Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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Quality Evaluation of Cultivated Land in the Sangong River Basin Based on RS and GIS Technology
No full text耕地在人类生存和人类文明发展中起着至关重要的作用。但是，由于对城市扩张的需求不断增长，加上对自然资源的过度开发，世界上许多地区的耕地面积正在迅速缩小,部分地区耕地的质量也有所衰退， 因此，对耕地的数量和质量进行同步监测显得愈加重要。 基于遥感（ Remote Sensing， RS） 和地理信息系统（ Geographic Information System， GIS） 技术进行耕地质量评价，对于实现新疆耕地占补均衡、提升耕地质量、保证后备粮食安全生产基地总生产力稳步提升具有重要的指导意义。三工河流域是新疆天山北坡经济带发展的核心区域，耕地主要分布在绿洲平原内部和绿洲--荒漠过渡地带， 是干旱区农业的典型代表， 由于人口的增加和国家政策的牵引，耕地的数量和质量均发生了巨大变化。本文选择三工河流域耕地为研究对象，基于 Landsat TM/ETM+和 OLI 影像获得 1990-2018 年的耕地分布数据，以土壤采样数据、自然条件数据和障碍因素为基础，参考国家分等定级标准，结合该流域的实际情况，建立适用的耕地质量评价体系，对该流域的耕地质量进行评价。 此外，本文分别对流域内不同区域、不同开垦年限的耕地质量进行分析，并进一步探讨耕地质量与归一化植被指数（ Normalized Differential VegetationIndex， NDVI） 和净初级生产力（ Net Primary Productivity， NPP） 的相关性，分析耕地质量发生变化的驱动因素,并提出可行性的建议。研究结果表明：（ 1） 三工河流域耕地面积大幅增加，净增加面积达 27.01 万亩。由于受政策、人口等原因的影响，研究期内的每个阶段，耕地数量变化的强度不同， 其中，2000-2010 年，该流域耕地面积由 56.93 万亩增至 70.79 万亩，增加了 13.86 万亩，占整个研究期耕地增长面积的 51.31%，这段时期是该流域耕地面积增长速度最快的十年。 区域差异上， 各乡镇的耕地数量存在先天差异，耕地数量的变化格局也存在显著差异，新垦耕地主要集中在三工河乡、 222 团和水磨沟乡。（ 2） 以土壤实测数据、自然条件数据和障碍因素为基础，利用层次分析法和特尔斐法建立耕地质量评价体系。评价结果表明，三工河流域耕地总体质量不高，四、五、六等地面积占耕地总面积的比例分别为 36.96%、 49.81%、 11.67%，质量等级由中部向东西两边递减。各乡镇的耕地质量水平存在一定的差异性，其中，六运湖农场平均耕地质量最高，平均耕地质量综合分数为 60.74，三工河乡平均耕地质量最低，平均耕地质量评价分数仅为 56.26。（ 3）耕地质量与地龄具有密切的关系，不同地龄的耕地的质量分数仍存在明显的差异。地龄为大于 30 年、 20-30 年、 10-20 年和 2-10 年的耕地对应的平均耕地质量分数分别为 59.53、 59.24、 57.78 和 56.83，随着地龄的减小，平均耕地质量呈下降趋势。（ 4）三工河流域耕地的多年平均 NDVI 和多年平均 NPP 的空间分布均具有明显的空间异质性，两者的空间分布的总体趋势与耕地质量的空间分布具有很大的相似性，在研究区内表现出中间高东西两边低的分布特征。由相关性分析结果可知，耕地质量综合分数和多年平均 NDVI 之间的 R2 为 0.508， Pearson 相关系数为 0.713，两者之间表现出显著的正相关性。耕地质量与多年平均 NPP 之间的相关性也通过了 0.01 水平的显著性检验，两者之间也具有显著的正相关性
