2005年, 第27卷, 第4期　刊出日期：2005-08-25

  

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冰冻圈与全球变化
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  中国寒区分布探讨

  陈仁升, 康尔泗, 吴立宗, 杨建平, 吉喜斌, 张智慧

  冰川冻土. 2005, 27(4): 469-475. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0070

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  中国寒区应该包括所有的多年冻土区、冰川区和绝大多数稳定性季节积雪区,寒区气候系统和植被覆盖应具有相对独立性,而气温是划分寒区最关键的指标.气温资料来自中国571个站点1961—1998年每日4次观测资料,空间插值采用月平均气温与站点地理位置和地面高程的多元回归方程,地图坐标为Alberts投影,空间分辨率为1km×1km.结果表明:用最冷月平均气温<-3.0℃、平均气温>10℃的月份不超过5个和年平均气温≤5℃等3项指标所划分的寒区,与中国多年冻土、冰川、稳定性季节积雪、气候区划和植被区划边界基本一致.最终划分的中国寒区面积为417.4×10⁴km²,占我国陆地面积的43.5%.
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  青藏高原冻融荒漠化的若干问题——以藏西-藏北荒漠化区为例

  李森, 高尚玉, 杨萍, 陈怀顺

  冰川冻土. 2005, 27(4): 476-485. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0071

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  冻融荒漠化是高海拔地区特有的土地退化过程,依据生态基准面理论将青藏高原冻融荒漠化划分为极重度、重度、中度和轻度4个等级.藏西-藏北区冻融荒漠化面积达44303.73km²,多呈斑块状零星分布和片状分散分布.高原冻土区具有冻融荒漠化形成的环境基质,近40a区域气候持续变暖,人为活动频率与强度加剧,鼠类活动猖獗,使浅层多年冻土的冻融过程加剧,从而形成冻融荒漠化土地.其形成过程主要有多年冻土季节融化层增厚—地下水位下降—地表土壤干燥化、地表覆盖改变或地下融水增加—冻土融冻界面热融—地表沉陷破碎、冻融作用过程和斜坡过程受到强化等.预测未来20~30a冻融荒漠化继续发展,程度加重.防治冻融荒漠化的对策主要是减轻草场压力、恢复草地植被,加强鼠害防治和合理布局开发工程、采用工程与生物措施等.
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  1960-2003年新疆山区与平原积雪长期变化的对比分析

  崔彩霞, 杨青, 王胜利

  冰川冻土. 2005, 27(4): 486-490. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0072

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  对新疆91个地面站44a(1960—2003年)的>0cm积雪日数、冬季最大积雪厚度、冬季降水量和冬季平均温度统计分析,结果发现:伴随着20世纪80年代以来明显的增温增湿变化,新疆积雪呈轻度增长趋势,90年代增加明显.积雪日数和厚度与冬季降水量呈正相关,但与冬季平均温度没有明显相关关系.将91个地面站分成24个山区站和67个平原站的进一步分析表明,山区积雪增幅大于平原,而平原的冬季温度和降水增幅大于山区.60年代和90年代山区和平原呈两个相反方向的同步变化(60年代少雪、少降水和降温;90年代多雪、多降水和增温),但幅度略有不同.70年代和80年代山区和平原无论积雪还是温度、降水量都呈现明显不同的变化.
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  青藏高原冬春积雪年际振荡成因分析

  韦志刚, 黄荣辉, 陈文

  冰川冻土. 2005, 27(4): 491-497. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0073

