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青海湖湖东沙地全新世生物遗存及其环境意义

第四纪研究 2022年第4期42卷 1027-1043页

作者：堵越白敏鲁瑞洁北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部防沙治沙教育部工程研究中心北京100875

生物遗存作为反映气候变化的有效沉积记录,是重建古环境和古气候的重要指标。利用多种生物遗存在青海湖湖东沙地开展全新世气候变化研究,对理解青海湖盆地乃至青藏高原东北部地区的环境演变过程具有重要意义。本研究基于AMS~(14)C与光释... 详细信息

生物遗存作为反映气候变化的有效沉积记录,是重建古环境和古气候的重要指标。利用多种生物遗存在青海湖湖东沙地开展全新世气候变化研究,对理解青海湖盆地乃至青藏高原东北部地区的环境演变过程具有重要意义。本研究基于AMS~(14)C与光释光(OSL)年代结果,对湖东沙地东缘3个沉积剖面陈沟左(CGL)、三道滩(SDT)及水渠沟(SQG)中的生物遗存进行鉴定和分析,结合岩性、粒度、有机质等环境代用指标,明确了生物遗存的环境意义。在湖东沙地获得的生物遗存主要包括青海云杉(Picea crassifolia)残体、木炭及4种蜗牛化石。青海云杉残体指示湿润的气候,木炭反映总体湿润条件下相对干旱的环境;蜗牛化石的组合优势种为图克虹蛹螺相似种(Pupilla cf.turcmenica)和脆瓦娄蜗牛(Vallonia tenera),指示冷干的气候。在此基础上将湖东沙地全新世气候及环境变化过程划分为5个阶段:9.6 ka B.P.以前,剖面中保留少量青海云杉残体及木炭,气候转暖但存在干湿波动;9.6~8.0 ka B.P.,青海云杉残体分布较丰富,气候总体暖湿,其中,8.4~8.0 ka B.P.,木炭集中分布并出现最高值、蜗牛化石优势种繁盛、气候相对干燥;8.0~4.0 ka B.P.,青海云杉残体集中分布,木炭与蜗牛化石优势种数量保持低值,气候暖湿,为全新世适宜期;4.0~2.3 ka B.P.,剖面中基本未保留青海云杉残体,蜗牛化石优势种数量增加,气候由暖湿向冷干转变;2.3 ka B.P.以来,剖面中未见青海云杉残体及木炭,蜗牛化石优势种数量保持高值,气候较为冷干。

关键词：青海湖全新世生物遗存环境代用指标

风洞边界层内单细长柔性植株周围地表气流剪应力分布特征

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中国沙漠 2023年第4期43卷 128-134页

作者：亢力强张琴张萌北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室/防沙治沙教育部工程研究中心北京100875

地表剪应力表征了风对地表产生的剪切效应,是评估地表风蚀强度的风动量指标。研究植株周围地表剪应力分布特征对理解植被的防护效应有着重要意义。采用地表剪应力测试系统测量了风洞边界层中单个细长柔性植株周围地表剪应力及分布趋势... 详细信息

地表剪应力表征了风对地表产生的剪切效应,是评估地表风蚀强度的风动量指标。研究植株周围地表剪应力分布特征对理解植被的防护效应有着重要意义。采用地表剪应力测试系统测量了风洞边界层中单个细长柔性植株周围地表剪应力及分布趋势。结果表明:从植株上风向到下风向,地表所受的气流剪切应力先减小而后逐渐增加至来流地表剪应力的数值;沿植株两侧方向,地表剪应力逐渐减小至来流地表剪应力的数值。与圆木棒模型相比,植株周围最小地表剪应力是圆木棒的0.51~0.74倍,并且地表剪应力小于来流值90%的平均面积是圆木棒的9.7倍。应用地表剪应力分布对单植株抗风蚀能力的评估表明细长柔性植株能减弱输沙率,比圆木棒模型更能有效地保护地表。

关键词：地表剪应力柔性植株刚性圆木棒风洞边界层

中国东部典型沙地植被覆盖度对降水变化的响应

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中国沙漠 2023年第3期43卷 9-20页

作者：卜凡蕊刘颖邹学勇北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室/防沙治沙教育部工程研究中心北京100875

降水对中国东部沙地植被覆盖度产生重要影响,了解植被覆盖度对降水量变化的响应,对制定植被恢复策略具有重要意义。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,使用Landsat系列数据和MODIS数据得到2000—2020年归一化植被指数(NDVI)数据集,用像元二分... 详细信息

