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新疆大气颗粒物污染时空演变及沙尘组分研究

中国环境科学 2024年第6期44卷 3012-3020页

作者：薛一波张小啸雷加强李生宇中国科学院新疆生态与地理研究所国家荒漠-绿洲生态建设工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

利用2020~2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM_(2.5)/PM_(10)比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM_(2.5)和PM_(... 详细信息

利用2020~2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM_(2.5)/PM_(10)比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化呈波浪型分布,峰值出现在12~次年3月,最低值出现在6~8月;空间分布呈南高北低的特征,南疆年均PM_(2.5)和PM_(10)浓度分别为42~111,151~367μg/m^(3),北疆和东疆PM_(2.5)和PM_(10)浓度年均值相对较低,分别为10~62,21~110μg/m^(3)和28~50,100~145μg/m^(3);新疆69%的城市年均PM_(2.5)和PM_(10)浓度高于国家环境空气质量标准的二级浓度限值;大气PM_(2.5)和PM_(10)浓度呈显著正相关(R^(2)=0.84),春夏秋三季以PM_(10)污染为主,冬季以PM_(2.5)污染为主;PM_(10)是影响新疆空气质量的主要污染物,南疆AQI中PM_(10)贡献率为65%~96%,其次是东疆和北疆,分别为58%~65%和3%~41%;大气PM_(10)严重污染主要发生在春季,由PM_(10)造成南疆空气质量污染比重均在50%以上;塔克拉玛干沙漠是新疆沙尘暴灾害的主要沙源地;沙尘的高低空输送路径明显不同,高空传输主要源于沙漠腹地,而低空输沙源以沙漠东部为主;风蚀沙尘对大气PM_(10)和PM_(2.5)浓度的贡献率分别为85%和66%.

关键词：新疆 PM_(2.5) PM_(10) 时空变化沙尘组分空气质量数值模型

新疆北部六种草地类型土壤碳氮磷生态化学计量特征

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干旱区研究 2024年第10期41卷 1708-1718页

作者：梁元也范连连马学喜毛洁菲惠婷婷李耀明中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院中亚生态与环境研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的空间变异关系到草地生态系统的功能与稳定性。海拔、气候、土壤性质和植被如何影响新疆北部典型牧区额尔齐斯河(简称额河)流域土壤碳氮磷化学计量的空间格局尚不清楚。本文选取了额河流域六种主要... 详细信息

草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的空间变异关系到草地生态系统的功能与稳定性。海拔、气候、土壤性质和植被如何影响新疆北部典型牧区额尔齐斯河(简称额河)流域土壤碳氮磷化学计量的空间格局尚不清楚。本文选取了额河流域六种主要草地类型的65个样点(0~10 cm、10~20 cm土层)进行研究。结果表明:(1)高寒草甸、山地草甸、温性草甸草原有机碳(39.06~62.59 g·kg^(-1))、总氮含量(3.87~6.95 g·kg^(-1))以及六种草地类型的土壤总磷含量(0.53~1.59 g·kg^(-1))总体上高于中国土壤平均值(24.56 g·kg^(-1)、1.88 g·kg^(-1)、0.56 g·kg^(-1)),而六种草地类型的土壤碳氮比(5.03~9.97)、碳磷比(7.50~52.38)以及温性草原、温性荒漠草原和温性荒漠土壤氮磷比(1.53~3.72)低于中国或全球土壤平均值(11.40、64.30、3.90)。(2)土壤碳氮磷含量以及碳磷比、氮磷比随着海拔升高(328~2655 m)、降水量增加以及温度降低而显著增加,并且与植被特征、土壤理化性质有显著的相关性。随着海拔的升高,土壤有机碳、总氮含量与土壤碳磷比在土层间的差异逐渐增加。(3)结构方程模型结果表明,海拔与气候因子对土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的影响效应最高,海拔通过改变温度、降水、植被特征、土壤理化性质影响土壤碳氮磷含量,最终影响生态化学计量。未来应进一步开展气候变化对土壤碳氮磷及其生态化学计量影响的跨区域尺度研究。

关键词：草地类型海拔温度土壤养分生态化学计量额尔齐斯河流域

社区生活圈划分及建设水平综合测度方法——以乌鲁木齐市为例

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干旱区地理 2024年第2期47卷 332-342页

作者：唐钰婷杜宏茹中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

社区生活圈与居民生活息息相关,是城市基层公共服务设施建设的基本单元,是城市更新的重要抓手。科学划定社区生活圈范围,综合测度其建设水平,为推进社区生活圈建设和实现公共资源高效配置提供理论探索,为地理环境与居民行为关系研究提... 详细信息

