Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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Study on Correlation between Precipation Characteristics and Normalized Difference Vegetation Index in Desert Areas of Northern China
No full text我国北方荒漠区地形差异巨大，降水稀少，大部分属于干旱半干旱地区，包括新疆、甘肃、内蒙古、宁夏全部以及山西与陕西的部分地区，面积约 260 万km2，占全国总面积的 27 %，是我国重要的能源、矿产基地。降水是植被分异的主要影响因素，主要作用于植被的生长过程，尤其是在干旱半干旱地区，降水对植被的影响更加显著。本研究分别从区域和站点两个尺度展开，运用遥感、 GIS、统计学的方法，分析了中国北方荒漠区 NDVI 的空间分布格局，并结合区域降水特征，对两者之间的相关性进行分析， 获得研究成果如下：(1) 2000–2015 年北方荒漠区 NDVI 均值在空间上呈现明显的带状分布特征，年际变化总体上呈现出增加趋势，说明整个研究区的植被生长状况在不断改善。(2) 北方荒漠区降水特征的时空差异相对较大。在研究时段内，降水总体呈增加趋势，大部分区域的降水集中度(PCD)较为高，降水集中期(PCP)的空间变化呈现出由研究区中部的毛乌素沙地向西北和东北方向逐渐延后的规律性特征。通过对 4 个典型站点 PCD 和 PCP 的 Morlet 小波分析， 表明在研究时段 4 个站点的PCD 和 PCP 都存在 2–5a、 12–16a 的尺度变化周期。(3) 北方荒漠区降水量的变化情况与 NDVI 数值之间具有相对明显的正相关关系； PCD 与 NDVI 的相关性比降水量与 NDVI 的相关性弱； NDVI 与 PCP 相关性的空间异质性较强。根据 4 个典型站点偏相关分析表明:NDVI 与生长季降水的相关性更强；榆林地区的植被对年降水量较为敏感；蔡家湖、红柳河以及民勤地区的 PCD 和 PCP 对 NDVI 的影响大于年降水量对 NDVI 的影响，说明这三个地点的 NDVI 年际变化主要受 PCD 与 PCP 变动的影响，且降水越集中则越有利于 NDVI 的增加。可见， 北方荒漠区降水对植被的影响显著，但不同区域降水年内分配特征不一， PCD、 PCP 对植被的影响程度也有所不同
Research on Bird Risk Assessment and Bird Strike Prevention Countermeasures in Kashgar Airport
No full text2017 年 11 月至 2018 年 11 月， 采用样线法和样点法相结合的调查方法， 对喀什机场及周边净空区内 10 条样线的鸟类进行了调查， 并检查统计机场跑道和滑行道两侧布设的 5 排 548 张粘网鸟情， 初步分析了鸟类群落组成、鸟类多样性、粘鸟网捕密度， 并根据相对数量成分、 相对时间成分、 相对空间成分、 相对重量成分和飞行高度这 5 项指标对机场的鸟类进行鸟击风险评估， 筛选出综合风险值高的物种并了解其综合分布。 最后通过 F 检验对分析结果进行显著性分析。 结果如下：1.共记录鸟类 73 种， 隶属于 15 目 31 科 52 属。 其中古北型占 21.92%， 全北型占 21.92%， 北方广布型占 41.10%， 这三种泛北方种占比达到 84.94%。 此外，还兼有东北型 1 种（1.37%）， 季风区型 1 种（1.37%）， 中亚型 7 种（9.59%）、东洋型 2 种（2.73%）。 居留型分析显示， 留鸟占 16.44%， 迷鸟占 4.11%， 旅鸟占 41.10%， 夏候鸟占 21.92%， 冬候鸟占 16.44%。 优势种为秃鼻乌鸦和紫翅椋鸟。2.多样性指数计算发现， 喀什机场的鸟类资源较低， 不同生境之间有差异。结果显示： 科水平的 F 指数为 11.90， 属水平的 G 指数为 3.12， 科属水平的 G-F指数为 0.74。 丰富度指数为 4.93， Pielou 均匀度指数为 0.32， Shannon-Winner 指数为 1.27。 