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中国西北干旱内陆区季风-西风交互作用研究进展

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高原气象 2024年

作者：肖生春苏靖茸彭小梅田全彦中国科学院大学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全国重点实验室

中国西北内陆干旱区存在季风和西风两个气候变化模态，是季风-西风交互作用影响区。对该区域气候环境的研究具有重要的理论和现实意义，也是当前全球变化研究中备受关注的前沿问题。本文通过梳理前人对季风、西风区及其边缘活动带界定... 详细信息

中国西北内陆干旱区存在季风和西风两个气候变化模态，是季风-西风交互作用影响区。对该区域气候环境的研究具有重要的理论和现实意义，也是当前全球变化研究中备受关注的前沿问题。本文通过梳理前人对季风、西风区及其边缘活动带界定、器测和代用指标的两大环流气候影响及其交互作用研究进展，认为今后需加强对西风模态及其与季风交互作用、区域界定、高分辨率大时空尺度驱动机制的相关研究，以期推动区域全球变化响应及其动力机制等学科领域发展，为西北干旱区区域沙漠化治理和国家生态安全战略提供科技支撑和决策理论依据。

关键词：西风带东亚季风边缘区西北干旱内陆区季风-西风交互作用

沙尘气溶胶数值模式与资料同化的研究进展、问题与展望

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地球科学进展 2024年第8期39卷 813-822页

作者：范亚伟杜鹤强杨胜飞颜长珍刘秀帆刘欣雷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重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

沙尘气溶胶对气候变化、生态环境和人类生命健康均会产生严重影响,亟待对其进行系统性研究。数值模式是研究沙尘气溶胶的有效工具,能够模拟沙尘的起动、传输、扩散及清除等过程。然而,由于起沙参数化方案的不完整及模式输入场的不确定性... 详细信息

沙尘气溶胶对气候变化、生态环境和人类生命健康均会产生严重影响,亟待对其进行系统性研究。数值模式是研究沙尘气溶胶的有效工具,能够模拟沙尘的起动、传输、扩散及清除等过程。然而,由于起沙参数化方案的不完整及模式输入场的不确定性,导致数值模式的模拟结果存在较大误差。以此为立足点,论述沙尘气溶胶观测方式、数值模式发展历程、起沙参数化方案进展以及资料同化研究进展。并基于目前的研究现状,分析现阶段利用数值模式进行沙尘气溶胶研究过程中存在的问题,进一步提出未来的发展方向。通过全面回顾沙尘气溶胶数值模拟的研究进程,以期为相关领域研究提供参考和启发。

关键词：沙尘气溶胶数值模式遥感观测起沙参数化方案资料同化

我国中西部表层沉积物中微炭屑记录的火活动信息

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第四纪研究 2024年第1期44卷 201-213页

作者：王梓莎苗运法赵永涛张孜越邹亚国张腾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重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

微炭屑作为植物体不完全燃烧的产物,是良好的火活动代用指标。目前,国内外更多地关注微炭屑对不同时间尺度上火的重建,对现代微炭屑的分布特征及其与火的关系缺少系统分析。本研究采集了35个跨越我国中西部约2950 km的表层沉积样品,利... 详细信息

微炭屑作为植物体不完全燃烧的产物,是良好的火活动代用指标。目前,国内外更多地关注微炭屑对不同时间尺度上火的重建,对现代微炭屑的分布特征及其与火的关系缺少系统分析。本研究采集了35个跨越我国中西部约2950 km的表层沉积样品,利用孢粉流程法获取微炭屑,结合采样点周边50 km、100 km及200 km范围内卫星火点数量以及植被、降水、湿度及温度等指标,分析不同空间范围微炭屑的粒径、形态及浓度特征,探讨其与火活动频率的关系。结果表明:陆表(表土、湖泊与其他水体表层沉积物)微炭屑浓度可有效地反映区域火活动特征,其浓度高值往往与区域内火点高值相对应;现代火活动频繁区域主要分布在植被、降水与温度条件偏好的半湿润-半干旱区(也是人类农业活动密集区);据二者对比结果推测,微炭屑的来源范围可能主要为50~100 km以内;同时,长条形与近圆形微炭屑的比值与50 km范围内草地火活动有较好的对应关系(r=0.61,p环境条件差异,未来拟将更大空间范围内微炭屑记录与火点数量和燃烧面积相结合,进一步揭示微炭屑与现代火活动的关系,为地层古火重建提供现代过程基础。