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  通过对高原冬春积雪异常年气温、降水和环流特征的分析,结果发现:从年际变化来讲,高原冬春积雪和冬春气温是明显的负相关,与降水呈正相关,高原冬春积雪的年际变化与前冬11月、12月高原降水的变化基本一致;1983年前,高原冬春积雪的偏多主要对应于高原冬春气温的偏低,积雪的偏少则主要对应于高原冬春降水的偏少;而自1984年后,高原冬春积雪的偏多主要对应于高原冬春降水的偏多,积雪的偏少则主要对应于高原冬春气温的偏高.多雪年前冬,副热带高压明显偏强,欧洲槽加深,乌山脊加强,东亚大槽从东北向西南明显倾斜,我国南海和阿拉伯海西岸各有一反气旋距平环流,而高原南部、印度半岛到孟加拉湾为一明显的气旋距平环流,有利于洋面暖湿气流抬升爬上高原;另一方面,从西伯利亚向我国出现北风距平,同时我国北方地区出现东风距平,这一形势使得西伯利亚冷空气多流向高原,冷暖空气在高原交汇,产生降雪.同时这种冷空气流保证了高原温度偏低,因而冬春高原多雪;少雪年前冬,副热带高压明显偏弱,欧洲槽变浅,乌山脊减弱,东亚大槽比较竖直,南海地区和阿拉伯海为气旋环流距平,而高原南侧为反气旋环流距平,西伯利亚为南风距平,形势基本与多雪年相反.
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  长江源区冰川对气候变化的响应

  王欣, 谢自楚, 冯清华, 阳岳龙, 杨命青, 林剑

  冰川冻土. 2005, 27(4): 498-502. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0074

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  长江源区是青藏高原冰川分布集中的地区之一,冰川总面积达1276.02km².研究表明,该区属于青藏高原升温幅度最大的地区之一,到2050年气温将比1961—1990年平均气温高出2.3~2.7℃,降水增加1%~33%.基于冰川编目资料,采用有关对长江源区未来50a内的气温和降水预测数据,应用冰川系统对气候响应的模型,对该区未来50a内冰川变化趋势进行预测.结果表明:到2010年、2030年、2050年该区冰川面积平均将减少3.2%、6.9%和11.6%;冰川径流平均将增加20.4%、26%和28.5%;零平衡线上升值为14m、30m和50m左右.最后,针对气候变化的不确定性,对预测结果的不确定性进行了探讨.
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  甘肃河西季节冻结深度年代际变化特征及其气候成因分析

  郭慧, 李栋梁, 张强, 陆登荣, 冯建英, 倾继祖, 汤懋苍, 沈志宝

  冰川冻土. 2005, 27(4): 503-508. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0075

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  根据甘肃河西1958-2003年17个气象站的土壤冻结上、下限记录和最长连续冻结的初、终日资料,采用小波分析方法研究了甘肃河西季节冻结的年代际变化特征.结果表明:甘肃河西最大冻土冻结深度的变化存在8~10a的周期振荡,20世纪80年代中期是其变化的转折期,反映了甘肃河西冬季气候自80年代中期以来变暖的事实.气候成因分析说明,气候变暖对河西季节冻结影响显著.冬季最低气温与甘肃河西季节冻结深度和冻结时间关系密切,特别是冬季地气温差和气温日较差与其关系尤为密切.
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  玉龙雪山浅冰芯pH值对冰川作用区降水量变化的响应

  顾娟, 何元庆, 张忠林, 卢爱刚, 庞洪喜

  冰川冻土. 2005, 27(4): 509-514. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0076

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  玉龙雪山10.10m浅冰芯的pH和电导率(EC)变化分析以及与Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺和Na⁺浓度的对比表明,玉龙雪山主要受局地碱性陆源物质的控制.与丽江气象台站的降雨量资料比较发现,在海洋性冰川区浅冰芯pH和电导率的变化与降雨量和周围地表可溶性离子的输入量关系密切,并与降雨量呈显著的负相关关系.结合玉龙雪山主要由局地来源补给的特征,引入TSP(总悬浮颗粒物)作为局地可溶盐补给能力的代用指标分析玉龙浅冰芯pH值对降水量年际变化的响应.在相对湿润年,pH值较低,若TSP值较高,则pH值相对较高,TSP值较低,则pH值较低.在相对干旱年,pH值较高,若TSP值较高,pH值较高,若TSP值较低,则pH值相对较低;在海洋性冰川区,浅冰芯pH和电导率的变化,并结合TSP能够有效的反映出冰川作用区干湿的年际变化,是大气环境状况的敏感指示器.
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  利用MODIS和AMSR-E进行积雪制图的比较分析