从不同的月份计算鸟类群落多样性发现， 五月的各项鸟类多样性指数均最高， 一月的均最低。 F 检验结果显示， 样线 1 与样线 2、 样线 3、 样线 5、 样线 6、 样线 9、 样线 10 的 Shannon-Winner 指数显示出显著差异性（P0.05）。 生境相似度指数显示样线 1 和样线 2 表现最相似， 相似度指数为 0.757。3.粘鸟网记录的数据显示， 一月平均鸟捕密度为 0.56 只/张， 以角百灵（Eremophila alpestris）（50.98%）和蒙古沙雀（Rhodopechys mongolica）（42.35%）为主。 三月为 0.73 只/张， 以角百灵（45.29%） 和蒙古沙雀（44.07%） 为主。 五为 0.62 只/张， 巨大部分为蒙古沙雀（73.90%）。 七月为 0.37 只/张， 其中蒙古沙雀（27.45%）、 凤头百灵（Crested Lark）（18.63%）、 戴胜（Upupa epops）（18.14%）和红隼（Falco tinnunculus）（10.78%） 数量较大。 九月为 0.38 只/张， 其中以戴胜（25.36%）、凤头百灵（13.40%）、红隼（12.92%）、欧夜鹰（Caprimulgus europaeus）（8.61%） 和漠䳭（Oenanthe deserti）（8.61%） 为主。 十一月为 1.26 只/张， 以角百灵（89.31%） 为主。4.风险评估结果显示， 严重危险的鸟类有 4 种， 分别是红隼（38.78）、 秃鼻乌鸦（36.38）、 凤头百灵（25.45） 和麻雀（Passer montanus）（25.50）。 很危险的鸟类有 11 种， 分别是小嘴乌鸦（Corvus corone）（24.76）、 灰斑鸠（Streptopeliadecaocto）（24.92）、家鸽（Columba livia domestica）（21.76）、巨嘴沙雀（Rhodopechysobsoleta）（21.82）、 黑鸢（Milvus migrans）（21.34）、 绿头鸭（Anas platyrhynchos）、紫翅椋鸟（17.84）、 角百灵（Eremophila alpestris）（17.37）、 荒漠伯劳（Laniusisabellinus）（16.37）、 短趾百灵（Calandrella cheleensis）（15.97）和漠䳭（Oenanthedeserti）（15.14）。 从不同的月份显示， 一月严重危险和很危险的鸟类分别有 1 和2 种。 三月为 1 和 0 种。 五月为 1 和 5 种。 七月为 1 和 2 种。 九月为 0 和 6 种。十一月为 0 和 5 种。喀什机场鸟击风险大的 15 种鸟中， 雀形目有 10 种， 猛禽有 2 种， 应结合其生活习性和活动规律加以防治。 此外， 机场周边有养鸽户， 机场应与当地政府联系， 禁止在净空区养殖家鸽和信鸽。 秃鼻乌鸦在喀什越冬， 冬季集大群， 它们属于杂食性鸟类，常常在垃圾场觅食， 机场及周边的生活垃圾应当采取封闭式处理
Research on the Spatiotemporal Variation Characteristics of Soil Moisture Based on Multi-source Data in Xinjiang, China
No full text土壤水分是水文学、气象学和农业科学研究领域的一个重要参数，影响着全球尺度的水循环、能量循环和生物地球化学循环， 在天气和气候预报、 干旱和洪水预测、 农业生产力估算等方面有很大的应用潜力。 然而针对土壤水分的研究在很多方面存在着不足和争议， 例如气候和植被是影响土壤水分变化的两大因素，但是由于土壤水分、气候和植被之间存在复杂的相互作用，量化不同因素对土壤水分变化的贡献仍然是一个挑战。此外土壤水分会影响大气和陆地表面之间水和能量的传递，进而影响天气，但是土壤水分对降水的影响涉及到复杂的大气过程，难以分析和量化，所以一直存在很大争议。因此有必要针对这些问题进一步开展土壤水分的研究。新疆维吾尔自治区位于欧亚大陆腹地，降水稀少，生态系统脆弱，是最易受气候变化影响的地区之一。对新疆土壤水分的研究有助于当地水资源管理、 生态系统保护以及干旱等自然灾害的预防。