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1. chinaXiv:201811.00012 [pdf]

天山科其喀尔冰川区复杂下垫面CO2通量贡献区分析

王建; 丁永建; 许民; 许君利
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

大气湍流交换过程中CO2有效源(汇)区域即CO2通量贡献区,在冰川作用区不仅受到水化学侵蚀强度的影响,还受区域微气候的影响,另外,动态的下垫面和复杂地形也增加了实际监测的不确定性。为了评估冰川区CO2通量监测结果的空间代表性,在西天山南坡科其喀尔冰川表碛区利用涡度协方差观测系统进行观测,同时,结合基于KM足迹模型基础上开发的ART Footprint Tool足迹软件对通量贡献区进行分析,结果表明:①积雪积累期主风向以NW为主,风向频率占53.31%;积雪消融期和冰川消融初期NW向主风减少,偏北的NNW风逐渐增多,但冰川消融峰期后又逐渐过渡为NW向风。②积雪积累期雪冰融水几乎消失,但大气CO2通量平均为-0.07 g•m-2•d-1,尤其是白天为-0.88 g•m-2•d-1,仍呈没收现象,是由于白天较强辐射下,少量积雪融水引起可溶性物质淋溶过程中水化学反应没收大气CO2所致;而夜间冰川消融峰期CO2通量值平均为0.33 g•m-2•d-1,呈释放CO2现象,这可能与夜间区域降温及降水过程中溶解的CO2因地表蒸发返回大气所致。③通量贡献率80%以上的各期0.5h数据占比依次为:积雪积累期(95.80%)>积雪消融期(93.28%)>冰川消融峰期(86.13%)>冰川消融初期(81.88%),而足迹最远点分布距离顺序与前者几乎相反,但均分布在主风向下的冰川中流线上,说明对CO2通量监测值有显著影响的贡献区比较集中,也意味着冰川末端及两侧山脊草地CO2通量变化的影响可以忽略。④白天在大气稳态条件下,贡献区解释的CO2通量为(78.55±2.08)%,略高于夜间的(77.72±1.41)%,但显著低于非稳定条件下白天(89.86±0.22)%和夜间(89.45±0.57)%的解释结果,进一步验证了CO2通量贡献区比较集中。

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2. chinaXiv:201811.00013 [pdf]

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑地表风沙流结构特征

张惜伟; 汪季; 海春兴; 丁延龙; 宝成3
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

在呼伦贝尔沙质草原北部沙带中段风蚀坑集中分布区内,选取不同发育阶段的风蚀坑,通过同步观测风蚀坑地表(0~200 cm)风速及输沙通量,分析并比较风沙流结构特征,为呼伦贝尔沙质草原风蚀坑治理提供理论依据。研究表明:在裸地沙斑、活跃发展、固定阶段及重新活化阶段的风蚀坑,风速廓线基本遵循对数分布规律;而在未风蚀草地、消亡阶段的风蚀坑,气流受下垫面扰动,呈“S”形分布。风蚀坑各发育阶段输沙量与高度的最优拟合模型为负指数模型,不同发育阶段风蚀坑内部风沙流输沙量差异较为明显;超过95%的输沙量均在地表0~30 cm高度内,且63.97%~90.96% 的输沙量集中分布在距地表10 cm高度内。风沙流跃移高度与风速正相关,依次为:活跃发展> 重新活化> 裸地沙斑> 固定阶段> 消亡阶段> 未风蚀草地。通过分析风沙流通量系数,可知在裸地沙斑、活跃发展及重新活化阶段,输沙量有向高层移动的趋势;而在其他阶段,由于植被盖度较高,使得风沙流多集中在近地层。

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3. chinaXiv:201811.00014 [pdf]

新月形沙丘对湖积平原风蚀荒漠化的影响

蔡东旭; 李生宇; 雷加强; 王海峰; 孟晓于
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

新月形沙丘是风蚀荒漠化过程中伴随的重要风积地貌类型,在以往的研究中主要侧重于沙丘体表面动力学过程,而关于沙丘在风蚀荒漠化过程中的作用鲜有报道。本文在台特玛湖的干涸湖盆区(曾经的塔里木河尾闾湖),采用测钎法,实地测定了新月形沙丘周围地表的蚀积变化,同时采用室内风洞模拟了典型新月形沙丘地表的气流分布模式,系统分析了新月形沙丘对地表蚀积影响的作用机理。结果表明:在新月形沙丘影响下,沙丘周围地表风蚀强度不均一,在沙丘迎风坡前区和沙丘左右翼,风蚀深度略大于不受沙丘影响区(CK),但单位面积平均净蚀积量接近平衡状态;在沙丘背风坡前区以风积为主,而在背风侧尾流区,地表以风蚀为主,且随着沙丘体积增加,单位面积平均净风蚀量也略有增大。在内陆干旱区干涸湖盆风蚀荒漠化过程中,新月形沙丘通过改变地表流场结构,使风沙流饱和度发生空间分异,从而影响了下伏地表蚀积的空间分布,尤其加剧了背风侧尾流区的风蚀,使新的风蚀面裸露,破坏沉积层结构,促进了河湖相沉积平原风蚀荒漠化的发展。

