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新疆奇台绿洲不同耕作年限荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 91-101页

作者：彭康张飞飞邵志东张芳新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学新疆绿洲生态重点实验室乌鲁木齐830046

荒漠灰钙土是天山北麓地带性土壤,富含碳酸盐和硫酸钙,是优质土地后备资源。本研究采用野外调查取样与室内实验相结合的方法,对新疆奇台绿洲不同耕作年限(40 a)荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素进行分析,探讨了土壤无机碳与土壤理化参... 详细信息

荒漠灰钙土是天山北麓地带性土壤,富含碳酸盐和硫酸钙,是优质土地后备资源。本研究采用野外调查取样与室内实验相结合的方法,对新疆奇台绿洲不同耕作年限(40 a)荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素进行分析,探讨了土壤无机碳与土壤理化参数间的关系,特别是石膏对土壤无机碳的增汇作用。结果表明:①耕作层和犁底层的无机碳,对人类活动十分敏感。土壤无机碳随耕作年限先降低后升高,在耕作后的前10 a迅速下降表现为碳源,而后逐渐上升超过初始含量重新转为碳汇,耕作>40 a后土壤无机碳含量较耕作部分碳增汇潜力有助于我国“双碳”目标的实现。

关键词：荒漠灰钙土土壤无机碳耕作年限次生碳酸盐碳汇潜力

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荒漠灌木与城市绿化灌木功能性状及其对夏季热浪响应机理的差异

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生态学报 2024年第7期44卷 2837-2848页

作者：赵鑫田陈开超李浡睿孙启兴周洁孙楠廖珂李赛强梅慧芳罗旭杨晓东宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211 宁波市林场宁波315440 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学生态与环境科学学院乌鲁木齐830046

为比较干旱荒漠区城市绿化灌木和荒漠乡土灌木在夏季热浪期的受损差异和其对高温和热浪冲击响应机理的不同,在新疆北疆2022年夏季热浪期末期,测定了9种荒漠乡土灌木和8种城市绿化灌木的4种水分相关功能性状(水力、叶片、光合和碳经济性... 详细信息

为比较干旱荒漠区城市绿化灌木和荒漠乡土灌木在夏季热浪期的受损差异和其对高温和热浪冲击响应机理的不同,在新疆北疆2022年夏季热浪期末期,测定了9种荒漠乡土灌木和8种城市绿化灌木的4种水分相关功能性状(水力、叶片、光合和碳经济性状),同时调查植株受损程度。调查结果表明,荒漠乡土灌木接近74%的个体在夏季热浪中未受损伤,但有56%的城市绿化灌木个体受损;水力和叶片性状方面,荒漠灌木的枝叶水势、干物质含量和导管直径的平均值低于城市绿化植物,而枝比导率、准稳态导水率、胡伯尔值、比叶面积、导管密度呈相反态势。在碳经济和光合性状方面,荒漠乡土灌木的可溶性碳含量和水分利用效率高于城市绿化灌木(P0.05);荒漠乡土灌木的性状整合度(G=0.39)高于城市绿化植物(G=0.20),且前者的关键节点个数,以及其与其他性状显著关联的个数均高于后者。结果表明,2022年夏季热浪引起荒漠乡土灌木的受损程度低于城市绿化灌木;荒漠植物在水力性状和性状整合方面存在优势,其水分吸收、运输和减少蒸腾失水的能力要强于城市绿化灌木,热浪影响下更易存活;相对城市绿化灌木,荒漠灌木可以协调功能性状间的关系,采取更多样化的适应机理将降低夏季热浪的负面影响。本研究可为干旱地区城市绿化灌木筛选以及区域生态保护政策制定提供科学参考。

关键词：水力性状非结构性碳适应策略性状整合干旱胁迫

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塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

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西北植物学报 2024年第1期44卷 134-141页

作者：黄婉媛戴岳安外尔·阿卜杜热伊木新疆大学生态与环境学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋... 详细信息

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2~2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98~5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7~4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46~4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502~1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577~1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。

