北方不同植被下土壤岩石试片的溶蚀速率及碳汇分析——以山西汾阳地区为例

通过山西汾阳不同植被条件下的对比溶蚀实验,并结合土壤有机碳和无机碳含量测试分析及土壤水分含量和CO2浓度野外现场测试,揭示出北方半干旱条件下的溶蚀速率特征及其影响因素,结果表明:（1）不同植被条件下的土下试片溶蚀速率差异明显,林地的地面以下溶蚀速率最大,为0.551 1 mg/(cm2?a),分别是灌丛[0.258 5 mg/(cm2?a)]和草地[0.254 7 mg/(cm2?a)]的 2.13倍和2.16倍;表明随着植被的正向演替,碳酸盐岩溶蚀速率有增加的趋势。（2）试片溶蚀速率主要受土壤有机碳、无机碳、水分控制,受土壤CO2浓度影响小;其中土壤有机碳含量、土壤水分与试片溶蚀速率呈正相关,土壤无机碳含量与试片溶蚀速率呈负相关;高浓度的无机碳使部分试片经过溶蚀后重量不减反增,造成试片溶蚀速率偏低。（3）以林地、灌丛、草地条件下试片土下平均溶蚀速率计算出研究区岩溶碳汇强度为1.815 tCO2/(km2?a),与前人根据水化学径流法计算的结果[8.69 tCO2/(km2?a) ]相比偏小。这意味着由溶蚀试片法来计算我国岩溶碳汇量可能会比实际偏小。      

东亚干旱半干旱区沙漠化与气候变化相互影响研究进展

气候系统主要通过气温、降水及风场等因素影响沙漠化过程,但不同区域其影响机制存在较大差异。目前的研究结果表明,总体上,降水对沙漠化的影响较为明确,降水量增加有利于沙漠化逆转。气温和风场变化对沙漠化的影响存在明显区域差异：在季风带沙漠化区,气温升高及高空盛行西南风有利于沙漠化逆转;在非季风带沙漠化区,一方面气温升高导致蒸发量增加,沙漠化发展;另一方面,其增加了冰川、冰雪融水的补给,沙漠化逆转;在高寒带沙漠化区,旱灾和寒冻灾害是沙漠化的主因。此外,沙漠化过程通过植被、地表及土壤特征等的改变影响气候系统。例如沙漠化过程的发生伴随地表植被覆盖的变化,并通过改变地表反照率、潜热通量、粗糙度等来影响气温、降水等气候因子;还通过沙尘释放量的变化来影响降水的发生。虽然沙漠化与气候系统间存在多种反馈机制,但反照率—气温—降水—植被的正反馈及沙尘—降水—植被的正反馈是其主要反馈机制。     

近50年中国西北东部半湿润、半干旱过渡带气候变化及生态影响

以宝鸡、凤翔、千阳、陇县、西峰、环县、平凉、泾源、六盘山、固原市、西吉和海原等台站的气象数据为依据,对近50年来地处西北地区东部的半湿润、半干旱过渡带的气候要素进行了系统分析,发现区内各地气温有普遍升高的趋势。其中,冬季升温趋势更加明显。各地在20世纪90年代前后发生气温突变,以此为界,前后增加速度明显不同,此后的增温趋势明显加快。近50年以来,各地降水略有下降,主要是由夏季降水减少所引起,但是统计趋势不明显。受气温和降水变化综合影响,区域气候向变干和变暖的方向发展。根据Holdridge生命地带理论,初步分析了区域植被与气候之间的关系。计算表明,最近30年以来,西北东部半湿润、半干旱区过渡带的气候变化使区域植被也向干暖化类型变化。位于研究区中部的六盘山、泾源和西吉等地生命地带类型的变化都比较大。崆峒山(35°33′N,106°31′E)的圆柏(Sabina chinensis)树轮气候学分析表明,区域树木生长与前一年秋季降水呈显著正相关关系,与当年春季和夏季气温呈显著负相关趋势,说明生长季的缺水或高干燥度是树木生长的限制性因素。研究时段区域干旱频繁发生,使树木出现大量伪轮,为研究带来一定难度,但是也进一步验证了区域气候变化的干旱特征。干燥指数重建结果表明,研究区在20世纪20年代比较干旱,30年代是相对较为湿润的时期; 1940年和1960年左右较为干旱,但其间的干燥指数较低。60年代之后,区域干燥指数逐渐增加,表明干旱趋势日趋加重,与气象数据分析结果相一致。事实证明,研究区气候的干暖化变化对区域树木生长和生态系统具有非常不利的影响。     

