干旱区研究

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第42卷第5期封面与目录

2025 (5): 0-0.

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1981—2020年新疆冬季区域极端低温事件的多时间尺度环流特征

陈颖, 刘精, 邵伟玲, 贾孜拉·拜山, 田书婷

2025 (5): 775-787. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.01 cstr: 32277.14.AZR.20250501

摘要 ( 25 )

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基于欧洲中期天气预报中心第五代全球气候再分析数据（ECMWF Reanalysis 5th Generation，ERA5）逐日最低气温遴选了1981—2020年新疆冬季区域性极端低温事件，运用美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）的再分析资料分析了其多时间尺度环流特征。结果表明：（1） 1981—2020年共出现30次新疆冬季区域性极端低温事件，其中12月持续21 d以上的事件频次最高，持续时间最长。（2）极端低温事件的平均气温、峰值日平均气温的偏低幅度与持续时间密切相关，持续时间越长，气温偏低幅度越大，其所在月（季）平均气温偏低幅度就越大。（3）持续8~10 d和11 d以上的新疆冬季区域性极端低温事件分别在超前3 d和6 d时典型环流逐渐形成。持续11 d以上的极端低温事件在1月和2月出现时，北半球中高纬度表现为典型的北极涛动（Arctic Oscillation，AO）负位相。持续21 d以上的新疆冬季区域性极端低温事件出现时，北太平洋上空的500 hPa正位势高度距平中心较强，北半球中高纬度槽脊相对稳定。发展至强盛时，北太平洋上空的500 hPa正位势高度距平强大且稳定，能形成冷空气持续影响的形势。本研究可为冬季区域性极端低温事件的预测提供技术依据。

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古尔班通古特沙漠南缘沉积物粒度和微量元素记录晚全新世气候变化

邵俊杰, 陶通炼, 李志忠

2025 (5): 788-799. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.02 cstr: 32277.14.AZR.20250502

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古尔班通古特沙漠受西风环流影响显著，是中亚干旱区沙尘释放的主要源地之一，其在全新世不同时期的气候干湿、风沙变化规律有待进一步探究。本文选取古尔班通古特沙漠南缘两个典型沙丘（沙垄）剖面，采用光释光测年技术建立剖面年代标尺，以风积物粒度参数、微量元素含量及元素比值作为环境代用指标，综合提取沙丘沉积序列记录的古气候变化信息。结果表明：研究区晚全新世以来古气候和风沙活动强度有较明显变化，约4.71~2.15 ka，气候冷暖交替、干燥少雨，风沙波动较大；2.15~0.75 ka，气候较为暖湿、风沙活动较弱；0.75 ka至今，前期的小冰期风沙活动较强，后期气候向暖干化方向发展。总体上，研究区的气温变化与全球变化具有较好的一致性，但湿度波动与风沙活动强度变化具有明显的区域性特点。

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沙漠区地下水化学特征及碳循环——以乌兰布和沙漠东部区为例

季亚新, 李璐, 杨学东, 厚富来, 张萌, 董少刚

2025 (5): 800-809. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.03 cstr: 32277.14.AZR.20250503

摘要 ( 21 )

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沙漠地下水赋存量大且溶解无机碳（Dissolved Inorganic Carbon，DIC）含量高，揭示沙漠区地下水中碳的迁移转化机制对深入理解全球碳循环具有重要意义。本文基于地下水流动系统理论，在乌兰布和沙漠东部区采集地下水样50个，利用统计分析、Piper三线图、Gibbs图和水文地球化学模拟等方法，对研究区地下水化学特征及其径流过程中碳的迁移转化机制进行研究。结果表明：研究区整体水环境呈弱碱性，潜水为微咸水，承压水为淡水和微咸水；水化学类型以Cl-Ca∙Mg型水和Cl-Na型水为主，地下水水化学组分主要受蒸发浓缩作用和水-岩相互作用影响。乌兰布和沙漠东部区潜水总固碳量为4.26~5.39 g·m^-2·a^-1，其中水-岩相互作用过程中吸收的碳量为1.14 g·m^-2·a^-1，由降水经包气带补给地下水的碳量为3.12~4.25 g·m^-2·a^-1。上述结果表明乌兰布和沙漠东部区地下水具有显著的“碳汇”效应，为全球碳循环中沙漠地下水的作用提供了实证。

