紅 梅, 銀 山, 包玉海, 包秀艷, 梁海山
(1.赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 內(nèi)蒙古 赤峰 024001;2.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 資源與環(huán)境信息系統(tǒng)自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 呼和浩特 010022)
內(nèi)蒙古西遼河流域荒漠化分析研究
紅 梅1, 銀 山2, 包玉海2, 包秀艷1, 梁海山1
(1.赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 內(nèi)蒙古 赤峰 024001;2.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 資源與環(huán)境信息系統(tǒng)自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 呼和浩特 010022)
內(nèi)蒙古西遼河流域生態(tài)環(huán)境脆弱,土地利用類型復(fù)雜多樣。近年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,導(dǎo)致了西遼河流域嚴(yán)重的荒漠化,極大地制約著該區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。通過(guò)利用該區(qū)域20世紀(jì)80年代末和2000年兩期TM影像數(shù)據(jù)為信息源,在提取兩期沙質(zhì)荒漠化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,深入分析了2000年西遼河流域沙質(zhì)荒漠化狀況,同時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)算了該區(qū)十年內(nèi)各沙質(zhì)類荒漠化土地之間的轉(zhuǎn)換面積,采用轉(zhuǎn)移矩陣法和數(shù)學(xué)模型法,建立了20世紀(jì)80年代末到2000年沙質(zhì)荒漠化土地轉(zhuǎn)移矩陣和動(dòng)態(tài)度。結(jié)果表明:風(fēng)蝕荒漠化基本得到了控制,水蝕荒漠化土地增加了近1.5個(gè)百分點(diǎn),鹽漬化土地略有減少,但減少幅度不大。
西遼河流域; 荒漠化; 分析研究
土地荒漠化是全球最嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之一,受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。我國(guó)也同樣面臨這一問(wèn)題,據(jù)1997年林業(yè)部發(fā)布的《中國(guó)荒漠化報(bào)告》,目前我國(guó)荒漠化形勢(shì)已非常嚴(yán)峻,荒漠化土地面積已占國(guó)土面積的27.3%,受荒漠化影響的范圍更大?;哪瘑?wèn)題也引起了中國(guó)政府及廣大科研人員的高度重視,特別是近年來(lái)對(duì)荒漠化的形成機(jī)理、類型劃分、評(píng)價(jià)指標(biāo)及防治對(duì)策、治理措施等都進(jìn)行了大量的研究工作[1]。在此基礎(chǔ)上利用遙感影像進(jìn)行了大范圍的荒漠化土地現(xiàn)狀調(diào)查和荒漠化土地變更調(diào)查。
根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的研究,荒漠化類型劃分有多種方法。其中,聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署公布的全球荒漠化土地是以土地利用類型為主劃分土地荒漠化類型[2]。我國(guó)朱震達(dá)、劉恕曾對(duì)北方地區(qū)的土地沙漠化進(jìn)行了探索和論述[3]。朱震達(dá)先生在《中國(guó)土地退化(荒漠化)防治國(guó)家行為方案預(yù)研究》中,以營(yíng)力為主,將土地荒漠化劃分為風(fēng)力作用下的荒漠化,流水作用下的荒漠化以及物理化學(xué)作用下的荒漠化的同時(shí)單獨(dú)劃分出工礦型荒漠化。