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干旱区气候变化及其对山地森林生态系统稳定性和水文过程影响研究进展

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干旱区地理 2024年第2期47卷 228-236页

作者：常学向赵文智田全彦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中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室甘肃兰州730000

在干旱区,水是形成绿洲的根本要素。干旱区高寒山地是维系西北干旱区绿洲存在、是当地国民经济持续发展和生态环境稳定的水源地,山地森林生态系统具有重要的涵养水源功能,有“绿色水库”之称。气候变化将改变山地生态系统结构、组成和... 详细信息

在干旱区,水是形成绿洲的根本要素。干旱区高寒山地是维系西北干旱区绿洲存在、是当地国民经济持续发展和生态环境稳定的水源地,山地森林生态系统具有重要的涵养水源功能,有“绿色水库”之称。气候变化将改变山地生态系统结构、组成和水循环,加剧水资源短缺,威胁干旱区绿洲安全。回顾并综述了干旱区气候变化及其对干旱区山地森林生态系统稳定性和水文过程的影响研究进展,指出了研究中存在的问题,并提出未来在干旱区山地仍需要评估优于1 km空间分辨率的气候变化趋势,从多尺度、多界面、多学科、多方法开展气候变化对干旱区山地森林生态系统稳定性和水文过程影响的综合研究,以促进干旱区山地生态学的发展,为干旱区管理部门提供适应和缓解气候变化、科学的制定气候变化条件下水资源管理方案、实现水资源的有效管理奠定理论基础,促进干旱区气候变化条件下的环境和社会经济可持续性发展。

关键词：气候变化生态系统稳定性森林生态水文过程干旱区高寒山地

生物炭施加垄沟集雨种植对水土流失及紫花苜蓿草产量的影响

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草地学报 2024年第5期32卷 1314-1326页

作者：朱进辉赵武成 Erastus Mak-Mensah 王琦张登奎周旭姣赵晓乐戚文佳马文崔循臻李旭春刘冰甘肃农业大学草业学院甘肃兰州730070 甘肃省定西市水利科学研究所甘肃定西743000 甘肃省定西市水土保持科学研究所甘肃定西743000 中国科学院西北生态环境资源研究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

为缓解我国黄土高原区干旱胁迫和控制水土流失,本研究采用裂区设计,生物炭施加模式(生物炭施加和无生物炭施加)为主区,耕作模式(打结垄、开敞垄和平作)为副区,研究不同生物炭施加模式和耕作模式对土壤水分、径流、泥沙流失、养分流失、... 详细信息

为缓解我国黄土高原区干旱胁迫和控制水土流失,本研究采用裂区设计,生物炭施加模式(生物炭施加和无生物炭施加)为主区,耕作模式(打结垄、开敞垄和平作)为副区,研究不同生物炭施加模式和耕作模式对土壤水分、径流、泥沙流失、养分流失、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)干草产量和水分利用效率的影响。试验结果表明,在2019和2020年紫花苜蓿生育期,与平作处理相比,开敞垄和打结垄处理的径流量、泥沙、全氮、全磷、有机质流失量分别减少20.1%~37.7%和60.1%~64.7%,54%~75.5%和77.1%~87.6%,44.4%~65.5%和49.0%~81.8%,36.7%~75.3%和48.6%~87.3%,48.2%~72.9%和58.6%~85.4%,土壤贮水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别增加39.5~52.1和31.2~60.5 mm,26.2%~31.7%和26.5%~35.2%,10.07~14.86和12.14~16.55 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。与无生物炭施加处理相比,生物炭施加处理的径流量、泥沙、全氮、全磷和有机质流失量分别减少48%~69%,94%~125%,12%~24%,28%~46%和35%~48%,土壤贮水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别增加42.93~26.09 mm,106%~111%和1.96~6.90 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。本研究表明,生物炭施加打结垄沟集雨种植是该区域适宜耕作模式。

