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2000-2018年中亚五国水分利用效率对气候变化的响应

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干旱区地理 2021年第1期44卷 1-14页

作者：郝海超郝兴明花顶秦景秀李玉朋张齐飞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

水分利用效率(Water use efficiency,WUE)是研究陆地碳水循环耦合的一种常用度量指标。基于MODIS的总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,通过Slope趋势分析和敏感性分析等方法,研究了中亚WUE的时空变化规律及其对气候因子与干旱的动态响... 详细信息

水分利用效率(Water use efficiency,WUE)是研究陆地碳水循环耦合的一种常用度量指标。基于MODIS的总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,通过Slope趋势分析和敏感性分析等方法,研究了中亚WUE的时空变化规律及其对气候因子与干旱的动态响应。结果表明:(1)2000-2018年,中亚年均WUE随着生境湿润程度的增加而升高(生长期规律与此相反),其中湿地WUE最高(1.820±0.10 g C·mm^(-1)·m^(-2)),而灌丛WUE最低(1.330±0.18 g C·mm^(-1)·m^(-2))。(2)中亚WUE呈略微下降趋势,每年下降速率为0.016 g C·mm^(-1)·m^(-2),年均WUE的显著下降区域大于上升区域。WUE对年降水和年气温的敏感性均表现为正值区大于负值区且均存在阈值效应,降水敏感性阈值介于250~300 mm(低值点)和500~550 mm(高值点),温度阈值介于3~6℃(高值点)和9~12℃(低值点),且εNDV(I WUE对NDVI敏感性系数)与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系。(3)通过WUE与标准化降水指数(SPEI)的相关性比较,发现WUE受干旱程度影响由大到小依次为灌丛、作物、森林、草原和湿地,且不同植被类型下WUE随着干旱程度的增加而升高。

关键词：中亚敏感性气候变化水分利用效率植被类型

古尔班通古特沙漠南缘梭梭(Haloxylon ammodendron)群落能量平衡及蒸散特征

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生态学报 2021年第1期41卷 92-100页

作者：李传金胡顺军郑博文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乌鲁木齐830011 新疆阿克苏农田生态系统国家野外科学观测研究站阿克苏843000 中国科学院大学北京100049

梭梭是北方荒漠区重要的固沙植物,具有较强的荒漠环境适应能力。研究梭梭群落能量及蒸散变化对科学管理水资源、保护与建设生态植被等有重大意义。基于波文比自动观测系统在古尔班通古特沙漠南缘丘间地实时连续测定的2018年气象和能量数... 详细信息

梭梭是北方荒漠区重要的固沙植物,具有较强的荒漠环境适应能力。研究梭梭群落能量及蒸散变化对科学管理水资源、保护与建设生态植被等有重大意义。基于波文比自动观测系统在古尔班通古特沙漠南缘丘间地实时连续测定的2018年气象和能量数据,运用波文比-能量平衡法对梭梭群落能量平衡和蒸散特征进行了分析。结果表明:梭梭生长季(4—10月)太阳净辐射和土壤热通量的日变化呈单峰状分布,净辐射通量最高值出现在13:30左右,土壤热通量最大值出现时间比净辐射推迟2 h,波文比在梭梭生长旺盛期全天变化稳定,萌发期和枯落期白天变化较小,夜间波动较大,湍流通量以显热通量为主;在晴天和阴雨天条件下,梭梭生长旺盛期的日蒸散量均明显大于萌发期和枯落期,且日蒸散量在旺盛期呈双峰型,萌发期和枯落期呈单峰型;2018年梭梭生长季蒸散量为279.67 mm,日均蒸散强度1.31 mm/d,梭梭群落的蒸散受到气象、自身生长特性以及土壤水分的影响,4月蒸散强度开始逐渐增大,由于多阴雨天气导致6月的蒸散强度有所降低,7月达到最大,9—10月水分、温度等条件缺乏,梭梭生理活动微弱,蒸散强度急剧减小。

