Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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自然保护区人类活动遥感监测与生态安全评估研究
No full text及时、准确地获取自然保护区整体性和区域性的生态环境信息并进行综合性评价，不仅可以对自然保护区的生态环境保护提供参考数据，还可对生态环境质量进行快速评价并掌握其变化趋势，为制定区域发展规划、生态环境保护措施提供决策依据，对保障各类生态系统的健康发展和资源可持续利用具有重要意义。随着卫星遥感技术的不断发展，实时生态环境监测成为可能，利用遥感技术可快速准确地开展生态环境质量评价，为区域生态环境的治理、改善以及发展规划的制定提供重要参考。本文以塔里木胡杨林自然保护区为例，通过遥感监测与统计指标的空间化采集方法，建立了适合于新疆自然保护区的多因子生态安全综合评价体系。同时，将人类活动干扰提取方法和生态安全评价方法在其它两个典型的自然保护区进行了验证评价，以期为区域生态系统综合经营与自然保护区旅游开发管理提供科技支撑。本文主要从以下方面进行研究：（1）自然保护区的人类活动信息高精度遥感信息提取技术方法。人类活动干扰分类采取面向对象与人工干预相结合的方法，以高分辨率卫星影像为数据源，结合历史土地利用分类数据和地面调查数据，利用人类活动类型的光谱特征、形状特征和纹理特征等建立基于高分数据的自然保护区人类活动干扰信息提取模型，重点提取保护区内工矿企业、城镇、居民点、农田的分布与面积信息，同时按照核心区、缓冲区和实验区分别进行统计，形成一套面向生态监管应用的自然保护区人类干扰情况监测技术方法。（2）自然保护区生态环境评价模型及其普适性验证。在分析塔里木胡杨自然保护区生态环境特征和主要影响因素的基础上，利用层次分析法以及“PSR 模型”构建了自然保护区生态安全评价指标体系及指标权重，分析了全国多个典型保护区影响生态安全的人为扰动，初步建立了方法学和指标体系。结合保护对象的类似性和评价体系的可能性，进一步分析了全国其他两个国家级自然保护区影响生态安全的人类活动扰动模式，为生态恢复治理方面提供借鉴可能。（3）新疆自然保护区人类活动遥感监测与生态安全评估系统。在人类活动提取和生态安全评价两部分内容的基础上，设计开发新疆自然保护区人类活动遥感监测与生态安全评估系统，以期提高生态监测与评估的时效性，实现生态环境评估从静态向动态的转变。（4）提出了自然保护区的保护和恢复治理措施。针对塔里木胡杨自然保护区现存的人类活动干扰产生的问题，评定国家级和省级保护地、建立分级保护和监测体系、开展“常态化”的生态输水、建立多级管理体系、启动生态移民工程、探索可储蓄管理模式、建立负责任的世界遗产探访机制等七条措施将会有效的改善自然保护区的生态环境问题
基于 NDVI 时间序列的巴音布鲁克植被变化研究
No full text草地是一种重要的自然资源，是生态系统的重要组成部分，与森林一起构成我国陆地生态系统的主体。草地不仅是畜牧业发展的重要物质基础和牧区农牧民赖以生存的基本生产资料， 还是维护陆地生态系统的天然屏障。 草地对地球环境有着非常重要的作用， 尤其是在防风固沙、涵养水源、保持水土、净化空气以及维护生物多样性等方面。 近年来，由于受全球气候变暖等自然因素影响，加之人为开垦、超载过牧、 草原遭到十分严重的破坏， 草原覆盖度不断下降，生态持续恶化。巴音布鲁克草原是我国第二大草原和第一大高山草原，也是新疆最重要的牧场之一。