Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
Not a member yet
7341 research outputs found
Sort by
Carbon Nitrongen and Phosphorus Stoichiometries of Plant Leaves and Coarse Roots and Their Relations with Environment Factors across the Deserts in Xinjiang, China
No full text荒漠生态系统具有独特的气候和化学计量特征。本研究在生长季节系统采集新疆荒漠地区 89 个地点的优势种植物的叶和粗根。通过测定植物叶和粗根中的碳（C）、氮（N）、磷（P）含量，研究以下三个内容：（1）叶碳氮磷化学计量特征及其与气候因子的关系；（2）粗根碳氮磷化学计量特征及其与环境因子的关系；（3）叶与粗根碳氮磷化学计量特征的关系及其与环境因子的关系。结果表明：荒漠植物的叶 C、 N 和 P 的平均含量为 394 mg g-1、 18.4 mg g-1和 1.14 mg g-1， C:N、 C:P 和 N:P 平均为 28、 419 和 18；荒漠植物的叶 C、 N 和P 含量低于中国木本植物，易受 P 限制。灌木比乔木和草本植物的 N 含量高，灌木 P 含量比草本（乔木）低（高）； C3 比 C4 植物叶的 C、 N、 C:P、 N:P 高。随年均降水量增加，叶 C、 N、 P 化学计量特征呈非线性变化。随年均温升高，叶 N、P 含量降低， C:P 和 N:P 升高。年均降水量大于年均温度和植物功能类型差异对叶片化学计量特征的影响。荒漠植物粗根 C、 N 和 P 含量为 440 mg g-1、 9.9 mg g-1 和 0.82 mg g-1， C:N、C:P 和 N:P 为 51、 707 和 15。 新疆荒漠植物粗根 C、 N、 P 含量显著高于中国木本植物对应器官的养分含量。 不同生活型植物的粗根 C 含量存在显著差异，其中乔木最高、灌木次之、草本植物最低，而粗根 P 含量表现为相反的趋势；此外，灌木的粗根 N 含量显著高于乔木和草本植物。粗根中 P 与 C、 N 呈异速生长关系，且 P 比 C、 N 变化得更快（C~P-0.460 和 N~P0.699）。 粗根 C、 N、 P 化学计量特征与经纬度、年平均温度、年平均降水量存在非线性关系。荒漠植物粗根 C、 N、P 计量特征主要受气候因子（年平均降水量）的影响，生活型差异和土壤养分影响次之，反映了荒漠植物生长主要受水分限制。叶与粗根中对应元素或比值的异速关系幂指数分别为 0.88（N）、 0.46（P）和 0.60（N:P）。乔木叶与粗根对应元素或比值的异速关系幂指数分别为 0.42（N）、0.37（P）和 0.39（N:P），均低于灌木（1.05（N）、 0.51（P）和 0.79（N:P））或草本植物（1.18（N）、 -0.56（P）和 0.55（N:P））的叶与粗根中对应元素或比值的异速关系幂指数的绝对值。 C4 植物叶与粗根中对应元素或比值的异速关系幂指数分别为 0.97（N）、 0.63（P） 和 0.75（N:P），分别高于 C3 植物中相应的幂指数值（0.82（N）、 0.37（P）和 0.55（N:P））。随着干旱程度的增加（干旱指数的减小），叶和粗根中的 N、 P、 N:P 降低，而叶与粗根对应的元素或比值之间的差异性增加。随着土壤 N、 P、 N:P 增加，叶和粗根的 N、 P、 N:P 增加、且叶与粗根 N:P 间的差异性增加。