同時(shí)又根據(jù)地表物質(zhì)劃分出沙質(zhì)荒漠化和石質(zhì)荒漠化。目前,我國(guó)尚無(wú)一個(gè)大家所公認(rèn)的土地荒漠化分類系統(tǒng)。內(nèi)蒙古西遼河流域?qū)侔敫珊档貐^(qū),生態(tài)環(huán)境脆弱,本研究是根據(jù)中國(guó)三北地區(qū)荒漠化區(qū)域分類與發(fā)展趨勢(shì)綜合研究野外地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容—技術(shù)要求中的《沙質(zhì)荒漠化分類及參考指征表》,將荒漠化土地分為風(fēng)蝕荒漠化、水蝕荒漠化和鹽漬化三大類。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)荒漠化的程度,每個(gè)類型進(jìn)一步分為五級(jí):非荒漠化、輕度荒漠化、中度荒漠化、重度荒漠化和嚴(yán)重荒漠化土地等五級(jí)。
1.1 風(fēng)蝕荒漠化分類系統(tǒng)、參考指征及遙感解譯標(biāo)志
沙質(zhì)荒漠化分級(jí)是根據(jù)中國(guó)三北地區(qū)荒漠化區(qū)域分類與發(fā)展趨勢(shì)綜合研究野外地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容—技術(shù)要求中的《沙質(zhì)荒漠化分類及參考指征表》進(jìn)行分級(jí)的(表1)。在典型地區(qū)進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證和調(diào)查的基礎(chǔ)上建立了荒漠化土地遙感影像解譯標(biāo)志。
表1 風(fēng)蝕荒漠化分類、參考指征及解譯標(biāo)志
輕度風(fēng)蝕荒漠化:可分辨二級(jí)溝道和20%~30%的溝道面積,有較強(qiáng)的線形紋影。植被呈淺紅色,不連續(xù)分布。圖斑內(nèi)植被稀疏,覆沙、沙黃土呈乳白色或黃色斑快。
中度風(fēng)蝕荒漠化:固定、半固定沙丘呈條狀或斑塊狀,紅白色斑相間。植被呈紅色,占30%~50%的面積,白色斑塊占50%~70%。
重度風(fēng)蝕荒漠化:半固定、半流動(dòng)沙丘呈花斑狀,以淺黃或黃白色為基底色,其中夾有少量紅色斑點(diǎn)。
嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化:流動(dòng)沙丘呈鱗片狀,波紋清晰,整體顯示為明亮的白色或淺黃色調(diào),很少有紅色斑點(diǎn)。
1.2 水蝕荒漠化分類分級(jí)、參考指征及解譯標(biāo)志
水蝕荒漠化土地遙感影像解譯標(biāo)志為4個(gè)等級(jí)。輕度水蝕荒漠化:可分辨二級(jí)溝道和20%~30%的溝道面積,有較強(qiáng)的線形紋影。植被呈淺紅色,不連續(xù)分布。圖斑內(nèi)植被稀疏,覆沙、沙黃土呈乳白色或黃色斑快;中度水蝕荒漠化:可分辨三級(jí)溝道和30%~40%的溝道面積,線形紋影明顯。植被呈淺紅色,斑塊狀分布,面積小于30%;重度水蝕荒漠化:可分辨三至四級(jí)溝道和40%~50%的溝道面積,線形紋影十分明顯。植被呈淺粉色,小斑塊狀分布,面積小于20%;嚴(yán)重水蝕荒漠化:可分辨四級(jí)溝道和50%的溝道面積,線形紋理充滿整個(gè)圖斑。植被呈淺粉色,斑點(diǎn)狀分布,面積小于10%(表2)。
1.3 鹽漬化分級(jí)、參考指征及解譯標(biāo)志
當(dāng)?shù)乇硭罅空舭l(fā),使土壤干結(jié)時(shí),鹽類結(jié)晶自然析出,形成白色鹽漬散布于地表。由于鹽類結(jié)晶具有光譜高反射率的特點(diǎn),所以在沙地、丘間低地及湖泊周圍出現(xiàn)光譜亮斑,大多以沿湖泊周圍環(huán)狀分布的亮斑為特征。
表2 水蝕荒漠化分類、參考指征及解譯標(biāo)志
根據(jù)鹽漬化土壤在影像上的色調(diào)和鹽漬化土壤所占比例、生物生產(chǎn)量降低值等直接和間接判讀標(biāo)志,可以解譯各種程度的鹽漬化土地(表3)。鹽漬化土地,在影像上的白色亮斑點(diǎn)呈片狀連續(xù)分布,與周圍地物的界限不明顯。地下水位較高或灌溉區(qū)鹽漬化土壤,在影像上以灰白至藍(lán)白色調(diào)為主。
表3 鹽漬化土地分級(jí)、參考指征
