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汾河流域新型城镇化与生态韧性耦合协调时空演变及协调影响力研究
1
作者 刘海龙 王改艳 +2 位作者 张鹏航 王争磊 张丽萍 《自然资源学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期640-667,共28页
构建基于“规模—密度—形态”的三维流域生态韧性分析框架,运用耦合协调模型测算并分析2000—2021年汾河流域县域新型城镇化与生态韧性的耦合协调时空演变特征,采用空间自相关模型揭示耦合协调的空间集聚特征,引入协调影响力指数表征... 构建基于“规模—密度—形态”的三维流域生态韧性分析框架,运用耦合协调模型测算并分析2000—2021年汾河流域县域新型城镇化与生态韧性的耦合协调时空演变特征,采用空间自相关模型揭示耦合协调的空间集聚特征,引入协调影响力指数表征各子系统对整体耦合协调度的作用力及作用程度。结果表明:(1)2000—2021年汾河流域各县域新型城镇化水平总体缓慢提升,“核心—边缘”空间格局显著,生态韧性综合指数持续降低,空间格局上高值区呈“S”型分布,低值区集中于中部谷地。(2)耦合协调度呈现由“轻度协调”向“轻度失调”下滑的发展特征,受区位优势和生态禀赋因素影响,耦合协调度空间分布呈现由核心向边缘逐级提升的“环状”分布格局,空间集聚趋势显著。(3)新型城镇化中人口、空间、社会、绿色子系统对综合耦合协调度起反向阻滞作用,经济城镇化对综合耦合协调度的影响先阻滞后推动,生态韧性子系统对综合耦合协调度均起反向阻滞作用,规模、密度韧性阻滞力增强,形态韧性阻滞程度减弱。(4)新型城镇化水平不均衡发展的“马太效应”更加明显,生态韧性受制于生态资源本底,空间演变存在路径依赖现象,汾河流域兼具城镇化推进对生态产生负效应的流域普遍性特征和资源发展型县域产业转型缓慢、生态建设较城镇化显著滞后的特殊性。 展开更多
关键词 新型城镇化 生态韧性 耦合协调性 协调影响力 汾河流域
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毛乌素沙地固碳功能菌群落随生物结皮发育阶段的演变特征
2
作者 李凯凯 张丙昌 +2 位作者 赵康 张雅丽 刘燕晋 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1177-1190,共14页
生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道。通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落... 生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道。通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落多样性在生物结皮发育过程中的演变规律及其关键环境因子。结果表明,form IAB、IC和ID的基因丰度均随生物结皮发育呈升高趋势,在地衣结皮最高,在藓结皮又明显降低;form IAB的Chao1和form IC的Shannon指数随生物结皮演替呈显著上升趋势,而form IC和ID的Chao1则在藻结皮达到峰值。物种组成上,IAB型固碳功能菌以蓝藻门的颤藻目占优势,其相对丰度在藻结皮最高,随生物结皮演替逐渐降低;IC型固碳功能菌在裸沙中以土壤红杆菌目为主,而在三种生物结皮中以生丝微菌目、亚硝化单胞菌目和红螺菌目占优势;ID型固碳菌则以硅藻门的舟形藻目占优势,其丰度在裸沙中最高。IAB和IC型固碳功能菌群落结构在藻结皮和地衣结皮类似,而与裸沙和藓结皮差异显著,裸沙与藓结皮亦具显著差异。生物结皮演替过程中生物类群和土壤理化特征的改变为固碳功能菌提供了不同的生态位,土壤总有机碳、全氮、铵态氮、全磷、速效磷和pH对固碳功能菌群落进行综合调控,通过对固碳功能菌的筛选作用,最终改变固碳功能菌群落组成和结构。为深入理解荒漠生态系统生物结皮的光合固碳功能的微生物学机制提供了理论支撑。 展开更多
关键词 生物结皮 固碳功能菌 群落多样性 环境因素 毛乌素沙地
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黄土高原水蚀风蚀交错区固氮微生物群落多样性在生物结皮中的演变规律
3
作者 焦冰洁 徐琳 +1 位作者 李香真 张丙昌 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第23期9662-9673,共12页