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基于移动式宇宙射线中子技术的区域尺度土壤墒情监测研究

吴绍雄, 马登科, 陈昆, 计桂平, 何志斌

2025 (5): 810-819. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.04 cstr: 32277.14.AZR.20250504

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宇宙射线中子技术（Cosmic-Ray Neutron Technology，CRNT）是反演百米范围土壤墒情的新手段，在生态、农业、水文和气象领域应用前景广阔。该技术联合移动设备可实现土壤水分“升尺度”监测，更好地服务现代化大型农林牧场的生产活动。本研究基于移动式CRNT在宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区开展区域尺度土壤墒情观测试验，选择14个大样地采集378份土样用于中子强度率定和土壤水分验证。研究区内根据测得的中子强度，经大气压强、空气湿度和入射中子强度校正后，最终率定中子强度N₀为375 cpm，验证结果表明CRNT土壤水分测量精度较高，其均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）=0.01 g·g^-1，CRNT适用于干旱区土壤墒情监测。在研究区内反演的土壤水分介于0~0.15 g·g^-1，将宇宙射线中子仪有效探测深度范围内的土壤水分转化为土壤水资源储量，该区域0~30 cm土壤水资源储量约27.1 mm，靠近水库湖泊或植被茂密区测得的土壤水分偏大。本研究能丰富区域土壤水资源评估手段，为干旱区陆地表层生态系统的科学研究提供技术参考。

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中国北部沙漠及周边地区土壤NO_x排放通量的估算

周飞, 王长燕, 王芳, 吴巧丽, 苏小莉, 张代洲, 吴枫

2025 (5): 820-828. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.05 cstr: 32277.14.AZR.20250505

摘要 ( 17 )

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沙漠地表的氮氧化物（NO_X）排放过程，对沙漠地区的大气活性氮循环具有重要作用。然而，目前对于沙漠地区NO_X排放的定量评估仍然十分有限，制约了对其产生的环境影响的深入理解。本研究基于物质守恒定律，利用Sentinel-5P卫星搭载的TROPOMI传感器获取的NO₂垂直柱浓度（NO₂VCD），综合考虑区域内NO_X的大气水平输送、扩散、化学转化、沉降及人为排放等因素，估算了2021年夏季中国北部沙漠及其周边地区的土壤NO_X排放通量。研究结果显示：（1）该地区土壤NO_X平均排放通量为17.6 ng·m^-2·s^-1，其变化范围处于 0~85 ng·m^-2·s^-1之间，低值集中在沙漠腹地，而外围戈壁等区域排放通量相对较高。（2）在不同沙漠区域中，巴丹吉林沙漠及周边区域平均排放通量为13.1 ng·m^-2·s^-1，显著低于腾格里沙漠及周边区域的26.0 ng·m^-2·s^-1（P<0.0001）。本研究较合理地估算了沙漠及其周边地区的土壤NO_X排放通量，为深入理解沙漠生态系统对大气化学的贡献提供了科学依据，并为相关领域的后续研究奠定了基础。

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基于DPSIR-云模型耦合的水土资源承载力评价——以内蒙古黄河南岸灌区为例

涂逸可, 韩文光, 张二东, 李浩, 任黎, 李琼芳

2025 (5): 829-839. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.06 cstr: 32277.14.AZR.20250506

摘要 ( 13 )