  延昊

  冰川冻土. 2005, 27(4): 515-519. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0077

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  MODIS和被动微波辐射计AMSR-E提供了识别积雪的不同方法.MODIS首先计算反映积雪在1.6μm强吸收特性的归一化差值积雪指数NDSI,在剔除卷云的影响后,得到MODIS积雪分布.AMSR-E则根据积雪在微波波段的差异性散射特性识别积雪.通过案例分析比较了MODIS和AMSR-E积雪分布,发现由于云的遮蔽使MODIS积雪分布面积会比实际小,但由于MODIS的空间分辨率很高,得到的积雪边界线轮廓清晰.而微波由于不受云的影响,得到的AMSR-E积雪分布比较符合实际,但积雪的边界线较粗.
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  “8.2ka BP冷事件”的研究现状展望

  王杰, 周尚哲, 许刘兵

  冰川冻土. 2005, 27(4): 520-527. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0078

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  统计了全新世早期气候突变事件“8.2kaBP冷事件”,并对其触发机制及区域气候响应做了较深入的分析.从各种气候记录的分布情况来看,全新世早期的这次冷事件是全球性气候事件,并非是一种局部气候变冷事件.全新世早期Agassiz和Ojibway阻塞湖在大约8.47calkaBP时突然排泄,可能是造成8.4~8.0calkaBP时期北大西洋地区突然降温的主要原因;另外,8.4~8.0calkaBP期间的太阳辐射量减小或太阳活动减弱,也可能对全新世早期的这次冷事件有一定强化作用.由于西风带南移和季风环流减弱等原因的影响,使得这次冷事件区域气候响应有明显的不同,欧洲的中高纬度地区、东亚地区呈现一种冷干的气候状态;北美洲三分之二的地区降水量减少、风力加强;中美洲、非洲的大部分地区和阿拉伯半岛均以干旱为主;东欧、地中海地区呈现普遍的冷湿气候环境,亚马逊盆地、智利玻利维亚高原呈现低湿的气候状况.
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  冰芯中不溶微粒的研究进展

  邬光剑, 姚檀栋

  冰川冻土. 2005, 27(4): 528-538. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0079

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  冰芯中的微粒是反映大气粉尘的直接指标,其研究内容包括浓度、通量、粒径和矿物组成等在不同时期的变化特征以及其对全球气候的影响.简要地介绍大气粉尘对全球气候的影响,总结了近年来冰芯中的微粒研究以及用于解释末次冰盛期时高粉尘的几个气候模型的主要进展,着重讨论利用微粒的同位素特征来确定其来源以及利用微粒记录进行定年的方法与结果.
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  雪冰中的黑碳记录研究的历史回顾

  明镜, 秦大河, 效存德

  冰川冻土. 2005, 27(4): 539-544. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0080

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  黑碳(Blackcarbon)是一类大气气溶胶,也是重要的气候驱动因子之一,它与人类活动密切相关.迄今发现,雪冰是保存和记录历史时期黑碳变化的最好介质.根据前人对南极冰芯、格陵兰冰芯、中低纬度山地冰川冰芯以及雪坑样品中的黑碳记录的研究成果,讨论了不同研究地区雪冰中黑碳含量的变化,黑碳对气候环境突变、大气环流变化的响应,总结了人类活动与雪冰黑碳记录之间的关系.雪冰黑碳记录还可以获得如森林大火这样的特殊事件的信息.
寒区工程与技术
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  纤维混凝土的低温性能和冻融损伤机理研究

  姚武

  冰川冻土. 2005, 27(4): 545-549. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0081

