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青海湖水位演变及其影响因子分析

高原气象 2024年第3期43卷 561-569页

作者：王梦晓文莉娟中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院青海湖综合观测研究站青海刚察812300

青海湖不仅是我国最大的湖泊,也是国家生态安全战略格局的重要组成部分。在全球变暖的背景下,青海湖水位急剧变化,其对周边的交通设施、居民安全和畜牧业发展等影响较大,因此需要对气候变化下的青海湖水位演变特征及其水量平衡进行研究... 详细信息

青海湖不仅是我国最大的湖泊,也是国家生态安全战略格局的重要组成部分。在全球变暖的背景下,青海湖水位急剧变化,其对周边的交通设施、居民安全和畜牧业发展等影响较大,因此需要对气候变化下的青海湖水位演变特征及其水量平衡进行研究。本文基于布哈河口水文站、下社水文站的水文数据,刚察气象站、CMFD气象数据以及水量平衡方程,首先分析了青海湖1956-2020年的年际水位演变特征和年内水位变化特征,以及水量平衡分量——入湖径流(R_(s))、湖面降水(P)和湖面蒸发(E)对水位变化的影响;其次揭示了相同月份计算的水位值变化与R_(s)、P和E的变化是同步的;最后进一步通过岭回归方法定量计算了R_(s)、P和E对基于12月份计算的青海湖水位变化的贡献率。研究结果表明:青海湖年均水位在1956-2004年以0.8 m·(10a)^(-1)的速率下降,其中在1979-2004年间下降的主要原因是E大于(P+R_(s));2004-2020年以1.9 m·(10a)^(-1)的速率上升,其中在2004-2018年间上升的主要原因是P和R_(s)的增加;青海湖水位有明显的年内变化,5月水位开始上涨,9月达到最高,其与R_(s)、P和E的月变化一致;当年的P、R_(s)、E变化对9-12月相同月份年均水位变化的影响大于去年,当年的P、R_(s)、E对12月年均水位变化的贡献率分别为10%、70%和20%。

关键词：青海湖水位演变径流降水蒸发回归分析

河西走廊中段荒漠植被组成及土壤养分空间分布特征

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干旱区研究 2024年第3期41卷 432-443页

作者：安宁郭彬张东梅杨淇越罗维成中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院临泽内陆河流域研究站中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 甘肃农业大学甘肃兰州730070

荒漠植被是河西走廊绿洲生态安全防护的重要屏障,研究荒漠植被组成及土壤养分分布特征对于荒漠—绿洲过渡带荒漠植被建设及管理有重要意义。本研究基于大量野外调查,并使用传统统计学与地统计学方法,研究了河西走廊中段及巴丹吉林沙漠... 详细信息

荒漠植被是河西走廊绿洲生态安全防护的重要屏障,研究荒漠植被组成及土壤养分分布特征对于荒漠—绿洲过渡带荒漠植被建设及管理有重要意义。本研究基于大量野外调查,并使用传统统计学与地统计学方法,研究了河西走廊中段及巴丹吉林沙漠南缘荒漠植被组成及土壤养分特征,并解析了其与环境因子的相关关系。结果表明:河西走廊中段及巴丹吉林沙漠西南缘荒漠区植物组成单一,多样性较低,且植物种类集中在少数科中,出现频度高的植物均为红砂(Reaumuria songarica)和白刺(Nitraria tangutorum)等典型荒漠植物。草本植物分布与年均降水量有较强相关性,研究区最南端的山丹县草本生物量达到108.01 g·m^(-2),在一定年降水量区间,灌木生物量随降水增加而增加,最高值出现在靠近祁连山北坡的肃州区,为134.03 g·m^(-2);降水量的增加,会显著促进草本植物的生长。研究区表层土壤有机碳、总氮、总磷含量最高,其平均值分别为2.12 g·kg^(−1)、0.25 g·kg^(−1)、0.41 g·kg^(−1),且离散程度较底层土壤更高;水平方向上三种土壤养分变异程度高,空间自相关性弱,最高值出现在张掖绿洲附近,分别达到11.22 g·kg^(−1)、1.30 g·kg^(−1)、0.73 g·kg^(−1)。主成分分析显示,造成研究区生境差异的首要因素是土壤属性,其次是降水,但不同环境因子之间也会互相影响,共同驱动了荒漠植被组成及分布。

关键词：河西走廊中段物种组成土壤养分环境因子巴丹吉林沙漠南缘

长江源区高寒草甸生长季载畜量对模拟增温的响应

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中国沙漠 2024年第4期 165-173页

作者：李成阳黄樱宜林千策沈琳丽罗诗影梁志辉李臻明彭飞薛娴岭南师范学院地理科学学院中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室

