞
    2022 (6):  1768-1781.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.07
    摘要 ( 231 )   HTML ( 12 )   PDF(19127KB) ( 81 )  

    地表/冠层城市热岛(SUHI/CUHI)效应与大气/近地表城市污岛(AUPI/NSUPI)效应相互作用、相互影响,对城市生态环境安全造成了极大的威胁。利用地温、气温、气溶胶光学厚度、PM2.5数据,基于空间耦合性分析和归因量化估算方法,对2003—2020年西安市辐射效应下AUPI对SUHI、湍流混合下CUHI对NSUPI的作用关系进行研究。结果表明:(1) 由于冬季气溶胶辐射效应存在昼夜差异,冬季白天SUHI强度小于-0.2 K,气溶胶辐射冷却效应强导致城市地温低,城市比乡村冷;而夜晚SUHI强度大于2.2 K,气溶胶长波辐射效应增强,悬浮在城市空间的污染物颗粒成为城市的“保温层”;(2) 春、夏季CUHI持续增强时,湍流混合作用加强导致近地表污染物颗粒扩散,城市PM2.5浓度与NSUPI强度均降低;秋、冬季由于大气逆温层的影响,阻碍了由CUHI效应驱动的空气上升湍流运动,在近地表区域PM2.5颗粒聚集、堆积,NSUPI随之增强。(3) 归因分析雾霾对地表热岛的贡献值表明,夜晚气溶胶光学厚度(AOD)均与SUHI呈显著负相关,相关系数分别为-0.431、-0.386,雾霾对夜晚地表热环境主要为辐射降温效应,而对城市热岛局地气候的减弱或增强作用主要归因于城乡AOD的正负差值。城市热岛效应与污岛效应的变化密不可分,因此推进城市气候和城市污染的综合性研究对绿色城市生态环境建设具有十分重要的意义。

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    水土资源
    1956—2021年疏勒河流域主要河流出山径流变化及成因分析
    王学良,陈仁升,刘俊峰,韩春坛
    2022 (6):  1782-1792.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.08
    摘要 ( 542 )   HTML ( 22 )   PDF(9945KB) ( 136 )  

    基于1956—2021年疏勒河、石油河和党河出山口水文站的实测径流量和托勒气象站以及再分析气象数据,采用Sen’s slope估计法、Mann-Kendall检验法,分析了3条河流径流变化特征及其成因。结果表明:(1) 1956—2021年3条河流出山径流量变化均为增加趋势,其中疏勒河和党河为显著性增加趋势,石油河为非显著性增加趋势。(2) 3条河流突变年份分别在1998年、2007年和1982年,突变后径流量显著增加,疏勒河变化率为60%,石油河和党河大约为20%。(3) 疏勒河和石油河径流量在2000s后为研究时段丰水期,而党河在1980s后缓慢增加并在2020s初出现历史丰水值。(4) 受波动性降水增加和1986年后加速上升的气温所引起冰川加速消融等原因的共同影响,3条河流出山径流量的年平均和各季节流量均为增加态势。

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    基于氢氧稳定同位素特征的潜水蒸发影响程度研究
    蒋磊,赵毅,张鹏伟,何亮,摆翔
    2022 (6):  1793-1800.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.09
    摘要 ( 160 )   HTML ( 6 )   PDF(6109KB) ( 105 )  

    干旱绿洲区在新疆发挥着重要的生态保护与水源涵养功能,区内的地下水不仅提供了宝贵的淡水资源,更是植物水分的主要来源。开展潜水蒸发影响程度研究,对分析干旱绿洲区土壤水分运移,土壤水与地下水转化关系、植物水分利用等方面都具有十分重要的意义。本文采用环境同位素、土壤物理和化学分析方法研究了新疆塔里木河下游干旱绿洲区胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)等典型植被生长区的土壤剖面特征。结果表明:塔里木河下游干旱绿洲区具有强烈的潜水蒸发和毛细作用,对土壤水氢氧稳定同位素的分馏、土壤含水率、土壤含盐量的分布具有较大影响;自潜水面向上,随着高度增加,土壤水的氢氧稳定同位素值逐渐减小,并在1~1.5 m处达到最小值后又逐渐增大;土壤含水率逐渐减小,至1~1.5 m处土壤含水率减小的速率减缓;土壤含盐量在潜水面附近总体保持稳定,至1~1.5 m处含盐量逐渐开始增大;综合不同植被生长区土壤剖面数据,反映出该区秋季潜水蒸发影响深度为1~1.5 m。利用氢氧稳定同位素的分馏特征来研究干旱绿洲区潜水毛细高度及蒸发深度,可以获得传统水文地质和潜水蒸发实验无法得到的信息。

