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中国沙漠
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CN 62-1070/P
ISSN 1000-694X
双月刊 创刊于1981年
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玻璃钢/复合材料
2018年 38卷 3期
刊出日期 2018-05-25
古气候与环境变化
沙漠与沙漠化
生物与土壤
天气与气候
水文与水资源
生态与经济
沙漠与沙漠化
445
梅凡民, 张宁宁, 席 媛, 刘秀秀
粗糙床面风廓线统一对数区的空气动力学粗糙度及其空间变异特征
Hot!
为了进一步理解粗糙床面阻力效应,减小空气动力学粗糙度测试中的不确定性,依据风沙风洞测试的3类粗糙元(细高粗糙元、孔隙粗糙元和粗矮粗糙元)覆盖的39个粗糙床面在不同自由风速下的风廓线数据,提出了风廓线统一对数区的概念并得出以下结论:粗糙床面风廓线统一对数区范围约在0.1～0.3 h 至边界层顶部,空气动力学粗糙度是变应力层内床面对气流阻力效应的垂向平均;在统一对数区内拟合的空气动力学粗糙度的垂向变异分为先增后减型(概率为71%)、减小型(20%)和增加型(9%)等类型,而采用统一对数区的空气动力学粗糙度可以避免垂向变异带来的不确定性;统一对数区的无量纲空气动力学粗糙度随粗糙元密度以幂函数形式增加的特征,进一步表明该指标能更好地表征粗糙床面对气流阻力效应;尾涡流风廓线统一对数区的空气动力学粗糙度约为街流区1~5倍,表明街流区风廓线统一对数区的空气动力学粗糙度是模拟跃移起动更合适的参数。
2018 Vol. 38 (3): 445-454 [
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455
何岩雨, 刘建辉, 蔡 锋, 李柏良, 王立辉, 宁清钱
潮汐作用下的风沙运动过程研究进展
潮汐作用下的滩面干湿交替是影响风沙运动的重要过程之一。从潮汐作用干湿交替影响下的海滩表层湿度时空变化及其对滩面风沙运动的影响、潮汐作用干湿交替影响下的海滩风区长度变化及其对滩面风沙运动的影响等方面,较为系统地概括和总结了关于潮汐作用下海滩风沙运动过程的研究进展和主要成果。主要结论为:(1)表层湿度与潮汐水位变化之间的关系是非线性的,存在地下水和毛细作用双重的滞后效应;(2)海滩临界起沙风速随表层湿度的变化关系在低于临界表层湿度时正相关,超过临界表层湿度则滩面风沙活动近乎停滞;(3)海滩风沙输送量随风区长度的变化关系按达到平衡状态前、中、后,可分为正相关、不相关和负相关3个不同的阶段。最后,针对当前国内外潮汐-海滩风沙作用模式的研究现状,提出中国未来急需加强的研究方向。
2018 Vol. 38 (3): 455-463 [
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464
鱼燕萍, 肖建华, 屈建军, 魏明年, 潘多明, 洪雪峰, 田永祯, 李 芳
不同坡角公路路基流场的风洞实验
根据内蒙古S315一级公路黑风口路段风沙危害现状,基于风洞模拟实验,采用毕托管测定不同坡角路基模型断面的风速,通过对流场分布、风速廓线及风速减弱率的分析探讨沙漠公路风沙危害的形成机理。结果表明:坡角对路基两侧的积沙范围和风蚀强度有重要影响。风速一定时,坡角越大,路基两侧积沙范围越大,与之对应的防护范围也应加大。路基坡角一定时,路基背风侧积沙范围随风速增大整体可能呈扩大趋势,坡角越大,扩大趋势越不明显,导致大量沙粒堆积在背风坡脚附近,这就需在坡角较大的公路背风侧多设置几道阻沙栅栏和固沙方格来降低风速、防治沙害。风沙流对迎风坡脚和迎风坡肩的风蚀作用最强,在实际应用中,应重点对这两个部位进行工程砌护,以防路基塌陷造成交通事故威胁公路安全运营。
2018 Vol. 38 (3): 464-472 [
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473
陈国祥, 董治宝, 崔徐甲, 肖巍强, 李露露, 杨军怀, 石唯康
毛乌素沙地中部风成沙的组成与微形态特征
分析了毛乌素沙地中部流动沙丘与固定-半固定沙丘沉积物粒度、元素和微形态特征。结果表明:流动沙丘沙和固定-半固定沙丘沙均以细沙和中沙为主,流动沙丘沙的分选性较好,而固定-半固定沙丘沙的分选性较差,沙丘在频繁强烈的风沙活动环境下跃移搬运,且搬运方式一定,搬运动力稳定。与上部陆壳平均化学组成(UCC)相比,常量元素SiO
2
和Na
2
O富集,其余均亏损,而微量元素中,Co富集明显。沙丘沙物质CIA值与上部陆壳平均值接近,表明沙丘经历了低等的化学风化。流动沙丘和固定-半固定沙丘颗粒磨圆度普遍较差,大多呈现棱角状或次棱角状外形,真正圆状外形较少。风成环境的典型标志碟形撞击坑占比很大,推断毛乌素沙地中部气候相对干燥,机械作用占主导地位,化学风化作用甚微。
