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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

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

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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水肥与覆膜对油莎豆产量及土壤性质的影响

草业科学 2024年第7期41卷 1757-1766页

作者：赵月刘亚兰高艳菊李向义黄彩变周杰曾凡江中国科学院新疆生态与地理研究所/新疆荒漠植物根系生态与植被修复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/荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站新疆策勒848300 中国科学院大学北京100049

为探究极端干旱区油莎豆(Cyperus esculentus)经济有效的水肥种植措施,本研究在和田地区沙漠-绿洲过渡带风沙土上设置了水肥和覆膜的双因素试验,设3个水肥处理(60%、80%和100%水肥),3个覆膜处理(无膜、液膜和白膜),共计9个处理,分析了... 详细信息

为探究极端干旱区油莎豆(Cyperus esculentus)经济有效的水肥种植措施,本研究在和田地区沙漠-绿洲过渡带风沙土上设置了水肥和覆膜的双因素试验,设3个水肥处理(60%、80%和100%水肥),3个覆膜处理(无膜、液膜和白膜),共计9个处理,分析了不同水肥处理和覆膜方式对油莎豆干物质产量、土壤养分、土壤盐的影响。结果表明,不同水肥处理对油莎豆的生长与各部分产量均无显著影响(P>0.05),覆膜处理显著影响油莎豆株密度、块茎个数、千粒重及块茎产量(P所知,在覆盖白膜的条件下,选择较低的水肥添加量能够在获得较高的油莎豆产量的同时,减少成本,获得最大的经济生态效益,因此,针对贫瘠缺水的沙化土地,推荐使用白膜+60%水肥的模式种植油莎豆。

关键词：油莎豆叶生物量水肥覆膜土壤有机碳块茎产量土壤水解性氮土壤盐分

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

火炬树在北美和中国空间分布差异对比及防范入侵措施

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生态学报 2024年第4期44卷 1692-1699页

作者：林敬梧桂东伟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乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

火炬树原产于北美洲东部,引进中国后主要栽培于贫瘠土壤上,用于植树造林和保持水土。然而其入侵性和扩散能力较强,管控不当将会严重破坏侵入地生态系统的多样性。采用了GIS和MaxEnt模型相结合的方法,模拟了火炬树在北美和中国地区的适... 详细信息

火炬树原产于北美洲东部,引进中国后主要栽培于贫瘠土壤上,用于植树造林和保持水土。然而其入侵性和扩散能力较强,管控不当将会严重破坏侵入地生态系统的多样性。采用了GIS和MaxEnt模型相结合的方法,模拟了火炬树在北美和中国地区的适宜分布区域,分析了主要环境影响因素,并利用ROC曲线验证模型结果的准确度。研究结果表明:火炬树在北美和中国的适宜分布区域都主要集中在30°-40°N气候相对湿润地带;影响MaxEnt模型预测结果的关键环境因子都是气候因子;预测模型的AUC值都大于9。但两个地区的部分环境因子的阈值范围存在明显差异,说明在入侵中国后火炬树的气候空间和生态位发生了较大变化,对中国本地的生态系统构成一定威胁。可为防疫监测和林业部门的工作提供参考依据,有助于其制定早期预警和监管措施,从而有效防治中国地区火炬树的入侵和保护生物多样性。

关键词：火炬树 MaxEnt模型空间适宜分布入侵植物环境因子生态危害

策勒沙漠绿洲过渡带胡杨径向生长对气候变化的响应

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应用生态学报 2024年第5期35卷 1187-1195页

作者：齐艳莹买尔当·克依木李宗善曾凡江中国科学院新疆生态与地理研究所新疆荒漠植物根系生态与植被修复重点实验室乌鲁木齐830011 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乌鲁木齐830011 新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站新疆策勒848300 中国科学院大学北京100049 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

胡杨作为我国西北干旱区重要的树种资源,对气候环境变化较为敏感,然而西北干旱区近期出现“暖湿化”现象,将对胡杨生长及发展态势带来何种影响尚未明确。本研究以塔里木盆地南缘策勒绿洲外围沙漠绿洲过渡带胡杨林为对象,利用树木年轮技... 详细信息

胡杨作为我国西北干旱区重要的树种资源,对气候环境变化较为敏感,然而西北干旱区近期出现“暖湿化”现象,将对胡杨生长及发展态势带来何种影响尚未明确。本研究以塔里木盆地南缘策勒绿洲外围沙漠绿洲过渡带胡杨林为对象,利用树木年轮技术手段,采集年轮材料,分析了该地区胡杨在1984—2021年间的径向生长对主要气候要素及其变化的响应。结果表明:胡杨年轮宽度指数与当年2月、5月和上一年9月温度呈显著负相关,而与当年3月、5月和上一年9月降水量呈显著正相关,与当年2月、5月标准化降水蒸散指数(SPEI)具有显著正相关关系。年轮宽度指数与组合月份气候要素的关系更为明显。滑动相关分析表明,年轮宽度指数与生长季温度的相关性整体趋于增强,而与降水量、SPEI之间的相关性整体趋于下降或保持平稳。与单月气候要素相比,组合月份气候要素与年轮宽度指数之间相关性的动态变化趋势更为明显。当前区域暖湿化特征有利于策勒绿洲外围沙漠绿洲过渡带胡杨林的生长发展及其生态防护功能的提升。

关键词：沙漠绿洲过渡带胡杨树轮宽度气候变化

1990—2022年天山北坡地区不同开垦年限耕层土壤盐分变化

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干旱区研究 2024年第9期41卷 1435-1445页

作者：张彬郑新军王玉刚唐立松李彦杜澜田胜川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 中国科学院阜康荒漠生态系统国家站新疆阜康831505 中国科学院大学北京100049

近年来,随着频繁的土地利用变化和大量耕地的开垦,土壤盐渍化已成为导致天山北坡耕地质量退化、阻碍绿洲农业发展的环境因素。本研究基于翔实的调查数据资料、土壤实测数据和中国土地覆盖数据集(CLCD),比较传统插值模型和随机森林插值... 详细信息

近年来,随着频繁的土地利用变化和大量耕地的开垦,土壤盐渍化已成为导致天山北坡耕地质量退化、阻碍绿洲农业发展的环境因素。本研究基于翔实的调查数据资料、土壤实测数据和中国土地覆盖数据集(CLCD),比较传统插值模型和随机森林插值模型对耕层土壤(0~30 cm)含盐量插值的优缺点;选取精度最高的定量预测模型对天山北坡地区耕层土壤含盐量定量预测,得到耕层土壤含盐量分布变化特征;以空间换时间,将近30 a新开垦耕地耕层土壤含盐量进行比较,分析开垦年限对土壤含盐量的影响。结果表明:(1)与传统的插值方法相比,随机森林算法能够更准确地预测盐渍化土地的土壤盐分分布情况。(2)天山北坡地区,耕层土壤含盐量存在较大空间异质性,即高海拔地区土体中的盐分会随着径流的淋溶,在低海拔的河流下游尾闾或低洼区靠近沙漠一侧积聚。(3)随着开垦年限的延长,天山北坡地区耕层土壤含盐量总体呈现下降的趋势,且土壤盐渍化程度倾向于聚集在一个中等的水平上,趋向于平衡或“中心化”。本研究增进了对当前耕地盐渍化状况及从原始荒地开垦到耕地后耕层土壤盐分变化历程的理解。这为干旱区备用土地资源的开发、管理和有效利用提供了理论支撑,并为农业的持续发展提供了科学依据。

关键词：随机森林耕层土壤盐渍化开垦年限时空变化天山北坡