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    基于可持续发展目标的吉尔吉斯斯坦水环境承载力评价
    王维璐,刘铁,罗格平
    2022 (6):  1801-1809.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.10
    摘要 ( 196 )   HTML ( 9 )   PDF(2573KB) ( 93 )  

    本研究借鉴2030可持续发展目标(SDGs)的评估指标,采用熵值法和层次分析法确定指标权重,利用主成分分析法分析2006—2020年吉尔吉斯斯坦水环境承载力变化趋势,通过向量模法确定了影响吉尔吉斯斯坦水环境承载力的主要影响要素。结果表明:2006—2020年吉尔吉斯斯坦水环境承载力总体呈增强趋势。水环境和社会经济子系统促进水环境承载力持续升高,而水生态和水资源子系统限制水环境承载力。人口密度、用水紧缺度、水体面积、可再生水资源人均占有量是限制水环境承载力的主要影响因素。增加城镇化率、提升用水效率、减少废污水排放量和提高废水处理率是吉尔吉斯斯坦水环境承载力提高的有效途径。

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    甘肃省灰水足迹变化特征及驱动因素
    尹明财,朱豪,胡圆昭,李振中,张济世
    2022 (6):  1810-1818.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.11
    摘要 ( 221 )   HTML ( 16 )   PDF(2755KB) ( 264 )  

    利用STIRPAT模型分析了灰水足迹的驱动因素,研究了甘肃省2011—2020年的灰水足迹变化。结果表明:在这10 a间灰水足迹整体下降,下降了378.53 ×108 m3;最大降幅为81%。其中生活灰水足迹、农业灰水足迹、工业灰水足迹占比为43%、38%、19%。种植业灰水足迹大于畜牧业灰水足迹。灰水足迹强度整体出现下降趋势,说明水资源利用率逐年提高。从水污染程度和剩余灰水足迹来看,2011—2016年甘肃省水污染水平均大于1,水资源污染比较严重。剩余灰水足迹从2017—2020年呈现为负值,说明水质呈现上升的趋势,水环境问题得到改善,水资源持续性增加。从甘肃省灰水足迹的驱动因素来看,城镇化水平、人均GDP、第一、二、三产业产值、灰水足迹强度、社会消费品零售总额均会促进灰水足迹的增加,影响系数分别为0.142、0.126、0.052、0.382、0.132、0.916、0.1。根据影响系数的大小,可以去制定相关的政策,减少甘肃省的灰水足迹,从而减轻水环境压力。

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    鄂尔多斯市土壤侵蚀时空演变及影响因子分析
    赵蒙恩,闫庆武,刘政婷,王文铭,李桂娥,吴振华
    2022 (6):  1819-1831.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.12
    摘要 ( 228 )   HTML ( 21 )   PDF(14176KB) ( 123 )  

    精确评估鄂尔多斯市土壤侵蚀时空变化并研究其影响因子,为该区域生态环境治理与矿区的水土保持提供参考。本文运用RUSLE模型和地理探测器方法,研究2000—2019年鄂尔多斯市土壤水力侵蚀状况,并分析其影响因子。结果表明:(1) 鄂尔多斯市2000年,2005年,2010年,2015年以及2019年的平均土壤侵蚀量分别为3865.49 t·km-2·a-1,2932.85 t·km-2·a-1,2890.21 t·km-2·a-1,3711.10 t·km-2·a-1,4308.21 t·km-2·a-1,在研究的20 a间平均土壤侵蚀量先减后增,采矿活动的增加是土壤侵蚀加重的主要原因。(2) 煤矿区20 km缓冲区内的土壤侵蚀情况向好的方向发展,矿区的生态治理措施有效且可行。(3) 坡度对鄂尔多斯市土壤侵蚀的解释力最强,被认定为主导因子,因子间的协同作用对土壤侵蚀的解释力有所增强。鄂尔多斯市土壤侵蚀情况以微度和轻度侵蚀为主,>35°坡度区间、0~0.3植被覆盖度区间和工矿用地是易发生土壤侵蚀的区域。因此,适当增加植被覆盖可以有效地防治水土流失。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    不同人工林对奈曼沙区土壤团聚体的影响
    吴际,杨光,韩雪莹,温雅琴,杨溢文,李文龙,刘一
    2022 (6):  1832-1841.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.13
    摘要 ( 155 )   HTML ( 11 )   PDF(6404KB) ( 182 )  

