2001年, 第23卷, 第4期　刊出日期：2001-11-25

  

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研究论文
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  2050年前气候变暖冰川萎缩对水资源影响情景预估

  施雅风

  冰川冻土. 2001, 23(4): 333-341. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0060

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  根据有不确定性的综合预测,到2050年左右青藏高原温度可比20世纪末升高2.5℃左右,其导致冰川强烈消融的夏季升温为1.4℃,将使平衡线上升100 m以上.冰舌区消融冰量超过积累区冰运动来的冰量,冰川出现变薄后退,初期以变薄为主融水量增加,后期冰川面积大幅度减少,融水量衰退,至冰川消亡而停止.考虑冰川大小,冰川类型响应气候变暖的敏感性有重大差别,应用新编中国冰川目录的统计数据,选择若干区域,预估2050年前冰川萎缩对水资源影响情景.祁连山北麓河西地区,天山北麓准噶尔盆地南缘,天山南麓吐鲁番-哈密盆地的多数出山河流的冰川,以面积小于2 km²者占绝对优势,对气候变暖最为敏感,衰退迅速,本世纪初期出现融水量高峰,中期融水量减少,对每条河流的影响以10⁶～10⁷m³·a^-1计.少数流域如疏勒河、玛纳斯河等,冰川融水量占河川径流1/3以上,有若干5～30 km²左右中等规模冰川存在,预期至本世纪中期才出现融水高峰,融水增加值以10⁸m³·a^-1计.塔里木盆地周围高山冰川总面积达22 00 km²,有面积超过100 km²、冰舌为厚表覆盖的大冰川22条,退缩缓慢,冰川融水量在叶尔羌河、玉龙喀什河与阿克苏河等占50%～80%.现在塔里木河干流主要靠天山西南部大冰川融水补给,预期2050年前冰川融水一直处于增长状态,增长量较世纪初可达25%～50%,较重要的7条河流年增长可达10⁸m³·a^-1量级,为有效利用增长融水,应加速修建山区水库,以增加发电和灌溉效能,并减少蒸发.柴达木盆地和青藏高原内陆流域,以冰温低、退缩缓慢的极大陆型冰川为主,本世纪上半期升温与融水增加有利于畜牧业和经济发展.青藏高原东南部和横断山系的海洋型冰川区,降水量大,冰温高、升温与冰川加剧融化,冰川快速后退,可导致洪水与冰川泥石流大量发生,弊多利少.
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  天山寒区冰缘植物珠芽蓼叶片抗冻蛋白的发现

  祭美菊, 安黎哲, 陈拓, 刘艳红, 冯虎元, 刘光琇, 程国栋

  冰川冻土. 2001, 23(4): 342-345. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0061

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  以生长在天山海拔3 450 m处的珠芽蓼(Polygonum viviparum)为实验材料,从叶片中提取质外体蛋白.经SDS-PAGE分析,发现在分子量为15.2～72.3 kD范围内出现七条多肽,PAS染色显示这些多肽中均含有糖基.通过光镜组织切片显示,在珠芽蓼叶片细胞的质外体中存在丰富的蛋白质,PAS染色确定其含有糖蛋白.通过测定其热滞值,进一步确定质外体蛋白是具有抗冻活性的糖蛋白,说明抗冻蛋白是维持珠芽蓼抗冻性的重要物质基础.
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  40a来江河源区的气候变化特征及其生态环境效应

  王根绪, 李琪, 程国栋, 沈永平

  冰川冻土. 2001, 23(4): 346-352. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0062

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  通过江河源区分布的5个气象台站有关气温与降水的多年数据,分析了近40 a来江河源区的气候变化特征.结果表明:近40a来江河源区气候变化的总趋势是气温升高,降水量增加,但降水量的增加主要体现在春季降水和近15 a来冬季降水的明显增加上,对植被生长起重要作用的夏季降水量却呈明显减少趋势;江河源区20世纪80年代10 a平均气温比50年代高0.12～0.9℃,大部分地区高于0.3℃,属于青藏高原高温区或升温幅度最大的地区之一,平均升温0.44℃,明显比全国平均升温0.2℃要高出一倍.在这种背景下,与植被生长关系密切的4、5月和9月气温呈现持续下降态势.江河源区脆弱的生态环境体系对气候的这种变化响应强烈,冰川退缩、多年冻土消融加剧,导致大范围高寒草甸与草原植被退化.
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  不同边界条件对多年冻土上限影响的模型试验研究

