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中国沙漠 2025年第1期45卷 112-120页

作者：郝芳唯宋兆斌李香云岳平张晓雪王怀海赵杏花左小安中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室/乌拉特荒漠草原研究站甘肃兰州730000 内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010018 中国科学院大学北京100049

降水是干旱荒漠草原退化植被恢复和功能维持的重要调控因素。研究荒漠草原退化植被恢复过程中植物多样性和地上净初级生产力(ANPP)对降水变化的响应,对荒漠草原退化生态系统的恢复和管理具有重要意义。以内蒙古乌拉特荒漠草原草本群落... 详细信息

降水是干旱荒漠草原退化植被恢复和功能维持的重要调控因素。研究荒漠草原退化植被恢复过程中植物多样性和地上净初级生产力(ANPP)对降水变化的响应,对荒漠草原退化生态系统的恢复和管理具有重要意义。以内蒙古乌拉特荒漠草原草本群落为研究对象,在5年(2017-2021年)干旱处理(对照,减雨20%、40%和60%)后进行2年(2022、2023年)恢复,测定了恢复过程中的物种多样性、植物功能性状和ANPP,研究了干旱的遗留效应及生长季降水变化对荒漠草原植物群落恢复力的影响。结果表明:(1)干旱解除2年后,除减雨40%处理的物种丰富度显著低于对照外,其他处理的物种丰富度以及所有处理下的密度、植物功能性状、ANPP均与对照无显著差异,表明荒漠草原具有较强的恢复能力。(2)在恢复期间,生长季降水对植被恢复影响显著:恢复第1年(2022年)生长季降水量较高,减雨40%处理的叶片氮含量显著高于对照,而所有处理的物种丰富度、密度、株高、比叶面积(SLA)、叶干物质含量、叶片厚度(LT)和ANPP均与对照无显著差异。恢复第2年(2023年)的生长季干旱使物种丰富度、密度、SLA、LT和ANPP显著低于第1年,叶片碳氮含量则相反。(3)结构方程模型表明,在恢复过程中,生长季降水变化通过影响LT来间接影响物种丰富度和ANPP,LT是影响恢复过程中物种丰富度和生产力的重要因素。干旱荒漠草原在干旱解除后具有一定的恢复能力,生长季降水变化决定着干旱荒漠草原植物多样性和生产力的恢复,而叶片较厚的植物增加能促进荒漠草原干旱后的植物群落的恢复进程。

关键词：生长季降水量植被恢复物种多样性地上净初级生产力功能性状

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北疆阿尔泰山地区融雪期季节冻土冻融状态研究

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冰川冻土 2025年第1期47卷 71-84页

作者：张晓慧汤萃文张伟沈永平贺斌毛炜峄兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室甘肃兰州730000 阿勒泰水文勘测中心新疆阿勒泰836500 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002

积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素,季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗,但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚,致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此,本研究... 详细信息

积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素,季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗,但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚,致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此,本研究基于1961—2011年阿尔泰山地区6个气象站点的积雪与冻土地面监测数据,应用高斯模型和玻尔兹曼模型进行分析,在划分多雪年、少雪年和正常年的基础上,分析了北疆地区积雪和季节冻土的基本特征,详细探讨了消融期浅层土壤的冻融状态。结果表明,该地区各站点的多年平均积雪持续期为123.2 d,多年平均最大雪深为29.7 cm;季节冻土多年平均冻结期为150.9 d,平均最大冻结深度为120.3 cm。总体上,积雪呈现增加趋势,主要表现为雪深的增加;而冻土则呈现退化趋势,主要体现在冻结期缩短和最大冻结深度减少。不同类型积雪年冻土融化结束时间和积雪消融结束时间的对比分析显示,70%的多雪年和60.5%的正常年冻土融化结束时间分别比积雪消融结束时间早8.2 d和5.5 d;而少雪年冻土融化结束时间则比积雪消融结束时间晚13.2 d。总体上,所有站点的结果表明,随着积雪的增加,消融期季节冻土处于融化状态的概率也将显著增加,积雪融水对土壤水分的补给能力增强,这将导致积雪融水在土壤中的滞留时间延长,积雪-冻土的这种协同机制将显著影响积雪融水的入渗并改变积雪水文的产汇流过程,使更多的积雪融水补给土壤,并加强融雪水与地下水的交换,有利于干旱区积雪融水的有效利用。

