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流动沙丘先锋植物沙蓬种子库和萌发特性综述

草业科学 2024年

作者：刘雨洁孙红李晓凤冉瑞兰陈国雄赵鹏善干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省寒区旱区逆境生理与生态重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院大学

沙蓬（Agriophyllum squarrosum）是流动沙丘先锋植物，逆境适应能力强，具有重要的生态恢复功能。沙蓬种子沙米，营养价值均衡全面，食用已逾千年，可作为一种未来作物以提升我国北方干旱区粮食供给多样性。自上世纪八十年代以来，关... 详细信息

沙蓬（Agriophyllum squarrosum）是流动沙丘先锋植物，逆境适应能力强，具有重要的生态恢复功能。沙蓬种子沙米，营养价值均衡全面，食用已逾千年，可作为一种未来作物以提升我国北方干旱区粮食供给多样性。自上世纪八十年代以来，关于沙蓬的研究主要集中在生理生态特性方面。本文系统梳理了沙蓬的先锋植物属性，总结了沙蓬植冠种子库和土壤种子库在沙丘植被演替早期的生态作用，分析了沙蓬生长季连续萌发模式，明确了沙蓬种子存在休眠现象。沙蓬最佳萌发条件为黑暗、0.5 cm沙埋深度和昼夜变温。在解除干旱胁迫、盐渍胁迫以及种子休眠后，沙蓬可以恢复到较高的萌发率。总之，本文较为全面地阐述了沙蓬适应流动沙丘的生理生态机制，为开展沙蓬遗传驯化、选育栽培适宜品系奠定了理论基础。

关键词：沙蓬先锋植物种子库种子萌发

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青海湖入湖口水温演变初步研究

干旱区研究 2024年

作者：谢刚王甜甜于涛董靖玮陈世强王梦晓张圣杰张浩铭兰州理工大学石油化工学院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中国科学院青海湖综合观测研究站

受全球气候变暖的影响，青藏高原湖泊、河流的温度显著升高，水温变化与水生生物的繁育息息相关，但目前对于青海湖裸鲤洄游产卵的重要场所——河流入湖口的水温研究较少，水温变化对于裸鲤产卵的影响也尚不明确。因此本研究基于刚察气... 详细信息

受全球气候变暖的影响，青藏高原湖泊、河流的温度显著升高，水温变化与水生生物的繁育息息相关，但目前对于青海湖裸鲤洄游产卵的重要场所——河流入湖口的水温研究较少，水温变化对于裸鲤产卵的影响也尚不明确。因此本研究基于刚察气象站观测数据、中国区域地面气象要素驱动数据集（CMFD）、欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集（ERA5-Land）、第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的多模式数据，尝试利用Fresh water Lake Model（简称FLake模式）模拟了青海湖最大支流布哈河入湖口处水温并评估其适用性，探讨了再分析数据和CMIP6多模式数据驱动模拟历史（1981—2014）水温的集合的优越性，预估了未来时期（2024—2100年）三种情景下的水温演变及成因，结果表明：（1）CMFD和ERA5-Land集合的模拟水温优于单个模式的模拟水温且在短期和长期模拟结果精度都较好，CMIP6多模式长期的模拟水温集合优于单个模式的模拟水温，可以较好的再现再分析数据集合的模拟水温。（2）未来布哈河入湖口的水温随着排放强度的增加显著升高，与水温呈正相关的气象因子从大到小依次为气温、比湿、向下长波辐射和向下短波辐射，呈负相关的气象因子是风速；除远期高排放情景（SSP585）的向下短波辐射，其他情景的气象因子与水温的关系均通过了95%的显著性检验。（3）近期（2024—2040年），三种情景的水温较历史时期均有少许升高，水温间的差异不大，青海湖裸鲤产卵的窗口期略微缩短，水温升高会对裸鲤的产卵造成轻微影响；中期（2041—2060年），三种情景的水温进一步升高，水温间的差异逐渐显现，裸鲤的产卵窗口期明显缩短，水温升高对裸鲤的产卵有一定的危害；远期（2081—2100年），三种情景的水温差异更显著，SSP126和SSP245情景的升高速率减慢；SSP585情景的水温升高速率依旧加快，水温持续升高导致裸鲤的产卵窗口期显著缩短，一定程度限制了青海湖裸鲤的产卵活动。