关键词：波文比梭梭群落蒸散能量平衡

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乌鲁木齐市水源地水土流失及驱动因素分析

中国水土保持 2025年第1期 63-67页

作者：胡可可哈山·哈里亚克帕尔热合曼·买买提闫博渊苏里坦刘文君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中国科学院大学资源与环境学院阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站沙湾市环境监测站新疆维吾尔自治区水利厅乌拉泊水库绿化工程管理站

乌鲁木齐市水土流失治理进程缓慢，水源地土壤侵蚀危害严重，厘清当前土壤侵蚀现状及其驱动因素是开展科学有效治理的基础与关键。以乌鲁木齐市重要水源地——乌拉泊水库库区为研究区域，根据日尺度的实测气象水文数据，利用修正的通用... 详细信息

乌鲁木齐市水土流失治理进程缓慢，水源地土壤侵蚀危害严重，厘清当前土壤侵蚀现状及其驱动因素是开展科学有效治理的基础与关键。以乌鲁木齐市重要水源地——乌拉泊水库库区为研究区域，根据日尺度的实测气象水文数据，利用修正的通用土壤流失方程（RUSLE）、趋势分析和相关分析等方法分析了乌拉泊水库库区周围山地水土流失现状及其驱动因素，同时评价了绿化措施的有效性。结果表明：（1）乌拉泊水库库区风速日均变化较小，降水量变化显著，水土流失多发生在夏季，库区周围山地土壤侵蚀模数为0～59.680 t/（hm2·d）;（2）降水与土壤侵蚀同步发生，降水是库区周围山地水土流失的主要驱动因素，降水强度与土壤侵蚀模数的相关性为0.922,坡度也会影响土壤侵蚀模数；（3）降水量增加时，坡度越大的地区越易发生土壤侵蚀；（4）绿化措施可以有效降低库区土壤侵蚀模数，但同时也会造成气温的升高，应综合考虑各种因素，规划适宜绿化种植治理区域，因地制宜开展水土流失综合治理。

关键词：水土流失驱动因素乌拉泊水库水源地乌鲁木齐市

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

开垦对绿洲农田碳氮累积及其与作物产量关系的影响

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生态学报 2011年第18期31卷 5113-5120页

作者：黄彩变曾凡江雷加强刘镇安桂香中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站策勒848300

以新疆策勒绿洲近百年来不同开垦年限农田为研究对象,采用空间序列换算时间序列的方法,研究绿洲农田开垦过程中土壤有机碳和全氮密度、碳氮比(C/N)及速效氮含量的垂直变化特征,并探讨了农田土壤碳氮变化与作物产量的关系。结果表明:荒... 详细信息

以新疆策勒绿洲近百年来不同开垦年限农田为研究对象,采用空间序列换算时间序列的方法,研究绿洲农田开垦过程中土壤有机碳和全氮密度、碳氮比(C/N)及速效氮含量的垂直变化特征,并探讨了农田土壤碳氮变化与作物产量的关系。结果表明:荒漠土壤开垦后,显著增加了表层土壤(0—20 cm)有机碳和全氮密度,随开垦年限延长对深层土壤(40—200 cm)有机碳密度也有一定的影响,如在开垦30 a左右时下降了36.4%,但在100 a左右时则增加了52.0%。耕层土壤C/N随开垦年限延长而明显增加,深层土壤除100 a农田外其它均有不同程度下降;不同土层C/N与速效氮含量呈负相关关系,仅在开垦初期(0—10 a)达到显著水平。不同年限农田的玉米产量存在显著差异,且和有机碳及全氮密度(0—200 cm)均呈显著正相关;棉花除100和10 a农田产量差异较小外,在其它农田间均达显著水平,但和有机碳及全氮密度无明显相关性。由此可见,在现有投入条件下,提高土壤碳氮累积量对增加玉米产量仍有十分重要作用,但对棉花产量的影响不明显。