Characteristics, Spatiotemporal Changes and Surface Effects of Biofilm on Microplastics in Coastal Environment of the Yellow River Estuary
No full text微塑料污染已成为仅次于气候变化的全球第二大环境问题，受到广泛关注。海岸带是受人类活动和气候变化双重影响的陆海交互作用地带，也是环境中微塑料的重要汇集区。国内外已有针对海岸带区域的微塑料污染研究，但大多研究是在海水环境介质中开展，缺乏海岸带环境中由陆到海的空间梯度上微塑料及其表面生物膜的长期原位暴露及动态变化研究。因此，本研究针对长期暴露于黄河口海岸带潮上带、潮间带和潮下带环境后，微塑料表面生物膜特征的时空动态变化及其对微塑料表面理化性质的影响，开展了（ 1）海岸带环境中微塑料表面生物膜形貌、总量和物理结构的时空动态变化；（ 2）海岸带环境中微塑料表面生物膜的微生物群落结构时空动态变化；（ 3）海岸带环境中微塑料表面生物膜形成与表面理化性质变化等方面的研究，取得的主要结果如下：（ 1）掩埋在海岸带不同区域的微塑料样品表面有多种微生物附着， 球菌和杆菌出现在大多数微塑料表面， 聚乙烯（ Polyethylene， PE） 薄膜表面以球菌为主， 聚丙烯（ Polypropylene， PP） 扁丝表面以杆菌为主。微塑料表面生物膜总量在空间上呈现出潮上带空气暴露处理最高的规律，在时间尺度上表现为夏季（ 12个月）高于冬季（ 18 个月）；对同一类型聚合物而言，尺寸对生物膜总量变化无显著效应；在不同类型聚合物间， PP 扁丝单位面积上生物膜总量更高。在结构分布上，潮上带微塑料的生物膜以菌体为主，潮间带和潮下带的生物膜以胞外多聚物（ Extracellular polymeric substances, EPS）为主；生物膜平均厚度在时间尺度上的变化与生物膜总量变化基本一致。（ 2）高通量测序结果表明，微塑料表面物种丰度从潮上带、潮间带至潮下带呈梯度递减，有少数潮上带、潮间带和潮下带环境中普遍存在且可以在微塑料表面定殖的物种。变形菌门（ Proteobacteria）、拟杆菌门（ Bacteroidete）和放线菌门（ Actinobacteria）是微塑料表面最主要的菌群，三类菌群在时间尺度上的变化规律并不显著，放线菌门则在空间尺度上有明显变化规律，呈潮上带、潮间带、潮下带梯度递减。潮上带地下部微塑料表面微生物与土壤微生物物种组成高度重叠，在聚合物类型间存在一定差异；潮间带和潮下带微塑料表面的微生物丰度介于沉积物与海水之间，其表面微生物主要来源于沉积物。微塑料与环境介质样本中微生物的物种丰度存在显著差异，潮下带微塑料表面的硫卵菌属（ Sulfurovum）和假单胞菌属（ Pseudomonas）丰度远高于海水和沉积物。（ 3）微塑料在黄河口潮上带、潮间带和潮下带等不同海岸环境中暴露 12 个月和 18 个月后，表面出现胞外多聚物的红外特征峰，理化性质也发生改变，出现风化痕迹。暴露于潮上带地上部的微塑料表面裂化现象和密度下降最为显著，除潮上带地上部外，微塑料密度随着暴露时间出现先增长后下降的趋势。潮上带和潮间带暴露微塑料疏水性仅在暴露初期出现下降，之后在时间上没有显著变化。所有野外暴露处理的微塑料表面均有羰基产生，且羰基指数呈潮上带 > 潮间带 >潮下带的趋势。综合微塑料的表面微形貌特征、密度、疏水性以及化学官能团（羰基指数）的动态变化等指标表明，黄河口潮上带地上部暴露的微塑料风化特征随时间变化最为显著。微塑料风化程度总体呈潮上带至潮间带、潮下带下降趋势，这一结果与微塑料表面生物膜总量的变化规律相一致。本学位论文的研究结果将为揭示海岸带环境中微塑料的生物风化过程提供科学依据，同时可应用于海洋微塑料污染监测需求方面
Effect of Future Climate Change on Water Footprint of Major Crops in Southern Tajikistan
