干旱区研究

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第40卷第8期封面与目录

2023 (8): 0.

摘要 ( 52 )

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宁夏六盘山区地面雨滴谱特征统计分析

马思敏, 舒志亮, 常倬林, 周楠, 刘士军

2023 (8): 1203-1214. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.01 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.01

摘要 ( 207 )

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利用2020—2021年六盘山区58次降雨过程不同站点的雨滴谱数据，对层状云、对流云、积层混合云三类降雨的微物理参量、雨滴谱平均特征，以及Gamma分布参数等进行了分析。结果表明：（1）同一站点的各微物理参量以及特征直径均值表现为：对流云>积层混合云>层状云；在层状云和积层混合云中，平均直径D_ave、众数直径D_mode表现为山腰大于山顶和山底，随着东、西坡两侧海拔高度的升高，其最大直径D_max、质量加权平均直径D_m、雨强R、雷达反射率Z、液态含水量Q逐渐增大；（2）层状云和积层混合云小雨滴对雨强和数浓度的贡献均为最大，对流云小雨滴对数浓度贡献最大，而中等雨滴对雨强的贡献最大；（3） Gamma分布的参数N₀（阶距参数）、 μ（形状参数）、λ（斜率参数）随着海拔高度的升高而减小，μ-λ拟合曲线的斜率与降水类型密切相关；（4）山顶站点雨滴粒子数浓度N_w较山脚站点有所减小，而平均尺度D_m增大；（5）西北气流型的雨滴谱各特征直径参量及各微物理参量大于东高西低型和平直气流型。

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天山北坡中段雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

周小东, 常顺利, 王冠正, 张毓涛, 喻树龙, 张同文

2023 (8): 1215-1228. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.02 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.02

摘要 ( 242 )

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分析树木径向生长对气候变化的响应，有利于准确预测未来森林的动态变化。天山北坡中山带广泛分布着以雪岭云杉（Picea schrenkiana）为单优树种的温带针叶林，本研究采集该处高海拔雪岭云杉树芯样本，用树木年轮学方法探究雪岭云杉径向生长对气候因子及干旱事件的响应特征。结果表明：（1） 1960—2020年，雪岭云杉树轮宽度指数呈极显著上升趋势，未出现生长衰退现象，表明近期雪岭云杉生长状况良好。（2）雪岭云杉树轮宽度主要与当年6—8月气温，4月降水及除当年7月外的各月scPDSI显著正相关；滑动相关显示，雪岭云杉树轮宽度与气候因子的关系不稳定，1991年后，云杉对气候因子的正响应进一步加强。（3）雪岭云杉径向生长变化百分率在1879—1880年低于－25%，表明其在1879—1885年发生了生长衰退；随干旱频率和强度的增加，雪岭云杉应对干旱事件的抵抗力和恢复力下降，当云杉长时间处于水分较充足的环境而遭受突发干旱事件时，会导致其抵抗力严重下降，易发生生长衰退。综上所述，在气候变化背景下，升温在近期仍有利于该区域高海拔雪岭云杉径向生长，但升温过程中伴随着干旱频率和强度的增加，将使雪岭云杉的抵抗力和恢复力进一步下降，生长衰退风险升高。即在近期，雪岭云杉会在升温促进生长和干旱抑制生长间不断博弈，最终产生何种影响需进一步观察研究，未来应采取多种手段密切监测其生长动态。

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官厅和密云水库水域面积变化及影响因素比较研究

马振刚,李黎黎,张俊贵

2023 (8): 1229-1239. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.03 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.03

摘要 ( 815 )

