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  • 水土资源
    王艺璇, 邓晓红, 范慧文青, 韩江哲, 李宗省
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1004-1020. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.05 cstr: 32277.14.AZR.20250605

    随着全球水资源短缺问题的日益加剧,准确评估水资源承载力已成为实现区域可持续水资源管理和应对气候变化挑战的关键。鉴于水资源-生态-社会系统的复杂性,单一评价方法难以全面揭示其多维交互与动态变化过程。本文综述了水资源承载力评价中耦合模型方法的应用现状与研究进展,通过系统分析法、综合评价法以及机器学习等主要评价方法,揭示其在水资源承载力评价中的优势与局限性,并特别探讨了这些方法在干旱区应用时面临的挑战。本文从动态反馈机制、非线性建模能力、数据驱动性以及适用性等方面对不同方法进行了横向对比,分析了各方法在干旱区应用的适用性与局限性,并探讨了耦合模型的可行性,为解决干旱区水资源承载力问题提供了新的思路。未来研究应聚焦于多模型集成与数据驱动优化,以提升模型的泛化能力和适用性,推动水资源管理从静态评价向动态模拟和精准预测转变,为干旱区乃至全球的水资源可持续利用提供科学支持。

  • 农业生态
    林琦, 张彦龙, 曹亮明, 王小艺, 肉孜·吐热普, 高桂珍
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1348-1356. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.17 cstr: 32277.14.AZR.20250717

    近年在新疆伊犁发现危险性害虫虹彩窄吉丁Agrilus viduus Kerremans,目前该虫已传入野果林腹地,对野苹果和野杏造成了危害。通过野外普查、定点观察和室内饲养,初步明确了该虫在野果林地区的分布范围、生活史、危害特征和寄主植物种类。该虫在伊犁新源县、巩留县、霍城县、特克斯县域内均有分布,已进入了这些县区分布的野果林。该虫1年发生1代,5月上中旬开始活动,7月上旬开始羽化,7月下旬为羽化高峰期,7月中旬成虫开始产卵,8月上旬羽化陆续结束,11月上旬以2~3龄幼虫开始越冬。危害形式主要以幼虫蛀食寄主植物的韧皮部、形成层和木质部,幼虫种群数量高时可致死寄主。该虫在野果林中可危害野杏Armeniaca vulgaris、野苹果Malus sieversii以及其他种类的野生果树资源。该虫产卵特性较特殊,卵成堆产于树皮表面,然后用分泌物覆盖卵形成卵鞘。虹彩窄吉丁卵鞘分布与树木的高度相关,主要分布在树高120~240 cm范围;卵鞘分布还与枝条粗细相关,多分布于直径2~3 cm枝条上。通过查阅文献和实际调查,可判断该虫是新疆野果林的新入侵害虫,危险性大,应引起相关主管部门的重视,需要根据其生物学特性,利用物理防治、生物防治和化学防治相结合的方法进行应急根除。

  • 生态与环境
    刘小明, 郑世妍, 乔占明
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1080-1092. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.11 cstr: 32277.14.AZR.20250611

    当前生物多样性减少,对生态系统服务产生不利影响,探究三江源土地利用和生境质量时空演变特征对区域内生态保护修复具有重要意义。本研究基于PLUS模型和InVEST模型生境质量模块,多情景模拟预测土地利用变化和估算生境质量。 结果表明:(1) 历史时期内,草地向未利用地转移面积为9663.53 km2,转移面积占比最大,未利用地向草地转移面积仅为3659.27 km2,三江源地区草地向未利用地退化现象比较严重。(2) 2030年土地利用与生境质量多情景预测结果显示,均是生物多样性保护优于草地保护优于水资源保护优于自然发展情景。(3) 未利用地向草地转移对提高生境质量的贡献率最高为0.7167,其次是未利用地向水域转移贡献率为0.2603。推进生物多样性保护策略,解决草畜矛盾并加大对未利用地的治理,减少草地向未利用地的转移,有利于减缓生境质量降低。

  • 天气与气候
    马正权, 闫劲烨, 帕丽达·牙合甫, 阿力木·阿巴斯
    干旱区研究. 2024, 41(12): 2004-2014. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.03 cstr: 32277.14.AZR.20241203

    近地面O3对我国空气质量的影响愈发严重,成为了大气污染治理的首要污染物,新疆虽位于我国西北地区,但近年来O3问题时有发生,特别是乌鲁木齐市和喀什市。因此,对乌鲁木齐市和喀什市O3的变化特征及潜在来源进行分析,运用后向轨迹模型探讨乌鲁木齐市和喀什市O3的传输路径、潜在源区及其影响因素。结果显示:(1) 时间变化上,2015—2022年乌鲁木齐市和喀什市O3浓度在2018年达到峰值,2018年后小幅度下降,之后变化趋于稳定,O3浓度季节变化明显,夏季最高,存在“周末效应”和昼夜变化。(2) 后向轨迹分析结果表明,2015—2022年乌鲁木齐市和喀什市的气流轨迹来源相似,长距离气流主要来自西部中亚地区,乌鲁木齐市气流轨迹中长距离输送轨迹占比31.86%,喀什市为15.42%;中短距离气流主要来自本地,乌鲁木齐市气流轨迹中中短距离输送轨迹占比68.14%,喀什市为84.58%。(3) 乌鲁木齐市和喀什市潜在源区覆盖面积大,乌鲁木齐市以本地源为核心潜在源贡献区域,喀什市以外来源和本地源为潜在源贡献区,2022年较2015年相比高值潜在源区范围有一定扩大。

  • 天气与气候
    沙贝宁, 杨余辉, 黄佛君, 叶茂
    干旱区研究. 2025, 42(3): 397-408. doi: 10.13866/j.azr.2025.03.01 cstr: 32277.14.AZR.20250301
    基于2022—2023年19个探空站点的资料,探究西北地区对流层低、中和高层逆温时空变化特征。结果表明:(1) 在月变化上,西北地区低、中和高层的逆温特征具有一致性,在12月和次年1—2月最大,6—8月最小。(2) 在空间分布上,低、中和高层的逆温特征空间分布差异显著。低层逆温中,新疆北部地区低层逆温频率最大,为40%~60%;陕西北部地区低层逆温厚度最厚,为90 m以上;新疆大部分地区低层逆温强度较强,为2~3 ℃。中层逆温中,青海中层逆温频率最大,为40%~50%,中层逆温频率呈现出青海地区向外递减趋势。高层逆温中,新疆北部地区高层逆温特征尤为显著,高层逆温频率呈现以新疆北部地区为中心,向四周递减的分布趋势。(3) 西北地区低层逆温的发生与地面辐射、地形有关,中层逆温的发生与暖平流、下沉运动有关,高层逆温的发生可能与温带对流层顶和臭氧有关。(4) 受太阳辐射和地面辐射冷却影响,西北地区夏季0 ℃层高度以下,逆温强度强;0 ℃层高度以上,逆温强度弱。
  • 植物生态
    瞿宇阳, 文田田, 刘佳敏, 阎平
    干旱区研究. 2025, 42(1): 97-107. doi: 10.13866/j.azr.2025.01.09 cstr: 32277.14.AZR.20250109

