土壤呼吸与测定方法研究进展

 土壤呼吸是当前碳循环研究领域中的一个引人关注的热点问题,也是陆地生态系统向大气释放CO2最大的源,具有多方面的生态意义。综合评述了国内外有关土壤呼吸研究成果与测定方法,阐述了影响土壤呼吸的主要因素分别有温度、湿度、植被类型、土壤理化性质和人类活动等,概括了土壤呼吸及其各分量的不同测定方法及特点,并讨论了土壤呼吸今后的努力方向。     

基于能值分析的青海省生态经济系统研究

在青海省能值指标体系构建及赋值的基础上,通过对近20年青海省生态经济系统各能值指标的分析研究表明:青海环境负荷率低、废弃物占总能值使用量的比也较低,人口承载力目前略高于下限,远远低于上限,说明近20年青海省经济发展引起的环境污染相对较低,人口压力相对较小,人类活动引起的生态环境演变处在可以接受的范围内.青海省净能值产出率、能值投入率、能值使用强度、能值/货币比率等指标的变化趋势表明:青海省工业化和信息化水平低,经济开发强度和发展水平低,且系统运行主要依赖本地资源,是一个资源输出型的省份;很高的可持续发展指数表明青海省经济不发达,开发程度很低,但同时也说明青海省是一个有较大开发潜力的地区.     

极端干旱区天然植被耗水规律试验研究

采用自动控制仪器对极端干旱地区不同植被的单株和群落的蒸散发进行了长期的试验研究。结果表明:胡杨在生长期内单位叶面积上月蒸腾量8月最大,10月最小,蒸腾量呈单峰型,在4—5月树干单位面积液流通量为0.13~0.15 L·cm-2·d-1,6月为0.294 L·cm-2·d-1。在晴朗无云的条件下,柽柳灌丛蒸散速率变化呈单峰型,在生长季节日蒸腾量为63.48 L,平均日蒸腾量为0.349 L。梭梭日蒸腾量与土壤含水量有密切的关系,在生长期总蒸腾量为344.66 L。骆驼刺、苦豆子和胖姑娘蒸腾量月变化具有共性,各月和年蒸腾量的总量骆驼刺最大,苦豆子居中,胖姑娘最小。最后推算额济纳三角洲全年植物蒸散发总量为2.43亿m3。该定量数据的测定为确定区域层面上的需水量和区域生态需水计算奠定基础。     

荒漠河岸林胡杨和柽柳群落小气候特征研究

在内蒙古额济纳旗运用微气象学方法以多路传感器同步观测的方式对极端干旱区荒漠河岸林小气候进行了观测。对我国极端干旱区荒漠河岸林胡杨和柽柳群落内的小气候特征与空旷地的差异进行了初步的探讨,并分析了产生这些差异的原因。结果表明:荒漠河岸林具有独特的小气候作用。具有改变太阳辐射、调节近地层地表及地下温度、缩小温差、降低风速、增加土壤湿度和提高空气湿度等重要生态作用。(1)胡杨和柽柳群落均起到了改变太阳辐射的作用,林冠层顶部的太阳总辐射量月平均值分别为341.72MJ·m^-2、345.14MJ·m^-2,林冠遮蔽使胡杨和柽柳林内总辐射比林外分别减少49.8%、49.3%;(2)生长季胡杨和柽柳林内的气温均低于林外,胡杨林平均比对照低1.62℃,柽柳林平均比对照低0.83℃,而且森林覆盖率越高降温作用越明显;群落上层气温高于群落下层,气温随高度增加而增加;(3)林内平均大气相对湿度均高于林外,胡杨林生长季比对照平均高8.5%,柽柳林平均比对照大4.2%。胡杨林地空气相对湿度各月值高于柽柳林地,平均湿度比柽柳高4.33%;(4)柽柳林月平均土壤温度(19.43℃)高于胡杨林地(18.20℃);(5)林内风速低于林外,胡杨林地平均风速为0.33m·s^-1,比林外降低了2.7m·s^-1;柽柳林平均风速为0.72m·s^-1,比林外降低了2.31m·s^-1。胡杨林比柽柳林对风的阻挡作用强。     