No full textIPCC 气候模式表明中亚地区未来将明显变暖，并面临更加频繁的干旱和高温事件。气候变化将对农业、生物多样性、人类健康、生态环境以及整体经济产生深远影响。因此，气候变化变化引起的诸如在极端事件（例如干旱和洪水）加剧了全球和区域中水文、气象和生态等方面的一系列的不确定性。根据脆弱性指数分析显示，作为山地国家的塔吉克斯坦适应气候变化的能力很差，是欧洲和中亚地区中适应气候变化的能力最差的国家之一。塔吉克斯坦人口不足 700 万，是中亚地区最贫穷的国家，国际农业发展基金会（IFAD）的数据显示，一半以上人口仍属贫困，且 80％的贫困人口生活在农村地区。虽然一半以上的人口以农业为生，农业占 GDP 的 20％以上，而且塔吉克斯坦高度依赖粮食进口，极易受到外部大环境的影响。塔吉克斯坦的粮食危机和粮食安全，受到了该国和世界组织的高度重视，都强调农业部门在消除贫困、实现农村发展和保障粮食安全方面的重要地位。因此，在气候变化的影响下，农业和粮食生产直接受到温度、降雨和二氧化碳等气象要素和水、热或土壤等下垫面变化的影响。因此，气候是农业生产力、国家粮食安全和经济可持续发展的主要决定因素之一。定量预测塔吉克斯坦未来气候变化对其农业生产的影响，是科学调整农业政策的重要科学支撑。苏联在乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦建立了棉花产区，如今，棉花依然是重要的经济作物，但地方政府也逐步加大粮食的产量，以减少进口已成为它们的当务之急。棉花种植面积逐步减少，冬小麦面积翻了一番。在塔吉克斯坦，小麦是成为需水量最大的作物，占农业用水总量（蓝水和绿水）的 39％，其次是棉花，占 33％。塔吉克斯坦绿水和蓝水资源的可利用性存在巨大的区域差异，该地区的虚拟水的科学调配是进行地区间水资源科学分配的重要方法之一。 因此，本项聚焦塔吉克斯坦主要农业区（南部哈特隆地区中 Danghara），研究主要通过统计降尺度方法阐明当地温度和降雨的气候变化趋势，量化区域内主要作物水的足迹，估算气候变化对未来不同阶段下主要粮食作物生长期的影响，确定适应气候变化下的最佳播种日期，优化未来主要作物的需水量。本项研究基于 31 年的历史温度和降水数据，使用使用统计降尺度法（SDSM），验证和校准了 CanESM2 全球气候模型（GCM）历史数据，并分析的三种典型浓度路径（RCP）在两个未来时间跨度（2021-2050 年、 2051-2080 年） Danghara 地区可能的未来气候变化趋势。针对棉花、土豆和冬小麦三种主要农作物，计算了历史和未来不同时段下的主要作物的作物需水量，量化了主要农作物的水足迹作，并通过优选最佳播种期（OSD）以减少未来农作物的需水量对于当地/区域水资源配给压力。结果表明:（1）对于全球气候模式的三个预测变量（最大温度、最小温度和降雨），降尺度模型校准和验证取得了较好的结果，其评价参数 R2、 DW 和 RMSE 分别为 0.5 - 0.9、 1.4 - 1.9 和 1.5 - 2.6 之间。对于两个未来时期（2021-2050 年和2051-2080 年），在三种排放情景（RCP 2.6、 4.5 和 8.5）下，最高温度和最低温度均呈上升趋势。在第一阶段（2021-2050 年），三种情景（RCP 2.6、 4.5和 8.5）的年均最高温度升温幅度分别为 0.35°C， 0.40°C 和 0.61°C，年均最低温度分别增长 0.23°C， 0.27°C和 0.39°C；与历史降雨数据相比，未来降雨的增幅达到 8.42％、 7.96％和 10.78％。在第二阶段（2051-2080 年）升温幅度将更大，三种情景（RCP 2.6、 4.5和 8.5）下，年度最高温度将升温 0.51°C， 0.70°C和 1.26°C，年度最低温度分别提高 0.34°C， 0.46°C 和 0.93°；未来降雨增幅将达到 10.89％、 10.77％和 8.92％。