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应用生态学报 2022年第8期33卷 2097-2104页

作者：徐贺年王江林彭小梅任子健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

为研究祁连圆柏径向生长对不同时期(生长季前2-4月和生长季5-7月)气候因子的响应及面对不同类型(高温、缺水、高温+缺水)干旱事件的弹性(抵抗力和恢复力)变化,利用青藏高原东北部17个采样点的祁连圆柏树轮宽度资料,分析径向生长与不同... 详细信息

为研究祁连圆柏径向生长对不同时期(生长季前2-4月和生长季5-7月)气候因子的响应及面对不同类型(高温、缺水、高温+缺水)干旱事件的弹性(抵抗力和恢复力)变化,利用青藏高原东北部17个采样点的祁连圆柏树轮宽度资料,分析径向生长与不同时期气候因子的相关性,探究高低海拔祁连圆柏面对各类干旱事件的弹性差异。结果表明:祁连圆柏径向生长与干旱指数呈显著正相关,与生长季温度呈负相关(P<0.1)。祁连圆柏面对不同时期干旱事件的弹性存在显著差异,生长季前发生的干旱事件中,低海拔圆柏的抵抗力比高海拔增高2.3%,恢复力降低25.1%;生长季干旱事件中,低海拔圆柏的抵抗力比高海拔降低23.7%,恢复力增高107.1%。祁连圆柏面对缺水型干旱时恢复力更强,均值达到1.68,而面对高温型干旱时祁连圆柏的抵抗力更强,均值达到1.43。未来我国西部高山祁连圆柏,尤其是处于低海拔区的,其径向生长受到全球变暖造成的极端干旱事件的影响会更加显著。

关键词：青藏高原东北部祁连圆柏弹性生长季干旱

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树木年内径向生长对干旱事件的响应——以贺兰山油松为例

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应用生态学报 2021年第10期32卷 3505-3511页

作者：高佳妮杨保秦春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

在贺兰山苏峪口国家森林公园,利用径向生长测量仪监测2017和2018年2个生长季内、2个海拔(2010和2330 m)油松的径向生长,研究树木径向生长对干旱的响应。结果表明:2018年6月的干旱事件使得油松径向生长速率减慢,生长量减小;而7—8月的降... 详细信息

在贺兰山苏峪口国家森林公园,利用径向生长测量仪监测2017和2018年2个生长季内、2个海拔(2010和2330 m)油松的径向生长,研究树木径向生长对干旱的响应。结果表明:2018年6月的干旱事件使得油松径向生长速率减慢,生长量减小;而7—8月的降水使油松的径向生长重新激活。2018年油松的径向生长主要发生在6—8月,相比2017年延长一个月。油松径向生长与气候因子的响应关系在不同海拔间没有明显的差异。生长季早期干旱对树木径向生长有抑制作用,生长季中后期降水对树木径向生长具有促进作用。该区的气候重建工作中应当充分考虑8月的气候要素对树轮宽度的影响。

关键词：径向生长干旱海拔径向生长测量仪油松

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干燥致密土壤在沙粒流冲击下的磨蚀规律

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农业工程学报 2022年第8期38卷 315-320页

作者：吴盈盈刘旭阳王振亭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 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

在土壤风蚀过程中,跃移颗粒对表土的冲击磨蚀是公认的一种重要起尘机制。磨蚀体现了跃移沙与土壤相互作用,受沙粒跃移运动参数和土壤力学性质共同控制。然而,现有风蚀模型尚未充分考虑土壤力学性质的地位与作用,缺少磨蚀速率计算公式,... 详细信息