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以首都水源涵养功能区内的官厅水库和密云水库为研究对象，评估了两个水库1980年以来的水域面积变化，分析了降水量、植被覆盖度和人为用水量三项因素的影响。利用1980—2022年长时序遥感影像提取了水库水域面积，计算了植被覆盖度，使用Pearson相关分析探讨了影响因素相关关系。研究表明：（1）自2013年以来，两个水库水域面积均持续增加至历史高位，表明水源涵养成效显著。（2）近40 a来，两个水库的水域面积变化过程同步性明显，均表现为上升期-高位保持期-下降期-地物维持期-恢复期5个阶段。（3）水库上游张家口段流域年降水量与水库面积之间没有表现出相关性；与解译影像同期的6—7月降水量与水库面积之间也没有表现出相关性。（4）官厅水库上游张家口段的植被覆盖度整体呈现上升态势，2000年是一个变异点。密云水库上游张家口段的植被覆盖度持续稳定在0.7水平上。相关分析表明，植被覆盖度与水库水域面积之间没有相关性。（5）永定河流域张家口段人为用水量从2000年来整体上逐年减少0.2×10⁸m³，与官厅水库水域面积呈显著负相关，有效增加了水库入库水量。（6） 2019年以来流域水库集中输水和引黄补水，对官厅水库水域面积和沿河地区生态补水影响较大，建议对张家口水源涵养成效从地表径流入库量、地下水回升量、生态补水量等方面进行综合评估。

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两种河道洪水演进方法在新疆山区的应用比较

汪翔, 吕海深, 朱永华, 郭晨煜

2023 (8): 1240-1247. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.04 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.04

摘要 ( 175 )

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以呼图壁河流域石门水文站以上山区河道为研究区域，利用石门站2015—2019年的日流量观测数据和1978—1983年、2008—2019年的年平均流量数据，以GFS降水资料为 WRF-Hydro模型的输入，用其内置的扩散波模式、马斯京根-康吉模式两种河道演算方式进行径流模拟，对比分析模拟径流与实测径流的差异，探讨基于WRF-Hydro模型的洪水演进方法在新疆内陆干旱区的径流模拟效果。结果表明：扩散波模式模拟效果总体优于马斯京根-康吉模式的模拟效果。分析了WRF-Hydro两种河道演算模式模拟洪水的一些特征，其中扩散波模式模拟结果较好，用时较长；马斯京根-康吉模式模拟结果不太理想，但用时短。

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洪水漫溢对塔里木河中游河岸胡杨林土壤有机碳及活性组分的影响

马继龙, 史军辉, 王新英, 阿丽亚·拜都热拉, 刘茂秀, 艾吉尔·阿不拉

2023 (8): 1248-1257. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.05 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.05

摘要 ( 160 )

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塔里木河生态输水使流域两岸洪水漫溢强度增加，进而对河岸胡杨林生态系统碳循环产生了重要影响。以塔里木河中游周期性洪水漫溢区胡杨林为研究对象，测定并分析河岸胡杨林洪水漫溢过程中漫溢前（W1）、漫溢第4 d（W2）、漫溢第17 d（W3）和退水后（W4）4个不同阶段1 m土体有机碳及活性组分含量的变化特征。结果表明：（1） SOC（土壤有机碳）含量在漫溢前均高于漫溢后；洪水漫溢对0~20 cm土层SOC含量的影响较20~100 cm土层显著；在同一阶段内，随着土层的深入，SOC含量呈降低趋势。（2） 0~10 cm及40~100 cm土层的土壤DOC（可溶性有机碳）、MBC（微生物生物量碳）含量在漫溢第4 d较漫溢前均显著升高，但随着漫溢时间的延长，其含量逐渐降低，且各阶段间差异显著(P<0.05)；同一土层随漫溢时间的延长DOC/SOC、MBC/SOC差异显著(P<0.05)。（3）漫溢前0~10 cm土层EOC（易氧化有机碳）含量高于漫溢后，其他土层EOC含量则表现为漫溢期高于漫溢前及退水后；0~10 cm、20~60 cm土层EOC/SOC在不同漫溢阶段间差异显著(P<0.05)。（4）漫溢前至漫溢第17 d SOC与DOC含量呈极显著正相关（r>0.69，n=15），退水后EOC和DOC呈显著正相关（r=0.54，n=15），漫溢前SOC和DOC含量与漫溢后各阶段含量之间相关性显著。综上所述，塔里木河中游洪水漫溢过程对河岸胡杨林SOC及活性组分分布产生了显著影响，并且各组分的敏感土层不同，SOC以0~20 cm土层影响最为显著，DOC、MBC以0~10 cm及40~100 cm土层影响最为显著，EOC则为20~60 cm土层影响最为显著，其变化规律具有森林和湿地的双重特征。

