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兰州市南北两山5种典型人工林凋落物的水文功能

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应用生态学报 2020年第8期31卷 2574-2582页

作者：刘小娥苏世平甘肃农业大学林学院兰州730070

结合野外实地观测和室内浸水试验,对兰州市南北两山5种典型人工林(侧柏林、刺槐林、新疆杨林、侧柏+刺槐混交林、新疆杨+刺槐混交林)凋落物的持水特性进行研究。结果表明:不同林分类型凋落物的蓄积量在13.50~47.01 t·hm^-2,依次为新疆... 详细信息

结合野外实地观测和室内浸水试验,对兰州市南北两山5种典型人工林(侧柏林、刺槐林、新疆杨林、侧柏+刺槐混交林、新疆杨+刺槐混交林)凋落物的持水特性进行研究。结果表明:不同林分类型凋落物的蓄积量在13.50~47.01 t·hm^-2,依次为新疆杨+刺槐混交林>侧柏+刺槐混交林>侧柏林>刺槐林>新疆杨林。除侧柏林外,其他林分类型的半分解层蓄积量所占比例均高于未分解层。凋落物最大持水率在190.8%~262.7%,新疆杨+刺槐混交林最大,侧柏林最小。凋落物最大持水量在35.29~123.59 t·hm^-2,依次为新疆杨+刺槐混交林>侧柏+刺槐混交林>刺槐林>侧柏林>新疆杨林。凋落物的吸水速率在浸水0~1 h直线下降,1 h后降幅减缓,未分解层凋落物吸水速率小于半分解层。最大拦截量和有效拦截量(深)均为新疆杨+刺槐混交林>侧柏+刺槐混交林>侧柏林>刺槐林>新疆杨林,且新疆杨+刺槐混交林有较高的有效拦截率,表明新疆杨+刺槐混交林在兰州市南北两山有较好的保持水土和涵养水源能力。

关键词：兰州市南北两山林分类型凋落物持水特性

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兰州市南北两山主要灌丛凋落物持水特性

草业科学 2021年第6期38卷 1087-1096页

作者：刘小娥苏世平甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为探讨兰州市南北两山不同人工灌丛凋落物累积量及其持水特性,本研究采用野外实地观测和室内浸水相结合的方法,对兰州市南北两山4种主要灌丛类型[千头柏(Platycladus orientalis)、柽柳(Tamarix chinensis)、红砂(Reaumuria soongorica... 详细信息

为探讨兰州市南北两山不同人工灌丛凋落物累积量及其持水特性,本研究采用野外实地观测和室内浸水相结合的方法,对兰州市南北两山4种主要灌丛类型[千头柏(Platycladus orientalis)、柽柳(Tamarix chinensis)、红砂(Reaumuria soongorica)和红花锦鸡儿(Caragana rosea)]凋落物的累积量和持水特性进行了研究。结果表明,不同灌丛凋落物总蓄积量在0.44~48.51 t·hm^(-2),表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂。除红花锦鸡儿灌丛外,其他灌丛未分解层累积量所占比例高于半分解层。凋落物最大持水率为175.20%~323.73%,柽柳最大,红花锦鸡儿最小,未分解层凋落物的持水率小于半分解层。凋落物最大持水量在0.85~84.81 t·hm^(-2),表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂,红花锦鸡儿和千头柏灌丛凋落物持水量表现为未分解层小于半分解层,而柽柳灌丛相反。凋落物的吸水速率在浸水0~1 h直线下降,1 h后吸水速率下降幅度逐渐减小,未分解层凋落物的吸水速率小于半分解层。凋落物的有效拦蓄量在0.70~54.49 t·hm^(-2),表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂。因此,红花锦鸡儿灌丛在兰州市北山有较好的保持水土和涵养水源的能力。

关键词：兰州市南北两山灌丛类型凋落物持水特性

兰州市南北两山不同生境红砂种群数量动态研究

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自然资源学报 2011年第10期26卷 1726-1737页

作者：周资行李毅焦健甘肃农业大学林学院兰州730070

对兰州市南北两山不同生境天然分布的红砂种群进行数量动态研究,通过径级结构回归年龄结构,编制静态生命表,绘制生存函数曲线,计算动态指数及谱分析,结果表明:不同生境红砂种群均表现为幼龄个体多,中老龄个体少,种群在Ⅲ龄级时死亡率最... 详细信息