    菟丝子属(Cuscuta)植物因茎全寄生的特点全属均被列为检疫植物,探究菟丝子属植物在中国潜在空间分布特点对其防治有重要作用。本研究选取杯花菟丝子(C. cupulata)、原野菟丝子(C. campestris)、单柱菟丝子(C. monogyna)3种菟丝子属植物为研究对象,结合其已有地理分布记录932条、野外考察记录144条和20个环境变量,应用最大熵模型和ArcGIS,预测其在当前和未来(2041—2060年、2061—2080年)SSP2-4.5温室气体排放浓度场景下的潜在适生区分布,并将当前气候情景下菟丝子属3种植物的适生区与土地利用数据进行叠加分析。结果表明:(1) 受试者工作特征曲线下的面积(AUC)均大于0.9,预测精度较高。(2) 影响菟丝子属3种植物适生区分布的主要环境因子存在差异,但均是气候因子占主导,地形因子的贡献率相对较小。(3) 当前气候情景下杯花菟丝子与单柱菟丝子适生区多分布于我国北方,而原野菟丝子适生区除了在北方有分布外亦在东南沿海有大面积覆盖,并且未来3种菟丝子属植物均表现出向我国北部扩张的趋势。(4) 当前时期菟丝子属3种植物的适生区大部分土地已经被开发利用。

  • 水土资源
    刘佳月, 寇威, 原建强, 薛少琪, 王旭东
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1246-1256. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.08 cstr: 32277.14.AZR.20250708
    为探明有机肥配合中微量元素后在风沙土中的矿化特征及其对土壤有机碳组分的影响,采用室内培养试验和田间试验,研究了有机肥和添加中微量元素后的有机肥在风沙土的分解率及残留率及其不同施用水平对土壤有机碳、活性有机碳、颗粒有机碳、矿质结合态有机碳、微生物碳以及氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸含量的影响。结果表明:与施用有机肥相比,室内培养试验下添加中微量元素的有机肥降低了土壤有机碳的矿化量;田间试验下添加中微量元素的有机肥进一步提高了土壤中活性有机碳(1.79%~1.99%)、低活性有机碳(2.20%~4.91%)、矿质结合态有机碳(3.89%~7.95%)、微生物量碳含量(1.71%~8.10%),同时提高了土壤氨基葡萄糖(3.46%~6.32%)、氨基半乳糖(1.21%~13.32%)、胞壁酸(2.41%~6.14%)和微生物残体碳含量(2.70%~4.99%);降低了土壤高活性有机碳(0.71%~1.48%)和颗粒有机碳含量(4.91%~5.86%),但差异不显著;说明添加中微量元素后的有机肥在一定程度上可以减缓有机肥在风沙土中的矿化,提高土壤中活性有机碳、低活性有机碳、矿质结合态有机碳、微生物量碳含量,促进有机碳的周转和固存。
  • 生态与环境
    李琪, 党国锋, 鱼腾飞, 张浪, 陈薇宇
    干旱区研究. 2025, 42(2): 360-371. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.15 cstr: 32277.14.AZR.20250215

    客观、准确、及时地评价生态环境质量时空变化及驱动力对生态环境保护方案与政策的制定具有重要意义。以阿拉善左旗为例,基于Google Earth Engine(GEE)平台构建了干旱区改进的遥感生态指数(Remote Sensing-based Ecological Index,RSEI),分析了近30 a(1991—2021年)RSEI的时空变化及其驱动力。结果表明:(1)近30 a阿拉善左旗RSEI呈波动上升趋势,其中2012年RSEI最大(0.360),2007年最小(0.264)。(2)近30 a阿拉善左旗生态环境改善区面积(RSEI>0.2,3.15%)大于退化区(RSEI<-0.2,2.48%),无变化区面积最大(-0.2<RSEI<0.2,94.37%)。RSEI较差的区域主要分布在裸地区域,而林地、草地、耕地、不透水面区域RSEI逐渐变好。(3)1991—2021年Global Morans’I指数在0.600~0.650之间,表现出较高的聚集特征。(4)从线性混合效应模型的结果来看,引起RSEI变化的原因,人类活动占89%,气候变化占11%。综上所述,近30 a来阿拉善荒漠区生态环境质量整体逐步改善,腾格里沙漠北缘局部地区生态环境质量提升显著,人类活动尤其是飞播造林工程起到了关键作用。

  • 植物生态
    李善家, 李来周, 缪潆祥, 苟伟, 苏培玺
    干旱区研究. 2025, 42(3): 480-488. doi: 10.13866/j.azr.2025.03.08 cstr: 32277.14.AZR.20250308
    河西走廊不同生活型植物叶片功能性状的变异特征及其权衡关系对保持该地区生态系统稳定具有重要意义。为了解不同生活型植物对干旱环境的适应机制及其生态适应策略,沿河西走廊由东南向西北自然降水递减梯度设置东段、中段、西段调查样地,选取26种优势荒漠植物,其中灌木14种,草本12种,分析了14项叶片关键功能性状的变异特征和区域格局,探讨了叶片功能性状间的权衡关系与适应策略。结果表明:(1) 河西走廊荒漠植物优势种叶片束缚水含量(BW)、碳磷比(C:P)、植株高度(H)、叶片自由水含量(FW)变异系数超过100%。(2) 河西走廊东、中、西段不同区域植物表现出多样化的生存策略,东段灌木、草本植物在叶经济谱(LES)中的位置更靠近“缓慢投资-收益”型物种一端,中段灌木位于LES“缓慢投资-收益”型物种一端,草本则更靠近“快速投资-收益”型物种一端,西段灌木在资源丰富条件下采取“快速投资-收益”型策略,草本植物则在不利的土壤条件下采取“缓慢投资-收益”型策略。综上所述,植物生存策略受多种生态因素影响,通过性状间的优化组合与资源权衡分配实现对干旱环境的适应。
  • 天气与气候
    马超, 刘艳, 刘晶, 杨莲梅
    干旱区研究. 2025, 42(2): 223-235. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.04 cstr: 32277.14.AZR.20250204

    空中云水含量对于改善区域水资源具有重要的影响,利用1979—2022年ERA-5逐月再分析资料和EOF分解等方法,深入分析了塔里木盆地夏季云水资源的时空分布特征。结果表明:(1)塔里木盆地大气水汽含量呈西多东少、北部略多于南部的空间分布特征,盆地整层水汽含量近44 a呈增加趋势。(2)EOF两个模态显示,夏季盆地水汽输送主要以全区一致型为主,西南部多东北部少型次之。(3)盆地夏季总云量、云水含量呈南北多,中间少的分布,山区云量多于绿洲和沙漠区。盆地夏季云冰水含量北部多于南部,云液水含量南部多于北部。盆地云液水含量最大集中在帕米尔高原,云冰水含量峰值位于天山山区。(4)昆仑山山区及昆仑山北坡地区以含水性中低云为主,天山山区云水厚度更深且云冰水含量较大。2000年后昆仑山、昆仑山北坡云水含量呈明显增加趋势,天山山区云水含量呈减少趋势。研究结果可为塔里木盆地开展空中云水含量评估和人工影响天气作业提供一定的科学依据。

  • 生态与环境
    王浩, 李生宇, 王海峰, 范敬龙, 崔珂军
    干旱区研究. 2025, 42(2): 349-359. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.14 cstr: 32277.14.AZR.20250214

    风沙活动引起地表侵蚀或堆积,影响光伏电站的安全运行。为阐明沙漠光伏电站地表风蚀的发生机制,通过风洞实验与数值模拟,分析了不同风速条件下(6 m∙s-1,8 m∙s-1,10 m∙s-1),光伏板在正、反风向下的风速流场特征及蚀积变化规律。结果表明:(1)光伏板改变了近地表风速和流场,形成了板前气流抬升区、板下气流加速区、板后涡流减速区及板尾气流恢复区;板下近地表风速显著增加,易掏蚀,而板后风速降低,易堆积。(2)反风向时,光伏板板下“狭管效应”导致气流加剧,风蚀明显大于正风向气流,而板后堆积与背风侧的涡流减速有关。(3)光伏电站边缘光伏阵列板下风蚀最为严重,而电站内部光伏阵列则风蚀较轻;随着光伏组件高度增加,板下风蚀有所减轻。研究结果可为沙漠光伏电站沙害防治和高效生产提供科学依据。

