干旱区研究

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第41卷第2期封面与目录

2024 (2): 0-0.

摘要 ( 61 )

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新疆空中水资源和地表水资源变化特征研究

姚俊强

2024 (2): 181-190. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.01 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.01

摘要 ( 278 )

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大气降水是新疆一切水资源的根本来源，空中水资源是大气降水的物质基础，大气降水在当地形成地表水资源。水资源短缺是制约新疆经济社会高质量发展和生态安全保障的最关键自然因素。本文分析新疆空中水资源和地表水资源的变化特征，对新疆水资源系统规划和高效利用具有重要的科学意义。结果显示：1961—2022年新疆年降水资源量为2717.12×10⁸ m³，水汽输入量为21115×10⁸ m³，水汽净收支量为347.5×10⁸ m³，水汽降水效率为12.5%；2001—2021年新疆平均水资源总量为912.3×10⁸ m³，其中地表水资源量为864.1×10⁸ m³，产水系数为0.32。从变化趋势来看，1961—2022年新疆年降水量明显增加，新疆上空水汽总输入量和总输出量微弱减少，水汽净收支量微弱增加，水汽降水效率明显增加；2001—2021年新疆地表水资源处于丰水阶段，但产水系数有微弱的波动减小趋势。新疆水资源问题依然突出，在不同水资源精细化特征、不同相态水体转化关系等方面研究不足，未来需要加强研究以应对气候变化可能带来的新疆水资源安全风险。

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基于CWSI的汾河流域干旱时空变化特征

周义, 索文姣

2024 (2): 191-199. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.02 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.02

摘要 ( 159 )

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基于MOD16数据，计算作物缺水指数(Crop Water Stress Index, CWSI)，结合汾河流域气象站点数据、植被指数数据和土地利用数据，采用差值法、线性趋势法和相关分析法，分析汾河流域2000—2021年干旱时空变化特征。结果表明：（1）CWSI能有效监测汾河流域旱情，其与10 cm土壤相对湿度呈显著负相关。（2）汾河流域CWSI空间分布差异明显，呈现出南湿北旱的特点。（3）汾河流域CWSI年际变化较为平稳，而月变化波动较大，5月CWSI达到年内峰值。（4）汾河流域不同生长期内干旱情况差异显著，生长季前期（4—5月）特旱区占汾河流域总面积的48.55%；生长季中期（6—8月)基本全域无旱；生长季后期（9—10月），仅11.17%的地区发生干旱。（5）不同土地利用类型干旱程度不同，CWSI从小到大依次为：林地（0.686）<草地（0.749）<耕地（0.751）<未利用地（0.758）<城镇（0.765）。本研究结果可为汾河流域旱情监测和抗旱决策的制定提供科学数据支撑。

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青海东北部一次典型冰雹过程的观测分析

王启花, 林春英, 刘潇, 张莉燕, 赵占秀, 张博越, 龚静

2024 (2): 200-210. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.03 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.03

摘要 ( 128 )

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青海东北部是青海省主要的农作物生产区、也是冰雹高发区和灾害影响的高风险区，冰雹预报预警和人工防雹作业是降低冰雹灾害的重要手段，掌握冰雹发生时各监测资料的变化特征是提高冰雹预报能力、尽早开展人工防雹作业的前提。2021年6月29日青海东北部出现了一次大范围的冰雹天气过程，利用多普勒天气雷达、雨滴谱资料，结合高空和地面常规气象资料，对此次冰雹天气过程进行了分析。结果表明：青海东北部地区高空有冷平流输送，地面增温明显，导致层结不稳定，是产生此次冰雹的天气背景。平安地区降雹阶段平均雨滴谱和速度谱均呈多峰分布，人工观测的平安冰雹最大直径和雨滴谱仪观测的相差不大，说明雨滴谱仪能很好的观测到冰雹粒子，并且能确定最大冰雹出现的时间。雹云发展大致经历了发生、跃增、降雹和消亡等阶段，降雹前低层雷达反射率因子出现明显的“V”字型入流缺口；雹云成熟阶段具有明显的有界弱回波区结构，中低层有明显的偏南气流入流，且此时径向速度图上雹云有明显的“0线”，“0线”垂直向上，穿过悬垂回波和有界弱回波区域上部，指向冰雹云顶。此次冰雹个例的分析，对青海东北部冰雹预报具有重要的指导意义，冰雹发生前各要素变化特征是后期科学指导防雹作业点适时、适量开展人工防雹作业的重要判据。