2018 Vol. 38 (3): 473-483 [
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484
李爱敏, 韩致文, 钟 帅, 郭彩赟
基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取
在塔克拉玛干沙漠腹地选取新月形沙丘演变监测区,运用华测X90 GNSS接收机RTK工作模式,获取精度达毫米级的沙丘表面高时空分辨率三维坐标,应用地藉成图软件CASS 9.0和地理信息数据分析软件ArcGIS 10.0对三维坐标数据进行处理,提取新月形沙丘的坡长、坡角、高度、宽度、脊线长度、两翼距离和夹角、体积、表面积和投影面积、坡度坡向等属性信息数据,多期监测数据叠加分析,求算沙丘侵蚀堆积量、移动速度和移动方向等沙丘演变信息。结果表明:在第1次和第2次监测期间,代表性新月形沙丘处于堆积增大状态,堆积量51.4 m3,移动速度16.0 m·a
-1
左右,移动方向226°45′,沙丘移动方向与主风向NE一致。基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取,是量化研究沙丘形态演变过程和位置迁移动态、明确沙丘演变中各属性参数间数值关系的有效途径。
2018 Vol. 38 (3): 484-491 [
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492
陈宗颜, 董治宝, 汪青春
青海共和盆地风况及风沙地貌
利用共和盆地茶卡、共和、贵南站2012—2015年的风资料,分析盆地风向、风速和输沙势的变化特征,并结合Google Earth高清影像,对盆地风能环境与风沙地貌进行探讨。结果表明:(1)盆地年平均风速1.6～2.7 m·s-1,西北部、中部和东南部年起沙风出现的频率分别为7.7%、3.5%、0.9%,起沙风主要发生在冬、春季,风向以WNW和W为主。(2)盆地属于低风能环境,风沙活动自西北部向东南部减弱,方向变率指数0.7～0.96,风况为窄单峰或宽单峰风况,西北部和中部风向变率属于低变率,东南部属于中等变率,合成输沙方向较一致,为281.0°～286.7°。(3)盆地沙丘类型有新月形沙丘(链)、格状沙丘、复合型链状沙丘、沙山、沙垄、抛物线沙丘等,沙丘类型和风况较吻合。
2018 Vol. 38 (3): 492-499 [
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500
高 扬, 张伟民, 谭立海, 边 凯
兰新高铁烟墩大风区风沙地貌制图与风沙灾害成因
兰新高铁是中国首条穿越戈壁大风区和风沙区的高速铁路。哈密以东的烟墩大风区戈壁分布集中、地貌复杂,特殊的地貌和气候条件导致该区成为兰新高铁风沙灾害最严重的区域之一,风沙灾害影响路段占研究区路段全长的57%,其中K2810-K2817、K2820-K2840路段受灾最为严重,对高铁的安全运行造成威胁。研究表明:强劲风力和丰富沙源是造成兰新高铁风沙危害的主要原因,弃耕地、灌丛沙堆地、被破坏的戈壁地表和风蚀残丘是主要沙源。戈壁地表工程建设是高铁哈密东段地表疏松、沙害频发的另一成因。基于高分辨率遥感影像,结合实地调查,绘制了典型沙害形成模式下3个沙害路段的风沙地貌专题图,为今后建立科学合理的风沙灾害防治体系提供科学依据。
2018 Vol. 38 (3): 500-507 [
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508
温仰磊, 蒿承智, 谭利华, 李大伟, 傅天阳, 张 梅, 伍永秋
1∶25万《毛乌素风沙地貌图》的编制
风沙地貌图是认识和研究沙漠(沙地)最基本的图件。毛乌素沙漠沙丘类型复杂多样,对毛乌素沙漠风沙地貌进行详细划分,编制《毛乌素风沙地貌图》对深入研究毛乌素沙漠风沙地貌成因、分布和演化规律具有重要意义。根据编图范围和印刷纸张的要求,将《毛乌素风沙地貌图》的比例尺确定为1∶25万。选用1∶10万地形图作为基础资料,并以1∶5万地形图和1∶20万地质图作为补充资料;专题内容资料以landset-8卫星影像为主,结合Google Earth 影像对部分细节内容进行补充。在形态成因相关分析的基础上建立地貌分类体系,将毛乌素沙漠地貌划分为风成地貌、湖成地貌、流水地貌、干燥地貌、黄土地貌和其他等6类,其中风成地貌是本图重点展示的内容。根据毛乌素沙漠的地貌特征,采用图例系统和地貌晕渲相结合的方法表示毛乌素沙漠的具体地貌类型,其中图例系统包括底色、符号、代码和注记等多种表示方法,地貌晕渲的使用增强了地貌的立体感,使地图看起来更加美观。
2018 Vol. 38 (3): 508-515 [
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古气候与环境变化
516
苏志珠, 吴宇婧, 孔梦园, 马义娟, 梁爱民, 柳苗苗, 张彩霞
常量元素记录的毛乌素沙地东南缘全新世气候变化
Hot!