本文基于遥感和再分析数据，应用不同的统计方法系统地研究了土壤水分的时空变化特征、与气候因子的相互作用及其在干旱监测和预测中的应用， 构建了一个完整的土壤水分研究框架。 本文的主要研究结论如下：新疆土壤水分在空间上有明显差异， 准噶尔盆地和塔里木盆地中心区域土壤水分含量最低，两个盆地之间的区域土壤水分含量最高，且高海拔区域的土壤水分高于低海拔区域的土壤水分。 1980-2016 年间不同季节土壤水分的空间平均值都呈现出增加的趋势，其中夏季土壤水分增加速率明显高于其他季节。生长季和夏季的土壤水分在 2009 年之后增加速率显著提升；春季土壤水分在 1980-2006年间呈现下降趋势， 2006 年之后呈现增加趋势；秋季土壤水分在 2006 年之前无明显变化， 2006 年之后呈显著增加的趋势。不同季节土壤水分的空间变化有明显差异，春季土壤水分显著变化的区域面积最大，约占整个区域的 27.2%，秋季土壤水分显著变化的区域面积最小，约占整个区域的 20%。除了春季以外，其他季节土壤水分显著增加的区域面积均大于显著减少的区域，夏季土壤水分显著增加的区域面积最大。不同土地利用类型的土壤水分含量及年际变化有明显差异，森林土壤水分最高（14.61%），其次是耕地（13.32%）、草地（13.02%）和灌木丛（12.46%），裸地的土壤水分含量最低约为 10.15%。在 2001-2013 年期间，只有草地和裸地上的土壤水分呈现出显著增加趋势，其他土地利用类型上的土壤水分变化不显著。利用非线性格兰杰因果关系检验方法分别量化了降水、温度和植被对土壤水分的影响。结果表明在新疆地区降水、温度和植被对土壤水分的影响有很大差异，在研究区内大约 91%的区域的土壤水分受到降水的影响，降水能够解释土壤水分变化的 0-40%；研究区内大约 59%的区域的土壤水分受到温度的影响，温度能够解释土壤水分变化的 0-8.2%；研究区内大约 44%的区域的土壤水分受到植被的影响，植被对土壤水分的影响较小，仅能解释土壤水分变化的 0-3.3%。研究区内 87%的区域的土壤水分主要受降水影响，然而仅有大约 10%的区域的土壤水分主要受温度的影响。滞后分析表明，当月的降水和温度对当月土壤水分的影响是最大的， 这表明土壤水分在应对降水和温度变化时的弹性较低。此外，降水和温度极值也会对土壤水分产生影响，研究区内约 76%的区域的土壤水分受到降水极值的影响，降水极值能够解释土壤水分变化的 0-10%；研究区内约 54%的区域的土壤水分受到温度极值的影响，温度极值能够解释土壤水分变化的 0-8%。降水和温度极值对土壤水分的影响小于降水和温度平均值对土壤水分的影响。我们的研究结果还表明，降水对土壤水分的影响随着降水量、土壤水分和海拔的升高而降低。利用收敛交叉映射（CCM） 方法分别检测了北半球中低纬度地区和新疆地区土壤水分对降水的影响。 在北半球中低纬度地区， CCM 结果显示土壤水分对降水有显著的影响，土壤水分对降水的影响在滞后一个月时（τ = −1）最强，且在 4 个月之后显著减弱，这表明土壤水分对降水的强影响可以持续 3-4 个月。 在不同气候区土壤水分对降水的影响强度不同，随着干旱指数（AI） 增加， 土壤水分对降水的影响呈现出先增强后减弱的趋势，最强的影响出现在半干旱和半湿润地区（0.3 < AI < 0.6）。在新疆， CCM 结果显示土壤水分对降水有显著影响，且最强影响出现在 τ = 0 处， 且土壤水分对降水的强影响持续时间较短（一个月之内）。对比分析以上结果可以得出不同地区土壤水分对降水影响的持续时间存在差异， 气候越干旱， 土壤水分对降水影响的持续时间可能越短。利用降水和土壤水分数据分别计算了标准化降水指数（SPI）、 标准化土壤水指数（SSI）和多变量干旱指数（MSDI）三种干旱指数来监测和预测新疆的干旱。SPI、 SSI 和 MSDI 三种干旱指数的空间平均值能够较一致地捕获新疆历史上的干旱事件。然而，三种干旱指数在监测干旱发生的开始时间、持续性和强度等方面存在差异，与 SPI 相比， SSI 监测到的干旱事件开始发生的时间有所滞后，但SSI 监测到的干旱事件的持续时间比 SPI 长， MSDI 监测到的干旱事件的强度比SPI 和 SSI 更严重。干旱概率预测结果显示基于这三个干旱指数提前 1 个月进行预测时得到的结果最好，随着提前期的增加，预测能力逐渐衰退。基于 SPI 的预测在提前 1 个月时得到的结果较准确，而基于 MSDI 和 SSI 提前 2 个月和 3 个月进行干旱预测时仍可以得到较准确的结果。从空间上来看，基于 SPI、SSI 和 MSDI的预测在北疆比在南疆更准确。 此外，对于这三个干旱指数，预测值通常低估了实际监测到的干旱强度