关键词：北疆阿尔泰山积雪融水季节冻土冻融状态土壤水分

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沙漠大型光伏电站对固沙植物表型及生物量分配的影响

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中国沙漠 2025年第1期45卷 162-172页

作者：杨奕颖苏思霖曹恩志李红有迟洪明蔺凯吴旭东何文强杨昊天龙源(北京)太阳能技术有限公司北京100000 中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室/沙坡头沙漠研究试验站甘肃兰州730000 宁夏龙源新能源有限公司宁夏银川750002 宁夏农林科学院林业与草地生态研究所宁夏银川750002

表型可塑性是植物适应环境变化的重要机制,此机制在沙漠大型光伏电站的表现尚不清楚。本研究通过调查腾格里沙漠东南缘大型光伏电站光伏板下和板间固沙植物形态、生物量及其分配揭示固沙植物对光伏电站的适应机制。结果表明:生态修复实... 详细信息

表型可塑性是植物适应环境变化的重要机制,此机制在沙漠大型光伏电站的表现尚不清楚。本研究通过调查腾格里沙漠东南缘大型光伏电站光伏板下和板间固沙植物形态、生物量及其分配揭示固沙植物对光伏电站的适应机制。结果表明:生态修复实施后,光伏阵列显著改变了固沙植物个体表型,与板间相比,板下植物株高、根长、地径、地上生物量和地下生物量均显著降低,且在板间(下)空间上也存在不同程度差异。光伏板间更有利于固沙植物生长。光伏板下雨线附近的根冠比显著低于光伏板间,这是固沙植物适应光伏电站水光资源再分配的重要机制,符合最优分配假说。光伏阵列显著改变了植物群落特征的空间分布,与光伏板间相比,板下物种丰富度、多样性、植被覆盖度和密度均显著降低。光伏阵列改变了植物群落特征与生物量及其分配特征的关系,固沙植被生物量及其分配也受植物群落特征如物种丰富度和植物密度的调控。光伏阵列通过改变光照和微气候等环境条件,显著影响了固沙植物的生长和分布模式。

关键词：沙漠大型光伏基地生态修复根冠比最优分配假说植物形态

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基于PLUS-InVEST模型的黄河水源涵养区碳储量时空演变分析及模拟预测

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高原气象 2025年第2期44卷 362-377页

作者：张薇朱睿杨华庆山建安冯永林尹振良兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃兰州730070 甘肃省测绘科学与技术重点实验室甘肃兰州730070 自然资源部高寒干旱区矿山地质环境修复工程技术创新中心甘肃兰州730070 甘肃有色工程勘察设计研究院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室/国家冰川冻土沙漠科学数据中心甘肃兰州730000 山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266000

气候和土地利用变化是引起陆地生态系统碳储量变动的重要驱动因素,探究气候和土地利用变化对碳储量的影响对提出变化环境下碳增汇适应性管理对策具有现实意义。本文利用InVEST模型和PLUS模型评估了气候及土地利用变化双重影响下黄河水... 详细信息