毛乌素沙地处于中国季风边缘的半干旱区,对气候变化响应敏感,是研究过去全球气候变化的理想场所。对沙地东南缘锦界剖面全新统砂质黄土-古风成砂-古土壤互层沉积序列进行研究,在OSL测年基础上,通过沉积物常量元素氧化物含量及其比值分析,结合粒度、磁化率特征,探讨了毛乌素沙地东南缘7.9 ka BP以来气候变化。结果表明:(1)地层常量元素氧化物以SiO
2
和Al
2
O
3
为主,其他元素含量依次为Na
2
O、K
2
O、Fe
2
O
3
、CaO、MgO。各种元素活动性不同,K、Na活动性较强,易淋失;Si活动性较稳定,风成砂中易富集;Ca、Mg、Al、Fe活动性较弱,古土壤中富集。(2)7.9 ka BP以来气候变化分为6个阶段。7.9～7.3 ka 最温暖湿润时段;7.3～6.8 ka,气候转冷干;6.8～4.3 ka,整体上温暖湿润,期间存在2次由暖湿变冷干的波动,并出现过6次风沙活动,即6.6～6.3、6.1、5.9、5.7～5.5、5.3～5.0、4.7～4.4 ka;4.3～2.5 ka BP,气候转冷干;2.5～1.8 ka BP出现过短暂湿润期,但暖湿程度不及全新世中期;1.8 ka BP以来气候渐趋干旱并接近现代气候。(3)全新世气候变化与毗邻的萨拉乌苏河流域、浑善达克沙地等记录的气候变化具有很好的一致性,这是通过东亚冬夏季风强弱消长变化对全球变化的区域响应。
2018 Vol. 38 (3): 516-523 [
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生物与土壤
524
张志永ab, 杨晓晖b, 张 晓b, 刘艳书b, 时忠杰
浑善达克沙地榆树(Ulmus pumila)种群结构和动态特征
榆树(Ulmus pumila)疏林是一种以榆树为优势种的疏林草地类型,榆树的存在对于维持区域生态稳定性具有重要意义。采用空间代替时间的方法,通过编制静态生命表,绘制存活、死亡率和消失率曲线,同时应用生存函数、积累死亡率函数、死亡密度函数和危险率函数分析了浑善达克沙地榆树的种群结构和发展动态。结果表明:在4个区域中,榆树的种群密度、胸径、树高、冠幅具有一定的差异性,东部区域的种群密度最大,胸径、树高、冠幅最小。榆树种群的年龄结构呈现2个峰值,存在断层问题。榆树种群整体呈现前期锐减、中期稳定、后期衰退的动态特征。前期数量锐减可能是自然灾害、土地沙化、牲畜啃食以及人为破坏等干扰活动综合作用的结果,后期衰退可能是榆树个体间对水分、光照、养分等生存因子相互竞争的结果。本研究区域存在数量较多的榆树幼苗,在合理的经营管理措施下,榆树可以实现种群的自主更新。该过程可能需要至少30 a的时间,需要长期稳定的政策支持。
2018 Vol. 38 (3): 524-534 [
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535
曹 瑞, 刘果厚, 兰 庆, 刘冠志, 慕宗杰, 桂 荣, 刘利红, 王 健
浑善达克沙地飞播区植被动态
采用空间代替时间的方法,连续4年对浑善达克沙地飞播区(1999—2015年)植被进行调查,分析飞播植被演替进程中群落物种组成、多样性以及飞播植物种群盖度的动态变化,以期揭示飞播措施下的植被恢复规律,为飞播区植被稳定性维持提供依据。结果表明:(1)对照与演替初期生活型以一、二年生草本植物为主,随着演替时间的增加,多年生植物种类增加,逐渐取代一、二年生草本植物优势地位;演替9 a时原生植物入侵明显。(2)演替4 a时Pielou均匀度指数最高,演替9 a时Partrick丰富度指数最高,演替10 a时Shannon-Wiener多样性指数最高,在演替进程中,3个指数变化不一致。(3)羊柴种群在演替8 a时达到峰值(68.33%),种群能维持较长时间;白沙蒿种群在演替3 a时达到峰值(10.17%),在演替11 a时退出;沙打旺种群在演替4 a时达到峰值(12.67%),在演替9 a时退出;沙地榆种群盖度呈缓慢增加的线性趋势。飞播措施下浑善达克沙地植被能快速恢复,有利于植被自然演替。在浑善达克沙地生态建设中,应先考虑沙地的恢复力再决定是否飞播。
2018 Vol. 38 (3): 535-544 [
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545
田桂泉, 韩淑美, 苏日古嘎
大青沟国家自然保护区地面苔藓植物分布格局