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水土资源承载力分析对合理开发利用水土资源和促进两者协调发展具有重要的理论和现实意义。本文以内蒙古黄河南岸灌区为研究对象，在DPSIR模型框架下构建包括驱动力、压力、状态、影响和响应5个准则层的水土资源承载力指标体系，采用基于组合赋权法的云模型对灌区水土资源承载力进行综合评价，并运用障碍度模型诊断制约该地区水土资源承载力的主要障碍因子。研究发现：（1）组合赋权法优化了指标综合权重计算，使评价结果更科学合理。（2） 2023年内蒙古黄河南岸灌区水土资源承载力处于平衡状态，表征水土系统与社会经济处于动态协调状态。（3）各子系统的影响呈现显著异质性，驱动力子系统障碍度权重占比达33.19%，而响应子系统障碍度权重占比仅为4.43%。（4）水土资源匹配系数是主要制约因素。应重点优化驱动力子系统指标，同时兼顾压力、状态和影响子系统指标的改进。本研究建立的DPSIR-云模型耦合方法为干旱区水土资源承载力评估提供了新的方法论框架，并对持续提高内蒙古黄河南岸灌区水土资源承载力具有参考价值。

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基于探地雷达估算油松根系直径的方法

王勃, 张建军, 张海强, 赖宗锐, 赵炯昌, 杨周, 陆善洪

2025 (5): 840-851. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.07 cstr: 32277.14.AZR.20250507

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粗根对植株支撑与土壤固持意义重大，但在生态系统评价中仍无法做到精准快捷地确定粗根生物量。探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）作为高效无损的地球物理学技术，能无损检测土壤根系信息。本研究在山西吉县蔡家川流域，利用探地雷达开展油松根系正演实验，借助EKKO-Project软件，提取探地雷达反射波参数、波速和时差值，建立根径拟合模型，综合分析反射波参数法、双层曲线法以及三维深度切片法3种根径估算方法在不同深度、不同根径大小和不同天线频率下的精准度与可靠性。结果表明：（1） 4种探地雷达反射波参数中，总时间间隔（ΣT）和根径的拟合效果最好，R²=0.7233，P<0.05。（2） 3种探地雷达根径估算方法中，天线频率为500 MHz时，双层曲线根径拟合效果最好（P<0.05）。（3）三维深度切片根径拟合结果显示，1000 MHz频率天线探测识别效果优于500 MHz，其实际根径与估算根径平均相对误差分别为3.0 cm和8.7 cm，拟合可靠性差。综上，3种基于探地雷达技术的油松根系直径估算方法精度差异较大，双层曲线法对研究区的油松根系直径估算的精准度最好，在实际应用中可优先使用双层曲线法。

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盐碱胁迫对四翅滨藜幼苗细根生长与光合生理特性的影响

顾虎利, 周海, 何志斌, 陈国鹏, 任珩, 范明彦

2025 (5): 852-865. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.08 cstr: 32277.14.AZR.20250508

摘要 ( 17 )

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为揭示四翅滨藜（Atriplex canescens）幼苗对盐碱胁迫的适应能力，采用盆栽控制试验方法，研究四翅滨藜幼苗生物量、根系生长、光合生理特性、水分利用效率对不同浓度盐碱胁迫的响应。结果表明：（1） 0~100 mmol·L^-1盐碱溶液胁迫下，对四翅滨藜幼苗细根长度、细根表面积、比根长、比根面积、根组织密度、总根系长度、总根体积、总根表面积和总根平均直径均有显著促进作用。（2）溶液浓度大于150 mmol·L^-1后，随着盐碱胁迫浓度增加与胁迫时间延长，各项生物量和根系参数均显著减小。（3）随着盐碱胁迫时间延长，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度持续下降，下降程度与溶液浓度呈正相关。（4）瞬时水分利用效率和内在水分利用效率随着胁迫时长逐渐增大。研究揭示了四翅滨藜幼苗在应对不同浓度盐碱胁迫与不同胁迫时长下的生长关系，为盐碱地治理提供四翅滨藜幼苗适应性生长的科学依据。

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甘家湖自然保护区梭梭种群结构与动态特征

赵悦悦, 李子涵, 吴爽, 邢韶华

2025 (5): 866-874. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.09 cstr: 32277.14.AZR.20250509