气候和土地利用变化是引起陆地生态系统碳储量变动的重要驱动因素,探究气候和土地利用变化对碳储量的影响对提出变化环境下碳增汇适应性管理对策具有现实意义。本文利用InVEST模型和PLUS模型评估了气候及土地利用变化双重影响下黄河水源涵养区碳储量时空动态。结果表明:(1)1980-2020年黄河水源涵养区土地利用以草地、林地为主,占流域总面积的80%,林地、草地、水域、建设用地呈增长趋势,其他地类面积呈减少趋势,土地利用转移类型包括未利用地转为草地,草地转为林地、耕地等。(2)1980-2020年黄河水源涵养区碳储量整体呈增长趋势,碳储量增长区主要位于西部和中部海南,增加了573.5×10^(6) t,这与气候暖湿化和生态修复密切相关。而中部和北部的城市扩张区域是主要的碳储量减少区。(3)未来不同土地利用情景下,生态保护情景中林地和草地面积增加显著。SSP119和SSP245情景下2030-2050年,自然发展情景下碳储量分别增加294.83×10^(6) t和79.56×10^(6) t,生态保护情景下碳储量分别增加364.8×10^(6) t和151.95×10^(6) t,低排放和生态保护情景下,有利于碳储量增加。(4)未来碳储量增加主要来源于草地、未利用地转化为林地及耕地、未利用地转化为草地;而碳储量减少主要与林地转化为草地、耕地有关,可见保护林草是提高区域生态系统碳储量的重要措施。研究结果可为黄河水源涵养区土地利用结构调整和生态系统碳增汇提供科学依据。

关键词：黄河水源涵养区碳储量 InVEST模型 PLUS模型土地利用

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三种不同作物对压砂地微气候环境的影响分析

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科技资讯 2025年第5期23卷 184-186页

作者：高杰高永平王炳尧冯丽中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室宁夏回族自治区中卫市沙坡头区气象局中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站

探讨了宁夏中部干旱区压砂地种植硒砂瓜、牧草和经济林3种作物对微气候环境、土壤理化性质、风蚀和生态系统稳定性的综合影响。采用实地监测和实验数据分析方法，比较了不同作物种植前后的地表温度、空气湿度、土壤养分、风速、生态系... 详细信息

探讨了宁夏中部干旱区压砂地种植硒砂瓜、牧草和经济林3种作物对微气候环境、土壤理化性质、风蚀和生态系统稳定性的综合影响。采用实地监测和实验数据分析方法，比较了不同作物种植前后的地表温度、空气湿度、土壤养分、风速、生态系统稳定性的变化。结果表明：3种作物的种植显著改善了微气候环境，其中，硒砂瓜在调节地表温度和空气湿度方面效果最为显著；在土壤理化性质方面，所有作物均增加了土壤的有机质和主要养分含量，硒砂瓜对土壤有机质和氮含量的提升最为突出；种植作物对减少风蚀和增强生态系统稳定性也具有积极作用，经济林在减少风速和抑制风蚀方面效果最佳。研究为压砂地农业生产模式的优化和生态环境管理提供了科学依据，支持可持续农业与生态保护的实践。

关键词：硒砂瓜牧草经济林微气候土壤理化性质

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基于多模型的黑河中游甘临高地区土地利用情景模拟

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农业机械学报 2022年第9期53卷 178-188页

作者：蒋小芳段翰晨廖杰宋翔薛娴中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区盐渍化研究站兰州730000

混合元胞自动机(Mixed-cell cellular automata,MCCA)模型改进了传统的元胞自动机(Cellular automata,CA)模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临... 详细信息

混合元胞自动机(Mixed-cell cellular automata,MCCA)模型改进了传统的元胞自动机(Cellular automata,CA)模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临高地区(甘州区、临泽县和高台县)的适用性;之后分别采用多目标线性规划(Multiple-objective programming,MOP)模型、普通线性回归模型预测得到2035年可持续发展(Sustainable development,SUD)情景、基本发展(Basic development,BAD)情景中不同地类面积数值,然后将面积输入MCCA模型中进行不同情景的土地利用空间结构可视化,并开展对比研究。结果表明:各项精度评价指标均表明MCCA模型的模拟精度较高,Kappa系数、混合元胞质量系数(Mixed-cell figure of merit,mcFoM)和平均相对熵(Relative entropy,RE)分别为0.886、0.261和0.508,优于基于纯净元胞的斑块生成土地利用变化模拟(Patch-generating land use simulation model,PLUS)模型,因此MCCA模型适用于研究区土地利用结构模拟。2035年SUD情景中林地范围明显高于BAD情景,生态效益较BAD情景增速快,建设用地和耕地适度扩张,综合效益增速较快。该结果表明耦合MOP和MCCA模型模拟的土地利用优化配置方案能够更好地协调经济与环境的关系,既有利于经济快速发展,又能保护生态环境和维持社会稳定。