用双向指示种分析(TWINSPAN)、除趋势对应分析(DCA)和典范对应分析(CCA)研究了大青沟国家自然保护区32个样地36种地面生苔藓植物分布格局。TWINSPAN和DCA分析结果显示,地面生苔藓植物群落可以分成双色真藓(
Bryum bicolor
)-小石藓(
Weissia controversa
)群落、西伯利亚瘤冠苔(
Mannia sibirica
)+小石藓(
Weissia controversa
)群落、密叶绢藓短柄变种(
Entodon compressus
var.
zikaiwiensis
)-密叶绢藓(
Entodon compressus
)+反扭藓(
Timmiella anomala
)群落、绒叶青藓(
Brachythecium velutinum
)-鳞叶藓(
Taxiphyllum taxirameum
)+尖叶匐灯藓(
Plagiomnium cuspidatum
)群落和地钱(
Marchantia polymorpha
)+曲肋薄网藓(
Leptodictyum humile
)-鳞叶藓(
Taxiphyllum taxirameum
)-柳叶藓(
Amblystegium serpens
)+平肋提灯藓(
Mnium laevinerve
)群落5组,对应分布在羊草(
Leymus chinensis
)草地、西伯利亚杏(
Prunus sibirica
)灌丛、大果榆(
Ulmus macrocarpa
)林、蒙古栎(
Quercus mongolica
)林和水曲柳(
Fraxinus mandschuria
)林。CCA分析结果显示,影响苔藓植物分布的主要因子有土壤水分、乔木盖度、空气湿度、凋落物盖度、草本层盖度等。
2018 Vol. 38 (3): 545-552 [
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553
童新风, 杨红玲, 宁志英, 张子谦, 李玉霖
科尔沁沙地优势固沙灌木的生物量预测模型
灌木生物量预测模型对于快速估算固沙灌木林生产力具有重要作用。以科尔沁沙地3种常见的固沙灌木小叶锦鸡儿(
Caragana microphylla
)、差不嘎蒿(
Artemisia halondendron
)、黄柳(
Salix gordejevii
)为对象,基于对灌木地上、根系和整株生物量及高度、冠幅等的测定,建立3种灌木地上、根系和总生物量的估算模型,通过决定系数(
R
2
)、估计值的标准误(SEE)和回归检验显著水平(
P
<0.05)筛选最优的生物量预测模型。结果表明:小叶锦鸡儿和黄柳生物量的最佳估算变量为冠幅体积,而差不嘎蒿的最佳预测变量为冠幅面积。幂函数回归模型具有最大的R2和较小的SEE,说明相对生长方程是估算小叶锦鸡儿、黄柳、差不嘎蒿灌木生物量较理想的模型。通过实测值检验,3种灌木幂函数模型预测生物量的预估精度在93%以上,具有较好的预测精度。
2018 Vol. 38 (3): 553-559 [
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560
司守霞, 李宜轩, 回 嵘, 刘立超, 谢 敏, 王艳莉
降雪对荒漠生物土壤结皮光合生理特性的影响
生物土壤结皮(BSC)广泛分布在干旱、半干旱区,对荒漠生态系统的稳定、平衡等具有重要意义。初步探讨了降雪量对腾格里沙漠东南缘藻类、地衣和藓类结皮叶绿素荧光参数、光合色素、丙二醛(MDA)及可溶性蛋白含量的影响。结果表明:结皮光合生理特性对降雪量的响应有显著差异。适量降雪激发3种结皮PSII反应中心,引起光合色素、可溶性蛋白合成升高,MDA含量降低;过量降雪导致藻类和地衣结皮光合电子传递受阻,光合色素、可溶性蛋白合成减少,MDA含量升高,产生光抑制现象。适量冬季降雪对结皮具有一定的促进作用,而藓类结皮更能适应极端降雪环境,但相关分子机制还需深入研究。
2018 Vol. 38 (3): 560-567 [
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568
孟阳阳, 刘 冰, 刘 婵
水盐梯度下湿地柽柳(Tamarix ramosissima)光合响应特征和水分利用效率
光合响应特征与水分利用效率研究对深入理解柽柳(
Tamarix ramosissima