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基于随机森林算法的土壤含盐量预测

李小雨, 贾科利, 魏慧敏, 陈睿华, 王怡婧

2023 (8): 1258-1267. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.06 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.06

摘要 ( 235 )

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快速监测区域土壤盐渍化信息，对于盐渍化治理与生态环境保护具有重要意义。本文以Sentinel-2A和Landsat8 OLI遥感影像为数据源，以银川平原为研究区，利用谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）平台，基于随机森林算法，通过建立光谱指数特征与地面实测土壤含盐量之间的关系，进行土壤含盐量估算。结果表明：GEE能够为土壤含盐量预测提供可靠的数据支撑；以Sentinel-2A为数据源建立的随机森林模型具有更好的预测精度（R²=0.789，RMSE=1.487），优于Landsat8 OLI，可用于土壤含盐量高分辨率遥感估算，能够为大尺度土壤含盐量监测工作提供理论支撑。

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河套灌区不同配置农田防护林对田间土壤水分和养分储量的影响

冀明欣, 冯天骄, 肖辉杰, 辛智鸣, 李俊然, 王栋

2023 (8): 1268-1279. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.07 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.07

摘要 ( 168 )

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农田防护林作为提高生态环境效益的有效农业管理方式，对改善土壤理化性质、改善生态环境，提高作物产量具有重要意义。在河套灌区选择三种典型农田防护林（4行林带、5行林带和8行林带）测量了2019—2021年生长季农田内距防护林0.3 H、0.7 H、1 H、2 H、3 H和4 H处0~100 cm的土壤性质和防护林与农田的植被属性，测算了土壤水分储量（SMS）和土壤养分储量[碳储量(SCS)、氮储量(SNS)和磷储量(SPS)]。结果表明：（1）不同防护林系统水平方向上的土壤容重和土壤黏粒含量差异显著，在垂直方向上土壤属性均有显著差异。（2）防护林具有较好的保水性和养分供应功能，其中4行林带的土壤水分储量和养分储量高于其他林带，分别为SMS 237.44 mm、SCS 544.93 g·m^-2、SNS 953.72 g·m^-2和SPS 859.04 g·m^-2。（3） 4行林带的整体长势比较好，其平均树高为30.06 m，胸径为0.41 m，且4行防护林的作物产量最高，为15.75 t·hm^-2。（4）冗余分析结果显示，不同防护林系统中，环境因子与生态系统功能之间存在密切关系，土壤特性与土壤水分和养分储量关系密切，另外，植被属性与SNS和SPS基本呈负相关。综上所述，4行林带的水分养分供给能力最强，本研究结果可为生态脆弱地区的防护林建设和生态修复提供有效的理论依据。

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新疆苋属新记录植物

王超, 马占仓, 潘成南, 吴星月, 宋文丹, 阎平

2023 (8): 1280-1288. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.08 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.08

摘要 ( 169 )

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通过对北疆、东疆杂草的野外实地调查，利用《中国植物志》等相关资料和形态分类学研究方法，本团队在阿勒泰、伊犁、昌吉、塔城和哈密等地区发现苋属Amaranthus外来杂草新记录植物4种。本研究发现，新疆苋属Amaranthus 3个新记录种和1个新记录变种，即绿穗苋Amaranthus hybridus L.、鲍氏苋A. powellii S. Watson、皱果苋A. viridis L.和短苞反枝苋A. retroflexus L. var. delilei (Richter & Loret) Thell.。绿穗苋在伊犁新源县、乌鲁木齐市、哈密市均有小居群分布；皱果苋在乌苏车排子垦区、吐鲁番市高昌区、哈密市伊州区等地有多个居群分布；鲍氏苋仅在哈密市巴里坤县有分布；短苞反枝苋仅在石河子市有少量分布。这些新记录植物的发现对新疆苋科苋属植物区系和物种多样性研究具有重要意义，也为该新记录种的地理分布研究、入侵杂草的扩散与有效监测提供了重要依据和新资料。

