干旱区科学概论

本书系统介绍干旱区科学的理论内涵及学科发展。全书分上、下篇，共11章。上篇介绍全球干旱区的地理分布和演化，干旱区生态环境要素的特征和规律，干旱区科学的基本理论、研究方法以及干旱区可持续发展问题。下篇由干旱区气象与气候学、干旱区水文学、干旱区绿洲学、干旱区土壤生态学、干旱区生态学和干旱区风沙地貌学等六章构成。本书是对全球干旱区前沿科学成果的总结，旨在推动和完善干旱区科学的理论体系，促进干旱区科学的学科发展。
本书面向地理学、环境学、大气学、水文水资源学、地质地貌学以及绿洲农业生态学、农业经济学、绿洲园艺学等领域有关科研和管理人员，可供大专院校相关专业师生参考和使用，并为社会经济等管理部门的决策者提供科学参考。

序一
序二
前言
上篇
第1章地球上的干旱区3
1.1干旱区的分布与特点3
1.1.1干旱区的特征3
1.1.2干旱区的划分4
1.1.3干旱区的分布4
1.1.4干燥度与干旱6
1.2干旱区的面积变化和类型转化8
1.2.1干旱区及不同干旱类型的面积变化8
1.2.2干旱类型之间的相互转化8
1.2.3干旱区的城市人口与水危机9
1.3干旱区的成因12
1.3.1环流和副热带高压13
1.3.2地形作用13
1.3.3洋流14
1.3.4人类活动与陆气相互作用14
1.3.5沙尘气溶胶14
1.3.6海气相互作用15
1.3.7全球变暖16
参考文献16
第2章干旱区生态环境要素及基本特征20
2.1干旱区的主要生态环境要素20
2.1.1干旱区气候要素特点20
2.1.2干旱区水文要素特征24
2.1.3干旱区土壤、植被类型及特点37
2.2干旱区生态环境的基本特征46
2.2.1水资源短缺46
2.2.2生态系统类型多样47
2.2.3生态环境脆弱48
2.2.4绿洲化与荒漠化48
2.3干旱区可持续发展面临的问题与挑战49
参考文献52
第3章干旱区科学的内涵及研究内容55
3.1干旱区科学的基本概念及理论框架55
3.1.1干旱区科学的定义及内涵55
3.1.2干旱区科学的研究框架与主要内容56
3.1.3干旱区科学的学科体系57
3.2干旱区科学的研究意义59
3.3干旱区科学的发展及研究现状61
3.3.1干旱区科学的形成与发展61
3.3.2中国干旱区的科学考察研究62
3.4干旱区地域系统构成64
3.4.1山地生态系统64
3.4.2绿洲生态系统64
3.4.3荒漠生态系统65
3.4.4尾闾湖泊生态系统65
3.5干旱区科学研究的热点问题及未来发展方向66
3.5.1国际重大科学计划中的干旱区科学及热点问题66
3.5.2干旱区科学未来发展方向70
参考文献71
第4章干旱区科学与可持续发展74
4.1干旱区水循环与水资源利用74
4.1.1干旱区内陆河流域的水循环74
4.1.2干旱区内陆河流域的生态需水量75
4.1.3干旱区水、生态、经济关系的协调与动态关联76
4.1.4干旱区地表水、地下水的联合利用76
4.1.5干旱区的水资源利用与生态安全76
4.2干旱区生物资源保护与利用77
4.2.1干旱区植物资源及植物资源学77
4.2.2干旱区植物资源特征78
4.2.3干旱区植物资源的保育92
4.2.4干旱区植物资源的开发应用与产业化发展93
4.3干旱区生态保育与可持续管理95
4.3.1干旱区生态保育恢复的难点96
4.3.2干旱区生态系统可持续管理理念97
4.3.3干旱区生态系统保育修复技术98
4.4干旱区灾害与风险管理99
4.4.1干旱区灾害类型及其分布99
4.4.2干旱区干旱与旱灾102
4.4.3干旱区灾害风险评估104
4.4.4干旱区灾害风险管理106
参考文献107
第5章干旱区科学研究方法及技术111
5.1遥感数据采集与处理技术111
5.1.1遥感技术简介111
5.1.2干旱区遥感数据采集与处理技术112
5.2经典统计分析方法118
5.2.1相关分析118
5.2.2回归分析119
5.2.3Mann-Kendall检验120
5.3地统计分析方法123
5.3.1区域化变量123
5.3.2协方差函数124
5.3.3变异函数124
5.3.4克里金插值126
5.3.5应用实例127
5.4非线性分析方法128
5.4.1集合经验模式分解128
5.4.2小波分析132
5.4.3分形理论137
5.5仿真与模拟方法142
5.5.1系统动力学仿真142
5.5.2人工神经网络模拟149
参考文献155
下篇
第6章干旱区气象与气候学161
6.1干旱区气象与气候学的研究范畴161
6.1.1干旱区气象与气候学的研究任务和对象161
6.1.2干旱区气候系统161
6.1.3干旱区气象与气候学的研究方法162
6.2干旱区大气的热能和温度164
6.2.1干旱区大气和地表能量收支164
6.2.2沙漠大气和地表辐射收支与能量平衡166
6.2.3干旱区大气温度的变化170
6.3干旱区的大气水分173
6.3.1大气中的水相变化174