（2）未来降水和温度的增加将导致现有生长期的主要农作物水足迹的增加，这主要是由于长期以来其绿水和 2051-2080 年内蓝水减少（棉花除外），其他组分保持相对稳定。在未来三种情景下（RCP 2.6、 4.5 和 8.5），棉花的绿水量在 2021-2050 年将分别增长 4.3％， 7.8％和 7.1％，在 2051-2080 年将分别增长 7.1％， 7.4％和 7.2％。马铃薯的绿水在未来第一阶段将分别增长 5.3％， 6.9％和 7.4％，在未来第二阶段分别增长 9.6％， 10.1％和 7.5％。而冬小麦的绿水增加幅度最大，未来第一阶段，其增加量为 7.5％， 8.7％， 9.2％，在未来第二阶段的增幅为 10.6％， 11％和 9.3％。与绿水不同，蓝水并没有呈现整体上升的趋势。未来第一阶段的马铃薯和未来两个阶段内的冬小麦的灌溉需求将大大减少。但就棉花而言，蓝水组分还是略有增加，在未来第一阶段将分别增加 1.4％， 0.9％和 1.5％，在未来第二阶段将分别增加 1％， 1.2％和 2.3％。（3）将水足迹的变化与气候变化情景综合分析，可以看出，冬小麦和秋马铃薯将在生长期获得更多降雨。另一方面，尽管每年降雨量都在增加，但由于棉花生命周期主要发生在塔吉克斯坦的旱季，棉花灌溉用水在旱季中的需水矛盾同样在增加。由于作物物候对作物需水量和生产力的有着决定性的影响，因此，在生长期有效降雨量将决定着灌溉需求的变化。于是，在未来第一阶段 RCP 4.5 和 RCP 8.5 情景下，有效降雨量的稳定增加将导致冬季小麦的灌溉需求相对降低；在未来第二阶段，除 RCP8.5 之外，所有情景下小麦和马铃薯的灌溉需求都会下降。在两个研究阶段的三个情景下，将提前十天播种定义为最佳播种期，马铃薯和冬小麦的水足迹分别从 1.1％升至 1.4％， 2.9％升至3.4％。尽管最佳播种期显示棉花的水足迹保持稳定增长，但同时灌溉需求或蓝水明显下降。在 2021-2050 年，棉花、马铃薯和小麦的有效降雨量分别由13.3％增长至 14.4％， 10.5％至 12.1％和 9.4％至 11.2％； 2051-2080 年中三个情景下棉花的有效降雨量增长量分别为 13.2 至 15％， 12.4 至 14.9 ％，和 11.3至 12.5％。有效降雨量的稳定增加导致所有作物的灌溉需求量相对降低（除了2051-2080 年期间的 RCP 8.5 下的棉花）。我们的研究结果将有助于灌溉系统新策略的制定，以及在满足环境用水和人类需求的水-食物之间取得平衡。综合的水资源管理政策是确保可持续性发展和公平分配水资源的重要措施。同时，发展耐热物种可能是塔吉克斯坦农业发展的另一个机会，特别是在南部地区。因此，我们建议政府改善农业基础设施并为农民提供培训。此外，出色的选种，滴灌，覆膜和轮作也可以大大增加作物产量。这项研究选择了一个气候观测站模拟未来的气候变化，并基于作物需水量和灌溉用水估算了主要农作物的水足迹，由于气象观测站的数量限制，以及选取 GCM 模式数量的限制，存在未来气候变化趋势分析的不确定性，在未来研究中，可以增加其他相关数据源和气候模式集合， 以减少趋势分析的不确定性；同时由于塔吉克斯坦南部土地利用数据的精度较低，灌溉面积和农作物结构存在一定不确定性，期望在以后的工作中对此进行改进
Temporal and spatial analysis of vegetation in the Mainstream of the Tarim River based on multi-source remote sensing data
