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2001-2020年天山新疆段草地植被覆盖度时空变化及驱动因素分析

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植物生态学报 2024年第5期48卷 561-576页

作者：陈以恒玉素甫江·如素力阿卜杜热合曼·吾斯曼新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐830054 新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室乌鲁木齐830054

草地在天山生态系统中起着重要作用,与区域畜牧业发展息息相关。为阐明天山新疆段草地植被时空演变格局及其影响因素,该研究基于2001-2020年MODISNDVI遥感影像,使用Sen+Mann-Kendall趋势分析法和变异系数、土地利用动态,对天山新疆段草... 详细信息

草地在天山生态系统中起着重要作用,与区域畜牧业发展息息相关。为阐明天山新疆段草地植被时空演变格局及其影响因素,该研究基于2001-2020年MODISNDVI遥感影像,使用Sen+Mann-Kendall趋势分析法和变异系数、土地利用动态,对天山新疆段草地植被覆盖度(FVC)的时空动态特征进行分析,并通过地理探测器和相关性分析法探究草地FVC变化的驱动因素,结果表明:(1)FVC整体变化较稳定,多年平均草地FVC在0.33-0.42之间波动,FVC面积显著增加的区域分布在天山东北部和西南部低海拔地区,占总面积的3.14%,FVC面积显著减少的区域主要分布在伊犁河沟,占总面积的15.81%。(2)草地FVC的变化主要受植被类型和畜牧业总产值的影响,其影响力均在29.85%以上。其中,年降水量和年平均气温与植被类型相互作用后,影响力均提升到48.70%以上。(3)研究时段内,草地FVC与年降水量、年平均气温均呈正相关关系,与年降水量正相关区域面积占总面积的80.84%,主要分布在天山南北两侧的盆地周围;与年平均气温正相关区域面积占总面积的71.69%,主要分布在海拔较高的山区。

关键词：植被覆盖度气候变化草地时空变化天山新疆段

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凋落物添加对蒿类荒漠草地土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

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草地学报 2024年第2期32卷 462-469页

作者：周磊孙宗玖聂婷婷于冰洁郑丽周晨烨新疆农业大学草业学院新疆乌鲁木齐830052 新疆草地资源与生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830052 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物... 详细信息

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物各添加量间分解速率无显著差异。添加5 g和7.5 g叶后土壤SOC较对照分别增加10.4%,15.2%(P<0.05)。土壤TN随叶添加量增加呈上升趋势,较CK增加11.9%~18.4%(P<0.05),而茎、茎叶混合依次仅在5 g、7.5 g添加量时显著减少7.9%、增加37.8%(P<0.05)。2.5 g茎叶、5 g茎和7.5 g叶添加后土壤TP较CK依次增加9.8%,14.4%,7.2%(P<0.05)。凋落物添加后土壤C∶N,C∶P,N∶P分别为2.46~3.63,12.40~16.17,3.47~5.60,且SOC与C∶P、TN与N∶P均呈正相关,而TN与C∶N除添加叶外均呈显著负相关。因此,凋落物分解有利于蒿类荒漠土壤养分的恢复,尤其是叶凋落物的分解是其土壤碳氮短期补充的重要来源。

关键词：凋落物残留率土壤碳氮磷化学计量比蒿类荒漠草地

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基于合成影像和多变量的博湖流域土壤有机碳含量估测

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环境科学 2024年

作者：李顿王雪梅李坤玉郭艳萍新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

选择合适的多时相遥感影像合成方法以及建模变量对于土壤有机碳含量的估测及其空间分布反演具有重要作用。以新疆博斯腾湖流域土壤有机碳含量为研究对象，按照最小值、中值以及均值Sentinel-2多时相卫星影像合成方法生成光谱变量，同时... 详细信息

选择合适的多时相遥感影像合成方法以及建模变量对于土壤有机碳含量的估测及其空间分布反演具有重要作用。以新疆博斯腾湖流域土壤有机碳含量为研究对象，按照最小值、中值以及均值Sentinel-2多时相卫星影像合成方法生成光谱变量，同时引入气候和地形等环境变量作为建模变量。结合Boruta变量筛选算法和随机森林（RF）模型分析探究不同影像合成方法以及变量集合对耕层土壤有机碳含量估测的影响及差异。结果表明：①环境变量结合光谱变量能够较好地估测土壤有机碳含量，环境变量中的气候变量对博斯腾湖流域土壤有机碳含量的建模估测发挥着关键作用；②相对于全变量集合，经过Boruta变量筛选算法后的特征变量模型估测精度要更好；③均值合成的影像光谱变量结合环境变量的建模效果最好，最优模型的估测精度R2为0.97，RMSE为2.919g·kg-1，RPD为5.319。使用Boruta变量筛选算法对多时相均值合成光谱变量与环境变量所建立的RF模型能够准确地实现博斯腾湖流域土壤有机碳含量的空间反演估测，为该流域土壤有机碳含量的准确估测提供技术支持。

