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西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

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生态学报 2019年第20期39卷 7410-7417页

作者：陈亚宁陈亚鹏朱成刚李卫红中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生... 详细信息

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。

关键词：干旱区荒漠生态系统生态恢复可持续管理

塔里木河下游地下水埋深对胡杨气体交换和叶绿素荧光的影响

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生态学报 2011年第2期31卷 344-353页

作者：陈亚鹏陈亚宁徐长春李卫红付爱红中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院绿洲生态与荒漠环境重点实验室乌鲁木齐830011 新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046

为了分析干旱环境下地下水埋深变化对胡杨(Populus euphratica oliv.)光合作用的影响,对塔里木河下游3个地下水埋深(4.91,6.93m和8.44m)环境下胡杨叶片的气体交换日变化、光响应曲线、PN-Ci曲线以及叶绿素荧光特性等进行了比较研究。研... 详细信息

为了分析干旱环境下地下水埋深变化对胡杨(Populus euphratica oliv.)光合作用的影响,对塔里木河下游3个地下水埋深(4.91,6.93m和8.44m)环境下胡杨叶片的气体交换日变化、光响应曲线、PN-Ci曲线以及叶绿素荧光特性等进行了比较研究。研究结果表明:当地下水埋深从4.91m增加到6.93m和8.44m,胡杨光合速率(PN)(10:00),初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、以及PSⅡ实际光化学效率(ΩPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)和正午叶水势(Ψmidday)等都发生了明显变化,其中胡杨NPQ增加了109%-127%,ΩPSⅡ,ETR和Ψmidday分别减小了24%-29%,17%-22%和31.6%-45.6%,表明胡杨受到的干旱胁迫程度在增加;而当地下水埋深在6.93-8.44m之间时,上述参数无显著变化,表明胡杨很可能处于相同干旱胁迫程度;并且在地下水埋深4.91-8.44m范围内,最大光化学效率(Fv/Fm),表观量子效率(φ),Rubisco羧化速率(Vcmax),等参数都未发生明显变化,表明即使地下水埋深增加到8.44m,此时的干旱胁迫程度也未超过胡杨的耐受能力,其光合能力也未受到不可逆转的伤害。

关键词：胡杨(Populus euphratica oliv.) 叶绿素荧光地下水埋深光合作用

塔里木河下游地下水化学特征对生态输水的响应

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地理学报 2005年第2期60卷 309-318页

作者：陈永金陈亚宁李卫红刘加珍陈亚鹏中国科学院新疆生态与地理研究所

结合2000～2002年塔里木河下游5次生态输水过程,通过对沿河40眼地下水监测井采集的水化学资料的分析表明:塔里木河下游地下水化学特征随五次间歇性生态输水发生明显变化。地下水化学对输水的响应表现为初期、中期和后期三个阶段:初期,... 详细信息

结合2000～2002年塔里木河下游5次生态输水过程,通过对沿河40眼地下水监测井采集的水化学资料的分析表明:塔里木河下游地下水化学特征随五次间歇性生态输水发生明显变化。地下水化学对输水的响应表现为初期、中期和后期三个阶段:初期,地下水化学成分中的主要离子含量和矿化度都明显上升;中期逐步下降;输水后期又逐步上升。通过对地下水盐运移机理以及生态输水后地下水化学变化特征的分析得出,单一河道输水方式不如双河道,甚至多河道输水更有利于生态的恢复,另外,生态输水只是对地下水中盐分浓度起到了稀释作用,只有采取一系列工程和管理措施才能使下游水质真正好转。

关键词：塔里木河下游生态输水响应 2000-2002年特征对地下水化学特征水化学资料水化学成分离子含量变化特征运移机理输水方式稀释作用盐分浓度管理措施间歇性分析表监测井矿化度河道后期中期上升水盐

塔里木河流域近50年来生态环境变化的驱动力分析

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地理学报 2006年第3期61卷 262-272页

作者：郝兴明陈亚宁李卫红中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011

结合塔里木河流域近50年来水文、植被以及社会经济等方面的资料,采用趋势分析方法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流和地下水质之间的关系。研究结果表明,塔里木河上... 详细信息