由于其具有巨大的生态价值和经济价值，该区域草原植被的变化一直被广泛的关注。本文以 MODIS MOD09A1 为数据源，提取不同时期的 NDVI 数据组成 NDVI 时间序列，对 NDVI 时间序列进行去云和时间校正处理。用 Savitzky-Golay 滤波法对去云和时间校正后的 NDVI 时间序列进行重建，基于重建后的 NDVI 时间序列用动态阈值法提取植被的生长季开始时间、生长季峰值（生长季最大 NDVI 值） 和生长季结束时间，得到研究区生长季开始时间、生长季峰值和生长季结束时间的空间分布格局，变化趋势的空间分布以及各类植被的生长季开始时间、生长季峰值和生长季结束时间的年际变化。探索各类植被的生长季开始时间、生长季峰值和生长季结束时间与海拔之间的关系。结合气象因素，探索高山植被、 草原、草甸和沼泽的生长季开始时间、生长季峰值和生长季结束时间与气象因素（气温、降水）之间的关系。 得到的结论主要如下：（1）研究区植被生长季峰值（生长季 NDVI 最大值）介于 0.0065-0.8943 之间，植被主要集中在盆地及低海拔的山地区域。植被生长季开始时间主要介于 4 月中旬至5 月下旬，生长季结束时间主要介于 9 月上旬至 10 月中旬。 各类植被生长季峰值总体上随着海拔的升高而降低，草原、草甸和沼泽的生长季开始时间总体上随着海拔的升高而推迟，生长季结束时间总体上随着海拔的升高而提前，高山植被的生长季开始时间和结束时间基本不受海拔变化的影响；（2） 植被生长季峰值在研究区南方以增加为主，在研究区北方以减少为主。生长季开始时间以提前为主， 生长季结束时间在研究区以南主要呈推迟趋势， 在研究区以北主要呈提前趋势。 高山植被、草原和草甸的生长季峰值总体无明显变化，沼泽有微小的增加趋势。草原、草甸和沼泽的生长季开始时间总体上呈提前趋势，高山植被的生长季开始时间总体上呈微小的提前趋势。各类植被的生长季结束时间总体上呈提前趋势，高山植被和草原提前趋势显著，草甸和沼泽提前趋势不显著。（3）研究区植被的生长季开始时间主要受春季温度和前一年 11 月份的降水影响，其中高山植被主要受 5 月的温度影响，草原和沼泽主要受 4 月份的温度影响，草甸主要受 4 月份和 5 月份的温度影响，春季温度的升高和前一年 11 月份降水的增加会使植被的生长季开始时间提前。各植被生长季结束时间受气象因素差异较大，高山植被和草甸主要受 5 月、 6 月、 8 月气温和 9 月降水的影响， 5 月和 6 月的气温升高使生长季结束时间提前， 8 月气温升高使生长季结束时间推迟， 9 月的降水增加使生长季结束时间提前。草原和草甸的生长季结束时间主要受 10 月降水的影响， 10 月降水的增加会使草原和草甸的生长季结束时间提前
时间序列卫星数据的农作物分类研究及应用——以天山北坡为例
No full text当前，基于机器学习方法开展农作物分类研究，对于确保干旱区粮食安全和生态安全有着极为重要的现实意义。 近年来，遥感技术在农作物分类和种植结构提取方面已取得长足的发展，但仍面临诸多困难与挑战：一是农作物种类自动识别方法有待进一步提升，二是时间序列多源数据融合技术有待进一步研究。本研究选择时间序列 Sentinel 2A与 Landsat 8卫星数据，结合野外调查数据，采用随机森林机器学习方法，探索基于地块基元和红边特征的多源遥感数据农作物自动分类方法，实现了天山北坡地区主要农作物种植结构的自动提取。