  • 天气与气候
    赵世康, 穆振侠, 李刚, 杨荣钦, 黄娩婷
    干旱区研究. 2025, 42(2): 191-201. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.01 cstr: 32277.14.AZR.20250201

    大气可降水量(PWV)是表征大气中水汽含量的重要指示因子,明确PWV与降水的转化机制对水资源高效利用具有重要意义。本文以新疆为研究区,基于多源数据计算PWV,并以探空数据为参考,评估ERA5全球大气再分析数据计算PWV的优劣,借助降水转换率(PCE)揭示PWV与降水的转化关系。结果表明:(1)ERA5计算的PWV精度较高,与传统依托探空数据确定的PWV的相关系数和均方根误差分别为0.98和2.6 mm。(2)1960—2020年新疆PWV总体呈增加趋势,增幅为0.1 mm·(10a)-1;小波频谱显示研究区PWV变化周期以短周期为主,分别为2.6 a、6 a。(3)从点尺度来看,PCE随站点降水量的增加而升高;从线尺度来看,PCE的变化规律在经度方向上呈“U”型,在纬度方向上大致呈“L”型;从面尺度来看,PCE的高值区主要分布在林地、坡度为25°~35°范围及海拔5000 m以上的区域,分别为7.17%、5.8%和5.1%;(4)降水丰枯异常典型年PCE差异明显,辐合强、水汽上升运动强烈的特丰水年,引起了较高的PCE,平、枯水年PCE较低。(5)北极涛动指数和太平洋十年振荡是影响全疆PCE的主要因素,由于不同区域间因气候和地形等因素的差异,PCE受控因子存在一定的差异。研究结果可为新疆地区空中水资源利用及降水转化评估提供理论参考。

  • 生态与环境
    李治明, 张国飞, 邢捷, 杨磊, 王卫东, 曹娟
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1103-1113. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.13 cstr: 32277.14.AZR.20250613

    构建生态安全格局,精准识别生态修复关键区域,是推进国土空间生态修复的前提和保障。陇南市作为国家重点水源涵养区和长江上游生态安全屏障,其生态安全至关重要。本研究采用InVEST模型评估生态系统服务功能,结合形态学空间格局分析(MSPA)方法和电路理论构建陇南市生态安全格局并分析其演变规律。 结果表明:(1) 2000—2022年生态源地面积增加,其中康县、徽县和成县增加显著,呈现出南多北少的空间分布格局。(2) 平均阻力值呈先下降后上升的变化趋势,生态廊道长度呈先增加后减小,研究期内生态廊道净减少长度约508.94 km,空间上由中部向东南部移动的趋势。(3) 生态夹点主要位于阻力低值区域,以林地、耕地和草地为主,面积逐年减少,同期净减少面积约144.84 km2;生态障碍点数量和面积均有所减少,集中在武都区、礼县和宕昌县。研究结果可以为制定陇南市生态修复规划和区域经济高质量发展提供科学依据。

  • 天气与气候
    孔祥伟, 李晨蕊, 邸文婧, 杨毅, 付正旭, 杨秀梅
    干旱区研究. 2025, 42(6): 970-980. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.02 cstr: 32277.14.AZR.20250602

    利用2010—2021年甘肃河东地区夏季逐小时降水观测资料,筛选出50次区域性短时强降水天气过程,从天气过程的角度分析短时强降水的强度、时空分布等特征。 结果表明:(1) 每次天气过程中,短时强降水的强度主要为20~30 mm·h-1,其占比均在60%以上,超过40 mm·h-1的占比不足10%。74%的区域性短时强降水天气过程中会出现强度超过50 mm·h-1的短时强降水。(2) 区域性短时强降水主要发生在6月中旬至8月下旬,高发期为7月下旬至8月中旬,每年都会发生,但发生频次的年际间差异较大,这与西太平洋副热带高压位置、来自南海或东海的异常暖湿水汽输送及中低纬度天气系统相互作用形成显著的斜压性特征密切相关。(3) 区域性短时强降水过程的平均落区面积仅占河东地区总面积的3.17%,且短时强降水的空间分布有地域特征,高发区主要集中在太子山、秦岭西延伸段、六盘山及子午岭附近,发生频次大值中心一般伴随着超过40 mm·h-1的短时强降水。(4) 不同环流形势下短时强降水站次分布差异明显,高原槽东移型站次分布较离散,整体而言出现短时强降水站次最多;副高边缘西南气流型中位数为四种类型最低;两高切变型短时强降水出现站次比较集中,西北气流型出现站次最少。短时强降水强度的分布差异不明显,30~50 mm·h-1的降水更多出现在两高切变型中。

  • 生态与环境
    王旭旻, 高鑫, 胡子豪, 周杰
    干旱区研究. 2025, 42(2): 333-348. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.13 cstr: 32277.14.AZR.20250213

    风水交互作用对风沙地貌的形态和空间分布格局具有十分重要的塑造作用,如何量化河流对风沙地貌的影响一直是风沙地貌研究的难点。选取塔克拉玛干沙漠的和田河流域及其两侧风沙地貌作为研究对象,基于高分辨率遥感影像、DEM和NDVI数据,通过典型横断面相关特征参数对比、风沙地貌格局和河道形态参数的变化分析等方面的研究。结果表明:(1)在和田河与风沙地貌交汇区,NDVI值0.05可作为判别河流对风沙地貌格局影响的临界值,据此确定了和田河对风沙地貌的影响范围,面积约为20700 km2,宽度介于6~121 km。(2)和田河的河道形态变化较小,难以引起河道长距离的侧向迁移,对两侧风沙地貌的影响区域不会发生显著变化;风水交互作用过程中河流起主导作用,其中南段属于完全由河流主导型、北段属于主要由河流主导型。(3)可识别的风沙地貌分布格局为:从河道向两侧依次为灌丛沙丘、线形沙丘、横向沙垄和格状沙丘,这一格局是长期风水交互作用的结果。研究结果对于理解类似地区河流对风沙地貌格局的影响具有借鉴意义。

  • 农业生态
    邢欣然, 张祎, 李鹏, 刘晓君, 陶清瑞, 任正龑, 胥世斌
    干旱区研究. 2024, 41(11): 1969-1980. doi: 10.13866/j.azr.2024.11.16 cstr: 32277.14.AZR.20241116

    气候变化导致长期干旱和强降雨事件的发生频率增加,从而对生态系统碳循环产生影响。因此,了解不同干湿条件土壤酶活性如何影响有机碳矿化,能够帮助深入理解碳循环机制并推进全球碳中和目标达成。据此,本研究选择黄土高原特有的控制侵蚀所修建的淤地坝为研究对象,并设计淹水胁迫、干旱胁迫和干湿循环3种处理监测土壤酶活性及有机碳矿化过程。结果表明:干湿循环对有机碳矿化存在瞬时激发效应,且有机碳累积矿化量介于干旱胁迫和淹水胁迫之间。同时干湿循环均会增加碳循环和氮循环相关酶活性,但随着循环次数的增加酶活性逐渐降低并趋于稳定。三种水分处理条件下酶活性均受到碳和磷的限制,而干湿循环次数越多碳限制越强烈,第四次干湿交替后干湿交替条件下磷限制作用超过淹水胁迫和干旱胁迫。当土壤处于干旱、淹水胁迫以及干湿循环时,限制有机碳矿化的酶活性因子也各不相同。干旱胁迫下磷酸酶因子的直接作用为99%,淹水胁迫下EAAC/N(碳循环相关酶/氮循环相关酶)和木糖苷酶因子的直接作用为87%,干旱胁迫和淹水胁迫下因子间交互作用仅为1%和13%。干湿循环条件下,磷酸酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶因子的直接作用为75%,因子间交互作用为25%,干湿循环可以显著增加因子之间的相互联系。本研究可为明晰黄土高原淤地坝建设在国家碳中和目标中发挥的作用提供理论支撑。