中东亚地区表土碳酸盐含量和pH值的空间变化及其气候代用指标意义

黄土-古土壤以及湖泊沉积物的碳酸盐含量作为常用的气候指标,被人们广泛地应用于干旱、半干旱地区的古气候研究,然而碳酸盐含量的气候意义却缺乏足够的验证.中东亚干旱、半干旱区覆盖我国西北部和蒙古国全境,区域内温度和降水等具有显著的空间分布特征,这为验证包括碳酸盐矿物含量在内的地球化学代用指标的气候意义提供了理想的研究场所.为此,选取了一条横跨该区不同气候带的采样线,对采样线上表土碳酸盐含量、pH值以及气象站的记录资料行了分析和对比.研究发现:(1)表土碳酸盐含量的分布特征沿着纬度呈现出南高北低的总体趋势,在北纬34.50°～42.50°的广大黄土、类黄土地区,碳酸盐含量较高,而北纬42.5°以北地区碳酸盐含量则相对较少,局部地区由于土壤母质为碳酸盐岩而具有较高的碳酸盐含量;(2)表土碳酸盐含量与pH值的非线性拟合特征反映出土壤碳酸盐矿物含量与pH值之间的化学平衡,两者在0.01水平上呈显著的正相关关系(r=0.51).酸性土壤地区的碳酸盐体系难处于饱和状态,碳酸盐易于淋失含量低,此时,碳酸盐矿物含量不宜作为气候指标,而碱性土壤地区的碳酸盐矿物含量变化与气候变化关系密切;(3)高温、干燥的气候环境使降水被迅速蒸发,加剧了碳酸盐类物质的表聚作用,使黄土、类黄土地区表土碳酸盐含量与降水量、温度都呈现出了一定的正相关关系;(4)黄土、类黄土地区表土pH值与多年平均降水量关系密切(PH>7,R2=0.90),可以作为我国黄土高原地区过去大气降水量变化的代用指标.     

The Interannual Variability of Summer Rainfall in the Arid and Semiarid Regions of Northern China and Its Association with the Northern Hemisphere Circumglobal Teleconnection

Using the latest daily observational rainfall datasets for the period 1961–2008, the present study investigates the interannual variability of June–September (JJAS) mean rainfall in northern China. The regional characteristics of JJAS mean rainfall are revealed by a rotated empirical orthogonal function (REOF) analysis. The analysis identifies three regions of large interannual variability of JJAS rainfall: North China (NC), Northeast China (NEC), and the Taklimakan Desert in Northwest China (TDNWC). Summer rainfall over NC is shown to have displayed a remarkable dry period from the late 1990s; while over NEC, decadal-scale variation with a significant decreasing trend in the last two decades is found, and over TDNWC, evidence of large interannual variability is revealed. Results also show that the interannual variability of JJAS rainfall in northern China is closely associated with the Northern Hemisphere circumglobal teleconnection (CGT). Correlation coefficients between the CGT index and regional-averaged JJAS mean rainfall over NC and NEC were calculated, revealing values of up to 0.50 and 0.53, respectively, both of which exceeded the 99% confidence level.     

沙坡头地区多年降水分布特征、趋势及其变率

应用Mann-Kendall秩统计法和回归分析法,检验时间序列上的年降水趋势;应用一阶自相关分析法,对沙坡头地区多年降水持续性特征进行统计分析。结果表明,5a滑动平均曲线所对应区间1967- 1972年以及1977- 1982年降水量大于多年平均值,而1983- 2000年降水量滑动平均值低于多年平均值的趋势明显。1955-1970年的分析时段内,降水量每连续递减两年后,将稍有回升,但总体上趋于下降。从滑动平均计算值来看,年降水分布存在时间序列上的非随机因素潜在振荡,5a滑动平均值突出了以年为时序单位的降水振荡模式。干旱时段的延长通常在多雨年之前或之后发生,尤其在1978年经历高峰降水以后,直至1985年,区内干旱时段的延长颇为显著。沙坡头地区降水分布特征表明该地区在干旱半干旱过渡带中更趋向于干旱化的特点。     

