干旱區(qū)科學概論

目錄
序一
序二
前言
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第1章 地球上的干旱區(qū) 3
1.1 干旱區(qū)的分布與特點 3
1.1.1 干旱區(qū)的特征 3
1.1.2 干旱區(qū)的劃分 4
1.1.3 干旱區(qū)的分布 4
1.1.4 干燥度與干旱 6
1.2 干旱區(qū)的面積變化和類型轉(zhuǎn)化 8
1.2.1 干旱區(qū)及不同干旱類型的面積變化 8
1.2.2 干旱類型之間的相互轉(zhuǎn)化 8
1.2.3 干旱區(qū)的城市人口與水危機 9
1.3 干旱區(qū)的成因 12
1.3.1 環(huán)流和副熱帶高壓 13
1.3.2 地形作用 13
1.3.3 洋流 14
1.3.4 人類活動與陸氣相互作用 14
1.3.5 沙塵氣溶膠 14
1.3.6 海氣相互作用 15
1.3.7 全球變暖 16
參考文獻 16
第2章 干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境要素及基本特征 20
2.1 干旱區(qū)的主要生態(tài)環(huán)境要素 20
2.1.1 干旱區(qū)氣候要素特點 20
2.1.2 干旱區(qū)水文要素特征 24
2.1.3 干旱區(qū)土壤、植被類型及特點 37
2.2 干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境的基本特征 46
2.2.1 水資源短缺 46
2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)類型多樣 47
2.2.3 生態(tài)環(huán)境脆弱 48
2.2.4 綠洲化與荒漠化 48
2.3 干旱區(qū)可持續(xù)發(fā)展面臨的問題與挑戰(zhàn) 49
參考文獻 52
第3章 干旱區(qū)科學的內(nèi)涵及研究內(nèi)容 55
3.1 干旱區(qū)科學的基本概念及理論框架 55
3.1.1 干旱區(qū)科學的定義及內(nèi)涵 55
3.1.2 干旱區(qū)科學的研究框架與主要內(nèi)容 56
3.1.3 干旱區(qū)科學的學科體系 57
3.2 干旱區(qū)科學的研究意義 59
3.3 干旱區(qū)科學的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 61
3.3.1 干旱區(qū)科學的形成與發(fā)展 61
3.3.2 中國干旱區(qū)的科學考察研究 62
3.4 干旱區(qū)地域系統(tǒng)構(gòu)成 64
3.4.1 山地生態(tài)系統(tǒng) 64
3.4.2 綠洲生態(tài)系統(tǒng) 64
3.4.3 荒漠生態(tài)系統(tǒng) 65
3.4.4 尾閭湖泊生態(tài)系統(tǒng) 65
3.5 干旱區(qū)科學研究的熱點問題及未來發(fā)展方向 66
3.5.1 國際重大科學計劃中的干旱區(qū)科學及熱點問題 66
3.5.2 干旱區(qū)科學未來發(fā)展方向 70
參考文獻 71
第4章 干旱區(qū)科學與可持續(xù)發(fā)展 74
4.1 干旱區(qū)水循環(huán)與水資源利用 74
4.1.1 干旱區(qū)內(nèi)陸河流域的水循環(huán) 74
4.1.2 干旱區(qū)內(nèi)陸河流域的生態(tài)需水量 75
4.1.3 干旱區(qū)水、生態(tài)、經(jīng)濟關(guān)系的協(xié)調(diào)與動態(tài)關(guān)聯(lián) 76
4.1.4 干旱區(qū)地表水、地下水的聯(lián)合利用 76
4.1.5 干旱區(qū)的水資源利用與生態(tài)安全 76
4.2 干旱區(qū)生物資源保護與利用 77
4.2.1 干旱區(qū)植物資源及植物資源學 77
4.2.2 干旱區(qū)植物資源特征 78
4.2.3 干旱區(qū)植物資源的保育 92
4.2.4 干旱區(qū)植物資源的開發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 93
4.3 干旱區(qū)生態(tài)保育與可持續(xù)管理 95
4.3.1 干旱區(qū)生態(tài)保育恢復的難點 96
4.3.2 干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理理念 97
4.3.3 干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保育修復技術(shù) 98
4.4 干旱區(qū)災害與風險管理 99
4.4.1 干旱區(qū)災害類型及其分布 99
4.4.2 干旱區(qū)干旱與旱災 102
4.4.3 干旱區(qū)災害風險評估 104