关键词：柽柳年轮宽度地下水埋深塔克拉玛干沙漠

天山北坡城市群PM_(2.5)浓度时空分布特征及影响因素分析

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环境科学 2024年第3期45卷 1315-1327页

作者：王相男张喆刘方青新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态自治区重点实验室乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

针对天山北坡城市群开展PM_(2.5)浓度时空分布特征和影响因素分析,对区域经济建设和环境保护具有积极的意义.通过地理加权回归(GWR)模型,利用MCD19A2气溶胶产品结合气象因子,反演得到天山北坡城市群2015~2021年3~11月的PM_(2.5)浓度时... 详细信息

针对天山北坡城市群开展PM_(2.5)浓度时空分布特征和影响因素分析,对区域经济建设和环境保护具有积极的意义.通过地理加权回归(GWR)模型,利用MCD19A2气溶胶产品结合气象因子,反演得到天山北坡城市群2015~2021年3~11月的PM_(2.5)浓度时空分布,继而实现变化趋势和影响因素分析.结果如下:(1)研究区PM_(2.5)浓度高值主要分布在天山北麓和古尔班通古特沙漠之间的绿洲城市群地带,呈现“四周低,中间高”和“西低东高”的空间分布特征,2015~2021年研究区的ρ(PM_(2.5))年均值为16.98μg·m^(-3),高值主要聚集在乌鲁木齐市市区部分,并向昌吉市和阜康市延伸递减;ρ(PM_(2.5))月均值分布规律与年均一致,但存在季节差异,表现为:秋季(20.32μg·m^(-3))>春季(18.25μg·m^(-3))>夏季(12.47μg·m^(-3)),春季和冬季聚集现象会更明显;(2)研究区PM_(2.5)浓度年均值在2015~2021年呈现下降趋势,3~10月均值同样表现为下降趋势,仅11月表现为略有升高;从PM_(2.5)浓度变化趋势空间分布分析,下降集中在主要城市市区部分,尤其是乌鲁木齐市市区部分及其周边地区减少幅度最大,变化最为剧烈;(3)研究区气温、气压与PM_(2.5)浓度呈现正相关效应,而相对湿度,风速,大气边界层高度,降水量与PM_(2.5)浓度呈现负相关效应;各因子影响程度从高向低排列为:大气边界层高度>相对湿度>气压>气温>风速>降水量.

关键词：地理加权回归(GWR)模型天山北坡城市群时空分布特征变化趋势影响因素分析

新疆生态脆弱性时空演变特征及其对干旱的响应

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自然资源遥感 2024年

作者：陆建涛郑江华彭建肖向华李刚勇刘亮王仁军张建立新疆大学地理与遥感科学学院新疆大学绿洲生态重点实验室新疆草原总站

随着全球气候变暖,干旱对生态系统结构和功能构成了巨大威胁,剖析生态系统脆弱性时空演变特征及其对干旱的响应,对于实现区域高质量可持续发展至关重要。该文以新疆为研究区,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度(ecological sensitivi... 详细信息

随着全球气候变暖,干旱对生态系统结构和功能构成了巨大威胁,剖析生态系统脆弱性时空演变特征及其对干旱的响应,对于实现区域高质量可持续发展至关重要。该文以新疆为研究区,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度(ecological sensitivity-ecological recovery-ecological pressure model,SRP)模型构建生态脆弱性评价指标体系,结合局部空间自相关、变异系数、Slope趋势分析和Hurst指数等方法,评价2000—2020年生态系统脆弱性并预测未来变化趋势,利用标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)探究干旱对生态脆弱性的影响。结果表明:(1)新疆地区整体生态脆弱性较高,脆弱性空间分布存在明显的地域差异及空间聚集性特征; SPEI值以年均0.0939的速率呈下降趋势,区域干旱化加重趋势明显;(2)干旱与生态脆弱性呈负相关的面积占比54.1%,即随着区域水分条件改善,大部分地区生态脆弱性降低;(3)生态脆弱性的稳定分布区域面积占比77.8%,以重度和极度脆弱区为主,未来新疆大部分地区(61.3%)生态脆弱性呈降低趋势,生态环境质量得到改善。研究果有果利于深化新疆生态系统脆弱性状况及其驱动机制的认识,为提高区域生态系统对环境变化的适应能力提供科学参考和决策依据。