在土壤风蚀过程中,跃移颗粒对表土的冲击磨蚀是公认的一种重要起尘机制。磨蚀体现了跃移沙与土壤相互作用,受沙粒跃移运动参数和土壤力学性质共同控制。然而,现有风蚀模型尚未充分考虑土壤力学性质的地位与作用,缺少磨蚀速率计算公式,亟需从固体力学角度探讨土壤磨蚀规律。该研究借鉴岩石磨蚀模型,针对含水率小于1.5%、体密度大于1.60×10^(3) kg/m^(3)的干燥致密土壤,提出了代表单位时间内的碰撞次数、土壤抗压强度和杨氏模量、入射沙粒动能和密度等综合效应的磨蚀变量;通过标准压缩试验测得黏土、砂土、壤土、砂质黏土、壤质黏土共5种人工均质土壤的抗压强度和杨氏模量的范围分别为0.823~4.092 MPa和0.043~0.149 GPa;利用自行设计的冲击磨蚀试验得到了干燥致密土壤在沙漠沙颗粒流冲击作用下的磨蚀规律,即磨蚀速率是磨蚀变量的线性函数,其斜率与截距分别为3.27×10^(4)和-0.027 kg/s。研究结果有助于恰当描述风蚀模型中的土壤力学性质、准确计算风蚀速率,进而服务于农田防护和水土保持工程,并为中国西北干旱区天然地貌和人工建筑风蚀现象的研究提供理论依据与数据支撑。

关键词：土壤磨蚀土力学力学参数测量磨蚀速率磨蚀变量

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城市大气污染对到达地表的太阳辐射的影响研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 124-131页

作者：杨丽薇高晓清李振朝中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院/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

在晴空(无云)的条件下,大气污染是影响到达地球表面太阳辐射的重要因素之一。选择中国6个典型城市(北京、沈阳、上海、武汉、广州和成都),利用2014年1月—2020年12月的空气质量日监测数据以及地面太阳辐射、日照时数等逐日观测数据,定... 详细信息

在晴空(无云)的条件下,大气污染是影响到达地球表面太阳辐射的重要因素之一。选择中国6个典型城市(北京、沈阳、上海、武汉、广州和成都),利用2014年1月—2020年12月的空气质量日监测数据以及地面太阳辐射、日照时数等逐日观测数据,定量分析晴空条件下大气污染指数(AQI)与地表太阳总辐射、散射辐射的关系。结果表明:1)大气污染会降低清晰度指数,增加散射系数,对于地表太阳总辐射有衰减作用,对于散射辐射有增强作用。2)2014—2020年,大气污染(AQI>100)使得晴天地表太阳总辐射的年衰减总量和相对衰减量(共7 a)较大的是北京(212.40 MJ/m^(2),4.01%)、沈阳(184.16 MJ/m^(2),3.00%)、上海(123.80 MJ/m^(2),4.37%)和武汉(106.36 MJ/m^(2),3.04%),而成都(58.03 MJ/m^(2),3.82%)和广州(18.76MJ/m^(2),0.96%)的衰减总量较小。3)大气污染(AQI>100)使得晴天散射辐射的年增加总量和相对衰减量分别是北京256.64 MJ/m^(2)(12.96%)、沈阳134.45 MJ/m^(2)(7.10%)、武汉22.62 MJ/m^(2)(1.36%)、成都43.40 MJ/m^(2)(9.71%)、上海94.74 MJ/m^(2)(8.25%)和广州37.79 MJ/m^(2)(5.90%)。

关键词：太阳辐射大气污染空气质量定量分析晴空条件

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黄河源区不同退化程度高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系研究

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生态学报 2021年第11期41卷 4541-4551页

作者：李成阳张文娟赖炽敏彭飞陈小杰薛娴王涛尤全刚杜鹤强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 中国科学院大学北京100049

近些年来,气候暖干化和过度放牧导致黄河源区高寒草原发生明显退化,严重影响了当地畜牧业和环境的可持续发展。退化后,植被群落生产力、物种多样性和土壤因子之间相互作用、相互影响,使生态系统持续恶化。以往的研究中研究人员对退化后... 详细信息

