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  • 2011年, 2卷, 第3期
    刊出日期：2011-09-30
      
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    库姆塔格沙漠研究: 进展与成果
    王锋, 褚建民, 王学全, 崔向慧, 吴波, 杨文斌, 卢琦
    2011, 2(3): 193-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.001
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    库姆塔格沙漠，地跨新疆、甘肃2省区；东起敦煌鸣沙山、西临罗布泊、南依阿尔金山、北抵阿奇克谷地；面积超过2 万km2。境内气候极端干旱，地貌类型复杂、沙丘类型多样，是“羽毛状沙丘”在我国的唯一分布区。受自然条件和技术装备等制约，一直是我国八大沙漠中综合科考的最后空白。2006年，“库姆塔格沙漠综合科学考察”被列为首批国家科技基础性工作专项重点项目，历时4年，取得了丰硕成果，填补了多项沙漠科考和研究空白。主要包括：(1)首次发现、命名并定义了“沙砾碛”这一库姆塔格独特的地貌类型；初步探明了该沙漠独有的“羽毛状”沙丘的形态学特征及形成过程；(2)基本探明了库姆塔格沙漠地表沉积物的矿物组成及2个主要物源端元，揭示了晚新生代沉积物特征和地层序列；(3)初步确定了库姆塔格沙漠地区古风成砂的形成时代，并阐明了该沙漠的成因和演化过程；(4)初步查清了库姆塔格沙漠地区现代水系分布及水文特征，绘制完成中更新世晚期、汉、唐、清、民国、现代6个时期的水系演变图；(5)首次确认了库姆塔格沙漠土壤类型及其发育过程和区域分布特征；(6)首次建立了全方位、全天候、全覆盖的库姆塔格沙漠气象观测场，实现了基于卫星传输的气象数据实时采集，初步摸清了羽毛状沙丘形成的动力条件及周边气候演变趋势；(7)基本查清了库姆塔格沙漠野生动植物种群、数量和分布区域，特别是发现了沙生柽柳、白花柽柳、侧花沙蓬等6种植物的分布新区；(8)系统调查了国家一级保护动物双峰野骆驼种群及其生境，对野骆驼的行为生态学进行定位观测研究；(9)完成了沙漠及其周边地区的生态经济功能分区，提出了“大敦煌”区域可持续发展的战略对策，为拯救敦煌绿洲、保护敦煌文化遗产提供了重要科学依据。
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    三种主要干扰造成中国森林植被向大气中的碳排放量
    付超, 方华军, 于贵瑞
    2011, 2(3): 202-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.002
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    对重要干扰过程导致森林植被向大气中的碳排放量进行评估，对于合理评估森林碳汇功能及其在应对全球气候变化中的作用是有重要意义的。本文基于有关森林干扰发生情况的林业统计资料和有关干扰引起生物量C转移过程与比例的假设条件，估算了近20年来采伐、火灾与病虫鼠害三种主要干扰每年从森林植被直接排放到大气中的C量。结果表明，近20年来，中国森林遭受了比较强烈的采伐、火灾与病虫鼠害干扰，并且这三种干扰在进入21世纪后有着比较明显的增加趋势。相应地，在1990-2009年间，采伐、火灾与病虫鼠害的C排放量年均分别为3425.16万t C、161.29万t C、428.80万t C，合计为4015.24万t。三种干扰的总C排放量在1990-1999年间年均为3079.40万t，在2000-2009年间年均为4951.09万t。从不同森林类型分布区的排放来看，中国森林主要干扰的年均C排放量及其年代际变化呈现比较明显的区域特征。干扰对中国森林碳平衡有着重大影响，针对干扰的森林管理可能具有较大的增汇潜力，并且在未来有关森林与陆地生态系统碳收支的模型研究中需考虑主要干扰的影响。
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    中国区域土壤水蚀碳量空间分布及其时间动态
    高艳妮, 方华军, 于贵瑞, 王绍强
    2011, 2(3): 210-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.003
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    本文利用三次全国土壤侵蚀遥感普查数据和第二次土壤普查土壤有机碳和无机碳密度数据，分析了我国土壤水蚀碳量的空间分布及其时间动态。研究结果表明：我国土壤水蚀碳量为74.61 Tg C y-1，其中有机碳量51.49 Tg C y-1，无机碳量23.12 Tg C y-1。在七大水土流失区中，水蚀有机碳量最多的是西南岩溶区，占总水蚀有机碳量的26.48%；水蚀无机碳量最多的是黄土高原区，占总水蚀无机碳量的67.62%。前者以中度水蚀为主，后者以极强度和强度水蚀为主。80年代中期至90年代中期，我国土壤水蚀碳量共减少了11.66 Tg C y-1，以有机碳迁移量减少为主，占总减少量的81.93%；90年代中期至21世纪初，土壤水蚀碳量依然呈下降趋势，共减少了1.65 Tg C y-1，其中，有机碳迁移量减少了1.514 Tg C y-1，无机碳迁移量减少了0.134 Tg C y-1。