对兰州市南北两山不同生境天然分布的红砂种群进行数量动态研究,通过径级结构回归年龄结构,编制静态生命表,绘制生存函数曲线,计算动态指数及谱分析,结果表明:不同生境红砂种群均表现为幼龄个体多,中老龄个体少,种群在Ⅲ龄级时死亡率最高,随着年龄增加,死亡率有所降低,Ⅶ、Ⅷ龄级由于生理衰老死亡率上升,种群存活曲线均接近于Deevey-Ⅲ型,年龄结构均接近增长型,增长潜力阴坡山下(5.90%)>阳坡山下(5.62%)>阴坡山上(4.77%)>阳坡山上(3.79%),并存在明显的周期性,红砂种群的数量动态变化整体上受其生命周期中生物学特性的控制;由于坡向及海拔差异带来的环境异质性,阴坡山下红砂种群整体生长最佳,阴坡山上和阳坡山下次之,而阳坡山上的红砂种群危险系数最大,受环境和种内压力共同作用显著,应适当抚育,从而促进种群持续发育。

关键词：红砂生境种群数量动态静态生命表动态指数谱分析兰州市南北两山

兰州市南北两山土壤养分空间分布及其影响因子

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兰州大学学报（自然科学版） 2007年第3期43卷 53-57页

作者：张灵王绪芳王春燕赵陆强王刚兰州大学干旱与草地生态教育部重点实验室甘肃兰州730000 固原市六盘山林业局宁夏固原756400

分析了兰州南北两山土壤有机质、全氮及全磷的空间分布特征并重点探讨了植被类型与坡向、海拔、坡度等环境因子对土壤有机质、全氮、全磷空间分布的影响．研究结果表明:兰州南北两山土壤有机质和全氮空间分布变异非常显著,空间变异系数... 详细信息

分析了兰州南北两山土壤有机质、全氮及全磷的空间分布特征并重点探讨了植被类型与坡向、海拔、坡度等环境因子对土壤有机质、全氮、全磷空间分布的影响．研究结果表明:兰州南北两山土壤有机质和全氮空间分布变异非常显著,空间变异系数分别为55．946％,49．597％,而全磷空间分布差异不显著,空间变异系数仅为8．935％．植被类型对土壤有机质、全氮质量分数有重要影响,其中对土壤有机质质量分数的影响达到显著水平．土壤全磷质量分数不受植被类型影响,仅取决于土壤黄土母质．阴坡土壤有机质、全氮、全磷质量分数均高于阳坡的,其中有机质、全氮质量分数差异达到了显著水平;海拔与土壤有机质、全氮、全磷质量分数均呈极显著的正相关性;坡度与土壤有机质、全氮、全磷质量分数呈负相关性,但相关性不显著．

关键词：有机质全氮全磷空间分布兰州市南北两山

兰州市南北两山5种典型人工林土壤的渗透特性

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水土保持通报 2021年第3期41卷 69-75页

作者：刘小娥苏世平李毅甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

[目的]探讨不同树种组成的人工纯林和混交林在生长过程中对土壤渗透特性的改良程度,为该区域人工林营建过程中树种选择及现有林分的抚育管理提供科学依据。[方法]采用双环渗透法对甘肃省兰州市南北两山5种典型人工林分类型(侧柏林、新... 详细信息

[目的]探讨不同树种组成的人工纯林和混交林在生长过程中对土壤渗透特性的改良程度,为该区域人工林营建过程中树种选择及现有林分的抚育管理提供科学依据。[方法]采用双环渗透法对甘肃省兰州市南北两山5种典型人工林分类型(侧柏林、新疆杨林、刺槐林、侧柏+刺槐混交林和新疆杨+刺槐混交林)的土壤渗透特性(土壤初渗速率、稳渗速率、平均渗透速率和渗透总量)进行了研究。[结果]随土层深度(0—80 cm)的增加,土壤渗透性逐渐降低。不同林分类型土壤渗透性均表现为:新疆杨+刺槐混交林>侧柏+刺槐混交林>刺槐林>侧柏林>新疆杨林,混交林大于纯林;通用经验方程对各林分土壤渗透性的拟合效果最好,比较适合于描述研究区5种人工林土壤水分入渗过程,Horton方程次之,Kostiakov方程最差。土壤渗透性与土壤初始含水率、总孔隙度、有机质含量、全氮、无机氮呈极显著正相关,与毛管孔隙度、非毛管孔隙度呈显著或极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关。[结论]在今后兰州市南北两山植被重建过程中,应营造不同树种所组成的混交林人工植被,不宜大面积营造人工纯林植被类型。