No full text近几十年来塔里木河流域植被呈现了显著的变化，这些变化在时间上、空间上都具有较大的差异。自 2000 年开始实施的生态输水工程对塔河干流的植被产生了巨大的影响，生态输水对干流不同区域的植被影响如何，是非常值得研究的课题。因此，本文以塔河干流植被为研究对象， 基于 Landsat 系列和 Sentinel 2 构建的长时序多源遥感数据， 分析自阿克苏河年径流量发生突增的 1994 年至 2019年的塔河干流植被的时空变化特征及其影响因素，并以塔河下游的英苏-阿拉干之间的河岸带湿地为典型湿地，对湿地时序变化特征及其对生态输水的响应进行分析。 结论如下：（ 1）总体上，塔河干流河岸带植被在 1994~2019 年间呈现先减小后增加的趋势。在生态输水前的 1994~2000 年，河岸带植被变化较小。 而生态输水后2000~2009 年、 2009~2019 年的两个时段，植被面积的增加率由负到正，分别为-0.53%、 3.75%。生态输水的前 10 年，仅仅在塔河下游河段有持续的生态输水，干流河岸带植被面积有所增加，但增加率不高，特别是在枯水年份、如 2009 年河岸带植被面积呈减小的趋势。 而 2009 年以后的 10 年，生态水工程在上、 中、 下游全面实施，河岸带植被面积增加显著，特别是 2015~2019 年的年均变化率高达 9.52%。（ 2）从上、中、下游分区域的干流河岸带植被变化来看，上游和中游呈现先减小后增加的趋势，而下游地区自 2000 年来一直呈现增加的趋势。上游和中游在 2015 年以前河岸带植被呈减小的趋势，耕地的侵占使得河岸带植被的景观破碎度增加。 2015 年以后随着退耕护岸林措施的实施和生态输水的全方位实施，河岸带植被逐渐向塔河南侧的沙地延伸，但被耕地侵占的胡杨林地尚未有恢复的迹象。塔河中游乌斯满枢纽的建设和河岸堤坝工程的建设，使得以往塔河季节性漫溢洪水无法对周边植被补水，中游河岸带植被加剧萎缩；而 2015 年以后输水闸坝的工程完善以及生态输水的常态化，河岸带植被又显著增加。下游河岸带植被自 2000 年生态输水后，一直处于增加的趋势。 其中 2013 年前输水量小且连续性差， 河岸带植被改善程度较小。 2013 年以后，下游英苏-阿拉干湿地和台特玛湖湿地改善明显，水面由季节性转为常年的湖泊坑塘，有益于湿地植被的生长，河岸带植被也迅速扩张。（ 3）为了深入分析生态输水对塔河河岸带植被的生态效应，研究塔河下游英苏-阿拉干沿岸的河岸带湿地的长时序变化，并与生态输水、地下水数据联合分析，结果表明： 2000~2018 年塔河下游英苏-阿拉干湿地面积持续增加。其中，2011 年之前湿地面积较小且增长缓慢， 2011 年后湿地面积大幅增加，特别是2011~2013 年和 2016~2018 年是面积快速增加的 2 个阶段，在塔克拉玛干沙漠和库木塔格沙漠间形成了宽达 33 公里的生态屏障。从年湿地面积与年生态输水量的关系分析表明， 累积生态输水量的持续增加是近 20 年来塔河下游河岸带湿地扩张的重要因素，而每年大于 3.5 亿方的双通道生态输水是湿地持续恢复的关键。通过月度地下水与湿地月度曲线的互相关分析可知，当地下水高于-5.0 m 时，湿地植被才出现持续稳定的渐进增长，然而月度湿地面积与地下水埋深存在7~8 个月时滞，其主要原因是生态输水主要在农业用水少的秋冬季实施，与湿地植被生长的季相相反。因此，在湿地生长季开展 3.5 亿方左右的双通道生态输水，可进一步提高生态输水效益，改善塔河下游河岸带湿地恢复的质量。影响塔河干流河岸带植被变化的因素有很多，本文只从水利工程建设、生态输水和耕地侵占的因素进行了简单的分析。今后将结合气候、水量平衡和社会经济角度进一步分析塔河干流河岸带植被变化的因素
Error Analysis and Correction for Precipitation and Air Temperature over Central Asia based on CMIP5 Models