生物土壤结皮在黄土高原的水土保持、养分补给等方面发挥着重要生态功能。固氮微生物是固氮过程的关键功能群,影响着土壤氮素平衡,然而黄土高原水蚀风蚀交错区严重的水土流失导致土壤养分大量损失,尤其是氮素。该区域生物结皮广泛发育,... 生物土壤结皮在黄土高原的水土保持、养分补给等方面发挥着重要生态功能。固氮微生物是固氮过程的关键功能群,影响着土壤氮素平衡,然而黄土高原水蚀风蚀交错区严重的水土流失导致土壤养分大量损失,尤其是氮素。该区域生物结皮广泛发育,它们在干旱半干旱区土壤氮素积累过程中起着重要作用。但是该区域生物结皮不同发育阶段中的固氮潜力、固氮微生物群落多样性及其关键环境控制因子尚不清楚。以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,三种生物结皮类型和裸地对照为研究对象,采用Illumina HiSeq平台对nifH基因扩增产物进行生物信息学分析,揭示了固氮潜力及微生物群落多样性的分布规律。结果表明,生物结皮演替显著影响固氮酶活性、nifH基因丰度和固氮微生物α-多样性,各值均在苔藓结皮最高,显著高于其它演替阶段,且生物结皮层高于结皮下层土壤。在固氮微生物群落组成上,裸地以变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目为主;而在藻结皮、地衣结皮和藓结皮阶段,均表现为蓝藻门的念珠藻目占绝对优势,是固氮微生物的关键类群,其中Trichormus、念珠藻属是优势固氮物种;与藻结皮、地衣结皮相比,藓结皮中念珠藻目的相对丰度显著降低,而变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目的丰度明显上升。除此之外,蓝杆藻属、鱼腥藻属、斯克尔曼氏菌属、瘤胃梭菌属在藻结皮、地衣结皮、藓结皮也占明显优势。念珠藻目以及Trichormus的丰度与固氮酶活性、nifH基因丰度呈显著正相关关系,而与红螺菌目、酸硫杆菌目、梭菌目、根瘤菌目呈显著负相关;Trichormus相关的物种在黄土高原生物结皮氮输入过程中可能发挥着关键作用。生物结皮演替通过改变土壤pH值、有机质、全氮、含水量等理化特征而影响了微生境,通过环境筛选和物种重排作用对固氮微生物群落进行综合调控,其中pH与土壤全氮(TN)发挥着关键作用。 展开更多
关键词 黄土高原 水蚀风蚀交错区 生物结皮演替 固氮微生物
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中国省际边界区县域城镇化空间格局及影响因素 被引量：7
4
作者 刘海龙 张丽萍 +4 位作者 王炜桥 张羽 王争磊 唐飞 郭晓佳 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1408-1426,共19页
以中国887个省际边界县域为研究区,从5个维度构建评价指标体系度量其2000—2019年城镇化水平,结合空间自相关分析表征城镇化空间格局演变特征,并运用地理探测器识别主要影响因素及交互关系,在此基础上划分驱动类型区并提出差别化建议。... 以中国887个省际边界县域为研究区,从5个维度构建评价指标体系度量其2000—2019年城镇化水平,结合空间自相关分析表征城镇化空间格局演变特征,并运用地理探测器识别主要影响因素及交互关系,在此基础上划分驱动类型区并提出差别化建议。研究结果表明:①2000—2019年中国省际边界区城镇化水平不断提高但整体仍处于较低水平,呈现出东—中—西阶梯状递减的空间分布特征。②中国省际边界县域城镇化水平呈现出显著的空间正相关性,H-H型的县域空间分布呈“T”型格局,L-L类型集聚分布在西北地区、东北地区、西南地区省际边界区。③经济发展类因子和交通因子是省际边界区城镇化空间格局的主导影响因素。④省际边界区城镇化空间格局演变是在经济发展和交通水平主要驱动和直接作用下,医疗水平、社会投资和自然条件次要驱动和直接作用以及政府行为与教育服务间接作用后的结果。⑤按主导因素将省际边界区划分为地形要素制约型、区位交通主导型、经济发展拉动型、社会投资拉动型、公共服务滞后型和政府主导型6类驱动类型区。⑥省际边界区城镇化发展具有空间近邻效应,距离发达地区城市群近的县域城镇化水平高。省际边界区县域城镇化空间的边缘性特征突出,省际边界县域接壤边界数量越多,城镇化水平越低。 展开更多
关键词 城镇化 时空演变 地理探测器 影响因素 省际边界区 中国
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典型西北山地-绿洲系统不同水体水化学特征及其水力关系分析 被引量：3
5