主要内容包括： 引入地块基元和红边特征， 探讨不同分类特征组合对机器学习分类精度的影响； 探讨分别在数据级和特征级联合利用中分辨率时间序列多源卫星数据对农作物分类精度有何影响，确定时间序列 Sentinel 2A 数据和 Landsat 8 数据在干旱区分类应用过程中的最佳融合层次。 结果表明：（1） 基于时间序列 Sentinel 2A， 分别利用 8 种时间序列光谱、植被指数分类特征集对沙湾县进行农作物分类识别， 总体精度均在 89 % 以上。分类组最高精度达 94.02 %，表明随机森林机器学习分类器可有效集成多维向量的优势， 是一种行之有效的干旱区典型农作物分类方法。引入地块基元后， 有红边光谱组及有红边指数组的分类精度分别提高 3.13 % 和 4.07 %，表明利用地块基元中心点作为同质地块的代表像元， 提取的分类特征可供机器学习分类器使用，能较大幅度提高分类精度及效率，平滑地块内部同种作物间的“椒盐噪声”。红边特征的引入使光谱组及指数组的分类精度分别提高 2.39 % 和 1.63 %，对随机森林分类模型的精度提升十分有效。（2） 探讨基于数据级和特征级的多源数据联合利用方式对农作物分类精度的影响， 结果表明 Landsat 8 与 Sentinel 2A 的融合层次在植被指数特征级精度最高。 在此基础上对温泉县进行农作物遥感分类识别的精度达 92.92%。 特征级分类特征的增加会促使随机森林分类器的总体分类精度及各作物精度提升。（3） 引入地块基元与红边特征，基于 Landsat 8 与 Sentinel 2A 的时间序列植被指数特征级融合数据， 采用上述基于随机森林的机器学习方法，对天山北坡主要农作物进行分类识别，其总体分类精度达到了 81.51 %，符合大区域遥感监测应用需求。 2016 年天山北坡研究区（含兵团） 内，小麦种植面积最大的区域是奇台县，占研究区小麦种植面积的 18.66 %。春玉米种植面积最大的区域是呼图壁，占研究区春玉米种植面积的 20.59 %。棉花种植面积最大的区域是沙湾县，占研究区棉花种植面积的 31.16 %。提取的天山北坡 2016 年种植结构表明， 棉花是天山北坡经济带种植面积最大的作物， 主要分布在天山北坡的中部区域的冲积平原区及洪积冲积扇区。春玉米主要分布在天山北坡的山前丘陵区。小麦在整个天山北坡经济带的均有分布，但种植面积较少且地块较为零星破碎。研究结果具有科学意义和实用价值， 为机器学习方法及时间序列多源遥感数据在干旱区农业遥感的应用提供了参考。部分研究结果在甘家湖棉花受灾案例中得到了应用
疏叶骆驼刺叶形态和水分生理对光强的响应
No full text塔克拉玛干沙漠南缘属于典型内陆暖温带荒漠气候。 夏季炎热， 干旱少雨，光热充足， 水分亏值较大。 该区域荒漠植物通常遭受强光、 干旱、 高温、 风沙等环境的多重胁迫。 疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia Shap.） 是该区域重要的植被群落， 对防风固沙、 维护绿洲脆弱的生态环境具有重要作用。 因此， 研究极端强光、干旱等环境条件下疏叶骆驼刺生理特征对生境胁迫的适应机制和策略， 对于退化植被的修复具有重要意义。本研究以极端干旱区自然环境中生长的疏叶骆驼刺为研究对象， 通过测定疏叶骆驼刺在不同光强条件下的叶形态和水分生理指标， 研究光强对疏叶骆驼刺叶形态和水分生理的影响； 以期揭示疏叶骆驼刺叶形态和水分生理对光强变化的响应特征， 为疏叶骆驼刺的植被修复和生态保护以及种群扩大提供科学依据。 主要结果如下：1. 光强的改变对疏叶骆驼刺叶形态产生了明显的影响。 