近些年来,气候暖干化和过度放牧导致黄河源区高寒草原发生明显退化,严重影响了当地畜牧业和环境的可持续发展。退化后,植被群落生产力、物种多样性和土壤因子之间相互作用、相互影响,使生态系统持续恶化。以往的研究中研究人员对退化后群落生产力和物种多样性关系关注较多,但对退化过程中土壤要素变化的重视程度往往不够。因此,探究不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系对于认识高寒草地退化过程及退化草地恢复具有重要现实意义。在黄河源区采用空间分布代替时间演替的方法,根据植被和土壤特征选取了未退化到严重退化5个退化梯度,探讨不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系。结果表明:1)随着退化程度的加剧,群落地上和地下生物量均呈先稳定后降低的趋势,在轻度退化阶段达到最大值,重度和严重退化阶段显著降低;2)Shannon⁃Wiener多样性指数在轻度和中度退化阶段显著增加了20%和15%(P=0.025和P=0.039),均匀度指数从未退化到重度退化变化不明显,严重退化阶段物种多样性指数均显著降低;3)土壤水分、各深度土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮均呈先稳定后降低的变化规律,土壤容重随着退化程度的加剧而显著增加;4)群落生物量、物种多样性与土壤养分呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系,冗余分析结果显示土壤容重、硝态氮、有机碳是退化过程中驱动植被因子变化的主要因素。因此,针对不同退化阶段采取不同的恢复治理措施,尤其是改善土壤养分和物理性质,同时对中度和重度退化两个关键阶段应该给予更多的关注。

关键词：青藏高原植被退化土壤退化生物量退化程度

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光伏电站建设对陆地生态环境的影响:研究进展与展望

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环境科学 2024年第1期45卷 239-247页

作者：田政卿张勇刘向陈生云柳本立吴纪华兰州大学生态学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室兰州730000 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

随着全球能源消耗的快速增长,环境将进一步恶化,各国减排的竞争将更加激烈,而利用太阳能作为清洁能源的光伏发电对于实现地球碳中和具有重要战略意义.陆地生态系统中的集中式光伏电站大范围覆盖地球表面,导致土地利用发生变化,对地表能... 详细信息

随着全球能源消耗的快速增长,环境将进一步恶化,各国减排的竞争将更加激烈,而利用太阳能作为清洁能源的光伏发电对于实现地球碳中和具有重要战略意义.陆地生态系统中的集中式光伏电站大范围覆盖地球表面,导致土地利用发生变化,对地表能量平衡和降水的再分配产生显著影响,进而改变土壤养分循环和植物生产力,并最终带来明显的生态环境效应.通过回顾近20年来国内外光伏电站生态环境影响研究的相关文献,综述了光伏电站建设对微气候、土壤和动植物等的影响强度和方向,以及对陆地生态系统功能的潜在影响.光伏电站可以通过调节微气候因子中的太阳辐射强度、空气温湿度、风速和风向等,进一步影响植物生产力、土壤抗蚀性和土壤碳固存等多项生态系统功能.尽管已有文献报道中有关光伏电站建设对陆地生态系统的影响并不一致,但总体而言,可以提高植被盖度和植物生产力;特别在荒漠等生态系统中可在一定程度上改善生态环境.目前,尽管有大量研究报道了光伏电站对生态系统可能具有的效应,但实验性论据尚不充分,对生态系统功能影响机制的研究更为少见.在后续的工作中,可进一步关注光伏电站对生态环境影响的区域差异性,以及对生态系统功能潜在的影响途径,结合生态效应为光伏电站建设区域的生态保护与修复提供依据,并针对潜在的生态风险制定相应预案措施.

