西北干旱地区水资源-城市化复合系统耦合效应研究——以石羊河流域为例/Coupling effect of water resources-urbanization composite system in north west arid region of China: A case of Shiyang River Basin[J]

水资源短缺是西北干旱地区经济、社会、生态可持续发展的“瓶颈”,定量地分析城市化系统与水资源系统交互作用、耦合机理以及演变规律,对城市化的快速推进和水资源可持续利用具有重要的意义.以典型的西北干旱内陆河流域石羊河流域为例,提出水资源-城市化复合系统耦合度计算模型,构建了耦合度评价指标体系和各项评价因子分级标准,方法简单,可操作性强.结果表明:2001-2010年石羊河流域主要行政区金昌和武威两市,流域水资源承载力在0.22～0.26之间波动,逐年下降,处于准不可承载状态;城市化系统与水资源系统呈初级关联状态,关联度年均增长率分别为-4.28％和-3.53％;水资源对城市化进程的约束强度均大于0.6,属于极强约束,约束度略呈减弱趋势;金昌,武威两市水资源系统与城市化系统距优度均低于0.6,呈从濒临衰退阶段向初级协调阶段发展的微弱态势,年均增长率分别为2.01％和0.96％.由于研究区水资源匮乏,开发程度高,利用效率低,用水结构不合理,导致整个流域水资源与城市化复合系统耦合度介于初级耦合和拮抗状态之间,水资源对城市发展构成极强约束;将研究区水资源及其利用状况与严重干旱缺水的中东国家以色列进行对比,认为石羊河流域水资源承载力还有一定的潜力,并提出我国西北干旱地区水资源管理与调控的有关建议

生物地理模型研究进展及在干旱半干旱区的应用/Advances in Researches of Biogeographic Model and Its Application in the Arid and Semi-Arid Regions, China[J]

生物地理模型是实现生态保护计划的重要工具.从生物地理模型研究的背景出发,论述了它的发展是科学和实践的需求,分析了基于生态位理论的生物地理模型发展所面临的挑战,特别是数据的获取和关键变量的选择,展望了生物地理模型的发展前景,并对其在干旱半干旱区的应用进行了综述,旨在理解生物地理模型在陆面过程研究和生态恢复中的重要性,以期推动生物地理过程与之相关过程的耦合模拟研究

SWAT模型在伊犁河上游缺资料区的应用/Application of SWAT model in the upstream of Ili River Basin with Scarce Data[J]

在分布式水文模型中,探索产生分布式降水数据的方法是该领域研究的热点之一,发展基于水文物理过程的模型校准方法是实践PUB的热点与难点.基于SWAT分布式水文模型,以资料稀缺的伊犁河上游为研究区域,针对流域的水资源评价关键问题,首先准确描述区域的降水空间分布特征,并基于流域水文过程采用综合流域特征、多时间尺度、多变量和多站点的适宜性模型校准新方法,取得了满意的模拟结果,表明模型较好地再现了流域的水文过程.另外,完善水文机理研究,提高降水及下垫面相关参数的观测水平是改善模型模拟的有效途径

中亚(五国)干旱生态地理环境特征/Arid Ecological and Geographical Conditions in Five Countries of Central Asia[J]

中亚五国位于地球陆地北半球温带面积最大的世界级干旱区,地处青藏高原西侧的帕米尔高原西北坡,成为亚洲中部干旱区的重要组成部分.同时,它又是世界上生态系统十分脆弱,而自然资源尤其是能源相对富集的区域,揭示其生态地理环境形成和演变过程,已成为中亚五国社会经济可持续发展的必然.自1989年以来,国际合作研究注重亚洲内陆干旱区的生态地理环境科学问题.为此,基于该区域研究成果的全面集成出发,来论述中亚五国的地理环境形成、演变及其基本生态特征,籍以力促中亚五国经济社会的和谐、平衡和快速发展,造福当地的社会和人民

近130年来中亚干旱区典型流域气温变化及其影响因子/Temperature variability and its possible causes in the typical basins of the arid Central Asia in recent 130 years[J]

利用中亚干旱区5大主要典型流域代表性气象站点近1 30年逐月实测气温数据,结合线性趋势、Mann-Kenndall非参数检验和小波分析等方法,研究了各流域气温的多时间尺度特征,并探讨了引起气温变化的可能因素.研究发现,在近130年来中亚干旱区各主要流域(除阿姆河外)年均气温均呈上升趋势,增温趋势高于全球和周边地区,中亚干旱区气温对全球变化的响应比其他地区更加明显.20世纪80年代之后更加明显,并表现出明显的多时间尺度周期振荡特征,这主要是自然外强迫动力作用、气候系统内部变化和人类活动相互叠加的结果,亚洲极涡强度减弱和面积缩小对主要流域气温变化的作用明显,其次是北半球环状模(北极涛动)和青藏高原的影响,而CO2引起的温室气体增温效应在中亚干旱区也不容忽视.气温表现出与布吕克纳周期(BC)、太平洋年代际涛动(PDO)和准2～3年振荡周期(TBO)等有关的显著周期,可以证实中亚干旱区气温变化与大气环流、海温和太阳活动等密切相关

温带荒漠区藻结皮固氮活性沿时间序列的变化[J]