作者 王诗语 孙从建 +2 位作者 陈伟 周思捷 张鑫 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1416-1428,共13页
开都河流域是西北内陆区典型的山地绿洲系统,其水化学信息对了解区域水文过程和优化水资源配置具有重要意义.基于2020年内不同季节山区、绿洲区多种水体样品的采集及测试,分析了该区域水化学特征及其水力联系.结果表明:(1)研究区水体整... 开都河流域是西北内陆区典型的山地绿洲系统,其水化学信息对了解区域水文过程和优化水资源配置具有重要意义.基于2020年内不同季节山区、绿洲区多种水体样品的采集及测试,分析了该区域水化学特征及其水力联系.结果表明:(1)研究区水体整体呈微碱性,pH和TDS值呈现绿洲区高、山区低的分布特征;HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)为主要的阴阳离子,区域水化学类型多为HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)型,绿洲区地下水水化学类型较之山区更复杂;区域水化学特征受岩石风化和人类活动影响较为明显.(2)河水δ^(18)O和δD值呈现夏季贫化、春季富集的季节变化特征,而地下水为冬春贫化,秋季富集;降水和冰川水年内变化不显著;河水及地下水的δ^(18)O和δD值则表现为绿洲区富集、山区贫化的空间分布特征.(3)研究区地表水和地下水的相互关系密切,且在夏季转化频繁;绿洲区地表水与地下水的转化特征呈显著的时空差异性.研究结果对于我国西北内陆区水资源的优化配置具有重要意义. 展开更多
关键词 水化学 稳定同位素 地下水 地表水 时空变化
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中国西北部高山区多尺度降水稳定同位素的时空变化成因分析 被引量：1
6
作者 张鑫 孙从建 +2 位作者 周思捷 王诗语 陈伟 《地理研究》 CSCD 北大核心 2023年第5期1393-1409,共17页
大气降水氢氧稳定同位素可以指示降水过程的气候环境变化,分析其变化对于研究现在及过去气候条件下的水文循环过程具有重要意义。本研究选取中国西北部典型的天山、昆仑山为研究对象,基于研究区5个高山站点2013—2015年间的353个大气降... 大气降水氢氧稳定同位素可以指示降水过程的气候环境变化,分析其变化对于研究现在及过去气候条件下的水文循环过程具有重要意义。本研究选取中国西北部典型的天山、昆仑山为研究对象,基于研究区5个高山站点2013—2015年间的353个大气降水样品的δ2H、δ^(18)O分析测试结果,系统分析了不同时间尺度下δ2H与δ^(18)O的时空分布特征及其与环境要素的关系,并结合ERA5数据探讨了其水汽通量及风向特征。结果表明:①研究区大气降水稳定同位素呈现较为显著的时空变化特征,降水δ^(18)O季节上呈现夏高冬低,而空间上呈现北高南低;拟合的区域大气降水线为δ2H=7.74δ^(18)O+5.83(R^(2)=0.98),揭示其降水过程受云下蒸发影响强烈(斜率较低)。②研究区降水δ^(18)O与温度呈现正相关关系,与高程呈现负相关关系,而与降水量间无显著相关关系。③水汽来源的分析结果表明,研究区水汽输送路径主要为西方路径(占比67.37%)、北方路径(17.25%)及西南路径(15.38%);该区域主要的水汽输送来源为西风。本文研究结果对区域水循环认识的提升具有重要作用。 展开更多
关键词 降水 氢氧稳定同位素 中国西部高山区 时空分布 多尺度
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基于水化学及径流组成的中国西北内陆河流域水资源风险评估
7
作者 王诗语 孙从建 +2 位作者 陈伟 张鑫 周思捷 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期2763-2780,共18页