关键词：光伏电站生态效应微气候因子植物多样性土壤生态系统

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格尔木河^(222)Rn同位素变化及其对地表水-地下水交互关系的指示意义

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冰川冻土 2021年第4期43卷 1190-1199页

作者：李劭宁贾晓鹏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甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

我国西北内陆干旱区水资源匮乏,生态环境脆弱,在全球气候变化和人类活动干扰背景下,采用同位素方法进行精细尺度地表水-地下水交互作用研究是探求当地水循环变化和水资源管理的基本要求。通过测量格尔木河流域河水、地下水样品2019年5月... 详细信息

我国西北内陆干旱区水资源匮乏,生态环境脆弱,在全球气候变化和人类活动干扰背景下,采用同位素方法进行精细尺度地表水-地下水交互作用研究是探求当地水循环变化和水资源管理的基本要求。通过测量格尔木河流域河水、地下水样品2019年5月和8月的^(222)Rn浓度和典型断面流量,结果发现:山区河段河水^(222)Rn浓度最高,平均值为948.72 Bq·m^(-3),指示基岩裂隙水是山区河段重要补给来源;山前冲洪积扇河水^(222)Rn浓度最低,平均值为76.71 Bq·m^(-3),地下水补给较少;溢出带地区河水^(222)Rn浓度上升至平均676 Bq·m^(-3),地下水溢出补给河水,向下至细土平原,河水^(222)Rn浓度呈下降趋势。时间变化上,8月与5月相比,河水^(222)Rn浓度下降,表明地下水补给减少。溢出带S1~S2河段河水与地下水交互关系以双向转化为主,基于质量守恒原理计算河水与地下水交互通量,5月和8月累积河水渗漏通量分别为3.87 m^(3)·s^(-1)和0.9 m^(3)·s^(-1),地下水补给通量分别为0.51 m^(3)·s^(-1)和0.47 m^(3)·s^(-1),河水渗漏强度大于地下水补给,二者交互通量存在时空差异。

关键词： ^(222)Rn 地下水补给水循环质量平衡柴达木盆地

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浑善达克沙地锦鸡儿属(Caragana)灌丛沙堆形态特征研究

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干旱区地理 2021年第5期44卷 1438-1448页

作者：支莹刘树林康文平郭紫晨冯坤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甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

灌丛沙堆在维持草地生态功能和土地沙漠化过程中扮演着非常重要角色。浑善达克沙地分布着众多灌丛沙堆,其中以锦鸡儿属(Caragana)灌丛沙堆最为典型。选择不同沙漠化程度(轻度沙漠化、中度沙漠化、重度沙漠化、严重沙漠化)沙地上的锦鸡... 详细信息

灌丛沙堆在维持草地生态功能和土地沙漠化过程中扮演着非常重要角色。浑善达克沙地分布着众多灌丛沙堆,其中以锦鸡儿属(Caragana)灌丛沙堆最为典型。选择不同沙漠化程度(轻度沙漠化、中度沙漠化、重度沙漠化、严重沙漠化)沙地上的锦鸡儿属灌丛沙堆,进行野外调查和灌丛沙堆形态指标测量,对比不同沙漠化程度沙地上锦鸡儿属灌丛沙堆的形态特征,分析灌丛和沙堆形态参数间的关系及其影响因子。结果表明:(1)不同沙漠化程度沙地灌丛沙堆大小不同,总体表现为灌丛沙堆规模从严重沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化到轻度沙漠化逐渐减小的特点,轻度和中度沙漠化沙地的灌丛沙堆形态在水平面上的垂直投影类似椭圆形、形状类似半椭圆球体,重度和严重沙漠化沙地的灌丛沙堆形态在水平面上的垂直投影类似不规则棱形、形状类似四棱锥体,沙堆形态的主要影响因素可能与沙源丰富度有关。(2)不同沙漠化程度沙地上的锦鸡儿属灌丛的各形态参数呈显著相关,重度和严重沙漠化沙地上的锦鸡儿属灌丛沙堆形态参数间的相关系数比中度和轻度的更高,总体上灌丛沙堆长轴、短轴和沙堆高度之间协同发展。(3)轻度和中度沙漠化沙地上的锦鸡儿属灌丛沙堆的长轴、短轴与高度间呈幂函数关系,表明灌丛沙堆还存在较大发展空间,重度和严重沙漠化沙地上灌丛沙堆的长轴、短轴与高度间呈二次函数关系,表明灌丛沙堆已经发育成熟,且易因根系水分供应不足等导致灌丛向衰亡方向发展。