随着光强的减弱，疏叶骆驼刺叶性状的变化特征趋于光能利用效率的提高， 叶厚和比叶质量显著变小（P<0.05） ， 单叶面积和比叶面积显著变大（P<0.05） ； 同时， 疏叶骆驼刺地上部分各器官的生物量分配格局变化也趋于增加光合器官叶的生物量投入， 减少生殖器官果和刺的生物量投入（P<0.05） ； 并且随着光强的减弱， 可能导致疏叶骆驼刺的繁殖方式发生变化， 有性繁殖能力受到抑制， 克隆繁殖能力得到进一步的增强。2. 光强的改变对疏叶骆驼刺水分生理产生了明显的影响。 随着光强的减弱，疏叶骆驼刺水分生理特征表现为： 叶片相对含水量和水势变大（P<0.05） ， 气孔导度和蒸腾速率减小（P<0.05） ； 同时， 失水速率、 零膨压点渗透势、 最大膨压渗透势、 零膨压点相对含水量、 最大细胞弹性模量和饱和枝条含水量与枝条干物质之比变大（P<0.05） ， 水分利用效率和束缚水含量变小（P<0.05） 。 因此， 光强的减弱一方面缓解了疏叶骆驼刺生境的强光和干旱胁迫， 植株水分消耗减小，水分亏缺恢复能力增强； 但同时也减小了植株的水分利用效率、 组织保水能力以及叶片对脱水的忍耐能力和保持膨压的能力， 进而降低了植株的抗旱能力。3. 研究表明光强变化条件下疏叶骆驼刺叶性状的变化和其水分生理状况的变化有着极显著的相关性。疏叶骆驼刺叶片性状变化是影响其水分生理参数变化的主要因素
水氮温的增加对古尔班通古特荒漠植被、土壤化学计量特征和气态氮素损失的影响
No full text气候变暖、降水格局和大气氮沉降是近年来备受关注的全球变化热点，它们能够影响植物群落生长、土壤养分以及气态氮素损失。然而，以前的研究大部分集中在森林与草原生态系统，目前有关干旱半干旱区荒漠生态系统如何对增温、降水和氮沉降增加响应的研究相对较少。荒漠生态系统降雨少，干旱高温，土壤含氮量低，与其它生态系统相比，增温、降水和氮沉降增加有可能带来更大的生态效应。因此，为探究大气氮沉降、降雨和气候变暖对温带沙漠植物群落、土壤养分和气态氮素损失（NH3 和 N2O）的影响， 2016 年 9 月到 2017 年 10 月在古尔班通古特沙漠开展了基于降水、氮沉降和增温相结合的多因子控制实验。结果如下：（1） 水、氮添加和增温均对荒漠植物群落生产力和多样性的影响不显著；水氮添加对植物群落多样性具有显著交互作用， 且显著减少了植物群落多样性。 荒漠草本植物群落整体对水、氮添加和增温响应不显著；但菊科和十字花科植物在地上地下生物量的分配上比牻牛儿苗科和禾本科植物对水氮的响应更敏感，牻牛儿苗科和菊科植物对升温比较敏感。（2）氮添加处理的土壤有机碳和全氮的含量显著增加， 而土壤全磷和全钾含量相对降低； 水添加和增温处理的土壤有机碳和全氮没有显著变化，但其土壤中磷钾的含量也相对降低；水氮添加对土壤氮磷有显著的交互作用。土壤化学计量比主要受控于土壤 C 和 N，土壤 C 比 N 更为缺乏。水添加、氮添加均显著降低了土壤 pH值，但增温反之；水氮温三因素对土壤电导率均没有显著影响。古尔班通古特沙漠土壤微生物生物量碳氮比介于 1.52-4.34，表明在古尔班通古特沙漠土壤微生物群落中细菌占据优势。（3）氮添加显著促进土壤氨挥发，增水和升温均对其影响不显著； 水氮对土壤氨挥发有显著的交互作用，水氮温整体上显著促进土壤氨挥发。荒漠土壤氨挥发存在显著的季节性变化，荒漠土壤氨挥发在春季递减过程中波动较大， 而在夏秋季较为规律。土壤温湿度在春季显著影响氨挥发， 在夏季土壤 pH 抑制土壤氨挥发， 同时土壤氨挥发也受到土壤铵态氮、植物群落生产力和多样性的调控。氮添加显著促进土壤 N2O 排放，增水和升温对其排放影响不显著，水氮温整体上显著促进了土壤N2O 排放。 N2O 具有明显的季节性变化，在春季土壤湿度与 N2O 通量显著负相关；在夏秋季，土壤湿度和铵根含量与 N2O 排放显著正相关而土壤 pH 与其负相关； 植物群落生产力和多样性也会间接地影响土壤 N2O 通量。</p