随着土壤 pH 增大，叶和粗根的 N、 N:P 增加、且叶与粗根 P 之间的差异性降低而 N 或 N:P 间的差异性增加。 综合分析各生物和非生物因子对叶与粗根之间对应元素或比值的关系的影响程度，结果表明植物功能型差异>土壤理化性质>干旱程度。总之，荒漠植物叶和粗根的 C、 N、 P 计量特征主要受气候因子的影响，生活型差异和土壤养分影响次之，反映了荒漠植物生长主要受水分限制。 叶与粗根N、 P、 N:P 呈异速生长关系（N 叶~N 根 0.88， P 叶~P 根 0.46， (N:P)叶~(N:P)根 0.6），粗根比叶中对应元素含量或比值的变化更快，表明前者的氮磷化学计量对环境因子变化更敏感。本研究结果可为干旱区生物地球化学建模提供参考和基础数据，并为干旱区生态系统的保护提供理论基础
Cropping Structure Extracting and Plastic-mulched Farmland Mapping with Multi-Source Remote Sensing Data Based on the Google Earth Engine Cloud Platform
No full text水资源匮乏是干旱区实现可持续发展的最大障碍。干旱区农业灌溉耗费大量的水资源，而不同农作物在生长期所需的灌溉水量存在较大的差异，因此快速、准确的了解干旱区的农作物种植结构可以为干旱区的水资源优化提供重要依据。另一方面， 由于农业地膜具有增加农作物产量以及增温保墒的功能， 其已被广泛地应用于干旱区的农作物栽培。在我国，农业地膜的使用量以平均每年 6%的速度增长，而新疆则是我国农业地膜使用范围最广的地区。随着农业地膜的长期使用以及回收不力等因素的影响，新疆已成为全国农业地膜碎片残留最为严重的地区， 地膜残留污染已经给该地区的生态环境等方面带来了一系列的负面影响。因此， 为实现新疆地区的可持续发展， 对该地区的农业地膜使用情况的动态监测迫在眉睫。 在此基础上， 本文以新疆天山北坡经济带为研究区，以谷歌地球引擎（Google Earth Engine， GEE）云平台为支撑，以 Sentinel-2 以及 Landsat 7-8 等遥感数据为数据源，采取以下步骤进行研究区的农作物种植结构以及覆膜农田的遥感提取：（1）农作物种植结构的遥感提取：第一，为了简化农作物种植结构提取过程，本文利用一年最大 NDVI 值以及坡度信息构建了耕地掩膜图层；第二，根据研究区内主要农作物的物候历，获取 2018 年 3 月 1 日至 2018 年 11 月 30 日期间每月最大 NDVI 值的时间序列以及农作物在一年中出现 NDVI 最大值的日期数据，并在此基础上构建一个 10 波段的特征波段影像；第三，结合野外实地考察获得的有效样本点以及经耕地掩膜图层掩膜后的 10 波段的特征波段影像，利用随机森林分类器进行研究区的农作物种植结构提取；第四， 在 GEE 云平台上编写农作物种植结构提取算法；最后，对农作物种植结构提取结果进行众数滤波(4×4 pixels)处理，同时利用相关的有效验证样本点进行精度验证。 分类结果表明： 2018 年研究区内棉花、玉米、小麦等的总体分类精度为 92.19%， Kappa 系数为 0.883；为了进一步与统计数据进行对比，本文同时提取了研究区 2017 年的农作物种植结构，其分类结果表明 2017 年研究区内棉花、玉米、小麦的种植面积分别为 5270km2、2000km2、2340km2。与统计数据相比，其相对精度分别为 86.53%、77.54%、86.19%。