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基于FLUXNET的CLM模型生态系统呼吸模拟验证

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应用与环境生物学报 2019年第4期25卷 862-876页

作者：郭舒艳任小丽盖艾鸿张黎李攀葛蓉李睿何洪林甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002 中国科学院大学北京100190 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

准确估算陆地生态系统呼吸(Ecosystem respiration,RE)对全球陆地生态系统碳收支研究具有重要意义.模型模拟是估算陆地RE变化的一种常用手段.然而目前陆地生态系统过程模型的RE模拟尚未得到充分验证.基于耦合模式比较计划第五阶段(Coupl... 详细信息

准确估算陆地生态系统呼吸(Ecosystem respiration,RE)对全球陆地生态系统碳收支研究具有重要意义.模型模拟是估算陆地RE变化的一种常用手段.然而目前陆地生态系统过程模型的RE模拟尚未得到充分验证.基于耦合模式比较计划第五阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)的通用陆面模型(Community land model,CLM)RE模拟结果和全球通量网(FLUXNET)66个站点的涡度相关通量观测数据(277条站点年数据)评估CLM模型对RE的模拟效果.结果表明:(1)在空间尺度上,CLM低估了高纬度站点RE,高估了低纬度站点RE,但高纬度低估量更大导致空间格局整体低估(相对误差为-3.56%).(2)在时间尺度上,CLM模型基本捕捉了RE的年际和季节变化,相关系数分别为0.60(P < 0.001)和0.63(P < 0.001);CLM低估年尺度和月尺度的RE(以C计),绝对误差分别是-182.21 g m-2 a-1、-120.16 g m-2 mon-1,相对误差分别是-17.84%、-10.60%.(3)CLM模型对不同植被功能型的RE模拟效果不同,由优及差依次为混交林、常绿针叶林、草地、农田、落叶阔叶林、常绿阔叶林.本研究在时空尺度上量化了CLM模型的生态系统呼吸模拟误差,并分析了土壤呼吸Q10和MRbase参数以及土壤碳库模拟等因素的影响,可为CLM模型的生态系统呼吸模块参数优化提供依据,进而提升其模拟精度.

关键词：生态系统呼吸通用陆面模型(CLM) 全球通量网(FLUXNET) 模拟效果

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基于DEM的云南楚雄市地质灾害区划研究

楚雄师范学院学报 2020年第3期35卷 138-143页

作者：王学良盖艾鸿刘静楚雄师范学院地理科学与旅游管理学院云南楚雄675000 甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070

楚雄市是一个地质灾害多发,以滑坡、泥石流为主的城市,地质灾害对于当地人民的人身和财产造成了巨大损失。本文基于DEM数据,运用ArcGIS技术,分析坡度、坡向与地质灾害易发区划的关系,对研究区地质灾害易发区进行划定。通过研究调查发现... 详细信息

楚雄市是一个地质灾害多发,以滑坡、泥石流为主的城市,地质灾害对于当地人民的人身和财产造成了巨大损失。本文基于DEM数据,运用ArcGIS技术,分析坡度、坡向与地质灾害易发区划的关系,对研究区地质灾害易发区进行划定。通过研究调查发现,地质灾害高易发区占总面积的15.4%,分布在树苴乡、三街镇、八角镇、西舍路乡、中山镇全部及新村镇和大过口乡的部分区域;地质灾害中易发区占总面积的36.4%,主要分布在大过口乡、新村镇、大地基乡、东华镇、子午镇的云龙、挖铜村委会,鹿城镇的新村、山咀子村委会和苍岭镇的部分地区;地质灾害低易发区占总面积的47.1%,分布在吕合镇、紫溪镇、东瓜镇、鹿城镇的大部及苍岭镇的部分地区;地质灾害非易发区只占总面积的1.1%,分布在坝区的楚雄盆地、苍岭盆地和子午盆地。

关键词：楚雄市 DEM 坡度坡向地质灾害

岷江源区亚高山森林-高山草地生态系统界面土壤无机磷赋存特征及其影响因子

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草业科学 2023年第3期40卷 603-615页

作者：石钰琛宋怡珂周俊盖艾鸿石凝孙建王金牛吴彦甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 中国科学院成都生物研究所四川成都610041 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所海南海口571101 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 中国科学院大学北京101408 中国科学院青藏高原研究所北京100101 西藏生态安全屏障生态监测站网芒康生态站西藏昌都854500