    为分析奈曼沙区不同人工林土壤团聚体组成及其稳定性变化,从中筛选最佳水土保持与防风固沙林型。以奈曼沙区杨树、油松和樟子松人工纯林林下土壤为研究对象,通过干筛和湿筛的方法,研究0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土层土壤团聚体的组成,以土壤稳定性指标来评价土壤状况。结果表明:(1) 3块人工林林下土壤大团聚体的含量在干筛和湿筛的结果中差异较大,其土壤结构体破碎率(PAD)值进一步说明水稳定性团聚体在反映奈曼沙区人工林土壤团聚体稳定性中更具有代表性,且2种筛分条件下,0~20 cm土层土壤>0.25 mm团聚体的含量(R>0.25)显著高于40~60 cm土层。(2) 结合不同人工林对土壤团聚体R>0.25、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)值的表现,樟子松土壤结构性最好,其水稳定性最高,D值相对较低。(3) 土壤团聚体直径值和分形维数D值与各粒径含量呈明显的线性关系,但是相关系数正负临界点不同,2 mm与0.25 mm粒级是土壤团聚化过程中的分界线,可分别作为表征土壤机械稳定性、水稳定性的直观参数。综合试验结果表明,对于生态脆弱的奈曼沙区种植樟子松可以有效改善土壤结构,适宜在该地固沙工作中推广。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    长期围封对高寒草地土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响
    愚广灵,李凯辉,周建勤,李可依,丛孟菲,胡洋,王旭阳,贾宏涛
    2022 (6):  1842-1851.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.14
    摘要 ( 192 )   HTML ( 12 )   PDF(14823KB) ( 69 )  

    为评价长期围封对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响,选择巴音布鲁克高寒草地(高寒草甸、高寒草甸草原和高寒草原)长期围封(围栏设置于1984年)与自由放牧的样地作为研究对象。分析0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层中水稳性团聚体组分、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和土壤可蚀性(K值)。结果表明:(1) MWD最小值出现在高寒草甸0~5 cm土层自由放牧处理下,其数值为1.75 mm。高寒草甸和高寒草甸草原围封和自由放牧下20~30 cm土层的MWD和GMD没有显著性差异(P>0.05),而高寒草原差异显著(P<0.05)。(2) 高寒草原放牧处理10~20 cm土层K值最高为0.136,在所有处理中抗侵蚀能力最弱。(3) 冗余分析发现,全钾、全磷、pH和土壤有机碳SOC是影响土壤可蚀性K值和MWD的最主要因素。(4) 巴音布鲁克高寒草地0~10 cm土层以>2 mm大团聚体为主,长期围封导致0~10 cm土层土壤团聚体稳定性更强;且草地类型、围封和土层均对土壤团聚体稳定性和可蚀性有着显著的影响,说明长期围封可以提高土壤团聚体的水稳定性和抗侵蚀能力。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    植物生态
    光藓科植物在中国新疆的发现
    买买提明·苏来曼,艾拉努尔·卡哈尔,梁灵炜,马木尔别克·马看,王鹏军
    2022 (6):  1852-1855.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.15
    摘要 ( 271 )   HTML ( 5 )   PDF(17128KB) ( 55 )  

    本文报道了中国第二次记录,新疆新记录光藓科 (Schistostegaceae) 植物光藓 [Schistostega pennata (Hedw. ) F. Weber & D. Mohr ]在中国新疆阿尔泰山的发现,对其形态特征和生态环境进行了描述和讨论。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    腐木烟杆藓(Buxbaumia viridis)在新疆的新记录及在中国分布的历史更正
    古丽斯旦·艾尼瓦尔,王鹏军,艾拉努尔·卡哈尔,买买提明·苏来曼
    2022 (6):  1856-1861.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.16
    摘要 ( 184 )   HTML ( 7 )   PDF(11806KB) ( 64 )  