关键词：布哈河入湖口 FLake模式 CMIP6预估水温青海湖

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刷状草方格固沙障机织工艺与防沙效果研究

中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1601-1610页

作者：屈建军王涛牛清河柳本立谭立海肖建华殷代英南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 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国家重点实验室兰州730000 西北大学城市与环境学院西安710127

草方格固沙障因其固沙效果好、成本低廉且环保的特点,被认为是中国乃至世界各地防沙治沙的最有效方式,亦被称为“中国魔方”.但长期以来,草方格沙障的施工方法未得到改进,依然需要有经验的工人利用铁锨将麦草扎入沙地中,形成半隐蔽式草... 详细信息

草方格固沙障因其固沙效果好、成本低廉且环保的特点,被认为是中国乃至世界各地防沙治沙的最有效方式,亦被称为“中国魔方”.但长期以来,草方格沙障的施工方法未得到改进,依然需要有经验的工人利用铁锨将麦草扎入沙地中,形成半隐蔽式草方格,这一过程耗时耗力,不能满足当前我国防沙治沙事业提质增效的新时代要求.本文研制了一种将麦草通过机械编织而成的刷状草方格固沙障,使草方格沙障施工效率提高60%以上.通过对刷状草方格固沙障防沙效果开展系统的风洞实验和野外观测研究发现:(1)与传统草方格沙障相同,刷状草方格固沙障内部形成了明显的气流减速区和流向涡旋,沙障顶部出现了明显的抬升气流.当风速低于20 m s^(-1)时,固沙障可使地表风速降低80%以上;(2)刷状草方格与传统草方格沙障对风沙流的扰动作用相同,沙障内输沙率随高度变化不再遵循指数递减规律,输沙率随高度增加先增大后减小,在沙障顶部出现最大值;(3)刷状草方格固沙障固沙效率(Rs)随风速的增大线性减小,但在一般沙漠地区Rs可达到90%以上.刷状草方格有望替代传统草方格固沙障,减轻劳动强度,提高施工效率,为草方格沙障的机械化编织和智能化施工提供技术支撑.

关键词：草方格沙障沙漠化治理风沙流防沙工程风洞实验

2000~2021年北半球多年冻土区NDVI变化趋势及其影响因素

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地球科学与环境学报 2024年第3期46卷 321-333页

作者：李羽莹刘桂民吴晓东王耀新康国慧赵俊董云霞王琳兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家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藏北高原冰冻圈特殊环境与灾害国家野外科学观测研究站甘肃兰州730000

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被... 详细信息

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势,其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2~3倍。在月尺度上,约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势,其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势,积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用;降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用,但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响;积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用,而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响;活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之,北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势,气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因素,但不同多年冻土类型区的NDVI值增长有着明显的月份差异,因此在以后植被模型的发展和改进时需要考虑月份的差异。

关键词：归一化植被指数气温降水积雪活动层厚度时空变化皮尔逊相关性分析多年冻土区

新疆农田和荒漠生态系统土壤有机碳储量及其影响因素

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生态学报 2024年第14期44卷 6174-6185页

作者：杨洋张心昱苏文郭学兵唐新斋李向义李新虎马健中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 河北建筑工程学院市政与环境工程系张家口075000 中国科学院大学资源与环境学院北京100101 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 河北省水质工程与水资源综合利用重点实验室张家口075000

基于中国生态系统研究网络(CERN)长期监测数据,选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统(阿克苏站)、代表暖温带荒漠区(策勒站)以及温带荒漠区(阜康站)的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户调查点2005... 详细信息