)对水盐胁迫的适应性机制十分必要,可为荒漠绿洲湿地盐渍化的改善和治理提供科学指导。以荒漠绿洲湿地柽柳为研究对象,利用Li-6400光合仪测定水盐梯度下柽柳的光合参数及其对光强的响应,探讨水盐梯度对荒漠绿洲湿地植物光合作用和水分利用效率的影响机制。结果表明:荒漠绿洲湿地柽柳的净光合速率(
P
n
)呈不对称双峰型日变化趋势,河岸灌木、盐沼和绿洲草地湿地的次峰较主峰分别下降19%、8.5%和11.2%;蒸腾速率(
T
r
)表现为单峰型。在同一水盐环境下,柽柳的
P
n
和水分利用效率(
WUE
)随光合有效辐射(
PAR
)的增强先快速升高后渐趋平缓。
T
r
对
PAR
的增强表现均不敏感。盐沼湿地柽柳的最大净光合速率、光饱和点与表观量子效率均最大,光补偿点最小。柽柳光饱和点512.67~1 790
μ
mol·m
-2
·s
-1
,光补偿点16.28~19.23
μ
mol·m
-2
·s
-1
。适度的水盐含量会
促进光合作用,水盐含量过高或过低均会抑制光合速率。盐分含量越低,荒漠绿洲湿地柽柳适应光强的范围越广。适度的水分含量下降可促进水分利用效率的提高。
2018 Vol. 38 (3): 568-577 [
摘要
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578
王 玮, 杨 宁, 张莉环, 冯 起
斧翅沙芥(
Pugionium dolabratum
)脂质转运蛋白基因
PdLTP3
的克隆及其对干旱胁迫的响应
以濒危荒漠植物斧翅沙芥(
Pugionium dolabratum
)为对象,克隆脂质转运蛋白基因
PdLTP3
。运用Protparam、Multiple Sequence Alignment、MEGA、SignalP 4.1 Server、TMHMM Server v.2.0、SOPMA、SWISS-MODEL等软件对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析,并检测干旱胁迫下
PdLTP3
基因的诱导表达情况。结果表明:从斧翅沙芥cDNA中克隆到PdLTP3基因全长,开放阅读框编码116个氨基酸,预测分子量为11.7 kD,理论等电点8.91,平均亲水性系数0.569,是一个疏水蛋白质;同源比对显示其编码的蛋白质与拟南芥AtLTP3相似度较高;PdLTP3蛋白N端1~23个氨基酸序列为信号肽序列;二级和三级结构显示PdLTP3蛋白主要由α螺旋和无规则卷曲组成;干旱胁迫下
PdLTP3
基因表达量逐渐升高,5 h后表达量约为胁迫处理前的48.6倍,说明其可能参与了斧翅沙芥干旱胁迫耐受。
2018 Vol. 38 (3): 578-583 [
摘要
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584
王 乐, 杨 柳, 郭志鸿, 张玉宝, 王亚军, 杨 果, 谢忠奎
东方百合(
Lilium
)杂交品种索邦病程相关蛋白(PR1)基因的克隆与原核表达
病程相关蛋白(PR)广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答。采用cDNA末端快速克隆技术,从东方百合(
Lilium
)杂交品种索邦中克隆了PR1基因,并命名为
LhSorPR1
。
LhSorPR1
基因cDNA全长870 bp,5’非翻译区和3’非翻译区的长度分别为47 bp和274 bp。该基因的开放阅读框为549 bp,编码182个氨基酸。成熟的LhSorPR1蛋白(不含信号肽)分子量为18.19 kDa,等电点为5.69。采用同源建模方式构建的
LhSorPR1
蛋白三维结构与其模板番茄PR1蛋白p14a具有较高的相似性,说明百合PR1蛋白在结构和功能上与其他植物中的PR1蛋白具有较强的保守性。构建pCold II-
LhSorPR1
原核表达,经IPTG诱导后,目的蛋白在大肠杆菌中以包涵体形式成功表达。使用免疫印迹方法对表达的
LhSorPR1
重组蛋白进行了验证,并对带有His标签的重组蛋白成功进行了纯化。
2018 Vol. 38 (3): 584-591 [
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592
李 辉, 吴建民, 柴守玺, 常 磊, 韩凡香, 程宏波
玉米秸秆带状覆盖对西北旱地土壤温度及马铃薯产量的影响