    通过对采自新疆生产建设兵团78团克什库什台的特殊的苔藓植物标本的鉴定,首次发现了腐木烟杆藓[Buxbaumia viridis (Moug. ex Lam. & DC.) Brid. ex Moug. & Nestl.]在新疆的分布。这是自陕西错误记载100多年以来,我国首次正式发现该种。本文详细叙述了腐木烟杆藓在中国分布的历史更正,描述了该种的形态特征、地理分布及生境,对其蒴齿和孢子进行了扫描电镜观察,并提供了该种的图版和中国烟杆藓属的分种检索表。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    沙地盐胁迫对油莎豆幼苗生理生长影响的模拟研究
    马兴羽,黄彩变,曾凡江,李向义,张玉林,丁雅,高艳菊,徐梦琪
    2022 (6):  1862-1874.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.17
    摘要 ( 178 )   HTML ( 7 )   PDF(6599KB) ( 120 )  

    为了解油莎豆(Cyperus esculentus)幼苗对沙化土地盐胁迫的生理生长适应性,本研究在温室条件下以风沙土为培养基质,采用盆栽试验对油莎豆幼苗进行不同浓度NaCl胁迫处理,分析盐胁迫30 d和50 d后油莎豆幼苗的生长、生理生化特性及Na+和K+平衡。结果表明:(1) 盐胁迫30 d和50 d后,油莎豆幼苗地上和地下部分均在NaCl浓度≤ 0.5 g·kg-1时生长良好,但株高明显降低;在NaCl浓度≥1.0 g·kg-1时,地上及地下部干重、株高和叶面积均出现不同程度下降。(2) 盐胁迫30 d时主要通过脯氨酸大量积累来减轻盐胁迫,在50 d时主要通过可溶性蛋白和可溶性糖的大量累积来提高其渗透调节能力以适应盐胁迫。(3) 随NaCl浓度的增加,叶片与根系Na+含量和Na+/K+均显著增加,说明其离子平衡遭到破坏。(4) 隶属度综合评价结果表明,NaCl浓度≤ 0.5 g·kg-1时油莎豆幼苗的综合生理生长表现没有发生明显变化,但超过1.0 g·kg-1时则显著下降,这表明油莎豆幼苗具有一定的耐盐性,在沙地轻度盐胁迫条件下可以正常生长。

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    柠条种子萌发对不同温度和土壤含水量的响应
    杨慧,张泽,张兰,闫兴富
    2022 (6):  1875-1884.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.18
    摘要 ( 218 )   HTML ( 7 )   PDF(11318KB) ( 66 )  

    柠条(Caragana korshinskii)是我国西北荒漠和半荒漠地区沙地草场的豆科旱生灌木,也是该区水土保持和防风固沙实践中广泛应用的主要灌木树种之一。本文在人工气候箱控制的6个恒温(5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃和30 ℃)条件下,设置不同梯度的土壤含水量处理(4%、8%、12%、16%、20%和30%),研究了柠条种子萌发对温度和土壤含水量的响应。结果表明:(1) 温度和土壤含水量及二者的交互作用对柠条种子萌发率、萌发速率、萌发指数和活力指数均具有极显著影响。在10 ℃下萌发率最高达87.5%,在15 ℃、20 ℃和25 ℃下也较高,当温度增至30 ℃时萌发率大幅降低;萌发速率、萌发指数和活力指数均在5 ℃下最小,且均随温度升高先增大后减小,在25 ℃或15 ℃最大。(2) 随着土壤含水量增加,萌发率、萌发指数和活力指数在不同温度下均呈先升高后降低的趋势,在5 ℃下的30%土壤含水量处理最大,其他温度下均在20%或16%时最大;萌发速率在5 ℃下随土壤含水量增加逐渐升高,在其他温度下随土壤含水量增加先升高后降低,其中10 ℃、15 ℃和20 ℃下的20%处理最大,而25 ℃和30 ℃下的16%处理最大。夏秋季节较高的温度和土壤含水量对柠条种子萌发的抑制可能是保证部分种子进入土壤种子库并降低幼苗死亡风险的保护性策略,而种子在早春的较低温度和土壤含水量条件下萌发可能是对这种抑制作用的一种补偿。

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    阿尔泰山东部林区森林种群结构和空间分布格局
    徐俏,赵万羽,魏岩,叶茂,赵新风
    2022 (6):  1885-1895.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.19
    摘要 ( 323 )   HTML ( 19 )   PDF(2675KB) ( 151 )  