关键词：兰州市南北两山人工林土壤渗透性土壤理化性质

兰州市南北两山土壤水分遥感反演及植被需水量时空分异

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兰州市南北两山土壤水分遥感反演及植被需水量时空分异

作者：徐存刚西北师范大学

学位级别：硕士

土壤水分作为陆地表面水循环过程中的基础参数,对植被生长以及区域生态系统的稳定等方面都会产生显著的影响。兰州市南北两山位于黄土高原西部边缘地带,区域气候干燥,年降水量少,蒸发强,土壤水分时空变化复杂,严苛的自然条件导致南北两... 详细信息

土壤水分作为陆地表面水循环过程中的基础参数,对植被生长以及区域生态系统的稳定等方面都会产生显著的影响。兰州市南北两山位于黄土高原西部边缘地带,区域气候干燥,年降水量少,蒸发强,土壤水分时空变化复杂,严苛的自然条件导致南北两山植被生长困难。但自南北两山环境绿化工程实施以来,大面积的植被恢复对该区生态环境产生了重要影响,同时也改变了区域地表水土过程和分布特征。因此,开展对南北两山地区土壤水分遥感反演与监测,获取区域土壤水分的时空分布结果,并依据需水量模型对南北两山植被生态需水量进行定量估算,对促进南北两山植树造林以及喷灌水资源的合理分配和高效利用具有重要的现实意义。基于此,本文以兰州市南北两山为研究区,以Sentinel-2 L2A和Landsat8 OLI两种遥感影像为数据源,结合南北两山表层土壤水分的实测数据,分别与垂直干旱指数(PDI)、改进型垂直干旱指数(MPDI)和植被调整垂直干旱指数(VAPDI)构建土壤水分反演模型,并对各反演模型进行验证和精度评价,最终选取反演精度高的Sentinel-2 L2A遥感影像和MPDI干旱指数对兰州市南北两山表层土壤水分进行反演与分析,最后依据植被需水量模型对兰州市南北两山植被需水量进行定量估算,分析其时空变化特征。主要结论如下:(1)基于Sentinel-2 L2A和Landsat 8 OLI遥感影像的PDI、MPDI和VAPDI与南北两山表层土壤水分实测数据之间均存在不同程度的线性负相关关系,平均R分别为0.37、0.64和0.59,说明运用高分辨率遥感影像红光波段(Red)和近红外波段(NIR)反射率计算的遥感干旱指数构建土壤水分遥感反演模型具有一定的可行性。从三种土壤水分遥感反演模型验证结果的四种模型验证精度评价指标的定量评价结果来看,Sentinel-2 L2A和Landsat 8 OLI两种遥感影像的MPDI土壤水分反演模型精度最高,且基于Sentinel-2 L2A为数据源构建反演模型的验证精度优于Landsat 8 OLI影像。因此,基于Sentinel-2 L2A遥感影像构建的MPDI反演模型的反演效果最优。(2)利用Sentinel-2 L2A遥感影像MPDI土壤水分遥感反演模型对兰州市南北两山2019年生长季共9个时点的表层土壤水分进行动态监测和时空变化分析,结果表明:研究区内不同时点的土壤水分均值整体呈波动增长趋势,土壤水分在春末夏初含量较低,夏季土壤水分含量相对较高,而后开始降低,因此要着重关注和预防春末夏初及秋旱的发生。从空间分布来看,生长季9个时点中除南山的东南部及西南部边缘地带为湿润和无干旱等级外,其他地区在不同时段内均发生不同程度的干旱;其中,发生轻旱的区域主要呈面状和条带状分布在北山的大部分地区及南山的北部;发生干旱的区域所占面积较小,主要呈条带状及零星点状分布于南北两山的沟谷地带;发生重旱的区域所占面积最小,多个时段面积占比不足1%,主要分布在北山的东部,该区域受人类活动影响较大,植被覆盖率较低,土壤水分受地表蒸散发的影响较大,因此导致土壤水分含量低,土壤干旱程度大。(3)根据兰州市南北两山植被需水量估算结果可知,兰州市南北两山4-10月的植被需水量均值呈波动下降趋势,其中植被需水量最大值为3985.66×10m,出现在7月份,最小值为979.11×10m,出现在10月份。4-9月南北两山大部分区域的植被需水量均在2000×10m以上,占林地、草地和耕地总面积的比例均达到50%以上,主要呈面状和条带状分布在南北两山的北部及南山的东南部地区。(4)南北两山环境绿化工程范围内土壤含水量整体较低,因此在预防整个环境绿化工程范围内干旱发生的同时,应着重关注和预防北山绿化工程范围内的干旱。在植被需水量上,应着重关注绿化工程范围内4-8月份植被需水量,其中夏季的7、8月份绿化区域需水量达到最高,因此这一时期应加大对绿化区范围内植被的灌溉用水量,保证植被正常生长。