  • 植物生态
    柴巧弟, 马瑞, 王安林, 张富, 刘腾, 田永胜
    干旱区研究. 2024, 41(11): 1898-1907. doi: 10.13866/j.azr.2024.11.10 cstr: 32277.14.AZR.20241110

    本研究以河西走廊阻沙固沙带典型荒漠植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象,通过野外调查、样品采集、室内分析与统计相结合的方法,探讨荒漠植物对干旱环境的适应策略。因此,选取民勤绿洲阻沙固沙带和高台绿洲阻沙固沙带,分别自上风向的自然植被封育保护带和下风向的乔灌防护林带,空间结构特征较为一致的阻沙固沙带,设置3个10 m×10 m的梭梭样方和3个10 m×10 m的白刺样方。分析其叶片主要参数与环境因子的空间分布特征及其相关性,旨在为评价两种荒漠植物叶功能性状对干旱环境的适应策略提供数据支撑。典型荒漠植物均可通过调整叶功能性状以适应特定生境下的土壤和气候条件,结果表明:(1) 叶干物质含量(LDMC)和比叶面积(SLA)差异显著(P<0.05),叶有机碳(LOC)、叶氮(LN)和叶磷含量(LP)在两种生境中均呈现出极显著差异(P<0.001)。(2) 主成分分析表明,影响民勤植物叶功能性状的前3个指标因子为LN、C:N和C:P;影响高台植物叶功能性状的前3个指标因子为LP、C:N和N:P。(3) 冗余分析表明,土壤含水量(SWC)、土壤有机碳含量(SOC)和空气干燥度(AD)是影响两种荒漠植物叶功能性状变化的主要限制环境因子。

  • 水土资源
    邸彦峰, 段伟利, 周仪琪, 何超
    干旱区研究. 2025, 42(6): 993-1003. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.04 cstr: 32277.14.AZR.20250604

    将农作物灌溉用水纳入全球贸易链并分析其可持续性,对于确保水资源和粮食安全至关重要。受制于经济利益与水资源开发利用之间的矛盾,农作物贸易中虚拟水可持续性的问题尚未得到足够重视。本研究基于粮农组织提供的农作物生产与贸易链矩阵数据,采用实物贸易流分析、空间相关分析及多尺度地理加权回归等方法,系统解析了2000—2019年全球农作物虚拟水贸易的可持续性时空分布、空间关联特征以及净出口水量的驱动因素。 结果显示,近20 a来全球农作物的可持续和不可持续净出口虚拟水量(尤其是棉花)均呈现出逐年波动上升趋势(约0.20 Gm3·a-1),但随着农业技术水平提升,不可持续虚拟水量在虚拟水贸易总量中的占比有所下降,从42.31%下降至41.40%。空间分析结果表明,通过全局和局部莫兰指数分析,2000—2009年全球农作物不可持续净出口虚拟水量表现出显著的空间聚集特征,但近10 a该聚集趋势逐步减弱并趋于分散。净出口虚拟水量的增长主要受耕地面积变化的驱动,而农业增加值对贸易中的虚拟水量具有显著的负向影响。本研究结果强调了持续推行严格粮食安全政策的重要性,以促进全球农作物虚拟水贸易的可持续发展,并进一步减少不可持续用水比例。

  • 天气与气候
    李漠雨, 董少睿, 郭英香
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1173-1183. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.02 cstr: 32277.14.AZR.20250702
    选取2022年青藏高原东部地面气象站逐日降水数据,对中国区域融合降水分析系统CMPAS(China Meteorological Administration Multi-source Precipitation Analysis System)、中国气象局陆面数据同化系统CLDAS(China Meteorological Administration Land Data Assimilation System)、中国第一代全球陆面再分析产品CRA(China Meteorological Administration’s Global Atmospheric Reanalysis)的降水资料进行评估,采用误差指标和分级评估法,分区域检验三种降水产品在青藏高原东部的适用性。结果表明:(1) 对青藏高原东部而言,在分析年尺度降水时,CMPAS降水与观测误差最小、相关性最强、明显优于另外两种资料。应优先选用CMPAS降水产品。(2) 从年内变化来看,CMPAS各月降水量与观测最为接近、误差小、相关性高,CRA各月降水量较观测均偏多,CLDAS多数月份较观测明显偏少。在分析青藏高原东部月尺度降水时,CMPAS效果最好。(3) 青藏高原东部两次大范围降水过程中,CLDAS对过程累积雨量的反应最为准确,CMPAS能准确反应最大降水中心、最大降水中心雨量、小到大雨等级降水、降水集中出现时间及落区。在分析青藏高原东部降水过程时,CMPAS效果最佳。研究结果为青藏高原东部站点稀疏区的精细化监测提供数据支撑,为网格降水产品在天气气候业务、气象防灾减灾中的应用打下坚实基础。
  • 水土资源
    成艳琳, 王家源, 高广磊, 丁国栋, 张英, 赵珮杉, 朱宾宾
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1055-1066. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.09 cstr: 32277.14.AZR.20250609

    探究樟子松林土壤和根内真菌泛化种和特化种群落结构、功能差异及其与土壤理化性质的关系,旨在揭示影响樟子松林生态系统功能的关键微生物学机制。以呼伦贝尔沙地樟子松天然林和人工林(24 a、35 a、44 a)为研究对象,采用高通量测序技术解析土壤和根内真菌泛化种和特化种群落结构和功能类群差异。 结果表明:(1) 土壤和根内真菌泛化种共同保留169个OTU,土壤真菌特化种保留了603个OTU,根内真菌特化种保留了216个OTU;土壤真菌泛化种优势属为口蘑属Tricholoma和乳牛杆菌属Suillus,根内真菌泛化种优势属为口蘑属、乳牛肝菌属和Cadophora,土壤真菌特化种优势属为青霉属Penicillium,根内真菌特化种优势属为Acephala。(2) 土壤真菌泛化种共生营养型真菌占比28.49%~47.21%,优势生态功能群是外生菌根真菌,随林龄呈先增加后减少的趋势;土壤真菌特化种腐生营养型真菌占比17.01%~40.01%,与天然林相比,人工林腐生营养型真菌相对丰度低于天然林,并且随林龄增加,腐生营养型真菌呈先下降后回升的趋势;根内真菌特化种共生营养型占比43.25%~54.45%,优势生态功能群是外生菌根真菌,随林龄增加呈增加趋势,天然林相对丰度高于人工林。(3) 樟子松天然林土壤有机质、有效磷含量显著高于人工林(P<0.05),随林龄升高,人工林土壤有机质、全磷、有效氮和有效磷显著增加(P<0.05),土壤pH降低但不显著(P>0.05);泛化种与土壤有机质、铵态氮和全钾显著相关(P<0.05);根内特化种除了与上述因子显著相关(P<0.05)还与土壤全氮显著相关(P<0.05);土壤特化种则与全钾、速效氮及硝态氮显著相关(P<0.05)。樟子松林真菌群落结构的驱动因子呈现显著的生态位分化特征,研究结果有助于深入理解呼伦贝尔沙地樟子松林土壤和根内真菌生态功能,为樟子松林的可持续管理与保护提供科学依据。