  冯文杰, 李东庆, 马巍, 张鲁新

  冰川冻土. 2001, 23(4): 353-359. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0063

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  在全球气候转暖对多年冻土影响的情景下,开展了在多模式下气温升高对冻土上限的影响试验研究.针对不加抛石遮阳棚、加抛石、加抛石遮阳棚3种情况,地表温度均采取基本温度加2次不同升温冻融循环,每次温控指标逐级提高0.5℃,即地表温度3次变化依次按照-16.1～5.8～-13.3℃、-15.6～6.3～-12.8℃、-15.1～6.8～-12.3℃进行.结果表明,加抛石及遮阳棚对多年冻土上限有着明显的影响,冻土上限的变化与气温基本上呈正相关,为寒区道路工程设计与施工提供了理论参考依据.
书评
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  《“十五”生态建设和环境保护重点专项规划》介绍

  沈永平

  冰川冻土. 2001, 23(4): 359-359. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0064

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  《“十五”生态建设和环境保护重点专项规划》,是国民经济和社会发展第十个五年计划的重点专项规划之一,是我国实施可持续发展战略,保证资源环境与经济社会协调发展的重要行动纲领.
研究论文
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  黑河流域生态系统服务的价值

  张志强, 徐中民, 王建, 程国栋

  冰川冻土. 2001, 23(4): 360-366. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0065

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  生态系统服务的价值评估研究是可持续发展评估研究的关键内容和焦点,是生态经济学、环境经济学和生态学的前沿研究领域,是开展环境-经济综合核算的基础工作.以黑河流域198年和2000年的1:100 000 Landsat TM图像解译数据为基础,在分析黑河流域土地利用和土地覆盖变化状况的同时,对黑河流域生态系统服务的价值进行了评估,结果表明:按当前价计算,198年黑河流域生态系统服务的年价值为21.623×10⁸$,相当于18.822×10⁸元人民币;2000年黑河流域生态系统服务的年价值为1.64×10⁸$,相当于146.164×10⁸元人民币.与1999年黑河流域的国内生产总值(GDP)102.54×10⁸元人民币相比,2000年黑河流域生态系统服务的年价值相当于GDP的1.425倍.由于缺乏对盐碱地、永久积雪/冰川、建筑用地、沙丘/戈壁、裸岩/裸土地等服务价值的相关研究信息,该结果是对流域生态系统服务价值的保守估计.
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  青藏高原全新世植被的时空分布

  唐领余, 李春海

  冰川冻土. 2001, 23(4): 367-374. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0066

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  根据青藏高原30个点湖泊的孢粉记录综合研究显示:在进入全新世之前(12 ka BP以前)除最东南部外,高原从东到西均发育为荒漠草原植被.全新世早期(12～9.0 ka BP)高原东南部(104°～98°E)为落叶阔叶林/针阔叶混交林,季风已进入本区,气温比前期上升2～4°C,降水波动于350～550 mm之间.中部(98°～92°E)为草甸或灌丛草甸,再向西至0°E左右为草原植被,气候寒冷干燥,平均气温比现在低4.5～5.5℃.最西部10.5～9.9 ka BP出现相当于欧洲新仙女木气候倒转事件.全新世中期(9.0～3.2 ka BP)高原由东向西古植被依次发育为针阔混交林或硬叶阔叶林(104°～98°E)→针阔混交林(9°～80°E)→灌丛草甸→草原(92°～80°E).中期气候比早晚期温暖湿润,东南部1月份气温高于现在3℃,年降水量比现今多250 mm以上.中西部气候温暖湿润,出现高湖面期,年均温高出现在5℃以上;全新世晚期(3.2 ka BP以后)由东向西古植被依次为硬叶阔叶林→针阔混交林→草甸→草原→荒漠,气温降水呈非线性下降,越向西下降幅度越大.东南部1月份气温比中期下降4～4.5℃,年降水少350 mm,东北部最冷月气温比中期下降℃左右.中西部严重干旱,湖面降低,湖水变咸.
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  河西内陆河地表水与地下水转化及水资源利用率研究