土壤无机磷是高寒生态系统有效磷的重要来源,研究亚高山森林-高山草地生态系统界面的土壤无机磷组分动态及其影响因素有助于深刻理解该生态系统的生物地球化学循环过程。本研究采用Tiessen修订的Hedley磷素分级法,分析了岷江源区卡卡山... 详细信息

土壤无机磷是高寒生态系统有效磷的重要来源,研究亚高山森林-高山草地生态系统界面的土壤无机磷组分动态及其影响因素有助于深刻理解该生态系统的生物地球化学循环过程。本研究采用Tiessen修订的Hedley磷素分级法,分析了岷江源区卡卡山和斗鸡台亚高山森林-高山草地生态系统界面不同深度土壤(0-15和15-30 cm)无机磷组分的季节动态(生长初期、生长盛期、生长末期)和空间赋存特征及其主要影响因子。结果表明:1)不同形态土壤无机磷的含量受到生长期、植被类型及其交互作用的显著影响(P<0.05);斗鸡台土壤活性无机磷(NaHCO_(3)-Pi)含量在生长季初期最低;卡卡山草甸(56.0 mg·kg^(-1))、树种线(68.4 mg·kg^(-1))和密闭森林(65.7 mg·kg^(-1))土壤活性无机磷含量在生长季末期最高(P<0.05);两处生态系统界面的土壤中等活性无机磷(NaOH-Pi)含量在生长季末期均达到最高值(P<0.05)。2)密闭森林样带的土壤无机磷主要形态是活性无机磷,HCl-Pi是树种线样带土壤无机磷的主要形态,中等活性无机磷和残留无机磷(Residual-P)是草甸区土壤无机磷的主要形态。3)土壤有机碳、全氮、全磷、含水量、酸碱度以及土壤碳氮磷化学计量比与土壤无机磷组分含量显著相关(P<0.05)。研究结果表明,生长期、植被类型和土壤理化性质与无机磷组分的变化显著相关。

关键词：青藏高原磷的有效性树线交错带生长时期植被带类型土壤理化性质生态化学计量比

三江并流核心区亚高山森林非生长季净生态系统CO_(2)交换量及其影响因素

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生态学报 2023年第14期43卷 5967-5979页

作者：朱牛王金牛王旭峰罗栋梁申承盖艾鸿中国科学院成都生物研究所成都610041 甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 西藏生态安全屏障生态监测网络芒康生态监测站昌都854500 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000

采用开路式涡度相关系统,针对三江并流核心区西藏红拉山滇金丝猴国家自然保护区,通过测量和分析非生长季亚高山常绿针叶林净生态系统碳交换量(NEE),探讨了亚高山森林非生长季CO_(2)通量特征及其主要影响因子。保护区常绿针叶林NEE值在... 详细信息

采用开路式涡度相关系统,针对三江并流核心区西藏红拉山滇金丝猴国家自然保护区,通过测量和分析非生长季亚高山常绿针叶林净生态系统碳交换量(NEE),探讨了亚高山森林非生长季CO_(2)通量特征及其主要影响因子。保护区常绿针叶林NEE值在非生长季具有明显“U”型变化曲线,白天表现为碳吸收,夜间表现为碳释放,日间CO_(2)吸收高峰介于12:00到15:00之间,平均每天碳汇时间在10 h左右。非生长季各月NEE大小依次为:4月>3月>2月>11月>1月>12月。研究期内气温(T)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)和光合有效辐射(PAR)等气象因子对净生态系统CO_(2)交换量影响显著。此外,森林碳吸收对温度响应敏感,光合作用在整个非生长季较为明显。各影响因子中光合有效辐射对碳交换影响最大;夜间NEE与5 cm土壤温度呈极显著相关性(P<0.01)且NEE随着土壤温度升高而增大;整个非生长季NEE、生态系统呼吸量(Re)和总生态系统CO_(2)交换量(GEE)分别为-596.759 g CO_(2)/m^(2)、582.849 g CO_(2)/m^(2)和-1179.608 g CO_(2)/m^(2)。该亚高山常绿针叶林生态系统与青藏高原其他生态系统类型相比具有明显的碳汇功能。