关键词：影像合成光谱和环境变量 Boruta算法随机森林(RF)模型土壤有机碳(SOC) 博斯腾湖流域

封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的影响

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草业学报 2024年第7期33卷 25-40页

作者：李思媛孙宗玖于冰洁周晨烨周磊郑丽刘慧霞冶华薇新疆农业大学草业学院新疆乌鲁木齐830052 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆草地资源与生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830052

明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类... 详细信息

明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类荒漠草地对封育措施响应的特征变化。结果表明:1)封育后蒿类荒漠草地0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、C/P、N/P及土壤亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶,酶活性C/N均无显著变化,而4月各样地β-1,4-葡萄糖苷酶活性及7月玛纳斯样地β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性较对照呈增加趋势;2)封育显著增加了7月玛纳斯样地的C/N及4月各样地酶活性C/P,降低了7月玛纳斯样地酶活性N/P值,封育后4月各样地向量长度均显著增加,且各样地封育前后向量长度均大于45°,表明研究区土壤微生物主要受碳和磷的限制;3)冗余分析表明封育后土壤碳氮磷及其计量特征解释了土壤酶活性及化学计量特征、向量特征变异的56.03%,且结构方程模型显示封育后土壤有机碳极显著影响土壤酶活性及其化学计量特征,表明土壤有机碳可能是影响蒿类荒漠草地土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。

关键词：蒿类荒漠土壤酶活性化学计量特征封育

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开都河流域ESV时空演变及其驱动因素

农业资源与环境学报 2024年

作者：彭清清迪丽努尔·阿吉李平平胡丛巧康佳佳王凯新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

为探讨开都河流域生态系统服务价值（ESV）的时空变化特征及其驱动因素，本研究通过土地利用转移矩阵、生态贡献率、克里金插值、单变量相关分析等方法从时空角度全面分析了该流域2000－2020年ESV变化特征。研究表明：流域20年间土地利... 详细信息

为探讨开都河流域生态系统服务价值（ESV）的时空变化特征及其驱动因素，本研究通过土地利用转移矩阵、生态贡献率、克里金插值、单变量相关分析等方法从时空角度全面分析了该流域2000－2020年ESV变化特征。研究表明：流域20年间土地利用类型以草地和未利用地为主，耕地面积逐年增加，建设用地最少；流域20年间土地利用转出和转入面积最大的是水域和草地，且土地利用类型间存在频繁转换；流域ESV整体呈“下降-上升-下降”趋势，草地是主要正向贡献因子，水域是主要负向贡献因子；调节服务始终在生态系统服务功能中占主导地位；流域的ESV空间具有强烈正相关性，高－高聚集区主要分布在流域北部和博斯腾湖及其附近，低－低聚集区主要分布在流域南部；流域ESV时空演变的驱动因素中，高程（DEM）对ESV的影响最大，DEM∩NDVI、DEM∩气温和DEM∩蒸发量的交互作用对ESV的影响最大。综上所述，流域仍面临生态水平恶化的压力。

关键词：土地利用生态系统服务价值空间自相关开都河流域地理探测器

博斯腾湖湿地沉积物重金属污染特征及风险评价

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湖泊科学 2024年

作者：王凯迪丽努尔·阿吉李平平胡丛巧彭清清康佳佳新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

于2023年11月在新疆博斯腾湖湿地采集22个沉积物样品，测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量，采用地累积指数、富集因子、潜在生态风险指数、Monte Carlo模拟和人体健康风险评价模型分别对沉积物重金属污染、潜在... 详细信息

于2023年11月在新疆博斯腾湖湿地采集22个沉积物样品，测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量，采用地累积指数、富集因子、潜在生态风险指数、Monte Carlo模拟和人体健康风险评价模型分别对沉积物重金属污染、潜在生态风险程度和人体健康风险进行评估。结果表明：（1）博斯腾湖湿地沉积物Zn、Cd、Cr、Pb和Hg含量平均值分别为新疆土壤背景值的1.01、3.58、1.32、1.94和1.53倍。（2）地累积指数与富集因子评价结果均表明，沉积物重金属污染程度为：Cd>Pb>Hg>Cr>Zn>Cu>Ni>As。（3）重金属元素单项生态风险指数平均值从大到小依次为Cd>Hg>Pb>Cu>Ni>Cr>As>Zn；综合生态风险指数平均值为184.07，处于中等生态风险态势。（4）研究区域的沉积物中重金属污染会对不同人群的健康造成危害，存在非致癌风险和不可接受的致癌风险。成年男性、女性和儿童面临的非致癌风险概率分别为21.24%、23.50%和36.27%,Cr和Cd为主要的非致癌风险物质；成年男性、女性和儿童遭受不可接受的癌症暴露风险的概率分别为2.76%、7.74%和10.50%，其主要的致癌风险物质为As和Cr。

关键词： Monte Carlo模拟重金属沉积物博斯腾湖湿地风险评价

阿勒泰林区草地群落中不同植物种在物种多样性中作用大小的探究

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西北林学院学报 2024年

作者：李苗苗叶茂曾国燕陈维龙张西新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室新疆师范大学地理科学与旅游学院