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新疆薄罗藓科植物新记录

古丽斯旦·艾尼瓦尔, 吐尔洪·努尔东, 地力胡马尔·阿不都克热木, 买买提明·苏来曼

2023 (8): 1289-1293. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.09 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.09

摘要 ( 158 )

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通过对新疆西天山昭苏县苔藓植物进行调查鉴定，报道了新疆分布的薄罗藓科（Leskeaceae）1个新记录属——拟柳叶藓属（Orthoamblystegium Dixon & Sakurai）和2个新记录种——拟柳叶藓[Orthoamblystegium spurio-subtile (Broth. & Paris) Kanda & Nog.]和粗肋薄罗藓[Leskea scabrinervis Broth. & Paris]。本文对2个新记录种的形态特征、生境及分布进行了详细描述和记录，并提供了显微形态解剖图。

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双龙沟矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性研究

王理德, 宋达成, 李广宇, 赵赫然, 郑克文

2023 (8): 1294-1303. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.10 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.10

摘要 ( 156 )

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为了探讨矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性，本文运用时空替代法，选择甘肃省天祝藏族自治县双龙沟矸石治理不同年限 (2 a、5 a、10 a )和未治理的矸石作为对照（CK）样地，通过对植被调查，分析研究了植物群落演替特征及物种多样性，并揭示其随着矸石治理年限的增加呈现出的变化规律，为祁连山东段双龙沟及其相似地区矸石治理、生态系统修复及生态环境建设提供科学理论基础。研究表明：（1）双龙沟矸石治理过程中，4个样地共出现24科40属55种植物，其中有15科是单科、单属及单种，菊科、禾本科、蔷薇科植物种数达到28种，占总科数的12.5%，总物种数达到50.91%。物种构成表现为：多数种属于少数科，大部分植物种为单科、单属。（2）随着矸石治理年限的增加，群落优势种由一年生或多年生草本植物逐渐转化为多年生草本植物及灌木植物，植物种由对照（CK）的11种，增加到矸石治理5 a时28种，再降到矸石治理10 a的18种，最后垂穗披碱草、早熟禾及沙棘成为该样地的优势种，这三种植物重要值的总和达到48.107。（3）随着矸石治理年限增加，物种数、Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数从CK到矸石治理5 a时逐渐增加，分别达到最大值28、3.506及2.877；Pielou均匀度指数呈现“下降-上升-再下降”的变化趋势，变化幅度不大。Simpson优势度指数呈现出“上升-下降-再上升”变化趋势，矸石治理10 a时达到最大值0.359；（4）矸石治理年限对植物种群数量特征影响较大，株高从CK、2 a到10 a显著增高（P<0.05），盖度从CK到治理5 a、10 a显著增大（P<0.05），植物株数从CK到治理10 a显著增大（P<0.05）。综上所述，祁连山东段双龙沟矸石治理过程中，在人工干预下，矸石治理年限对植被演替及物种多样性影响较大，植物群落逐渐变得单一、稳定。

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黄土丘陵区天然杜松种群结构及动态分析

宋佳佳, 李钢铁, 郭靖捷, 谷忠厚, 刘坤, 李治龙, 康霞

2023 (8): 1304-1311. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.11 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.11

摘要 ( 142 )