古尔班通古特沙漠梭梭属植物树干茎流特征与同化枝微生物群落组成
No full text梭梭和白梭梭作为古尔班通古特沙漠建种群， 在维持荒漠生态系统稳定和减缓荒漠化进程方面有着重要的作用。研究其同化枝微生物群落结构组成及树干茎流特征有助于我们进一步认识荒漠植物生态水文及养分循环。本研究通过茎流槽收集树干茎流研究梭梭和白梭梭树干茎流特征及养分特征，并采用 IlluminaMiseq 高通量测序技术研究了不同季节（春季和秋季） 梭梭和白梭梭同化枝微生物群落组成， 揭示了梭梭和白梭梭同化枝微生物群落组成，并证实非豆科植物固氮微生物的存在。研究结果对于进一步揭示荒漠植物梭梭和白梭梭养分来源和抗旱性具有重要的研究意义。 主要研究结果如下：（1） 不同径级下，梭梭和白梭梭树干茎流均随降雨量的增加显著性增加。其临界降雨量值随着径级的增加先增加后减小最后趋于稳定。梭梭和白梭梭的临界降雨量值均为 1.6 mm，能够有效的将小量级降雨汇集到植物根部。 其集流率均随径级的增大而减小，梭梭高于白梭梭， 其值大致在 10-130 之间。无论梭梭还是白梭梭，降雨经过冠层以后均出现了一定程度的酸化和养分富集，其 pH 值表现为，树干茎流< 穿透雨< 降雨； EC 和 TN 表现为，树干茎流> 穿透雨> 降雨。（2） 梭梭和白梭梭同化枝微生物主要分布于变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）。主要分布于 15 个属，分别是：假黄色单胞菌属（Pseudoxanthomonas）、链霉菌属（Streptomyces）、甲烷氧化菌属（Methylosinus）、根瘤菌属（Rhizobium）、 Sediminibacterium、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、雷尔氏菌属（Ralstonia）、噬几丁质属（Chitinophaga）、金黄杆菌属（Chryseobacterium）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、红长命菌属（Rubrivivax ）、 嗜 麦 芽 窄 食 单 胞 菌 属 （Stenotrophomonas ）、 生 丝 微 菌 属（Hyphomicrobium）、嗜甲基菌属（Methylotenera）、 Candidatus Koribacter，其中嗜甲基菌属（Methylotenera）仅出现在其同化枝表面，而 Candidatus Koribacter仅出现在其同化枝内部。（3） 梭梭和白梭梭同化枝拥有丰富的固氮微生物，其中表面固氮微生物有 35 个属，内部固氮微生物有 33 个属，表面多于内部。无论梭梭还是白梭梭，其表面固氮微生物总丰度均高于内部。由春季到秋季，梭梭外生固氮菌和白梭梭内生固氮菌总丰度基本保持不变但稍有下降，而梭梭内生固氮菌和白梭梭外生固氮菌总丰度呈增加的趋势。</p
新疆小麦种质资源耐盐性评价及提高种子耐盐性方法探究