    以新疆阿尔泰山富蕴林区乔木为研究对象,利用设置典型样带进行样方调查的方法,分析阿尔泰山东部林区的树种组成和优势种径级结构、不同龄林的生境特征及空间分布格局。结果表明:(1) 西伯利亚云杉(Picea obovata)、西伯利亚落叶松(Larix sibirica)、疣枝桦(Betula pendula)和欧洲山杨(Populus tremula)为富蕴林区的优势种,个体数量占总数量的99.99%,稀有种和偶见种占总物种的0.013%;(2) 优势种的径级结构与所有乔木的径级结构相似,近似于倒“U”型,以中径级个体居多;(3) 从物种分布与环境因子的关系来看,海拔和坡向的影响较大,与土层厚度的关系不明显;(4) 4个树种的空间分布格局均为集群分布,按照龄组划分,其幼龄林均为均匀分布。不同林龄树种的空间分布格局是天然森林树种长期适应环境条件变化而形成,反映出这一区域森林树种动态变化、森林物种之间的竞争扩散及与环境之间的关系,可为本区域森林保护和管理提供参考。

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    生态与环境
    基于InVEST模型的新疆天山碳储量时空演变研究
    卢雅焱,徐晓亮,李基才,冯小华,刘璐媛
    2022 (6):  1896-1906.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.20
    摘要 ( 498 )   HTML ( 38 )   PDF(9247KB) ( 191 )  

    研究土地利用变化对天山碳储量时空变化的影响机制,对于干旱区山地生态系统保护及区域经济社会可持续发展具有重要意义。基于1990—2020年新疆天山土地利用数据,利用InVEST模型碳储量模块,估算了1990—2020年新疆天山碳储量及其空间分布格局,分析了土地利用变化对碳储量的影响。结果表明:(1) 新疆天山土地利用类型以草地和未利用地为主,其次为永久冰川和积雪以及林地,灌木、水域、建设用地和湿地的面积较少。(2) 1990—2020年新疆天山碳储量整体上呈现持续增加趋势,共增加了19.49 Tg,草地、未利用地、林地对总碳储量的贡献最大。(3) 近30 a碳储量空间分布格局相对稳定,近88%的区域没有发生明显变化,其空间分布格局与垂直自然带分布密切相关。(4) 草地、永久冰川和积雪、未利用地3种土地利用类型的转化是新疆天山碳储量时空演变的主要贡献者。该研究可为干旱区山地生态系统碳平衡管理和减排增汇政策制定提供科学支撑,对于建设绿色丝绸之路和构建中国-中亚命运共同体具有重要意义。

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    阿克苏地区植被生态质量时空变化及其驱动机制
    方贺,严佩文,石见,康娟,刘海蓉,陈丹,罗继,徐栋
    2022 (6):  1907-1916.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.21
    摘要 ( 221 )   HTML ( 15 )   PDF(18869KB) ( 76 )  

    植被生态质量是评价陆地生态系统的重要指标,如何使用遥感技术研究植被质量状况时空演变规律对生态文明建设具有重要的参考价值。阿克苏地区作为我国典型的气候变化敏感区与生态环境脆弱区,研究其植被生态状况具有重要的现实意义。本文结合多源遥感数据与气象观测资料,探究了阿克苏地区2000—2021年生长季5—9月植被生态质量时空变化及其对气候变化与人类活动的响应。结果表明:(1) 2000—2021年,阿克苏地区植被覆盖度、植被净初级生产力呈上升趋势,植被“绿度”显著提升;(2) 2000—2021年,阿克苏地区植被生态质量呈稳步上升趋势,且绿洲边缘荒漠、裸地区域植被生态质量上升区域面积显著扩张;(3) 阿克苏绝大部分地区的植被生态质量指数(VEQI)变化的主导因素为人类活动,而仅在温宿县北部等小部分区域,气候变化主导了VEQI的变化。本文利用多个植被生态参数分析了阿克苏地区近22 a植被生态质量时空变化及其驱动因素,可为地区生态文明建设提供数据基础和技术支撑。

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    1994—2018年哈萨克斯坦首都圈植被NPP时空变化特征及驱动因素
    陈玉森,艾柯代·艾斯凯尔,王永东
    2022 (6):  1917-1929.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.22
    摘要 ( 305 )   HTML ( 13 )   PDF(20870KB) ( 77 )  