关键词：涡度相关碳通量环境因子常绿针叶林青藏高原

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格尔木市盆地地区土地生态安全动态评价研究

中国农学通报 2015年第4期31卷 250-257页

作者：马志昂盖艾鸿孙林军甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070

为了进行区域土地生态安全评价研究,采用压力-状态-响应(PSR)模型,构建了土地生态安全动态评价模型,然后运用均方差法计算得到各指标的权重,再利用综合指数法计算格尔木市盆地地区的2000、2005、2010年3个不同时期土地生态安全分值,并... 详细信息

为了进行区域土地生态安全评价研究,采用压力-状态-响应(PSR)模型,构建了土地生态安全动态评价模型,然后运用均方差法计算得到各指标的权重,再利用综合指数法计算格尔木市盆地地区的2000、2005、2010年3个不同时期土地生态安全分值,并进行等级划分。结果表明,生态安全度总体上呈上升趋势,土地生态安全综合指数从2000年的0.3740上升到2010年的0.5899,基本靠近良好状态。其中2000—2005年上升比较平缓,而2005—2010年上升强度比较大。后一阶段是前一阶段的3倍。

关键词：土地生态安全格尔木盆地压力-状态-响应

岷江源区两种优势针叶树当年生小枝性状与生物量分配随海拔的分异规律

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生态学报 2023年第23期43卷 9814-9826页

作者：张宁王金牛石凝王丽华朱牛田炳辉张林盖艾鸿甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 中国科学院成都生物研究所成都610041 西藏生态安全屏障生态监测网络芒康生物多样性与生态监测站昌都854000 中国科学院大学北京100049 阿坝师范学院汶川623002 中国科学院青藏高原研究所北京100101

当年生小枝具有较少的次生组织,同时是植物分支系统中最具活力的部分,木本植物当年生小枝性状与生物量分配的海拔变化是理解物种对不同生境适应策略的重要内容。通过分析青藏高原东缘岷江源区两种优势亚高山针叶乔木(紫果云杉和岷江冷杉... 详细信息

当年生小枝具有较少的次生组织,同时是植物分支系统中最具活力的部分,木本植物当年生小枝性状与生物量分配的海拔变化是理解物种对不同生境适应策略的重要内容。通过分析青藏高原东缘岷江源区两种优势亚高山针叶乔木(紫果云杉和岷江冷杉)当年生小枝性状(茎长、茎粗、比茎长)与不同部位器官(茎、叶)的生物量随天然生境的海拔(3500—3550 m、3650—3700 m和3800—3850 m)变化,尝试揭示两物种当年生小枝在不同海拔下的生物量权衡及其生长策略。结果表明:(1)不同海拔下茎生物量种间差异大于种内差异,3650—3700 m处的茎生物量变异最大(128.4%)。(2)云杉的茎生物量、总叶生物量与海拔间存在显著的负相关关系(P<0.05),比茎长与海拔呈显著正相关(P<0.05);冷杉的总叶生物量与海拔间为显著负相关关系(P<0.05)。(3)随着海拔的升高,云杉茎生物量分配比逐渐从33.0%降低到27.0%;而冷杉的茎生物量分配比则从23.0%渐增至28.0%。(4)3500—3550 m和3650—3700 m两处的云杉茎生物量与总叶生物量、茎长与茎粗呈异速生长关系;3500—3550 m、3650—3700 m和3800—3850 m三处的冷杉茎生物量与总叶生物量、茎长与茎粗一直呈现异速生长关系。两种针叶树的茎生物量分配比及相关性状随海拔的变化差异表明冷杉更适应高海拔的胁迫环境。

关键词：岷江源区海拔当年生小枝植物性状异速生长适应性策略

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GIS支持下可利用土地资源研究——以庆阳市为例

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中国农学通报 2014年第17期30卷 289-293页

作者：王丽丽王永刚盖艾鸿甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 长沙理工大学长沙410015