（2）覆膜农田的遥感提取：第一，我们在 USGS 光谱数据库中找到了研究区内主要地物（植被、地膜、裸土、不透水面层、水体等）的光谱特征曲线，同时结合野外实地考察获得的有效样本点的光谱等信息，在此基础上，本文选择了光谱特征、时相特征以及辅助特征作为覆膜农田提取的分类特征；第二，根据研究区内覆膜农作物的物候历，本文将每年 4 月至 5 月以及 7 月至 8 月这个两个时间段作为覆膜农田识别的关键期，并将 Sentinel-2 和 Landsat 7-8 的遥感数据作为数据源，生成研究区无云的 5 波段特征波段影像；第三，我们将获得的有效训练样本点利用回归决策树进行决策树分类，进而获取覆膜农田识别规则；第四，在 GEE 云平台上编写覆膜农田识别算法；最后，我们对覆膜农田提取结果进行众数滤波(4×4 pixels)处理，同时利用相关的有效验证样本点进行精度验证。分类结果表明：2016 年研究区内覆膜农田提取的总体精度为 88.94%，F-score 为 0.925。为了进一步与统计数据进行对比，本文同时进行研究区内 2015 年的覆膜农田提取，分类结果表明，2016年以及 2015年研究区内地膜覆盖的面积分别为 8256km2、7791km2。 与统计数据相比，其覆膜农田提取的相对精度分别为 86.11%、 91.7%
Analysis of Regional Sustainable Development Coordination Based on Main Functional Area——Taking northern Xinjiang as an example
No full text改革开放以来，社会和经济得到了大幅度的提升，但另一方面也出现了一系列社会环境问题，且随着城镇化的不断推进愈加严重，影响着区域可持续发展，为解决一系列矛盾， 2011 年我国首个全国性国土空间开发规划《全国主体功能区规划》正式发布。新疆地处我国边境， 属生态系统极其脆弱区，区域可持续发展面临的挑战更为严峻，于 2013 年新疆正式颁布主体功能区规划，对新疆的无序发展起到了思想上的领导作用。 其中北疆是新疆最具代表性，功能区包含最全面的区域，为探析从 2005-2015 年间， 北疆各区域进行功能分区后， 各功能区中社会经济资源环境综合水平发展状况如何， 四大系统间协调发展是否有所改善， 各功能区协调性发展主要影响因素又有哪些。故本文以北疆 44 个县市为研究对象，从主体功能区视角出发，通过 2005、 2010、 2015 年三年截面的数据，从区域社会、经济、资源、环境（SERE）四个方面 27 个具体指标，建立了协调发展评价体系；评价了北疆不同主体功能区（重点开发区、农产品主产区、重点生态功能区）及各县市 SERE 系统综合发展水平及其复合协调度，并进行协调发展度等级划分，阐述了主体功能区规划实施以来的空间效应，同时探析了影响系统间协调发展度的关键因素，并提出相应的对策建议。 主要研究成果包括以下几个方面：（1）运用综合指数法构建北疆 44 个县市的系统协调发展度评价指标体系，分析 2015 年各功能区 SERE 系统综合水平。结果表明：重点开发区各县市经济和社会综合水平相对较高，但资源综合水平和环境综合水平普遍较低；农产品主产区各县市社会、经济、资源与环境 SERE 综合系统水平均表现为普遍中低水平；重点生态功能区除环境综合水平相对较高以外，社会、经济和资源综合水平均处于较低水平。（2）通过对各区域 2005、 2010、 2015 年系统综合水平极差和标准差进行分析，结果发现： 2005-2015 年重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区社会综合水平极差逐渐增大，变异系数整体上呈现增加状态；经济综合水平的极差增加显著，且增加趋势逐渐加大，变异系数也逐渐加大；资源综合水平极差整体上呈现减小的状态，变异系数也呈现先减小后增加的趋势；环境综合水平极差和变异系数均逐渐减小。