关键词：微炭屑炭屑形态表层沉积物火活动现代过程

1980—2020年宁夏生态服务价值与生态风险特征

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中国沙漠 2024年第5期 182-194页

作者：王宵刘冰赵文智秦伟春张波朱睿尤万学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全国重点实验室/临泽内陆河流域研究站中国科学院大学中国-伊朗干旱区农业与生态联合实验室宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区管理局

综合评估生态服务价值和生态风险，将为区域生态安全格局构建和可持续发展提供决策依据。以宁夏回族自治区为对象，综合应用ArcGIS、ENVI、Fragststs和GeoDa等软件，结合1980、1990、2000、2010、2020年土地利用数据，研究了生态服务价... 详细信息

综合评估生态服务价值和生态风险，将为区域生态安全格局构建和可持续发展提供决策依据。以宁夏回族自治区为对象，综合应用ArcGIS、ENVI、Fragststs和GeoDa等软件，结合1980、1990、2000、2010、2020年土地利用数据，研究了生态服务价值和生态风险的时空变化特征及其关联性。结果表明：(1)1980—2020年土地面积比例顺序依次为草地(47.60%±2.51%)、耕地(33.22%±1.77%)、未利用地(9.70%±0.31%)、林地(4.58%±0.43%)、建设用地(2.63±1.09%)、水域(1.95%±0.17%)，土地类型变化显著，耕地、林地和建设用地面积增加，而草地、水域和未利用地减少；(2)生态服务价值总体下降6.44%，以调节和支持服务为主，约占总价值的85.90%;(3)生态风险指数整体上升5.33%，中、高生态风险等级面积有所增加；(4)全局Moran's I指数都接近于0，生态服务价值和生态风险在空间分布上无明显聚集或离散趋势，高价值-高风险区总体上略有扩大，高价值-低风险区保持相对稳定；总体上，2000年后宁夏生态风险有所减轻。

关键词：土地利用生态服务价值生态风险时空关联空间自相关

基于AHP与改进型MEDALUS模型耦合的科尔沁沙地土地沙漠化敏感性综合评价

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中国沙漠 2024年第4期44卷 137-148页

作者：段翰晨黄背英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重点实验室甘肃兰州730000

科尔沁沙地是“三北”防护林工程的重要区域,开展区内沙漠化研究具有特殊的必要性和紧迫性。本研究创新性地引入层次分析法(AHP),筛选与优化地中海荒漠化和土地利用模型(MEDALUS)因子,构建新的土地沙漠化敏感性评价指标体系,综合考虑气... 详细信息

科尔沁沙地是“三北”防护林工程的重要区域,开展区内沙漠化研究具有特殊的必要性和紧迫性。本研究创新性地引入层次分析法(AHP),筛选与优化地中海荒漠化和土地利用模型(MEDALUS)因子,构建新的土地沙漠化敏感性评价指标体系,综合考虑气候、土壤、植被、土地管理和社会经济5个方面的指标来评估科尔沁沙地土地沙漠化敏感性。在此基础上,引入地理探测器模型对科尔沁沙地土地沙漠化敏感性空间分异的影响因素进行了探讨。结果表明:(1)土地沙漠化敏感性评价指标体系中植被质量指数权重最高,为0.4624,其次为气候和土壤质量指数。(2)科尔沁沙地沙漠化敏感区域占研究区总面积的78.22%,受沙漠化影响的敏感区域范围较广;极敏感和高度敏感区所占比重虽然较小(8.77%),但分布相对集中且沙漠化程度严重。(3)单因子探测结果显示,土壤质地对土地沙漠化敏感性空间分异的影响最显著,其次是土壤含水量;而交互作用结果显示,抗旱性、NPP、气温、土壤含水量和土壤质地等因子在特定组合下会极大增强其对土地沙漠化敏感性空间分异的影响。

关键词：层次分析法 MEDALUS模型沙漠化敏感性地理探测器科尔沁沙地

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湿沙表面风蚀的动力过程与风干效应

中国沙漠 2024年第5期 225-235页

作者：王彬韩庆杰刘冰孙向波赵星莹刘燕王永军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重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站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大学宁夏沙坡头国家级自然保护区管理局

风干效应是影响湿沙表面风蚀传输过程的重要因素。为探究湿沙表面风蚀动力过程的作用机制，利用风洞装置模拟了低风速下湿沙表面风干过程。结果表明：(1)高湿度(>10%)湿沙表面的风干过程呈现三项式分布的“S”形变化特征，即定风速下表... 详细信息