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4. chinaXiv:201811.00015 [pdf]

长期膜下滴灌棉田残膜变化趋势研究

贺怀杰; 王振华; 郑旭荣; 张金珠; 李文昊
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

为探寻棉田土壤中残膜污染状况以及覆膜30 a棉田土壤中的残膜分布趋势,对试验区121团覆膜年限分别为5 a,9 a,11 a,13 a,15 a和19 a共6块棉田进行取样研究。运用Matlab程序构建BP神经网络模型,对取样数据进行分层预测和整体预测,结果表明:运用模型对残膜面积和质量数据进行整体预测,能够更好地反映实际情况下残膜在棉田土壤中的分布趋势,能够精准地预测本地区覆膜30 a棉田土壤中地膜残留状况;同时随着覆膜年限的增加,土壤表层大面积残膜在耕地作业下逐年碎裂,并向深层土壤移动,在30~40 cm深度的土壤中逐年残留。通过预测得到覆膜30 a棉田残膜密度达到419.19 kg·hm-2,超出国家标准限值75.0 kg·hm-2近6倍,为解决此问题可以覆盖厚度大于0.010 mm的农用地膜,并提高地膜回收率来保证棉田的可持续发展。

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5. chinaXiv:201811.00016 [pdf]

陕西省退耕还林工程对植被恢复的效应 ——基于PCSE修正的面板数据模型

成佩昆; 胡守庚; 孙涛; 陈海滨
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

基于1998—2013年的SPOTVEG NDVI数据,利用像元二分法和面板校正标准误(PCSE)估计方法,分析陕西省植被覆盖时空变化特征以及退耕还林工程、降雨水平等自然、社会经济因素对植被覆盖变化的相对贡献,探究退耕还林工程对植被恢复的驱动效应。结果表明:① 陕西省植被覆盖总体呈增加趋势,1998—2013年年均归一化植被指数(NDVI)值增长0.98%,且在退耕还林工程实施阶段(1998—2009年),植被恢复效果更为明显。② 陕西省植被恢复效果空间分异显著,16a间,各地区NDVI值上升幅度不同,40.61%的区域提升约0.1,29.05%的区域提升约0.2,23.69%的区域提升0.25以上。其中,位于陕北退耕还林区的延安市植被恢复效果最为明显,NDVI年增长约为1.12%。③ 退耕还林工程对植被恢复影响显著,退耕还林面积占土地总面积每提升1%将使NDVI值增加1.97%,相当于降水量增加了4.29%,这对于降水量少且不均的陕西省生态环境建设具有重要参考意义。

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6. chinaXiv:201811.00018 [pdf]

退耕还林工程以来黄土高原植被覆盖与地表湿润状况时空演变

张翀; 王静; 雷田旺; 马玲; 宋佃星
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

基于2000—2014年的MODIS数据和Landsat数据,利用温度植被干旱指数反映地表湿润状况,分析了退耕还林工程以来黄土高原地表湿润状况与植被覆盖的时空变化特征及其相互关系。①2001—2014年黄土高原归一化植被指数增速为6.3%•(10a)-1,温度植被干旱指数降速为-4.5%•(10a)-1,植被覆盖与地表湿润状况均呈增加趋势,分布呈“东南高、西北低”的特征,大体上可以看出两者具有正的空间相关性。②从TVDI和NDVI的变化趋势来看,黄土高原植被覆盖与地表湿润状况整体上呈现出增加趋势。空间分布上反映出,植被覆盖变化基本上与地表湿润状况变化分布一致,但是仍然存在区域性差异。③从相关系数来看,黄土高原植被覆盖与地表湿润状况呈现出正相关。从变化趋势对应关系来看,14a间黄土高原东北—西南一线山地地区植被覆盖与地表湿润状况变化有利于生态环境改善。人类活动强烈的平原地带极不利于生态环境改善。值得注意的是,退耕还林重点区是未来生态环境变化监测和管理的重点区域,以免引起再次退化。

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7. chinaXiv:201811.00017 [pdf]

折力损伤自修复对干旱矿区小叶锦鸡儿 根系固土的影响

王博; 刘静; 王晨嘉; 张欣; 李强; 刘嘉伟; 张强
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

为明确干旱矿区侵蚀发生后折力损伤对植物根系力学特性的影响及其受损后的自修复机制,利用HG100数显式推拉力计和自制便携式试验机台,对小叶锦鸡儿1~4 mm径级直根和侧根分支处未受损及受损自修复后的抗折力学特性进行研究。结果表明: 生长季初期,未受损小叶锦鸡儿根系极限抗折力与根径呈幂函数正相关,抗折强度与根径幂函数负相关,直根极限抗折力和抗折强度均大于侧根分支处; 折力损伤会明显抑制根系正常生长,小叶锦鸡儿根系受损自修复后,活性、生长量和保存率均低于平行对照,根径和根型均是影响这种抑制作用的重要因素,侧根分支处活性和保存率在受损后的减少程度显著大于直根; 小叶锦鸡儿根系受损自修复后,极限抗折力与抗折强度相比,生长季初期有所增加,但外力损伤会显著阻碍这种增长,导致其增长率显著低于平行对照,3个月后极限抗折力修复率为48.91%,抗折强度修复率为57.59%,说明根系受损后不会彻底丧失固土能力,通过自修复可以逐步恢复原有功能,但短期内自修复程度有限。直根极限抗折力修复率为60.55%,侧根分支处仅为36.34%,说明在同等外力荷载条件下,小叶锦鸡儿直根受损自修复能力显著大于侧根分支处,具备更强的再次抵御外力破坏的能力。

