Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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Analysis of Temporal and Spatial Characteristics of Ecological Vulnerability in the Amu Darya River Basin
No full text全球气候变化、人类活动剧增以及不合理的自然资源利用方式导致生态系统的自我调整能力快速下降，生态环境治理与保护已受到越来越多的关注。生态脆弱性是生态系统的自然属性，是反映生态系统自我调节能力的重要指标。进行区域生态系统脆弱性评价及其时空特征分析，不仅可以正确认识区域生态脆弱状况，了解其时空分布差异，还有助于决策者制定生态恢复策略，对资源环境进行有效利用和管理，对于维持和促进生态系统可持续发展具有重要意义。过去几十年，在全球气候变化和人类活动的共同影响下，阿姆河流域生态环境逐渐恶化，生态系统功能退化，该地区出现了如土壤盐渍化、土地退化与荒漠化、沙尘暴和地质灾害等严重的生态环境问题。位于阿姆河下游的咸海，曾经引发了全球闻名的“咸海危机”，已经成为世界上生态最为脆弱的地区之一，该区域受到国际社会的关注，解决该地区生态问题已成为全球的热点。另外，阿姆河流域作为 “一带一路”沿线的重要区域， 评价该区域的生态脆弱性，对于支持国家“一带一路”战略实施具有现实意义。本文以中亚典型跨境流域的阿姆河流域为例，选择反映研究区植被、水文、气候、地形、土壤以及人类活动等方面的 11 个指标，构建了阿姆河流域生态脆弱性评价体系，利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重，对1990-2015 年研究区生态脆弱性进行了定量评价和时空特征分析。主要研究结论如下：（1） 从时间维来看， 1990-2015 年阿姆河流域生态环境呈相对恶化的趋势。研究区大部分处于重度脆弱性状态，重度脆弱性比例的多年平均值为 46.40%；潜在脆弱性、轻度脆弱性和中度脆弱性比例呈相对减少的趋势；而极度脆弱性占比相对明显增加，并在 2005 年达到最大值(28.15%)，极度脆弱性占比从 1990 年的 2.58%增加至 2015 年的 16.97%，增幅为 14.39%。（2） 从空间格局来看，过去 25 年阿姆河流域生态脆弱性在空间上的分布具有较强的一致性，流域内生态脆弱性的空间分布特征对地理格局具有较强的依赖性。其中潜在脆弱区主要分布在阿姆河上游的帕米尔高原西北部山区和阿富汗北部的兴都库什山；轻度脆弱与中度脆区主要分布于阿姆河沿岸的农业灌溉区以及流域上游的平原与山地过度带；而重度和极度脆弱区主要集中在阿姆河下游的咸海盆地、克孜勒库姆沙漠和塔吉斯坦东北部的帕米尔高原。咸海严重萎缩，湖底不断暴露，导致咸海湖盆逐渐由重度脆弱区转变为极度脆弱区；阿姆河下游三角洲由轻度脆弱转变为中度脆弱；阿姆河上游的帕米尔高原，极度脆弱性的面积正在扩大。（3） 研究区生态脆弱性变异系数的区域平均值为 0.041，表明研究区生态脆弱性整体处于比较稳定的状态， 但是一种生态环境较为恶劣的稳定状态。 不同地区的变异程度不同，变异程度较高的区域位于阿姆河流域上游，而变异程度较小的区域主要集中在阿姆河流域下游。（4）研究区不同土地覆被类型生态脆弱性差异明显，草地的生态脆弱性(EVI)值变化最大，林地生态脆性最低，裸地和灌丛最为脆弱，研究区生态脆弱程度整体表现为裸地>灌丛>草地>耕地>城市用地>林地的规律。（5） 研究区生态脆弱性在垂直空间上差异显著，在海拔 2500~3500 m 或坡度为 15°~25°的区间上生态环境状况较好，而在海拔低地势平坦或坡度大海拔高的区域生态环境最差