  • 植物生态
    陶欣然, 李海宁, 公延明, 柳妍妍, 刘学军, 李凯辉
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1279-1290. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.11 cstr: 32277.14.AZR.20250711
    在全球大气氮沉降逐渐降低的背景下,长期氮添加对高寒草原生态系统的遗留效应尚不明确。因此,本文通过在天山中部的巴音布鲁克高寒草原开展长达16 a的控制实验,探讨了长期氮添加对草原植物群落的遗留效应。结果表明:(1) 优势物种功能性状方面,停止施肥4 a后,高氮处理(N15,15 g N·m-2·a-1)对天山赖草(Leymus tianschanicus)的植株高度(+20%)、叶面积(+16%)和比叶面积(+5%)仍存在正向遗留效应,对寒生羊茅(Festuca kryloviana)的植株高度(-23%)和比叶面积(-1.5%)仍存在负向遗留效应,且寒生羊茅的遗留效应随恢复时间逐渐减弱。(2) 群落水平上,长期氮添加对根茎型禾草存在正向遗留效应,对丛生型禾草存在负向遗留效应,进而对群落的盖度和地上净初级生产力存在显著的正向遗留效应,且遗留效应表现出逐年减小的趋势。N15水平下,群落盖度的增加幅度由32%降低至18%,群落地上净初级生产力的增加幅度由64%降低至44%。(3) 土壤化学性质方面,氮添加对土壤全氮含量存在显著的正向遗留效应,对土壤全磷和有机碳含量的遗留效应不显著,而土壤pH的负向遗留效应逐年减弱。N15水平下,2024年土壤pH的抑制效应(-1.4%)较2023年(-3.4%)明显缓解。土壤全磷和有机碳含量与植被特征的相关性较低,4种土壤因子对植被变异的综合解释程度较低。本研究表明,在大气氮沉降降低或停止的背景下,历史氮沉降仍对草原生态系统产生持续的遗留效应,且部分指标的遗留效应随恢复时间逐渐减弱。
  • 水土资源
    林洲艳, 王霞迎, 夏元平
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1032-1042. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.07 cstr: 32277.14.AZR.20250607

    鉴于像素级分类在光谱特征相近情况下难以准确识别冰川变化,特别是表碛覆盖区的光谱特征与周围山地、岩石相似度高,导致其提取精度较低。为此,本文以音苏盖提冰川和雅弄冰川为研究区,基于Google Earth Engine平台,结合光谱指数、微波纹理和地形特征,采用面向对象(OB)的机器学习算法进行冰川自动提取,并与基于像素(PB)分类方法进行对比。 结果表明:(1) 基于多特征融合的OB分类方法有助于提高冰川提取精度。其中,OB_RF分类的总体精度、Kappa系数和F1分数分别为98.1%、0.97和98.67%,优于OB_CART和OB_GTB方法。与PB_RF分类相比,总体精度、Kappa系数和F1分数分别提升了1.7%、0.024和5.57%。(2) 2001—2022年音苏盖提冰川和雅弄冰川年平均退缩率分别为0.08%、0.13%。(3) 音苏盖提冰川表碛区主要分布在海拔5000 m以下,而雅弄冰川表碛区主要分布在海拔4800 m以下,2001—2022年两条冰川表碛覆盖区均呈现向上扩张趋势。

  • 生态与环境
    李帅飞, 刘昌义, 胡夏嵩, 唐彬元, 吴志杰, 邓太国, 邢光延, 赵吉美, 雷浩川
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1126-1137. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.15 cstr: 32277.14.AZR.20250615

    为研究黄河上游龙羊峡至积石峡流域两岸巨型滑坡地表形变特征及形变量预测,本研究以位于黄河上游贵德地区境内的席芨滩巨型滑坡作为研究区,利用小基线干涉测量(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Rader,SBAS-InSAR)技术对席芨滩巨型滑坡开展地表形变监测,探讨了2019—2022年滑坡地表形变速率及其变化特征。 结果表明:(1) 区内滑坡体最大地表形变速率为-96 mm·a-1,最大累计形变量为464.71 mm,滑坡体前缘与后缘存在明显形变区域,其地表形变速率为-96~16 mm·a-1。(2) 基于SBAS-InSAR技术得到区内滑坡体地表布设的特征点的累计形变量,其最大累计形变量为-140.50 mm。(3) 采用长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络模型进行特征点累计形变量预测,并与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、BP(Back Propagation)神经网络模型进行对比,LSTM神经网络模型计算得到预测结果反映出相对较高的预测精度,其绝对误差为5 mm以内,拟合优度(R2)高于0.8,反映出采用LSTM神经网络模型应用于滑坡体地表累计形变量预测有效性。研究结果可为进一步开展黄河上游巨型滑坡地表形变监测、潜在滑坡早期识别提供数据支撑和实际指导。

  • 天气与气候
    郭建茂, 吴登国, 韩金龙, 张茹水, 王勇
    干旱区研究. 2025, 42(6): 957-969. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.01 cstr: 32277.14.AZR.20250601

    为获取偏远地区较为准确的降水分布情况,本文结合雷达高分辨率和卫星大范围探测优势,通过融合雷达和卫星反演的降水,获取高精度的定量降水估计分析产品(QPE)。以新疆地区2023年8月12日、13日两天强对流过程为例,采用云分类、Z-R关系的方法,利用雷达反射率进行雷达降水反演;将Himawari 9卫星亮温和IMERG降水输入BP神经网络模型来建立平均亮温和平均雨强关系,随后将Himawari 9卫星瞬时亮温输入BP神经网络模型来反演时刻降水;同时提出方案一利用统一修正值来融合雷达和卫星反演降水,在此基础上进一步考虑雨强等级融合的方案二进行对比,最后得到新疆地区高精度降水反演产品。 结果表明:(1) 通过亮温划分云类型可以对雷达范围内降水进行细致估算,利用亮温差异在一定程度上则可以降低非降水云的影响。(2) 卫星反演降水的均方根误差为1.793 mm·h-1,决定系数为0.572,模型精度较为合理,二分类评分结果说明模型可以较为准确地反演超过70%的降水区域。(3) 两种方案融合降水对短时小雨精度提升有限,短时中雨上方案二优于方案一,短时大雨上方案二比方案一略有下降。说明高空卫星观测和近地面降水不同步有一定影响。(4) 在95%置信区间下,两种方案较卫星反演的均方根误差和决定系数差异显著性检验P值均小于0.005,方案二较方案一的P值大于0.05。两种融合降水的方案均显著改善了卫星降水精度,但考虑雨强等级融合的方案二对统一修正值融合的方案一精度提升较小。

  • 农业生态
    文迪, 吕爱锋, 李涛辉, 张文翔
    干旱区研究. 2025, 42(2): 384-396. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.17 cstr: 32277.14.AZR.20250217

    农业光热资源是塔里木盆地西部大开发国家战略中核心的优势资源。然而,目前鲜见对塔里木盆地农业光热资源开发潜力进行综合定量评估。在对塔里木盆地农业光热资源时空演变特征分析的基础上,构建了综合的评价指标体系,采用熵权-TOPSIS法和Mann-Kendall检验等方法对塔里木盆地农业光热资源的开发潜力进行量化评估。结果表明:(1)1990—2020年塔里木盆地的农业光热资源中年日照时数、年太阳辐射总量、≥10 ℃活动积温和年平均气温都呈现上升趋势,而≥3 h有效日照天数和年蒸发量则呈现下降趋势。(2)塔里木盆地的农业光热资源存在显著的空间不均衡性,不同指标呈现不同的空间分异特征,形成了显著的高农业光热资源和低农业光热资源聚集分布的空间特征。(3)塔里木盆地农业光热资源开发潜力存在显著空间差异,开发潜力评分均值为0.199,最高的策勒县(0.578)是最低的柯坪县(0.094)的6倍多,形成“多核心”的分布态势。研究结果可为塔里木盆地的农业光热资源开发利用提供参考,助力提升当地资源利用率。