2000年遙感影像解譯結(jié)果顯示,內(nèi)蒙古西遼河流域土地荒漠化相當(dāng)嚴(yán)重,荒漠化土地類型多,荒漠化程度高,不同程度的荒漠化土地均有發(fā)育。研究區(qū)各類荒漠化土地面積達(dá)6 236 850.27 hm2,占研究區(qū)總面積的59.62%,非荒漠化土地為3 704 444.504 hm2,水域面積為251 004.51 hm2,占總面積的35.41%,2.40%,工礦、城鎮(zhèn)居民用地為269 307.08 hm2僅占總面積的2.57%。其中風(fēng)蝕荒漠化、水蝕荒漠化和鹽漬化土地面積為4 069 928.969 hm2,1 701 557.98 hm2和465 363.32 hm2,分別占研究區(qū)總面積的38.9%,16.26%和4.45%,可見(jiàn)內(nèi)蒙古西遼河流域普遍存在不同程度的荒漠化,荒漠化率達(dá)59.61%(表4)。
表4 2000年內(nèi)蒙古西遼河流域荒漠化土地統(tǒng)計(jì)
2.1 風(fēng)蝕荒漠化狀況分析
內(nèi)蒙古西遼河流域是內(nèi)蒙古自治區(qū)風(fēng)蝕荒漠化嚴(yán)重的地區(qū)。TM影像荒漠化調(diào)查結(jié)果(表5)顯示,該地區(qū)普遍存在嚴(yán)重的風(fēng)蝕荒漠化,從數(shù)量結(jié)構(gòu)上看,2000年該區(qū)風(fēng)蝕荒漠化面積達(dá)5 285 204.87 hm2,占研究區(qū)總面積的38.90%。其中輕度風(fēng)蝕荒漠化、中度風(fēng)蝕荒漠化、重度風(fēng)蝕荒漠化和嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化面積分別為2 193 181.59 hm2,963 409.26 hm2,16 253.34 hm2和397 084.79 hm2,各類風(fēng)蝕荒漠化土地分別占研究區(qū)總面積的20.96%,9.21%,4.93%和3.80%。分別占風(fēng)蝕荒漠化面積的53.89%,23.67%,12.68%和9.76%。
表5 2000年內(nèi)蒙古西遼河流域風(fēng)蝕荒漠化統(tǒng)計(jì)
風(fēng)蝕荒漠化土地在空間分布上,以該區(qū)域中東部沖積平原地區(qū)為主,重度以上風(fēng)蝕荒漠化土地集中在西遼河流域的中部地區(qū),在行政區(qū)域上,研究區(qū)19個(gè)旗縣市都存在不同程度的風(fēng)蝕荒漠化,其中奈曼旗、庫(kù)倫旗、翁牛特旗和科左后旗最為嚴(yán)重。
2.2 水蝕荒漠化狀況分析
內(nèi)蒙古西遼河流域地貌條件復(fù)雜多樣,研究區(qū)南部和西部多為丘陵分布,黃土丘陵區(qū)占較大比例,降水集中,暴雨多,加之坡耕地多以及人為破壞地表植被等原因?qū)е铝溯^為嚴(yán)重的水蝕荒漠化,給丘陵地區(qū)帶來(lái)了嚴(yán)重的水土流失,制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。據(jù)2000年遙感影像解譯獲取的數(shù)據(jù)(表6),2000年研究區(qū),水蝕荒漠化面積達(dá)1 701 557.98 hm2,占研究區(qū)總面積的16.26%,其中輕度、中度和重度水蝕荒漠化土地面積為1 182 662.41 hm2,409 173.38 hm2和109 722.19 hm2,分別占研究區(qū)總土地面積的11.30%,3.91%和1.05%。合計(jì)中度以上水蝕荒漠化占4.95%。該區(qū)的水蝕荒漠化土地在區(qū)域分布上,主要集中在研究區(qū)南部黃土丘陵和西部西遼河流域上游地區(qū),其中庫(kù)倫旗、敖汗旗、翁牛特旗和阿魯科爾沁旗最為嚴(yán)重。
表6 2000年內(nèi)蒙古西遼河流域水蝕荒漠化統(tǒng)計(jì)
2.3 鹽漬化狀況分析
內(nèi)蒙古西遼河流域是自治區(qū)鹽漬化最嚴(yán)重的地區(qū)之一,鹽漬化土地的地域差異明顯。2000年研究區(qū)鹽漬化土地總面積為465 363.32 hm2,占研究區(qū)總面積的4.45%,其中輕度鹽漬化、中度鹽漬化、重度鹽漬化和鹽土,分別占研究區(qū)總面積的1.78%,1.13%,1.14%和0.40%,分別占鹽漬化總面積的40.12%,25.29%,25.67%和8.92%。集中分布在西遼河流域東部的沙地以及灌溉區(qū),其余的大部分地區(qū),鹽漬化土壤都有零星分布(表7)。鹽漬化的發(fā)展對(duì)研究區(qū)的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了較嚴(yán)重的危害。威脅著該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
