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基于指数滤波模型的青藏高原根系层土壤水分估算研究

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高原气象 2025年第1期44卷 134-149页

作者：宋雨曦苏建宾文军郑东海成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室四川成都610225 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101

高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河... 详细信息

高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河上游、玛曲)数据,本文系统评估了指数滤波模型在青藏高原不同气候与下垫面区域估算根系层(10 cm/20 cm/40 cm)土壤水分的适用性,探讨了不同环境因素(土壤、气候、植被)对模型特征时长参数T值的影响,最后评估了利用三种方法(各观测网络或青藏高原站点最优T值(Topt)中位数、随机森林模型)获取的区域T值估算青藏高原根系层土壤水分的可靠性。研究发现:(1)随着土壤深度的增加,根系层与表层土壤水分的相关性降低,而其空间异质性增大,导致指数滤波模型的应用精度降低,而模型T值及其空间异质性增大;(2)空间上随着降水量和土壤含水量的增加,根系层与表层土壤水分的相关性增大,而其空间异质性降低,使得指数滤波模型的应用精度上升,而其在区域内不同站点应用精度的差异呈现降低趋势;(3)土壤性质尤其是砂土含量是控制青藏高原区域T值空间分布的主要因素;(4)T值的获取对指数滤波模型在青藏高原的应用精度影响较小,当前常用的区域Topt中位数和随机森林模型均能获取相对合理的区域T值和取得一致且相对准确的模拟结果。本研究的发现有望推动利用指数滤波模型基于卫星表层土壤水分资料准确获取青藏高原根系层土壤水分。

关键词：青藏高原指数滤波模型根系层土壤水分不同气候与下垫面区域

西藏班公湖-怒江带西段龙荣矿集区的岩浆活动及其对成矿的指示

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岩石学报 2025年第2期41卷 585-599页

作者：张夏楠李光明秦克章李金祥李真真刘通邹心宇罗辉核资源与环境国家重点实验室东华理工大学南昌330013 战略性矿产成矿理论与深部预测江西省重点实验室东华理工大学南昌330013 岩石圈演化与环境演变全国重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 青藏高原地球系统与资源环境重点实验室中国科学院青藏高原研究所北京100101 防灾科技学院三河065201

龙荣矿集区是在西藏班公湖-怒江成矿带(班-怒带)西段新近发现的一个矿集区,也是在班-怒带中,目前发现的唯一一个同时发育铁矿化(矽卡岩型)和铜矿化(斑岩型为主)的矿集区。该矿集区位于班-怒带西段目前已知Fe矿带的最东端和已知Cu矿带的... 详细信息

龙荣矿集区是在西藏班公湖-怒江成矿带(班-怒带)西段新近发现的一个矿集区,也是在班-怒带中,目前发现的唯一一个同时发育铁矿化(矽卡岩型)和铜矿化(斑岩型为主)的矿集区。该矿集区位于班-怒带西段目前已知Fe矿带的最东端和已知Cu矿带的最西端。针对龙荣矿集区中的花岗岩类岩石我们开展了锆石定年,全岩主微量、Sr-Nd同位素测试和锆石Hf同位素测试来限定其成因。锆石U-Pb数据表明,龙荣矿集区中与Fe矿化伴生的岩体年龄为~160 Ma(154.7~163.4Ma,2σ范围),与Cu/Cu-Pb-Zn矿化伴生的岩体年龄为~120Ma(115.9~127.9Ma,2σ范围),它们与班-怒带西段其他已知铁矿化和铜矿化的时间一致。这些岩石以高钾钙碱性为主,富集轻稀土和大离子亲石元素(如Rb、K和Pb),亏损高场强元素(如Nb、Ta),具有弧岩浆的典型地球化学特征。~160Ma酸性岩浆岩可能由近同期中性岩浆经历同化混染以及角闪石、斜长石、磷灰石等分离结晶形成,而~120Ma酸性岩浆岩的形成可能主要与近同期中性岩浆的分离结晶(角闪石、斜长石、独居石等)有关。其全岩初始Sr同位素范围为0.7066~0.7136,ε_(Nd)(t)范围为-8.6~-5.4,锆石ε_(Hf)(t)范围为-17.34~-4.83,均指示了古老地壳物质的加入;并且龙荣矿集区中~120Ma花岗岩类岩石比多龙和青草山同时期的花岗岩类岩石有更大比例的古老壳源物质,这可能与其距离俯冲带更远有关。龙荣矿集区~160Ma的岩浆岩可能形成于正常的班公湖-怒江洋北向俯冲阶段,而~120Ma的花岗岩类岩石可能是继北向俯冲的班公湖-怒江洋板片于平坦俯冲(145~125Ma)后、板片后撤的产物;两期岩浆作用的物质来源均为受交代的地幔楔与古老羌塘大陆地壳的混合。