  • 水土资源
    鲁力, 郭建华, 王友年
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1196-1210. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.04 cstr: 32277.14.AZR.20250704
    干旱区流域下游灌区盐渍化的问题加剧了土壤退化、作物减产及河水咸化,制约着农业生产与生态环境的稳定。其形成受地下水埋深及灌排管理不当的影响,科学制定土壤水盐调控措施是解决上述问题的关键。本文在阿克苏河下游河岸带典型田块开展试验,基于动态观测和野外调查数据,采用HYDRUS-1D软件建立非饱和模型,模拟棉花生育期内土壤水盐运移规律,确定合理调控方案并探讨地下水稳定蒸发深度与河岸带土壤结构的关系。结果表明:土壤含水率、TDS识别与验证精度分别为0.862、0.752,均方根误差分别为0.033、0.008,表明模型可靠性较高;灌溉入渗补给占土壤水总补给量的85%,带入盐分127.164 mg·cm-2,土壤水向潜水排泄占总排泄量的59.67%,排出盐分267.78 mg·cm-2,水量均衡差为9.2%,脱盐率为33.89%;考虑作物需水规律和土壤盐分动态变化情况,将70 cm作为最佳的灌溉水量的同时控制地下水埋深在220 cm左右,可有效降低根系层土壤盐分;砂夹壤结构中壤土层位置对地下水的临界蒸发深度(150 cm)影响小,主要影响土壤稳定蒸发深度与实际蒸发量,壤土层越靠近地表,稳定蒸发深度越浅,实际蒸发量越小。研究结果可为干旱区盐渍化防治以及水资源的合理配置提供参考。
  • 水土资源
    郑钰, 孙英, 周金龙, 李如跃
    干旱区研究. 2024, 41(12): 2056-2070. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.08 cstr: 32277.14.AZR.20241208

    为探明新疆额尔齐斯河流域平原区地下水水化学控制因素及高氟水成因,2018年在该流域采集地下水样70组。分析水化学组分及氟的空间分布特征,解析高氟水的形成机制和富集机制,基于绝对因子分析-多元线性回归模型定量计算不同因素对流域地下水水化学组分的贡献。结果表明:(1) 研究区地下水整体为中性偏弱碱性,额尔齐斯河以北以淡水为主,额尔齐斯河以南以微咸水为主,额尔齐斯河以北与以南地下水F-超标率分别为27.91%和44.44%。额尔齐斯河以北与以南地下水化学类型均以HCO3·SO4-Na·Ca型为主。(2) SOM结果表明,F-可能来源于多种元素混合的含氟矿物;APCS-MLR模型得出,研究区地下水化学组分的形成主要受到溶滤-富集(58.03%)、地下水酸碱度(16.28%)和原生地质环境(10.28%)的影响。(3) 矿物溶解沉淀、蒸发浓缩作用、岩石风化和阳离子交换作用是控制高氟地下水形成的主要因素;地下水环境、气候因素、地形地貌和人类活动是控制高氟地下水富集的主要因素。

  • 农业生态
    张擂, 周煜明, 董杰谋, 李祥, 刘时栋, 徐丽萍
    干旱区研究. 2025, 42(2): 372-383. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.16 cstr: 32277.14.AZR.20250216

    基于1980—2020年中国土地利用数据和社会经济统计面板数据,对耕地非农化与非粮化时空演变特征进行系统分析,揭示其变化规律及驱动机制,以期为耕地可持续利用和稳定粮食安全提供依据。采用标准差椭圆、趋势分析估计综合评估非农化、非粮化动态演变特征,构建非农化、非粮化综合指标体系,构建偏相关模型量化各因子相对贡献。结果表明:(1)时间上,我国非农化形势总体不断趋好,而部分地区非粮化表现出加剧趋势。(2)空间上,东北和中东部地区的非农化问题较为突出,西北、华南以及东南沿海部分地区非粮食生产的比例相对较高。非农化演变存在沿东北-东南方向“极化现象”,非粮化中心呈现出从西南向东北移动的发展态势。(3)经济因素是非农化主导驱动作用,且近10 a来影响程度有所降低。农业生产条件是非粮化的基础因素,同时粮食每亩产值、城乡收入差距等经济因素的推动作用逐渐增加。1980—2020年中国非农化、非粮化时空演变特征与影响因素研究可为科学实施耕地保护决策提供参考。

  • 水土资源
    鲁力, 葛燕燕, 李升, 张云
    干旱区研究. 2025, 42(2): 258-273. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.07 cstr: 32277.14.AZR.20250207

    阿克苏河流域生活与灌溉用水20%来自地下水,了解该地区高砷地下水分布与形成至关重要。根据水化学和同位素结果,运用统计法与图解法分析地下水水化学特征、砷的空间分布与形态,结合地质地貌、水文地球化学过程揭示砷的赋存条件,研究典型剖面高砷地下水富集的影响因素与过程。结果表明:研究区单一结构潜水为碱性氧化性微咸水,承压水区潜水为碱性弱氧化性咸水、承压水为碱性还原性淡水;As含量在0.05~160 μg·L-1,超标率为19.5%,高砷地下水水化学类型主要为Cl·SO4-Na、SO4·Cl-Na·Ca、Cl-Na型,主要分布在阿克苏河与台兰河中下游深度为10~42 m的承压水区潜水与承压水中;从山前倾斜平原到细土平原,潜水赋存环境变化为氧化-弱氧化-弱氧化偏还原,承压水处于还原环境;地下水As含量与饱和指数总体呈现逐步增大的趋势;单一结构潜水与承压水主要受水岩作用控制,承压水区潜水主要受蒸发浓缩控制;地下水As的分布主要与结构因素有关,自然来源主要为雌黄的溶解,干旱的气候、地质地貌、沉积环境为高砷地下水的富集创造外部条件,pH、脱硫酸作用、氧化还原电位(Eh)、地下水循环模式等影响As的释放与迁移。研究有助于了解阿克苏河流域高砷地下水的形成演化规律,对保证供水安全具有重要意义。

  • 水土资源
    张嘉琪, 刘招, 韩忠青, 王丽霞, 张晋霞, 岳甲寅, 管子隆
    干旱区研究. 2024, 41(12): 2045-2055. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.07 cstr: 32277.14.AZR.20241207

    基于泾河流域1980—2020年气象站点实测数据、水文站点实测径流数据及CMIP6未来气候模式,通过Delta降尺度的方法处理CMIP6气候数据,耦合SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型,探究流域内气候变化下蓝绿水的变化特征。结果表明:在SSP1-2.6路径下,研究区的蓝绿水量均呈现不显著上升趋势,在SSP3-7.0路径下,研究区蓝水量为不显著下降趋势,绿水量为显著上升趋势;在SSP5-8.5路径下,蓝水量为不显著下降趋势,绿水量为不显著上升趋势。3种路径下的多年平均蓝水量均较历史时期有所减小,多年平均蓝水量分别为128.8 mm、117.2 mm、126 mm,多年平均绿水量都有所增加,绿水量分别为372.7 mm、369.3 mm、372.1 mm,并且绿水系数均大于历史时期。蓝绿水空间分布特征均为从西北向东南地区递增,各路径之间蓝绿水的空间分布特征基本完全相同。

  • 水土资源
    刘全渝, 李从娟, 李桂真
    干旱区研究. 2025, 42(3): 456-466. doi: 10.13866/j.azr.2025.03.06 cstr: 32277.14.AZR.20250306
    沙漠化是当今世界面临的严峻生态和环境问题,严重制约区域经济和生态环境的可持续发展。近些年,黏土矿物被广泛用于风沙土改良中,膨润土以其独特的2:1层状结构使其在风沙土的改良方面有较好的应用前景。本文通过不同配比膨润土[未添加膨润土(B0)、2%膨润土添加(B2)、4%膨润土添加(B4)]研究其对风蚀沙化土壤理化性质及植被生长的影响。结果表明:(1) 膨润土添加增加了土壤粉黏粒含量,提高了风沙土的保水和持水能力(12%~88%)。(2) B2和B4膨润土添加的风沙土抗剪强度较B0处理分别增加了150%和205%。(3) 膨润土的添加能使沙地表面形成结皮,这有利于流沙的固持。(4) 其中B4膨润土添加的风沙土显著提高了植物的盖度、生物量和株高,分别增加了32%~33%、56%~85%和71%~107%。综上,膨润土的添加不仅提高了沙地持水能力,改善了土壤物理性质和流沙表面的固定,而且促进了植物的生长。
  • 植物生态
    王岳, 刘中华, 于明含, 贺宇, 郝蕾, 刘学瑶, 安骁
    干旱区研究. 2025, 42(2): 289-298. doi: 10.13866/j.azr.2025.02.09 cstr: 32277.14.AZR.20250209

