荒漠-绿洲过渡带斑块植被表层土壤颗粒的空间异质性

以河西走廊荒漠-绿洲过渡带为研究区域,采用土壤分析筛和地统计学的方法,对研究区典型样地斑块植被表层土壤颗粒的组成特征及其空间异质性进行了研究,结果表明:1)不同粒径范围的土壤颗粒质量含量不同,其中细砂(0.25~0.075mm)占总土粒质量的75.135 9%,中砂(0.5~0.25mm)占13.273 0%,而粗砂(d>0.5mm)和粉砂(d<0.075mm)的含量相对较少,分别只占5.189 5%和6.401 6%;2)不同粒径范围的土壤颗粒空间异质性不同,其中粒径1mm≥d>0.1mm的土壤颗粒空间异质性的99.6%~88.8%是由空间自相关因素引起的,随机因素起的作用较小,其它粒径范围的土壤颗粒空间异质性的95.1%~100%是由随机因素引起的,而空间自相关因素的作用很小;3)粒径1mm≥d>0.1mm的土壤颗粒含量的最优拟合理论模型为曲线模型,空间异质性尺度在24~36.3m之间,其它粒径范围的土壤颗粒含量的最优拟合模型为线状模型或块金模型,空间异质性尺度较大,均为146.36m.研究结果为进一步探讨荒漠-绿洲过渡带土壤空间异质性与植被空间格局的关系提供依据.

基于SPSS软件的黑河正义峡下泄水量预报分析

基于1951—2000年黑河莺落峡、正义峡断面径流量观测数据和中游地区气象观测资料,采用SPSS多元线性逐步回归分析模型分析了影响正义峡断面下泄水量的莺落峡断面年径流量、黑河中游年平均气温等因素,并对2001—2011年正义峡断面自然状态下的下泄水量进行了模拟预报。结果表明:黑河调水及中游工农业生产的快速发展对正义峡断面自然状态下下泄水量的影响显著,2001—2011年预报的多年平均值较1951—2000年预报的多年平均值偏小0.792亿m3,从而影响了黑河分水方案的正常实施,建议对现行的黑河分水方案进行修订和完善。

干旱区绿洲玉米水分生产率影响因素分析——以临泽绿洲为例

[目的]分析干旱区绿洲玉米水分生产率的影响因素。[方法]以黑河中游张掖市临泽县的绿洲灌区为例,根据绿洲灌区主要农作物玉米生长发育期的实际情况,选取了9个影响因素进行灰色关联分析。[结果]灰色关联度大小排序结果显示,1995～2009年影响玉米水分生产率的前5位主要因素依次是化肥施用量>劳动力投入>生产用种子>地膜使用量>农药施用量。说明干旱区绿洲玉米水分生产率受可控因素的影响明显大于不可控因素。[结论]在水资源限制的前提下,未来合理高效配置农业生产中可控因素的投入,应是干旱区绿洲玉米水分生产率提高的主要对策。

基于IHA-RAV法的长江源区生态水文情势变化

为评估长江源区河流水文情势变化及其生态效应,选用长江源区直门达水文站1957—2021年逐日流量资料,使用贝叶斯变点检验方法分析直门达水文站年平均流量突变发生时间,采用水文改变指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价直门达水文站在突变点前后改变程度,使用趋势坡度、Kendall趋势检验以及去趋势波动分析法评价月均流量、年极值流量时间序列变化情况。结果表明:(1)长江源区直门达水文站年平均流量在2004年发生变异。(2)2004年前后直门达水文站水文综合改变度为37.2%,属于中度改变。(3)月均流量综合为中度改变,各月流量均有不同程度的增加,增大了河道内水生生物栖息所需水量。(4)流量极值综合改变度为低度改变,表明极端流量事件处于一个稳定的范围,在一定程度上维持了长江源区生态系统的稳定性;最小流量的增加更好地保障了流域生态流量。(5)极端值出现时间为低改变度,对水生生物栖息地以及鱼类洄游影响较小。(6)高、低流量脉冲频次均为低度改变,反映出长江源区干旱和洪涝发生次数减少,使得长江源区河道、河滩的受水情况趋于稳定;高、低脉冲历时变化又给源区河道及沿岸生态环境带来不确定的影响。(7)流量上升率、下降率及逆转率均为低改变度,反映出长江源区流量改变程度较低,维持在生态系统相对稳定的状态。总体而言,长江源区河道生态环境有转好的趋势,增加的生态流量有利于维持长江源区生物多样性和生态系统的健康可持续发展。