The effects of land use on surface water quality in Kazakhstan section of Syr Darya river basin
No full text锡尔河流域哈萨克斯坦段是哈萨克斯坦南部区域主要的淡水水源和灌溉水源，也是维持北咸海生态平衡的主要供给水源，占据了重要的社会和生态区位。该区域位于锡尔河流域的中下游，其地表水体接收了来自上游国家的累积各类污染物质和哈国境内沿岸工、农业等生产生活产生的各类污染物， 水质状况日益恶化， 是整个锡尔河流域水环境状况最为复杂的区域。土地利用变化作为人类活动的重要表现形式，是反映非点源污染的主要形式之一， 探究区域土地利用对地表水水质变化的响应关系，对区域土地利用规划以及地表水水环境的保护具有重要的理论和实践意义。 因此，本论文基于锡尔河流域哈萨克斯坦段 2017 年实测水质数据， 1992-2010 年 6 个水文站点的水质历史监测数据和相应年份的土地利用数据， 在对地表水水质变化特征和区域土地利用变化特征进行分析的基础上， 从空间和时间尺度上揭示土地利用类型和景观格局变化对地表水水质的影响， 主要的研究结果如下：（1） 研究区地表水主要水化学类型为 Ca-Mg-SO4-Cl，重金属中以 Fe、 Mn和 Zn 的含量较高， 研究区范围内下游区域地表水中水质指标的含量较高。 与各水质指标相对应的渔业最大允许浓度值、哈萨克斯坦和世界卫生组织饮用水标准值相比较，结果显示： 除 K+和碳酸盐以外其它水质指标均会在不同程度上对渔业发展存在威胁，其中以 SO42-、 Mg2+、 Fe、 Cu 和 Mn 对渔业发展威胁较大，SO42-、 Mn、 Fe 和 Co 含量超过了相应的饮用水标准值。 现存地表水中矿化度含量对水的灌溉适宜性存在威胁， Cd 含量对人体健康存在致癌的风险。研究区内硅酸盐岩的风化为 HCO3-、 Ca2+、 Mg2+、 Na+和 K+，石膏和岩盐的溶解作用则为Na+、 Ca2+、 Cl-和 SO42-的来源之一， 工矿业、城镇化排污及农业等人为活动对地表水中水质的影响也较为显著。（2） 1992-2015 年研究区内土地利用类型中除水体面积占比呈现显著减小外，其它土地利用类型的面积占比均表现为增加，其中建设用地面积从 1992 年的 0.04%增加至 2015 年 0.18%，显著增加的区域在南哈萨克斯坦州境内， 水体面积从 1992 年的 6.43%减少至 2015 年的 1.95%，显著表现为南咸海的大面积萎缩，减少的水体面积大多转换为裸地，使得裸地面积从 1992 年的 37.51%增加到2015 年的 41.06%。 各地类间的空间动态转换过程 2015 年与 1992 年相比较，除建设用地面积的 55.51%由耕地转换以外，其它土地利用类型均以同地类间转换为主。 景观格局变化以景观破碎化程度降低，景观类型丰富度降低，不同类型间斑块的相互作用逐渐降低，斑块整体复杂性降低，而景观优势种优势度增加为主要特征， 表明区域景观的完整性和整体性越来越好，景观对人类活动干扰的抵抗能力增强。（3） 从空间尺度上变化特征分析， 农田、林地和裸地是对研究区地表水水质影响显著的土地利用类型，农田面积占比增加，除碳酸盐以外的盐分指标、 Cu、Cd 和 Ni 含量降低， Zn、 Pb 和 Fe 含量显著增加；林地面积占比增加， 除碳酸盐以外的盐分指标、 Pb 和 Fe 含量显著降低；裸地面积占比增加，除碳酸盐以外的盐分指标显著增加， Zn 含量显著降低。 景观破碎化程度的增加、景观斑块间连接性和聚集程度的减弱，均会显著降低除碳酸盐以外的盐分指标以及重金属中Co 含量；景观的多样性和丰富度增强显著降低 Pb 和 Fe 含量。土地利用变化对地表水水质影响具有尺度依赖性， 土地利用类型面积变化对地表水水质影响的综合解释度在 1km 缓冲距离区域内最高， 土地利用格局对地表水水质的综合影响以 80km 缓冲区域内最大。 