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以内蒙古黄土丘陵区天然杜松种群为研究对象，通过静态生命表、生存函数、动态量化分析以及时间序列模型分析天然杜松种群结构和动态变化。结果表明：幼苗个体数量居多，中树其次，成树较少，结合种群数量动态变化指数V_p_i>0，该种群则为增长型；存活曲线经曲线模型验证趋于Deevey-Ⅱ型，表明个龄级死亡率稳定；考虑外界干扰时动态指数趋于0，种群在干扰条件下增长不明显；生存函数分析种群表现为前期生存强中期稳定后期逐渐衰退的趋势；未来2~8各个龄级时间后，幼苗减少，中树和成树均增加；幼苗阶段对种群的更新和发展具有决定作用，建议对幼苗实施科学的保护措施，促进种群的更新。对杜松种群内在机制的研究，丰富了干旱区的植被建设，为杜松种群经营管理提供了参考，为黄土丘陵区植被的保护和恢复提供理论依据。

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环境因子对不同种类人工乔木林分蒸腾耗水的影响

李健男, 史海滨, 苗庆丰, 珊丹, 荣浩, 温雅琴

2023 (8): 1312-1321. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.12 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.12

摘要 ( 142 )

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探究干旱区不同人工乔木林分蒸腾量对环境因子响应的程度，对矿区移植人工植被选择及维系生态环境提供理论依据。本研究利用EMS81 Sap flow meter 茎流监测系统和Watch Dog土壤水分传感器对锡林浩特胜利东二号矿区内人工白杨和油松的树干液流及相应根系附近土壤水分进行监测，结合当地国家气象站气象数据，分析白杨和油松的林分蒸腾量变化差异，并对不同月份白杨和油松林分蒸腾量及各环境因子进行逐步回归建模。结果表明：（1）自然条件下，干旱区不同月份白杨和油松林分蒸腾量变化具有明显差异，除5月上旬白杨和油松林分蒸腾量变化趋势相近外，其余时间白杨林分蒸腾量变化较油松更剧烈；（2）在土壤水分变化较小或无明显变化时期，油松根系附近土壤深度30 cm、50 cm、70 cm、90 cm处的土壤含水量明显大于同深度白杨根系附近土壤含水量，根系土壤持水性能较白杨更好；（3）白杨林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在5月、7月、9月具有相关性，油松林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在6月、8月具有相关性，两者林分蒸腾量变化受土壤水分变化影响的程度是不同的；（4）不同时间区间逐步回归模型进入因子数量与贡献率具有一定差异，按月逐步回归能更好进行对林分蒸腾量的拟合。

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基于地理探测器的宁夏草地植被覆被时空分异及驱动因子

文妙霞, 何学高, 刘欢, 张婧, 罗晨, 贾丰铭, 王义贵, 胡云云

2023 (8): 1322-1332. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.13 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.13

摘要 ( 168 )

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以2000—2019年SPOT/VEGETATION的NDVI时间序列数据集为数据源，采用年均值法、Theil-Sen Median倾斜度分析和Mann-Kendall检验方法，研究宁夏草地植被覆被的时空分布及变化特征，利用Hurst指数方法分析草地植被覆被的可持续性特征和未来发展趋势。同时，基于地理探测器量化了平均降水量、海拔、地区生产总值（GDP）等13个因子对其时空分布的影响。结果表明：（1） 2000—2019年间，宁夏草地植被年均NDVI呈波动增加趋势，增速为0.005?a^-1，区域波动差异性较大；空间上呈现南高北低的分布特征，极高植被覆被和高植被覆被区域集中分布在固原市六盘山地区以及沿黄河灌溉地带；（2） 20 a间植被覆被状况显著改善，总体变化趋势向好，但仍有59.341%的草地未来可能存在持续退化或由改善向退化转变的潜在风险；（3）草地植被分布响应最敏感的环境因子是降水，交互解释力整体最强的是气候与土壤；影响草地植被分布和变化特征的因子之间交互作用的主要表现形式为相互增强或非线性增强关系，因子之间不存在独立关系。

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人类活动对额尔齐斯河流域碳储量的影响

张晓敏, 张东梅, 张伟

2023 (8): 1333-1345. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.14 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.14

摘要 ( 158 )