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    青藏高原东缘不同人工林替代乡土灌木对地被物水文特征的影响
    庞学勇, 包维楷
    2011, 2(3): 217-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.004
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    尽管森林地被物在保水与养分循环中扮演重要角色，但我们仍然对由植被转换引起的森林地被物的变化缺乏了解。为评价不同人工林替代乡土灌丛对森林地被物水文特性的影响，我们选择了4种人工林 (连香树 Cercidiphyllum japonicum [Cj], 油松 Pinus tabulaeformis [Pt], 华山松 Pinus armandi [Pa], 落叶松 Larix kaempferi [Lk])，以次生乡土灌丛 (QC) (Quercus liaotungensis 和Corylus heterophylla var. sutchuenensis 为优势种) 为对照。人工林种植于1987年，初始密度为2500株 ha-1。我们发现针叶人工林地被物厚度和贮量明显大于次生灌丛地和阔叶人工林地。地被物最大持水量在各林地之间差异与厚度和贮量显示相同的趋势，我们认为其主要贡献因子为林地凋落物数量及单位重量凋落物的最大持水量差异。地被物吸水过程和吸水速率与浸泡时间分别呈对数与指数回归关系。吸水过程在各植被之间与地被物各层次之间明显不同，主要受各植被的凋落物叶结构与分解程度影响。我们的结果显示针叶林地被物储量明显高于阔叶林，这说明以针叶树种为优势的林地大量养分滞留在凋落物中，难于返还土壤被植物利用，同时，半分解层(F)和分解层(H)最大持水能力高于未分解层(L)，因此，改善林地微环境，促进L层地被物向F和H层转化，是改善人工林地被物水文功能的主要方法之一。
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    基于改进的地表温度-植被覆盖特征空间估算地表蒸散
    孙亮, 孙睿, 李小文, 陈怀亮, 张雪芬
    2011, 2(3): 225-231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.005
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    地表温度-植被指数特征空间被广泛应用与地表蒸散估算和土壤湿度监测，而利用散点图直接拟合干边会造成很大的不确定性。本研究采用改进的地表温度-植被覆盖特征空间进行地表通量的计算。该方法是基于能量平衡公式进行干边定位，从而减少干边确定过程中的不确定性。我们选取的17天的MODIS数据以及相应气象数据进行地表蒸散计算，并采用郑州的LAS观测站验证显热通量计算值，估算结果均方根误差(RMSE)、偏差(Bias)和相关系数平方(R2)分别为44.06 W m-2、36.99 W m-2 和0.71。总体来讲，通过能量平衡公式确定的理论干边相比通过散点图拟合的实测干边更合理。
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    中国西北地区石羊河流域农业生态系统能值评价
    刘丽娟, 李小玉, 何兴元, 肖笃宁, 陈伟
    2011, 2(3): 232-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.006
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    通过能值方法分析了石羊河流域农业生态系统的资源环境基础和经济特征。结果表明，石羊河流域中下游凉州区和民勤绿洲的能值总投入呈降低趋势，能值投资率都偏高，生产成本较大；能值产出率低，对购买能值的利用效率不高；但能值自给率有所提高；环境载荷率高，农业生态环境所受压力较大，系统可持续发展指标表明两个绿洲经济系统极为不发达，属于消费型经济系统，并且人均可用能值和能值密度都呈降低趋势。
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    基于能值分析的新疆阜康市绿洲系统可持续性分析
    张雯, 李秀彬, 王秀红
    2011, 2(3): 241-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.007