关键词：龙荣斑岩矿床矽卡岩矿床岩石成因班公湖-怒江成矿带

气候变暖和降水变化对草地植物多样性-群落生产力及其稳定性关系的影响

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西北植物学报 2025年第1期45卷 163-172页

作者：阿旺吕汪汪孙建平李博文汪诗平西藏大学生态环境学院拉萨850000 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

【目的】在气候变暖和降水格局改变的背景下,如何确保草地生态系统持续稳定地发挥功能并提供生态服务,依赖于对生物多样性-生产力及其稳定性关系的系统研究,这也是当前全球变化生态学研究的核心问题之一。【评论】文章系统综述了国内外... 详细信息

【目的】在气候变暖和降水格局改变的背景下,如何确保草地生态系统持续稳定地发挥功能并提供生态服务,依赖于对生物多样性-生产力及其稳定性关系的系统研究,这也是当前全球变化生态学研究的核心问题之一。【评论】文章系统综述了国内外在全球变化生态学领域的最新研究进展,重点包括以下3个方面:第一,回顾了物种多样性对生产力及其稳定性的内在影响机制;第二,总结了基于野外控制试验等方法,研究植物多样性-生产力及其稳定性关系响应气候变暖和降水变化的最新研究成果;第三,探讨了气候变暖和降水变化下植物物种组成的动态变化对群落生产力稳定性的关键调控作用。【展望】文章还提出了亟需在植物群落稳定性及其作用机制研究中深入探讨的关键问题与未来研究方向。

关键词：气候变暖降水变化物种多样性生产力及其稳定性

区域应力场与岩质滑坡的关系:以2022年泸定Ms6.8级地震区为例

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地球科学 2025年第1期50卷 299-310页

作者：孔维林伍纯昊崔鹏张亦凡李渝生中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟中国科学院重点实验室中国科学院大学中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室中国-巴基斯坦地球科学研究中心中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会

地球表面和内部发生的各种构造现象及其伴生的地质灾害都与区域应力场密切相关.然而，区域应力场与滑坡密度或规模的定量化关系认识尚不明确.基于考虑断层和地形影响的高分辨率三维应力场模型，结合岩体结构损伤数据，分析了2022年9月5... 详细信息

地球表面和内部发生的各种构造现象及其伴生的地质灾害都与区域应力场密切相关.然而，区域应力场与滑坡密度或规模的定量化关系认识尚不明确.基于考虑断层和地形影响的高分辨率三维应力场模型，结合岩体结构损伤数据，分析了2022年9月5日泸定Ms6.8级地震前后发生的岩质滑坡规模和面密度与不同应力参数的关系.结果表明，最大剪应力与岩质滑坡的面积上限和面密度之间存在显著正相关关系，最大剪应力高值区与地震前后岩质滑坡的空间分布高度吻合，90%以上的岩质滑坡所在区域的最大剪应力最小值为6.95MPa.受地形与断层扰动的应力场控制了岩体结构面的发育，为岩质滑坡的形成创造了必要的物质条件.本研究强调了岩质滑坡的发生不仅仅是由随机因素触发的简单过程，而是一个受地应力、地形和地质结构影响的复杂过程.

