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新疆生地所研究发现：中亚天山地区冰川湖数量增加，溃决洪水风险加大

新疆生地所在Communications Biology发文揭示盐生植物岛屿富集嗜盐古菌促进土壤物质循环

新疆生地所在干旱区退化土壤质量评估研究中取得进展

新疆生地所研究发现：中亚天山地区冰川湖数量增加，溃决洪水风险加大

冰川湖溃决洪水风险是一个全球性的问题，尤其是在高山区。冰湖溃决洪水（GLOF）是由冰川成因湖泊突然而迅速的大量排水而引起的突发性洪水。自1990年以来，全球冰川湖的数量和面积呈显著上升趋势，冰川湖溃决洪水（GLOF）风险正在不断增加。由于冰川湖溃决洪水具有爆发突然、破坏力大、影响范围广的特点，常给下游地区人民生命财产和基础设施带来极大破坏。因此，系统开展冰川湖地理分布、形成演变过程和物理特性研究，对积极防御冰川湖溃决洪水风险、减轻洪水破坏具有重要的现实意义。
中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员团队基于多时相Landsat序列遥感影像和Sentinel-2A/2B影像数据，提取了近30年中亚天山地区的冰川湖数据，分析了冰川湖的时空演变特征。同时，利用改进的冰湖溃决洪水灾害和风险评估模型，对中亚天山当前和未来不同情景下GLOF灾害水平和风险水平进行了评估。
研究结果显示，中亚天山地区的冰川湖主要分布在中天山和西天山，占整个天山地区冰川湖数量的75%。在过去的30年间（1990 ~ 2023年），天山地区冰川湖的数量由1990年的1837个增加到2023年的4557个，增加了148%；面积由1990年的119.73Km²增加到2023年的205.73Km²，扩张了64.32%，其中，以冰川末端冰碛湖扩张为主。对于GLOF风险，西天山的GLOF风险性最高，发生GLOF的高风险或极高风险值是其它区域的3-4倍；东天山地区虽然冰川湖面积小、数量少，但约有1/2的冰川湖存在GLOF的高危害或较高危害水平；北天山高危害水平的冰湖约占30.91%。到21世纪中叶，随着气候进一步变暖，天山地区的GLOF风险和潜在威胁将进一步加大，风险区域也将增多，尤其在天山西部地区。本研究可为下游地区防灾减灾提供科学数据和决策依据。
相关研究成果以“Risk assessment of glacial lake outburst flood in the Central Asian Tienshan Mountains”为题在线发表于国际地学领域期刊npj Climate and Atmospheric Science。新疆生地所硕士生陈满为论文第一作者，陈亚宁研究员和方功焕副研究员为共同通讯作者。该研究得到中国科学院国家自然科学基金项目和中国科学院B类先导项目的资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41612-024-00755-6
图1 中亚天山冰川湖分布示意图
图2 天山地区冰碛湖溃决洪水风险与灾害水平
新疆生地所在Communications Biology发文揭示盐生植物岛屿富集嗜盐古菌促进土壤物质循环

盐生植物通过根系吸收土壤盐分，盐分又伴随凋落物在植物灌丛下累积，同时形成“盐分岛”和“养分岛”。凋落物是土壤微生物活动的热点，但是盐分作为胁迫因素会抑制微生物生长和活性。因此，盐生植物岛屿为土壤微生物创造了独特的生态位，对微生物介导的土壤营养循环产生了不确定的影响。
针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所田长彦研究员团队，以塔克拉玛干沙漠北缘柽柳灌丛为研究对象，含盖三个不同干旱生态系统土壤，分析土壤微生物功能特征及其在盐生植物岛屿内和裸土中的物质代谢能力差异。
结果表明：盐生植物岛内土壤微生物基因多样性和数量明显低于邻近裸地，但是岛屿内有机物的积累为嗜盐古菌提供了有利栖息地。特定的嗜盐古细菌类群携带大量与碳、氮和硫利用相关的基因，具有增强不同元素耦合循环的潜力。相比之下，裸露土壤中以耐盐微生物为主，具有与碳固定、H₂或CH₄氧化以及厌氧氨氧化相关的基因。灵活的代谢适应使这些微生物能够有效适应高度可变的土壤条件，包括盐分和养分可用性的波动。此外，应对营养输入，岛屿内的微生物群落表现出更高的碳利用效率和增强的氮转化，表明它们具有高效驱动营养循环过程的能力。这些结果强调了盐生植物在推动土壤生物地球化学过程中的作用。
相关成果以“The role of halophyte-induced saline fertile islands in soil microbial biogeochemical cycling across arid ecosystems”为题，发表在Nature旗下期刊Communications Biology。中国科学院新疆生态与地理研究所赵帅副研究员为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目和中国科学院青年创新促进会等项目的支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-06741-1
图1 盐生植物岛屿影响土壤物质循环概念图
新疆生地所在干旱区退化土壤质量评估研究中取得进展

干旱和半干旱地区土壤退化的主要表现形式包括土壤盐渍化、有机质含量减少、土壤侵蚀、土壤结构遭破坏等。及时准确获取土壤理化性质时空分布相关信息，做好土壤质量的合理评价，可为退化土壤管理提供信息支撑。
中国科学院新疆生态与地理研究所田长彦研究员团队和伊斯法罕理工大学Shamsollah Ayoubi教授团队合作，以废弃农田、盐渍农田、林地和裸地等土地利用类型为对象，基于土壤磁化率、铯同位素、红外光谱、遥感数据和辅助变量，探索干旱区退化土壤质量评估的快捷方法。
研究结果表明，退化土壤的颗粒有机碳含量显著下降，土壤磁化率结合铯-137适用于量化土壤侵蚀和资源再分配；而将近红外光谱中导出的偏最小二乘潜变量纳入随机森林模型，在预测土壤电导率和钠吸附率具有良好表现；近红外光谱结合特定地形属性（海拔、河流基准面）和遥感数据（VV+VH指数），可生成可靠的空间模型用于干旱区土壤盐碱度预测。
成果分别发表在土壤学领域的期刊Catena和Journal of Environmental Management。中国科学院新疆生态与地理研究所赵帅副研究员分别为论文通讯作者和第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。
Catena论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0341816224004673
Journal of Environmental Management论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479724012970
图1 土壤低频磁化率(lf)和高频磁化率(hf)变化
图2 土壤近红外光谱变化

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