  张济世, 康尔泗, 蓝永超, 陈仁升, 陈满祥

  冰川冻土. 2001, 23(4): 375-382. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0067

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  河西内陆河水资源产生于祁连山区,河流出山以后依次穿越山前洪积扇、走廊南部盆地、北部盆地,最后进入尾闾湖.由于山前洪积扇、南北盆地及河床具有良好的通透性和巨大的蓄水能力使地表水易于转化为地下水,出山水量的很大一部分渗入地下避免无效蒸散损耗;同时由于特殊的串珠状水文地质盆地构造,水资源具有同源性和多次转化特点,使水资源的利用率大大提高.研究表明,1999年河西水资源总量为63.79×10⁸m³,其中,地表水资源量为5.36×10⁸m³,地下水资源量为56.39×10⁵m³,地表水与地下水重复计算量高达50.96×10⁵m³.三个流域水资源利用率达到61.4%～211%.
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  北极生长的多年海冰晶体结构分析

  李志军, 康建成

  冰川冻土. 2001, 23(4): 383-388. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0068

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  对中国首次北极科学考察钻取的一根从表面到底面长2.2 m的海冰冰芯样,依据冰芯样采取时造成的长度,不等间距地自上而下垂直切片,剖析了冰芯样的晶体结构,获得以纯热力学生长为主的多年海冰正交偏光镜下晶体结构剖面.由晶体结构剖面确定出该海冰为三年冰,此外,还发现北极海冰越夏过程中生成一种动力碎屑凝聚冰.除给出偏光镜下晶体结构剖面和冰芯层理分析外,还描述了动力碎屑凝聚冰的结构特点.
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  冰碛物ESR测年与天山乌鲁木齐河源末次冰期系列

  易朝路, 焦克勤, 刘克新, 李玲, 业渝光

  冰川冻土. 2001, 23(4): 389-393. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0069

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  采用ESR方法,对天山乌鲁木齐河源末次冰期的冰碛石英砂进行了测年.下望峰组冰碛层的年代与前人推测的年代不同,是0～70 ka BP末次冰期早阶段形成的,分布下限可达海拔2 300m左右的红五月桥附近.与AMS的测年结果相比,末次冰期晚阶段底碛的ESR年代与AMS的年代相当,而冰上融出碛ESR年代与AMS的年代相差较大.认为冰下的压碎和磨蚀作用可能导致冰碛中石英砂的ESR信号归零,从而使底碛的ESR测年成为可能.
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  中国经济系统多样性和可持续发展

  徐中民, 陈东景, 程国栋

  冰川冻土. 2001, 23(4): 394-401. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0070

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  通常的状态下,经济系统随时间而进化,经济多样性也增加(经济多样性用来测量利用能源的经济部门的数量和各部门之间利用能源的均等性),单位能源的产出效率也提高.发展能力,作为系统能量消费和流量多样性的乘积,是测量系统潜在产出的一种工具.以中国的时序数据和各省的截面数据为依据做了实证分析.结果表明,发展能力的变化与经济产出的变化密切相关,1980-1998年间,中国经济多样性指数逐年呈降低趋势,而能源消费量却提高显著.高能源消费具有较大的社会环境外部性,说明1980-1998年间我国的经济发展不可持续,在此基础上简要论述了中国各省的发展情况,并提出了针对问题的解决方法,征收能源消费税.
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  多年冻土地区路基设计原则及其应用

  窦明健, 胡长顺

  冰川冻土. 2001, 23(4): 402-406. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0071

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  多年冻土地区路基设计原则是指导该地区公路、铁路建设的重要依据,过去沿用的其它行业多年冻土地基设计原则的划分方法,出现了许多问题.根据道路建设线性工程的特点,结合多年冻土特性,提出了路基区段设计原则和场地设计原则,并对影响因素进行了分析.应用文中提出的路基设计原则,对青藏公路多年冻土路基进行了区段划分,其成果可用于工程设计.
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  东昆仑山区更新世植被与环境变化的孢粉学证据

  许清海, 阳小兰, 梁文栋, 李文漪, 崔之久

  冰川冻土. 2001, 23(4): 407-413. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0072