    厘清气候变化和人类活动对植被净初级生产力(NPP)的影响,对区域生态系统变化与可持续发展具有重要意义。基于CASA模型,利用1994—2018年5期Landsat遥感影像及气象数据,通过仿真情景实验研究了人类活动和气候变化对哈萨克斯坦首都圈植被净生产力的影响。结果表明:(1) 1994—2018年间,哈萨克斯坦首都圈植被NPP呈波动上升趋势,NPP多年均值为226.21 g C·m-2·a-1;(2) 首都圈人工造林面积不断增加,对NPP有显著的正增益效果(0.38 Tg C·a-1, P<0.01),而气候变化对NPP影响波动比较大,整体上呈现负增益效果(-0.07 Tg C·a-1, P=0.34);在土地覆盖变化和气候变化共同作用下,哈萨克斯坦首都圈植被NPP总体上呈显著正增益效果(0.27 Tg C·a-1, P<0.1)。相较于气候变化,人类活动对植被净初级生产力影响更加明显,相关性也更强;(3) 气候因子中温度、太阳辐射和降水是影响NPP的主要因素。1994—2000年和2006—2012年期间由于温度的升高和降雨量的减少导致NPP损失,分别由218.50 g C·m-2·a-1、201.19 g C·m-2·a-1降到189.00 g C·m-2·a-1、188.48 g C·m-2·a-1;2000—2006年和2012—2018年期间随着降水条件的改善,该地区NPP均值显著上升,均值分别达到201.19 g C·m-2·a-1、207.73 g C·m-2·a-1。本文研究结果有助于揭示气候变化和人类活动对植被NPP的影响机制,可为改善荒漠草原区生态环境质量,缓解全球变暖问题和实现哈萨克斯坦2060年碳中和目标提供参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    宁夏东部半干旱区典型植物群落遥感分类特征
    庞海威,余殿,任成宝,张玉,郑彩之,郭佳诚,边振,桑国庆
    2022 (6):  1930-1941.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.23
    摘要 ( 199 )   HTML ( 9 )   PDF(27739KB) ( 64 )  

    以宁夏哈巴湖国家级自然保护区为研究区域,对区域尺度上典型植物群落遥感提取信息进行研究,验证基于多时相Landsat 8数据对该地区植物群落提取的适用性。在最佳指数因子的基础上,确定最优波段组合;同时结合面向对象的分类方法,对比分析采用单期影像与2期影像不同波段组合的共计8组分类实验,探究多时相数据对分类精度的影响。结果表明:(1) 不同分割参数设置对分类精度有一定影响,紧致度因子和形状因子分别在0.7和0.1时,达到实验最优分类效果;(2) 研究区内人工大面积种植的植被,其分类效果较好,白刺、芨芨草等天然混生的植物群落容易造成误分混分;(3) 由最终分类精度可知,采用多时相数据进行分类可大大提高分类精度,较单时相数据总体分类精度和Kappa系数最大提升了8.24%和0.10,可有效提高研究区植被信息的提取精度。

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    农业生态
    水资源“三条红线”约束下玛纳斯河灌区退耕土壤质量评价
    黄洲,杨广,苏军,李小龙,刘兵,何新林,乔长录,李鹏飞,王春霞,赵丽
    2022 (6):  1942-1951.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.24
    摘要 ( 177 )   HTML ( 7 )   PDF(8152KB) ( 49 )  

    水资源“三条红线”约束促使以农业用水为主的区域逐步开展退地减水措施,有效地保证了用水总量控制指标,也产生部分土地退耕撂荒的土壤质量下降问题。本文以水资源“三条红线”约束下新疆玛纳斯河灌区退耕土壤为研究对象,分析对比了退耕地块(RF)和临近耕作地块(CK)土壤pH值、可溶性总盐(TDS)、有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和速效钾(AK)7个土壤质量指标,通过构建模糊综合评价模型计算RF和CK土壤肥力指数,分析水资源“三条红线”约束下玛纳斯河灌区退耕土壤质量。结果表明:(1) 退耕地块和临近耕作地块pH在7.18~8.78之间,总体上与土壤深度呈正相关。退耕地块含盐量整体比临近耕作地块高10.84%,盐分主要分布在40~100 cm。(2) 退耕地块的土壤养分整体上低于临近耕作地块,其中碱解氮差异最大,低了22.15%。(3) 退耕地块和临近耕作地块土壤肥力评价指数范围为0.49~0.77,土壤质量均在中等偏上,临近耕作地块比退耕地块肥力指数均值高6.67 %。研究结果可为灌区水资源总量约束下退地方案的实施及土壤质量保护提供理论依据。

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    全生育期咸水滴灌对土壤盐分累积和棉花生长的影响
    郭晓雯,刘佳炜,郑志玉,闵伟
    2022 (6):  1952-1965.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.25
    摘要 ( 214 )   HTML ( 8 )   PDF(8135KB) ( 46 )  