摘要 ( 14 )

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为了解新疆甘家湖梭梭林国家级自然保护区内梭梭种群的结构与动态，在自然保护区内设置了52块20 m×20 m的样地，通过样地调查和数据统计，编制梭梭种群静态生命表，绘制存活曲线，分析梭梭种群的数量动态变化。结果表明：（1）梭梭种群年龄结构为增长型，Ⅰ~Ⅳ龄级（基径0~12 cm）个体数占种群总个体数的81.05%。（2）梭梭种群死亡率在Ⅴ龄级（12~15 cm）、Ⅵ龄级（15~18 cm）与Ⅶ龄级（18~21 cm）较高，波动变化明显，其存活曲线为Deevey-Ⅱ型。（3）梭梭种群动态变化指数大于零（V_pi>V′_pi>0），且种群在外部环境干扰下承担的最大风险概率（P_max）为0.09，说明梭梭种群为增长型并具有一定的抗干扰能力。（4）梭梭种群在未来的2~10个龄级后，除Ⅱ龄级（3~6 cm）个体经过2个龄级后有所减少外，其余龄级个体数均呈现不同程度的增加趋势。

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新疆伊犁野生阿魏菇根际土壤环境因子与细菌群落组成特征

王广权, 木古丽·木哈西, 吾尔恩·阿合别尔迪, 玛依拉·吐尔地别克, 张雪梅, 庞克坚

2025 (5): 875-884. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.10 cstr: 32277.14.AZR.20250510

摘要 ( 16 )

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为揭示伊犁野生阿魏菇（Pleurotus ferulae）根际土壤细菌群落特征及其与土壤环境因子的互作机制，突破人工驯化阿魏菇的瓶颈，本研究通过整合土壤理化性质分析、土壤酶活性检测及Illumina高通量测序技术，对比阿魏菇根际与非根际土壤的微生态差异。结果显示：（1）阿魏菇根际土壤pH值显著低于非根际土壤（P<0.05），而有机质、速效氮磷及酶活性均显著高于非根际土壤（P<0.05），表明宿主与微生物协同调控养分循环。（2）测序共获得1895个细菌分类操作单元（Operational Taxonomic Units，OTUs），其中，阿魏菇根际土壤中独有的OTUs数为156个，非根际土壤中独有的OTUs数为102个。根际土壤细菌群落中拟杆菌门（14.26%）、芽单胞菌门（4.87%）和疣微菌门（1.24%）显著富集，假单胞菌属、黄杆菌属等特有菌属可能通过有机质降解和植物促生功能支持阿魏菇生长。（3）冗余分析（Redundancy Aanalysis，RDA）表明，根际土壤有机质、速效氮磷及β-葡萄糖苷酶是驱动群落结构的关键因子（累计解释率>70%），拟杆菌门与酸杆菌门响应碳氮循环，而变形菌门与绿弯菌门关联pH适应性。因此，人工栽培中需模拟根际中性环境、增施有机质肥并接种功能菌群以优化菌丝定殖效率。相关结果可为阿魏菇保育及资源可持续利用提供理论依据。

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基于RT-qPCR技术解析齿肋赤藓耐热基因在不同非生物胁迫下的表达模式

霍雯婷, 顾天麒, 高梦宇, 宋艳芳, 李鸿彬, 卓露

2025 (5): 885-894. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.11 cstr: 32277.14.AZR.20250511

摘要 ( 17 )