塔里木河流域水资源开发利用及其环境效应

近30a来,由于塔里木河流域水资源无序的开发利用,导致了严重水土环境退化.从20世纪50-70年代,下游300km河道逐渐干涸,致使下游水文过程和生态环境严重破坏.1960-1980年下游水位由2～4m下降到4～10m;1980年后,水位年降速率是20cm.1958-1978年,塔里木河流域胡杨减少了2/3,生物量下降了1/2;1950-1990年代,塔里木河下游主要树种胡杨林减少了3820km²,而灌木和草地面积减少了200km².这种水文变化已导致水环境的明显恶化,并引起了土地沙漠化,1960-1990年代形成沙漠化土地12300km².塔里木河的盐分含量逐渐升高,1960年的最大含盐量是1.28g·L^-1,但1981-1984年达到4g·L^-1,到1998年达7.8g·L^-1.根据对沙漠化土地有机碳含量推算,近30a塔里木河流域土壤由于退化向大气中释放的有机碳多达112Tg,且28.3%来自表层0～1.0m土壤.人类活动的强度干扰是导致以上水环境变化的重要原因,解决问题的关键是提高对水资源与水土环境监测、观测、管理和恢复的科学与技术水平.     

直流电法在复杂地电条件下探测陷落柱的应用效果

本文探讨了在地形恶劣、表层电性不均匀及矿区地电干扰严重的复杂条件下,用直流电法探测陷落柱的应用效果。      

不同初始场条件对新疆区域数值模式预报性能的影响

初始场条件直接影响到区域模式的预报性能。基于GRAPES_GFS和NCEP_GFS两种初始场，详细比较了两者之间的差异，随后分别利用两种初始场驱动新疆区域数值模式（RMAPS-CA V1.0），对2021年4月整月的数值预报结果以及2021年4月21日一次暴雨过程模拟结果进行了MET（Model Evaluation Tools）对比检验。结果表明：（1）两种资料位势高度扰动场、温度扰动场、湿度扰动场存在明显差异，其相关系数分别为0.26~0.60、0.05~0.24和0.01~0.12，导致次天气尺度上存在着较大差异，并由此造成了模拟结果之间的差异，反映了区域模式对初始场和边界条件的敏感性；（2）从高空位势高度、风速、温度的预报结果看，NCEP_GFS初始场在新疆区域模式中高空要素的预报效果均要优于GRAPES_GFS初始场，均方根误差分别降低35.5~37.2%、7.6~12.6%和6.0~17.2%。从地面常规预报量的检验看，GRAPE_GFS初始场对2 m温度和10 m风速的预报效果则要优于NCEP_GFS初始场，均方根误差分别降低14.3%和6.8%；（3）从降水检验评分看，两种初始场的降水预报整体为漏报现象，NCEP_GFS初始场针对各降水阈值及不同时效的预报降水评分要高于GRAPES_GFS，0.1 mm/6h、6.1 mm/6h和12.1 mm/6h的TS评分分别提高22.5%、16.1%和150.8%；（4）从一次暴雨过程预报的检验结果看，GRAPES_GFS对于24小时为小量级降水预报效果优于NCEP_GFS,准确率分别为61.4%和40.0%；而NCEP_GFS对于大量级的降水预报则要优于GRAPES_GFS,准确率分别为66.7%和33.3%。两种初始场对降水个例检验偏差以空报现象为主，NCEP_GFS的TS评分整体高于GRAPES_GFS。     