从时间尺度变化分析， >20km 缓冲距离区域内农田面积的增加伴随着 Ca2+、 Cd 和 Pb 含量显著降低， 20km 缓冲距离区域内裸地面积增加伴随着 Kazaly 站点 SO42-含量显著增加， 景观斑块破碎化程度的增加伴随着Ca2+显著增加，斑块密度的增加 Cu、 Pb、 Cd 含量的显著降低。（4） 根据土地利用对地表水水质的影响结果， 分别从流域尺度和缓冲区尺度上提出土地利用的调整方式， 从流域尺度上，以增加农田的斑块破碎化程度、增加林地和草地的面积进而减少裸地面积为整体性的调控策略。从缓冲区尺度上来说， 在距河流 1-20km 距离区域内，减小裸地面积， 40-80km 距离区域内减小裸地面积和增加林地的面积，或是在不改变面积的条件下增加林地和裸地斑块的破碎化程度，也可以考虑将两者相结合一同实施来显著的控制地表水中 TDS、Cl-、 SO42-、 Ca2+、 Mg2+、 Na+、 K+含量
Development and Utilization of Mycotoxins Produced by Several Pathogenic Fungi as Biopesticides
No full text意大利苍耳(Xanthium italicum Moretti)为一年生菊科苍耳属植物, 原产地为北美, 现主要分布在东、西半球的中纬度地区, 是我国重要的外来入侵植物之一。意大利苍耳于 1991 年 9 月在北京市昌平区首次发现, 目前已蔓延至深圳、广西、河北、新疆、辽宁、山东等地。 生态模型预测显示, 意大利苍耳有可能进一步传播到中国的大多数地区。由于防控困难, 2007 年度意大利苍耳被列入《中华人民共和国省进口植物检疫有害生物名录》。意大利苍耳适应性强, 在多种生境中都能生长。该植物通过与当地物种竞争生态位及光照、养分等资源, 极易在新的地域中成为优势物种, 建立单优群落。 目前对于意大利苍耳的研究报道主要集中在其生物学特性及危害性等方面, 对意大利苍耳的防控研究较少。 本研究拟在实验室长期从事外来入侵植物研究的基础上, 从入侵植物意大利苍耳病叶中分离具有强致病性的病原菌, 并以病原菌为主要筛选对象, 从其次生代谢产物中发掘可用于防控意大利苍耳的活性化合物, 进而开发为生物除草剂。 研究结果如下:1. 意大利苍耳病原真菌的分离、纯化与筛选本研究通过常规组织分离法分离意大利苍耳病叶中的病原菌, 并通过经典的形态学方法和分子生物学方法对菌种进行鉴定。在入侵植物意大利苍耳病叶中分别分离出 4 个具有强致病活性的病原菌, 它们分别为链格孢 PFXI1(Alternariatenuissima)、弯孢霉 PFXI3(Curvularia sp.)、链格孢 PFXI4(Alternaria alternate)、链格孢 PFXI11(Alternaria tenuissima)；本文对其中的病原菌 PFXI3 及 PFXI11 进行了深入研究；2. 病原真菌 PFXI11 菌丝悬浮液及粗毒素的植物毒活性制备病原真菌 PFXI11 的菌丝悬浮液和粗毒素, 并测试其除草活性。研究结果表明:将制备的菌丝悬浮液喷洒在杂草意大利苍耳叶面上, 接种后 48 h 后植株叶片出现明显病斑点； 3 d 后植株患病率达 100%, 整个植株叶片已经开始失水黄化； 10 d 后整个植株萎蔫死亡；将制备的真菌粗毒素配制为 5 mg/mL 的溶液并均匀喷洒在野外杂草意大利苍耳植株上, 喷雾处理 5 d 后, 意大利苍耳植株死亡。3.病原真菌 PFXI3 中病原毒素的分离纯化、植物毒活性；以活性跟踪方法对病原真菌 PFXI3 毒素进行分离纯化, 从中鉴定出 3 个具有强植物毒活性的化合物, 其中包括一个全新炔类真菌毒素, 将其命名为Curvularioxide, 以及两个已知化合物脱氢根素 Radicinin 和脱氢根生素Dehydroradicinin, 并对这 3 种化合物进行了植物毒活性测定和叶片针刺试验, 结果表明:(1) 在化合物的植物毒活性试验中, 3种化合物整体呈现出“低促高抑”的现象,在 1 µg/mL浓度下, 所有的化合物几乎呈现出不同程度的促进作用, 在 20 µg/mL-500 µg/mL 浓度下, 3 种化合物整体呈现出了剂量效应, 即随着化合物浓度的增高, 植物毒的作用呈现出增长趋势；(2) 在化合物的叶片侵染实验试验中, 化合物 Curvularioxide 和Dehydroradicinin 对意大利苍耳叶片的损害程度显著, 具有开发为除草剂的价值