6.3.2干旱区降水179
6.3.3干旱区大气水分循环184
6.3.4干旱区人工影响云雨186
6.4干旱区的天气变化187
6.4.1常见的天气系统188
6.4.2干旱区灾害性天气191
6.5干旱区气候的形成194
6.5.1干旱区气候的环流成因194
6.5.2地形对干旱区气候的影响196
6.5.3下垫面特性对干旱区气候的影响200
6.5.4中亚干旱区气候的形成200
6.6干旱区气候变化201
6.6.1干旱区气候变化事实201
6.6.2干旱区气候变化的原因204
6.6.3干旱区气候变化预估206
参考文献208
第7章干旱区水文学212
7.1干旱区水文学的研究范畴212
7.1.1干旱区水文学的研究任务和对象212
7.1.2干旱区水文学的研究意义与目的213
7.1.3干旱区水文学研究面临的机遇和挑战213
7.2干旱区水文要素及特征214
7.2.1水循环过程与原理214
7.2.2降水和凝结水216
7.2.3蒸发、蒸散与升华219
7.2.4冰川积雪的消融和积累222
7.2.5下渗与产汇流225
7.3干旱区河流水文学227
7.3.1干旱区河流水文学的研究范畴227
7.3.2干旱区河流形成的地貌基础及特点230
7.3.3干旱区河流的水文变化特点232
7.3.4干旱区河流水文学与可持续发展234
7.4干旱区湖泊水文学235
7.4.1干旱区湖泊水文学研究的内涵235
7.4.2干旱区湖泊的特点237
7.4.3干旱区湖泊变化238
7.5干旱区生态水文学241
7.5.1干旱区生态水文学内涵241
7.5.2干旱区生态水文学关注的重要领域和热点问题247
7.5.3干旱区生态水文学与区域可持续发展249
参考文献250
第8章干旱区绿洲学256
8.1干旱区绿洲生态学256
8.1.1干旱区绿洲生态学的研究范畴256
8.1.2干旱区绿洲与绿洲生态系统259
8.1.3绿洲生态学与可持续发展261
8.2干旱区绿洲园艺学264
8.2.1干旱区绿洲园艺学的研究范畴264
8.2.2干旱区绿洲果树265
8.2.3干旱区蔬菜275
8.2.4干旱区绿洲瓜类285
8.3干旱区绿洲农业经济学289
8.3.1绿洲农业经济学的内涵289
8.3.2干旱区绿洲农业经济的特点292
8.3.3干旱区绿洲农业经济学与可持续发展研究298
参考文献301
第9章干旱区土壤生态学306
9.1干旱区土壤生态学的研究范畴306
9.1.1土壤生态学的发展历程306
9.1.2土壤生态学的研究内容307
9.1.3土壤生态学的研究方法307
9.2干旱区土壤分布与特性308
9.2.1干旱区土壤分布308
9.2.2干旱区土壤分类与特性309
9.3干旱区盐碱土与盐渍化土壤312
9.3.1干旱区盐碱土形成与演变312
9.3.2盐碱土的测定与分类315
9.3.3盐渍化土壤及其影响317
9.3.4盐渍化土壤的改良利用318
9.4干旱区土壤生物多样性320
9.4.1土壤生物多样性的构成321
9.4.2土壤生物的丰富度和活性323
9.4.3土壤微生物与生态324
9.4.4土壤动物与生态325
9.4.5土壤生物多样性与人类生活326
9.5干旱区土壤养分管理技术328
9.5.1干旱区碳循环328
9.5.2干旱区土壤中的氮330
9.5.3干旱区土壤中的磷和钾333
9.5.4干旱区土壤中的钙、镁与微量元素336
9.5.5干旱区土壤养分管理目标338
9.6干旱区土壤资源341
9.6.1土壤质量与土壤健康341
9.6.2干旱区土壤与生态系统服务343
9.6.3干旱区土壤资源保护343
参考文献344
第10章干旱区生态学348
10.1荒漠系统生态学348
10.1.1荒漠系统生态学的研究范畴349
10.1.2荒漠气候和土壤351
10.1.3荒漠系统斑块——镶嵌体动力学353
10.1.4荒漠区动植物生态适应356
10.1.5荒漠经济和人类对荒漠的影响361
10.2干旱区植物生态学364
10.2.1干旱区植物生态学的研究范畴364
10.2.2干旱区植物生态学特点368
10.2.3干旱区植物生态学研究与可持续发展问题371
10.3干旱区恢复生态学373
10.3.1干旱区恢复生态学的研究范畴374
10.3.2干旱区生态系统的退化诊断与恢复377
10.3.3干旱区生态恢复的理论基础与技术方法382
10.3.4退化生态系统恢复的监测评估388
10.3.5干旱区退化生态系统恢复重建案例390
参考文献393
第11章干旱区风沙地貌学397
11.1风沙地貌学的研究范畴397
11.1.1研究内容397
11.1.2研究进展398
11.1.3研究方法401
11.2风沙运动及其地貌作用405
11.2.1大气边界层中的风405
11.2.2风沙运动的过程407
11.2.3输沙势与风环境411
11.2.4风蚀与风积413
11.3风蚀地貌415
11.3.1风蚀地貌的类型
……