关键词：应力场最大剪应力断层岩质滑坡岩体损伤灾害地质

湖泊盐度记录的亚洲干旱区全新世水文气候变化的空间分异

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科学通报 2025年

作者：陈圣乾南琪马帅孙沅浩中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室古生态与人类适应团队兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室

亚洲干旱区包括东亚季风区的北部、亚洲中部干旱区和西亚干旱区,是全球气候变化影响下的生态脆弱区和响应最敏感区之一,也是丝绸之路最关键的组成部分.已有研究揭示,东亚季风区的水文气候变化与亚洲中部干旱区存在反相位和错相位特征.... 详细信息

亚洲干旱区包括东亚季风区的北部、亚洲中部干旱区和西亚干旱区,是全球气候变化影响下的生态脆弱区和响应最敏感区之一,也是丝绸之路最关键的组成部分.已有研究揭示,东亚季风区的水文气候变化与亚洲中部干旱区存在反相位和错相位特征.然而若考虑西亚干旱区,目前对整个亚洲干旱区水文气候特征的理解仍较为有限.本文基于全新世湖泊盐度记录,并结合古气候模拟结果,首次完整分析了亚洲干旱区水文气候变化的空间分异特征.结果表明,东亚季风区北部和西亚干旱区中全新世湖泊盐度较低、晚全新世湖泊盐度上升;而亚洲中部干旱区湖泊盐度变化基本相反.湖泊盐度指示的水文气候变化与古气候模拟的降水和有效湿度变化具有较好的一致性,共同揭示了全新世亚洲干旱区水文气候变化的三极子模态.本研究拓展了对于中纬度亚洲水文气候变化空间分异的认识,为该区域应对未来气候变化提供了新的视角.

关键词：亚洲干旱区全新世湖泊盐度水文气候空间分异

基于深度学习的冰川融水径流浊度低成本视觉监测研究

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冰川冻土 2025年

作者：郑一力李金峰朱学岩路子建王洁李明月张强弓北京林业大学工学院中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室中国科学院大学

冰川融水径流的浊度是反映冰川物质输出的重要指标，准确获取浊度数据对于研究冰川消融对下游环境的影响具有重要意义。传统的冰川融水径流浊度获取方法主要依靠涉水观测，存在成本高、效率低且难以连续监测的局限性。因此，本研究在青... 详细信息

冰川融水径流的浊度是反映冰川物质输出的重要指标，准确获取浊度数据对于研究冰川消融对下游环境的影响具有重要意义。传统的冰川融水径流浊度获取方法主要依靠涉水观测，存在成本高、效率低且难以连续监测的局限性。因此，本研究在青藏高原中南部廓琼岗日1号冰川开展实验，提出了一种基于低成本野外相机和深度学习方法的冰川融水径流浊度视觉监测方案。以1号冰川融水径流的图像和浊度数据为基础，搭建了基于MobileNetV1的冰川融水径流浊度预测模型。结果表明，廓琼岗日1号冰川融水径流水体颜色与浊度之间存在显著相关性，且日内浊度变化相对剧烈。所提出的冰川融水径流浊度预测模型可实现对冰川融水径流浊度的预测，在0～5 000 NTU(Nephelometric Turbidity Unit,NTU)的浊度区间，浊度预测值的平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）为183.93 NTU，决定系数R2为0.45。在0～200 NTU的浊度区间，浊度预测值的平均绝对误差为9.14 NTU，相较于ShuffleNet、GhostNet、DenseNet121、InceptionV3、ResNet50，分别降低19.16 NTU、15.97 NTU、3.21 NTU、5.14 NTU和2.81 NTU，决定系数R2为0.93，分别提升0.3、0.26、0.09、0.05和0.04。本研究为高频连续低成本监测高原地区冰川融水径流浊度变化提供了新思路。

