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石河子垦区绿洲农田下垫面辐射收支特征研究

干旱区地理 2024年

作者：张红伟何清杨明凤安冬亮吴春霞王进陈非凡新疆大学生态与环境学院乌兰乌苏农业气象试验站/乌兰乌苏生态与农业气象新疆野外科学观测研究站/乌兰乌苏国家综合气象观测专项试验外场基地石河子气象局中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所/新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站/中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地/新疆维吾尔自治区沙漠气象与沙尘暴重点实验室

绿洲农田是干旱半干旱区特有的生态系统，研究农田地表辐射收支对理解区域能量平衡及气候形成机制具有重要意义。利用石河子垦区乌兰乌苏农业气象试验站2021年4—2022年3月在绿洲农田下垫面的观测数据，分析石河子垦区绿洲农田下垫面辐... 详细信息

绿洲农田是干旱半干旱区特有的生态系统，研究农田地表辐射收支对理解区域能量平衡及气候形成机制具有重要意义。利用石河子垦区乌兰乌苏农业气象试验站2021年4—2022年3月在绿洲农田下垫面的观测数据，分析石河子垦区绿洲农田下垫面辐射分量和地表反照率的变化特征，将种植不同作物（棉花和玉米）农田地表的辐射分量进行对比，又与同区域的裸地进行了差异性分析。结果表明：（1）石河子垦区绿洲农田下垫面向下的短波和长波辐射、向上长波辐射和净辐射的日均值在生长发育期高于非生长发育期，向上短波辐射冬季最大，振幅变化亦同。（2）在同区域绿洲农田下垫面上种植不同农作物对向下的短波和长波辐射影响较小，在植物生长发育期，对向上的短波和长波辐射以及净辐射的影响显著，日均值最大相差分别为33.74 W·m-2、54.82 W·m-2和65.98 W·m-2，种植作物的农田和裸地的净辐射差异最为明显，农田相较于裸地其日峰值出现的时刻有滞后效应，滞后约1 h。（3）裸地净辐射年曝辐量与棉田相差1147.8 MJ·m-2，与玉米田相差1519.7 MJ·m-2。（4）裸地、棉田和玉米田的地表反照率均表现为冬月较大，其年均值分别为0.34、0.23和0.25，裸地的地表反照率年均值高于有农作物种植的农田下垫面，最大相差0.11，降雨过程会使地表反照率减小，而降雪过程则相反。

关键词：绿洲农田下垫面地表辐射收支地表反照率石河子垦区

不同初始盐分浓度下土壤盐结皮的形成过程及其对蒸发的影响机理

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干旱区地理 2022年第4期45卷 1137-1145页

作者：唐洋李新虎郭敏王弘超中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 新疆阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843017 中国科学院大学北京100049

土壤盐结皮对土壤水文过程具有重要影响,初始盐分浓度(Initial salt concentration,ISC)的差异会对盐结皮的形成过程产生不同程度的影响,从而导致土壤蒸发的差异。但目前不同ISC下盐结皮形成过程对土壤蒸发的影响机理尚不明确。因此,通... 详细信息

土壤盐结皮对土壤水文过程具有重要影响,初始盐分浓度(Initial salt concentration,ISC)的差异会对盐结皮的形成过程产生不同程度的影响,从而导致土壤蒸发的差异。但目前不同ISC下盐结皮形成过程对土壤蒸发的影响机理尚不明确。因此,通过试验模拟与理论分析相结合,动态监测及分析不同ISC下砂土的盐结皮形成、蒸发、土壤表面温度动态变化过程,以期阐明不同ISC下盐结皮形成过程及其对土壤蒸发的影响机理。结果表明:ISC越高,盐结皮在土壤表面出现的时间越早,覆盖率越大,且在同样光照强度和光照时间条件下土表温度增幅越小,蒸发量也越小;对数函数能较好地拟合不同ISC与累积蒸发量之间的关系(R^(2)>0.90);随着ISC的增加,盐结皮对土壤蒸发抑制效率从24.14%(10 g·L^(-1))增大到71.99%(250 g·L^(-1))。ISC会显著影响盐结皮形成的过程,并通过影响土表温度的变化进而导致土壤蒸发出现巨大差异。