设黑膜大垄(M1)、玉米秸秆带状平覆(M2)、玉米秸秆带状垄沟覆杆(M3)和不覆盖露地平作(CK)4个处理进行田间小区试验,对比研究不同覆盖方式对西北旱地土壤温度及马铃薯产量的影响。结果表明:M1较CK提高全生育期土壤温度0.98 ℃,主要提高了块茎膨大期5 cm土层(2015年)及淀粉积累期10 cm土层(2016年)的土壤温度;M2、M3较CK降低全生育期土壤温度1.06 ℃、0.59 ℃,主要降低了块茎形成期10 cm土层的土壤温度。两年M1、M2、M3分别平均较CK增产11.68%、21.74%、16.88%。产量与淀粉积累期至收获期单株结薯数、单株产量正相关(
r
=0.064~0.766),覆盖处理显著较CK提高淀粉积累期单株结薯数及单株产量,平水年以M1最好,偏旱年以M2最好。
2018 Vol. 38 (3): 592-599 [
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600
石 薇, 王新平, 张亚峰
腾格里沙漠人工固沙植被区浅层土壤水分对降水和生物结皮的响应
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选择腾格里沙漠东南缘人工植被区3种典型的地表覆被类型(藓类结皮、藻类结皮和流沙)土壤为对象,选取发生在7月和9月的两次降水事件,研究浅层土壤(3、5、10 cm)水分入渗与再分布过程。结果表明:浅表层3 cm深度土壤水分在降雨初期均表现为跳跃式增加,而在降雨中后期由于土壤剖面不同深度水势梯度减小,降水入渗速率降低,土壤水分仅呈现小幅波动。在两次降水事件中,藓类结皮和藻类结皮对降水入渗的阻碍作用比较显著,入渗速率表现为沙土＞藻类结皮＞藓类结皮;从水分再分布看,生物土壤结皮的存在致使水分再分配过程表现出明显的浅层化;降水过程结束后,结皮促进水分的蒸发损失,从而减少植被可利用水分含量。人工固沙植被区广泛发育的生物土壤结皮对降水入渗与再分布过程以及土壤水量平衡具有重要影响。
2018 Vol. 38 (3): 600-609 [
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610
刘 江, 徐先英, 张荣娟, 丁爱强, 付贵全, 赵 鹏
人工梭梭林大沙鼠(
Rhombomys opimus
)土丘斑块与鼠洞塌陷斑块破碎度及点格局
采用景观生态学的思路、点格局分析方法O-ring统计和Programita软件,对民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭林下大沙鼠(
Rhombomys opimus
)土丘斑块与鼠洞塌陷斑块的破碎度、空间分布格局,以及两类斑块与梭梭林间的空间关系进行了分析。结果表明:(1)塌陷斑块破碎度远大于鼠丘斑块,植物园整体破碎度大于新果园;(2)新果园塌陷斑块在0～3.8 m尺度上趋于聚集分布,3.8～5 m尺度上随机分布,5～10 m尺度上均匀分布;新果园中鼠丘斑块与植物园中塌陷斑块在整个尺度上基本随机分布;植物园鼠丘斑块在0～4.6 m尺度上聚集分布,4.6～10 m尺度上随机分布;(3)两样地中人工梭梭林对塌陷斑块影响较小,植物园中梭梭林在1～4.4 m尺度上有利于鼠丘斑块的保存,而新果园中梭梭林对鼠丘斑块影响较小;(4)两类斑块平均面积在两样地间和梭梭冠内外均无显著差异。
2018 Vol. 38 (3): 610-618 [
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619
李慧茹, 刘 博, 王汝幸, 刘 伟, 方 依, 杨东亮, 邹学勇
土壤粒度组成分析方法对比
土壤粒度组成测定有多种方法,每种方法的原理不同,测得的结果存在显著差异。阐明不同方法测得粒组成存在差异的原因,选择恰当的方法或者建立不同测定方法之间的换算关系,对准确地确定土壤粒度组成具有重要意义。采用5种方法对5种土壤样品进行粒度测定,结果表明:吸管法测得平均粒径最小,且细颗粒含量较高;扫描电镜法测得平均粒径最大,且粗颗粒含量较高;除CaCO
3
含量最高的土壤样品外,其他4种土壤样品用不同测定方法测得的粒度分布范围大致相同。吸管法与激光衍射法测得颗粒含量之间存在显著相关关系,扫描电镜法与筛析-激光衍射法的粗颗粒之间也存在显著相关关系。筛析-激光衍射法的测定结果适用于土壤风蚀研究,扫描电镜法适用于测定粒度分布范围较窄的土壤样品,激光衍射法适用于测定团聚体较少的土壤样品。