乌鲁木齐区域高分辨率数值预报系统V2.0 预报性能客观检验

数值预报系统检验结果对预报产品的释用和系统的改进有着重要的作用。基于MET（Model Evaluation Tools）检验工具对乌鲁木齐区域高分辨率数值预报系统V2.0 (Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System—Central Asia V2.0，简称RMAPS-CA V2.0）在2021年各季节中的预报性能进行客观检验评估，主要检验了2m温度、10m风速、高空位势高度等要素，并与RMAPS-CA V1.0同期预报性能进行对比分析。（1）2m温度预报偏差在冬季和春季整体为负偏差，在夏季和秋季整体为正偏差；各个季节的平均预报偏差均在2℃以内，预报性能秋季最优，冬季最差。各个季节10m风速预报整体为正偏差且差异不大，平均误差在0.5-1.0 m/s之间，预报性能秋季最优，春季最差。（2）高空位势高度预报偏差在冬季整体为负偏差，在其余季节整体为正偏差，预报性能冬季最优，春季最差。高空风场预报偏差在冬季和春季400hPa以下为正偏差，400hPa以上为负偏差；夏季和秋季整体为负偏差，预报性能春季最优、夏季最差。高空温度场预报偏差在冬季整体为负偏差，其余季节整体为正偏差，预报性能春季最优、夏季最差。（3）降水晴雨预报效果较好，但除夏季外以空报为主；随降水阈值增大、TS评分减小，多以漏报为主，降水评分在冬季最高、夏季最低。从降水个例检验看，24h累计降水为大量和中量的国家站点预报性能有所提升，逐6h累计降水TS评分略有提升。（4）RMAPS-CA V2.0系统各要素预报偏差的变化特征与RMAPS-CA V1.0相似，预报能力整体上要优于RMAPS-CA V1.0。     

FY-3C MWHS-Ⅱ辐射亮温在RMAPS-CA中的同化

中亚地区常规气象观测稀疏，同化极轨卫星FY-3C上的微波湿度探测器-Ⅱ(MWHS-Ⅱ)辐射率资料可有效减小该地区数值预报初始场的不确定性。本研究首次在中亚快速更新多尺度资料分析和预报系统RMAPS-CA中同化了FY-3C/MWHS-Ⅱ辐射率，评估了其同化效果。研究发现：（1）单个时次冷启动的同化时间窗口内，仅约有56%的辐射率资料通过了质量控制并被RMAPS-CA同化。（2）偏差订正整体减小了各水汽通道的背景场辐射亮温偏差，最大减幅出现在通道14，达0.5 K。通道14偏差订正前的观测辐射亮温和背景场辐射亮温间存在较大偏差，是其同化应用中需要特别注意的。（3）FY-3C/MWHS-Ⅱ辐射率同化整体提高了RMAPS-CA系统对高空温度、位势高度、高空风速等的中短期预报准确率。同时，使得2米温度和10米风速的预报准确率预报均方根误差分别平均减小了0.2 K和2 m/s。其同化有效降低了小雨预报的漏报率和空报率，小雨预报的TS评分提升了16%。降低了中雨和大雨预报的漏报率，三个量级降水预报的BIAS评分分别提升了18%、38%和36%。     

飞播种子丸粒化技术应用对植被和土壤的影响北大核心CSCD

为阐明丸粒化技术应用对植被和土壤的影响,以阿拉善左旗腾格里沙漠飞播区为研究区,采用空间替代时间方法,对比分析了2017—2020年种子丸粒化和未丸粒化飞播区植被生长状况、土壤水分、养分和土壤微生物的变化情况。结果表明:(1)飞播种子丸粒化技术应用后,丸粒化播区植物盖度及地上、地下和总生物量分别以13.72%、395.88%、127.97%和526.16%的年增长率增加;未丸粒化播区各项指标增量明显低于丸粒化播区;(2)每个飞播年丸粒化和未丸粒化播区土壤含水量和养分之间差异性不明显;随着生长年限增加,土壤有机碳呈增加趋势,土壤全氮含量呈减少趋势,土壤全磷含量变化不大,不同飞播年限丸粒化和未丸粒化播区土壤全磷含量分别为208.67~222.5 mg·kg^(-1)和192.83~213.33 mg·kg^(-1);(3)对8个样地的土壤样本提取DNA进行微生物群落分析,其中仅采自2017年及2019年丸粒化播区的样本满足后续测序要求,相比于2019年丸粒化播区,2017年丸粒化播区土壤的Simpson指数出现了些许降低,而Sobs指数、Chao1指数和ACE指数均显著增加,分别提高了46.67%、43.73%和43.91%。总体上,飞播种子丸粒化对阿拉善左旗沙漠土壤环境具有一定的改善作用。