关键词：初始盐分浓度盐结皮形成发育土表温度土壤蒸发

新疆农田和荒漠生态系统土壤有机碳储量及影响因素分析

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生态学报 2024年

作者：杨洋张心昱苏文郭学兵唐新斋李向义李新虎马健中国科学院新疆生态与地理研究所河北省水质工程与水资源综合利用重点实验室河北建筑工程学院市政与环境工程系中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室中国科学院大学资源与环境学院

基于中国生态系统研究网络（CERN）长期监测数据，选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统（阿克苏站）、代表暖温带荒漠区（策勒站）以及温带荒漠区（阜康站）的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户... 详细信息

基于中国生态系统研究网络（CERN）长期监测数据，选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统（阿克苏站）、代表暖温带荒漠区（策勒站）以及温带荒漠区（阜康站）的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户调查点2005—2020年0—100 cm土层的土壤有机碳（SOC）储量数据，分析新疆农田和荒漠生态系统SOC储量的影响因素。研究结果表明，2005—2020年0—100 cm土层SOC总储量平均值为阿克苏站（5.17 kg/m2）>阜康站（4.20 kg/m2）>策勒站（2.96 kg/m2）。0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm土层的SOC分别约占0—100 cm土层储量的27.3%—35.3%、23.1%—24.6%和15.8%—17.5%。在阿克苏站，施肥量最高、灌溉量最低的农户调查点SOC储量最高；而在策勒站和阜康站，农户调查点和辅助观测场的施肥和灌溉措施分别最有利于提高SOC储量。总体来看，土壤含水量、地上生物量与SOC储量呈正相关关系；年平均气温与0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系。在单一生态站的生态系统尺度，年平均气温与SOC储量相关性不显著；地上生物量与策勒站和阜康站的SOC储量呈正相关关系，但是与阿克苏站0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系；施纯钾量与策勒站0—60 cm土层的SOC储量呈正相关关系，但与阜康站40—100 cm土层的SOC储量呈负相关关系。总之，与自然状态下的荒漠和农田不施肥相比，灌溉和施肥的农田管理措施有利于增加干旱区SOC储量。不同生态站要根据自身区域特点制定合理的农田管理模式，以维持较高的SOC储量。

关键词：土壤有机碳储量气象因素长期监测数据农田和荒漠生态系统干旱区

不同初始盐溶液浓度下土壤盐结皮的形成过程及其对蒸发的影响机理

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干旱区地理 2022年

作者：唐洋李新虎郭敏王弘超中国科学院新疆生态与地理研究所新疆阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站中国科学院大学

土壤盐结皮对土壤水文过程具有重要影响，灌溉水初始盐溶液浓度的差异会对盐结皮的形成过程产生不同程度的影响，从而导致土壤蒸发的差异。但目前不同灌溉水初始盐溶液浓度下盐结皮形成过程对土壤蒸发的影响机理尚不明确。因此，本研究... 详细信息

土壤盐结皮对土壤水文过程具有重要影响，灌溉水初始盐溶液浓度的差异会对盐结皮的形成过程产生不同程度的影响，从而导致土壤蒸发的差异。但目前不同灌溉水初始盐溶液浓度下盐结皮形成过程对土壤蒸发的影响机理尚不明确。因此，本研究通过试验模拟与理论分析相结合，动态监测及分析了不同灌溉水初始盐溶液浓度下砂土的盐结皮形成、蒸发、土壤表面温度动态变化过程，以期阐明不同灌溉水初始盐溶液浓度下盐结皮形成过程及其对土壤蒸发的影响机理。研究结果表明：灌溉水初始盐溶液浓度越高，盐结皮在土壤表面出现的时间越早，覆盖率越大，且在同样光照强度和光照时间条件下土表温度增幅越小，蒸发量也越小；对数函数能较好地拟合不同灌溉水初始盐溶液浓度与累积蒸发量之间的关系(R;>0.90)；随着灌溉水初始盐溶液浓度的增加，盐结皮对土壤蒸发抑制效率从24.14%(10 g·L;)增大到71.99%(250 g·L;)。灌溉水初始盐溶液浓度会显著影响盐结皮形成的过程，并通过影响土表温度的变化进而导致土壤蒸发出现巨大差异。

关键词：灌溉水初始盐溶液浓度盐结皮形成发育土表温度土壤蒸发

幼龄胡杨气孔行为对土壤质地和地下水埋深变化的响应

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生态学报 2022年第15期42卷 6150-6159页

作者：何汐然丁晓雪许毓哲李君中国科学院大学生态与地理研究所荒漠与绿洲国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国科学院阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站阿克苏843017