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东昆仑木孜塔格峰地区水汽来源分析

吴佳康, 陈丽花, 车彦军, 张明军, 曹昀, 谷来磊

2024 (2): 211-219. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.04 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.04

摘要 ( 135 )

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降水是山地冰川重要的补给，水汽来源与降水的多少密切相关。本文选取昆仑山东部木孜塔格峰现代冰川分布区，基于混合单粒子拉格朗日综合轨迹（HYSPLIT）模型和全球数据同化系统（GDAS）对木孜塔格峰地区2005—2022年水汽来源进行后向轨迹分析，并探讨其季节变化，揭示木孜塔格峰地区水汽来源及其规律。结果表明：木孜塔格峰地区的水汽源主要随着中纬度西风带向欧亚内陆延伸，在青藏高原西部分为三路，分别从天山山脉、帕米尔高原以及从高空平流层进入我国青藏高原，印度洋水汽向北翻越喜马拉雅山或者西北转向东与西风环流混合进入高原腹地。木孜塔格峰地区主要由陆源水汽控制，分别是从帕米尔高原和天山山脉进入，其水汽占总量的62.52%；海源水汽则为西风带的高空水汽（大西洋水汽）以及印度洋水汽，占总量的37.48%；且海源水汽的占比逐年上升。从多年季节平均角度分析，除了以上的水汽源以外，夏季的局地再循环水汽比重较高，占总量的22.64%。本文研究结果将为理解东昆仑木孜塔格峰地区水循环提供重要参考。

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独库高速阿尔先沟段雪崩空间分布及因子探测

程秋连, 刘杰, 杨治纬, 张天意, 王斌

2024 (2): 220-229. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.05 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.05

摘要 ( 139 )

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拟建独库高速公路阿尔先沟段地貌以高山峡谷为主，由于降雪和气候变化，雪崩频发。利用无人机遥感解译与现场调研协同调查的方法识别92个雪崩点，选取高程、坡度、地表切割度、地面粗糙度，积雪期最大积雪深度、最大风速、平均温度和平均降雪量为驱动因子，运用地理探测器分析不同分辨率地形因子与雪崩稳定性的关系。结果表明：本研究区雪崩发育较为活跃，稳定性较差，但较多雪崩释放区、运动区位于山体坡面，堆积区位于远离拟建线路的谷底，对拟建线路影响较小。通过地理探测器分析，坡度、地面粗糙度对雪崩稳定性解释力与分辨率呈正相关，高程、地表切割度呈负相关，交互探测结果均是双因子增强或者非线性增强，且非线性增强比双因子增强更加显著，坡度与其他因子结合对雪崩稳定性影响至关重要。本研究可为雪崩易发性、危险性评价工作提供可靠的数据支撑，为独库高速公路的建设运营提供科学依据。

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基于地形梯度的青藏高原冰川分布格局及成因

许宁, 李治国, 梁雪悦, 周晓莹

2024 (2): 230-239. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.06 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.06

摘要 ( 150 )