关键词：绿洲农田有机碳全氮速效氮产量

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

塔里木河下游生态输水对天然植被NPP的影响

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干旱区地理 2021年第3期44卷 708-717页

作者：张静静郝海超郝兴明范雪李远航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 新疆师范大学生命科学学院新疆乌鲁木齐830054

植被净初级生产力(Net primary production,NPP)是陆地生态系统碳循环及能量流动的关键参数,表征生态系统质量状况。基于2001—2019年MOD13A1、MCD12Q1、TERRACLIMATE等数据,利用CASA模型,估算了近20 a来塔里木河下游生态输水条件下天... 详细信息

植被净初级生产力(Net primary production,NPP)是陆地生态系统碳循环及能量流动的关键参数,表征生态系统质量状况。基于2001—2019年MOD13A1、MCD12Q1、TERRACLIMATE等数据,利用CASA模型,估算了近20 a来塔里木河下游生态输水条件下天然植被NPP的时空变化趋势;通过Slope趋势分析和Person相关分析法,从时空分布、不同植被类型和不同累积输水量方面分析了生态输水工程对塔里木河下游天然植被生长状况的影响。结果表明:(1)在近20 a间,塔里木河下游天然植被NPP整体呈上升趋势,其中极显著增加和显著增加的面积分别占总面积的31.93%(P中段(18.70 g C·m^(2))>下段(13.55 g C·m^(2))。(3)对不同植被类型NPP而言,柽柳群落(57.37 g C·m^(2))>胡杨群落(29.29 g C·m^(2))>草本群落(23.23 g C·m^(2)),且柽柳群落在生态输水过程中NPP增幅也最大,增幅达350.20%。(4)地下水埋深和天然植被NPP均与累积3 a的生态输水量相关性显著,相关系数分别为:-0.70(P<0.01)、0.62(P<0.01),年内总输水量与下一年地下水埋深相关性明显高于与当年地下水埋深的相关性;此外,随地下水埋深持续稳定回升,2010—2019年天然植被NPP与地下水埋深相关性也明显增强(R^(2)=0.62)。

关键词：内陆河流域地下水埋深 CASA模型荒漠河岸林

不同天气条件下古尔班通古特沙漠南缘梭梭(Haloxylon ammodendron)群落能量通量日变化特征

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中国科学院大学学报（中英文） 2021年第4期38卷 567-575页

作者：李传金胡顺军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乌鲁木齐830011 新疆阿克苏农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843000 中国科学院大学北京100049

基于2018年夏季在古尔班通古特沙漠南缘采用波文比系统实测的气象及能量资料,分析该区不同天气条件下梭梭群落能量特征及能量分配的日变化特征。结果表明:1)该区夏季晴天和多云天各能量曲线变化趋势基本一致,呈单峰型,土壤热通量最小,... 详细信息

基于2018年夏季在古尔班通古特沙漠南缘采用波文比系统实测的气象及能量资料,分析该区不同天气条件下梭梭群落能量特征及能量分配的日变化特征。结果表明:1)该区夏季晴天和多云天各能量曲线变化趋势基本一致,呈单峰型,土壤热通量最小,晴天和多云天感热略高于潜热;阴天能量传输以感热为主;雨天整体热通量最小,且各能量曲线呈多峰形变化,能量传输以潜热为主。2)白天,波文比值雨天最小,且小于1,晴天、多云天、阴天依次增大,且大于1;夜间,晴天、阴天、多云天、雨天的波文比值依次增大,均小于1。3)不同天气条件下能量分配曲线白天变化平稳,夜间波动显著,日出和日落前后波动最为剧烈;因不同天气条件下辐射强度和日照时数的不同,曲线早、晚剧烈变化开始时间有所不同。

关键词：能量平衡能量分配荒漠植物群落波文比天气条件

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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

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