青藏高原高寒草甸是中国重要畜牧业基地，也是气候变化敏感区和生态脆弱带。为探究气候变暖对长江源区高寒草甸生长季载畜量的影响，以长江源区北麓河流域典型高寒草甸为研究对象，开展了模拟增温试验。测定了高寒草甸植物地上生物量和... 详细信息

青藏高原高寒草甸是中国重要畜牧业基地，也是气候变化敏感区和生态脆弱带。为探究气候变暖对长江源区高寒草甸生长季载畜量的影响，以长江源区北麓河流域典型高寒草甸为研究对象，开展了模拟增温试验。测定了高寒草甸植物地上生物量和牧草品质，确定了高寒草甸的数量载畜量和营养载畜量，以期为制定合理的高寒草甸载畜量提供科学依据。结果表明：（1）增温(150 W·m-2)增加了高寒草甸5、30 cm深土壤年均温度，降低了0～10 cm土层的年均含水量，但增加了20～40 cm土层的水分。（2）增温使2017、2018年的6月（生长季前期）群落地上生物量分别显著增加了78.55、79.74 g·m-2，但对生长季后期（2017、2018年的9月）无显著影响；杂类草和禾本科植物占群落地上生物量的比重增加，但莎草科植物比重降低。（3）增温使群落和杂类草植物中的粗蛋白和粗脂肪含量降低，牧草品质下降。（4）增温处理下每公顷数量载畜量、可消化蛋白载畜量、代谢能载畜量在2017年6月分别增加了2.37±0.22、6.72±0.41、3.89±0.32羊单位，在2018年6月分别增加了2.41±0.30、6.29±0.25、3.95±0.17羊单位；但生长季后期无显著变化。根据研究区实际，在气温上升背景下，长江源区高寒草甸生长季前期以数量载畜量安排放牧为宜，生长季后期应以代谢能载畜量安排放牧为宜。

关键词：青藏高原气候变暖牧草品质生物量载畜量

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青藏铁路沿线气候特征精细化模拟研究

高原气象 2024年第4期43卷 868-882页

作者：路富全杨耀先胡泽勇中国科学院西北生态环境资源研究院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院那曲高寒气候环境观测研究站西藏那曲852000 兰州资源环境职业技术大学气候资源开发及防灾减灾研究室甘肃兰州730021 中国科学院大学北京100049

青藏铁路格拉段(以下简称青藏铁路),特别是从西大滩至安多穿越550 km多年冻土区的路段,沿线有着复杂的地形地貌和冻土环境。近年来随着气候变暖和多年冻土退化,对于建造在多年冻土之上的青藏铁路的维护需求剧增,为了能充分捕捉青藏铁路... 详细信息

青藏铁路格拉段(以下简称青藏铁路),特别是从西大滩至安多穿越550 km多年冻土区的路段,沿线有着复杂的地形地貌和冻土环境。近年来随着气候变暖和多年冻土退化,对于建造在多年冻土之上的青藏铁路的维护需求剧增,为了能充分捕捉青藏铁路沿线地区复杂的地形地貌对局地气候变化的影响,以期对青藏铁路的运行维护提供理论支持。本文利用铁路沿线站点观测数据,并以ERA5数据驱动WRF模式进行网格距离为10 km×10 km的动力降尺度模拟。结果显示,青藏铁路沿线的六个站点自1998-2020年普遍呈现增温趋势,增温率最低的站点为0.27℃·(10a)^(-1),最高为0.56℃·(10a)^(-1);WRF模式对表面气温的模拟在年平均气温结果与观测数据略有差异,在夏季和秋季的模拟结果较好,夏季相关系数达到0.95以上,秋季在0.80以上,春季和冬季较差;WRF降水模拟的结果显示,Nudging方法有效改进了青藏高原夏季降水的湿偏差,青藏铁路北段至铁路南段降水逐渐增加,且在铁路中部降水出现极大值。WRF模式在青藏高原的温度和降水模拟上仍存在着一定的冷偏差和湿偏差,寻找新的方法或利用高质量驱动数据来驱动模式将可能对青藏高原地区的降尺度模拟结果有更进一步的改善。

关键词：青藏铁路 WRF模式动力降尺度精细化模拟气温和降水

生态系统突变及其在寒旱区生态系统管理中的应用展望

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应用生态学报 2024年第7期35卷 1997-2005页

作者：王宇昕赵文智刘鹄中国科学院西北生态环境资源研究院/中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站兰州730000 中国科学院大学北京100049