    通过研究不同灌溉水盐度和施氮量对土壤可溶性盐离子、土壤元素、酶活性、棉花生长和产量的影响,分析三者之间的关系。试验设置3种灌溉水盐度,即:0.35 dS·m-1(淡水,FW)、4.61 dS·m-1(微咸水,BW)和8.04 dS·m-1(咸水,SW);施氮量分别为0 kg·hm-2(N0)和360 kg·hm-2(N360)。结果表明:(1) 与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著降低棉花生物量和籽棉产量;与不施氮处理相比,施氮处理显著增加棉花生物量和籽棉产量。(2) 随灌溉水盐度增加,Na+、Ca2+、Cl-和Ca含量显著增加, S O 4 2 - H C O 3 -、Mg2+、Na、Ni、Co、Cr、K、Fe、Se和Cu含量显著降低;在施氮条件下,Na+、Ca2+、Cl- S O 4 2 -含量显著增加, H C O 3 -、Mg2+、K+、P、K、Ca、Fe、Se、Zn、Al和Mg含量显著降低。(3) 随灌溉水盐度增加,蔗糖酶、过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶、羟胺还原酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性显著降低,硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性显著增加;施氮显著增加土壤酶活性。综合分析,咸水灌溉降低了土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶、羟胺还原酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性,使得籽棉产量降低,咸水中的可溶性盐分离子Cl- S O 4 2 -、Na+和Ca2+是酶活性变化的主要驱动因子。

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    温度升高下降水和施氮对旱地春小麦产量和生物量影响的模拟与分析
    张康,聂志刚,王钧,李广
    2022 (6):  1966-1975.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.26
    摘要 ( 140 )   HTML ( 6 )   PDF(4071KB) ( 54 )  

    为了探索温度升高下降水和施氮对半干旱地区春小麦产量和生物量的影响。基于甘肃省定西市安定区1971—2018年气象数据,依据定西市安定区凤翔镇安家沟村2014—2018年大田试验数据,利用APSIM进行了5个温度变化梯度(0 ℃,0.5 ℃,1 ℃,1.5 ℃,2 ℃),5个降水变化梯度(-20%,-10%,0%,10%,20%)和4个施氮处理(0 kg·hm-2,55 kg·hm-2,110 kg·hm-2,220 kg·hm-2)的模拟实验,通过回归方程、单因素分析和互作分析对旱地春小麦产量和生物量进行分析,通过温度升高下降水和施氮的关系对小麦产量进行分析。结果表明:(1) 模型模拟的小麦产量和生物量归一化均方根误差(NRMSE)为7.47%和7.66%,模型有效性指数(ME)为0.91和0.85,灌浆期NRMSE为1.73%,模型有效性指数为0.98,表明该模型可以较好地反映温度、降水和施氮对春小麦产量和生物量影响。(2) 当温度升高时,春小麦产量和生物量呈开口向上抛物线负效应变化;当施氮量增加时,春小麦产量和生物量呈开口向下抛物线变化,阈值为122.11 kg·hm-2和129.06 kg·hm-2,产量和生物量的最优值为2574.86 kg·hm-2和5777.39 kg·hm-2;降水量增加会对春小麦产量和生物量产生呈开口向上抛物线正效应变化。(3) 温度和施氮量之间的交互作用为负;温度和降水量之间的交互作用为负;施氮量和降水量之间的交互作用为正。(4) 0 ℃、0.5 ℃、1 ℃、1.5 ℃、2 ℃下产量达到最优时,降水量均应增加20%,施氮量分别为:156.2 kg·hm-2、149.6 kg·hm-2、131.56 kg·hm-2、110.0 kg·hm-2、107.8 kg·hm-2。(5) 温度、施氮和降水3个因素对产量影响顺序为: 降水>施氮>温度;合理的水氮协同能够减缓温度升高对产量的负效应。

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    不同灌溉量对新疆棉花生长发育及产量形成的影响
    张慧,张凯,陈冰,杨川,柳萍
    2022 (6):  1976-1985.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.27
    摘要 ( 271 )   HTML ( 17 )   PDF(3628KB) ( 133 )  