（3）利用协调发展度模型分析各区域发展性评价，结果表明： 2005-2015 年协调度最差和最优县市均较少，北疆三大主体功能区系统协调发展的协调性等级主要集中于勉强协调。随着时间推移，北疆整体协调度处于不可接受范围的县市有所增加。其中，重点开发区功能失调的县市比例较大，农产品主产区协调转失调较为明显，重点生态功能区最具协调水平改善潜力，县市上升幅度最大，处于北疆 SERE 系统协调发展领先地位。（4）对失调市县进行协调发展类型划分，结果表明：失调市县类型划分上，北疆三大主体功能区失调市县占较高比重的类型逐渐从环境水平相对滞后演变成资源水平相对滞后再到环境水平相对滞后，且 2015 年环境水平相对滞后市县个数尤为突出。 2005-2015 年，重点开发区均未出现社会水平相对滞后和经济水平相对滞后的县市，但环境水平相对滞后的市县数目相对较多；农产品主产区均未出现社会水平相对滞后和经济水平相对滞后的县市，主要表现为环境水平相对滞后；重点生态功能区没有出现社会水平相对滞后类型的县市，滞后类型发生了从环境水平相对滞后到资源水平相对滞后再到环境水平相对滞后的一个变化过程。（5）运用灰色关联度法分析影响协调发展度的关键性因素，结果表明：重点开发区较为明显的社会影响因素主要集中在基础教育和医疗卫生，经济方面主要集中在经济潜力及经济规模上，资源方面主要集中在水资源和耗电耗能，环境方面主要集中在污染物排放量和污染治理技术均；农产品主产区较为明显的影响因素社会方面主要集中在基础教育和城镇化率，经济方面主要也集中在经济潜力及经济规模上；资源方面主要集中在水资源和耗电耗能以及土地资源（耕地面积），环境方面主要集中在污染物排放量和污染治理技术；重点生态功能区较为明显的影响因素社会方面主要集中在公共基础设施和医疗卫生，经济方面主要集中在经济规模上，另外，人均 GDP、农民纯收入以及三产比重与重点生态功能区系统协调发展也具有较强的关联性；资源方面影响因素主要集中在水资源，环境方面主要集中在污染物排放量和污染治理技术
Multi-source remote sensing collaborative extraction and feature analysis of urban spatial pattern
No full text城市景观组分及其空间格局研究是城市生态学中的重要研究方向之一，其对于城市的功能区优化，生态保护，规划管理和可持续发展等方面具有重要的科学意义与应用价值。高空间分辨率遥感影像（高分遥感影像） 具备精度高、大区域和重放周期短等对地观测优势，能够为客观的城市景观组分监测和科学的空间格局特征分析提供精细的空间信息。 然而， 由于高分影像的信息缺失和城市空间格局的复杂性对城市景观组分高分遥感信息提取和空间格局分析带来诸多挑战。 因此，城市景观组分的遥感高维特征挖掘与多源信息协同提取以及城市空间格局多层级联合分析是城市景观组分信息提取与空间格局分析中亟待解决的重要科学问题。本研究以遥感信息图谱理论和城市景观生态学为理论指导，基于多源信息协同的高分遥感数据， 从人文和自然视角出发，提出了城市人工景观高维特征挖掘和城市自然景观多源特征协同的提取方法。在此基础上， 发展了多层级联合的城市空间格局分析方法， 并以中国九个城市开展应用示范。 结果表明， 本研究方法在城市景观组分提取及空间格局特征分析中，均取得较优的效果，为城市的可持续发展提供方法支撑与信息服务。论文主要研究内容与结论包括：1） 揭示了高分遥感影像形态特征与城市人工景观要素（建筑物和道路）之间的有机联系，面向城市建筑物和道路景观要素提出了高维形态学特征表达方法。 