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目前，冰川分布与变化的影响机理还存在不确定机制。为探究地形因子对冰川分布格局的影响，本文以第6版Randolph冰川编目数据和NASADEM为数据源，运用均值变点法、分布指数和地理探测器等方法，对青藏高原冰川在地形起伏度、海拔、坡度和坡向等地形梯度上的分布格局及其与地形因子之间的响应关系进行分析。结果表明：（1）青藏高原冰川对坡向、坡度的适宜性较广，对地形起伏度、海拔的选择性较强，且在高地形起伏度、高海拔上呈现优势分布。（2）地形对冰川发育影响较大，各地形因子对冰川空间分布的影响显著不同。海拔和地形起伏度是控制冰川分布的主要因素，且交互探测结果表明二者共同作用对冰川空间分异性影响最大。（3）在海拔和地形起伏度梯度上，喜马拉雅山脉冰川优势分布范围最广，其次是喀喇昆仑山脉，其余10座山脉冰川的优势分布均呈近似正态分布，但不同山脉形态各异。

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敦煌月牙泉域地下水系统水文地球化学特征分析

李平平, 盖楠, 王晓丹, 杨俊仓

2024 (2): 240-249. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.07 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.07

摘要 ( 106 )

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选择河西走廊西端的月牙泉域作为研究对象，通过样品采集测试，对研究区内的水化学特征、环境同位素和水文地球化学过程进行了系统分析。结果表明：大气降雨（包括冰川融水）形成的出山河水是区内潜水的主要补给来源，二者存在密切的成因联系，局部地区受断裂构造或越流影响并受祁连山前深部地下径流侧向补给；党河灌区地下水的蒸发作用微弱，以人工开采为主要排泄方式，其他浅层地下水以蒸发为主要排泄项；地下水化学成分的演化受到碳酸和硅酸盐岩溶滤作用的影响；岩盐、石膏和硅酸盐岩的溶解作用、方解石和白云岩的沉淀作用以及蒸发作用是控制地下水盐分的主要因素，且在流域水循环过程中存在不同程度的混合作用。研究结果可为月牙泉生态保护与恢复提供科学依据。

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西藏易贡湖流域地表水水化学特征及其控制因素

邵杰, 杨欣杰, 陈喜庆, 滕超, 易锦俊, 董美玲, 张泽琛, 曹军, 朱宁, 肖登, 孙思远, 吕菲

2024 (2): 250-260. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.08 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.08

摘要 ( 115 )

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PDF(6067KB) ( 104 )

为探究易贡湖流域地表水水化学特征及其控制因素，以藏东南易贡湖流域为研究对象，采集了26组地表水样，绘制了水样点主要离子线性变化趋势图、Gibbs图及Piper三线图等，运用相关分析、线性趋势分析、数理统计和离子比等方法。分析了研究区地表水主要离子特征及其控制因素，揭示了研究区地表水水中的主要物质来源。结果显示：易贡湖流域地表水阳离子主要为Ca²⁺、Mg²⁺，K⁺和Na⁺含量较低，4种阳离子的含量关系为：Ca²⁺>Mg²⁺>Na⁺>K⁺，阴离子主要为 $H C O 3 -$ 、 $S O 4 2 -$ 和Cl^-， $N O 3 -$ 和F^-含量较低，阴离子含量关系为： $H C O 3 -$ > $S O 4 2 -$ >Cl^-> $N O 3 -$ >F^-，H₂SiO₃浓度值变化平稳，围绕6.9 mg·L^-1上下波动变化，pH值沿程变化平稳，在7.84~8.37之间，水体属于弱碱性。Ca²⁺、Mg²⁺和 $H C O 3 -$ 是构成易贡湖流域地表水中的3种主要离子，水化学类型以HCO₃-Ca·Mg或HCO₃-Ca型为主。岩石溶滤作用是主要控制因素，阳离子交替吸附作用和蒸发浓缩作用均相当微弱，人为活动影响十分有限。

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关中地区土壤干湿变化及对气候的响应

杨雅青, 张翀, 张婕, 王玉丹

2024 (2): 261-271. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.09 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.09

摘要 ( 163 )