关键词：锦鸡儿属灌丛沙堆形态特征浑善达克沙地

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祁连山地区过去500 a年代际旱涝事件演化及驱动因素分析

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干旱区地理 2024年第2期47卷 214-227页

作者：任子健王江林徐贺年秦春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甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

祁连山地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,年代际重大干旱事件对其植被、冻土等生态要素影响显著。根据前人所重建的干湿变化数据集,分析了祁连山地区过去500 a年代际旱涝事件的发生规律、演化趋势及可能的驱动机制。结果表明:(1)... 详细信息

祁连山地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,年代际重大干旱事件对其植被、冻土等生态要素影响显著。根据前人所重建的干湿变化数据集,分析了祁连山地区过去500 a年代际旱涝事件的发生规律、演化趋势及可能的驱动机制。结果表明:(1)祁连山地区近几十年来气候呈现明显的湿润化趋势,且1951年之后的变湿趋势已超出了历史时期自然变率范围。(2)亚洲夏季降水数据集对研究区历史干湿状况代表性良好,该地区过去7次年代际干旱事件降水差异显著,其中严重程度最高的是1786—1796年干旱;4次年代际湿润事件持续时间差异显著,持续时间最长的是发生在1968—2009年长达42 a的湿润事件。(3)年代际旱涝事件受气候外强迫和海温内部变率综合影响,太平洋和大西洋年代际海温模态变化及二者位相组合是调节祁连山年代际旱涝事件的关键因子。太阳辐射与祁连山降水呈同相位变化,火山活动则主要影响年代际干旱事件。研究强调长时间背景对评估当前祁连山地区气候异常的重要性,并建议评估未来该地区发生重大旱涝事件风险时需综合考虑外强迫和海温内部变率的不确定性。

关键词：年代际旱涝小冰期气候驱动因素祁连山

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机器学习与统计模型在石羊河流域气候降尺度研究中的适用性对比

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中国沙漠 2022年第1期42卷 196-210页

作者：宫毓来马绍休刘伟琦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甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 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甘肃兰州730000

高分辨率气候数据是研究气候变化对农业、生态、水文影响的驱动数据,动力和统计降尺度模型是两类常用的生成高分辨率气候数据的方法,近年来机器学习模型也被用到气候变化的研究中,但针对不同站点(下垫面)的多种统计降尺度模型的对比研... 详细信息

高分辨率气候数据是研究气候变化对农业、生态、水文影响的驱动数据,动力和统计降尺度模型是两类常用的生成高分辨率气候数据的方法,近年来机器学习模型也被用到气候变化的研究中,但针对不同站点(下垫面)的多种统计降尺度模型的对比研究较少.石羊河流域土地利用类型多样,海拔变化显著,适合研究降尺度模型的适用性.本研究选择2种传统统计降尺度模型和4种机器学习模型,并结合2种标准化方法对石羊河流域4个站点的气温和降水进行了降尺度的对比研究,探索该区域最优的降尺度模型.结果表明,机器学习模型比传统统计模型有更好的降尺度能力.经过筛选后的多模型平均可以给出稳定的具有较高精度的降尺度结果.气温结果在每个站点相关系数均达到0.98(通过99％显著性检验),降水结果平均相关系数达到0.74(通过99％显著性检验).这表明在本研究中筛选出模型可以较好地实现降尺度的目的 ,这些模型可用于该区域未来气候情景数据的生成,可为气候变化相关研究提供可靠的气候数据.

关键词：统计降尺度机器学习气候变化

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