关键词：生物炭添加模式耕作模式径流水土流失养分流失坡地

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蒙古扁桃潜在地理分布对气候变化的响应

植物研究 2024年第2期44卷 180-191页

作者：贺晓慧高健朱丽郝瑞敏黄磊朱晋程莉周洁内蒙古科技大学包头师范学院生态环境学院包头014030 中国科学院西北生态环境资源研究院内陆河流域生态水文重点实验室兰州730000

为了解蒙古高原第三纪孑遗珍稀濒危物种蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布特征及其对未来气候变化的响应,利用121个蒙古扁桃种群分布点数据,选取气候和土壤变量,通过在R软件Biomod2建模平台构建物种综合适宜生境模型(CHS),模拟当... 详细信息

为了解蒙古高原第三纪孑遗珍稀濒危物种蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布特征及其对未来气候变化的响应,利用121个蒙古扁桃种群分布点数据,选取气候和土壤变量,通过在R软件Biomod2建模平台构建物种综合适宜生境模型(CHS),模拟当前气候条件和预测未来两个时期(2050S和2090S)共3种不同气候情景下(SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5)蒙古扁桃的潜在分布、时空演变特征及适宜生境迁移。结果显示:气候适宜性模型(EM)的TSS>0.75,分布限制模型(Li)的受试者工作特征曲线(ROC)>0.90,表明选择综合适宜生境模型能精确地模拟不同气候情景蒙古扁桃潜在地理分布特征。当前气候条件下蒙古扁桃的适宜生境面积为64.00万km2,占全国总面积的6.67%,主要分布于蒙甘宁等地,少量分布于青海、新疆、陕西、山西、河北等地。未来(2050S、2090S)SSP1-2.6、SSP3-7.0、SSP5-8.5三种气候情景下,蒙古扁桃的适宜生境面积均呈现出减少趋势,且2090S不同气候情景下适宜生境面积均小于2050S。蒙古扁桃适宜生境质心整体上有逐步向西和向高纬度地区迁移的趋势。

关键词：蒙古扁桃气候变化综合适宜生境模型适宜生境

基于土地利用变化的祁连山地区生态系统服务价值演化分析

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生态学报 2024年第10期44卷 4187-4202页

作者：张百婷李宗省冯起陆志翔张百娟程文举中国科学院西北生态环境资源研究院祁连山同位素生态水文与国家公园观测站/内陆河流域生态水文重点实验室/甘肃省祁连山生态环境研究中心兰州730000 中国科学院大学北京100049

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节,而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据。然而受气候变化和人类活动的共同影响,祁连山地区生态环境问题依旧突出,亟需对该地区生态系统服... 详细信息

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节,而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据。然而受气候变化和人类活动的共同影响,祁连山地区生态环境问题依旧突出,亟需对该地区生态系统服务价值开展研究以服务后期生态环境建设。基于此目的,使用1990—2020年祁连山地区土地利用数据,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵揭示该地区土地利用变化规律。并使用生态系统服务价值评估模型测算了祁连山地区生态系统服务价值,探究了其动态变化过程,并明确了各土地利用类型与生态系统服务价值变化之间的内在联系。结果表明:(1)1990—2020年,草地和荒漠是祁连山地区最主要的土地利用类型,单一土地利用动态度分别为水域>湿地>耕地>荒漠>草地>林地。草地和耕地以及草地和荒漠相互转化成为该地区最主要的土地利用变化特征;(2)祁连山地区生态系统服务价值呈持续增加趋势,由1990年的7231.36亿元增加至2020年的7836.07亿元,在空间上呈现出东高西低的变化趋势。生态系统服务价值构成主体主要为水域、草地和林地,单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主,反映了调节服务是祁连山地区生态系统的主要功能;(3)水域、草地和湿地这3种土地利用类型是近30年祁连山地区生态系统服务价值变化的主要贡献因子。1990—2020年,祁连山地区生态系统服务价值对土地利用的敏感性总体呈增加态势(1.48%—7.91%),土地利用变化对该地区生态系统服务价值的影响逐步增强。系统揭示了过去30年祁连山地区生态系统服务价值的演变及其与土地利用变化的内在联系,重点阐释了水域、草地、林地和湿地对该地区生态系统服务价值和生态环境保护的重要性,可为祁连山地区生态产品价值实现及生态保护管理等提供基础科技支撑。