降水对中国东部沙地植被覆盖度产生重要影响,了解植被覆盖度对降水量变化的响应,对制定植被恢复策略具有重要意义。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,使用Landsat系列数据和MODIS数据得到2000—2020年归一化植被指数(NDVI)数据集,用像元二分法分别计算了年内最大和生长季平均的植被覆盖度。结合地面气象站在1999—2020年观测的逐日降水数据,分析了植被覆盖度对降水变化的响应。结果表明:(1)毛乌素沙地和科尔沁沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度均有增长趋势,其中毛乌素沙地的生长季平均植被覆盖度>30%的面积增加最显著,科尔沁沙地>50%的面积增加最显著。(2)这两个沙地的年降水量和四季降水量都呈增加趋势,且有降水变率大和夏季增幅最大的共同特点。(3)毛乌素沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度都对前一年夏季降水量变化的响应最敏感,而在科尔沁沙地则是对当年夏季降水量变化的响应最敏感。(4)不同植被类型对降水量变化发生响应的滞后时间不同。

关键词：年内最大植被覆盖度平均植被覆盖度生长季季节降水

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阿拉善右旗不同时间尺度的风速概率分布

中国沙漠 2023年第2期43卷 37-42页

作者：赵嘉琪张春来魏国茹北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室/防沙治沙教育部工程研究中心北京100875

利用阿拉善右旗1960—2015年整点风速数据,分析了日、月、年风速累积概率分布。结果表明:WeibullCum分布函数在描述风速累积概率分布时具有不同时间尺度的普适性。在多年平均逐日和逐月风速累积概率分布函数中,4个常数项存在周期性变化... 详细信息

利用阿拉善右旗1960—2015年整点风速数据,分析了日、月、年风速累积概率分布。结果表明:WeibullCum分布函数在描述风速累积概率分布时具有不同时间尺度的普适性。在多年平均逐日和逐月风速累积概率分布函数中,4个常数项存在周期性变化规律,而在1960—2015年逐年分布函数中,4个常数项分别具有周期性变化规律和减小趋势。对比2016—2020年不同时间尺度起沙风速频率统计结果和利用风速累积概率分布函数计算的结果发现,分布函数对月和年起沙风的频率具有很高的预测精度,而对日起沙风频率的预测能力不足,这是由日时间尺度上风的不确定性造成的。

关键词：风速累积概率分布 WeibullCum分布函数起沙风

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藏北青南高原地表风蚀粗化特征

地理研究 2022年第10期41卷 2793-2807页

作者：张亚静张春来魏国茹伍永秋李文平地表过程与资源生态国家重点实验室防沙治沙教育部工程研究中心北京师范大学地理科学学部北京100875 浙江师范大学地理与环境科学学院金华321004

藏北青南高原长期受风蚀影响,地表粗化现象明显。本研究系统采集该区东西向调查样带内表层(0~1 cm)与浅层(1~10 cm)土壤样品,通过粒度测定、构建能够表征土壤风蚀粗化程度的风蚀粗化指数(WECI),分析该区地表风蚀粗化特征。结果表明:藏... 详细信息

藏北青南高原长期受风蚀影响,地表粗化现象明显。本研究系统采集该区东西向调查样带内表层(0~1 cm)与浅层(1~10 cm)土壤样品,通过粒度测定、构建能够表征土壤风蚀粗化程度的风蚀粗化指数(WECI),分析该区地表风蚀粗化特征。结果表明:藏北青南高原土壤中砾石、极粗砂、粗砂等粗颗粒组分在表层土壤中含量较浅层土壤有所增加,自西向东逐渐减少;黏土与粉砂等细颗粒组分相反,表层较浅层土壤中含量明显下降,自西向东逐渐增加。从样带东部的高寒草甸区到中部高寒草原区和西部高寒草原与荒漠草原过渡区,表层土壤环境敏感组分逐渐变粗,各区域平均风蚀粗化指数依次为1.05、1.47和1.77,地表风蚀粗化趋于加剧。现有文献常用的土壤粒度分形维数与土壤质地粗化度是刻画土壤质地粗细程度的静态指标,无法衡量风蚀导致的地表颗粒组成变化,本文构建的风蚀粗化指数克服了上述不足,且具有风蚀动力学依据。

关键词：藏北青南高原粒度风蚀粗化指数

北京森林表土碳组分城郊梯度变化及其影响因素

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地理学报 2024年第1期79卷 206-217页

作者：田越韩郭泓伯高晓飞夏楠杜恩在北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

快速的城市化进程深刻影响了城市森林土壤碳循环,重塑了城郊梯度上森林土壤碳空间分布特征。本文在北京市设置了4条城郊样带,测定了20个城市森林公园表土(表层0~10cm和亚表层10~20 cm)总碳及其不同碳组分含量,分析了各碳组分空间变化及... 详细信息