关键词：生态脆弱性 SRP模型标准化降水蒸散指数相关性分析未来趋势预测

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天山北坡经济带植被覆盖度动态变化研究

中国环境科学 2024年第2期44卷 1020-1031页

作者：郝鑫怡张喆郑浩高宁真新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆绿洲生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

为探明天山北坡经济带植被覆盖度时空变化及其原因,本研究基于MODIS13Q1NDVI数据、气象数据、地形数据、人文数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和稳定性分析方法,探究2000-2... 详细信息

为探明天山北坡经济带植被覆盖度时空变化及其原因,本研究基于MODIS13Q1NDVI数据、气象数据、地形数据、人文数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和稳定性分析方法,探究2000-2020年天山北坡经济带植被覆盖度(FVC)时空变化特征及其影响因子.结果表明:天山北坡经济带的FVC表现为两条平行的高覆盖度带.其中中部地区具有较高的植被覆盖度,而边缘地区的植被覆盖度相对较低.2000~2020年间,天山北坡经济带的FVC在时空上呈轻度变化,约占总变化的70%.植被改善区域主要呈现带状分布,集中在研究区的中部,而植被减少区域主要分布在研究区的南缘.整体上,天山北坡的植被覆盖度呈现出西北至东南的相间分布趋势,并且有逐渐上升的趋势.与东部地区相比,西部地区的植被改善更为明显.2000~2020年间,天山北坡经济带的FVC整体上表现出较高的稳定性和较小的波动,其变异程度介于弱变异和中等变异之间.但是,在克拉玛依市北部、乌鲁木齐市西南部以及研究区南缘的零星地区,FVC存在较强的变异.通过地理探测器模型对天山北坡经济带FVC影响因素的研究表明,人类活动(人口密度、夜间灯光和土地利用类型)是FVC空间分异的主要解释因素.从驱动因素来看,人口密度P值为0.283,对FVC影响最大,夜间灯光P值为0.125,土地利用类型P值为0.179.

关键词： GEE MODIS13Q1 植被覆盖度时空变化地理探测器天山北坡

基于转录组测序的狗牙根抗旱根系关键代谢途径分析

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草业学报 2024年第4期33卷 186-198页

作者：李硕李培英孙宗玖李雯新疆农业大学草业与环境科学学院新疆乌鲁木齐830052 新疆草地资源与生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830052 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的... 详细信息

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的根系进行取样,基于Illumina高通量测序平台进行转录组测序,共获得43581条单基因,有33025条得到注释。结果表明,与正常灌溉相比,中度及重度干旱下C138共7537个差异基因表达,其中上调1164个,下调6373个;C32有6731个差异基因表达,其中上调4304个,下调2427个。Top20 GO富集分析发现,中度干旱下C138主要富集于氧化还原酶活性、碳水化合物代谢和纤维素结合等,重度干旱下C138主要富集于磷酸代谢及蛋白磷酸化等,C32主要富集于过氧化物酶活性、氧化应激反应等;KEGG Pathway富集分析发现中度干旱下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成和氮代谢途径;C32主要富集在氧化磷酸化、三羧酸循环(TCA)、核糖体和碳代谢途径;重度干旱胁迫下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、花生四烯酸代谢、核糖体酶途径;C32主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成途径。总体而言,狗牙根中度干旱胁迫基因表达响应主要与氧化反应有关,重度干旱胁迫主要与Ca2+通路、脱落酸(ABA)信号通路和谷胱甘肽代谢有关,因而谷胱甘肽代谢可能是狗牙根响应干旱的主要KEGG通路。且与C32相比,C138响应干旱胁迫时有更多的钙依赖性蛋白激酶相关基因表达,因而抗旱性能更强。综上,谷胱甘肽代谢和MYB转录因子相关基因可能是狗牙根抗旱的关键,可作为其干旱胁迫基因研究的首选。