生态系统突变是指生态系统在受到超过临界值的干扰后,系统由一种状态急剧变为另一种状态的过程。尽管寒旱区常见的土地沙漠化、草地退化属于渐变过程,但当干扰持续时间或干扰强度超过一定阈值时也可能发生突变。研究生态系统突变对寒旱... 详细信息

生态系统突变是指生态系统在受到超过临界值的干扰后,系统由一种状态急剧变为另一种状态的过程。尽管寒旱区常见的土地沙漠化、草地退化属于渐变过程,但当干扰持续时间或干扰强度超过一定阈值时也可能发生突变。研究生态系统突变对寒旱区生态系统管理具有重要意义。本文综述了生态系统突变的内涵演变及预警研究的进展,分析了寒旱区常见的土地沙漠化和草地退化的问题,阐明了系统状态对不同胁迫的多种响应方式,提出了针对干旱荒漠区雨养人工固沙系统和高寒草甸演变过程及突变特点的研究框架。最后指出,未来需要甄别生态系统突变不同阶段的关键驱动因素,并确定相应阈值;重视极端气候事件诱发的水分限制型突变的发生机制和预警;推动突变研究成果在寒旱区生态系统管理中的应用。

关键词：生态系统突变土地沙漠化草地退化人工固沙系统嵩草高寒草甸

基于FY-4A和机器学习的太阳辐照度超短期预测

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太阳能学报 2024年第4期45卷 578-583页

作者：贾东于李开明高晓清高雨濛兰州城市学院城市环境学院兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国人民解放军94754部队嘉兴314000

针对中国西部地区辐射资源充沛但观测资料匮乏的特点,提出一种基于辐照度观测数据、遥感数据、McClear和随机森林算法的太阳辐照度超短期预测方法,并重点分析遥感数据对辐照度预测效果的影响。结果表明:添加遥感数据能够优化不同时间步... 详细信息

针对中国西部地区辐射资源充沛但观测资料匮乏的特点,提出一种基于辐照度观测数据、遥感数据、McClear和随机森林算法的太阳辐照度超短期预测方法,并重点分析遥感数据对辐照度预测效果的影响。结果表明:添加遥感数据能够优化不同时间步长的辐照度预测效果,并能显著降低平均绝对百分比误差(MAPE)值高于40%的预测大误差出现概率。同时,添加遥感数据对预测效果的提升随时间步长呈线性增加关系,nRMSE的差值变化范围从2.08%变为13.81%;nMAE的差值从1.64%变化为14.52%;R2的差值随时间步长的变化最为明显,从-0.03变为-0.43。但值得注意的是,添加卫星数据会显著增加模型的建立和超参寻优时间。

关键词：太阳辐照度预测机器学习 FY-4A 晴空模型

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微地形对高寒固沙植物水分利用特征的影响

干旱区研究 2024年第1期41卷 60-70页

作者：范明彦田丽慧周海青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000

水是植物生存最主要的限制因子,对沙区植物水分利用的研究已成为沙地生态保护和植被恢复的关键。本文以青海湖湖东沙地3种典型固沙植物——樟子松、小叶杨、沙棘为研究对象,基于氢氧稳定同位素技术(δ^(18)O和δD),结合IsoSource模型,... 详细信息

水是植物生存最主要的限制因子,对沙区植物水分利用的研究已成为沙地生态保护和植被恢复的关键。本文以青海湖湖东沙地3种典型固沙植物——樟子松、小叶杨、沙棘为研究对象,基于氢氧稳定同位素技术(δ^(18)O和δD),结合IsoSource模型,对微地形影响下的各潜在水源(不同层次的土壤水)及植物主要水分来源进行分析。研究结果表明:(1)土壤含水量具有微地形差异,表现在迎风坡低地土壤含水量高于沙丘顶部和迎风坡中部,且9月土壤含水量处在最高值。(2)木质部水的δ^(18)O值在不同微地形条件下具有树种差异性,樟子松在迎风坡低地的δ^(18)O值最小,而沙棘和小叶杨在迎风坡中部的δ^(18)O值最小。(3)不同植物的主要水分来源具有较为明显的季节差异,6月樟子松和沙棘在不同微地形条件下均以深层土壤水为主要水分来源,而小叶杨在沙丘顶部主要利用深层土壤水,在迎风坡中部和低地对中层土壤水的利用较大,但随着降水量的增加,9月各树种转而主要利用浅层和中层土壤水。总而言之,高寒沙地固沙植物的水分利用模式受微地形条件的影响,且不同物种对降水表现出不同程度的响应。