Study on the differences of policies and regulations on combating desertification in typical countries along “The Belt and Road”
No full text“一带一路”沿线 66 个国家（包括中国），超过 60 个国家正遭受着干旱、土地退化和荒漠化的危害，是世界上荒漠化问题最严重的区域之一。荒漠化既是生态环境问题，又是社会经济问题。目前荒漠化方面的研究主要集中在防沙治沙的技术层面，多数研究是从生态学、林业、农业、草业、水土保持等学科角度开展研究的，而从公共政策角度研究的比较缺乏，尤其是对荒漠化防治政策法规研究十分薄弱。本论文通过对“一带一路”沿线典型国家荒漠化防治政策法规差异性研究，阐明其荒漠化防治政策法规的特点、功能和功效，为出境机构、企事业单位更好地参与当地相关产业的合作与发展，推进“一带一路”建设，共建绿色“丝绸之路”，为国家倡议和科技创新合作提供有价值的决策参考。主要研究结果如下：（1）建立了“一带一路”沿线国家荒漠化防治政策法规信息储备基础数据库。依据沿线国家发展水平、政策法规内容和重视程度进行分类，为荒漠化防治政策法规跨学科对比研究分析提供数据支持与理论依据。（2）对比分析了“一带一路”沿线典型国家——中国、哈萨克斯坦、科威特、以色列和印度现有荒漠化防治政策法规体系，揭示了荒漠化防治政策法规体系之间的相似性和差异性，厘定了其重视程度、数量、优点和缺点。从荒漠化防治政策法规重视程度方面，中国和以色列都高度重视，哈萨克斯坦和印度次之，科威特最后；从荒漠化防治政策法规数量方面，中国数量最多，科威特最少；从环境政策法规制定四点原则方面，中国和以色列均呈现具体性、成本效益、时效性和多样性角度原则，印度需要提高其成本效益和时效性，而哈萨克斯坦和科威特则需要提高其具体性、成本效益和多样性。（3）分析了以国家尺度、流域尺度、工程尺度和旱地类型为代表的国家：中国、哈萨克斯坦、科威特和以色列荒漠化防治案例，利用层次分析法构建荒漠化防治政策法规体系评估标准，并根据具体案例，评价其政策法规实施效果。其主要结果为：由于以色列法制化时间最长，其执行效果最佳，中国防沙治沙模式为发展中国家提供了示范，哈萨克斯坦和科威特需要提高其执行效果。（4）提出了“一带一路”荒漠化防治政策法规国际合作建议。针对目前荒漠化国际合作中政策法规主要存在的三种问题：①政策和法规存在差异性；②法制和自主存在差异性；③国际标准和国内标准存在差异性。因此，提出三点建议：①重视生态环境习惯法；②加强推广荒漠化防治的“中国模式”；③分享荒漠化防治国际合作的“双轨制”。协调荒漠化防治政策法规国际合作的差异性，为荒漠化防治可持续发展提供科学理论与实践技术
Effect of mulched drip irrigation on evapotranspiration of oasis farmland