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  昆仑山垭口羌塘组和三岔河组的孢粉分析表明,羌塘高原的干旱环境在早更新世时已经确立.孢粉反映的古气候以干湿变化为主,冷暖变化不明显,可能与青藏高原隆起有关.在2～1.8 Ma BP,羌塘高原的古植被是以麻黄、藜科、蒿等为主的荒漠或草原荒漠植被,1.8～1.3 Ma BP气候变得比较温和稍湿,古植被演变成草原植被,在1～0.68 Ma BP,本区在构造抬升和冰期气候控制之下植被极不发育.0.68～0.65 Ma BP可能为一小间冰段,古植被为蒿、藜科、麻黄和众多草本植物组成的草原植被,羌塘组和三岔河组缺失650～350 ka BP的沉积,可能仍为荒漠植被.倒数第二次间冰期时期,在三岔河组的沟谷里可能生长着云、冷杉组成的暗针叶林.随后,古气候明显变干,针叶林消失;60 kaBP之后,气候进一步变干,古植被又演变成荒漠植被.
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  基于BP神经网络的土壤冻结温度及未冻水含量预测模型

  尚松浩, 毛晓敏

  冰川冻土. 2001, 23(4): 414-418. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0073

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  土壤冻结温度与未冻水含量是冻土的重要物理参数,影响因素多,关系复杂.利用BP网络模型来描述冻结温度与未冻水含量及其与主要影响因素之间的关系,效果良好.该模型直接根据试验数据通过神经网络的自学习能力寻求输出变量与输入变量间的内在非线性规律,其优点在于可利用一个神经网络同时描述多个因素对冻结温度及未冻水含量的影响.
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  青藏高原多年冻土微生物的分离分析及其意义

  刘光琇, 胡昌勤, 张靖溥, 沈永平

  冰川冻土. 2001, 23(4): 419-422. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0074

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  对取自昆仑山垭口2 m钻孔的21个样品中的微生物进行了分离鉴定,并对其生长速度和耐药性进行了初步分析.结果表明:青藏高原多年冻土中有微生物存在,其种类表现为临床少见;生长速度缓慢,冻土微生物的生长表现为嗜冷性,在35℃时生长停止,反映其有特殊的生理活动机制.分离细菌的耐药性分析,发现冻土中有较大比例的耐药细菌,反映了高原微生物的特殊性.
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  黑河流域不同下垫面区域的气候变化特征

  龚家栋, 李小雁

  冰川冻土. 2001, 23(4): 423-431. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0075

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  通过对黑河流域上中下游典型气象站长期观测记录的分析,建立了1961-1995年气温、降水变化速率与流域垂直分带的关系.结果显示,流域内不同区域存在着不同的气候变化响应过程.20世纪90年代与60年代相比,上游中高山湿润半湿润区气温升高幅度在0.6℃左右,降水升高幅度较大;前山荒漠区升温幅度较大,在1.3℃左右,而降水变化极不稳定;山前平原干旱区中的较大面积人工绿洲区,升温幅度相对较低,大约为0.5～0.6℃,降水呈稳定的小幅度上升;下游尾闾段极端干旱区温度升高、降水减少的趋势极为明显,分别为1.4℃和-0.5 mm·a^-1左右.究其原因,主要是由于不同区域气候类型的差异和局地环境的影响,如大面积人工灌溉绿洲的小气候效应等.
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  超声波技术在冻土物性测试中的应用探讨

  盛煜, 彭万巍, 福田正己

  冰川冻土. 2001, 23(4): 432-435. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0076

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  超声波在冻土中的传播特性反映了冻土材料的动力学特征,利用超声波速度测试技术可以直接测试冻土的动力学弹性参数.实验结果表明,冻土的单轴压缩强度与冻土的超声波速度在单一影响因素改变时存在良好的相关关系,利用这种相关性,有可能采用超声波无损测试技术来估计冻土的强度.冻土的未冻水含量明显影响着冻土中超声波的传播速度,实验结果表明,超声波速度与未冻水含量之间存在很好的函数关系,它提示了超声波速度用于冻土未冻水含量测试的可能性.
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  基于遥感与地理信息系统的SRM融雪径流模型在Alps山区流域的应用

  王建, 马明国, Paolo Federicis

  冰川冻土. 2001, 23(4): 436-441. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0077