气孔调节是植物适应水分条件变化的关键途径,研究多变生境中植物气孔行为对认识植物的适应具有重要意义。洪水漫溢新形成的河漫滩是胡杨更新的自然生境,其土壤质地和地下水埋深具高度时空异质性。已有研究主要集中于胡杨对地下水埋深变... 详细信息

气孔调节是植物适应水分条件变化的关键途径,研究多变生境中植物气孔行为对认识植物的适应具有重要意义。洪水漫溢新形成的河漫滩是胡杨更新的自然生境,其土壤质地和地下水埋深具高度时空异质性。已有研究主要集中于胡杨对地下水埋深变化的生理生态响应,而对土壤质地与地下水变化交互作用影响植物水分关系的认识不足。通过设置土壤质地(砂土(S_(1))、砂壤土(S_(2))、黏壤土(S_(3)))与地下水埋深(W_(1)(30 cm)、W_(2)(60 cm)、W_(3)(90 cm))交互试验模拟幼龄胡杨自然生境,观测分析了不同条件下胡杨气孔导度(G_(s))、气孔导度斜率(g_(1))、光合的气孔限制(L_(s))的变化。研究结果表明:(1)胡杨气孔行为对地下水变化的响应受土壤质地影响;(2)相同地下水埋深时不同土质间G_(s)具显著差异,W_(1)时S_(2)与S_(3)的G_(s)显著高于S_(1);W_(2)时S_(1)与S_(2)明显低于S_(3);W_(3)时S_(3)最大,S_(2)次之,S_(1)最小;(3)相同地下水埋深处理下,g_(1)在S_(1)最大,S_(3)次之,S_(2)最小;(4)相同地下水埋深处理下,W_(1)时S_(2)与S_(3)的L_(s)显著高于S_(1),W_(2)与W_(3)时L_(s)在S_(2)最大,S_(3)次之,S_(1)最小。综上所述,幼龄胡杨气孔行为对地下水埋深变化的响应因土壤质地而异,这可能归因于土壤质地影响根系结构和土壤水的垂直分布,对胡杨早期植物水分关系具有重要影响。

关键词：气孔调节气孔导度斜率气孔导度气孔限制

近17 a阿克苏绿洲农田净碳汇功能的时空变化

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干旱区研究 2022年第4期39卷 1303-1311页

作者：李远航郝兴明张静静范雪赵卓怡新疆师范大学生命科学学院新疆乌鲁木齐830054 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 新疆阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843017 中国科学院大学北京100049

基于阿克苏地区2001—2017年遥感、气象资料以及农业投入等相关统计数据估算了阿克苏绿洲农田的净碳汇量。结果表明:(1)近17 a,阿克苏绿洲农田净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)呈逐年上升的趋势,整体在空间分布上较为... 详细信息

基于阿克苏地区2001—2017年遥感、气象资料以及农业投入等相关统计数据估算了阿克苏绿洲农田的净碳汇量。结果表明:(1)近17 a,阿克苏绿洲农田净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)呈逐年上升的趋势,整体在空间分布上较为均匀,较高值主要集中在温宿县的南部、阿克苏市的中部及新和、库车、沙雅三县的交汇处。(2)农业生产投入碳排放量从2001年的39.94×10^(4)t增长至2017年的106.73×10^(4)t,年均增长率为25.14%,空间分布呈东南高、西北低的分布格局。(3)近17 a,阿克苏绿洲农田的净碳汇量呈波动上升趋势,空间上呈自西北向东南逐渐增加的特点。总体而言,阿克苏绿洲农田具有较强的净碳汇能力,但各县市绿洲农田净碳汇量区域差异明显,可通过优化田间管理、减少农业生产碳排放等措施,提高绿洲农田的净碳汇能力。

关键词：净生态系统生产力(NEP) 绿洲农田碳排放净碳汇阿克苏

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盐结皮厚度对土壤水盐分布特征的影响

干旱区地理 2023年第8期46卷 1303-1313页

作者：郭敏李新虎王弘超李佳琳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干旱区生态安全与可持续发展重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843017 中国科学院大学北京100049

土壤盐结皮对干旱区土壤演化和生态水文过程具有重要影响,目前的研究对于盐结皮土壤的水盐分布特征涉及较少,并且未考虑盐结皮厚度的影响,导致研究结果存在较大差异。因此,通过室内模拟试验,设置4种初始盐分浓度(0 g·L^(-1)、10 g·L^(... 详细信息