社区生活圈与居民生活息息相关,是城市基层公共服务设施建设的基本单元,是城市更新的重要抓手。科学划定社区生活圈范围,综合测度其建设水平,为推进社区生活圈建设和实现公共资源高效配置提供理论探索,为地理环境与居民行为关系研究提供新的视角及案例。论文基于生活圈科学划定-建设水平评价的研究思路,通过合并步行规划时空圈和Mapbox时空圈数据探索社区生活圈划定的优化方法,从设施布局、空间可获得性和居民满意度等维度构建生活圈建设水平综合测度指标体系,并以乌鲁木齐市为例,开展实证研究。结果表明:(1)合并步行规划时空圈和Mapbox时空圈数据来划分生活圈范围,可以提升划分结果的时效性和边界准确性。(2)设施布局密度和人均享用量对生活圈建设水平的影响较为显著。(3)乌鲁木齐市15 min步行生活圈平均半径为812.75 m,平均面积为2.10 km~2,老城区建设水平高于新建城区,商服类建设水平高于健康管理、教育、出行类等设施,设施数量不足和布局不均衡是造成差异的主要原因。

关键词：社区生活圈公共服务设施划分方法评价体系乌鲁木齐市

新疆四种荒漠跳鼠肠道菌群多样性与功能的比较

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生态学杂志 2024年第1期43卷 234-243页

作者：迪拉拉·托留程继龙夏霖杨维康杨奇森中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院动物研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

肠道菌群是维持机体健康的重要组成部分,了解动物肠道菌群多样性有助于认识和理解动物的生态学适应。已有报道表明荒漠沙鼠肠道微生物有助于其对荒漠环境的适应,但对于广泛分布于荒漠环境的跳鼠的肠道微生物群落结构、多样性的研究尚不... 详细信息

肠道菌群是维持机体健康的重要组成部分,了解动物肠道菌群多样性有助于认识和理解动物的生态学适应。已有报道表明荒漠沙鼠肠道微生物有助于其对荒漠环境的适应,但对于广泛分布于荒漠环境的跳鼠的肠道微生物群落结构、多样性的研究尚不明确。本研究以栖息于新疆荒漠地区的跳鼠科(Dipodidae)为对象,采用16S rRNA高通量测序技术对荒漠跳鼠4个亚科的代表物种三趾跳鼠(Dipus sagitta)、五趾跳鼠(Orientallactage sibirica)、长耳跳鼠(Euchoreutes naso)和三趾心颅跳鼠(Salpingotus kozlovi)的肠道微生物进行分析。共获得1557065条有效序列,发现2708个ASV,归属于20个门、50个纲、71个目、142个科和336个属。Alpha多样性指数中,长耳跳鼠和三趾心颅跳鼠组的ACE指数和Chao1指数显著低于其他两组,而Shannon指数和Simpson指数在4组样品中无显著差异。主坐标分析(PCoA)结果表明,4种跳鼠的肠道菌群结构具有显著差异。LEfSe分析表明,4种跳鼠肠道菌群共有10个显著差异的细菌菌属,其中大部分归属拟杆菌门,并且PICRUSt分析显示4种跳鼠肠道微生物具有相似的功能,主要参与宿主的代谢过程。本研究揭示了4种荒漠跳鼠的肠道菌群特征,为进一步研究荒漠跳鼠肠道微生物群落结构形成与生理生态适应提供基础资料。

关键词：荒漠跳鼠肠道菌群 16S rRNA 细菌多样性新疆

上覆板块对大陆深俯冲构造响应:以胶辽地区为例

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岩石学报 2024年第8期40卷 2287-2305页

作者：孟令通林伟任志恒杨进辉李金雁中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011

在大陆深俯冲形成的超高压造山带中,由于超高压岩石折返构造的强烈改造,板块汇聚过程中的收缩构造难以在造山带内部识别,进而影响了对造山过程的完整认识。上覆板块,由于其构造部位的特殊性,较少受折返构造的影响,较大可能地记录了板块... 详细信息