4.4.4 干旱區(qū)災害風險管理 106
參考文獻 107
第5章 干旱區(qū)科學研究方法及技術(shù) 111
5.1 遙感數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù) 111
5.1.1 遙感技術(shù)簡介 111
5.1.2 干旱區(qū)遙感數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù) 112
5.2 經(jīng)典統(tǒng)計分析方法 118
5.2.1 相關(guān)分析 118
5.2.2 回歸分析 119
5.2.3 Mann-Kendall檢驗 120
5.3 地統(tǒng)計分析方法 123
5.3.1 區(qū)域化變量 123
5.3.2 協(xié)方差函數(shù) 124
5.3.3 變異函數(shù) 124
5.3.4 克里金插值 126
5.3.5 應(yīng)用實例 127
5.4 非線性分析方法 128
5.4.1 集合經(jīng)驗模式分解 128
5.4.2 小波分析 132
5.4.3 分形理論 137
5.5 仿真與模擬方法 142
5.5.1 系統(tǒng)動力學仿真 142
5.5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬 149
參考文獻 155
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第6章 干旱區(qū)氣象與氣候?qū)W 161
6.1 干旱區(qū)氣象與氣候?qū)W的研究范疇 161
6.1.1 干旱區(qū)氣象與氣候?qū)W的研究任務(wù)和對象 161
6.1.2 干旱區(qū)氣候系統(tǒng) 161
6.1.3 干旱區(qū)氣象與氣候?qū)W的研究方法 162
6.2 干旱區(qū)大氣的熱能和溫度 164
6.2.1 干旱區(qū)大氣和地表能量收支 164
6.2.2 沙漠大氣和地表輻射收支與能量平衡 166
6.2.3 干旱區(qū)大氣溫度的變化 170
6.3 干旱區(qū)的大氣水分 173
6.3.1 大氣中的水相變化 174
6.3.2 干旱區(qū)降水 179
6.3.3 干旱區(qū)大氣水分循環(huán) 184
6.3.4 干旱區(qū)人工影響云雨 186
6.4 干旱區(qū)的天氣變化 187
6.4.1 常見的天氣系統(tǒng) 188
6.4.2 干旱區(qū)災害性天氣 191
6.5 干旱區(qū)氣候的形成 194
6.5.1 干旱區(qū)氣候的環(huán)流成因 194
6.5.2 地形對干旱區(qū)氣候的影響 196
6.5.3 下墊面特性對干旱區(qū)氣候的影響 200
6.5.4 中亞干旱區(qū)氣候的形成 200
6.6 干旱區(qū)氣候變化 201
6.6.1 干旱區(qū)氣候變化事實 201
6.6.2 干旱區(qū)氣候變化的原因 204
6.6.3 干旱區(qū)氣候變化預估 206
參考文獻 208
第7章 干旱區(qū)水文學 212
7.1 干旱區(qū)水文學的研究范疇 212
7.1.1 干旱區(qū)水文學的研究任務(wù)和對象 212
7.1.2 干旱區(qū)水文學的研究意義與目的 213
7.1.3 干旱區(qū)水文學研究面臨的機遇和挑戰(zhàn) 213
7.2 干旱區(qū)水文要素及特征 214
7.2.1 水循環(huán)過程與原理 214
7.2.2 降水和凝結(jié)水 216
7.2.3 蒸發(fā)、蒸散與升華 219
7.2.4 冰川積雪的消融和積累 222
7.2.5 下滲與產(chǎn)匯流 225
7.3 干旱區(qū)河流水文學 227
7.3.1 干旱區(qū)河流水文學的研究范疇 227
7.3.2 干旱區(qū)河流形成的地貌基礎(chǔ)及特點 230
7.3.3 干旱區(qū)河流的水文變化特點 232
7.3.4 干旱區(qū)河流水文學與可持續(xù)發(fā)展 234
7.4 干旱區(qū)湖泊水文學 235
7.4.1 干旱區(qū)湖泊水文學研究的內(nèi)涵 235
7.4.2 干旱區(qū)湖泊的特點 237
7.4.3 干旱區(qū)湖泊變化 238
7.5 干旱區(qū)生態(tài)水文學 241
7.5.1 干旱區(qū)生態(tài)水文學內(nèi)涵 241
7.5.2 干旱區(qū)生態(tài)水文學關(guān)注的重要領(lǐng)域和熱點問題 247
7.5.3 干旱區(qū)生態(tài)水文學與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展 249
參考文獻 250
第8章 干旱區(qū)綠洲學 256
8.1 干旱區(qū)綠洲生態(tài)學 256
8.1.1 干旱區(qū)綠洲生態(tài)學的研究范疇 256