关键词：土地利用变化生态系统服务价值评估模型祁连山地区

我国生态产品价值实现的研究进展与典型案例剖析

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地球科学进展 2024年第3期39卷 304-316页

作者：张百婷冯起李宗省陆志翔张百娟程文举中国科学院西北生态环境资源研究院祁连山同位素生态水文与国家公园观测站/内陆河流域生态水文重点实验室/甘肃省祁连山生态环境研究中心甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

生态产品价值实现既是对“两山”理念的践行路径,也是促进我国社会经济发展与生态环境保护并行实践的重要渠道,对全面推动我国经济绿色转型具有重要意义。通过系统梳理已有研究关于生态产品价值实现的成果发现:(1)生态产品相关的研究显... 详细信息

生态产品价值实现既是对“两山”理念的践行路径,也是促进我国社会经济发展与生态环境保护并行实践的重要渠道,对全面推动我国经济绿色转型具有重要意义。通过系统梳理已有研究关于生态产品价值实现的成果发现:(1)生态产品相关的研究显著增加,研究内容不断深入,有效促进了学科交叉融合发展;(2)研究内容涉及生态产品概念辨析及内涵外延、生态产品价值的核算方法、生态产品价值实现的路径和模式、生态产品价值实现的实践探索以及典型案例分析和价值实现的制度保障建设等多个方面。基于此,指出了生态产品价值实现过程中可能存在的困难以及如何确保生态产品价值高效转化等研究难点。通过理论研究的梳理和典型实践探索案例的归纳分析,以期为实现“绿水青山”向“金山银山”转化提供一定借鉴和参考。

关键词：生态产品生态产品价值价值实现路径模式

中国多元林草原料生物质资源分布及醇类利用指标分析

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农业工程学报 2024年第6期40卷 298-308页

作者：王浩王昱李金平雷廷宙田苗李能安兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院内陆河流域生态水文重点实验室兰州730000 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 常州大学城乡矿山研究院常州213164

中国林草原料资源丰富,对其分布的整理不仅有助于推动林草原料的综合利用,也有助于解决林草废弃物带来的环境问题。因此,该研究根据中国大陆地区的地理经纬度,对全国范围内的代表性林草原料进行了分区梳理,并筛选出了各地区的优势林草... 详细信息

中国林草原料资源丰富,对其分布的整理不仅有助于推动林草原料的综合利用,也有助于解决林草废弃物带来的环境问题。因此,该研究根据中国大陆地区的地理经纬度,对全国范围内的代表性林草原料进行了分区梳理,并筛选出了各地区的优势林草作物。对多元林草原料的分布与组成特性,水分、挥发分、纤维素含量、半纤维素含量、C元素含量、O元素含量、热值等进行了共性和个性指标的整理,确定了多元林草原料组成与结构分析的数据库检索字段。华东地区甜菜并不适宜作为生物质醇类利用中林草原料,氧元素含量较其他林草原料高出46%,玉米秸秆和水稻秸秆中O元素含量较低,适宜作为生物质醇类利用中林草原料;大豆中纤维素含量明显较低,比其他林草原料低40%,西南地区玉米秸秆高于其他林草原料;西北地区黑麦草和华东地区华南地区甘蔗的比热容值较高,在3.2~4.8 J/(kg·K),其他能源草比热容值多处于0.8~2.4 J/(kg·K)。深入分析各地区代表性林草原料作为醇类利用的指标,探讨多元林草原料的物理性质、化学组成、工业组成、元素组成以及醇类利用潜力的差异性、变异性和相关性。该研究为中国多元林草醇类利用提供了重要的基础支撑和数据参考。

关键词：醇类利用多元林草数据库理化特性

基于土地利用变化的1990—2020年祁连山地区生态系统服务价值演化分析

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生态学报 2024年

作者：张百婷李宗省冯起陆志翔张百娟程文举中国科学院西北生态环境资源研究院祁连山同位素生态水文与国家公园观测站/内陆河流域生态水文重点实验室/甘肃省祁连山生态环境研究中心中国科学院大学