    为从生物量积累和分配的角度探究沙柳(Salix psammophila)对不同沙地环境条件的适应策略,揭示影响沙柳生物量分配的主要环境因子,为沙柳种群稳定性建设和可持续经营提供参考,选取沙丘迎风坡、背风坡、丘间地和平坦沙地4种立地类型的沙柳林为研究对象,测定各样地内沙柳代表株的丛生枝基径、长度和茎叶生物量,用标准主轴回归建立茎、叶生物量与基径、枝长的异速生长方程,以探明沙柳丛生枝尺度上茎叶生物量积累分配与个体尺寸的依赖关系;进一步通过主轴漂移的方法,检验茎叶生物量异速生长方程在不同立地类型条件下的差异,进而探讨环境条件对沙柳生物量积累和分配的影响。结果表明:(1)随丛生枝个体增大,沙柳茎生物量积累速率高于叶生物量积累速率,这一规律在各个立地类型间表现一致;(2)沙柳丛生枝茎、叶生物量分配在不同立地类型间差异显著,沙丘(迎风坡、背风坡)的叶生物量占丛生枝条生物量的比例显著高于丘间地和平坦沙地(P<0.05);(3)造成沙柳生物量及其分配出现立地类型差异的主要土壤因子是土壤含水率,其中全剖面含水率(0~100 cm)与丛生枝生物量显著相关(P<0.01),深层土壤含水率(60~100 cm)与丛生枝地上生物量分配显著相关。沙柳的生物量积累与分配在不同立地类型间具有显著差异,深层土壤含水率比全剖面土壤含水率对生物量分配的影响更显著,基于本研究结果,未来可以通过适当人工干预以满足沙柳生长的水分要求,实现沙柳人工林种群的稳定发展。

  • 生态与环境
    淑敏, 同拉嘎, 红艳, 青云
    干旱区研究. 2025, 42(4): 718-729. doi: 10.13866/j.azr.2025.04.13 cstr: 32277.14.AZR.20250413

    植物-土壤-微生物系统的C、N、P含量内稳性是调控脆弱生态系统养分循环的关键机制。针对科尔沁沙地风沙土C、N、P化学计量失衡及有机改良效应不明的问题,通过田间试验,对比了生物炭与秸秆添加对燕麦种植系统元素计量特征的影响。试验设置对照组(CK)、生物炭添加组(低量B1:3%、中量B2:5%、高量B3:10%)和秸秆添加组(低量S1:3%、中量S2:5%、高量S3:10%),并基于生态化学计量学与内稳性理论,解析了植物(燕麦)、土壤和微生物的C:N:P的响应特征。结果表明:(1) 中高量生物炭(B2和B3)显著优化了系统的养分循环,在调控C、N、P分配方面优于秸秆。具体表现为:生物炭对燕麦茎叶的C、N、P含量无显著影响,但显著提高根系C、N、P含量,尤其B3梯度下,根系C、N、P含量较对照组分别提高了45.2%、65.2%、71.4%,较秸秆S3梯度分别高出28.7%、60.2%、14.5%。同时,生物炭显著提升土壤和微生物C、N、P含量,较对照组分别提高240.2%、157.8%、81.2%和95.3%、88.7%、134.7%,较秸秆S3梯度分别高出118.4%、81.4%、17.5%和61.2%、21.7%、43.5%。此外,生物炭显著降低茎叶、根系及微生物的C:N和C:P,同时提高土壤C:N和C:P,表现出双向调节作用,而秸秆处理未显现此效应。(2) 生物炭和秸秆添加下,根系的内稳性较弱,对外源养分输入的响应更为迅速,而茎叶和微生物的内稳性较强。(3) 植物和微生物的C、N、P元素内稳性整体表现为C>N>P,比值内稳性表现为N:P>C:P>C:N。综合而言,生物炭通过增强植物(燕麦)对N、P的吸收和同化,显著提升了植物-土壤-微生物系统的固碳和元素内稳性,其中高量(B3)生物炭效果最为显著。本研究为沙地农业系统的可持续管理及生物炭资源化利用提供了重要的理论依据和实践指导。

  • 植物生态
    张健, 张宏祥
    干旱区研究. 2024, 41(12): 2110-2119. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.12 cstr: 32277.14.AZR.20241212

    新疆野苹果是苹果属重要的种质资源,属国家二级保护植物,同时也是栽培苹果的祖先之一。通过比较新疆野苹果不同种群的叶绿体基因组结构特征差异,来阐明新疆野苹果谱系分化格局与物种演化历史。利用Illumina NovaSeq平台对来自16个不同地区的种群进行了全基因组测序,每个种群选取了一个代表性个体。测序数据经过质量控制后,进行了基因组组装和功能注释。随后,对组装得到的基因组进行了深入的结构分析和谱系分化研究。结果显示:新疆野苹果叶绿体基因组序列全长160195~160279 bp,具有典型的四分结构。叶绿体基因组共注释到131个基因;检测出长重复序列48~58个,简单重复序列93~101个。新疆野苹果与苹果属其他物种的叶绿体基因组在IR(反向重复)区域的变异程度较低,而检测到的变异主要发生在非编码区域。系统发育方面,新疆野苹果最终分成了三个谱系,谱系Ⅰ主要分布在东部,谱系Ⅱ与谱系Ⅲ主要分布在西部。谱系Ⅰ与谱系Ⅱ的分化时间为1.74 Ma,谱系Ⅰ、谱系Ⅱ与谱系Ⅲ的分化时间为2.28 Ma。新疆野苹果遗传分化受到了第四纪气候变化的影响。相较于国外分布的新疆野苹果,中国分布的新疆野苹果遗传多样性较低,对于分布在中国的新疆野苹果需分别采取不同的方式保护,并着重关注遗传多样性较高的塔城区域。

  • 天气与气候
    杜军, 高佳佳, 陈涛, 次旺, 巴果卓玛
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1159-1172. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.01 cstr: 32277.14.AZR.20250701
    降水集中指数(Precipitation Concentration Index, PCI)能很好地表征降水年内的集中度,在相关研究中被广泛应用。本文基于1981—2024年雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域15个气象站逐月降水和平均气温观测资料,采用线性方程、Pearson系数及Mann-Kendall、Cramer等5种突变检验方法,分析近44 a雅江流域PCI、季节降水量、降水频率和降水强度的时空变化特征以及PCI变化原因。结果表明:(1) 雅江流域PCI自东向西递增,年降水量、降水频率和降水强度由东向西递减。(2) 近44 a雅江流域PCI平均每10 a减小0.26,降水在年内的分配趋于均匀;1—7月和10月降水量呈增加趋势(7月增速最快),其他月份降水量为减少趋势(9月减少的最多);2月、4—7月降水量占年降水量的比例(MPAP)表现为增加趋势(5月最大),其余月份MPAP趋于减小(9月减幅最大)。(3) 雅江流域因春、夏、冬三季和全年降水强度增大,致使其降水量增多;秋季降水频率减少导致降水量减少。年降水强度的增加是由于西藏高原-1指数和西太平洋暖池强度指数显著增加造成的。PCI下降与增暖背景下季节性差异减小有关。(4) PCI仅在2000s偏低,其他3个年代均偏高,并在20世纪90年代初期发生了突变;年降水量、频率和强度的突变时间分别出现在21世纪前10 a初期和20世纪90年代中后期。
  • 水土资源
    杜俊, 李广, 杜梦寅, 姚瑶, 马维伟, 袁建钰
    干旱区研究. 2025, 42(6): 1043-1054. doi: 10.13866/j.azr.2025.06.08 cstr: 32277.14.AZR.20250608