No full text膜下滴灌是中国西北干旱区农业的新兴节水灌溉模式，定量分析膜下滴灌农田蒸散发特征并对比分析其与传统灌溉农田蒸散发的差异，对认识膜下滴灌对农田蒸散影响及优化干旱区节水灌溉技术有着重要意义。然而传统的研究侧重于通过单方面的实验分析膜下滴灌农田的蒸散特征，缺乏与传统灌溉农田的对比； 同时单一空间尺度(站点)的实验无法代表区域尺度上的结果。 本研究以新疆玛纳斯河流域与三工河流域绿洲为对象，分别从站点尺度和区域尺度上对定量分析了膜下滴灌对绿洲农田蒸散的影响，同时基于作物种植空间分布数据对膜下滴灌模式下不同作物农田的蒸散特征进行比较分析。 结果表明：(1)玛纳斯河流域多年站点年实际蒸散量结果显示， 膜下滴灌的推广使用，有提升了区域蒸散发水平态势，但是这种态势未通过显著性检验(P>0.05)，针对全年水平上的膜下滴灌对绿洲农田的蒸散作用有待进一步研究。但是站点实际蒸散量季度结果显示， 春夏季膜下滴灌对绿洲农田蒸散的促进作用通过显著性检验(P<0.05)，秋季与冬季实际蒸散相较于传统灌溉时期变化不大。 进一步研究显示，膜下滴灌对地表蒸散的促进作用在 5 月和 6 月最明显，7 月和 8 月增长速度其次，3 月和 4 月增长较为平缓。对作物耗水量的计算结果显示，应用膜下滴灌后站点农田作物的耗水量提升明显，进一步的，我们计算了各灌溉时期的灌溉水利用率，结果表明膜下滴灌时期的灌溉水利用率得到了有效提升， 灌溉水利用率的提升保证了作物更充足的供水， 保证了作物更有效的的生长发育。(2)多年三工河流域绿洲农田蒸散量空间结果显示夏季各(6—8 月)平行日期下膜下滴灌时期农田蒸散量显著高于传统灌溉时期农田蒸散量，这表明膜下滴灌的推广使用促进了夏季农田蒸散强度。同时这也从区域尺度上印证了站点尺度蒸散的部分结果。同日期下净辐射通量的增加是造成绿洲膜下滴灌农田蒸散水平高于传统灌溉农田的主要原因， 此外同时膜下滴灌时期农田的感热通量与土壤热通量也均高于传统灌溉时期农田， 但这两者的增加幅度远小于净辐射通量。 研究同时利用 TVDI 指数对传统灌溉时期与膜下滴灌时期农田的干旱程度进行了反演与比较，结果表明， 同时期膜下滴灌农田的平均干旱程度均小于传统灌溉农田，同时膜下滴灌农田内部的干旱程度差异更小，膜下滴灌显著改善了夏季传统灌溉农田土壤水分分布不均的特征。(3)膜下滴灌农田日蒸散量随时间变化特征明显，在 5 至 9 月期间，农田日蒸散量先增后减，其中 6 至 7 月份是农田日蒸散量最大时期，自 7 月中旬后农田日蒸散量开始下降。同时基于流域绿洲各主要作物种植分布及物候数据，结合日蒸散量数据，研究估算了 5 种主要作物在全生育期的耗水量，结果表明，向日葵农田耗水量最大，为 607.95 mm，其次为玉米(563.3 mm)、小麦(544.9 mm)、葡萄(515.78 mm)和打瓜(492.55 mm)。流域内不同作物农田的各地表通量变化结果显示，除小麦农田外，其他作物农田净辐射通量与日蒸散量变化状况一致，均呈现先增后降态势，且变化时间点也一致。土壤热通量方面，除小麦外的其他农田土壤热通量随时间推移均呈现下降态势；感热通量上，除小麦外的其他农田在作物主要成长期(6—7 月)出现了明显的低值“洼地”，整体上呈现先降后增特点
Study on the ecological environment quality assessment and functional zoning of small-scale desert catchment in Southwest of Junggar
No full text本研究以兵团第七师 130 团荒漠集水区为例， 基于现场采样调查及室内分析， 并结合“3S” 技术， 采用单因素评价和综合评价相结合的方法，分析评价了集水区水环境、土壤环境和生态环境质量现状。 在了解历史排水对该区域及周边环境影响程度的前提下， 基于生态环境调查、土壤和水环境分析评价结果，构建生态环境质量综合评价指标体系，采用专家打分法确定指标权重，将研究区生态环境质量分为优、中、差三个等级。最后根据生态环境质量综合评价结果，结合研究区水域、动植物分布特点，对研究区进行景观生态功能分区，并提出各区生态环境功能修复和管理措施。 