结合塔里木河流域近50年来水文、植被以及社会经济等方面的资料,采用趋势分析方法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流和地下水质之间的关系。研究结果表明,塔里木河上游源流区的地表径流在过去的几十年里没有减少,且有一定程度的增加,塔里木河干流地表径流量减少是人类活动所致;人类活动在1970、1980和1990年代对流域上中游地表径流的影响量分别为41.59%、63.77%和75.15%;由人类活动所导致的地表径流量减少是影响河道水质发生变化的主导因子,而地下水位变化则影响灌区和非灌区地下水水质;塔里木河下游生态系统受损与人类活动直接相关。

关键词：人类活动地表径流水质地下水位主成分分析塔里木河

干旱胁迫对胡杨PSII光化学效率和激能耗散的影响

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植物学报 2011年第4期46卷 413-424页

作者：朱成刚陈亚宁李卫红付爱红杨玉海中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

选取塔里木河下游4处地下水位埋深>4 m的监测井位,结合地下水位数据,调查并分析了在地下水位下降引发的干旱胁迫下,胡杨(Populus euphratica)的叶片水分特征及叶绿素荧光特性,从能量代谢与转换角度分析了干旱胁迫对胡杨的PSII光化学效... 详细信息

选取塔里木河下游4处地下水位埋深>4 m的监测井位,结合地下水位数据,调查并分析了在地下水位下降引发的干旱胁迫下,胡杨(Populus euphratica)的叶片水分特征及叶绿素荧光特性,从能量代谢与转换角度分析了干旱胁迫对胡杨的PSII光化学效率和激能耗散的影响。结果表明:随着地下水位下降引发的干旱胁迫程度的加剧,胡杨的叶水势显著降低,而叶片相对水分含量差异不显著,总体处于适宜状态(80.38%–86.19%);在干旱胁迫的影响下,胡杨的综合光合活性明显降低,叶片光饱和点显著下降;同时胡杨的光合作用电子传递速率、PSII光下实际光化学效率以及光化学猝灭均随着光强的增大而显著降低,且干旱胁迫越剧烈,下降幅度越大;干旱胁迫下,胡杨的非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量等参数则随着光强的增大显著升高,但是其潜在最大光化学效率却处于适宜状态(0.80–0.86)。说明干旱胁迫下,胡杨的光合作用光能利用份额下降,耐受高光强的能力减弱,捕获的光能过剩程度加剧。胡杨主要通过热耗散来缓解光能过剩带来的压力。虽然研究区胡杨的PSII尚未发生不可逆的光损伤,但是其发生光抑制以及由此带来的光系统损伤的潜在危险在增加。

关键词：电子传递速率叶水势光抑制光化学效率光化学猝灭

西北干旱区山区融雪期气候变化对径流量的影响

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地理学报 2012年第11期67卷 1461-1470页

作者：李宝富陈亚宁陈忠升李卫红中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100039

利用8个山区气象站1960-2010年日平均气温、降水和7个出山口水文站的年径流数据(1960-2008),统计分析了山区融雪期开始时间、结束时间、天数、温度和降水的变化趋势及其空间差异性,并定量评估了年径流量对融雪期温度和降水变化的敏感性... 详细信息

利用8个山区气象站1960-2010年日平均气温、降水和7个出山口水文站的年径流数据(1960-2008),统计分析了山区融雪期开始时间、结束时间、天数、温度和降水的变化趋势及其空间差异性,并定量评估了年径流量对融雪期温度和降水变化的敏感性。结果表明,近50年来,山区融雪期平均提前了15.33天,延迟了9.19天;其中,天山南部山区融雪期提前时间最长,为20.01天,而延迟时间最短,仅6.81天;祁连山北部山区融雪期提前时间最短(10.16天),而延迟时间最长(10.48天)。这显示山区融雪期提前时间越长,延迟时间则越短。山区融雪期平均降水量增加了47.3mm,平均温度升高了0.857oC;其中天山南部山区降水增量最大,达65mm,昆仑山北部山区降水和温度增量均最小,分别为25mm和0.617oC,而祁连山北部山区温度增量最高(1.05oC)。河流径流量对融雪期气候变化敏感,降水变化诱发年径流量变化了7.69%,温度变化使得年径流量改变了14.15%。