2018 Vol. 38 (3): 619-627 [
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天气与气候
628
肖 南, 董治宝, 南维鸽, 崔徐甲, 李 超, 肖巍强, 李露露
1957—2014年库布齐沙漠地面风场特征
风对沙漠化过程具有重要影响,起沙风是塑造沙漠地貌格局的主要动力。根据1957—2014年库布齐沙漠周边4个基准气象站的地面风资料,从风速、风向和输沙势等方面分析库布齐沙漠的地面风场特征。结果显示:(1)库布齐沙漠的起沙风频率与平均风速有很高的相关性;(2)年平均风速为2.7 m·s
-1
,全年盛行风向为WNW-NW,为中等变率锐双峰风况,合成输沙风向约为310°。4月风速最大,为中等变率环境;8月风速较小,为高变率环境;1月风速最小,为低变率环境。3—6月风速最大,风向集中度一般;11月至翌年2月风速较大,风向集中度高;7—10月风速最小,风向集中度差;(3)20世纪80年代中后期和2007年前后风速、起沙风频率和输沙势发生了较大变化,尤其是2007年前后由减小向增大发展;(4)大气环流和地表粗糙度的改变是库布齐沙漠地面风场变化的重要原因。
2018 Vol. 38 (3): 628-636 [
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637
热伊莱·卡得尔, 玉苏甫·买买提, 玉素甫江·如素力, 阿迪来·乌甫, 艾则孜提约麦尔·麦麦提, 姜 红
伊犁河谷2001—2014年地表温度时空分异特征
地表温度是地表能量平衡、区域和全球尺度地表物理过程的一个重要因子。为了辨析中国西北干旱区“天山湿岛”——伊犁河谷的地表温度时空分异,采用趋势分析法和空间数据统计法,探讨了2001—2014年不同土地利用/覆盖类型下地表温度时空变化规律,分析地表温度的时空分异特征及原因。结果表明:(1)MODIS LST产品的精度(平均
R
2
=0.90)能够满足伊犁河谷地表温度时空变化分析的要求;(2)空间上,地表温度呈现出中部高四周低的变化趋势,高温区面积约占总面积的41%,低温区面积约占总面积的23%;时间上,伊犁河谷平均地表温度的年际波动较大,以2013年、2006年、2007年和2008年尤为突出;地表温度的年内变化呈现出单峰型分布,地表温度高值集中在3—8月,最高值出现在7月;(3)不同土地利用/覆盖类型下年均地表温度分布的总体特征为建设用地最高,稀疏草地、旱地等次之,冰川/积雪最低;(4)伊犁河谷地表温度变化趋势呈严重减少、基本不变和轻微增加区域面积分别占5%、37%和26%,以基本不变和轻微增加为主。伊犁河谷地表温度时空变化不仅受大尺度气候变化影响,还受土地类型差异影响,两者共同构成了不同地理区域及景观的温场格局,绿色植被对地表温度时空分布具有重要的调节作用。
2018 Vol. 38 (3): 637-644 [
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水文与水资源
645
白 涛, 麻 蓉, 马 旭, 哈燕萍, 黄 强
黄河上游沙漠宽谷河段水沙阈值与输沙特征
围绕黄河上游沙漠宽谷河段“多大流量能冲动多大含沙量的泥沙”、“不同流量能冲走多少泥沙”两个关键问题,对沙漠宽谷河段的水沙阈值展开深入研究。通过分析各断面历年水量、沙量变化过程,揭示了沙漠宽谷河段各区间河段的冲淤规律,得到不同区间河段、不同含沙量情况下的水沙阈值系列。基于水量平衡原理与输沙量平衡原理,分析各断面冲沙输沙流量、含沙量与输沙量之间的关系,建立场次洪水的河道输沙量计算模型,量化水量与沙量的转化效果。通过实例计算,不考虑沙漠宽谷河段水沙调控时,头道拐站的输沙量为0.124×108 t,沙漠宽谷河段的冲刷量为0.0527×108 t,考虑水沙调控时,输沙量增加近4倍。水沙调控显著改善了沙漠宽谷河道的水沙关系,冲刷了河槽, 验证了水沙阈值及输沙量计算的准确性和可靠性。
2018 Vol. 38 (3): 645-650 [
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651
张 婕, 刘龙涛, 王 刚
黑河干流正义峡-狼心山段河道渗漏量计算及模拟