No full text全球气候变化一直以来是人们所关注的热点，又以全球气候变暖对生态环境以及人类社会发展影响深远。全球气候模式是进行气候模拟及预估的重要工具，近二十年来已有大量学者利用全球气候模式对全球气候变化进行模拟及预估研究，并得到许多有意义的结论。而由于气候系统内部变率复杂，以及气候模式的不确定性，在利用气候模式对未来气候变化预估中仍存在许多的不确定性。 如何减少模式预估的不确定性，提高模式模拟能力成为气候变化研究中亟待研究解决的核心问题。本文主要分析全球气候模式对中亚降水及气温模拟的不确定性，同时通过气候漂移以及多元线性回归订正法尝试对其模拟误差进行订正。最终得出以下结论：CMIP5 多模式集合平均对中亚降水模拟具有较大不确定性， 对中亚年均以及各季节模拟呈现大范围正偏差。 参考时段的降水模拟误差经验正交函数（EOF）分解显示两个主要空间模态，第一模态为误差气候漂移部分，第二模态属于误差的非定常部分。 气候漂移和多元线性回归订正对降水误差有明显的改善， 同时降水年际变率 CV 值显示，夏、 秋季降水订正效果较冬、 春季更为显著， 对中亚南部订正效果好于北部。各模式对气温的模拟能力均较好，多模式集合对中亚大部分地区年均气温模拟偏高，季节误差空间分布中夏、 冬季也呈大范围正偏差。 参考时段平均气温误差时空分解显示， 误差主要模态为地形引起的气候漂移部分。订正对平均气温误差有很好的改善， 很好的去除了地形等因素引起的误差。多模式集合对中亚最高气温年均以及各季节模拟也呈大范围正偏差。 参考时段模拟误差时空分解显示第一模态既有模式集合的气候漂移部分，也有误差的非定常部分。订正后最高气温误差有明显的改善，各季节最高气温模拟与观测数据的空间相关系数均达到 0.99，尤其冬季最高气温订正效果最为显著。模式对中亚最低气温的模拟能力，较平均气温与最高气温弱， 多模式集合对中亚最低气温年均以及春、秋季模拟呈现大范围负偏差，夏、冬季模拟呈大范围正偏差。 参考时段最低气温误差时空分解显示， 第一模态主要属于模式集合的气候漂移部分。通过气候漂移和多元线性回归订正，最低气温与观测数据的空间相关系数有了明显提高。模式对中亚降水以及气温模拟误差特征分析显示模拟预估误差可能多来自模式自身的问题，如模式分辨率过低，对降水物理过程描述不足等。气候漂移订正以及多元线性回归订正，对中亚降水以及气温有较好的订正效果，但对局部区域订正并不明显，因此为更加准确地预估中亚未来气候变化需要更加细致的分析影响中亚气温、降水模拟的不确定性因素，实现更为有效的误差订正
Effects of Nitrogen Addition to Soil-Plant System in Alpine Steppe of Tianshan Mountain, Xinjiang
No full text随着农业、工业和城市化等活动的加剧导致大气氮沉降的日益增加，我国已成为继欧美之后的全球第三大氮沉降热点地区。持续升高的大气氮沉降导致通过大气输入土壤中的活性氮增加，而过量的氮输入会对陆地生态系统产生显著的负面影响，如草原植物多样性降低、土壤酸化和富营养化等。土壤酶活性在土壤有机质的降解过程发挥重要作用，释放出可以直接被植物和微生物等有机体吸收和利用的营养元素。氮沉降增加能直接或间接影响草地土壤酶活性并进而影响草地生态系统的能量流动和物质循环。氮添加对土壤酶活性的影响在农田和森林生态系统中研究比较成熟，而在草原生态系统研究较少，且相关报道主要集中在青藏高原和内蒙古草原，缺乏对新疆高寒草原的研究。新疆巴音布鲁克草原为我国第二大草原，通过旅游业和畜牧业为当地带来一定的经济收入，但是人类活动如放牧和农作物种植已引起该地区草原生态系统退化。本研究以巴音布鲁克草原紫花针茅群落（Stipa purpurea）为主要对象， 利用巴音布鲁克草原站长期氮添加实验平台，设置 5 个水平： N0（0 g N m-2 yr-1）、 N1（1 g N m-2 yr-1）、 N3（3 g N m-2 yr-1）、 N9（9 g N m-2 yr-1）和 N15（15 g N m-2 yr-1）， 研究长期氮添加对高寒草原植物计量化学、土壤养分状况、微生物群落组成和土壤酶活性的影响。 结果表明：（1）土壤酶活性对氮添加水平的响应存在非线性关系， α-1,4-葡糖苷酶（AG）、β-1,4-葡糖苷酶（βG）、 β-D-纤维二糖水解酶（CBH）、 β-1,4 木糖苷酶（βX） 和碱性磷酸酶（AKP） 活性随氮添加的增加先增加后降低，在 N3 水平达到酶活性最高值； 亮氨酸氨基肽酶（LAP） 和 N-乙酰-β-D 氨基葡萄糖苷酶（NAG）（N3 除外）活性随氮添加的增加而降低； 过氧化物酶（PER） 和多酚氧化酶（PPO） 活性表现出先降低后增加的趋势，在 N3 水平时酶活性达到最低值。