表7 2000年內(nèi)蒙古西遼河流域鹽漬化統(tǒng)計(jì)
荒漠化土地的變化是全球環(huán)境演變研究的一個(gè)重要組成部分。內(nèi)蒙古東部是中國(guó)北方荒漠化土地強(qiáng)烈發(fā)展的地區(qū)。內(nèi)蒙古西遼河流域生態(tài)環(huán)境脆弱,土地利用類型復(fù)雜多樣,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,導(dǎo)致了嚴(yán)重的荒漠化,極大地制約著該區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。本次土地荒漠化的遙感動(dòng)態(tài)變化調(diào)查,利用該區(qū)域20世紀(jì)80年代末和2000年兩期TM遙感影像,獲取了近十年荒漠化土地動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。
在GIS軟件支持下,對(duì)內(nèi)蒙古東部80年代末—2000年兩期荒漠化本底數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,統(tǒng)計(jì)出荒漠化各類土地及每個(gè)級(jí)別之間的轉(zhuǎn)換面積,制成了80年代末—2000年荒漠化土地轉(zhuǎn)換矩陣,從變化數(shù)量和類型上反映了荒漠化土地近十年變化的總體特征。
利用80年代末和2000年遙感影像的荒漠化解譯結(jié)果與80年代末—2000年荒漠化土地轉(zhuǎn)換矩陣得出,80年代末該地區(qū)風(fēng)蝕荒漠化、水蝕荒漠化和鹽漬化土地面積為3 982 405.9 hm2,1 552 070.56 hm2和470 226.75 hm2,分別占研究區(qū)總面積的38.07%,14.84%和4.49%,到2000年風(fēng)蝕荒漠化土地、水蝕荒漠化土地和鹽漬化土地面積為4 069 929 hm2,1 701 558 hm2和465 363.32 hm2,分別占研究區(qū)總面積的38.90%,16.26%和4.45%。從荒漠化土地各類型的變化情況看,研究區(qū)風(fēng)蝕荒漠化土地近十年總面積變化不大,風(fēng)蝕荒漠化基本得到了控制,水蝕荒漠化土地增加了近1.5個(gè)百分點(diǎn),鹽漬化土地略有減少,但減少幅度不大(表8)。從荒漠化土地之間的轉(zhuǎn)移情況看,風(fēng)蝕和水蝕荒漠化土地的增加主要是非荒漠化土地的荒漠化造成和鹽漬化土地的風(fēng)蝕和水蝕轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的??梢?jiàn)內(nèi)蒙古東部地區(qū)的非荒漠化土地每年以1.22%和1.93%的速度成為風(fēng)蝕和水蝕荒漠化土地,即每年87 425.83 hm2和27 817.82 hm2的土地轉(zhuǎn)為不同程度的風(fēng)蝕和水蝕荒漠化土地。總之內(nèi)蒙古東部地區(qū)的荒漠化發(fā)展速度較快,荒漠化程度不斷加劇,影響越來(lái)越嚴(yán)重。
3.1 風(fēng)蝕荒漠化土地動(dòng)態(tài)變化
從表8可以看出80年代末各種程度的風(fēng)蝕荒漠化土地面積為3 982 405.9 hm2,到2000年增加到4 069 929 hm2,風(fēng)蝕荒漠化土地凈增87 523.069 hm2,年變化率為0.002 2%。在10 a間259 590.81 hm2的非荒漠化土地轉(zhuǎn)為不同程度的風(fēng)蝕荒漠化土地,同時(shí)208 832.29 hm2的各種荒漠化土地逆轉(zhuǎn)為非荒漠化土地,加之其它荒漠化土地轉(zhuǎn)為風(fēng)蝕荒漠化土地,風(fēng)蝕荒漠化土地凈增87 523.069 hm2。其中輕度風(fēng)蝕荒漠化土地減少了102 129.88 hm2,中度風(fēng)蝕荒漠化土地減少了4 920.32 hm2,重度和嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化土地分別增加了102 288.35 hm2和102 288.35 hm2。