关键词：融雪期温度降水径流西北干旱区

基于生态水文过程的塔里木河下游植被生态需水量研究

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地理学报 2007年第5期62卷 451-461页

作者：叶朝霞陈亚宁李卫红中国科学院绿洲生态与荒漠环境重点实验室

根据2005年塔里木河下游8个断面25服地下水位观测井和25个植物样地野外采集的数据,运用DPS统计软件计算植被物种多样性指数,进而对地下水、土壤水与植被的关系进行了分析,结果表明地下水位、土壤含水量与植被多样性之间都有极强的相关性... 详细信息

根据2005年塔里木河下游8个断面25服地下水位观测井和25个植物样地野外采集的数据,运用DPS统计软件计算植被物种多样性指数,进而对地下水、土壤水与植被的关系进行了分析,结果表明地下水位、土壤含水量与植被多样性之间都有极强的相关性,在此基础上确定出塔里木河下游潜水蒸发的极限埋深是5m。并采用阿维里扬诺夫公式和群克水均衡场公式对塔里木河下游天然植被的月潜水蒸发量进行计算,将两者计算结果加以算术平均得到塔里木河下游不同埋深对应的潜水蒸发量;采用两种方法对植被面积进行分类。在此分类基础上计算生态需水量,将两个结果再次平均,得到天然植被全年最低需水量约为3.2×108m3。通过对月生态需水量的分析发现4月到9月的生态需水量占全年的81%,尤其是5、6、7三个月占全年总需水量的47%,是生态需水的主要时期。

关键词：生态需水植被生态水文过程塔里木河

Photosynthesis of Populus euphratica and its response to elevated CO2 concentration in an arid environment

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Progress in Natural Science:Materials International 2009年第4期19卷 443-451页

作者： Honghua Zhou a,b,c, yaning chena,b, weihong li a,b, yapeng chen a,b, lixin Fud a Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, 818 South Beijing Road, Urumqi, Xinjiang 830011, China b Key Laboratory of Oasis Ecology and Desert Environment, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China c Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China d College of Natural Resources and Environment Science of Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China Xinjiang Institute of Ecology and Geography Chinese Academy of Sciences 818 South Beijing Road Urumqi Xinjiang 830011 China Key Laboratory of Oasis Ecology and Desert Environment Xinjiang Institute of Ecology and Geography Chinese Academy of Sciences Urumqi 830011 China Graduate School of Chinese Academy of Sciences Beijing 100039 China College of Natural Resources and Environment Science of Xinjiang Agricultural University Urumqi 830052 China

The photosynthetic characterization of Populus euphratica and its response to the elevated carbon dioxide concentration ([CO2]) were analyzed based on its net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), intercellular CO2 concentration (Ci), transpiration rate (Tr), and water use effciency (WUE) at different groundwater depths measured by a portable gas exchange system (li-6400) in the lower reaches of the Tarim River. The results showed that the elevation of [CO2] decreased the gs, and increased the Pn, Ci and WUE of P. euphratica. However, the effects of the elevated [CO2] on gs, Pn, Ci and WUE varied considerably with groundwater depth. The response of photosynthesis to rising [CO2] was stronger at the greater groundwater depth (more than 6 m) than that at the shallower groundwater depth (less than 6 m). The critical groundwater depth required to maintain the normal survival of P. euphratica was less than 6 m. When the groundwater depth increased to more than 6 m, P. euphratica encountered moderate water stress, and the plant suffered severe water stress when the groundwater depth increased to more than 7 m.

关键词： Photosynthesis Populus euphratica Groundwater depth CO2 concentration The lower reaches of the Tarim River

新疆铁干里克绿洲水文过程对土壤盐渍化的影响

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地理学报 2008年第7期63卷 714-724页

作者：周洪华陈亚宁李卫红中国科学院新疆生态与地理研究所

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示:塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层... 详细信息

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示:塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层含盐量相关性不显著;地下水埋深与土壤盐分含量密切相关,0～50cm表层土壤盐分含量随地下水埋深的增加而下降,其中0～20cm下降幅度最大。当地下水埋深较浅时,绿洲内土壤含盐量高,呈T型分布,盐分表聚性强,土壤盐分含量随土壤深度的增加呈下降趋势;当地下水埋深较深时,绿洲内土壤盐份呈菱形分布,中层土壤盐分高,且地下水矿化度和土壤盐分分布转折点均为6.0m。据此推断,6m是地下水盐分积聚和表层土壤盐分积累停止的临界地下水埋深。

关键词：绿洲地下水埋深土壤盐渍化塔里木河