8.1.2 干旱區(qū)綠洲與綠洲生態(tài)系統(tǒng) 259
8.1.3 綠洲生態(tài)學與可持續(xù)發(fā)展 261
8.2 干旱區(qū)綠洲園藝學 264
8.2.1 干旱區(qū)綠洲園藝學的研究范疇 264
8.2.2 干旱區(qū)綠洲果樹 265
8.2.3 干旱區(qū)蔬菜 275
8.2.4 干旱區(qū)綠洲瓜類 285
8.3 干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學 289
8.3.1 綠洲農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學的內(nèi)涵 289
8.3.2 干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的特點 292
8.3.3 干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學與可持續(xù)發(fā)展研究 298
參考文獻 301
第9章 干旱區(qū)土壤生態(tài)學 306
9.1 干旱區(qū)土壤生態(tài)學的研究范疇 306
9.1.1 土壤生態(tài)學的發(fā)展歷程 306
9.1.2 土壤生態(tài)學的研究內(nèi)容 307
9.1.3 土壤生態(tài)學的研究方法 307
9.2 干旱區(qū)土壤分布與特性 308
9.2.1 干旱區(qū)土壤分布 308
9.2.2 干旱區(qū)土壤分類與特性 309
9.3 干旱區(qū)鹽堿土與鹽漬化土壤 312
9.3.1 干旱區(qū)鹽堿土形成與演變 312
9.3.2 鹽堿土的測定與分類 315
9.3.3 鹽漬化土壤及其影響 317
9.3.4 鹽漬化土壤的改良利用 318
9.4 干旱區(qū)土壤生物多樣性 320
9.4.1 土壤生物多樣性的構(gòu)成 321
9.4.2 土壤生物的豐富度和活性 323
9.4.3 土壤微生物與生態(tài) 324
9.4.4 土壤動物與生態(tài) 325
9.4.5 土壤生物多樣性與人類生活 326
9.5 干旱區(qū)土壤養(yǎng)分管理技術(shù) 328
9.5.1 干旱區(qū)碳循環(huán) 328
9.5.2 干旱區(qū)土壤中的氮 330
9.5.3 干旱區(qū)土壤中的磷和鉀 333
9.5.4 干旱區(qū)土壤中的鈣、鎂與微量元素 336
9.5.5 干旱區(qū)土壤養(yǎng)分管理目標 338
9.6 干旱區(qū)土壤資源 341
9.6.1 土壤質(zhì)量與土壤健康 341
9.6.2 干旱區(qū)土壤與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù) 343
9.6.3 干旱區(qū)土壤資源保護 343
參考文獻 344
第10章 干旱區(qū)生態(tài)學 348
10.1 荒漠系統(tǒng)生態(tài)學 348
10.1.1 荒漠系統(tǒng)生態(tài)學的研究范疇 349
10.1.2 荒漠氣候和土壤 351
10.1.3 荒漠系統(tǒng)斑塊——鑲嵌體動力學 353
10.1.4 荒漠區(qū)動植物生態(tài)適應(yīng) 356
10.1.5 荒漠經(jīng)濟和人類對荒漠的影響 361
10.2 干旱區(qū)植物生態(tài)學 364
10.2.1 干旱區(qū)植物生態(tài)學的研究范疇 364
10.2.2 干旱區(qū)植物生態(tài)學特點 368
10.2.3 干旱區(qū)植物生態(tài)學研究與可持續(xù)發(fā)展問題 371
10.3 干旱區(qū)恢復生態(tài)學 373
10.3.1 干旱區(qū)恢復生態(tài)學的研究范疇 374
10.3.2 干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的退化診斷與恢復 377
10.3.3 干旱區(qū)生態(tài)恢復的理論基礎(chǔ)與技術(shù)方法 382
10.3.4 退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的監(jiān)測評估 388
10.3.5 干旱區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復重建案例 390
參考文獻 393
第11章 干旱區(qū)風沙地貌學 397
11.1 風沙地貌學的研究范疇 397
11.1.1 研究內(nèi)容 397
11.1.2 研究進展 398
11.1.3 研究方法 401
11.2 風沙運動及其地貌作用 405
11.2.1 大氣邊界層中的風 405
11.2.2 風沙運動的過程 407
11.2.3 輸沙勢與風環(huán)境 411
11.2.4 風蝕與風積 413
11.3 風蝕地貌 415
11.3.1 風蝕地貌的類型