水资源作为西北内陆区重要的战略性资源,关系着区域经济社会可持续发展。内陆河作为区域重要的水资源组成部分对全球气候变化响应显著。本文选取祁连山、天山、昆仑山地区典型的内陆河流域,基于长期径流监测,以及降水、融水、河水、地... 水资源作为西北内陆区重要的战略性资源,关系着区域经济社会可持续发展。内陆河作为区域重要的水资源组成部分对全球气候变化响应显著。本文选取祁连山、天山、昆仑山地区典型的内陆河流域,基于长期径流监测,以及降水、融水、河水、地下水等多水体水化学、同位素分析数据,分析了区域径流组成特征及其与主要环境要素的相互关系,评估了其水资源风险。结果表明:(1)除石羊河外,20世纪70年代以来研究区大部分河流的年径流量呈现上升趋势;(2)研究区各水体大部分为碱性,各水体主导阴阳离子为HCO3-和Ca^(2+)和Na^(+),水化学类型多为HCO_(3)--Ca^(2+)型,且受岩石风化控制影响大;河水TDS呈现相似的季节变化趋势(夏秋低冬春高),而各离子的季节差异显著;(3)除呼图壁河外,区域河水的δ^(18)O呈现出夏秋低冬春高的季节变化特征;(4)研究区地下水、降水和冰川/雪融水对区域径流的年平均贡献分别为42.6%、34.4%和23.0%,区域径流组成存在空间异质性;(5)气温变化会增加阿克苏河、和田河和石羊河发生径流变化的风险,而降水波动可能对提孜那甫河流域和疏勒河流域的径流过程构成潜在的风险,和田河存在潜在水质风险。本文研究结果对于区域水资源可持续利用具有重要意义。 展开更多
关键词 内陆河流域 水化学 稳定同位素 径流组分 西北内陆河流域
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多源遥感产品在黄土丘陵沟壑区土壤水分反演中的适用性评估
8
作者 陈伟 郭宇星 +1 位作者 张齐飞 孙从建 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1155-1169,共15页
黄土丘陵沟壑区是黄土高原水土流失最为严重的地区,土壤水分的长期精准监测对该区域生态环境的修复、农业的高质量发展有重要的现实意义.以站点实测土壤水分作为参考数据,利用R、RMSE、Bias、ubRMSE作为评价指标,对比分析了土壤水分产品... 黄土丘陵沟壑区是黄土高原水土流失最为严重的地区,土壤水分的长期精准监测对该区域生态环境的修复、农业的高质量发展有重要的现实意义.以站点实测土壤水分作为参考数据,利用R、RMSE、Bias、ubRMSE作为评价指标,对比分析了土壤水分产品SMAP、AMSR2、GLDAS在黄土丘陵沟壑区不同地形条件下的具体表现,并根据研究结果选出精度最高的土壤水分产品对黄土丘陵沟壑区2016~2021年的土壤水分进行时空分析.研究表明,(1)在丘陵坡耕地、平原谷地、河滩地3种地形条件下,SMAP土壤水分产品在各项评价指标中都要优于AMSR2、GLDAS,其适用性最优;(2)2016~2021年黄土丘陵沟壑区土壤水分整体呈上升趋势.2016~2021年4季以及多年平均土壤水分呈现东、西部地区土壤水分较多,中部地区土壤水分较少的空间分布格局. 展开更多
关键词 黄土丘陵沟壑区 土壤水分 土壤水分产品 时空变化 产品精度评估 适用性
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毛乌素沙地不同类型生物结皮细菌群落差异及其驱动因子
9
作者 张雅丽 张丙昌 +2 位作者 赵康 李凯凯 刘燕晋 《生物多样性》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期79-89,共11页
生物结皮在干旱半干旱区具有极为重要的生态功能,细菌是生物结皮中的重要微生物类群,在生物结皮形成、养分循环与调控过程中发挥着关键作用。然而,对于毛乌素沙地生物结皮演替过程中细菌群落多样性和关键环境因子的认识尚不清楚。因此,... 生物结皮在干旱半干旱区具有极为重要的生态功能,细菌是生物结皮中的重要微生物类群,在生物结皮形成、养分循环与调控过程中发挥着关键作用。然而,对于毛乌素沙地生物结皮演替过程中细菌群落多样性和关键环境因子的认识尚不清楚。因此,本文通过q PCR和高通量测序方法调查了毛乌素沙地裸地、藻结皮、地衣结皮和藓结皮之间的细菌丰度和群落多样性,并探究了生物结皮中细菌群落及其与关键环境因子之间的关系。结果表明,随着生物结皮的演替,细菌16S rRNA基因丰度呈显著上升趋势,细菌Chao1、Shannon指数和系统发育多样性呈先降低后增加的模式。生物结皮不同阶段的细菌门、目和属的相对丰度均存在显著差异,在裸地阶段优势细菌类群是拟杆菌门的噬几丁质菌目、放线菌门的红色杆菌目和变形菌门的根瘤菌目;藻结皮和地衣结皮中均以蓝藻门的颤藻目占绝对优势;藓结皮的细菌以拟杆菌门的噬几丁质菌目和变形菌门的根瘤菌目占优势。全磷、全氮、pH和总有机碳是影响土壤细菌群落的关键环境因子。综上所述,生物结皮的演替通过改变土壤理化特性,为细菌群落提供了不同生态位,其中,土壤养分和pH等环境因子对毛乌素沙地生物结皮细菌物种筛选和群落塑造发挥着重要作用。 展开更多
关键词 生物结皮 演替 细菌群落多样性 环境因子 毛乌素沙地
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