    研究了不同灌溉量对新疆棉花生长发育及产量形成的影响,旨在为新疆高产棉田水分高效利用提供理论依据。在膜下滴灌条件下开展大田试验,以正常灌溉量为对照(3071 m3·hm-2,I100),设3个亏缺梯度,轻度亏缺(2686 m3·hm-2,I85),中度亏缺(2421 m3·hm-2,I75),重度亏缺(1955 m3·hm-2,I60),在不同生育期测定了棉花株高、主茎节数、果枝数、结铃和脱落特征,在采收期测定了棉花产量构成,并计算了灌溉水利用效率。结果表明:(1) 各亏缺灌溉处理比正常灌溉处理下棉花的蕾期、花期、盛铃期、吐絮期分别提前了1~2 d、2~4 d、3~8 d、4~11 d;(2) 在进入铃期之前,棉花株高、主茎节间长度表现出随着灌溉量减少呈现先增加后降低的趋势,铃期之后均随着灌溉量的减少而降低;棉花在中部和下部冠层的结铃数和坐果数均随着灌水量的降低而减少,其中中部冠层的坐果数在不同灌溉处理间差异显著(P<0.05);(3) 在采收期,I100处理的籽棉产量为6090 kg·hm-2,分别比亏缺灌溉处理高出7.4%~27.3%;灌溉水利用效率随着灌溉量的减少而提高,最高为2.27 kg·m-3。在综合考虑农业生产、水资源高效利用和生态环境等方面效益时,建议对新疆棉花进行适度亏缺灌溉,在保证较高作物产量的同时,提高灌溉水利用效率、节约水资源,实现社会经济和生态环境效益的最优化。

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    其他
    巴托拉等冰川的新近变化及对中巴公路的影响
    李志杰,王宁练,常佳雯
    2022 (6):  1986-1995.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.28
    摘要 ( 577 )   HTML ( 26 )   PDF(13345KB) ( 97 )  

    喀喇昆仑公路是推动我国新疆地区对外开放的重要通道,长期受到冰川灾害的影响,尤以罕萨河中游的巴托拉段最为严重。本研究基于野外考察、遥感影像等资料,分析了巴托拉、帕苏、固尔金冰川近百年的变化、变化原因及对公路的影响。结果表明:(1) 近百年来,特别是2000年以来,巴托拉、帕苏、固尔金冰川总体处于微弱退缩状态,对公路的直接威胁趋于减弱。(2) 巴托拉、帕苏、固尔金冰川消融加剧与冰舌波动导致融水径流频繁迁移,冰川融水洪水、冰湖溃决洪水、冰川泥石流等次生灾害对公路安全运行的影响正日渐凸显。(3) 巴托拉段冰川变化对公路最直接的威胁在于2021年6—7月巴托拉河新的改道,改道后水流将直接冲击侵蚀路基,影响公路安全。本研究成果可为中巴公路沿线以及我国西部与中亚、南亚其他陆路通道的冰川灾害监测防治提供参考借鉴。

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    内蒙古地表冻融指数动态变化与驱动因素分析
    张昊琛,萨楚拉,孟凡浩,罗敏,王牧兰,高红豆
    2022 (6):  1996-2008.  doi: 10.13866/j.azr.2022.06.29
    摘要 ( 291 )   HTML ( 9 )   PDF(11588KB) ( 110 )  

    基于内蒙古45个气象站点1980—2019年日均地表温度数据、结合中国第一代全球陆面再分析产品(CRA)数据以及NDVI数据,利用趋势分析法、相关性分析法和灰色关联度,对内蒙古近40 a地表冻融指数时空变化特征及驱动因素进行分析。研究表明:(1) SFI(地表冻结指数)年均值的空间分布特征表现出自西南向东北递增的规律,STI(地表融化指数)则反之,纬度是影响地表冻融指数空间分布的关键因子。研究期间SFI和STI分别呈现出显著下降和上升趋势,多年变化范围分别为956.1~1848.3 ℃·d和3717.6~4442.3 ℃·d,变化率分别为-156.4 ℃·d·(10a)-1和152.4 ℃·d·(10a)-1;与季节冻土区相比,多年冻土区的冻融指数对气候变暖的响应更加敏感。(2) 研究区近40 a土壤表层含水量、降水量、NDVI呈增加趋势,雪深呈减少趋势,但年际变化表现出不同的空间差异性,多年冻土区呈暖干化发展趋势,季节冻土区呈暖湿化发展趋势。(3) 地表冻融指数与影响因素以负相关关系为主,SFI与影响因素在多年冻土区大部呈正相关关系,在季节冻土区大部呈负相关关系,STI则反之。内蒙古地表冻融指数变化受影响因素共同驱动,0.4 m土壤含水量是影响SFI变化的主导因素,NDVI是影响STI变化的主导因素。研究结果可为内蒙古冻土退化、农牧业生产等提供科学的参考。

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