结果表明：（1） 研究区表层土壤中有机质、 有效氮、 有效磷含量分别为 1674~9418mg▪kg-1， 6.13~36.3 mg▪kg-1， 3.54~31.37 mg▪kg-1， 有机质和有效氮的营养级别为很缺乏和极缺乏，受水域和人类活动的影响，有效磷在部分区域的营养等级达到了丰富，但研究区土壤养分含量整体较低，且土壤养分含量随土层深度的增加呈递减趋势。 研究区土壤重金属整体上处于无污染的安全级别，但因部分采样点重金属 Hg、 Ni、 Cr、 Cd 的含量超过新疆土壤元素背景值，且 Hg、 Cd 的最大超出倍数分别为 10.4、 4.5 倍，致使研究区 Hg、 Cd 的潜在生态风险指数较高。（2）研究区地表水环境存在的主要问题是：水体富营养化和重金属镉污染，总氮、总磷的最大单因子污染指数分别为 1.9、 3.95；水环境的内梅罗综合指数污染等级处于 III-V 之间。（3）生态环境质量综合评价结果显示：受水分因素的影响，研究区水域及周边区域综合生态环境较好，外围荒漠区域较差。基于上述评价结果，并结合水域、动、植物多样性等将研究区划分为荒漠林保护区、 湿地生物多样性维护区、水域维护区 3 个景观生态功能区
Application Research Based on modified TVDI in Drought Monitoring in Arid Areas
No full text干旱是全球范围内影响最为广泛的自然灾害之一， 其所导致的土壤沙漠化、荒漠化和盐碱化给生态环境造成不可逆的危害， 同时其所具有影响范围大、持续时间长、破坏性大等特点。 近年来，遥感信息技术的发展使得旱情监测方式方法取得了显著的发展，但是仍面临着诸多困难与挑战：一是在旱情监测过程中，未考虑植被生长周期，二是针对旱情监测，并未考虑植被生理特性对旱情的影响。因此利用遥感手段进行旱情监测，需要进一步深入研究。本文选择时间序列数据 MODIS 数据，结合野外土壤湿度调查数据进行旱情监测。 首先对 MODIS 数据进行投影转换、裁剪拼接等预处理，通过地形校正和干边校正对 TVDI 模型进行改进，构建了改进型的温度植被干旱指数（mTVDI）用于新疆干旱区旱情监测， 利用土壤实测数据对 mTVDI 及传统的 TVDI 模型进行对比验证，同时利用降水数据、高程数据和土地利用数据对旱情影响因素进行分析。 研究结果表明：（1） 改进后的 TVDI 模型即 mTVDIE 对干旱区旱情的敏感度最高，与实测土壤水分数据的相关性 R²为 0.74， mTVDIE 能够很好的指示旱情状况。旱情监测结果表明： 新疆 2002-2016 年旱情分布以塔里木盆地和准噶尔盆地边缘植被区为干旱中心，旱情状况由严重逐步向周围山区递减至湿润状态。 与此同时，吐鲁番盆地和哈密盆地边缘植被区长期处于严重干旱的状态。（2） 从植被生长季看，研究区在整个生长季的前期和末期即第 97， 113，129， 145， 257， 273， 289 和 305 天旱情较为严重，生长季中期即第 161， 177，193， 209， 225， 241 天较为湿润；从 2002-2016 年看，旱情状况表现出一定的周期性，旱情发生以 4， 8 年为周期。（3） 降水对旱情状况具有重要影响作用。 研究利用 GPM 降水数据对基于mTVDIE 结果进行对比分析，发现二者相关性较强， R²达到 0.6216。 Pearson 相关系数为-0.788，通过了 P<0.01 的显著性检验。 可以看出，降水对新疆旱情状况影响较大，降水的多少直接影响植被生长季旱情广度和严重程度。