关键词：黑河中游土地利用变化情景模拟混合元胞自动机模型多目标线性规划模型

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基于DEM的科尔沁沙地沙漠化土地时空分布特征

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干旱区资源与环境 2018年第8期32卷 74-79页

作者：段翰晨薛娴中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000

选取科尔沁沙地为研究对象,以Landsat TM/ETM/OLI影像和ASTER GDEM数据为主要数据源,在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术支持下,利用人机交互目视解译方法对研究区2000~2015年不同程度沙漠化土地信息进行了提取,并分析了不同程度沙漠化... 详细信息

选取科尔沁沙地为研究对象,以Landsat TM/ETM/OLI影像和ASTER GDEM数据为主要数据源,在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术支持下,利用人机交互目视解译方法对研究区2000~2015年不同程度沙漠化土地信息进行了提取,并分析了不同程度沙漠化土地在不同高程、坡度、坡向上的分布特征及变化趋势。结果表明:研究区沙漠化土地主要分布在海拔小于500m、坡度小于7°的平地和缓坡地区,即高程和坡度的第1和第2等级;沙漠化土地面积随高程的增加逐渐减少,但随坡度的增加急剧下降。就坡向而言,沙漠化土地主要分布在阳坡和阴坡区域,且阳坡分布比例大于阴坡;阳坡沙漠化土地面积呈逆转趋势,而阴坡沙漠化土地面积有所扩张。

关键词：数字高程模型(DEM) 沙漠化土地时空分布科尔沁沙地

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GS-3生态固沙剂性能及其浓度对植物生长的影响

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农业工程学报 2018年第24期34卷 107-114页

作者：钟帅韩致文李爱敏中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 菏泽学院资源与环境部菏泽274015

该文研究试验一种高效、环保、较低廉的生态固沙剂,为沙漠化防治和生态修复提供新材料与技术储备。该文对GS-3生态固沙剂理化性能及其对植物生长影响进行试验,结果表明:GS-3生态固沙剂固结层渗透性良好,抗压强度均高于2.0MPa,硬度大于40... 详细信息

该文研究试验一种高效、环保、较低廉的生态固沙剂,为沙漠化防治和生态修复提供新材料与技术储备。该文对GS-3生态固沙剂理化性能及其对植物生长影响进行试验,结果表明:GS-3生态固沙剂固结层渗透性良好,抗压强度均高于2.0MPa,硬度大于40.0mm,质量变化较为小,抗风蚀性能良好;GS-3生态固沙剂对夏季地表高温有显著的抑制作用,并有效保持土壤水分,4.0%浓度乳液的固结层7月份0～5cm土壤温度比对照组降低8.1℃,降幅达31%,8月份0～5cm土壤含水量比对照组高2.8倍;GS-3生态固沙剂的保温、透气、保湿及隔离地表风沙流等特点,对提高植物出苗和促进植物生长作用显著;4.0%GS-3乳液试验区固沙效果最好,但3.0%浓度区植被盖度和生物量最大(是对照组的2.4倍和4.1倍)。综合成本和实际效果,3.0%浓度GS-3生态固沙剂具有较好的环境适应性,是库布齐沙漠及周边地区沙漠化防治如沙漠公路两侧防护、沙漠中基础设施周边沙害防护等的可选固沙材料之一。