关键词：干旱胁迫狗牙根根系转录组

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施肥和围封对青藏高原高寒草甸生产力稳定性的影响

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草业科学 2024年第3期41卷 611-619页

作者：蚌绍豪赵维姚万万周小龙磨礼财任正炜兰州大学生态学院甘肃兰州730000 新疆大学生态与环境学院/绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830000

草地生产力稳定性不仅取决于时间序列上生产力及其变异性的相对变化幅度,而且也受到植物群落物种丰富度和异步性的影响。施肥与围封是高寒草甸生态系统中广泛使用的土地管理措施,其对生产力稳定性影响的生态学机制尚未得到一致认识。为... 详细信息

草地生产力稳定性不仅取决于时间序列上生产力及其变异性的相对变化幅度,而且也受到植物群落物种丰富度和异步性的影响。施肥与围封是高寒草甸生态系统中广泛使用的土地管理措施,其对生产力稳定性影响的生态学机制尚未得到一致认识。为此,本研究在青藏高原东缘高寒草甸中,以冬季放牧的草地群落为对照,在施肥(氮磷钾添加)处理的基础上,嵌套全年禁牧处理(围封和施肥+围封)进行为期4年的群落调查,旨在探究二者影响生产力稳定性变化的潜在机制。结果表明,围封对生产力稳定性的下降有显著影响,且主要受生产力及其变异性相对增加幅度的共同调节;同时还与减小的物种丰富度和异步性有关。另外,尽管结果并未发现施肥对生产力稳定性有显著影响,但施肥却导致物种丰富度减小和生产力增加。综上,本研究表明,冬季放牧有助于维持高寒草甸植物生产力稳定性;然而,一旦施加全年禁牧措施,无论施肥与否,都会加剧生产力稳定性的下降。因此,在未来高寒草甸生态系统修复和管理过程中必须慎重考虑不同土地利用方式影响草地物种多样性和生态系统功能的生态过程和途径。

关键词：地上净初级第一生产力时间稳定性异步性物种丰富度施肥围封

荒漠植物叶片-土壤化学计量及植物内稳态特征

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干旱区研究 2024年第1期41卷 104-113页

作者：李敏孙杰陈雪刘佳庆新疆大学生态与环境学院新疆乌鲁木齐830017 绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830017 新疆精河温带荒漠生态系统教育部野外科学观测研究站新疆精河830017

为了解荒漠植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与土壤环境因子的关系,以新疆艾比湖保护区高、低水盐环境下14种荒漠植物群落为研究对象,测定植物叶片C、N、P含量,讨论其化学计量比、植物内稳态特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明:(1... 详细信息

为了解荒漠植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与土壤环境因子的关系,以新疆艾比湖保护区高、低水盐环境下14种荒漠植物群落为研究对象,测定植物叶片C、N、P含量,讨论其化学计量比、植物内稳态特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明:(1)在不同水盐环境下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、C:N、C:P及植物叶片N、P含量存在显著差异。(2)Pearson相关性分析表明,叶片C:P与土壤电导率(EC)、SOC、C:N和C:P呈显著负相关;叶片C与土壤C:N呈显著负相关;叶片P与土壤SOC、C:N,叶片N与土壤C:N、叶片C:N与土壤TN呈显著正相关;叶片P与土壤C:P、叶片C:N与土壤N:P呈极显著正相关;且冗余分析表明,土壤C:P对艾比湖保护区植物叶片C、N、P含量及化学计量特征影响显著。(3)随土壤水盐的变化,植物叶片N、P含量及N:P的内稳态模型模拟结果不显著,内稳性指数H均大于4,属于绝对稳态,说明该研究区植物对土壤养分的适应性良好。

关键词：荒漠植物叶片土壤化学计量特征内稳态艾比湖