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  研究了低温环境下(气温变化为-15~5℃),聚丙烯腈(PAN)纤维对混凝土力学性能增长趋势的影响,探讨了快速冻融试验条件下(-17.5~7.5℃)PAN纤维混凝土的抗冻融耐久性,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了PAN纤维在混凝土中的分散性以及纤维和混凝土界面结合状况.结果表明:掺入PAN纤维增加了混凝土的含气量、改善了混凝土的微观结构,提高了混凝土抗裂阻力,因而有利于混凝土低温环境下的强度增长和提高了混凝土的抗冻融耐久性.混凝土经受冻融循环破坏实质上是疲劳损伤累积的过程.通过实验研究和理论分析,探讨了聚丙烯腈纤维混凝土冻融疲劳损伤的机理,研究了纤维对混凝土抵抗冻融破坏的影响,建立了聚丙烯腈纤维混凝土冻融损伤的演变方程.
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  人工冻结技术在上海地铁施工中的应用

  余占奎, 黄宏伟, 王如路, 徐凌, 李文婷

  冰川冻土. 2005, 27(4): 550-556. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0082

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  对人工冻结工程中的监测采集数据进行了全面分析.结果表明:人工冻结法施工中冻结区的温差较大边界和刚性约束边界对冻结法施工影响明显.温差较大边界是冻土帷幕强度和止水作用的薄弱环节,而刚性约束边界距离人工冻结区越近冻土的冻胀力越大;同时也表明在一定的工程地质条件下,通过合理选取盐水冻结系统所采用的各项指标、降温梯度及其设置冻胀吸收孔,能够将冻结产生的冻胀力与冻胀量控制在周围环境的容许范围内.
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  无单元伽辽金法及其在瞬态温度场中的应用研究

  高志华, 曾辉辉, 刘志强, 张明义

  冰川冻土. 2005, 27(4): 557-562. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0083

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  无单元伽辽金法(EFGM)采用移动的最小二乘法构造形函数,和有限元相比,它只需结点信息而不需要单元信息.简述了无单元法的基础理论,推导出瞬态温度场的无单元法计算公式,采用罚函数法引入了第一类边界条件,编制了相应的计算程序.通过应用于经典的瞬态温度场例子,和有限元结果作比较,说明了无单元法具有精度高、前后处理简单等优越性,是一种具有较大发展潜力的新数值计算方法.
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  海冰厚度的现场图像测量方法

  毕祥军, 于雷, 王瑞学, 岳前进

  冰川冻土. 2005, 27(4): 563-567. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0084

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  在寒区海洋工程开发中,海冰厚度是主要环境参数.为了监测海冰厚度的变化与分布,人们已经尝试了多种方法.利用图像测量冰厚,该方法在石油平台安装摄像机,记录冰与结构作用破坏断面,监测冰厚度的变化.分析了现场测试中的误差,并给出了部分连续记录的冰厚度变化.
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  R/S分析法在南水北调西线一期工程调水河流径流趋势预测中的应用

  门宝辉, 刘昌明, 夏军, 刘苏峡, 林忠辉

  冰川冻土. 2005, 27(4): 568-573. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0085

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  南水北调西线一期工程主要是从雅砻江支流鲜水河的达曲、泥曲和大渡河的支流色曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河等6条河流上引水40×10⁸m³·a^-1,约占河道年径流的60%~70%,剩余大约30%~40%的径流主要用于河道的生态环境需水.由此可见,这些河流的径流多少直接关系着调水工程的实施.利用域重标度分析法(R/S分析)对这6条支流附近的水文站的径流趋势进行了初步分析,结果表明:大渡河支流的绰斯甲、足木足、泥曲的朱巴、雅砻江的甘孜等水文站月径流序列的赫斯特系数分别为0.4090、0.3884、0.4487、0.4271,都<0.5,即这些径流序列具有反持续性,甘孜和足木足站的径流量将会增加;朱巴、绰斯甲两站的径流将会减少,这对西线调水工程的实施是不利的.
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  阿克苏河洪水类型及其形成的500hPa环流特征

  毛炜峄, 李红德, 蒋军, 陈胜, 孙本国, 黄健

  冰川冻土. 2005, 27(4): 574-581. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0086

