基于CENTURY模型的甘南高寒草甸土壤氮动态模拟研究

【目的】为明确甘南高寒草甸土壤氮素的时空变化特征及影响因素。【方法】基于CENTURY模型模拟1971-2020年甘南高寒草甸土壤有机氮及矿质氮含量,并以此为依据实现研究区土壤氮素时空分布的可视化。运用经典统计学及地统计学分析方法,揭示甘南高寒草甸土壤氮素时空变异特征。在此基础上,运用相关分析及结构方程模型探讨各环境因子对甘南高寒草甸土壤氮素的影响,从而确定甘南高寒草甸土壤氮素的主要影响因子。【结果】1971-2020年研究区土壤有机氮均具有中等空间变异性。土壤有机氮最高值为2000年的714.054 g/m^(2),土壤矿质氮最高值出现在1993年的13.257 g/m^(2)。在空间分布上,甘南高寒草甸土壤总有机氮及总矿质氮呈现出由西向东逐渐递减趋势,且土壤总矿质氮含量随着土壤深度增加而显著减少。【结论】土壤氮素与环境因子相关分析及结构方程模型结果表明,降水量、海拔、土壤有机质含量及粉粒含量对土壤有机氮及矿质氮含量为正效应。砂粒含量及温度对土壤有机氮及矿质氮含量的作用为负效应。

基于CENTURY模型的甘肃草地固碳潜力对气候因子和二氧化碳浓度升高的响应

气候变化对草地碳循环的影响日益严峻,研究运用本地参数化后的CENTURY模型和1989—2018年甘肃省77个站点的气象观测数据,选用生产指标净生态系统生产力(NEP)和生态指标土壤有机碳(SOC)为主要研究对象,检验模型适用性、利用统计分析方法和ArcGIS软件分析30年气候数据时空分布格局和气候变化对草地碳循环的影响机制。同时根据IPCC第五次评估报告对气候变化的预测设计了3种气候情境,预估未来气候变化条件下,NEP和SOC的时空变化特征,并与实际情景进行对比分析。结果表明,过去30年年际NEP和SOC整体呈现波动下降的趋势,NEP以每年14.23 gC·m^(-2)·a^(-1)的速度减小,1989—2018年的NEP均大于零,表现为碳汇;SOC以每年55.41 gC·m^(-2)的速度减小,正在逐年流失。温度、降水是影响NEP和SOC的主要因素,NEP与温度显著正相关,与降水有较弱的正相关,SOC与温度显著负相关,与降水有较弱的负相关。在未来气候情景中,气温升高和降水波动增大是导致NEP和SOC变化的主要原因,且CO_(2)浓度加倍时,单独的气温升高会导致NEP显著增加,SOC显著降低;单独的降水波动增大对NEP和SOC的影响不大。在甘肃北方干旱地区,降水成为主要限制因子。

基于Daycent模型的三江源地区草地NPP估算及其对气候变化的响应

【目的】探求1971-2020年草地NPP的时空变化特征及其与气候因子的关系。【方法】基于Daycent模型估算三江源地区草地NPP,结合同期温度和降水数据,运用多元回归分析法进行分析。【结果】1)三江源地区草地NPP多年的年平均值为168.10 gC/m^(2),空间上呈现东高西低,南高北低的格局。2)高寒草甸类年均NPP为227.44 gC/m^(2),高寒草原类年均NPP为117.23 gC/m^(2)。3)当降水量小于450 mm时,温度与草地NPP呈正相关;当降水量大于450 mm时,温度与草地NPP呈负相关。【结论】三江源地区草地NPP呈自东南向西北递减的空间格局;不同草地类型中,高寒草甸类年均NPP大于高寒草原类年均NPP,且高寒草原类年均NPP有显著的增加趋势;三江源地区的草地NPP与降水量呈显著相关关系,温度对该地区的草地NPP也有影响。

我国区域多维发展综合测度及时空演变特征

本文基于多维视角,采用基于敏感性分析的指标筛选法构建了中国省域多维发展指标体系,并引入区域多维发展测度模型对中国省域的多维发展指数进行了测算,运用ArcGIS中自然断裂法,在中国省域划分为5个类别进行地图可视化,分析其空间差异,进而采用探索性时空数据分析方法,探索多维发展时空动态交互特征。结果表明:⑴综合测度表现出极大的空间差异;⑵中国省域的发展水平有显著区域差异,总体表现为北部地区发展程度明显低于南部地区;⑶中国省域多维发展局域空间格局呈现分化现象总体空间分布从中部向西南、东南扩散呈上升趋势。通过本研究,以期为区域均衡发展提供理论依据,也为乡村振兴和区域绿色可持续发展提供决策参考。

基于CEEMDAN-LSTM模型的郑州市月降水量预测

降水预测对农业生产和水资源利用具有重要意义。由于单一模型难以准确预测降水量,文章建立了基于完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和长短期记忆神经网络(LSTM)的耦合模型,对郑州市月降水量进行预测,并与LSTM模型、EEMD-LSTM模型和CEEMDAN-SVR模型的性能进行了比较。结果表明,CEEMDAN克服了EEMD存在重构误差和模态混叠的问题,提高了LSTM模型的预测性能;CEEMDAN-LSTM模型对郑州市月降水量预测的均方根误差是15.01mm,平均绝对误差是11.31mm,决定系数为0.932,显著优于其他模型。提出的CEEMDAN-LSTM模型简单有效,对郑州市月降水量序列里的峰值和谷值也能准确预测。

甘南高寒草甸土壤有机碳储量时空分布特征的模拟分析

以甘南州高寒草甸为研究对象,利用CENTURY模型,根据甘南州及周边气象站点1971—2020年的月值气象数据和土壤类型数据,将CENTURY模型参数本地化,使其适用于甘南高寒草甸土壤有机碳储量模拟。对模拟结果进行时空统计,得到甘南州土壤有机碳储量(0~20 cm^(-2))的空间分布和时序变动情况。结果表明:甘南州土壤有机碳储量呈由西南向东北递减,由西向东递减的分布特征,且土壤总有机碳储量与慢性土壤有机碳储量的变动趋势较为一致;1971—2020年甘南州平均土壤有机碳储量为8444.40 g·m^(-2),其中各组分库的土壤有机碳储量分别为270.12 g·m^(-2)(活性)、4516.70 g·m^(-2)(慢性)、3478.77 g·m^(-2)(惰性)。土壤有机碳储量高值地区主要是碌曲县和玛曲县,而合作市的有机碳较低。海拔、气温、降水均对土壤有机碳储量有影响,且土壤有机碳储量的变化在空间上与海拔和降水的变动具有一致性,随温度的升高土壤有机碳储量呈下降趋势。