（4） 旱情与 DEM 关系密切，利用 mTVDIE 结果与海拔高度、坡度、坡向等要素进行对比可知： 海拔高度与旱情呈逆相关，海拔高度越高， mTVDIE 结果越小，旱情状况随着海拔的升高由干旱逐步转为湿润状态； 坡度不断增大会使得土壤保水性逐步下降， 旱情状况保持一个稳定的状态；坡向与旱情的相关性并不明显， 坡向的变化并未引起 mTVDIE 结果有明显分化。（5） 不同土地利用类型所表现出的旱情响应有所不同。旱地和水田由于受人为因素影响，旱情状况处于一个相对稳定的状态；高密度覆盖的草地和林地土壤湿度大、低密度覆盖的草地和林地土壤湿度小； 城镇建设用地植被覆盖度低，旱情表现结果不一，但总体处于干旱状态。综上，基于增强型植被指数与经过校正后的地表温度数据所构建的 mTVDIE模型能够满足干旱区植被生长季旱情监测的目的。 mTVDIE 模型所表现出的旱情状况与土壤水分之间显示出较强的相关性，对全球干旱区旱情研究具有很强的参考意义
Extraction and Counting of Poplar Canopy Based on the Combination of Deep Learning and the Watershed Method
No full text森林生态系统不仅为人类提供了宝贵的物质和精神财富， 而且与人类命运息息相关， 森林生态系统的稳定是确保该区域生物多样性的前提和关键。 新疆处于内陆干旱区，其森林生态系统稳定性差，很容易遭到破坏。 塔里木河流域的胡杨林是该荒漠地区弥足珍贵的森林资源，对生态系统的稳定及荒漠的绿化起了非常重要的作用， 加强对胡杨林的监测研究具有非常重要的现实意义。 胡杨具有很顽强的生命力， 但是随着时间的推移和生态环境的改变，加上塔里木河河流改道较为频繁， 会造成各种不同生长状态的胡杨林， 增加了监测识别的不确定性， 导致传统方法很难实现较为精准地对大范围胡杨林进行监测评价和生长状态的综合分析。本研究从胡杨树冠信息提取的角度出发， 选取 2017 年 8 月采集的塔里木河中游地区 0.16 m 高分辨率可见光波段无人机数据，使用专业的无人机影像处理软件， 将拍摄区域 14151 景无人机影像无缝拼接，得到完整的一幅塔里木河中游干流区域无人机影像图， 进一步结合最新的深度学习算法对塔里木河中游胡杨林进行处理和分析。首先使用优化的 U-Net 卷积神经网络模型对胡杨树冠覆盖区域进行精准的提取，并与传统的 SVM（支持向量机）和面向对象方法做对比分析；然后将获取的树冠覆盖范围作为掩膜提取出胡杨树冠，利用树冠纹理、 大小、 形状、 灰度值等特征信息，用改进的标记分水岭方法对密集区胡杨树冠进行单木树冠分割； 最后使用该研究方法对整个塔里木河中游研究区的胡杨林进行处理分析，计算整个研究区胡杨林的林分参数信息，并分析胡杨的空间分布状况及影响因素。本研究在传统研究方法的基础上， 结合深度学习方法实现了无人机影像处理的技术流程， 为胡杨林及其他森林生态系统的监测和管理带来了新的技术手段。 通过对塔里木河中游胡杨林的信息提取和分析， 本研究得到主要结论如下：（1） 使用深度学习 U-Net 模型可以对胡杨树冠进行精准的提取，提取树冠的总体精度最高可达 95.6%，相对于 SVM 和面向对象模型平均总体精度分别提高 3.5%和 7%。 实验表明深度学习方法对胡杨树冠提取精度优于传统方法， 在遥感影像分类和信息提取方向具有较强的优势。（2）使用标记分水岭分割方法对胡杨树冠做单木分割， 实验结果表明胡杨单木树冠分割总体精度为 93.3%， 证明了集成应用深度学习和分水岭分割的方法对胡杨树冠提取和株数计算的可行性，本研究方法相较于同类文章具有更高的精度，并且实用性较强。