從風(fēng)蝕荒漠化類型內(nèi)的轉(zhuǎn)移看,在各類型之間轉(zhuǎn)移的都有,其中輕度轉(zhuǎn)為中度、重度和嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化土地以及中度轉(zhuǎn)為重度和嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化土地最為突出。從上述分析可以看出,該區(qū)域風(fēng)蝕荒漠化土地總面積在10 a中增加幅度不大,但荒漠化程度提高的速度較大,其中重度和嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化土地所占比例大。近10 a風(fēng)蝕荒漠化土地的動(dòng)態(tài)變化有以下特點(diǎn):(1) 風(fēng)蝕荒漠化土地有所增加,年增率較小,表明該地區(qū)風(fēng)蝕荒漠化整體上得到了有效控制,但局部地區(qū)仍繼續(xù)惡化。(2) 風(fēng)蝕荒漠化程度的加劇,主要表現(xiàn)在重度和嚴(yán)重風(fēng)蝕荒漠化土地面積的增加,輕度和中度風(fēng)蝕荒漠化土地面積有所減少,表明該地區(qū)風(fēng)蝕荒漠化的擴(kuò)展得到控制。(3) 從非荒漠化土地轉(zhuǎn)移看,轉(zhuǎn)為風(fēng)蝕荒漠化的幅度不大,表明非荒漠化土地得到了有效的保護(hù)。
表8 1990-2000年荒漠化面積增減情況統(tǒng)計(jì)
3.2 水蝕荒漠化土地動(dòng)態(tài)變化
80年代末各種程度的水蝕荒漠化土地面積為1 552 070.56 hm2,到2000年面積達(dá)到1 701 558 hm2,占地比例由80年代末的14.84%增加到2000年的16.26%,水蝕荒漠化土地凈增149 487.42 hm2,非水蝕荒漠化每年平均323 366.97 hm2轉(zhuǎn)為各種程度的水蝕荒漠化土地,分別增加了27 564.86 hm2,84 514.83 hm2和37 407.73 hm2的輕度、中度和重度水蝕荒漠化土地。水蝕荒漠化的發(fā)展主要分布在研究區(qū)的西南部、西部、西北部的黃土丘陵和低山丘陵分布的旗縣區(qū)。
3.3 鹽漬化土地的動(dòng)態(tài)變化
從鹽漬化土地的遙感調(diào)查解譯數(shù)據(jù)看,80年代末各種程度的鹽漬化土地面積為470 226.75 hm2,其中輕度、中度、重度鹽漬化土地和鹽土分別為246 525.04 hm2,105 086.43 hm2,87 110.45 hm2和31 504.82 hm2,到2000年減少到465 363.32 hm2,其中輕度、中度、重度鹽漬化土地和鹽土分別為186 694.62 hm2,117 695.41 hm2,119 458.92 hm2和41 514.37 hm2,鹽漬化土地面積比例由80年代末的4.49%減少到2000年的4.45%。鹽漬化土地的減少表明了該區(qū)域氣候干旱化趨勢(shì)加劇,風(fēng)沙危害進(jìn)一步加強(qiáng),同時(shí),也是由于近年來(lái)該地區(qū)較大面積的開(kāi)墾甸子地轉(zhuǎn)為水田造成的。
本文利用20世紀(jì)80年代末和2000年兩期TM遙感影像,獲取了近10 a內(nèi)蒙古西遼河流域荒漠化土地動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)該地區(qū)土地荒漠化遙感動(dòng)態(tài)變化調(diào)查分析,80年代末該地區(qū)風(fēng)蝕荒漠化、水蝕荒漠化和鹽漬化土地面積分別占研究區(qū)總面積的38.07%,14.84%和4.49%,到2000年風(fēng)蝕荒漠化土地、水蝕荒漠化土地和鹽漬化土地面積分別占研究區(qū)總面積的38.90%,16.26%和4.45%。從荒漠化土地各類型的變化情況看,研究區(qū)風(fēng)蝕荒漠化土地近10 a增加了0.83個(gè)百分點(diǎn),總面積變化不大,風(fēng)蝕荒漠化基本得到了控制;水蝕荒漠化土地增加了1.42個(gè)百分點(diǎn),增加幅度相對(duì)較大,相關(guān)部門應(yīng)加以重視;鹽漬化土地減少了0.04個(gè)百分點(diǎn),略有減少,但減少幅度不大。