（2）土壤碳、磷循环酶活性在夏季最低，氮循环酶活性在秋季最低，氧化还原酶活性在春季最低。（3）氮添加增加植物地上部生物量，促进植物磷养分重吸收效率（PRE），抑制氮养分重吸收效率（NRE）， 土壤酶活性与植物生物量、养分含量相关性不显著。（4） 在氮添加处理下，导致土壤酶活性变化的主要因子是土壤中的速效氮（AN）、 速效磷（AP） 和土壤含水率，植物和微生物等生物因素的作用并不明显。（5） 土壤酶活性（βG） :（AKP）（0.38） 和（LAP+NAG） :（AKP）（0.33）偏低， 植物 PRE 增加， NRE 降低及土壤酶活性向量角度大于 45°， 表明新疆天山高寒草原土壤养分循环更倾向于受 P 元素限制。（6）氮添加对细菌群落多样性无影响， N15水平降低真菌群落多样性。 氮添加增加了细菌群落的拟杆菌门、变形菌门和放线菌门相对丰度，降低了酸杆菌门和疣微菌门相对丰度； 增加了真菌群落的担子菌门，降低了子囊菌门
Research on three-dimensional metallogenic prediction based on weights of evidence and fuzzy logic: A case study of the Honghai deposit, Eastern Tianshan
No full text随着易于寻找的地表矿、浅部矿的不断减少，隐伏矿、深部矿、难识别矿已经成为我国大部分地区找矿的主要对象。面对当前深边部找矿的需求，将传统的二维成矿预测方法扩展到三维空间进行三维成矿预测的研究成为近年来矿产资源预测领域的一大亮点。证据权方法和模糊逻辑方法作为基于数据驱动和基于知识驱动的成矿预测方法中使用最为广泛的方法之一，研究这两种方法在三维成矿预测中的应用对于当前深部成矿预测工作有着重要的意义。在三维成矿预测应用中， 对于证据权方法和模糊逻辑方法具体参数的研究较少，并且对于预测模型的有效评估的研究还比较薄弱。 本文以新疆东天山卡拉塔格地区的红海 VMS（ Volcanogenic Massive Sulfide） 矿床为实例，展开基于证据权和模糊逻辑的三维成矿预测研究，并利用 ROC（ Receiver OperatingCharacteristics） 曲线及相关指标对预测模型进行了评估比较。 本文的主要工作和成果如下：（ 1）收集红海矿床的原始地质数据资料包括平面地形地质图、中断平面图、勘探线剖面图以及钻孔编录数据等，并利用 GIS 软件对数据进行了编辑整合。根据研究区的矿床地质特征，通过 GOCAD（ Geological Object Computer AidedDesign） 软件完成了红海矿区黄铁绢英岩化、凝灰岩、熔岩、安山岩、英安岩、断层以及破碎带的三维实体模型的构建，并在此基础上采用三维缓冲区分析实现了各控矿因素距离场的定量计算。（ 2） 结合红海矿床的地质特征和提取的三维控矿因素， 分别利用三维证据权方法和三维模糊逻辑方法，获得了红海矿区的后验概率分布图和模糊概率分布图。根据预测结果的捕获效率曲线进行了找矿有利单元的圈定， 结果表明证据权方法在识别红海矿床深部隐伏矿体方面比模糊逻辑方法具有更好的表现，在红海已知矿体的南部有着较大的找矿潜力，并且利用额外的钻孔数据对这一结果进行了验证。（ 3） 通过对 ROC 曲线中验证数据集正负样本数目对评价结果的影响的研究，表明 ROC 曲线能有效地评估验证三维成矿预测方法。 利用 ROC 曲线和约登指数等性能评价指标对证据权预测模型和模糊逻辑预测模型进行了评估比较，评估比较的结果表明两种模型都是有效的，但证据权预测模型性能总体上优于模糊逻辑预测模型。基于三维成矿预测的实际需求，构建系统架构，设计功能模块，利用 Python 开发了三维成矿预测系统 V1.0