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8. chinaXiv:201811.00022 [pdf]

气候变化及人类活动对 蒙古沙拐枣分布格局的影响

塞依丁·海米提1; 努尔巴依·阿布都沙力克; 李雪萍; 邵华; 阿尔曼·解思斯; 阿腾古丽
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicm Turcz)是中国荒漠植被的重要建群种,也是人工固沙造林的优选种。为了阐明气候变化及人类活动对其分布格局的影响,以119个蒙古沙拐枣地理分布信息和24个环境变量为基础,结合CMIP5的缩减全球模型数据,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术,分别构建了不同气候情景及人类活动干扰下的蒙古沙拐枣适宜生境预测模型,定量展示了未来不同气候变化情景(RCP2.6,RCP 4.5,RCP 8.5)和人类活动干扰下蒙古沙拐枣在我国的分布格局变化。结果表明:训练集的AUC值为0.958,测试集的AUC值为0.951,MaxEnt模型的预测结果可靠;影响蒙古沙拐枣分布的主要气候因素是降水量和海拔;人类活动干扰下蒙古沙拐枣的适生比例由13.04%下降到9.57%,蒙古沙拐枣的繁殖栖息与人类活动成负相关。当前气候条件下蒙古沙拐枣总适生面积比例为13.04%,在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.53种情景下至2050s,预测的总适生面积比例为13.36%、13.18%和14.78%;至2070s,预测的总适生面积比例为13.39%、12.76%和12.71%,适生范围及面积变化趋势各有差异,各级适生区面积及总适生面积有不同程度的增减,且在高浓度排放情景(RCP8.5)下响应最为明显。

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9. chinaXiv:201811.00021 [pdf]

水盐胁迫对裸果木种子萌发的影响

魏振艳; 黄海霞; 欧阳尔乾; 杨琦琦; 连转红
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

以裸果木(Gymnocarpos przewalskii)种子为供试材料,在渗透势分别为-0.3、-0.5、-0.7、-0.9、-1.2 MPa条件下,以蒸馏水为对照(0 MPa),分析模拟水分(PEG-6000)和盐分(NaCl)胁迫对种子萌发的影响,以确定其耐旱性和耐盐性。结果表明:两种胁迫均使裸果木种子的萌发受到明显抑制,聚乙二醇(PEG)胁迫使种子的萌发指数、活力指数和胚根长度均显著降低,渗透势≤-0.7 MPa时,萌发率显著下降。NaCl胁迫下萌发指数和胚根长度均显著降低,渗透势≤-0.9 MPa时,萌发率显著降低,萌发指数、活力指数和胚根长度对水盐胁迫敏感,可作为评价裸果木种子萌发耐旱耐盐性的主要指标。等渗条件下,渗透势为-0.7 MPa和-0.9 MPa时,PEG胁迫下种子萌发率、活力指数、胚轴长度显著低于NaCl胁迫;渗透势≤-0.7 MPa时,PEG处理的发芽势、萌发指数明显低于NaCl处理,说明影响裸果木种子萌发的主要因素是渗透胁迫,而不是离子毒害。种子萌发耐受PEG胁迫的临界值为-0.8 MPa,极限值为-1.1 MPa;耐受NaCl胁迫的临界值为-1.5 MPa,极限值为-2.2 MPa,表明裸果木种子萌发期的耐盐性大于耐旱性。

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10. chinaXiv:201811.00019 [pdf]

差巴嘎蒿叶浸提液对4种沙地草本植物种子萌发的化感作用

丁杰萍; 闫志强; 陈银萍; 李玉强; 罗永清
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科

差巴嘎蒿是沙地恢复过程中植被演替的重要物种,是半流动沙丘的优势物种之一。本文从化感作用角度,研究了不同浓度差巴嘎蒿叶浸提液(0、10、20、40、60、80 g·L-1和100 g·L-1)对狗尾草、达乌里胡枝子、大果虫实和冰草的种子萌发的影响。结果表明:差巴嘎蒿叶浸提液对狗尾草种子萌发的影响较小,低浓度浸提液处理对其萌发有一定的促进作用,而对其他3个物种均表现为显著的抑制效应,且随处理浓度增加,抑制效应增大。差巴嘎蒿对其他物种的种子萌发均具有强烈的化感作用,通过叶片凋落后的物质释放形成的化感作用可能是其保持竞争优势的重要方式之一。

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