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ResearchforDesertificationAnalysisofWestLiaoheRiwerBasinofInnerMongolia
HONG Mei1, YIN Shan2, BAO Yu-hai2, BAO Xiu-yan1, LIANG Hai-shan1
(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalScience,ChifengUniversity,Chifeng,InnerMongolia024001,China; 2.KeyLabofResourcesandEnvironmentInformationSystem,Hohhot010022,China)
Desertification of west Liaohe River basin became serious in recent years due to fragile ecological environment, abundant land use types and the further development of social economy, which is fearfully constraining the stability of social economy and sustainable development. By using TM image data in the late 1980′s and 2000 as information sources, based on the data extraction of the two-period sandy desertification, this article has thoroughly analyzed the situation of sandy desertification in west Liaohe River basin. Meanwhile, the transformation proportions among different desertification lands over the past ten years were calculated. By adopting transfer matrix method and mathematical model method, it presented the transfer matrix and dynamic degree of sandy desertification lands in the late 1980′s and 2000. It turned out that wind erosion desertification had been basically brought under control, water erosion desertification lands had increased by almost 1.5% and salinization land had reduced slightly.
west Liaohe river basin; desertification; analysis research
2014-01-20
:2014-02-21
內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳自然科學(xué)自籌經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“內(nèi)蒙古赤錫通地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展研究”(NJZC13307)
紅梅(1976—),女(蒙古族),內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗人,講師,主要從事區(qū)域地理研究。E-mail:hongmeiv@sina.com
銀山(1963—),男(蒙古族),內(nèi)蒙古科爾沁左翼后旗人,博士,教授,主要從事資源環(huán)境與自然災(zāi)害研究。E-mail:yinshan@imnu.edu.cn
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