长江源区基流分割方法对比及基流特征分析

基流是河川径流的主要补给来源,使用稳定、可靠的基流分割方法,分析基流特征值时间序列变化,对流域水资源规划和生态环境保护具有重要作用。为了探究长江源区基流特征值时间变化特性,采用长江源区直门达水文站1957—2020年的流量日值资料,分别使用滤波法、BFI法和HYSEP法等基流分割方法,分析适合长江源区基流分割方法,并对基流指数、基流年内最大值、最小值、年平均值分别作时间序列分析。结果表明:各种方法结果相差较大,计算各年代际基流指数,最大值和最小值分别为0.899和0.502。滤波法F4法方差较小、年际和年内变化较小,认为滤波法F4法是适合直门达水文站的基流分割方法。由滤波法F4法分析结果可知,直门达基流各指数均呈现增长趋势且未来呈现持续增长趋势,使用贝叶斯方法统计各指标表明长江源区直门达站基流指数BFI、年基流最大值、年基流最小值、基流年平均值分别在2002年、2004年、2017年、2004年发生显著性变异。长江源区暖湿化过程是基流变化持续增长的原因之一。同时,基流指数持续增大,说明长江源区基流占年径流量比重增加,也在一定程度上说明区域水源涵养能力不断增强。

黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区土壤水分变异特征分析

土壤水分是荒漠-绿洲过渡带斑块状植被生长发育和维持稳定的主要环境因子.基于甘肃临泽县荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区2014年雨季前、雨季后72个采样点0～100cm土壤层含水量的实测数据,并结合中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站的野外气象观测资料,利用经典统计学和变异函数理论,分析了荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区土壤水分的时空变异特征.研究表明：1）雨季前、雨季后土壤水分在垂直分布上随着土层深度的增加而增大,而对于同一土层的土壤含水量均值,雨季后分别小于雨季前;2）雨季前、雨季后0～20cm土壤水分的变异分别为强变异、中等变异,而其余各层土壤水分的变异均为强变异;3）雨季前、雨季后土壤水分的变异函数理论模型为球状或指数模型,虽然雨季前、后同一土层的土壤水分模型大多不一致,但是其模型都能较好地反映土壤水分的空间结构特征;4）雨季前、雨季后由随机因素引起土壤水分的空间变异较小,而土壤质地、植被斑块格局等结构性因素是引起土壤水分空间变异的主要因素.其中,雨季前,在64.2～145.3m尺度范围内,土壤水分75.6%～99.7%的空间变异由空间自相关引起;雨季后,在79.9～154.2m的尺度范围内,土壤水分76.9%～92.9%的空间变异也由空间自相关引起.

长江源区旱涝急转事件演变特征

根据长江源区直门达水文站1957—2021年径流资料,使用长、短期径流旱涝急转指数(LRDFAI和SRDFAI),分析长江源区旱涝急转事件发生变化情况,采用希尔伯特-黄变换方法,分析长江源区旱涝急转强度周期变化。结果表明:长江源区直门达水文站短期径流旱涝急转事件主要发生在3—9月份,“旱转涝”和“涝转旱”事件发生频次相当。发生频次在不同年代波动较大,总体上呈现“多-少-多-中-多-多”的趋势。短期旱涝急转事件中“旱转涝”事件强度呈现微弱的增长趋势,而“涝转旱”事件强度呈现微弱的递减趋势,分别存在7.1 a和12.3 a的主周期。共发生长期径流旱涝急转事件20次,“旱转涝”和“涝转旱”事件发生频次分别为8次和12次,存在8.3 a和14.2 a的周期。