土壤盐结皮对干旱区土壤演化和生态水文过程具有重要影响,目前的研究对于盐结皮土壤的水盐分布特征涉及较少,并且未考虑盐结皮厚度的影响,导致研究结果存在较大差异。因此,通过室内模拟试验,设置4种初始盐分浓度(0 g·L^(-1)、10 g·L^(-1)、150 g·L^(-1)和250 g·L^(-1))以获取不同盐结皮厚度(4.5 mm、6.6 mm和7.3 mm),采用部分重复逐步退出的方法对比分析土壤剖面水盐的动态变化。结果表明:(1)对比无盐处理,含盐处理盐结皮越厚,土壤剖面含水量越大,含盐量变化幅度越小。(2)试验结束时,4.5 mm厚度盐结皮土壤含水量分布特征和无盐处理相似,6.6 mm和7.3 mm厚度盐结皮土壤剖面含水量显著大于无盐处理(P研究结果验证了盐结皮厚度会对土壤水盐分布产生较大影响,因此建议未来对于盐结皮土壤水盐分布特征的相关研究需综合考虑盐结皮厚度的影响。

关键词：盐结皮厚度水盐分布特征蒸发锋 HYDRUS-1D模型

基于Priestley-Taylor方法的中亚干旱区实际蒸散特征及归因

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干旱区研究 2023年第7期40卷 1085-1093页

作者：赵卓怡郝兴明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干旱区生态安全与可持续发展重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843017

蒸散是水—能—碳循环之间的纽带,了解蒸散的动态过程及其驱动因素对中亚干旱区水资源稳定、生态环境安全及农业水资源管理等方面具有重要意义。本研究基于Priestley-Taylor方法,估算并分析了2000—2019年中亚干旱区蒸散的时空变化,采用... 详细信息

蒸散是水—能—碳循环之间的纽带,了解蒸散的动态过程及其驱动因素对中亚干旱区水资源稳定、生态环境安全及农业水资源管理等方面具有重要意义。本研究基于Priestley-Taylor方法,估算并分析了2000—2019年中亚干旱区蒸散的时空变化,采用Lindeman-Merenda-Gold方法定量评估了不同驱动因素对蒸散各组分的绝对贡献,并以各组分对蒸散变化的贡献加权,评估了各驱动因素对蒸散的贡献。结果表明:中亚干旱区蒸散整体以1.45mm·a^(-1)的速度波动上升,其变化趋势呈“东升西降”的空间分布;植被蒸腾、蒸发、冠层截留蒸发的变化趋势分别是2.46 mm·a^(-1)、-1.03 mm·a^(-1)、0.02 mm·a^(-1),三者对蒸散变化的贡献分别是70.09%、29.34%、0.57%;植被蒸腾和冠层截留蒸发的主导因素是NDVI,蒸发的主导因素是气温;总体上,NDVI是中亚干旱区蒸散变化的主导因素,其绝对贡献为28.16%。

关键词：蒸散时空变化归因贡献中亚干旱区

变化环境下和田河径流演变特征与驱动因素分析

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第四纪研究 2022年第6期42卷 1686-1696页

作者：王跃辉丁元芳施枫芝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 新疆阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843017 中国科学院大学北京100049 松辽水利委员会水文局(信息中心) 吉林长春130021

基于和田河流域上游玉龙喀什河同古孜洛克水文站、喀拉喀什河乌鲁瓦提水文站和和田河下游肖塔水文站1957~2017年实测径流数据,利用Mann-Kendall检验、有序聚类法对径流进行趋势分析、突变检验,结合和田地区同期气象资料及1957年以来7期... 详细信息

基于和田河流域上游玉龙喀什河同古孜洛克水文站、喀拉喀什河乌鲁瓦提水文站和和田河下游肖塔水文站1957~2017年实测径流数据,利用Mann-Kendall检验、有序聚类法对径流进行趋势分析、突变检验,结合和田地区同期气象资料及1957年以来7期土地利用数据,定量估算气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,和田河出山口径流年际变化稳定,耗散区径流年际变化大。气温变化是导致和田河出山口径流变化的主要原因。广义可加模型(GAM)对绿洲区径流消耗总偏差解释率为72.6%,影响因子按解释率从大到小依次为耕地面积、年均温、未利用地面积、水域面积、草地面积、城乡用地面积。

关键词：和田河径流变化土地利用广义可加模型