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关中地区是陕西省主要的农业生产基地，但频发的旱灾严重阻碍了社会经济的发展。土壤湿度作为反映旱灾的一个重要指标，进行土壤湿度对气候因子响应的研究，可为科学认识干旱规律及制定政策提供依据。以关中地区为研究区，采用2001—2020年的MODIS-NDVI与MODIS-LST长时间序列数据，构建了关中地区地表土壤干湿状况（TVDI）特征空间，采用线性趋势法、相关性分析、敏感性分析等统计方法对关中地区土壤干湿状况的空间分布特征及其对气候的响应进行分析。结果表明：（1）TVDI能够较为准确的反演出关中地区的土壤湿度状况。近20 a来，关中地区土壤干湿状况存在变干趋势；其中，春季最旱、冬季次之。（2）土壤干湿状况的空间分布存在明显的空间异质性，整体上呈现西南向东北干旱递增的趋势。（3）土壤干湿状况与降水和气温存在相关性。与降水呈正相关关系，随着降水量增加，土壤湿度增加；与气温呈负相关关系，随着气温升高，土壤湿度降低。（4）降水对土壤干湿状况的敏感性较高，而气温对土壤干湿状况的变化程度起着较大的影响。降水决定了土壤湿度值的增加或减少的方向，而气温则决定了增加或减少的程度。土壤干湿状况是一个综合指标，其值受降水和气温的影响。降水是决定增减趋势的主要因素，而气温则决定了增减的幅度。因此，仅研究气温和降水的影响时，降水是控制土壤干湿状况增减趋势的主要因素，而气温则调节了这种增减的幅度。

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土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响

吴玮婷, 王雨, 高广磊, 张英, 丁国栋, 曹红雨

2024 (2): 272-283. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.10 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.10

摘要 ( 129 )

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为揭示土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响，以沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）和沙打旺（Astragalus laxmannii）幼苗为研究对象，设置不同菌剂施用方式（喷施、混施）和施用量（0、1、3、5、7 g·kg^-1和10 g·kg^-1）开展盆栽试验，比较分析土壤微生物膜形成后植物气体交换和叶绿素荧光特征。结果表明：（1）当菌剂施用量>3 g·kg^-1时，固结层硬度、厚度和土壤脲酶、蔗糖酶活性均显著高于对照组（P<0.05）。（2）在3~7 g·kg^-1菌剂处理组沙打旺净光合速率显著高于对照组（P<0.05），且蒸腾速率（T_r）、净光合速率（P_n）和胞间CO₂浓度（C_i）均显著高于沙冬青（P<0.05）。（3）当菌剂施用量>5 g·kg^-1时沙打旺最大光化学效率（F_v/F_m）显著高于对照组（P<0.05）。除3 g·kg^-1处理组之外，沙冬青F_v/F_m和光化学猝灭系数（Q_P）均高于沙打旺。（4）土壤特性、光合气体交换和叶绿素荧光三者为部分中介模型，土壤特性的改变能直接影响沙冬青和沙打旺叶绿素荧光特性。土壤微生物膜使固结层硬度和厚度平均提高3.84%和152.85%，土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性平均增强93.37%、170.68%和256.03%。其通过改善土壤质量、提高叶片气孔导度从而增强沙冬青和沙打旺光合效率和能力，使沙打旺和沙冬青净光合速率平均提高28.48%，F_v/F_m平均提高0.84%。

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昆仑山北坡两种优势荒漠灌木的生物量预测模型

张元梅, 孙桂丽, 鲁艳, 李利, 张志浩, 张栋栋

2024 (2): 284-292. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.11 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.11

摘要 ( 127 )