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节，而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据。然而受气候变化和人类活动的共同影响，祁连山地区生态环境问题依旧突出，亟需对该地区生态系统... 详细信息

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节，而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据。然而受气候变化和人类活动的共同影响，祁连山地区生态环境问题依旧突出，亟需对该地区生态系统服务价值开展研究以服务后期生态环境建设。基于此目的，使用1990—2020年祁连山地区土地利用数据，运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵揭示该地区土地利用变化规律。并使用生态系统服务价值评估模型测算了祁连山地区生态系统服务价值，探究了其动态变化过程，并明确了各土地利用类型与生态系统服务价值变化之间的内在联系。结果表明：（1）1990—2020年，草地和荒漠是祁连山地区最主要的土地利用类型，单一土地利用动态度分别为水域>湿地>耕地>荒漠>草地>林地。草地和耕地以及草地和荒漠相互转化成为该地区最主要的土地利用变化特征；（2）祁连山地区生态系统服务价值呈持续增加趋势，由1990年的7231.36亿元增加至2020年的7836.07亿元，在空间上呈现出东高西低的变化趋势。生态系统服务价值构成主体主要为水域、草地和林地，单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主，反映了调节服务是祁连山地区生态系统的主要功能；（3）水域、草地和湿地这3种土地利用类型是近30年祁连山地区生态系统服务价值变化的主要贡献因子。1990—2020年，祁连山地区生态系统服务价值对土地利用的敏感性总体呈增加态势（1.48%—7.91%），土地利用变化对该地区生态系统服务价值的影响逐步增强。本研究系统揭示了过去30年祁连山地区生态系统服务价值的演变及其与土地利用变化的内在联系，重点阐释了水域、草地、林地和湿地对该地区生态系统服务价值和生态环境保护的重要性，可为祁连山地区生态产品价值实现及生态保护管理等提供基础科技支撑。

关键词：土地利用变化生态系统服务价值评估模型祁连山地区

干旱及复水对荒漠绿洲过渡带一年生草本植物生长及生理特性的影响

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草业学报 2024年第5期33卷 41-57页

作者：曾露婧王国华山西师范大学地理科学学院山西太原030031 中国科学院西北生态环境资源研究院临泽内陆河流域研究站甘肃兰州730010

一年生草本植物种群组成荒漠与绿洲生态系统的恒有性植物层片,在防风固沙和保护绿洲生态系统稳定方面具有重要的作用。本研究选取河西走廊荒漠绿洲过渡带人工林下典型5种一年生草本植物虎尾草、狗尾草、白茎盐生草、沙米和雾冰藜为研究... 详细信息

一年生草本植物种群组成荒漠与绿洲生态系统的恒有性植物层片,在防风固沙和保护绿洲生态系统稳定方面具有重要的作用。本研究选取河西走廊荒漠绿洲过渡带人工林下典型5种一年生草本植物虎尾草、狗尾草、白茎盐生草、沙米和雾冰藜为研究对象,采用盆栽试验模拟干旱胁迫及复水,测定5种植物幼苗根系和叶片的生长(株高、根体积、根系平均直径、根系总表面积、根系总长和根系干重)与生理指标(根系活力、光合色素、丙二醛、渗透调节物质和抗氧化酶活性)的变化特征和规律,分析其对干旱环境的适应能力。研究结果表明,轻度干旱胁迫(土壤水分相对于CK减少2%)对5种一年生草本植物生长影响较小,甚至有一定的促进作用;中度(土壤水分相对于CK减少4%)和重度(土壤水分相对于CK减少6%)干旱胁迫下植物生长受到明显抑制。随着干旱胁迫程度的加剧,5种植物根系和叶片的丙二醛、过氧化物酶活性和渗透调节物质含量呈上升趋势;而根系活力呈下降趋势。禾本科一年生草本植物虎尾草和狗尾草根系酶活性(超氧化物歧化酶)随干旱胁迫程度的加剧呈持续增加的趋势;藜科一年生草本植物沙米和雾冰藜随干旱胁迫程度的加剧表现出先增加后下降的趋势。复水处理后,5种植物的生长和生理均得到不同程度的补偿,且根系的恢复能力高于叶片,浅根系植物的恢复能力优于深根系的。5种一年生草本植物的抗旱性具有显著差异,依次为狗尾草>白茎盐生草>雾冰藜>虎尾草>沙米。