关键词：土壤水分遥感反演干旱指数植被需水量兰州市南北两山

兰州市南北两山土壤侵蚀动态变化及生态安全评价

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兰州市南北两山土壤侵蚀动态变化及生态安全评价

作者：王浩西北师范大学

学位级别：硕士

兰州市是西北地区重要的交通枢纽和物流中心,也是丝绸之路的重要节点城市。兰州市南北两山是兰州市的生态保护屏障,是兰州市生态系统的重要组成部分。本研究以兰州市南北两山为研究区,首先计算出RUSLE模型中的五大土壤侵蚀因子;其次运用... 详细信息

兰州市是西北地区重要的交通枢纽和物流中心,也是丝绸之路的重要节点城市。兰州市南北两山是兰州市的生态保护屏障,是兰州市生态系统的重要组成部分。本研究以兰州市南北两山为研究区,首先计算出RUSLE模型中的五大土壤侵蚀因子;其次运用RUSLE模型对兰州市南北两山土壤侵蚀模数进行计算,分析南北两山土壤侵蚀时空动态变化和不同环境因子下土壤侵蚀特征;最后基于DPSIR模型构建生态安全评价体系,对兰州市南北两山生态安全进行分级,提出生态安全良性发展对策。研究结果表明:（1）在降水侵蚀力因子方面,1995、2000、2005、2010、2015和2018年兰州市南北两山平均降水侵蚀力因子R值分别为110.06、83.20、71.09、46.68、56.97和198.61MJ·mm/（hm·h）。空间上1995、2000、2005、2010年南北两山降水侵蚀力由东南向西北递减,2015和2018年南北两山降水侵蚀力由西部向东部递减。在土壤可蚀性因子方面,兰州市南北两山土壤容易遭受侵蚀的面积为1887.01km,占比94.63%,兰州市南北两山土壤整体易受侵蚀。在坡度坡长因子方面,兰州市南北两山坡度坡长呈带状分布,且南山坡度坡长明显大于北山。在植被覆盖与管理因子方面,1995、2000、2005、2010、2015和2018年兰州市南北两山平均植被覆盖与管理因子C值分别为0.34、0.43、0.56、0.50、0.40和0.57。在水土保持措施因子方面,南北两山水土保持措施因子的空间分布较为一致,变化并不明显。（2）兰州市南北两山1995、2000、2005、2010、2015和2018年土壤侵蚀模数平均值分别为16.59、16.24、17.16、10.04、15.77和25.83 t/（hm·a）,土壤年均侵蚀量为330.74×10～4t、323.80×10～4t、342.09×10～4t、200.20×10～4t、314.41×10～4t和515.14×10～4t。1995-2018年,兰州市南北两山平均土壤侵蚀模数呈波动下降趋势。兰州市南北两山1995、2000、2005、2010、2015和2018年土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,分布在南北两山的西北部和东南部。（3）土壤侵蚀在不同的环境因子下呈现不同的侵蚀特征。土壤侵蚀模数随着海拔的增加呈先上升后下降;土壤侵蚀模数随着坡度的上升而增加;草地和林地的平均土壤侵蚀模数较大,水域的平均土壤侵蚀模数最小;除了裸地,平均土壤侵蚀模数随着植被覆盖度的增加而降低。在绿化范围内土壤侵蚀模数低于绿化范围外,主要是降水、土壤和植被共同影响的结果;钙层土的土壤侵蚀模数最大,高山土的土壤侵蚀模数最小。地理探测器中因子探测的结果显示,影响兰州市南北两山土壤侵蚀的主要因素是地形,其次依次为土地利用类型、植被覆盖度、降水和土壤。（4）南北两山在1995、2000、2005和2010年生态欠安全的区域占主导,2015和2018年南北两山生态较安全的区域占主导。南北两山生态安全状况有明显的转好。