干旱半干旱区山地土壤水分动态变化

水分是干旱半干旱区山地植物生长的主要限制因子，在这些地区开展土壤水分动态变化研究对农业生产和生态恢复的重要性是不言而喻的。近年来土壤水分测定技术有了很大进步，中子水分仪和时城反射仪已成为常规测量仪器，新型仪器不断出现，总的趋势是仪器的精度和自动化水平不断提高。土壤水分有其时空变化规律，一方面土壤水分随季节变化而变化，另一方面土壤水分随土壤深度和水平位置的变化发生相应变化。降水是影响干旱半干旱区山地土壤水分的最重要因素，气温、太阳辐射等其它气象因子对土壤含水量也用一定影响。此外，坡向、坡度、坡位等地形因子以及土壤特性、地表植被、土地利用情况等对土壤含水量空间分布也有重要影响。总之土壤含水量的时空变化是各种环境因子综合作用的结果。目前土壤水分动态变化的研究重点是对其影响因子的研究。就我国而言，宜加强干旱河谷区土壤水分动态变化的研究，促进土壤水分动态变化研究工作全面深入地开展。     

1961—2010年中国东北半干旱区东界变化趋势分析

气候带边界的变化是大尺度地理特征对气候变化的响应方式之一,半干旱区的边界变化对其响应尤为敏感。我们整合了中国东北地区50年(1961—2010年)的气象数据,以降水量和温度所计算的干燥度指数作为干湿气候带划分的指标,在ArcGIS中采用Kriging空间插值法,在不同时间尺度上分析了近50年来中国东北半干旱区东界的波动趋势。结果表明:中国东北半干旱区界限变化呈整体向东、向南扩展的趋势,其变化受时间累积效应的影响,在50年(1961—2010年)尺度上范围最大,面积为285 648.4km2。数据分析表明,降水量减少是导致半干旱区边界变化的主要因素,气温的影响次之。     

Growth and photosynthetic rates of Chlamydomonas plethora and Nitzschia frustula cultures isolated from Kuwait Bay, Arabian Gulf, and their potential as live algal food for tropical mariculture

With a view to utilize local algae as food organisms in mariculture, the green alga Chlamydomonas plethora and the diatom Nitzschia frustula were isolated and studied from the unique coastal waters arid zone off Kuwait. Batch cultures of C. plethora and N. frustula had maximum division rates (μ_max) of 2.5 and 3.4 day^?1, respectively. Cultures grown for 36 h yielded comparable growth rates. Photosynthesis‐irradiance relationships in cultures harvested at various phases of growth showed that cultures attained log phase after 1‐day growth and yielded the highest assimilation numbers (P: μg C [μg Chl a]^?1 h^?1): 22.8 for C. plethora and 18.1 for N. frustula. Their initial slopes (α^B: ng C [μg Chl a]^?1 h^?1 [μmol m^?2 s^?1]^?1 were also the highest observed so far: 79.5 for C. plethora and 39.6 for N. frustula. Photoinhibition was low. Compared with these, assimilation numbers in senescent cultures of 20‐day growth were <8% of the maximum for both species, and the initial slope decreased to 17 and 13% in C. plethora and N. frustula, respectively. Two polyunsaturated fatty acids (20:5n‐3 eicosapentaenoic acid and 22:6n‐3 docosahexaenoic acid) that are essential in many marine animal diets constituted up to 24% and 1.9% of the total fatty acids, respectively. Of the two algae, N. frustula contained higher levels of 16:1n‐7, 20:5n‐3 and comparatively low levels of 22:6n‐3 fatty acids. Due to its rapid growth, high photosynthetic rate and presence of the amino acids leucine, lysine, glutamic acid and arginine N. frustula has good potential as a feed organism in mariculture applications. The capacity of these algae to produce a wide range of size groups (nano and net plankton) is an additional bonus for mariculture operations.     

西北干旱、半干旱区区域可持续发展综合评价模型研究

以西北干旱、半干旱区为研究背景,针对区域可持续发展评价问题,运用Fuzzy数学方法,建立了二级层次结构的综合评价模型。其中,一级评价模型建立在各评价因素子集上,它着眼于各评价因素子集中每一个具体的评价因素,建立隶属度矩阵以及最理想与最不理想单元,计算各区域可持续发展的隶属度。二级评价模型建立在整个评价因素集合上,它着眼于各评价因素子集,在一级评价模型评价计算的基础上,建立综合评价模型,计算各区域可持续发展的隶属度。应用该模型对三西地区某11个区域进行评价,计算出了每一个区域可持续发展的隶属度。