（3）使用本研究方法对塔里木河中上游 32 km2 区域做测试，结果得到胡杨总株数为 620392 株， 该区域树冠郁闭度为 15.457%， 平均单株胡杨覆盖面积约为 7.88 m2，平均冠幅为 3.2 m。 该实验方案可以有效地提高树冠提取精度， 进一步自动化提取林木冠幅、郁闭度、林分密度等参数，提高林业资源调查效率，并且节省大量人工成本。（4） 将塔里木河中游按照河流走向分为 70 个小区展开研究， 发现胡杨林空间分布规律主要是受自然和人为因素影响。 在整体上受自然因素影响，越接近下游胡杨分布越少；局部区域受人为影响因素较大， 大面积开垦为农田的区域胡杨林面积及株数呈现断崖式儿下降。（5） 研究区总面积为 1173.26 km2， 胡杨树冠覆盖总面积为 67.43 km2， 塔河中游胡杨林整体郁闭度为 5.643%， 该研究区胡杨总株数为 8585640 株。 该研究方法可应用于其他大范围的林业资源调查，为推动精准林业的发展提供新思路和借鉴经验
The temporal and spatial distribution of heavy metal concentrations in spring water in Rwanda
No full text重金属污染物是全球性的环境治理难题，它们对水生生物和人类健康造成严重的负面影响。在发展中国家和欠发达国家， 饮用水的质量仍然是最需要关注的问题。为了保障人类健康和幸福生活，饮用水的质量需要利用可靠的适用技术来进行实时监测和评估。 在卢旺达，饮用水的处理和供应是由国有自来水公司（WASAC）承担，不过由于资源和设施的局限， 它不能为所有家庭提供自来水供应。因此，没有享受自来水服务的家庭依靠天然的水资源（如泉水）来满足他们的日常用水需求。然而，这些泉水的水质情况及其时空变化没有被系统的研究。因此， 本研究在卢旺达选择 9 个泉水取水点采集了 2017 年旱季和雨季期间的水样，测量了水源中的重金属含量，并利用重金属污染指数模型和地理信息系统，引入降水、 海拔高度、 坡度和人口密度等影响水源污染的因素，分析了饮用水中重金属元素的浓度季节性和空间变化特征并对其进行了分类。 结果表明，雨季（178.48）和旱季（151.92）的 HPI 值高于世界卫生组织为饮用水中重金属指数设定的标准值 100。对泉水中铜，铁，锰和锌的调查表明，铁和锰的平均值超过了世界卫生组织的饮用水标准。在雨季期间， 在城镇和农村区的污染物均很容易转移到水体中，而在干旱时期， 在农村区的污染物的扩散程度要比城镇区域更大。因此，为了确保获得安全的饮用水，建议采取适当的城市废物和废水管理措施的同时应加强雨水收集、 农林复合和阶级梯田等措施的推广， 减少农村和城市地区在雨季的污染进入径流的量，以便保障泉水达到健康饮用水的标准
COMPARATIVE ANALYSIS OF TREE GROWTH RESPONSE TO CLIMATE CHANGE BASED ON TREE RINGS IN THE BALIKUN AREA OF THE EASTERN TIANSHAN AND THE WESTERN TIANSHAN MOUNTAINS IN THE TAJIKISTAN
No full text森林树木在环境具有重要的生态意义，因此，树木年轮宽度可以在其生长期内对气候因子的响应有清晰的认识。在本研究中，采用树木年代学的方法，我们重建了中国西部（天山东部）和塔吉克斯坦北部（天山西部）的过去气候，并根据西伯利亚冷杉（Abiessibirica Ledeb）、雪岭云杉（Picea shrenkiana） 、 土耳其斯坦圆柏（Juniperus turkestanica）等 3 个不同树种的树木年轮宽度与气候要素的响应情况进行相互比较，找出相似之处和不同之处。