在大陆深俯冲形成的超高压造山带中,由于超高压岩石折返构造的强烈改造,板块汇聚过程中的收缩构造难以在造山带内部识别,进而影响了对造山过程的完整认识。上覆板块,由于其构造部位的特殊性,较少受折返构造的影响,较大可能地记录了板块汇聚过程的收缩构造,成为理解板块汇聚过程和演化的关键地区。本文以华南板块大陆深俯冲过程中苏鲁超高压造山带上覆华北大陆岩石圈的构造响应为切入点,以胶辽地区为研究靶区,运用多尺度构造解析的方法,综合前人研究成果开展三叠纪收缩构造的流变学特点研究,结合造山带内部变形特征,探讨苏鲁超高压造山带及其上覆板块构造演化过程和动力学机制。研究结果表明,上覆板块在华南-华北汇聚过程中经历了早期上部向NE剪切的逆冲构造和晚期上部向SW剪切的反冲构造。早期收缩构造表现为胶北地体莱西单元早-中三叠世上部指向NE的韧性变形,辽东地体中-晚三叠世上部指向NE的韧性变形和极性向NE的褶皱-逆冲构造;从南向北,变形层次渐浅,时间渐新。晚期收缩构造主要表现为胶北地体林寺山单元晚三叠世早期上部指向SW的韧性变形和辽东地体层次较浅的上部向SW剪切的反冲构造。综合苏鲁超高压造山带晚三叠世晚期造成超高压变质岩石折返的伸展构造,我们建立了华南-华北板块汇聚的三阶段演化模型。我们认为华南板块的低角度-平板俯冲可能是造成上覆华北板块强烈收缩构造发育的重要原因。此外,华南-华北NE-SW向汇聚,但俯冲板块造山后折返方向为NW-SE向,造就了现今苏鲁超高压造山带的构造格局。

关键词：大陆深俯冲上覆板块三叠纪NE-SW向收缩构造构造解析苏鲁超高压造山带

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西北干旱区藓类结皮覆盖下土壤多功能性特征及影响因子

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干旱区研究 2024年第5期41卷 812-820页

作者：雷菲亚李小双陶冶尹本丰荣晓莹张静陆永兴郭星周晓兵张元明中国科学院新疆生态与地理研究所新疆抗逆植物基因资源保育与利用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 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新疆乌鲁木齐830011

生物土壤结皮是由干旱区重要的活性地被物组成,可显著影响地表土壤的物质循环与能量交换,改善表层土壤的物理、化学和生物学性质,从而影响土壤多功能性(Soil Multifunctionality,SMF)。藓类结皮是生物土壤结皮的重要类型之一,本研究旨... 详细信息

生物土壤结皮是由干旱区重要的活性地被物组成,可显著影响地表土壤的物质循环与能量交换,改善表层土壤的物理、化学和生物学性质,从而影响土壤多功能性(Soil Multifunctionality,SMF)。藓类结皮是生物土壤结皮的重要类型之一,本研究旨在探究西北干旱区荒漠藓类结皮覆盖下土壤与裸沙的SMF差异性,探究两者SMF变化的主要驱动因素。通过分析土壤的8个干旱区关键生态系统功能指标,运用平均值法和因子分析法计算SMF,运用最小二乘回归分析和结构方程模型(SEM)等探究SMF变化的主要驱动因素。研究发现:(1)藓类结皮覆盖下土壤的单一和多功能性显著高于裸沙。(2)裸沙和藓类结皮覆盖下SMF变化的驱动要素具有差异性,裸沙SMF的主要驱动因素为干旱(Aridity)和土壤含水量(SWC),而藓类结皮覆盖下SMF驱动要素为土壤砂粒含量。(3)年均温(MAT)对裸沙和藓结皮覆盖土壤SMF的变化均呈现最大的间接效应。因此,藓类结皮发育显著增加了荒漠土壤SMF,同时也调节SMF的相关驱动因素。以上研究结果对深入理解荒漠裸沙和结皮覆盖下SMF的差异性及驱动因素具有重要意义。

关键词：土壤多功能性西北干旱区藓类结皮驱动因素结构方程模型

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多元流视角下新疆绿洲城市网络格局研究

干旱区地理 2024年

作者：郭佳丽杜宏茹中国科学院新疆生态与地理研究所中国科学院大学资源与环境学院

各种要素的空间流动不断重塑城市间的联系。相较于单一要素视角下的城市网络研究，多元要素流视角下的城市网络研究能够更加全面地识别城市空间格局，体现出城市网络的地域特征。以新疆为案例区，基于航空、人口、铁路、物流、信息、技... 详细信息