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  利用阿克苏河两条支流和干流的月径流量以及年最大洪峰流量资料,分析了阿克苏河的洪水特征.阿克苏河西支托什干河主汛期在5~8月,北支库玛拉克河与阿克苏河干流的主汛期在7~8月,库玛拉克河的洪水对阿克苏河干流洪水作用更大.托什干河洪水以融雪型、融雪叠加暴雨型两种类型为主,库玛拉克河洪水以融雪(冰)型、融雪(冰)叠加冰湖溃坝型为主,阿克苏河干流洪水以混合型最多见,其次是融雪(冰)型.年最大流量排名前15位的洪水中,阿克苏河两条支流与干流在1987年以后分别出现了7~9a,在此基础上分析归纳了三类形成阿克苏河流域主要洪水的500hPa环流模型.阿克苏河流域主汛期形成混合型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊稳定在天山山区中部及以东地区,5880gpm等高线北界稳定在天山上空或天山以北,西部边界在帕米尔高原以东的南疆盆地上空,中亚地区为副热带低槽活动区,环流形势相对稳定.主汛期形成融雪(冰)型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊向北发展且稳定维持3d以上,5880gpm等高线北界稳定在天山以北,西部边界在帕米尔高原以西.春季形成融雪型洪水的500hPa环流特征为:帕米尔高原及西天山受新疆高压脊控制,稳定维持3d以上,高压脊内5840gpm等高线北边界维持在40°N以北.
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  黑河中游地区湿草地蒸散量试验研究

  吴锦奎, 丁永建, 沈永平, 牛丽, 王根绪

  冰川冻土. 2005, 27(4): 582-590. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0087

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  干旱区湿草地蒸散量的估算对区域草地生态环境建设、草场的科学管理和湿地保护等具有重要的意义.但目前为止,对湿草地蒸散的观测和研究非常少.以气象观测资料为基础,采用不同的方法估算了黑河中游湿草地的参考作物蒸散量(ET₀),并对5种方法计算结果进行了对比.结果表明,除Priestley-Taylor法外,其余几种方法计算结果十分接近,相关性好.用FAO Penman-Monteith公式计算结果对ET₀的变化作了分析:在一个完整年度内,试验地ET₀为1193.9mm,日均3.26mm·d^-1.在牧草不同生长季节,ET₀变化剧烈,非生长期、生长初期、生长中期、生长末期分别为0.92mm·d^-1、2.13mm·d^-1、5.33mm.d^-1和2.52mm·d^-1,其蒸散量分别占全年蒸散总量的7.85%、5.02%、70.90%和16.23%.ET₀在2月中下旬迅速增大,4月增大幅度最大,此后进一步增大直到7月达到最大,随后逐步减小,在11月中旬随着牧草生长期的结束降至年最低值.确定了牧草非生长期、生长初期、生长中期、生长末期的K_c分别为0.30、0.40、0.90和0.88,计算的牧草地年实际蒸散量为962.0mm,日均2.63mm·d^-1.
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  区域积温插值的GIS方法

  甄计国, 赵军

  冰川冻土. 2005, 27(4): 591-597. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0088

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  阐述了积温期分解对区域积温插值GIS方法的改进.运用该方法对台站各旬日均温纪录进行分解,得到>0℃期间的积温期长度与对应的气温下降累计值,发现它们之间呈现很好的线性关系,而积温值与积温期之间用指数回归拟合曲线代表更切合.在气温垂直递减率的基础上,用上述直线关系为参数,构建基于GIS(ARC/INFO地理信息系统)GRID模块的插值方法,依据高分辨率的DEM与台站海拔高度TIN之间的高度差进行高度订正以生成多山区域的积温数据库.与改进前的GIS插值相比,该方法可使甘肃省区域内积温插值的相对精度提高近3倍.这种方法可以在甘肃省退耕还林还草等生态建设信息化管理中得到应用.
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  内陆河流域城镇发展的历史过程与机制——以黑河流域为例

  王录仓, 程国栋, 赵雪雁

  冰川冻土. 2005, 27(4): 598-607. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0089