关键词：冰川融水径流浊度深度学习视觉监测

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西藏阿里地区变色锦鸡儿灌丛地上群落特征

草业科学 2025年

作者：赵磊磊李博文吕静雅庞哲吕汪汪孙建平周阳陈兰英贾跃凤刘云霞牛海山汪诗平国家林业与草原局西南调查规划院中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室中国科学院大学资源与环境学院中国科学院西北高原生物研究所西藏大学生态环境学院西藏低碳草牧科技有限公司

变色锦鸡儿（Caragana vetsicolor）是西藏西部地区最具代表性的灌木物种，然而，目前仍然缺乏该灌丛群落基本特征的研究。我们于2022年7月下旬和8月上旬在普兰、札达、噶尔和革吉等地选择了9个调查地点，使用样方法调查了13个（10m×10... 详细信息

变色锦鸡儿（Caragana vetsicolor）是西藏西部地区最具代表性的灌木物种，然而，目前仍然缺乏该灌丛群落基本特征的研究。我们于2022年7月下旬和8月上旬在普兰、札达、噶尔和革吉等地选择了9个调查地点，使用样方法调查了13个（10m×10m）变色锦鸡儿灌丛群落特征和36个（1m×1m）草本层植被群落特征。结果表明：（1）该地区的变色锦鸡儿灌丛冠幅较小且较低矮，在所调查的772株变色锦鸡儿灌丛中，约71.4%的灌丛冠幅小于0.3m2，90.9%的灌丛高度低于20cm；（2）二裂委陵菜（Potentilla bifurca）和紫花针茅（Stipa purpurea）是灌木群落草本层中的常见物种，其出现频率分别为58.3%和50.0%；（3）回归分析发现，随着变色锦鸡儿灌丛数的增加，灌丛冠幅和灌丛高度显著降低；灌丛盖度与草本层平均高度显著正相关，但与物种丰富度呈显著负相关。本研究揭示了变色锦鸡儿灌丛的地上群落特征，为预测未来气候变化和放牧对其结构和功能的影响评估提供了本底数据支持。

关键词：变色锦鸡儿高寒灌丛草原群落特征物种相互作用

抚仙湖浮游植物群落结构对水体垂直混合过程的响应

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湖泊科学 2025年第1期37卷 36-49页

作者：朱先龙雷逸伦杨予罗鸿赖睿聪罗文磊王荣徐润冰邢鹏云南大学生态与环境学院云南高原山地生态与退化环境修复重点实验室昆明650091 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京211135 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京211135 中国科学院抚仙湖高原深水湖泊研究站玉溪652500 抚仙湖高原深水湖泊云南省野外科学观测研究站玉溪652500

深水湖泊冬季热力分层消亡,水体上下混合,水动力过程改变营养盐的分布格局,可能影响湖泊生态系统中浮游植物群落的演替。本研究在2022年11月2023年4月高原深水湖泊抚仙湖的热力分层消亡期、混合期和分层形成期,开展水体垂直剖面的理化... 详细信息

深水湖泊冬季热力分层消亡,水体上下混合,水动力过程改变营养盐的分布格局,可能影响湖泊生态系统中浮游植物群落的演替。本研究在2022年11月2023年4月高原深水湖泊抚仙湖的热力分层消亡期、混合期和分层形成期,开展水体垂直剖面的理化环境因子及浮游植物群落高频观测,探究浮游植物群落时空变化特征及其对热力学混合过程的响应。结果表明:水体混合过程引起湖泊理化环境因子显著的时空变化,与分层消亡期和形成期相比,混合期水体总磷(TP)、溶解性有机磷(DOP)、正磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)和叶绿素a(Chl.a)浓度显著增加,总氮(TN)、溶解氮(DN)、颗粒氮(PN)、氨氮(NH 3-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)浓度显著降低。浮游植物群落中,绿藻门的转板藻属(Mougeotia)和小球藻属(Chlorella)在整个观测期密度较高,蓝藻门的长孢藻属(Dolichospermum)和拟柱孢藻属(Cylindrospermopsis)在分层消亡期密度较高,硅藻门的直链藻属(Melosira)和隐藻门隐藻属(Cryptomonas)在混合期密度高,绿藻门的栅藻属(Scenedesmus)在分层形成期密度较高。冗余分析发现,NH_(3)-N、PO_(4)^(3-)-P和碱性磷酸酶活性的动态变化显著影响浮游植物群落组成;而且,浮游植物不同种类对氮、磷营养盐的敏感性各不相同,其中长孢藻属和转板藻属的密度与氮营养盐呈正相关、与磷营养盐呈负相关;而其他浮游植物密度则呈现相反规律,分别与氮营养盐呈负相关,与磷营养盐呈正相关。通过结构方程模型分析水体混合期间浮游植物群落动态变化的驱动机制,发现一方面水温对浮游植物群落结构有直接影响;另一方面,水温通过调节不同形态的氮(NO_(3)^(-)-N、NH_(3)-N)、磷(PO_(4)^(3-)-P和DOP)营养盐浓度,从而间接地驱动浮游植物群落结构变化。这些直接和间接的影响共同作用,最终引起水体中Chl.a浓度变化。本研究有助于认识深水湖泊热力分层变化对生态系统结构和功能的影响。在全球变化背景下,加强对湖库热力分层的作用机制及其生态环境效应研究,有助于深水湖泊生态系统的保护和管理。