各种要素的空间流动不断重塑城市间的联系。相较于单一要素视角下的城市网络研究，多元要素流视角下的城市网络研究能够更加全面地识别城市空间格局，体现出城市网络的地域特征。以新疆为案例区，基于航空、人口、铁路、物流、信息、技术等要素关系数据反映城市间的相互作用，运用社会网络分析法，对绿洲城市网络的结构特征进行分析。结果表明：（1）受绿洲分布格局影响，干旱区城市网络呈现出以核心城市为中心的“单核心引领+扁平化发展”的总体特征。（2）交通流和技术流网络的首位特征更为明显，物流和信息流网络受首位城市的影响较小，城市中心性规模分散，城市间差距较小。（3）物流和信息流网络密度较大，发育成熟，呈现多中心的网络结构，交通流、人流和技术流网络以单中心为主，且呈现出“核心—边缘”结构。（4）加快培育增长极，引导区域网络结构向多中心化转变，加强区域创新互补是绿洲城市高质量发展、城镇体系空间优化的首要目标。

关键词：多元要素流城市网络流空间绿洲城市新疆

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新疆植被总初级生产力对大气水分亏缺的响应

干旱区地理 2024年第3期47卷 403-412页

作者：姜萍袁野新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011

近几十年来新疆气候变化显著,“暖湿化”转型与“湿干转折”先后出现,势必对地区植被生产力、大气干旱状况以及二者间的响应关系产生影响。以植被总初级生产力(GPP)和大气水分亏缺(VPD)作为评价指标,分析了1982—2018年新疆地区植被GPP... 详细信息

近几十年来新疆气候变化显著,“暖湿化”转型与“湿干转折”先后出现,势必对地区植被生产力、大气干旱状况以及二者间的响应关系产生影响。以植被总初级生产力(GPP)和大气水分亏缺(VPD)作为评价指标,分析了1982—2018年新疆地区植被GPP、VPD的时空分布与演变规律,并揭示了大气水分胁迫对植被GPP的影响。结果表明:(1)新疆植被GPP整体具有北高南低的分布特征,年均值为256.6 g C·m^(-2)·a^(-1),呈显著上升趋势。GPP增加趋势占植被总面积的82.00%,其中增加显著区约占42.81%,多分布于南疆绿洲和北疆山前农业区;GPP下降趋势占比较小且分布零散。(2)新疆地区VPD具有“山区低、平原/盆地高”的鲜明格局,年均值为0.66 kPa,呈不显著波动上升趋势。全疆大部地区表现出VPD显著性上升,下降趋势零星出现在昆仑山脉高海拔山区。(3)新疆植被GPP对VPD的响应“正负共存”,并具有明显空间异质性。GPP与VPD的负相关占植被区总面积的54.52%,主要出现在山前草地地带;正相关则主要分布在塔里木盆地边缘和天山北坡及其东段,以栽培作物和灌木类型为主。VPD对GPP的影响在不同植被类型间差异鲜明,而在同一植被类型内正、负响应共存。分析认为,虽然大气水分胁迫尚未成为地区植被生产力变化的主导驱动力,但在新疆干旱化急剧增加背景下,仍需加强对GPP与VPD响应关系的跟踪。

关键词：植被总初级生产力(GPP) 大气水分亏缺(VPD) 时空变化相关分析新疆

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咸海变迁——危机和现状

干旱区地理 2024年第2期47卷 181-191页

作者：杨恕孙凌霄何婧李春兰于洋兰州大学中亚研究所甘肃兰州730000 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011

咸海曾是世界第4大湖。20世纪60年代开始,由于农业灌溉需求,咸海流域各地区大量从阿姆河和锡尔河调水,从而导致咸海快速缩小、水面降低、水质恶化。到21世纪初,湖面已缩减到原来的1/8,干涸的湖底成为盐碱度很高的盐漠,生物物种大量减少... 详细信息

咸海曾是世界第4大湖。20世纪60年代开始,由于农业灌溉需求,咸海流域各地区大量从阿姆河和锡尔河调水,从而导致咸海快速缩小、水面降低、水质恶化。到21世纪初,湖面已缩减到原来的1/8,干涸的湖底成为盐碱度很高的盐漠,生物物种大量减少,生态环境恶化造成生态危机。中亚国家独立后,阿姆河与锡尔河上下游地区由于缺水产生了矛盾,进而严重影响了国家之间的关系。虽进行了多次协商,但最终中亚国家未能对咸海水资源危机提出一致的解决方案。随后,哈萨克斯坦独自开展针对咸海的保护措施,挽救了咸海北部的部分水体;乌兹别克斯坦近年来也开始在咸海危机治理方面采取积极态度。目前,学术界主流意见是,咸海危机是人为的,不宜将其与全球气候变化相联系。咸海危机由于治理和地下水的补给有所缓和,虽不会像预测中的那样完全消失,但最终能够恢复到什么程度还有很大的不确定性。本文通过对咸海危机的历史、现状和前景做了较完整的论述,以期为我国西北干旱环境治理提供科学参考。

关键词：咸海危机用水矛盾治理水资源