快速的城市化进程深刻影响了城市森林土壤碳循环,重塑了城郊梯度上森林土壤碳空间分布特征。本文在北京市设置了4条城郊样带,测定了20个城市森林公园表土(表层0~10cm和亚表层10~20 cm)总碳及其不同碳组分含量,分析了各碳组分空间变化及其影响因素。结果表明,城郊样带森林表土总碳(表层21.0±1.6 g/kg;亚表层18.0±1.3 g/kg)以有机碳为主(表层占比64.6%±4.5%;亚表层占比54.9%±4.5%),有机碳含量从市中心到郊区表现出先下降后增加的非线性变化,无机碳含量在此梯度上呈显著线性下降趋势。城市森林表土有机碳(表层13.8±1.5 g/kg;亚表层10.0±1.2 g/kg)以颗粒态有机碳为主(表层占比71.3%±2.4%;亚表层占比70.5%±2.8%),颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳含量在城郊梯度上均表现出先下降后增加的非线性变化;颗粒态有机碳的占比在城区相对更小,而矿物结合态有机碳占比在城区相对更大。土壤质地、土壤p H和公园年龄是解释表土碳组分在城郊梯度上空间变异的重要因素,城郊气候梯度以及树木多样性对城市森林土壤碳组分空间变化的影响并不明显。上述研究结果有助于认识气候变化及人类活动双重干扰下的城市森林土壤碳库特征,也对城市森林土壤管理具有重要的指导意义。

关键词：城市森林城市化土壤有机碳颗粒态有机碳矿物结合态有机碳空间格局

数据同化谱写陆面过程研究中理论模型与观测数据的和弦

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科学通报 2024年第15期69卷 1973-1975页

作者：徐同仁张刚强北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

陆面数据同化通过融合理论模型和观测数据,为科学家们提供了一个强大的工具,以更准确地模拟和预测土壤湿度、积雪、蒸散发、径流、地下水、农业灌溉、湍流通量、陆表温度、植被动态、作物产量等地表过程关键参量[1~4].数据同化如同一把... 详细信息

陆面数据同化通过融合理论模型和观测数据,为科学家们提供了一个强大的工具,以更准确地模拟和预测土壤湿度、积雪、蒸散发、径流、地下水、农业灌溉、湍流通量、陆表温度、植被动态、作物产量等地表过程关键参量[1~4].数据同化如同一把钥匙,开启了对地球系统科学深入理解的大门.

关键词：数据同化地球系统科学地表过程融合理论土壤湿度湍流通量陆面过程理论模型

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青藏高原不同土地利用方式下的土壤质量评价

地球环境学报 2023年第3期14卷 339-351页

作者：赵瑾鲁瑞洁马罗北京师范大学地理科学学部防沙治沙教育部工程研究中心北京100875 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

为进行青藏高原不同土地利用方式下土壤质量对比并研究其影响因素,以位于青南江河湖源区、藏北高原和南亚通道的三条样带为研究区,针对区域内高寒草甸、荒漠草原、农田和沙地这四种土地利用方式,采用主成分分析法建立最小数据集(minimum... 详细信息

为进行青藏高原不同土地利用方式下土壤质量对比并研究其影响因素,以位于青南江河湖源区、藏北高原和南亚通道的三条样带为研究区,针对区域内高寒草甸、荒漠草原、农田和沙地这四种土地利用方式,采用主成分分析法建立最小数据集(minimum data set,MDS),计算土壤质量综合指数(soil quality index,SQI)并进行土壤质量评价。结果表明:(1)评价青藏高原土壤质量的MDS包括容重、有机质、全氮、全钾和有效磷,按SQI大小将土壤质量分为五级,研究区土壤质量较差,以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级为主且东部土壤质量优于西部;(2)研究区土壤质量高寒草甸>荒漠草原>农田>沙地,且高寒草甸土壤质量显著优于荒漠草原、农田和沙地,后三者间土壤质量差异不大,MDS中对土壤质量起主要作用的指标为有机质、全氮和有效磷;(3)在土壤质量的众多影响因素中,本文主要考虑的是植被盖度、风蚀强度和人类活动,其中高寒草甸植被盖度大,风蚀强度弱,土壤质量好,荒漠草原和沙地植被盖度小,风蚀强度大,土壤质量差,而农田土壤质量受人类活动影响。

关键词：青藏高原土壤质量土地利用方式主成分分析

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京津风沙源地表沙尘释放及其区域分异

科学通报 2023年第11期68卷 1356-1366页

作者：程宏蒋宁张恺笛吴波邹学勇赵晓萌北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野... 详细信息

土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野外调查、表层土壤采集及其室内实验、遥感影像以及气象站观测资料,估算了4个不同时期4个粒径组地表沙尘释放,揭示了京津风沙源地表沙尘释放的时空分布及其对粒径的响应,明确了京津风沙源不同区域和土地利用地表沙尘释放的贡献.在此基础上,从控制地表沙尘释放及其对区域大气环境中可吸入颗粒物影响的角度,提出京津风沙源治理的重点区域是农牧交错带、燕山丘陵、荒漠草原、晋北山地丘陵,治理的土地利用核心是耕地,而不是沙地,为京津风沙源治理工程的优化布局提供科学依据.

关键词：地表沙尘释放区域分异京津风沙源土地利用