来自不同地区的树木生长趋势的比较有助于我们了解气候变化和气候影响。来自西伯利亚冷杉和土耳其斯坦圆柏（Juniperus turkestanica）的树轮宽度对气候变化很敏感。巴里坤地区（DL）树木年轮树芯是在海拔 2,100-2,300 米采集的。平均温度是影响树木生长的最大因素之一，选取 6-9 月的气温，来重建 1840 年至 2017 年期间西伯利亚冷杉（Abiessibirica Ledeb）年表的温度。 塔吉克斯坦天山山地树木（TPA）生长明显受降水的影响，尤其是夏季降水对该地树木生长的影响更加明显，然后我利用海拔为 2900-3000 米的土耳其斯坦圆柏（Juniperus turkestanica）树轮宽度年表来重建了过去 227 年以来的 6-8 月的降水。 利用中国境内的 DL 树轮宽度与温度的相关性达到了-0.82（p <0.01），这可能树木生长的气候影响比较类似，而塔吉克斯坦的树年表（TPA）与 6 月份降水的相关性为 0.404（p<0.01），与 10 月降水的相关性为 -0.272（p <0.01）。对比三个树轮宽度年表发现：中国西部的树木生长对温度的响应可分为高低两个不同时期，其中较高时期为：1860,1910-1920,1960-1980 和 2010 年，而较低生长时期为： 1850-1880， 1930-1950 和1990 年。在重建塔吉克斯坦的降水过程中也可分为高低两个不同时期，其中较高时期为：1860 年， 1960-1980 年和 2000 年，而较低生长时期为： 1870 年、 1910-1940 年。空间相关性显示我们的温度重建与在中亚其他地区（包括哈萨克斯坦，吉尔吉斯斯坦，乌兹别克斯坦，土库曼斯坦，塔吉克斯坦）伊朗，蒙古，沙特阿拉伯和中国这一大区域的温度重建的具有较好一致性。我们的降水重建也与中亚，蒙古，新疆天山山脉和塔吉克斯坦等地区的研究结果有较好的一致性。研究内容使我们能够在全球气候变化报告中更好地了解我们研究领域中持续增加/减少的温度和降水量。这些以及随后在这些地区开展的工作仍在继续，我希望这些领域的研究能够帮助我们更好地了解亚洲全球变暖和过去气候变化的条件变化
Metal interacting carbonic anhydrase of Dunaliella viridis and pseudomonas stutzeri
No full text汞是一种有毒元素，它能损伤细胞体系的许多生理功能。在汞污染的环境中生存下来的细菌，会获得或者激活某些基因，这些基因能够将金属汞转化为无毒形式的汞。在高盐和有毒金属的压力胁迫下，基因构成和蛋白质包括一些酶会发生特定的变化，以应对不利的环境。碳酸酐酶是一种普遍存在的与呼吸系统疾病和癌症相关的酶。我们通过生物信息学分析，包括同源性建模、锌金属相互作用预测、碳酸酐酶序列分析和汞解毒/碳酸酐酶基因的 pan 基因组分析，探讨了微生物对高盐和高汞环境的应对策略。结果表明，为了应对不利环境，碳酸酐酶表面获得了较多的酸性残基，可能形成了带正离子的盐桥。这样可以减少其表面积，同时还能拥有更多的极性残基。在研究和模拟的结构中，锌与组氨酸残基氮之间的相互作用非常保守，只在催化区域的序列模式有少量变化。Pan 基因组分析显示，碳酸酐酶和汞结合蛋白的基因都位于独特的、共享的核心区域，表明这些基因存在多个拷贝。本研究将有助于了解高盐、高汞胁迫环境下耐盐微生物的典型特征和遗传迁移元件。基因组结构的典型变化是由环境因素引起,这种变化不仅由环境中非生物组分驱动，也受到生物组分驱动