为了研究庆阳市可利用土地资源的数量、质量以及空间分布状况,运用GIS空间分析技术,对土地利用现状图、高程数字模型图、坡度分级图进行空间叠加,计算出庆阳市可利用土地资源的面积,并运用SPSS软件进行丰度分级。结果表明:庆阳市的可利... 详细信息

为了研究庆阳市可利用土地资源的数量、质量以及空间分布状况,运用GIS空间分析技术,对土地利用现状图、高程数字模型图、坡度分级图进行空间叠加,计算出庆阳市可利用土地资源的面积,并运用SPSS软件进行丰度分级。结果表明:庆阳市的可利用土地资源的面积3848.61 km2,人均可利用土地资源面积0.14 hm2/人。可利用土地资源相对较丰富,但各个县区分布不均衡,可利用土地资源质量欠佳,土地利用的制约因素较多,难度较大。

关键词：可利用土地资源 GIS 空间分析

生态退化与恢复对三江源区土壤保持功能的影响

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水土保持通报 2017年第3期37卷 7-14页

作者：康惠惠潘韬盖艾鸿刘玉洁甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。... 详细信息

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。[结果]三江源地区从2000—2010年的生态系统经历了显著的退化和恢复过程。不同覆被类型下土壤保持能力依次为:林地>耕地>高覆盖度草地>中覆盖度草地>低覆盖度草地>湿地>未利用地。在研究区生态退化及恢复的过程中,2000—2010年的单位面积潜在流失量从1.25×10~4 t/hm^2增加到1.50×10~4 t/hm^2,单位面积实际流失量从2000年的3 200t/hm^2增加到2005年的3 500t/hm^2,至2010年持续增加到3 800t/hm^2。在生态恢复过程中,三江源区高覆盖度草地及湿地面积增加,从一定程度上减轻生态系统退化的趋势,三江源区单位面积土壤保持量从2000年的9 300t/hm^2,增加到2005年的1.03×10~4 t/hm^2,直至2010年三江源区单位面积土壤保持量为1.11×10~4 t/hm^2。[结论]土地覆被类型及植被覆盖程度对土壤保持功能有重要影响,三江源的生态退化与恢复过程与源区土壤保持功能变化联系紧密。

关键词：生态退化生态恢复三江源区土壤保持生态系统服务

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近12年美国大豆种植格局的时空演变研究

国土与自然资源研究 2022年第2期 27-33页

作者：张涛盖艾鸿鲁聪聪石钰琛王小平甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 中国气象局兰州干旱气象研究所中国气象局/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室甘肃兰州730000

我国是全球最大的大豆消费国和进口国,而美国是最大的大豆生产国和出口国,研究美国大豆种植格局的时空演变特征,分析其变化趋势,为我国大豆生产提供重要参考,降低我国对美国转基因大豆的依赖程度,有利于我国大豆产业的健康、可持续发展... 详细信息

我国是全球最大的大豆消费国和进口国,而美国是最大的大豆生产国和出口国,研究美国大豆种植格局的时空演变特征,分析其变化趋势,为我国大豆生产提供重要参考,降低我国对美国转基因大豆的依赖程度,有利于我国大豆产业的健康、可持续发展。本研究以美国农业部提供的NASS-CDL计划数据和美国大豆生产的农业基础数据,利用ArcGIS 10.2提取了2008-2019年美国大豆种植的面积数据,运用土地利用动态度变化法和重心转移法,分析了近12年来美国大豆种植格局的时空演变特征,并分析种植面积与其他变量间的相关性。结论表明,近12年来美国大豆种植面积总体呈现先增后减的趋势,大豆种植集中在中部平原、密西西比河流域附近;2011年和2019年,受气候和进出口贸易的影响,种植面积明显减少;2017年受大豆市场价格的影响,种植面积有所增加;2010年、2011年、2016年、2018年和2019年,种植面积的变化率均小于0;近12年美国大豆种植面积的总动态度为0.47%,前3期的动态度均呈增长趋势;在综合因素的驱动下,大豆种植重心明显向西北—东南—东北方向移动,总体移动距离约144.93 km;近12年美国大豆种植面积与大豆产量、出口量、压榨量呈正相关,且具有较好的一致性。

关键词：美国大豆种植面积时空演变重心迁移相关性