城市建筑物和道路在高分影像中具有显著的空间形态特征， 而数学形态学在图像形态表达中具有显著的优势，且具备理论基础扎实和可扩展性好的特点， 因此， 可以作为重要的技术方法载体进行改进。 基于此， 在城市建筑物方面， 本研究将“自下而上”的建筑物多方向-尺度的结构表达和“自上而下”的知识准则约束联合， 提出了多尺度结构-准则联合的形态特征表达方法对城市建筑物进行高维表达； 在道路方面， 顾及道路的长度、宽度和方向的形态特征信息，提出改进的差分形态轮廓（MDMP）的多尺度形态特征。 在此基础上， 引入多源专题信息产品（GUF 和 GHSL 建筑物和 OSM 道路产品）， 发展面向面状和线状样本的自适应分割算法， 自适应的获取城市建筑物和道路组分信息。 实验结果表明， MDMP 特征和多尺度结构-准则联合的形态特征有效的增强了高分遥感中的城市道路和建筑物的的可表达性。2）构建了面向城市自然景观要素（植被和水体）的多源遥感特征协同表达方法，形成了本文的多尺度谱-空间形态协同的城市地表水提取方法和多尺度纹理-时间序列协同的城市植被提取方法。 面向城市自然景观组分（城市地表水和植被要素），针对高分遥感数据的光谱信息匮乏及难于获取高时间维度信息的问题， 协同 Landsat中分数据的光谱信息和高时间维信息，形成了多尺度光谱-空间形态特征城市地表水表达模型和时间谱-纹理特征城市植被表达模型。实验结果表明， 本研究的城市水体和植被信息的提取精度均有提升，且在不同的实验场景下表现出良好的提取效果，表明本研究所提出的协同方法具有较好的鲁棒性和泛化能力。3） 构建建成区-街区-斑块的多层级基底嵌套结构， 借助景观格局指数和形状指数，发展面向多层级联合的评价指标与分析方法， 开展中国九个城市（北京，上海，广州，武汉，成都，西安，沈阳，乌鲁木齐和拉萨） 的应用示范，挖掘典型城市间的空间格局典型特征， 反映城市化和生态现状，为合理的土地利用规划和管理，城市生态与环境建设提供信息支撑。 应用景观生态学的基底-廊道-斑块理论， 构建城市建成区-街区-要素的多层次结构地理单元， 综合运用景观格局指数、形状分析指数、景观组分等评价方法， 发展了多层级联合的城市基底-廊道-斑块分析方法， 挖掘与分析九个城市空间格局特征，揭示其城市化、城市绿化等空间格局模式。 结果表明：本文提出的多层级城市空间格局分析方法，具有实际的物理意义和应用价值，避免了单一尺度分析或者同质多尺度分析带来的局限性，提升了对城市空间格局的多视角认知，可以更为客观和精细的反映城市化和城市生态现状。本文针对高分遥感影像缺失信息的特征提取和单层级城市空间格局分析问题，在遥感信息图谱理论和景观生态学框架指导下， 按照城市的“基底—廊道—斑块景观组分提取和空间格局特征分析”的主线开展研究，对围绕高分遥感的多源特征挖掘与协同提取及城市空间格局分析的理论方法和技术难点进行了深入研究，为城市高分遥感的空间格局提取和分析的难题提供了一个新的解决途径
Distribution of Two Haloxylon Plants and Their Relationship with Groundwater Depth in the Southern Part of the Gurbantunggut Desert