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基于阿尔泰山额尔齐斯河流域2000—2020年土地利用数据，运用InVEST模型，模拟并分析了不同时期该流域碳储量空间分布，并探讨了人类活动对碳储量空间分布的影响。研究表明：（1）流域内土地利用类型以草地和未利用地为主，2000—2020年土地利用格局发生明显改变，耕地和城乡、工矿、居民用地分别增加2619.35 km²和186.68 km²；草地和水域分别增加4725.13 km²和33.47 km²；林地和未利用地分别减少2328.88 km²和5237.76 km²。（2）研究期间，流域内碳储量空间分布格局较为相似且呈现带状分布，高值区分布在高海拔地区，低值区分布在低海拔地区，2000年、2005年、2010年、2015年和2020年流域内碳储量总量分别为641.60 Tg、645.78 Tg、646.83 Tg、650.28 Tg和665.91 Tg，其年增长率为0.95%，呈现上升趋势。（3）流域内碳储量减少或增加的区域呈现点状分布，2000—2020年碳储量的增加量大于减少量，因此，额尔齐斯河流域的固碳能力呈上升趋势。

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天山南坡山前荒漠草地植物群落分布对环境因子的响应——以拜城县为例

鲁元波, 严成, 宋春武, 李雅娟, 来赪雲

2023 (8): 1346-1357. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.15 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.15

摘要 ( 155 )

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为探明天山南坡拜城县山前荒漠草地植物群落分布对地形与土壤因子的响应，本研究选取了拜城山前荒漠草地典型区域进行调查，采用优势度法和典范对应分析（Canonical correspondence analysis，CCA）法，研究山地荒漠草地植物群落分布与地形和土壤因子之间的关系。结果表明：（1）不同调查样点灌木层和草本层物种多样性存在差异，东坡调查样点Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数均表现为灌木大于草本，西坡和北坡调查样点Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数均表现为草本大于灌木；（2）典范对应分析法分析结果表明，地形因子对植物群落的影响大小顺序为：坡向（SA）>坡度（SG）>坡位（SP），土壤因子对植物群落的影响大小为：30~100 cm土层土壤水分（SMC-2）>土壤总孔隙度（STP）>0~30 cm土层土壤水分（SMC-1）。地形和土壤因子对不同植物群落的形成具有一定的筛选作用，30~100 cm土层土壤水分和坡向是影响天山南坡拜城县山前荒漠草地植物群落分布的关键因子。

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鄯善库木塔格沙漠北缘细菌群落结构特征及影响因素

李娟, 刘阳, 刘光琇, 程亮, 郭青云, 张威, 章高森

2023 (8): 1358-1368. doi: 10.13866/j.azr.2023.08.16 cstr: 32277.14.j.azr.2023.08.16

摘要 ( 155 )

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鄯善库木塔格沙漠是一个与城市相连的沙漠，蕴含着丰富独特的微生物菌株资源。为了探究鄯善库木塔格沙漠的微生物群落结构以及其与环境因子之间的关系，采集了鄯善库木塔格沙漠北缘4个样点的表层（0~5 cm）和深层（45~50 cm）的沙土样本，并测定了其含水量（WC）、pH、总碳（TC）、总氮（TN）、总有机碳（TOC）和电导率（EC）；利用高通量测序技术，研究不同采样点、不同深度沙土样本的细菌群落结构；运用Spearman相关性分析环境因子和细菌群落结构之间的相关性，探讨影响细菌群落结构的主要因素。结果表明：鄯善库木塔格沙漠北缘沙土样本呈碱性；门水平上的优势菌是放线菌（Actinobacteria）、厚壁菌（Firmicutes）和变形菌（Proteobacteria），属水平上的优势菌是unclassified_f__Micrococcaceae、Bacillus、Sphingomonas、Escherichia-Shigella。PCoA分析表明，鄯善库木塔格沙漠北缘不同样点之间的细菌群落结构存在显著差异（P<0.05）；表层和深层样本的物种多样性没有显著差异。RDA分析表明，WC、TC、TN和pH显著影响表层样本的细菌群落结构（P<0.05），TOC含量显著影响深层样本的细菌群落结构（P<0.05）。本研究为后期鄯善库木塔格沙漠及相似生境中微生物资源的发掘提供了理论依据。

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