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    绿洲是我国西北干旱区人类赖以生存和发展的栖息地，其生态环境脆弱。因此，对绿洲系统经济生态效益的定量评估与分析是我国西北地区生态建设和可持续发展急需解决的现实问题。本文以天山北麓的新疆维吾尔自治区阜康市为例，深入探讨了绿洲系统的生态经济效益及其年际变化；并利用线性规划模型建立了基于能值分析的阜康市绿洲种植业结构优化配置方案。研究发现，阜康绿洲系统的发展受土地、气候和水资源等限制，属于典型的高投入、低产出模式。1996-2006年间，绿洲系统处于弱可持续发展状态。另外，通过生态经济学的绿洲作物结构比较优势分析发现：不同的生态经济目标，其种植业结构也随之变化。当追求生态经济效益最大化时，种植业结构由能值密度决定；当追求水资源限制下生态经济效益最大化时，种植业结构由单位灌溉水量的能值产出决定。
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    东北亚区域可持续发展的主要科学问题探讨
    董锁成, 李宇, 李飞, 李世峰, 李泽红, 杨旺舟, 李富佳, 毛琦梁, 王卷乐, 朱华忠, 刘佳骏, 徐新良
    2011, 2(3): 250-256. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.008
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    东北亚各国自然地域相连，社会经济联系密切，形成了东北亚独特的经济地域系统。在全球变化背景下，深入探讨东北亚区域可持续发展面临的主要科学问题具有重要的理论与实践意义。东北亚区域生态经济巨系统的结构、功能和地域分异规律及其动态演变格局是该区域可持续发展的基本科学问题；驱动力因子是该区域可持续发展研究的重要问题；跨境区域社会经济可持续发展模式是该区域可持续发展的核心问题和归宿，而东北亚区域可持续发展支撑平台建设是重要的技术支撑和保障。东北亚、中亚地区作为一个资源、环境、经济和社会复杂巨系统，其可持续发展还有许多重要科学问题，需要该区域科学家联合攻关，共同探索。
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    俄罗斯布里亚特共和国植被NPP时空分布格局及其对气候变化的响应
    任正超, 朱华忠, 史华, 柳小妮
    2011, 2(3): 257-265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.009
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    研究利用遥感和气象数据以及改进后的CASA模型(生物温度代替月均温)，估算俄罗斯布里亚特共和国2000-2008 年的植被NPP，并验证模型的精度，分析该地区植被NPP的时空分布格局及其对气候变化的响应规律。研究结果表明：改进后的CASA模型具较高精度，可运用于布里亚特共和国植被NPP的估算。时间上，植被NPP年际上呈现为在波动中上升的趋势，月份上表现为先升后降的单峰变化趋势；空间上，植被NPP呈现出随经度的增加而增大，随纬度的增加而减小，由西南到东北逐渐递增的分布格局；不同植被类型的NPP从大到小依此为：草地、沼泽林>森林>森林、草原>稀树草原>高山植被。该地区植被NPP的变化主要受气温和降水量变化的作用。
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    东北亚资源环境综合科学考察数据平台构建及其应用
    王卷乐, 朱立君, 杨懿, 张玲
    2011, 2(3): 266-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.03.010
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    东北亚区域是一个资源相对集中，生态环境格局复杂，气候地带性多样，人地关系对比显著的区域，集成该区域的资源环境综合科学考察数据对于全球变化等前沿科学研究和区域可持续发展等具有重要研究意义。针对该区域资源环境综合科学考察数据积累和管理的需求，研究构建了包括三大体系的东北亚资源环境综合科学考察数据平台，即数据资源采集与管理标准规范体系、数据分类体系、数据管理和发布软件体系。其中，标准规范体系包括数据采集规范、数据管理规范和综合考察规范三类共23项；数据分类体系包括4个大类、25个小类、128个要素；数据平台软件系统包括数据目录检索管理、元数据管理、数据发布与可视化、数据浏览与获取等5个功能模块；基于地理信息技术和网络技术，实现了东北亚资源环境综合科学考察数据平台原型系统，初步实现了数据的集成管理与可视化访问。目前已集成144个数据集(库)，为东北亚综合科学考察数据的深度集成和应用奠定基础。