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  城市的起源与形成是一个极其复杂而漫长的过程,是诸文明要素积累凝聚、从量变到质变的过程.黑河流域的城市大致经历了五个发展阶段:秦汉以前的城市萌芽,两汉时期的奠基期,十六国时期、隋唐时期的第二高峰期,宋以后的衰落期,直到明清以后城市再度复苏.在这一变化过程中,移民屯垦、兴修水利、农牧业的消长与进退、人口迁移与聚集、地缘政治和自然环境的变化是城镇发育与成长的主要驱动力.其中,又蕴含了两个相互交错的正负效应:汉民族的西扩—统一的国家—稳定的地缘政治关系—移民屯垦—兴修水利—农业繁荣—气候暖湿—城镇发展;少数民族东进—地方割据—复杂动荡的地缘政治环境—牧业扩张—气候干冷—沙漠化扩大—城镇衰退.其实质是在特定的地理环境和民族分布格局下,对优势生存空间的争夺.
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  高山冰缘植物游离氨基酸的含量分析

  刘艳红, 安黎哲, 张满效, 陈拓, 徐世健, 刘光琇, 王勋陵

  冰川冻土. 2005, 27(4): 608-614. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0090

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  以乌鲁木齐河源区22种主要高山冰缘植物花期叶片为实验材料,分析了游离氨基酸含量.结果表明:多数高山冰缘植物积累大量游离中性氨基酸,总游离氨基酸以脯氨酸(Pro)、苏氨酸(Thr)、天门冬氨酸(Asp)、丙氨酸(Ala)和谷氨酸(Glu)为主要成分.同一植被带不同植物积累游离氨基酸的种类和水平不同,如高山离子芥(Chorispora bungeana)的游离Pro含量占其总游离氨基酸含量的百分比均高出雪莲、黄花夏至草和黄头小甘菊13倍多,含量差异明显.3个植被带植物总游离氨基酸、Pro和中性氨基酸的平均含量,高山流石堆植被高于高山垫状植被和高山草甸植被,高山垫状植被总游离氨基酸和中性氨基酸含量高于高山草甸植被.高山冰缘植物积累不同种类和不同含量水平的游离氨基酸是对严酷环境的一种适应.
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  天山冻土耐冷菌的分离与产低温酶菌株的筛选

  白玉, 杨大群, 王建辉, 章高森, 徐世健, 刘光琇, 安黎哲

  冰川冻土. 2005, 27(4): 615-618. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0091

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  在4℃条件下,从天山乌鲁木齐河源区的多年冻土中分离到36株耐冷菌.通过进一步的形态与生理生化特性的研究,发现大多数菌株为革兰氏阴性杆菌,最适生长温度在22℃左右,在37℃下不生长.这些菌株除氨苄青霉素外,对卡那霉素、四环素、和氯霉素都没有抗性.并从中筛选得到11株、3株、11株、8株在4℃下分别具有产低温蛋白酶、低温淀粉酶、低温脂酶、低温纤维素酶特性的耐冷菌.最后,对耐冷菌的环境适应性进行了初步分析.
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  新疆古尔班通古特沙漠生物结皮的土壤理化性质分析

  李卫红, 任天瑞, 周智彬, 刘加珍

  冰川冻土. 2005, 27(4): 619-626. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0092

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  古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠,广泛发育着地衣、苔藓和藻类等生物结皮,其分布状况与其自身生理生态特点和所处沙丘部位的环境条件密切联系着.结合野外调查和实验室样品分析结果,讨论了沙丘不同部位土壤理化性质与生物结皮分布、发育的关系.结果表明:不同类型生物结皮在沙丘上的分布和发育状况是不同的,从沙丘顶部的流动或半流动沙面上到沙丘两坡的中部、下部以及丘间低地,生物结皮的分布依次为微生物种类、藻类结皮、地衣结皮和苔藓结皮,从沙丘上部、中部至沙丘底部及丘间,生物结皮的类型、厚度及发育程度呈增强态势.生物结皮在沙丘不同部位的发育特点和分异变化与沙丘不同地貌部位的土壤理化性状、地表基质稳定性等生态条件有着密切的关系.