利用乙炔还原法,测定腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同年代建植的人工植被固沙区和相邻自然植被区藻结皮的固氮活性及其对水分和温度的响应特征。结果表明,不同植被区藻结皮的固氮活性在4.31～16.6mmol.m-2.h-1;人工植被区藻结皮的固氮活性与植被恢复时间呈显著的正相关关系,自然植被区藻结皮的固氮活性显著小于52龄人工植被区,但显著高于16龄人工植被区;藻结皮的固氮活性与叶绿素a含量和盖度呈显著正相关关系;模拟降雨量〈1.1～1.5mm,不同人工植被区和自然植被区藻结皮的固氮活性随着模拟降雨量的增加而急剧增加,但当1.1～1.5mm〈模拟降雨量〈5mm时,藻结皮的固氮活性随模拟降雨量的增加无显著增加;不同植被区藻结皮的固氮活性与温度的关系表现出一致的变化趋势,当温度为13℃时,藻结皮的固氮活性显著低于最热月的均温（24℃）

西北干旱区气候变化及其对生态环境影响/Climate change in arid areas of Northwest China in past 50 years and its effects on the local ecological environment[J]

在全球气候变化的大背景下,中国西北干旱区气候在过去50 a也发生了相应的变化,对该区域的生态环境已经产生了较大程度的影响.利用西北干旱区128站点1961-2010年逐日气温降水量资料,结合DEM数据和GIDS插值分析方法,探讨了西北干旱区气候变化特征及其对生态环境的影响.结果表明:西北干旱区气温普遍升高,但变暖的幅度因季节和地域而存在差异,其中冬季增暖最为明显(0.506℃·10 a-1),夏季增暖缓慢；增温趋势最大区域主要在伊犁河谷、塔城等地区,天山东部和祁连山区变暖趋势也较大,天山中部及沙漠周边地区变暖趋势一般；降水量也呈增加趋势,年和冬季降水增加显著,春季降水有逐步增加的趋势,秋季降水增加则比较缓慢；降水变化趋势山区最大,干旱区东部、沙漠腹地及周边地区有下降趋势；近几十年来西北干旱区气候的暖湿化趋势,导致冰川强烈的消融退缩,对干旱区水资源和生态环境产生重大影响；而沙尘暴频次减小主要与新疆和内蒙古等沙源区向暖湿化发展有关,由暖干化向暖湿化转型对沙尘暴的发生有一定的弱化作用.湖泊水位的升降、面积的变化对气候变化有一定的响应

干旱人工植被区藻结皮光合固碳的时间效应研究/TIME EFFECT OF PHOTOSYNTHETIC CARBON FIXATION OF CYANOBACTERIAL CRUSTS IN ARID ARTIFICIALLY REVEGETATED AREAS[J]

研究了腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同建植年限(16、21、27、44和52a)人工植被区中发育藻结皮的净光合速率、年同碳量和累计固碳量变化特征,并分析了其与结皮生物学参数(盖度和生物量)和土壤表层0～3 cm有机碳含量的相关关系.结果表明:1)随着人工植被区建植年限的增加,藻结皮的最大净光合速率显著增加,从植被建植16a藻结皮的1.63 μmol m-2s-1增加至植被建植52a的2.81μmol m-2s-1;藻结皮的最大光合速率与结皮生物量和结皮盖度呈显著正相关关系;2)藻结皮的年固碳量随植被区建植年限的延长呈指数增加,随着人工植被区建植年限的增加,藻结皮的年固碳量显著增加,从建植16a藻结皮的C 0.2 g m-2a-1增加到52a的C 2.78 g m-2a-1;3)植被区建植后,藻结皮的固碳总量经历两个阶段的变化,建植16a到27a,藻结皮固碳总量在C 2.2～6.2 g m-2,建植44a后,固碳总量增加到C 23.9 g m-2;并且,藻结皮的固碳总量与土壤表层有机碳含量呈显著线性正相关关系.以上研究结果说明,随着人工植被固沙区的演替,藻结皮发育成熟度逐渐提高,其光合固碳能力显著提高,有利于干旱区土壤有机碳的累计

不同类型生物土壤结皮固氮活性及对环境因子的响应研究/The Nitrogenase Activity of Biological Soil Crusts and Their Responses to Environmental Factors[J]

利用乙炔还原法对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区3种生物土壤结皮(藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮)的固氮活性及生物结皮固氮活性对模拟不同降雨量(1、3和5 mm)、温度(13、24和28℃)和光强(0、400和1000μmol/(m2·s))的响应进行研究.结果表明:不同类型生物结皮的固氮活性差异显著,依次为:藻结皮(16.6 mmol/(m2·h))＞地衣结皮(6.9 mmol/(m2·h))＞苔藓结皮(2.6 nlmol/(m2 " h));水分和温度对生物结皮的固氮活性具有显著影响,光强无显著影响.生物结皮的固氮活性在3和5 mm降雨显著高于1 mm降雨;在24℃下显著高于13 9℃;并且,3种生物结皮的固氮活性对环境因子变化的敏感性不同.生物结皮具有固氮能力,特别是结皮演替早期的藻结皮,它们对荒漠生态系统土壤氮素输入具有重要贡献,而降雨量和温度是控制生物结皮固氮活性的2个关健因素