No full text农用地次生盐渍化日趋加剧是全世界灌溉农业需要面对和解决的主要生态问题之一。新疆是我国盐碱土集中分布大区， 37.72 %的耕地受到盐碱危害。小麦是全世界重要的粮食作物之一，而且在新疆利用次生盐渍化土地进行小麦种植的面积较大。当前，新疆地区具有较多优良的耐盐小麦品种，但在以往的小麦耐盐性研究过程中，有关新疆地区小麦耐盐种质资源鉴定和评价的研究甚少。耐盐小麦种质资源的鉴定与评价，提高种子萌发阶段耐盐能力，对提高次生盐渍化农用地的生产力具有十分重要的理论价值和现实意义。本文以新疆主栽小麦品种为主，选用 15 个小麦品种（新冬 20 号，新冬 22 号，新冬 26 号，新春 10 号，新春 12 号，新春 15 号，新春 18 号，新春 20 号，新春 27 号，新春 29 号，新春34 号，新春 43 号，小偃 22，周麦 27，晋麦 47）为实验材料， 参照农业部行业标准 《小麦耐盐性鉴定评价技术规范》（NY/PZT 001-2002） 对小麦种子发芽阶段和幼苗阶段进行耐盐性鉴定，并采用隶属函数分析法进行耐盐性评价。为了探索 NaCl 溶液低温层积和 NaCl 溶液引发两种播前预处理技术对小麦发芽阶段耐盐性的影响，对耐盐（小偃 81）和不耐盐（陕农 33）小麦品种的种子在盐胁迫条件下的发芽率和发芽指数两个指标进行了分析。 主要结果如下：（1） 15 个小麦品种耐盐性鉴定结果表明：供试小麦品种均不是高度耐盐品种。其中，发芽期耐盐性鉴定结果为： 新冬 22 号、新春 12 号、新春 18 号和晋麦 47 为耐盐品种， 新冬 20 号、新春 20 号和周麦 27 为中度耐盐品种，其他品种均为不耐盐品种；苗期耐盐性鉴定结果： 新冬 22 号、新冬 26 号和小偃 22 为耐盐品种新春 15 号不耐盐品种，其余均为中度耐盐品种；因此， 新冬 22 号小麦在发芽期和苗期均达到耐盐水平，可作为优选耐盐小麦品种进行农业推广。（2）通过线性回归方程对小麦发芽过程中的耐盐半致死浓度进行计算，结果表明新春 18 号、新冬 22 号、新冬 20 号和周麦 27 耐盐阈值较高分别为 308、291、 287、 285 m mol·L-1，与耐盐性鉴定和评价结果一致，均为耐盐小麦品种，因此耐盐半致死浓度能够作为耐盐阈值对小麦发芽阶段的耐盐性进行初步比较；当 NaCl 浓度为 225 m mol·L-1 时，除了新冬 26 号，其他小麦品种发芽期的相对盐害率绝对值均小于 50%，说明该浓度能够作为耐盐级别评价和耐盐性评价的临界浓度。（3）本文通过温室水培的方式对供试小麦苗期进行盐胁迫处理，并对苗根长、株高、干重、鲜重等生长指标在盐胁迫条件下的变化进行了研究。实验结果表明，在 300 m mol·L-1 NaCl 溶液胁迫下，根长平均缩短 47 %，株高缩短 31 %，地上部分鲜重与干重分别下降了 72 和 57 %，地下部分鲜重与干重分别下降了81 %和 72 %。由此可见，当小麦在幼苗阶段受到盐胁迫时，根系干物质积累量的减少程度显著高于地上部分。（4）NaCl 溶液低温层积预处理可有效地提高小麦种子在高盐胁迫（200 ~300m mol·L-1 NaCl 溶液）条件下发芽率和发芽指数，随着层积液浓度的增加促进效果降低；而 NaCl 引发处理对小麦种子在盐胁迫条件下的发芽率和发芽指数未表现出促进作用。</p
不同水分条件下骆驼刺-细根功能性状关联性研究
