1981-2010年黑河流域中下游对流层大气比湿变化

利用黑河流域4个探空站不同等压面的大气温度及露点差序列,分析1981-2010年区域对流层大气比湿垂直廓线的气候特征、年均比湿和季节平均比湿的年际及年代际变化,以及季节对年均比湿年代际变化趋势的贡献.研究表明,水汽主要集中在对流层中低层,比湿极大值均出现在夏季,其平均比湿仅为全国平均比湿的0.4~0.77,200hPa等压面比湿与全国平均比湿接近,季节变化微弱.除夏季700hPa等压面比湿上升外,年均比湿与季节比湿呈下降趋势,且沿廓线向上年均比湿与季节平均比湿的相对下降速率逐渐增大.典型等压面700hPa、500hPa和200hPa年均比湿和季节平均比湿先增大后减小,以1980年代中期和2002年为界经历了"干-湿-干"过程,30年来比湿极大值出现在2002年,其变化幅度随高度的增加而减弱.冬季平均比湿距平变化最为平稳,夏季比湿波动最大.区域1990年代比湿整体增加,但2000年代则相反,且比湿减小幅度是1980年代比湿增幅的10倍,1990年代的5倍.1980年代年均比湿增大主要通过秋季来贡献;1990年代的年均比湿增大通过夏秋季贡献;2000年代比湿大幅下降仍以夏季贡献最大,秋季贡献统计上最明显.     

黑河上游高寒山区集水面积阈值确定方法探讨

针对我国高寒山区河流的最佳集水面积阈值确定的问题, 选取黑河上游山区为研究区, 利用SWAT(soil and water assessment tool)模型的流域离散模块(watershed delineator)基于DEM提取河网, 探讨河网总长度与集水面积阈值关系曲线法和适度指数法在高寒山区的适用性. 结果表明: 两种方法所对应的最佳集水面积阈值相差较大, 所提取的河网难以反映河流真实情况, 效果较差, 主要原因是上述方法仅考虑流域面积、地形和几何特征的影响, 缺乏对降水和其他下垫面因子的综合考虑. 相较而言, 利用蓝线河网推求最佳集水面积的适度指数法的效果较好. 在高寒山区进行河网提取时, 应综合考虑影响河网发育的各个因素, 在流域分区的基础上, 通过不同集水面积阈值实验, 获取更高精度的数字河网, 改善分布式水文模型的空间离散效果.     

流沙和改良后土壤无机磷形态分级及其有效性研究

应用蒋柏藩和顾益初提出的石灰性土壤无机磷分级方法,对沙坡头地区流沙及改良土壤无机磷分级进行了研究,并对其有效性做出评价。结果表明,流沙中Ca₂-P占无机磷总量的3.1%,Ca₈-P占11.4%,AI-P占7.0%,Fe-P占5.3%,O-P占0.14%和Ca₁₀-P占73.2%;改良土壤中Ca₂-P占无机磷总量的1.7%,Ca₈-P占7.2%,AI-P占5.1%,Fe-P占3.8%,O-P占0.08%和Ca₁₀-P占82.12%。其中Ca₂-P与Ca₈-P是作物磷素营养的主要来源,A1-P、Fe-P为缓效磷源,而 O-P和 Ca₁₀-P只是一种潜在磷源。生物试验表明,改良土的供肥能力强,肥力水平高;而流沙对施肥反应敏感,产量增加显著。     

兰州市南北两山人工灌木林地土壤水分动态

通过定位监测与对比分析,对兰州市南北两山不同生境下柠条和柽柳林地的土壤水分变化情况及土壤水分亏缺状况进行了研究。结果表明:水分亏缺程度、耗水量、耗水强度、吸水能力、根系周围土壤深层水分下降速度,都表现为：柠条>柽柳\.据此认为,在兰州市南北两山这种较干旱地区,如果立地条件允许,更适宜种植柽柳。土壤水分的季节性变化是降水和植物生长综合作用的结果,降水和植物生长对土壤表层的含水量影响较为显著,而对深层土壤水分的作用不明显。土壤水分的季节变化与降水和植物生长的季节性变化相似,可分为三个时期：春季水分消耗期、夏季水分补给期、秋末冬季土壤水分平稳期。     

腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响

地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。     

沙坡头站雨养人工生物防护体系水平衡研究五十年

中国沙漠科学以沙坡头为标志在水平衡研究领域走过了 50 a的历程。理性认识从最初了解水环境发展到今天不同尺度的土壤植被大气连续体的水分运动、迁移、平衡和转换的综合研究;实验设备从最初的土钻、烘箱、天平改善成今天的均衡式张力计、中子水分仪、时域反映仪(TDR)、人工气候生长箱、生态系统降水模拟设备等,使水平衡研究初步达到人工模拟的实验条件;试验场地从无控的流动沙丘、固沙区到蒸渗池、Lysimeter、水分平衡观测场、自动定点监测系统。50 a的研究初步明确了人工雨养生态系统水平衡演变的过程和机理。水环境变化趋势预测、微量水循环研究和生物水分调控技术研发将成为水平衡关注的新焦点。     

中国科学院西部行动计划(二期)项目布局与初步进展

中国科学院于2000—2005年成功实施中国科学院西部行动计划（一期）,于“十一五”期间继续实施西部行动计划（二期）。在继续深化和扩展西部原有5个典型区域（北方草地、黄土高原、黑河流域、塔里木河流域、岷江上游）生态建设试验示范研究的基础上,新增西南喀斯特、三峡库区和三江源区等3个试区的生态建设试验示范研究;开展黑河流域遥感?地面观测同步试验与综合模拟平台建设、青藏铁路冻土路基稳定性与沙害防治等研究工作;开展太阳能等特色资源开发及其他服务于西部大开发的高技术研究与产业化等方面的工作。该计划已按实施方案陆续展开,启动实施11个项目,在试验示范区/点的选定、设施建设、观测、试验、研究与示范等方面的进展顺利,取得一批阶段性成果。      

沙坡头不同微生境下油蒿和柠条叶片δ13C的季节变化及其对气候因子的响应

通过对沙坡头人工固沙区不同微生境和种植方式下固沙植物油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)叶片稳定碳同位素比率(δ13C)的测定,研究了该区油蒿和柠条叶片δ13C差异及其季节变化,并探讨了不同气候因素对植物δ13C的影响.结果表明:柠条δ13C显著高于油蒿(P＝0.003),即柠条的水分利用效率高于油蒿.在生长季内两种植物δ13C变化因种类及种植方式不同而异,除混种柠条的δ13C在整个生长季呈降低趋势外,单种柠条、单种油蒿和混种油蒿的δ13C均呈降低-升高-降低的变化趋势,均在7月份达最高值,即水分利用效率在7月份达最高.油蒿和柠条的δ13C因生境不同表现出明显的差异:引种圃的油蒿和柠条的δ13C分别低于水分平衡场;水分平衡场内单种柠条的δ13C高于混种,油蒿则反之;植物叶片含水量与δ13C的变化呈相反变化趋势.两种植物的δ13C逐月变化量(Δ13Cm)与气象因子的响应程度因其种类而异,其中油蒿Δ13Cm与月降雨量、月均相对湿度和水汽压负相关,与温度正相关,但均未达显著水平;柠条叶片Δ13Cm与温度极显著正相关,表明柠条生长对温度敏感,而油蒿则对水分和温度均有一定程度的响应.     

张掖市社会经济系统水循环过程研究与水量估算

 采用投入产出分析方法,估算了张掖市各部门产品中的虚拟水含量; 基于对各产品转化和流动的跟踪,系统研究了本地实体水资源与外地流入虚拟水资源在张掖市社会经济系统各环节中的流动与转化过程。结果表明,种植业部门的实体水转化与虚拟水流动构成了张掖市社会经济系统水循环的主体,外地流入的虚拟水量较少,且主要集中于水资源稀疏型产品; 经济生产对种植业产品较低的消耗水平导致了大量虚拟水的流出。认为增强种植业产品在社会经济系统中的循环强度是张掖市降低水资源流失以及提高水资源利用效率的有效手段。     

张掖市经济用水与水资源社会性稀缺

在投入产出理论的基础上,建立了价值-实物混合型的水资源投入产出模型,以张掖市为例,从各产业部门的用水特征、各产业部门间的水关系以及地区商品贸易等方面系统地分析了造成水资源稀缺的社会经济原因.结果表明:尽管张掖水资源短缺,但它却拥有一个较强耗水能力的经济体系,其经济系统运行对水资源的需求几乎是其当前可用自然形态水的两倍,远远超出其水资源供给能力,对当地有限的水资源产生了巨大的压力;各产业部门的用水特征及部门间的投入产出关系决定了张掖市经济生产对水资源产生的压力难以通过贸易的形式转移到其它富水地区,然而其贸易结构却造成每年都有相当数量的水资源随商品以虚拟水的形式流向外地,并最终导致了张掖市水资源的社会性稀缺.