Spatial-temporal variation characteristics of surface wet-dry condition and its influencing factors in Xinjiang, China
No full text大气中的水汽不仅是形成降水的必要条件， 也是一种重要的温室气体，对气候变化有着强烈的反馈作用，通常以相对湿度、绝对湿度、比湿、露点温度等指标来表示水汽的含量。其中相对湿度可直接通过站点观测所得，是气温、降水等气象要素的综合表现，可直观地表示区域干湿状况。新疆位于我国西北干旱半干旱区，是距离海洋最远的地区，且地形复杂，气候条件恶劣。 天山山脉更是新疆乃至整个西北干旱区气候和生态环境的重要天然屏障， 是北疆与南疆的天然分界线。 本文旨在探究全球变化背景下，新疆地区近地面湿度的变化趋势，进而阐明新疆水汽含量的变化特征以及区域内的干湿状况变化，并通过影响因素分析，探讨影响新疆地区水汽变化的主要因素。这将是干旱区半干旱区气候变化的重要研究内容之一， 为揭示气象要素变化对生态系统、人类生产生活的影响提供参考，同时对于解决生态脆弱区的干旱问题具有一定的正面意义。本研究基于新疆地区气象站日值数据，通过经验正交函数（EOF）对各个站点的相对湿度及标准化降水蒸散指数（SPEI）进行时空分解，进而对比分析相对湿度与 SPEI 用于评估干湿变化的异同， 利用 Mann-Kendall 趋势检验法阐述新疆地区四季相对湿度变化趋势的空间分布特征，采用敏感性分析法揭示新疆地区相对湿度对平均气温、降水量、蒸散发、日照时数与风速的敏感性，并与贡献率分析相结合探讨引起相对湿度变化的主导因素，此外还通过分析 500hPa 位势高度的气压场与风场之间的差异， 阐释相对湿度高低值年份之间的环流差异。主要结论如下：（1） 相对湿度用于评估干湿变化时与 SPEI 具有相同的变化特征。 EOF 分解的第一特征向量场空间分布均为正值，表明新疆地区的干湿变化具有一致性；第二特征向量场大致以天山为界， 南北疆表现为相反的特征值，表明北疆的干湿变化趋势与南疆相反的两种分布型式，即北疆湿南疆干，或者北疆干南疆湿的分布型式。（2）北疆与南疆地区的相对湿度的年际变化均呈现出先上升再下降的趋势，2000 年为其趋势变化的转折点，但北疆的相对湿度明显大于南疆，即北疆更为湿润。（3）年平均相对湿度呈显著上升与显著下降趋势的站点大致持平，春季平均相对湿度呈显著上升趋势的站点明显少于显著下降趋势的站点，而夏、秋、冬三季相对湿度变化趋势则以显著上升趋势占主导。（4）新疆地区相对湿度对实际蒸散发、日照时数、气温及风速均为负敏感，对降水量为正敏感。北疆全年相对湿度对各气象因子的敏感程度依次为日照时数>实际蒸散量>气温>风速>降水量，南疆全年相对湿度对各因子的敏感程度依次为日照时数>实际蒸散量>风速>气温>降水量。空间分布上， 相对湿度对实际蒸散量、日照时数敏感系数绝对值高值区位于新疆东部哈密与吐鲁番地区，降水量敏感系数绝对值高值区位于天山北坡地区，气温敏感系数绝对值高值区位于天山南坡与昆仑山北坡地区，平均风速敏感性程度自中部向南北两侧递减。（5）气温、风速分别是影响北疆、南疆地区全年相对湿度变化的主导因子。北疆春、夏、秋三季气温对相对湿度的贡献率最大，冬季则是风速；南疆四季气温均对相对湿度的贡献率最大。空间分布上，实际蒸散量贡献率高值区集中于天山中段地区，降水量和风速贡献率高值区位于塔里木盆地与天山东段地区，日照时数的高值区集中于北疆，气温贡献率高值区位于天山南北坡地区。（6） 环流分析表明，新疆地区相对湿度受西风环流、局地气旋环流以及副热带高压等环流因素的共同影响，当西风环流增强、局地气旋环流增强或副热带高压削弱时，新疆地区相对湿度有明显的增强作用，水汽含量更充足、区域更湿润