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构建数学模型是估算灌木生物量的重要方法之一。本研究以中昆仑山北坡山前荒漠带常见的两种荒漠灌木红砂(Reaumuria soongarica)和合头草(Sympegma regelii)为研究对象。采用全株收获法采集植株，分别以株高(H)、冠幅面积(S)、植株体积(V)为自变量，植株地上生物量(W₁)、地下生物量(W₂)、全株生物量(W₃)为因变量，建立函数模型，选取决定系数(R²)、估计标准差(SEE)、回归检验显著水平(P值)为评价指标，以P<0.001为前提，选取R²尽量大、SEE尽量小的模型为红砂和合头草生物量最优预测模型。结果显示：红砂和合头草的生物量最优预测模型均为二次函数模型，合头草全株最优预测模型为一次函数模型除外。红砂植株体积(V)与生物量的相关性最高，生物量最优预测模型R²为0.820~0.920。合头草冠幅面积(S)与生物量相关性最高，生物量最优预测模型R²为0.935~0.973。红砂和合头草生物量最优预测模型均通过(P<0.001)显著性检验，拟合率在84.1%~95.6%之间，可用于生物量估算，本研究为预测荒漠生态系统碳储量和评价碳汇潜力提供科学依据。

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裸露与沙埋对极端干旱区凋落物分解和养分释放的影响

袁萍, 韩欢, 赵红梅, 李从娟

2024 (2): 293-300. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.12 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.12

摘要 ( 139 )

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为了评估沙漠公路防护林林带裸露与沙埋处理下的凋落物分解和养分动态特征，以梭梭（Haloxylon ammodendron）和乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）同化枝、多枝柽柳（Tamarix ramosissima）叶凋落物为研究对象，用凋落物分解袋法进行分解试验。结果表明：（1）3种凋落物的质量损失在2种处理下均存在显著差异，沙埋处理下凋落物质量损失大于裸露处理，至分解试验结束，裸露处理下梭梭、乔木状沙拐枣和多枝柽柳的失重率分别为7%、6.8%、18.1%；沙埋处理下梭梭、乔木状沙拐枣和多枝柽柳的失重率分别为23.7%、9.7%、21.9%；（2）分解过程中，2种处理下凋落物C、N、P含量变化不太一致，梭梭与乔木状沙拐枣同化枝的N与P含量均呈净富集状态，而C含量则呈现净释放状态；多枝柽柳叶的N和P含量分别呈净富集、净释放状态，C含量为富集-释放状态；（3）分解速率k值与相关因素分析表明，凋落物初始N、P、C:N与C:P含量对分解速率影响显著（P<0.01）。这些结果说明，在极端干旱区，沙埋对凋落物的分解过程有显著的积极影响。

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基于活力-组织力-恢复力的黑河源区高寒湿地景观生态健康评估

孙玮婕, 乔斌, 于红妍, 赵彤, 陈奇

2024 (2): 301-313. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.13 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.13

摘要 ( 91 )

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黑河源国家湿地公园作为典型高寒河源湿地，其生态系统健康状况是衡量高寒湿地当前及未来发展状态的重要依据。本研究基于土地利用数据，引入景观生态脆弱性指数，从生态系统活力、组织力、恢复力和生态系统服务价值4个方面构建高寒湿地生态健康综合评价体系，定量评估2014—2021年黑河源区生态健康时空变化特征。结果表明：（1）草地是黑河源区最主要的土地利用类型，高、中和低覆盖度草地呈镶嵌式分布；其次是未利用地，主要分布在河流两岸及西北部。（2）黑河源区以低脆弱区和较低脆弱区面积为主，整体景观生态脆弱性较低。（3）黑河源区以健康和中等健康为主，整体生态环境健康水平较高。综合来看，黑河源区2014—2021年生态系统较为健康，今后黑河源区应该以生态功能为主，兼顾牧业生产，保证生态系统朝着“生态和谐”的健康方向发展。

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基于InVEST模型的共和县生境质量时空变化及驱动因素

严莉, 曹广超, 康利刚, 刘梦琳, 叶得力

2024 (2): 314-325. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.14 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.14

摘要 ( 164 )