为探明各植物种在群落整体物种多样性中的作用,以阿勒泰林区草地群落为研究对象,通过采用“二值出现次数”野外调查方法,获得样方中各个植物种的出现次数和个体数量,从而计算出群落整体的物种多样性指数,以及构成其群落的各个植物种不... 详细信息

为探明各植物种在群落整体物种多样性中的作用,以阿勒泰林区草地群落为研究对象,通过采用“二值出现次数”野外调查方法,获得样方中各个植物种的出现次数和个体数量,从而计算出群落整体的物种多样性指数,以及构成其群落的各个植物种不存在时的物种多样性指数,并利用这两个多样性指数的差值,来探讨群落中各个植物种对物种多样性的影响。结果表明:(1)4个草地样地中,对物种多样性作用最大的植物种并非是其群落中的第1优势种,而是优势地位处于2～6位的植物种;(2)组成这4个样地群落的所有植物种都对群落的多样性起到了增大的作用;(3)物种在群落多样性中的作用,从总体上来看,呈现出一种单峰的变化趋势,也就是随着物种优势地位的降低,对数式增加达到最大值,然后指数或线性下降,最终趋近于0。综合显示,不同草地群落中,对群落物种多样性作用最大的不是处于第1的优势种,其占据了绝对优势地位降低了该群落的物种多样性。

关键词：草地群落优势种植物种伴生种物种多样性指数

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土地利用结构与景观格局对开都河水质的影响

水生态学杂志 2024年

作者：王凯迪丽努尔·阿吉李平平胡丛巧康佳佳彭清清新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

探究土地利用结构与景观格局对干旱区河流水质的影响机制，对维护干旱区流域生态安全具有参考意义。基于开都河2021年丰水期和枯水期15个采样点的水质数据，以流域景观类型占比表征土地利用结构，景观指数表征景观格局，采用bioenv分析... 详细信息

探究土地利用结构与景观格局对干旱区河流水质的影响机制，对维护干旱区流域生态安全具有参考意义。基于开都河2021年丰水期和枯水期15个采样点的水质数据，以流域景观类型占比表征土地利用结构，景观指数表征景观格局，采用bioenv分析、冗余分析（RDA）等方法分析土地利用结构与景观格局对开都河水质的影响。结果表明：（1）开都河属清洁、较清洁水质，枯水期水质略优于丰水期；（2）丰、枯水期的2 000 m、5 000 m半径缓冲区土地利用对水质解释率最佳，分别为63.81%、64.91%；景观格局对水质解释率的最佳缓冲区分别为500 m、200 m，解释率分别为73.88%、63.33%；（3）丰水期耕地对水质的贡献率最高为57.9%；景观指数LPI对水质的贡献率最高为48.8%；枯水期对水质贡献率最高的为草地68%；景观指数LSI对水质贡献率最高为21.6%；（4）丰水期，耕地、林地、水域的组合与水质的相关系数最高为0.425，枯水期单一草地的组合与水质的相关系数最高为0.5129；丰水期NP、LPI、ENN＿MN与水质的相关系数最高为0.0765，枯水期NP、PD、LPI与水质的相关系数最高为0.2163；（5）土地利用结构与景观格局对水质的交互作用在丰水期2 000 m半径缓冲区内为18%，高于枯水期200 m半径缓冲区的11%。研究结果表明土地利用结构与景观格局都对开都河水质有较大影响，二者的交互作用在该影响中占有重要地位。

关键词：土地利用景观格局水质开都河

焉耆盆地绿洲生态系统服务价值时空演变及其驱动因素

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西北林学院学报 2024年

作者：康佳佳迪丽努尔·阿吉李平平胡丛巧王凯彭清清新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室

基于土地利用变化,深入研究影响区域生态系统服务价值(ESV)的驱动因素,对于区域生态环境优化与人地关系协调具有重要实践价值。基于焉耆盆地1980-2020年土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、生态系统服务价值评估、热点分析、权衡与协... 详细信息

基于土地利用变化,深入研究影响区域生态系统服务价值(ESV)的驱动因素,对于区域生态环境优化与人地关系协调具有重要实践价值。基于焉耆盆地1980-2020年土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、生态系统服务价值评估、热点分析、权衡与协同度以及地理探测器等方法,综合分析焉耆盆地土地利用变化、ESV时空演变、生态系统服务权衡协同关系,并运用地理探测器探究焉耆盆地ESV空间分异机制。结果表明:1)焉耆盆地地区土地利用变化显著,未利用地、草地面积大幅度减少,耕地面积增幅最大;2)ESV明显上升,主要表现为耕地、水域和湿地ESV上升及水源涵养和废物处理服务功能的上升;3)ESV高价值区和较低价值区面积显著增加,焉耆盆地各生态系统服务间以协同关系为主导,且为增加趋势;4)焉耆盆地ESV空间分异的主要影响因素是NDVI和年均气温;各因素间交互作用均表现为增强关系,且自然因素比社会经济因素具有更强的解释力。本文的研究结果可为焉耆盆地绿洲生态保护与修复方案的制定提供理论参考。

关键词：土地利用变化生态系统服务价值地理探测器驱动力分析焉耆盆地