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依托前期55 ℃高温胁迫下耐干苔藓齿肋赤藓的转录组数据，运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Quantitative Real time Polymerase Chain Reaction，RT-qPCR)技术，探究9个高温差异表达基因（ScLEA14、ScGSTF11、ScHSP70-17、ScHsfB4b、ScMYB117、ScGLK1、ScERF039、ScERF016、ScbHLH104）在高温、干旱-复水及NaCl胁迫下的表达特征，以此验证转录组测序（RNA sequencing，RNA-Seq）数据的可靠性，为后续齿肋赤藓抗逆基因功能验证提供理论支撑。结果显示：（1） 9个基因在高温胁迫下的表达趋势与RNA-Seq数据基本一致。（2）在极端高温和干旱-复水胁迫时，9个基因均被不同程度诱导，其中3个基因在干旱24 h时诱导至表达峰值，8个基因在复水阶段诱导效果更为突出。（3）在NaCl盐胁迫下，9个耐热相关基因均受盐诱导而上调表达，其中6个基因表现尤为显著。由此得出：ScLEA14、ScMYB117、ScERF016这3个基因在极端高温、干旱-复水和NaCl高盐胁迫下均显著诱导表达，可作为后续抗逆研究的候选基因。

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平茬对天山北坡浅山带灌木群落生长及碳收支的影响

刘鑫, 张毓涛, 师庆东, 李吉玫, 孙雪娇

2025 (5): 895-906. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.12 cstr: 32277.14.AZR.20250512

摘要 ( 17 )

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本研究旨在探讨平茬措施对天山北坡浅山带灌木群落生长及碳收支能力的影响。在黑果小檗（Berberis atrocarpa）、宽刺蔷薇（Rosa platyacantha）和金丝桃叶绣线菊（Spiraea hypericifolia）灌木群落内，分别设置4种不同平茬高度处理：全部平茬（QP）、留茬高度为株体原高度的1/2（LG_1/2）、留茬高度为株体原高度1/4（LG_1/4）、未平茬对照（CK），监测灌木群落生长指标（地径、冠幅、枯枝比、新枝长）、碳收支及土壤微生物和酶活性变化。研究结果表明：（1）灌木群落的生长指标对QP处理响应最为明显，新枝高度增加109.2%并且枯枝比降幅达到88.1%，QP处理的差异性显著增加。（2） QP、LG_1/2、LG_1/4平茬处理分别提高了灌木群落的净生态系统CO₂交换（NEE）195.3%、157.6%、177.4%，分别降低生态系统呼吸（ER）51.2%、51.7%、66.5%，降低了土壤呼吸（RS）67.4%、49.6%、12.2%，3种平茬处理的灌木群落碳交换均与对照呈现出显著性差异。（3）平茬处理明显提高灌木群落土壤碳含量和酶活性，土壤碳交换与土壤生物因子（微生物量碳、土壤有机碳、土壤酶活性）显著正相关。综上所述，合理的平茬措施能有效提升天山北坡浅山带灌木群落的生长及固碳能力，全部平茬在该区域内对促进灌木群落生长和提高碳汇功能最为有效，对减缓区域大气中CO₂的增长具有积极作用。

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中国西北省会及典型城市2010—2022年水资源承载力评价与发展阈值评估

刘拉军, 袁秀亮, 井长青, 潘昌祥

2025 (5): 907-921. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.13 cstr: 32277.14.AZR.20250513

摘要 ( 18 )

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本研究基于水资源、社会、经济和生态4个维度构建水资源承载力评价体系，并采用改进的逼近理想解排序模型（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）对中国西北省会城市及典型城市2010—2022年的水资源承载力进行评价。研究首次引入贝叶斯优化算法进行水资源优化配置，并据此计算各产业的水资源可支撑发展阈值。研究结果表明：（1）中国西北省会城市及典型城市2010—2022年的水资源承载力平均值在0.3~0.5之间，处于中等水平，除石嘴山市、西安市和银川市外，其余城市的水资源承载力均呈现显著提升趋势（P<0.05）。（2）水资源维度对水资源承载力的影响最大，其次为社会和生态维度，经济维度影响最小。（3）基于2022年数据的优化配置结果显示，农业用水量与生态用水量有所减少，而工业用水量与生活用水量显著增加。各城市在最优用水配置下的预估综合效益与总GDP均优于现状，其中石嘴山市的优化效果最为显著，综合效益得分提升41.49%。本研究可为中国西北省会城市及典型城市的水资源可持续开发利用与合理优化配置提供科学依据。