综合考虑来水条件和渗漏容量,利用平均水面宽度与渗漏率的乘积求得单位长度渗漏量,采用水面宽度的变化表征渗漏面随水流起伏变化,建立了黑河正义峡-狼心山段河道渗漏模型,模拟了2005—2013年河段渗漏量变化;并以此建立了河道前期过水和未过水条件下正义峡流量和正义峡-狼心山段渗漏量之间的关系。结果表明:(1)强烈渗漏条件下天然河道水流演进模型对正义峡-狼心山段渗漏模拟效果较好,总体误差小于5%;(2)模型模拟的2005—2013年年均渗漏量为2.69×10
8
m
3
,与以水量平衡计算的年均2.84×108 m
3
大致相当,绝对误差为0.15×10
8
m
3
,表明模型模拟的结果较好;(3)正义峡流量和正义峡-狼心山段河道渗漏量呈显著的指数关系,实际调度工作中,可利用该模型计算渗漏量并预测下游的来水过程。
2018 Vol. 38 (3): 651-656 [
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生态与经济
657
吴 敏, 温小虎, 冯 起, 尹振良, 杨林山
基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价
为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林(RF)模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl-、SO
2-
4
、NO
-
3
、Na
+
、NH
+
4
含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明:盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO
-
3
含量;其次是NH
+
4
、SO
2-
4
、Na
+
、Cl
-
含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。
2018 Vol. 38 (3): 657-663 [
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664
张军峰, 孟凡浩, 包安明, 李长春, 齐修东, 刘 铁, 张鹏飞
新疆孔雀河流域人工绿洲近40年土地利用/覆被变化
区域尺度土地利用/覆被变化(LUCC)时空特征及驱动力是研究大尺度变化乃至全球变化演变过程的基础,而干旱区LUCC对区域水文、生态影响尤为显著,是全球变化研究的重点之一。以新疆孔雀河流域上游作为研究区,基于1977—2015年6期Landsat数据,采用多规则人机交互目视解译的方法完成LUCC制图,并利用LUCC模型从数量变化、空间变化、土地利用集约程度变化等多方面分析了近40年来该区域LUCC特点及演变机制。结果表明:(1)研究区仅有耕地和建设用地面积增加,且增幅均在200%以上,其他土地类型面积则均有不同程度的减少;(2)耕地变化呈现出空间集聚现象,而建设用地的扩张则呈现空间连续性;(3)2000年前后自然植被经历小幅退化—恢复过程;(4)受西部大开发、塔里木河生态综合治理工程等多种因素影响,2000—2005年间,空间变化的综合动态度最高(2.76%);(5)自然因素影响较小,人口增长和政策因素是主要驱动因子。
2018 Vol. 38 (3): 664-672 [
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673
张立杰, 李 健
西江流域环境资源公平性评价
分别从经济总量、人口规模和生态容量的视角,利用环境基尼系数和生态负荷系数,对西江流域资源环境利用的公平性进行了分析。结果表明:(1)从经济总量的视角分析,西江流域城市间能源消耗和化学需氧量(COD)排放比较一致,用水量差距偏大。经济发达地区的环境公平性总体上优于经济欠发达地区。(2)从人口规模的视角分析,西江流域城市间能源消耗、用水量和COD排放比较一致,环境公平性总体较好。(3)从生态容量的视角分析,西江流域能源消耗、用水量和COD排放、SO2排放资源环境基尼系数都超过了0.4的警戒线,且普遍高于GDP和人口对应的资源环境基尼系数,环境公平性总体上较差。(4)西江流域基于GDP、人口和生态容量的SO
2
排放资源环境基尼系数均超过了0.4的警戒线,地方政府应积极采取有效措施,降低SO
2
的排放量。
2018 Vol. 38 (3): 673-680 [
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