河西走廊斑块植被区表层土壤粒径及其分形维数的空间变异特征

结合描述性统计和地统计学的方法,对河西走廊典型斑块植被区表层土壤粒径及其分形维数的空间变异特征进行分析。结果表明：①该样地表层土壤粒径（d）主要以细砂（0.25 mm≥d〉0.075 mm）和中砂（0.5 mm≥d〉0.25 mm）为主,两者占土壤颗粒组成的88.33%,分形维数为1.09-2.12;②分形维数与粗砂（d〉0.5 mm）、中砂、细砂的质量含量分别成负相关关系,且相关系数都较小,而与粉砂（d≤0.075 mm）含量呈极显著的正相关关系（R=0.94,P〈0.01）;③粗砂含量和细砂含量变异函数的最佳理论拟合模型均为指数模型,且空间自相关性较强,空间自相关分别为29.4 m和37.5 m;分形维数、中砂含量和粉砂含量变异函数的最佳理论拟合模型均为线状模型,空间自相关性较弱,且自相关为167.24 m,由随机因素引起的变异占总变异的比例较大;④土壤颗粒组成的普通Kriging插值结果表明,粗砂含量和中砂含量在样地东北方位分布的比重较大,与细砂含量和粉砂含量的分布成相反的分布状态。

气象因子对黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块植被区风沙活动的影响

气候变化对荒漠-绿洲过渡带斑块植被区的风沙活动影响巨大,对该区植被的演化趋势有着重要作用。利用2012—2013年的气象资料,结合植被区255个样点的风蚀积沙量野外观测资料,分析了甘肃临泽县荒漠-绿洲过渡带气候变化特征及其对地表风沙活动的影响。结果表明:(1)2012年和2013年平均气温、积温(≥10℃)变化均呈单峰型,平均温度影响近地面空气对流运动,积温(≥10℃)影响植被的生长,两者间接地影响风沙运动;(2)2012年和2013年降水差异显著,空气相对湿度呈双谷型变化,降水和空气湿度对地表下垫面的影响十分复杂,对风沙活动的影响较为复杂;(3)2012年和2013年起沙风频率变化呈三峰型,全年输沙势分别为412.21VU、375.41VU,分别属于高风能环境、中风能环境,方向变率指数0.31~0.78,以中变率为主;(4)2012年和2013年输沙率同输沙势或合成输沙势均呈非线性相关且强弱不同,2012年在小变率条件下输沙率受输沙势的影响较大,受合成输沙势的影响较小;2013年在中变率条件下输沙率受合成输沙势的影响较小,受输沙势的影响较大。

黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区积沙量的空间异质性分析

基于2012-2013年黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区的野外观测资料,并结合临泽内陆河流域综合野外气象观测站资料,利用空间异质性方法对积沙量进行分析。分析结果表明:1)2012年和2013年各月积沙量均存在着明显的空间异质性,2012年各月(除8月外)的积沙量变异主要为随机变异(83.00%-93.04%),起沙风速、起沙风频率的增加或RDP/DP的减小,有利于积沙量的增加,而降雨及降雨过程对积沙量具有消减作用;2012年8月2013年各月的积沙量变异为结构性变异(88.38%-94.85%),变异主要受到表层土壤干湿状况,植被分布和走向、微地形变化的影响。2)2012年和2013年积沙量分布各有特点,2012年积沙量空间分布呈片状分布,从西北向东南递减;而2013年各月积沙量呈带状分布,临近样地中央的两条样带积沙量较高,与植被和微地形走向较为一致。3)积沙量的变异类型与模型类型具有一致性,2012年各月(除8月外)变异类型为随机变异,变异模型为Linear型;2012年8月2013年各月变异类型为结构性变异,变异模型为Exponential型。这种一致性与积沙过程相关,尤其与风蚀积沙的积累效应(经数月的风沙物质积累,在春季得到放大)有关。