No full text水分是陆地生态系统重要的限制因子之一，其有效性影响着系统内部植物的生长与生存，在很大程度上决定生态系统的结构、功能以及生产力水平。在干旱区，地下水是许多荒漠植物赖以生存的重要水源。近年来因人口数量增长及工农业用水需求增加，地下水被大量开发利用，这种不合理的水资源利用方式加速了局地地下水位的下降。局地水分循环和生态水文过程的改变必将会影响依靠地下水存活的植物的生长及生存，认识并确定这种影响及其程度成为亟待解决的现实问题。因此，本研究采取空间换时间的方法，利用古尔班通古特沙漠从边缘向内部地下水埋深逐渐增加的自然地形条件，以该区域的建群种梭梭(Haloxylonammodendron)和白梭梭(Haloxylon persicum)为研究对象， 开展野外植被调查、同位素样品采集分析以及生理监测等工作， 了解不同地下水埋深处梭梭和白梭梭的水分来源、数量、形态及生理特征，揭示地下水埋深变化对研究区两种梭梭属植物的影响并预测其未来发展。 实验结果如下：（1） 地下水埋深对两种梭梭属植物生长分布的影响梭梭和白梭梭的种群密度在不同地下水埋深之间差异显著（p < 0.05），且均与地下水埋深呈负相关。 当地下水埋深超过 13m 后，梭梭种群密度急剧下降，白梭梭取代梭梭成为更优势的物种。梭梭和白梭梭的最大株高和冠幅宽度在不同地下水埋深之间差异显著（p < 0.05），且与地下水埋深呈负相关； 梭梭的最大基径在不同地下水埋深之间也差异显著（p < 0.05）。 梭梭和白梭梭种群的地上、地下和总生物量在不同地下水埋深之间差异显著（p < 0.05），且与地下水埋深均呈负相关， 仅白梭梭的根冠比在不同地下水埋深之间差异显著(p < 0.05)，且与地下水埋深呈显著正相关（p < 0.05）。（2） 地下水埋深对两种梭梭属植物水分利用的影响梭梭与白梭梭具有不同的水分利用模式，他们通过二态性根系来应对土壤水有效性的时空变化。春季，梭梭和白梭梭分别主要利用浅层土壤水和中层土壤水；夏季和秋季，梭梭和白梭梭分别主要利用地下水和深层土壤水。 梭梭对地下水的依赖程度远远高于白梭梭， 但当地下水埋深增加时，梭梭和白梭梭对地下水的利用比例均明显减小。（3） 地下水埋深对两种梭梭属植物生理活动的影响梭梭和白梭梭的黎明前水势、正午水势、光系统Ⅱ最大光化学效率、光合性能指数等生理参数在不同地下水埋深之间差异显著（p < 0.05）； 梭梭的表观量子效率、最大净光合速率、 光补偿点、 气孔导度、蒸腾速率、胞间 CO2浓度、气孔限制值以及瞬时水分利用效率等生理参数在不同地下水埋深之间差异显著（p< 0.05），且多数生理参数与地下水埋深呈显著负相关（p < 0.05），而白梭梭各项生理参数保持良好和稳定。以上结果表明：地下水埋深的持续增加会限制该区域两种梭梭属植物的个体生长和生物量积累，不利于其种群的健康发展。梭梭和白梭梭具有不同的水分利用方式，所以二者生理活动对地下水埋深变化的响应具有明显的种间差异。地下水有效性的降低引起梭梭水分胁迫加剧，气体交换受阻碍，光合同化被破坏，而白梭梭依然维持良好的水分状况、稳定的气体交换和高效的碳同化速率。由于梭梭对地下水的依赖程度更高，地下水埋深增加对其未来生存更加不利。本研究通过探究古尔班通古特沙漠南部两种梭梭属植物的水分利用策略及其生长分布和生理活动对地下水埋深变化的响应与适应，深化了对荒漠植物-水分关系的认识和理解。研究结果可以为荒漠生态系统的管理与保护提供理论支撑，同时对社会生产实践以及资源利用具有重要的指导意义
Runoff composition separation and water vapor source identification in typical catchments in Tianshan, China