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在新型城镇化背景下，青海省共和县作为兰西城市群建设的关键节点和典型的荒漠生态脆弱区，其经济和生态的协调发展对建设海南州可持续发展议程创新示范区具有重要意义。本研究基于2000年、2010年、2020年三期土地利用数据，利用InVEST模型，对2000—2020年共和县生境质量时空分布及效应变化特征进行探究，进而对生境质量的影响因子及其作用进行地理探测器和局部空间回归。结果表明：（1）2000—2020年共和县生境质量整体呈上升趋势，生境质量均值分别为0.612（2000年）、0.626（2010年）、0.627（2020年），生境质量空间分布存在明显的区域差异，空间格局上呈现北高南低的态势。（2）影响共和县生境质量的主驱动因子为年平均气温（TEM）和归一化植被指数（NDVI），因子间的交互作用对生境质量空间分异的影响大于单一因子，TEM与香农均匀度指数（SHEI）、香农多样性指数（SHDI）交互作用强烈。（3）TEM对生境质量呈负向效应，负向影响区域主要集中在共和北部与东部地区；NDVI呈正向效应，正向影响区域主要集中在共和中部与南部地区；国民生产总值（GDP）对生境质量的正向效应较2000年上升了30%，塔拉滩光伏促进了共和县生态产业协同发展。研究结果可为干旱区推动地方经济建设和生态环境保护提供科学的决策依据。

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生物炭施加对微咸水滴灌棉田土壤水热盐及棉花生长的影响

赖虹雨, 吕德生, 朱艳, 王振华, 温越, 宋利兵, 齐浩

2024 (2): 326-338. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.15 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.15

摘要 ( 145 )

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为解决北疆淡水缺乏和土壤质量下降的问题，通过大田试验探明不同灌水矿化度及生物炭施加量对棉田土壤水热盐环境及棉花生长的影响。设置4个生物炭施加水平（B0：0 t·hm^-2、B1：20 t·hm^-2、B2：40 t·hm^-2、B3：60 t·hm^-2）和3个灌水矿化度水平（S1：1 g·L^-1、S2：3 g·L^-1、S3：5 g·L^-1），采用双因素完全随机组合试验，研究不同处理对土壤水盐温分布、棉花生长指标、干物质积累量、产量及水分利用率的影响。结果表明：施加生物炭与灌水矿化度的增加均使得土壤含水率和含盐量升高。生物炭施加量的增加使得平均土壤温度升高，升高幅度介于5.9%~15.1%，灌水矿化度对平均土壤温度存在显著影响，但各处理间差异不显著。生物炭施加提高棉花株高、叶面积指数和地上部干物质量。棉花籽棉产量和水分利用率最大值均出现在B2S2处理，为6526.4 kg·hm^-2和2.01 kg·hm^-2；最小值均出现在B0S3处理，较B2S2处理分别减少18.50%和26.87%。构建多元回归方程，基于棉花高产、高水分利用率；结合归一化处理和空间分析得出最佳生物炭施加量、灌水矿化度区间分别为26~46 t·hm^-2和2.45~3.04 g·L^-1。

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县域尺度下关中地区农作物水足迹时空特征及影响因素

聂汉林, 樊良新, 郭琎, 张梦可, 王志君

2024 (2): 339-352. doi: 10.13866/j.azr.2024.02.16 cstr: 32277.14.j.azr.2024.02.16

摘要 ( 148 )

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探讨区域农作物水足迹与其时空分布规律及驱动因素，可以提高农业生产效率和水资源利用效益。本研究量化并分析关中地区54个县（区）2000—2020年冬小麦和夏玉米水足迹，并借助通径分析方法探究影响其绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹时空变化的驱动因素。结果表明：（1）关中地区农作物总水足迹从2000年2.232×10⁸m³下降到2020年2.003×10⁸m³,其中，蓝水是最主要的水资源使用形式，其次是灰水，绿水使用量最少，三者占比分别为37.261%、36.254%和26.485%；（2）农作物总水足迹空间上差异显著，呈现出东高西低和相似地区（高-高、低-低）集聚分布的特征；（3）单位面积产量、平均风速和化肥施用量分别为影响绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹最显著的因素。本研究的结果有利于帮助关中地区节约水资源和提高用水效率，拓展农业水资源可持续利用思路。

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