关键词：土壤侵蚀 RUSLE模型侵蚀强度生态安全评价兰州市南北两山

基于稳定同位素的兰州市南北两山土壤水入渗模式

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干旱区研究 2023年第11期40卷 1744-1753页

作者：钟晓菲张明军张宇王家鑫刘泽琛谷来磊西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室甘肃兰州730070 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

基于2018年4—10月兰州市南北两山不同海拔高度的降水和土壤水同位素数据,运用lc-excess法和lc-excess平衡方程定量分析兰州市南北两山的土壤水入渗过程,结果表明:土壤水lc-excess显示研究区土壤水入渗补给过程中活塞流模式和优先流模... 详细信息

基于2018年4—10月兰州市南北两山不同海拔高度的降水和土壤水同位素数据,运用lc-excess法和lc-excess平衡方程定量分析兰州市南北两山的土壤水入渗过程,结果表明:土壤水lc-excess显示研究区土壤水入渗补给过程中活塞流模式和优先流模式并存,7—8月,各采样点均出现优先流信号,lc-excess平衡方程表明活塞流模式对深层土壤水的贡献率约70%,而优先流的贡献率约30%。土壤含水量和土壤水lc-excess呈正相关关系,南北两山土壤水lc-excess在月尺度和深度上均无显著差异,表明南北两山深层土壤水入渗补给模式一致,均来自上层土壤水渗流的活塞流模式,但在植被覆盖率较高的南山,优先流模式出现较多,尤其在降水集中的7—8月。本文研究结果为认识兰州市南北两山黄土丘陵区的水文过程提供理论参考。

关键词：稳定同位素 lc-excess法活塞流优先流兰州市南北两山

基于氢氧稳定同位素的兰州市南北两山土壤蒸发时空变化及影响因素研究

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地理研究 2020年第11期39卷 2537-2551页

作者：车存伟张明军王圣杰杜勤勤马转转孟鸿飞瞿德业西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

基于2018年4—10月在兰州市南北两山采集的降水、河水及土壤样品,对不同水体中的氢氧稳定同位素进行测定,并应用Craig-Gordon模型分析了南北两山土壤蒸发的时空变化及其成因。结果表明:(1)兰州市局地大气水线LMWL斜率相比全球大气水线G... 详细信息

基于2018年4—10月在兰州市南北两山采集的降水、河水及土壤样品,对不同水体中的氢氧稳定同位素进行测定,并应用Craig-Gordon模型分析了南北两山土壤蒸发的时空变化及其成因。结果表明:(1)兰州市局地大气水线LMWL斜率相比全球大气水线GMWL较小,主要是相对湿度小,雨滴在下落过程中受到云下二次蒸发的影响。由表层0~10 cm至深层60~120 cm,土壤水δ2H和δ18O逐渐贫化,土壤水线SWL的斜率均呈现规律性增大,说明表层土壤受到的蒸发分馏最为强烈,随着土壤深度的增加,蒸发分馏逐渐减弱。(2)时间变化上,局地蒸发线斜率SLEL在4月较大,土壤蒸发较小,4—6月减小,土壤蒸发增大,6—8月趋于稳定,其中7月土壤蒸发最为强烈,自8月SLEL增大,土壤蒸发开始减小,一直减小至10月。(3)空间变化上,北山相比南山蒸发损失量f更为强烈,主要原因是北山气温、相对湿度和土壤含水量均高于南山。(4)2018年4—10月,各采样点蒸发损失量f达到峰值和谷值的时间相比降水δ18O均存在明显的滞后,主要原因是降水在土壤基质入渗过程中存在滞留。

关键词：氢氧稳定同位素土壤蒸发降水兰州市南北两山