No full text骆驼刺(Alhagi spars如lia Shap.)作为策勒绿洲一荒漠过渡带内的主要建群种，具有防风固沙的生态价值，也是当地重要的牧草资源，具有重要的经济价值。但由于当地民众对过渡带内地下水的过度抽取及对自然生骆驼刺的不合理开发利用，破坏了骆驼刺的生存环境，致使过渡带内的骆驼刺难以实现自我更新，面临退化危机。因此，研究水分处理对骆驼刺幼苗的影响对于实现过渡带内骆驼刺的人工恢复以及对自然生骆驼刺的保护具有重要的生态学意义。本研究以骆驼刺幼苗为研究对象，采用小区试验和室内分析实验相结合的方法，研究了不同灌溉条件对幼苗叶片和根系的形态性状、化学元素和解剖结构的影响，及其对叶片一根系形态性状、化学元素和解剖结构间的关联关系的影响。研究结果表明:1.在植物叶片和细根主要形态特征及其关联关系对水分处理响应的方面:水分处理对植物叶片和细根的形态性状均产生了影响，适度灌溉有利于植物发育，过量灌溉阻碍植物发育。如本研究中，单叶面积和比叶面积随灌溉量增加先增大后减小，1级根比根长先减小后增大。此外，叶片和细根主要形态性状间存在显著的关联关系(P<0.05 )，如在生长中期，单叶面积和2级根组织密度在0.2 m}/mz灌溉条件下呈显著的正相关关系(P<0.05 )，比叶面积和3级根比根长在0.2 m3/m2灌溉条件下呈显著的负相关关系(P<0.05 )。2.在植物叶片和根系主要化学元素及其关联关系对水分处理响应的方面:水分处理对植物叶片和根系的主要化学元素均产生了影响。其中叶氮含量和叶氮磷比随灌溉量增加而减小，根磷含量随灌溉量增加而增加。此外，叶片和根系主要化学元素间存在显著的关联关系(P<0.05 )，如在生长中期，叶氮含量和根氮含量在0.2 m3/m“灌溉条件下呈显著的正相关关系(P<0.05 )，叶磷含量和根氮磷比在0.2 m3/m“灌溉条件下呈极显著的负相关关系(P<0.01)。3.在植物叶片和细根主要解剖结构及其关联关系对水分处理响应的方面:水分处理对叶片和细根的解剖结构均产生了影响。如本研究中，叶片栅栏组织厚度和叶厚度均有随灌溉量增加而增大的变化趋势，1级根维管束直径和维根比具有随灌溉量增加而减小的变化趋势。此外，叶片和细根主要解剖结构间存在显著的关联关系(P<0.05 )，如在生长中期，叶片栅栏组织厚度和1级根维管束直径在0.1 m3/m2灌溉条件下呈显著的负相关关系(P<0.05 )，叶片结构紧密度和2级根维根比在0 m3/m“灌溉条件下呈显著的正相关关系(P<0.05 ) 。</p
中亚极端气温时空演变与大气环流的关系研究
No full text全球气候变暖不仅直接影响极端气温的变化同时也加速了极端气候事件的发生（暴雨、高温、热浪、干旱等），20 世纪中叶以来，极端气候事件的向着更强更频繁的发现发展。中亚地区是一个典型的干旱半干旱地区对气候变化极其敏感，是全球升温最快的地区之一，中亚的极端气候事件造成的损失逐年增加，如何应对极端气候事件的发生，不仅受到社会公众的普遍关注，而且也是气候变化科学研究的前沿问题。开展中亚地区的极端气候事件的研究，可以使我们更清楚地认识中亚地区的极端气候事件的变化规律，提高中亚地区对极端气候事件的预测水平，为区域应对灾害提供科学依据。论文基于中亚 108 个气象站点的 1981-2015 年的最高温和最低温数据和500hPa 位势高度场数据。首先，利用 ETCCDI 推荐的指数对中亚极端气温的时空变化特征进行分析；第二，分析了中亚最高温最低温和气温日较差的时间变异百分位趋势；第三，分析了最高温的年最大值和最低温的年最大值进行非平稳假设下的回归期和回归水平；最后，对中亚夏季最高温、冬季最低温与 500hPa 位势高度场进行奇异值分解，分析了极端气温与位势高度场的相互关系。（1）从 1981 年到 2015 年，TMAX，TMIN 和 DTR 在年尺度上都表现出上升趋势，但最高温上升高于最低温，DTR 在除新疆之外的大部分中亚地区呈现上升的趋势，而在新疆 DTR 呈现下降的趋势。