No full text作为水分子的一部分，氢氧稳定同位素是研究水循环的稳定而客观的示踪剂。天山山脉作为西北干旱区中的“湿岛”，是新疆重要的水资源形成区与存储区。研究天山地区的水循环特征对于应对气候变化带来的不利影响、预测区域未来水资源变化趋势具有重要的指导意义。然而，数据不足是天山地区水循环研究的主要限制因素。 本文以中国天山北坡的乌鲁木齐河、玛纳斯河和南坡的开都河、黄水沟以及阿克苏河等典型流域为研究靶区，采用同位素水文学方法，研究了水资源构成，解析了径流组分，分析了气候变化背景下的中国天山地区水汽来源、蒸发分馏对降水、地表水和地下水的影响。本文的主要结论如下：（1） 天山降水 δ18O 与 δ2H 冬季低，夏季高； d-excess 夏季变化幅度小，冬季变化幅度大。 δ18O 与气温、水汽压呈显著的正相关关系，与相对湿度呈显著的负相关关系。由于云下二次蒸发的影响，红沟与肯斯瓦特站的 LMWL 的斜率与截距都小于 GMWL。天山南北坡河水同位素组成没有显著的差异。河水同位素组成的季节变化远小于降水。 不同流域、不同季节，河水同位素组成随环境因子的变化而不同。南坡河水蒸发线的斜率和截距均高于北坡。地下水同位素组成与流域平原区河水同位素组成相近，表明河水与地下水的交互作用频繁。开都河与阿克苏河地下水同位素组成都没有显著的季节变化。受蒸发分馏的影响，平原区地下水的斜率和截距都显著低于 LMWL 与 GMWL。（2） 不同径流组分对径流的贡献具有显著的时空差异性。 由于天山降水主要集中于夏季， 降雨对典型融冰期（9% - 23%） 的贡献率高于典型融雪期（5% -9%）。基流对六个典型流域的平均贡献率为 56%，是天山地区径流的最主要补给来源（30% - 75%）。基流对天山北坡（57%） 的贡献低于天山南坡（63%）；在典型融冰期，基流对天山北坡（52%） 的贡献高于天山南坡（44%）。季节性积雪融水或冰川融水对径流的贡献具有显著的空间变异性。在典型融雪期，季节性积雪融水对径流的贡献率的变化范围为 22% - 49%。在典型融冰期，冰川融水对径流贡献率的变化范围为 12% - 59%。积雪融水对天山北坡（36%） 的贡献高于天山南坡（31%）；冰川融水对天山南坡（42%） 的贡献高于天山北坡（36%）。由于南坡降水较少，南坡比北坡更加依赖于冰川融水的补给。 季节性积雪融水或冰川融水对径流的贡献与流域最大积雪面积比或流域冰川面积比呈正相关关系。（3） 森林带与草原带的外来水汽主要来源于亚欧大陆再循环水汽和黑海-里海蒸发水汽。 再循环水汽对森林带与草原带的贡献具有显著的季节变化特征，除春季外，蒸发水汽对森林带的贡献低于草原带。 植物蒸腾主要发生于夏季，蒸腾水汽对森林带降水的贡献（5.35%） 高于对草原带降水的贡献（3.79%）。 下垫面特征与气温是影响再循环水汽比的主要因子。降水水汽来源对天山北坡森林带与草原带的降水同位素组成没有显著的影响。（4）天山降水 d-excess 变化量 d 与蒸发剩余比之间存在-1.09‰/%的线性关系。 降水量越大、相对湿度越高、 气温越低、 雨滴半径越大，雨滴蒸发剩余比越高，d-excess 变化量越小，二者之间的线性关系越显著，斜率越低，斜率小于-1‰/%。反之，降水量越小、相对湿度越低、 气温越高、 雨滴半径越小，雨滴蒸发剩余比越低，d-excess 变化量越大，二者的线性关系越弱，斜率越高，斜率往往高于-1‰/%。乌鲁木齐河与开都河上游山区河水的蒸发剩余比没有显著的季节变化（82% -86%），其他流域河水都是夏季蒸发剩余比显著高于春秋季。尽管天山南坡的气温高于北坡，但南北坡河水蒸发剩余比没有显著的差异，北坡河水的平均蒸发剩余比为 84%，南坡为 83%。天山南北坡河水及河水蒸发水汽的 δ18O 与 δ2H 没有显著的区域差异，季节变化特征也相似，表明南北坡水循环过程相似。 夏秋季，开都河与阿克苏河地下水的蒸发剩余比相近，开都河地下水春季蒸发剩余比高于阿克苏河。 蒸发前后，地下水的 δ18O 与 δ2H 都没有显著的区域差异，表明天山南坡的地下水具有相似的水循环过程