关键词：一年生草本植物干旱胁迫复水生长生理特性

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低温胁迫对不同母树年龄柠条锦鸡儿种子萌发幼苗生理和生长的影响

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植物生态学报 2024年第2期48卷 201-214页

作者：高敏缑倩倩王国华郭文婷张宇张妍山西师范大学地理科学学院太原030031 中国科学院西北生态环境资源研究院临泽内陆河流域研究站兰州730010 中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730010

为探讨母树年龄、低温胁迫及其交互作用对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)幼苗叶片生理和生长的影响,该研究选取晋西北丘陵风沙区5种母树年龄(7、13、19、41和51a)人工林柠条锦鸡儿的种子进行萌发,取2个月左右幼苗为实验材料,设置低... 详细信息

为探讨母树年龄、低温胁迫及其交互作用对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)幼苗叶片生理和生长的影响,该研究选取晋西北丘陵风沙区5种母树年龄(7、13、19、41和51a)人工林柠条锦鸡儿的种子进行萌发,取2个月左右幼苗为实验材料,设置低温((–8±1)℃)胁迫,进行不同时长低温处理:W1(6 h)、W2(12 h)、W3(24 h)、W4(48 h)和W5(72 h),并以常规温度(25℃)培养为对照,测定幼苗与抗冻性相关的生理和生长指标,并采用隶属函数法进行综合评价。研究结果表明:(1)低温胁迫对不同母树年龄柠条锦鸡儿种子源萌发幼苗光合作用色素和渗透调节物质的影响存在显著差异,其中母树年龄和低温胁迫对幼苗叶片叶绿素(Chl)a含量有显著影响,母树年龄、低温胁迫及其交互作用对柠条锦鸡儿幼苗的Chl b、Chl(a+b)、类胡萝卜素含量和Chl a/b均有显著影响;低温胁迫和母树年龄与低温胁迫的交互作用对可溶性糖含量有显著影响,母树年龄、低温及其交互作用对游离脯氨酸含量有显著影响。随着低温胁迫时间的增长,柠条锦鸡儿幼苗叶片内Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量整体呈先降后升的趋势,而Chl a/b和类胡萝卜素含量呈先升后降的趋势;游离脯氨酸含量则呈上升趋势。(2)低温胁迫对不同母树年龄柠条锦鸡儿种子源幼苗生长的影响差异显著,一方面,不同母树年龄种子萌发幼苗的株高、叶片数、干质量、主根长和根冠比均存在显著差异,随母树年龄的增加呈先升后降的趋势;另一方面,低温胁迫对幼苗株高有显著抑制作用,而母树年龄和低温胁迫的交互作用则对幼苗的上述生长参数没有显著影响。(3)通过聚类分析低温胁迫下柠条锦鸡儿幼苗的抗冻性生理指标综合评价值,将5种幼苗的耐低温性划分为两大类:第一类包括7、13 a母树种源幼苗,耐低温性强;第二类包括19、41、51 a母树种源幼苗,耐低温性弱,这表明低龄(7、13 a)母树柠条锦鸡儿种子萌发幼苗比高龄(19、41、51 a)母树的具有更强的抗冻性。综上,生理指标Chl b含量、Chl(a+b)含量、类胡萝卜素含量、Chl a/b和生长指标株高、叶片数、干质量、主根长和根冠比可作为柠条锦鸡儿幼苗的抗冻性鉴定指标,同时,在人工促进柠条林天然更新时,可以选用青壮年柠条锦鸡儿的种子进行幼苗培育,进而提高人工林更新的成功率。

关键词：晋西北丘陵风沙区柠条锦鸡儿幼苗低温胁迫渗透调节光合色素根冠比