季节上尺度上，TMAX，TMIN 和 DTR 主要在春季和夏季显著上升在，3 月份上升趋势大；暖极端指数（TX90p、TN90p 和 TXx）的上升趋势集中在春季；而冷极端指数（TX10p、TN10p 和 TNn）的趋势变化主要集中在秋季。TMAX、TMIN、TX90p、TN90p、TX10p 和 TN10p 在空间上表现为从中亚东南部（土库曼斯坦）到中亚东部（中国新疆）沿着天山一带呈现显著变化。（2）时间变异百分位趋势的研究结果显示 TMAX 在 3 月份上升趋势大，主要下降趋势发生在1-2月份的下百分位数趋势空间上。从空间分布上来看，在中亚西南部、东部和西部地区呈现上升的趋势；而在中亚北部地区，冬季和夏季最高温呈现明显下降趋势，春季和秋季则呈现明显的上升趋势。TMIN 上升趋势主要发生在 2-3 月份、5月份下百分位数和9-11月份；下降趋势主要发生在1月份的下百分位数趋势空间上。从空间分布上来看，中亚东部地区所有月份的最低温均呈现上升趋势，且上升趋势较中亚其他地区更大；而中亚广大南部地区最低温在春季和秋季呈上升趋势；中亚北部地区则呈现出冬季和夏季夜晚变冷的趋势，春季和秋季夜晚转暖趋势。DTR 在 3-9月份的百分位数趋势空间上呈现大于 1ºC/50a 的上升趋势；下降趋势主要发生在 11月份。从空间分布上来看，DTR 上升模式在中亚西天山一带和中亚西部地区更显著。（3）非平稳假设下极值分析显示 TXx 和 TNx 的回归水平在空间上有较好的地理分区，中亚的西部和西南部以及东部地区在 10a~50a 重现期上具有较高的回归水平。平稳假设和非平稳假设下，对显著上升（分散在中亚西南部和东部边缘）和下降（中亚中心位置）的 TXx、以及显著上升（中亚东部）的 TNx 的 GEV 拟合均是合理的，且非平稳假设具有较小的误差空间；在 TXx 和 TNx 显著上升的站点，随着 TXx 和TNx 的不断上升，不同重现期对应的回归水平也在显著上升；而在 TXx 和 TNx 显著下降的站点，随着 TXx 和 TNx 的显著下降，不同重现期的回归水平也呈现下降趋势。（4）中亚夏季最高温场和冬季最低温场与相应的 500hPa 位势高度场的奇异值分解（SVD）分解第一模态分别解释了总协方差的 89.66%和 75.22%；空间分布型时间系数之间的相关系数分别为 0.64 和 0.5；表明夏季夏季最高温和冬季最低温与相应的500hPa 位势高度场存在密切联系，二者正负相位的转化也和前人研究的西北地区气温突变结果一致。夏季，中亚中部的最高温可能与西伯利亚平原和亚速尔群岛的位势高度场呈负遥相关，与里海周边和阿尔泰山周边的 500hPa 位势高度场呈正遥相关；中亚东部的最高温与里海-黑海周边和阿尔泰山周边的位势高度场呈负遥相关，与西伯利亚平原和亚速尔群岛 500hPa 位势高度场呈正遥相关。冬季，中亚中部、北部和东部的最低温与欧洲中部和蒙古高原的 500hPa 位势高度场呈正遥相关，与亚速尔高压呈负遥相关。两场相互影响在夏季主要为中亚中部、南部和东部偏南地区最高温与里海-黑海附近和中国东北地区的 500hPa 位势高度场相互影响，当里海-黑海附近和中国东北地区的 500hPa 位势高度场呈正相位时，中亚的夏季最高温偏高。在冬季中亚中北部（哈萨克斯坦西部和新疆西北部）的最低温场与中西伯利亚高原和欧洲中部的 500hPa 位势高度场相互影响强烈，当中西伯利亚高原和欧洲中部的 500hPa 位势高度场呈负相位时，中亚东北部冬季最低温偏低，易发生低温灾害