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  融雪水在水资源利用中扮演着及其重要的角色,遥感技术的发展使得大面积监测雪盖成为可能.选择Alps山意大利境内的Rienza流域,利用SRM模型模拟春季融雪径流,区别传统对SRM模型的描述、参数选择和应用的研究方式,研究环境因素对这些参数的影响尤其是对度-日因子的影响以及它们之间的内在关系.重点讨论利用GIS和遥感数据获取SRM模型中的关键参数和因子.结论显示SRM模型模拟春季融雪径流的关键是精确地输入模型参数;遥感数据在提取雪盖面积的过程中,消除地形影响是必要的;从SRM模型的应用状况分析,精确地获取雪盖面积是影响模拟结果的关键.
研究综述
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  雪冰中生物有机酸研究的历史与现状

  李心清, 秦大河, 任贾文

  冰川冻土. 2001, 23(4): 442-449. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0078

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  生物有机酸的研究有助于认识C、H、O等生源元素的生物地球化学循环,有助于认识大气酸雨的形成及其防治.雪冰是记录大气中生物有机酸过去信息的良好载体,对其中生物有机酸记录的研究是认识过去大气中相应化合物的含量及其变化,认识有机酸的生物地球化学循环,进而恢复过去区域生态、环境乃至气候变化的有效途径,也是雪冰化学研究的前沿课题之一.雪冰中常见的有机酸有甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、草酸和羟基乙酸等,其中甲酸和乙酸是最主要的两种有机酸类.过去十多年来,雪冰中生物有机酸的研究多集中在格陵兰地区,其次是南极,最近两年开始向中低纬度的山地冰川转移.格陵兰冰芯中甲酸、乙酸的平均含量均不足10 ng·g^-1,草酸含量则更低.其有机酸主要来自北半球的森林大火和植物生长过程中的释放;南极洲雪冰中的甲酸平均含量不足2 ng·g^-1,乙酸含量在0.15 ng·g^-1以下,它们主要源于不饱和有机物的大气氧化;格陵兰冰芯中MSA平均在5 ng·g^-1以下,而南极洲的MSA平均不低于7 ng·g^-1.它们的来源都与海洋浮游生物释放的不饱和有机物有关.气候的变化影响两极地区生物有机酸的来源,进而影响冰芯中有机酸的记录.我国天山乌鲁木齐河源1号冰川为中纬度的山地冰川,其冰芯中的甲酸、乙酸分别是格陵兰和南极地区的数十倍乃至上千倍.因此,中低纬地区山地冰川雪冰中有机酸记录的研究对认识有机酸生物地球化学循环具有重要的意义.
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  生态水文学——揭示生态格局和生态过程水文学机制的科学

  赵文智, 程国栋

  冰川冻土. 2001, 23(4): 450-457. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0079

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  水文过程和生态过程的时空耦合机制,是管理水资源和维持生态系统健康运行的关键机理,将成为未来研究的前沿领域.生态水文学是描述生态格局和生态过程的水文学机制的一门科学.文中简要介绍了生态水文学的内涵、基础理论、主要研究内容和研究现状,展望了生态水文学的发展趋势和应用前景.最后结合西部开发和生态环境建设的有关问题,探讨了加强我国生态水文学,特别是干旱区和高寒地区生态水文学研究的必要性和迫切性.
书评
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  系统分析 综合研究——《江河源地区的生态环境变化及其综合保护研究》评介

  董志宝

  冰川冻土. 2001, 23(4): 458-458. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2001.0080

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  江河源地区是我国两大河流——长江与黄河的发源地,其生态环境的变化直接影响长江和黄河流域的环境质量和经济的发展,对我国国民经济发展的影响举足轻重。毋庸置疑,科学地认识江河源地区的生态环境问题,进而提出有效的保护措施已成为制定该区域可持续发展战略的当务之急。王根绪等著的《江河源地区的生态环境变化及其综合保护研究》一书(兰州大学出版社,2001年)在全面考察江河源地区的生态环境状况,实地调查生态环境特征和系统分析生态环境变化的基础上,清晰地阐述了江河源地区的生态环境问题及其综合保护策略,该书是以江河源生态环境为研究对象的一部力作.