关键词：高寒沙地稳定同位素微地形植物水分来源 IsoSource模型

宁夏荒漠草原带生态环境质量时空变化及驱动机制研究

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生态学报 2024年

作者：岳奕帆赵文智刘任涛李涛宁夏大学林业与草业学院西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地中国科学院西北生态环境资源研究院宁夏大学生态环境学院

生态环境质量及其变化评价是生态系统管理的关键依据，也是衡量区域生态文明建设成效的重要指标。宁夏荒漠草原带人工绿洲、旱作农田、荒漠草原、流动沙地并存，加上黄河及其沿岸湿地，山水林田湖草沙景观相对完整，是研究多种生态系统... 详细信息

生态环境质量及其变化评价是生态系统管理的关键依据，也是衡量区域生态文明建设成效的重要指标。宁夏荒漠草原带人工绿洲、旱作农田、荒漠草原、流动沙地并存，加上黄河及其沿岸湿地，山水林田湖草沙景观相对完整，是研究多种生态系统耦合生态环境质量评价的典型区域。以宁夏中部荒漠草原带为例，基于Google Earth Engine(GEE)云平台对2000—2020年Landsat地表反射率图像进行像元间优化重构，计算了区域湿度（WET）、绿度（NDVI）、干度（NDBSI）、热度（LST）四个分量指标，利用土地分类数据核算区域生态系统服务价值（ESV），通过主成分分析法将上述指标加权耦合，构建改进型遥感生态指数（IRSEI），在长时序尺度下对研究区域生态状况进行监测，并明确影响IRSEI的主要驱动因素。结果表明：（1）前两主轴累计贡献率为84.66%，其中NDVI与WET是PC1主要贡献因子；ESV是PC2的主要贡献因子。IRSEI的评价分析中引入ESV减少了分量指标在PC1的聚集现象，将分量指标分散有效反映了IRSEI的多样性。（2）研究区生态系统服务价值呈现稳步增加的趋势，其中调节服务>支持服务>供给服务>文化服务，空间上呈东北高西南低的格局。（3）2000—2020年IRSEI指数均值范围在0.546—0.598之间，呈现单峰型波动增加趋势，增长率为7.42%。20年来，面积变化由中等与较高级为主转变为较高与高等级为主，其中高等级面积增长率达到84.79%。（4）降水是影响IRSEI分异的主要驱动因素，整体驱动因素上：降水>人口密度>温度>土地利用强度>经济生产总值。海拔则是通过影响气候因子进而间接影响了IRSEI指数。本研究客观评价了过去20年宁夏荒漠草原带生态环境质量时空变化特征及驱动机制，为指导区域生态保护修复和可持续发展提供了重要决策参考。

关键词：生态环境质量改进型遥感生态指数生态系统服务价值驱动机制主成分分析

基于UPLC-Q-Exactive MS技术3种核桃类种仁中甘油酯组成比较

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植物资源与环境学报 2024年第1期33卷 87-97页

作者：谭文玥许梦洋柳成航王紫嫣郭忠仁贾晓东南京中医药大学江苏南京210023 江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园) 江苏省植物资源研究与利用重点实验室江苏南京210014 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干旱区生态安全与可持续发展重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院新疆生态与地理研究所伊犁植物园新疆伊犁835800

基于超高效液相色谱-四级杆-轨道阱高分辨质谱联用(UPLC-Q-Exactive MS)技术比较分析了山核桃(Carya cathayensis Sarg.)、胡桃(Juglans regia Linn.)和薄壳山核桃〔Carya illinoinensis(Wangenh.)***〕3种木本油料作物种仁中甘油酯的组成及差异,结合LipidSearch软件和混合脂质内标对脂质分子进行定性及定量分析。结果显示:3种核桃类种仁中均鉴定到298个甘油酯,包括245个甘油三酯、38个甘油二酯、1个单半乳糖甘油二酯、9个双半乳糖甘油二酯和5个硫代异鼠李糖甘油二酯。偏最小二乘法判别分析得到104个变量投影重要度(VIP)大于1的脂质分子。山核桃和薄壳山核桃种仁中甘油三酯的主要脂肪酸为油酸,胡桃种仁中甘油三酯的主要脂肪酸为亚油酸。3种核桃类种仁中甘油二酯的主要脂肪酸均为亚油酸,其次为油酸。山核桃和薄壳山核桃种仁的甘油酯组成更为相近。UPLC-Q-Exactive MS可作为鉴别这3种木本油料作物种仁中甘油酯组成的有效方式。

关键词：山核桃胡桃薄壳山核桃甘油酯脂肪酸 UPLC-Q-Exactive MS