    氧化亚氮(N2O)是大气中重要的温室气体之一,对全球气候变暖具有显著影响。土地利用方式的改变是影响N2O排放的关键因素,尤其是在生态系统脆弱的半干旱地区,其影响机制更为复杂。然而,针对我国半干旱区复杂多样的土地利用方式如何影响土壤N2O排放,其中影响N2O排放的关键驱动因子,目前尚缺乏系统研究。为此,本文以陇中黄土高原四种典型土地利用方式:云杉林地(Picea asperata)、苜蓿草地(Medicago sativa)、撂荒地(Abandoned land)、小麦地(Wheat field)为研究对象,采用静态箱-气相色谱法监测土壤N2O通量,结合土壤理化性质数据,揭示不同土地利用方式下调控土壤N2O排放的关键驱动因子。 结果表明:(1) 与撂荒地相比,云杉林地和苜蓿草地显著提高了土壤含水量,而小麦地则增加了铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的含量。(2) 与撂荒地相比,苜蓿草地和小麦地显著提升了硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NIR)活性,且各处理的NR和NIR活性均随土层加深而降低。(3) 在不同土地利用方式下,土壤N2O通量随植被生长阶段呈先增后降的趋势。相较于撂荒地,云杉林地和苜蓿草地的土壤N2O总排放量分别减少了34.2%、23.3%,而小麦地则显著增加了32.47%。(4) 随机森林结果表明,土壤温度对土壤N2O排放通量的影响最大。相较于撂荒地和小麦地,人工林地和草地表现出更好的减排效应。在未来的植被恢复和生态修复过程中,应注重“农林草”土地利用方式的分配比例,适当提高人工林地和草地的占比,以实现生态效益与减排效应的双重目标。

  • 生态与环境
    王微, 杨淑婷, 海云瑞
    干旱区研究. 2025, 42(3): 545-555. doi: 10.13866/j.azr.2025.03.14 cstr: 32277.14.AZR.20250314
    土地利用变化是影响碳排放的关键因素,研究区域碳排放时空演变对促进合理减排具有重要意义。基于宁夏1990—2020年县(区)与10 km格网两种尺度下土地利用碳排放量的测算数据,结合趋势分析、空间自相关分析、GTWR模型探讨宁夏碳排放时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1) 两种尺度土地利用碳排放在时序上均呈上升趋势,建设用地是宁夏碳排放的主要来源。(2) 不同县(区)碳排放存在差异,兴庆区、灵武市的碳排放增长最为迅猛。(3) 碳排放量在空间上呈现西北地区>中部地区>南部地区的分布格局,格网尺度碳排放存在显著的空间自相关性,碳排放的集聚模式随时间增强。(4) 建设用地占比与人类活动是驱动宁夏碳排放时空分异的重要因素,存在显著的正向作用且影响强度逐年增强。
  • 天气与气候
    王思楠, 吴英杰, 王宏宙, 黎明扬, 王飞, 张雯颖, 马小茗, 于向前
    干旱区研究. 2024, 41(12): 1981-1991. doi: 10.13866/j.azr.2024.12.01 cstr: 32277.14.AZR.20241201

    干旱是鄂尔多斯市最严重的自然灾害之一,频发的干旱加剧土地荒漠化进程、导致草场植被退化。因此,研究该地区干旱对科学防旱抗旱、沙漠化治理与生态建设具有重要意义。基于干旱严重程度指数(Drought Severity Index,DSI),探究干旱的时空动态、变化趋势并利用地理探测器模型分析DSI空间分异性的驱动因子。结果表明:(1) 鄂尔多斯蒸散发(Evapotranspiration,ET)和归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)均呈显著增加趋势(P<0.05),增加速率依次为:4.291 mm·a-1和0.004 a-1。(2) DSI年际变化整体也呈显著上升趋势,趋势变化速率为0.089。ET和NDVI呈现出西南低、东北高的空间格局,潜在蒸散发(Potential Evapotranspiration,PET)呈现出西南高、东北低的空间格局,而DSI呈现西部干旱东部湿润的分布特征。(3) DSI的空间分异主要受气温、降水、土地利用类型、土壤类型和高程(Digital Elevation Model,DEM)等5个因子影响,是鄂尔多斯干旱的主要驱动因素;在多因子交互作用下,气温和DEM、降水和DEM、日照时数和DEM、相对湿度与DEM共同驱动干旱,其中降水(0.156)∩DEM(0.248)对干旱发生的影响力最强,q达到0.389。该研究结果可为鄂尔多斯生态环境保护和抗旱管理措施制定提供科学依据。

  • 水土资源
    张寿川, 赵春涛, 安亚涛, 刘凯, 余冬梅, 陈亮, 李庆宽, 王建萍
    干旱区研究. 2024, 41(11): 1853-1863. doi: 10.13866/j.azr.2024.11.06 cstr: 32277.14.AZR.20241106

    本文基于那棱格勒河流域63组样品测试结果,分析流域内大气降水、河水、地下水、湖表卤水和晶间卤水的氢氧同位素和氘盈余参数分布特征及主控因素,结果表明:(1) 受到蒸发和水汽再循环的双重影响,研究区大气降水δD、δ18O均大于我国平均值,且研究区大气降水线斜率小于全球大气降水线但大于西北干旱区其他流域大气降水线,东亚季风远距离输送是导致研究区8月大气降水氘盈余偏低的主要因素。(2) 研究区河水线斜率小于全球大气降水线,河水氘盈余与δ18O、TDS呈负相关关系,均为河水经历强蒸发作用导致同位素分馏所致,研究区南部山区降雨是河水主要补给来源,高程效应导致不同区段河水δD、δ18O产生差异。(3) 不同区段地下水与地表水补给、排泄关系存在差异,加之地下水主要接受山区多源补给,导致地下水线斜率、截距均大于全球大气降水线和当地大气降水线。(4) 湖表卤水和晶间卤水均出现“氧漂移”现象,且二者氘盈余参数均小于0,这与蒸发导致氢氧同位素过度分馏密切相关,盐类矿物溶滤作用是致使晶间卤水氘盈余值小于湖表卤水的主要原因。

  • 天气与气候
    牛锦, 刘亚红, 包刚, 元志辉, 佟斯琴, 朝布嘎
    干旱区研究. 2025, 42(7): 1184-1195. doi: 10.13866/j.azr.2025.07.03 cstr: 32277.14.AZR.20250703
    利用MODIS积雪产品数据,研究了蒙古高原2003—2022年间积雪融化期的时空变化特征,并以15 d为时间间隔跟踪分析了融雪线向高纬度方向的移动及其对气温的响应过程。结果表明:(1) 2003—2022年积雪占蒙古高原总面积的55.59%~87.61%。其中2018年积雪覆盖面积最少,2009年最多。此外,在时间上20 a来蒙古高原积雪融化时间以0.18 d·(10a)-1的速率呈显著提前趋势(P<0.05),而稳定积雪区呈推迟趋势。(2) 空间上,蒙古高原北部地区的积雪融化时间明显晚于南部地区。而稳定积雪区主要分布于融雪时间普遍较晚的蒙古国西部和内蒙古东北部地区,其中64.9%的区域呈提前趋势。(3) 通过对蒙古高原冬季(自1月起)每半月尺度的观测研究发现,融雪线与-5 ℃、0 ℃等温线的移动趋势先后出现同步性。且融雪线位置与温度的相关性除2018年外其整体都处于0.72~0.98的较高区间,这表明温度是影响融雪线位置的关键因素。