关键词：抚仙湖垂直混合浮游植物营养盐驱动因子

中国沙棘ACBPs基因家族成员鉴定及响应铅胁迫的表达分析

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果树学报 2025年

作者：陈科李昕娟张恬任乾丹孙菁周武青海大学生态环境工程学院中国科学院西北高原生物研究所·青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室·中国科学院藏药研究重点实验室

【目的】ACBPs（acyl-CoA-binding proteins）基因家族在植物的正常生长和发育、响应非生物胁迫以及生物膜修复等方面具有重要作用。旨在探究中国沙棘ACBPs基因家族成员在重金属铅胁迫下的基因表达量，为初步解析中国沙棘响应重金属铅... 详细信息

【目的】ACBPs（acyl-CoA-binding proteins）基因家族在植物的正常生长和发育、响应非生物胁迫以及生物膜修复等方面具有重要作用。旨在探究中国沙棘ACBPs基因家族成员在重金属铅胁迫下的基因表达量，为初步解析中国沙棘响应重金属铅胁迫的分子机制及利用基因工程手段培育重金属铅低积累性的新品种提供研究基础和分子靶标。【方法】通过生物信息学方法对中国沙棘ACBPs基因家族成员进行鉴定，并对其家族成员进行理化性质分析、多序列比对和系统进化分析、亚细胞定位和染色体定位分析、基因结构和Motif序列分析、顺式作用元件分析、蛋白互作网络和蛋白三维结构预测分析、物种内与物种间基因共线性分析以及对基因表达模式进行转录组分析和qRT-PCR验证。【结果】在中国沙棘全基因组中共鉴定出8个ACBPs基因，不均匀分布于7条染色体上。ACBPs家族成员可细分为4个组，同一组内的成员基因结构保守且蛋白基序差异较小。共线性分析表明，中国沙棘ACBPs基因家族与拟南芥ACBPs基因家族之间存在9条共线性，与翅果油树ACBPs基因家族之间存在17条共线性。转录组分析和qRT-PCR验证表明，中国沙棘ACBPs基因家族中大部分基因在铅浓度为1000 mg·kg-1时，表达量急剧下降；在铅浓度为5000 mg·kg-1时，表达量显著上升。【结论】在中国沙棘基因组中鉴定到8个ACBPs基因。Group1和Group3中的成员在基因结构、motif序列以及蛋白三维结构中均表现了一定的保守型；ACBPs基因家族成员的启动子区域含有多种顺式作用元件，能够响应植物激素的调控、影响分生组织的基因活性，以及响应胁迫应激。基因家族大部分成员在铅胁迫条件下的表达具有相似性，该基因家族通过调整基因的表达量响应不同浓度的重金属铅胁迫，从而降低铅胁迫带来的伤害。

关键词：中国沙棘生物信息学 ACBPs基因家族铅胁迫