风干效应是影响湿沙表面风蚀传输过程的重要因素。为探究湿沙表面风蚀动力过程的作用机制，利用风洞装置模拟了低风速下湿沙表面风干过程。结果表明：(1)高湿度(>10%)湿沙表面的风干过程呈现三项式分布的“S”形变化特征，即定风速下表面湿度的下降速度呈现出前快中慢后快的特点，并且变化的转折点湿度为5.12%，证明了高湿度沙面风干过程开始加速与风蚀发生几乎同步。(2)低湿度下(实验获得的风干效应模型基础之上，建立了湿沙表面起动摩阻风速、风蚀模数随湿度变化的方程，这有助于了解湿沙表面风干过程中风蚀参数的变化特征。

关键词：风干效应湿沙风蚀动力过程起动摩阻风速风蚀模数

沙区生物土壤结皮演替对表层土壤养分和微生物群落组成的影响

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干旱区地理 2024年

作者：贺郝钰刘蔚常宗强侯春梅孙力炜迟秀丽中国科学院西北生态环境资源研究院文献情报中心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重点实验室

生物土壤结皮是旱地生态系统的重要组成部分，在土壤表面生物和非生物因子的相互作用中发挥着重要作用。研究了腾格里沙漠南缘不同类型生物土壤结皮及其下0～2 cm和2～5 cm层土壤理化性质、微生物群落组成和酶活性，分析了土壤微生物群... 详细信息

生物土壤结皮是旱地生态系统的重要组成部分，在土壤表面生物和非生物因子的相互作用中发挥着重要作用。研究了腾格里沙漠南缘不同类型生物土壤结皮及其下0～2 cm和2～5 cm层土壤理化性质、微生物群落组成和酶活性，分析了土壤微生物群落组成和酶活性随结皮演替的变化特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明：（1）随着结皮向着以藓类为优势的群落演替，结皮层及下层土壤有机碳、全氮、全磷、EC及黏粉粒含量均呈显著增大趋势，但随土层深度的增加而显著减小；pH、容重及砂粒含量则呈相反趋势。（2）结皮层总PLFAs、细菌和真菌PLFAs均表现为藓结皮>地衣结皮>藻结皮，藓结皮与藻结皮相比分别增加了24%、15%和39%，而与藻结皮相比，藓结皮真菌和细菌PLFAs的比值（F:B）增加了20%。结皮下0～2 cm和2～5 cm土层微生物群落组成表现出相似的规律，但各参数均随土层深度的增加而显著减小。（3）结皮层及其下0～2 cm和2～5 cm层土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶、淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均随结皮演替而显著升高，但其活性均随土层深度的增加而显著减小。（4）土壤微生物群落组成和酶活性与土壤有机碳、全氮、全磷、EC和黏粉粒含量呈显著正相关，而与pH、容重及砂粒含量呈显著负相关。结构方程模型分析表明结皮演替引发的土壤化学属性的变化是微生物群落和酶活性的关键驱动因子。

关键词：微生物群落酶活性生物土壤结皮演替沙区

干旱区人工林稳定性与适宜性的树轮学评价体系构建与应用

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中国沙漠 2024年第1期44卷 33-42页

作者：彭小梅车存伟苏靖茸肖生春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全国重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

中国北方干旱区生态系统结构改善及生态功能稳定维持和调控,是目前该区域生态建设的重要研究内容。开展干旱区人工林稳定性和适宜性评价,并提出气候变化背景下人工林稳定性维持的管理对策,对区域生态恢复和可持续发展具有重要实践意义... 详细信息

中国北方干旱区生态系统结构改善及生态功能稳定维持和调控,是目前该区域生态建设的重要研究内容。开展干旱区人工林稳定性和适宜性评价,并提出气候变化背景下人工林稳定性维持的管理对策,对区域生态恢复和可持续发展具有重要实践意义。基于国内外相关研究进展,针对乔灌木人工林主体,初步构建了以树轮学方法为主的稳定性与适宜性评价体系。该评价体系突出树木径向生长过程和气候-环境限制因素分析,辅以林分生长表观、林相特征、立地条件和土壤水分状况等指标对比,基于对人工林稳定性和适宜性的综合评价,提出人工林稳定维持的针对性抚育管理对策。同时展示了黄土高原区不同降雨梯度、林分类型、立地条件和管理方式下多个树种的应用实例,并提出了进一步拓展的领域。

关键词：人工林稳定性与适宜性树木年轮学评价体系

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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