基于中国生态系统研究网络(CERN)长期监测数据,选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统(阿克苏站)、代表暖温带荒漠区(策勒站)以及温带荒漠区(阜康站)的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户调查点2005—2020年0—100 cm土层的土壤有机碳(SOC)储量数据,分析新疆农田和荒漠生态系统SOC储量的影响因素。研究结果表明,2005—2020年0—100 cm土层SOC总储量平均值为阿克苏站(5.17 kg/m^(2))>阜康站(4.20 kg/m^(2))>策勒站(2.96 kg/m^(2))。0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm土层的SOC分别约占0—100 cm土层储量的27.3%—35.3%、23.1%—24.6%和15.8%—17.5%。在阿克苏站,施肥量最高、灌溉量最低的农户调查点SOC储量最高;而在策勒站和阜康站,农户调查点和辅助观测场的施肥和灌溉措施分别最有利于提高SOC储量。总体来看,土壤含水量、地上生物量与SOC储量呈正相关关系;年平均气温与0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系。在单一生态站的生态系统尺度,年平均气温与SOC储量相关性不显著;地上生物量与策勒站和阜康站的SOC储量呈正相关关系,但是与阿克苏站0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系;施纯钾量与策勒站0—60 cm土层的SOC储量呈正相关关系,但与阜康站40—100 cm土层的SOC储量呈负相关关系。总之,与自然状态下的荒漠和农田不施肥相比,灌溉和施肥的农田管理措施有利于增加干旱区SOC储量。不同生态站要根据自身区域特点制定合理的农田管理模式,以维持较高的SOC储量。

关键词：土壤有机碳储量气象因素长期监测数据农田和荒漠生态系统干旱区

昆仑山北坡区域高质量发展面临的问题、机遇与挑战

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干旱区地理 2024年第5期47卷 733-740页

作者：陈亚宁朱成刚李稚方功焕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

昆仑山北坡区域是新时代维护国家安全的重要战略部署区和“丝绸之路经济带”核心区关键通道,战略地位十分突出。但由于历史和自然的原因,该区域经济发展相对滞后。系统分析显示,昆仑山北坡区域目前存在的水资源利用上线偏低、水利工程... 详细信息

昆仑山北坡区域是新时代维护国家安全的重要战略部署区和“丝绸之路经济带”核心区关键通道,战略地位十分突出。但由于历史和自然的原因,该区域经济发展相对滞后。系统分析显示,昆仑山北坡区域目前存在的水资源利用上线偏低、水利工程建设严重滞后、城镇化进程缓慢、产业布局相对单一且缺少重要产业布局,以及区域高质量发展动能不足等问题,结合区域自然环境特点和发展机遇,提出加快构建经济带城市群体系,打造多产业协同发展的昆仑山北坡经济带,大幅提升水资源上线和水利工程管控能力,为昆仑山北坡农业提质增效提供水资源保障,系统打造昆仑山北坡农-林-牧复合基地,构建多元化食物供给体系,以能补水,提升资源综合利用效率,通过兵地优势互补、资源共享,加快推进昆仑山北坡经济带建设和高质量发展等建议。研究成果可为加快昆仑山北坡经济带生态安全和高质量发展提供科技支撑。

关键词：水资源利用水利工程建设农-林-牧复合基地兵地优势互补昆仑山北坡

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喜马拉雅山入湖冰川物质变化研究综述

干旱区地理 2024年第7期47卷 1156-1164页

作者：贾尚坤魏俊锋张法刚王欣湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南湘潭411201 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000

入湖冰川在喜马拉雅山地区广泛分布,其快速消融和末端崩解,是该地区冰湖溃决洪水最重要的触发因子和影响因素。近年来入湖冰川整体处于物质持续且加速亏损状态,1975—2000年入湖冰川物质平衡为-0.33±0.07 m w.e.·a^(-1),近10 a达到-0... 详细信息

入湖冰川在喜马拉雅山地区广泛分布,其快速消融和末端崩解,是该地区冰湖溃决洪水最重要的触发因子和影响因素。近年来入湖冰川整体处于物质持续且加速亏损状态,1975—2000年入湖冰川物质平衡为-0.33±0.07 m w.e.·a^(-1),近10 a达到-0.56±0.08 m w.e.·a^(-1),其平均物质损失速率-0.45±0.08 m w.e.·a^(-1)。入湖冰川物质损失速率明显高于其他类型冰川,末端消融及崩解是其主要原因。当前冰川末端水下物质损失仍无法准确估算,广泛应用于入海冰川末端消融模拟的羽流模型,为估算入湖冰川末端湖-冰物/热交换过程研究提供了可行方法,其中冰下融水径流量、冰川末端切面形态、湖水温度和密度是影响羽流模型估算结果的重要参数。基于羽流模型评估冰川末端水下消融特征,为准确评估未来情境下冰川物质变化奠定基础。