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2001—2023年新疆NDVI时空格局与驱动力分析

陈珍, 蔡朝朝, 马楠, 戴硕, 王震鲁

2025 (5): 922-932. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.14 cstr: 32277.14.AZR.20250514

摘要 ( 22 )

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基于2001—2023年归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）探究新疆NDVI时空变化趋势，并利用最优参数地理探测器对NDVI驱动因子进行探究。结果表明：（1） 2001—2023年新疆NDVI年均值较低，为0.087~0.106，整体呈现波动上升趋势，植被覆盖有所改善，微显著及以上增加区域占比52.12%。（2）空间分布上，NDVI存在明显异质性，呈“西北高、东南低”的特征。NDVI整体较稳定，弱变异区域占比60.64%，主要分布在盆地区域。植被未来变化趋势中，由改善到退化的区域占比达到58.24%，表明新疆未来整体植被覆盖可能呈现负向发展趋势。（3） NDVI主要受植被类型、土地利用类型和土壤类型的影响，是新疆植被变化的主要驱动因子。双因子交互作用下，植被类型和土壤类型交互解释后q值最高，而帕默尔干旱指数（Palmer Drought Severity Index，PDSI）和辐射共同作用下对NDVI影响程度最小。

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横向垄状微地形近地表风速脉动特征

李秀明, 贾文茹, 李生宇, 王翠, 王世杰

2025 (5): 933-943. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.15 cstr: 32277.14.AZR.20250515

摘要 ( 15 )

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风速脉动是影响近地表风速和侵蚀力的主要空气动力学因子，研究垄状微地形近地表风速脉动特征对理解垄作农田的防风蚀效应至关重要。本文利用风洞模拟试验测量了垄状微地形条件下的近地表风速，分析了不同高度和间距组合下的风速脉动特征。结果表明：从上风向垄顶到下风向垄顶，贴地层的风速脉动强度（u_v）先急剧下降而后逐渐增加，并在下风向垄前再次减小。不同来流摩阻风速（u_*）下，风速脉动强度最大值（u_v_{_max}）在0.59~2.42 m·s^-1之间，且大多出现在测点3H~5H（H：垄高）之间，垄间平均风速脉动强度（u_v_{_ave}）随测量高度和垄间距增加先增大后减小，最大值出现的高度约与垄高相当。u_v_{_ave}随来流摩阻风速（u_*）和垄高增加总体增大。1 cm高度u_v_{_ave}随垄密度增大呈指数规律减小，随u_*增加呈线性关系增大。垄间平均风速脉动强度（u_v_{_ave}）的变化规律可揭示风蚀分布的差异，垄密度控制在1~2行·m^-1时，可有效提高防风蚀效果。

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准东五彩湾矿区周边土壤重金属分布特征与来源

杨艳艳, 陈兴, 王泽, 柯奕豪, 李青林, 郝祥雪, 王若昕, 孙灿

2025 (5): 944-956. doi: 10.13866/j.azr.2025.05.16 cstr: 32277.14.AZR.20250516

摘要 ( 24 )

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本研究以准东五彩湾矿区周边表层土壤为研究对象，采用克里金插值法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态风险指数法和正定矩阵因子模型等多种方法，系统揭示了研究区Hg、Cr、As、Pb、Cu、Zn、Cd 7种重金属的空间分布、污染水平、生态风险及来源。研究结果表明：7种重金属的污染水平从高到低依次是Hg>Cr>As>Pb>Cu>Zn>Cd。其中，Hg、As、Cr和Pb分别有100%、100%、98%和86%的点位高于新疆土壤背景值，显示出明显的潜在污染风险。进一步解析污染源发现，研究区表层土壤重金属的主要来源包括工业排放源（23.3%）、交通排放源（14.6%）、燃烧源（19.0%）、自然源（19.9%）和大气沉降源（23.2%）。研究结果可为新疆煤矿开采区重金属污染土壤的修复与治理提供理论依据与数据支撑。

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