关键词：固沙植物 GS-3生态固沙剂固沙剂理化性质固结层强度土壤环境

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荒漠化治理中生态系统、社会经济系统协调发展问题探析——以中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治为例

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生态学报 2016年第22期36卷 7045-7048页

作者：王涛中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000

全球变暖导致的区域干旱使得干旱区水资源日益匮乏,而迅速增长的人口和社会经济发展进一步加剧水资源危机,使得有限的水资源成为全球沙漠化防治瓶颈,严重制约了沙化土地治理进程,影响了联合国"土地退化总面积零增长"目标的实... 详细信息

全球变暖导致的区域干旱使得干旱区水资源日益匮乏,而迅速增长的人口和社会经济发展进一步加剧水资源危机,使得有限的水资源成为全球沙漠化防治瓶颈,严重制约了沙化土地治理进程,影响了联合国"土地退化总面积零增长"目标的实现,也影响了中国社会经济的可持续和协调发展。传统的沙化土地治理生物措施重视植被盖度增加,忽视生态系统其他要素,如土壤水分、养分等与植被的相互关系,导致一些治理措施相对简单,生态系统不能协调发展。而沙化土地治理的物理措施和化学措施由于忽视了沙区社会和经济效益,其可持续性也受到科学家质疑。近期获批的国家重点研发计划项目"中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治关键技术与示范"(2016YFC0500900)拟针对此问题开展研究,以沙化土地稳定恢复为首要目标,在认识半干旱荒漠区沙化土地正/逆过程演变机制和荒漠生态系统稳定性的基础上,研究沙化土地稳定恢复的生态阈值;以毛乌素沙地、库布齐沙漠东部、科尔沁沙地西部和呼伦贝尔沙地为典型区,针对不同沙化土地特点,研发防沙治沙关键技术,开展模式优化和试验示范;在防沙治沙模式与工程效益评估基础上,集成产业化技术体系,为国家防沙治沙工程建设提供理论基础与技术支撑。

关键词：荒漠化治理半干旱区生态系统社会经济系统协调发展

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青藏高原典型草地植被退化与土壤退化研究

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生态学报 2020年第3期40卷 964-975页

作者：郝爱华薛娴彭飞尤全刚廖杰段翰晨黄翠华董斯扬中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049

采用野外样方调查和室内分析法,探讨了青藏高原不同退化程度高寒草原和高寒草甸植被群落结构、植物多样性、地上-地下生物量、根系分配及土壤理化特性差异。研究表明:(1)随着退化程度加剧,高寒草原禾草优势地位未改变,高寒草甸优势种莎... 详细信息

采用野外样方调查和室内分析法,探讨了青藏高原不同退化程度高寒草原和高寒草甸植被群落结构、植物多样性、地上-地下生物量、根系分配及土壤理化特性差异。研究表明:(1)随着退化程度加剧,高寒草原禾草优势地位未改变,高寒草甸优势种莎草逐渐被杂类草取代。(2)随着退化程度加剧,高寒草原地上生物量显著降低(P<0.05),高寒草甸地上生物量先保持稳定再下降。高寒草甸地下生物量较高寒草原地下生物量对退化响应更敏感。(3)高寒草原退化过程中,莎草地上物生量变化不明显(P>0.05),禾草地上生物量贡献率由88.12%减少至53.54%,杂类草地上生物量贡献率由0.08%增加至42.81%;高寒草甸退化过程中,禾草和杂类草地上生物量先增加后减小,莎草地上生物量占比由69.15%减少至0.04%,杂类草地上生物量占比由12.56%增加至92.61%。(4)随着退化程度加剧,高寒草原根系向浅层迁移,高寒草甸根系向深层迁移。(5)退化对高寒草甸土壤含水量(θ)、土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)及土壤容重(BD)影响均比高寒草原更强烈。本研究对青藏高原退化草地恢复治理具有重要的参考价值。

关键词：高寒草地退化植被生产力植物群落土壤特性

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