关键词：入湖冰川冰川变化冰川物质平衡羽流模型喜马拉雅山

土地利用变化下宁夏生态系统服务权衡协同关系研究

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干旱区研究 2024年第6期41卷 1032-1044页

作者：董彭蓓任宗萍李鹏王凯博贺国凯王璞西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地陕西西安710048 中国科学院地球环境研究所陕西西安710061

研究土地利用变化及其对生态系统服务的影响可为改善区域生态环境提供科学依据,然而以往的研究多关注历史时期的生态系统服务变化,缺少对未来情景下生态系统服务的预测及其权衡协同关系的分析。因此,本研究以宁夏地区为例,采用PLUS模型... 详细信息

研究土地利用变化及其对生态系统服务的影响可为改善区域生态环境提供科学依据,然而以往的研究多关注历史时期的生态系统服务变化,缺少对未来情景下生态系统服务的预测及其权衡协同关系的分析。因此,本研究以宁夏地区为例,采用PLUS模型模拟了未来自然情景、耕地保护情景以及生态保护情景下的土地利用状况,并基于InVEST模型量化了不同土地利用类型下的碳储存、土壤保持、产水以及粮食生产四种生态系统服务,并在不同空间尺度上对生态系统服务间的权衡与协同关系进行了研究。结果表明:未来三种情景下的产水量较现状年份减少,土壤保持量和固碳量在生态保护情景下最大,分别为7.98×107 t和4.72×108 t,粮食产量在耕地保护情景下最大,达到了1.52×107 t;从全省尺度上来看,仅固碳和土壤保持服务之间表现出较高的协同关系,但在区域尺度和县区尺度下,产水和固碳服务之间的协同关系也较为显著。

关键词：土地利用生态系统服务权衡协同空间尺度宁夏

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三江源多年冻土活动层厚度变化特征研究

冰川冻土 2024年

作者：徐晓明吴青柏中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院青海北麓河高原冻土工程安全国家野外科学观测研究站

作为多年冻土与外界大气间水热交换的主要场所，活动层及其变化特征显著影响着地―气间水热交换、碳循环、地表及地下水文过程、地形地貌、生态系统和寒区工程建筑物安全。本文利用三江源区内多年冻土活动层厚度的实测数据，基于修正Ste... 详细信息

作为多年冻土与外界大气间水热交换的主要场所，活动层及其变化特征显著影响着地―气间水热交换、碳循环、地表及地下水文过程、地形地貌、生态系统和寒区工程建筑物安全。本文利用三江源区内多年冻土活动层厚度的实测数据，基于修正Stefan模型对三江源区多年冻土活动层厚度的空间分布特征及其未来变化趋势进行了研究，并对可能影响活动层厚度变化的因素进行了讨论。结果表明，1981—2018年，活动层厚度增大的速率达7.2 cm·(10a)-1。未来活动层厚度仍呈现增大的趋势，增大最明显的是三江源中部地区。2006—2049年，活动层厚度以4.3 cm·(10a)-1(RCP6.0)到6.8 cm·(10a)-1(RCP8.5)速率增大；2050—2099年，以0.04 cm·(10a)-1(RCP2.6)到4.8 cm·(10a)-1(RCP8.5)速率增大，明显小于前50年的增大速率，活动层厚度增大速率变缓。对活动层厚度变化影响因素分析表明，影响最大的是年平均气温，年降水量的影响并不明显，而NDVI对活动层厚度有一定的影响。本文的结果将会对三江源区的水源涵养、气候调节和生态安全等方面产生重要影响。

关键词：三江源青藏高原多年冻土气候变化活动层