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石羊河流域植被生态质量时空变化动态监测

中国农业气象 2023年第3期44卷 193-205页

作者：任丽雯王兴涛胡正华刘明春王大为南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室南京210044 甘肃省武威市气象局武威733000 西北区域气候中心兰州730020

基于遥感和GIS技术,以MODIS NDVI为数据源,应用DEM和土地利用分类图,采用转移矩阵、一元线性回归模型等方法,对石羊河流域2000-2020年植被生态质量指数(Q)的时空变化特征进行研究,并对Q值基于不同海拔高度、坡度、坡向和植被类型的分布... 详细信息

基于遥感和GIS技术,以MODIS NDVI为数据源,应用DEM和土地利用分类图,采用转移矩阵、一元线性回归模型等方法,对石羊河流域2000-2020年植被生态质量指数(Q)的时空变化特征进行研究,并对Q值基于不同海拔高度、坡度、坡向和植被类型的分布特征进行分析。结果表明:(1)2000-2020年石羊河流域的平均Q值为9.8,南北差异较大,Q值与海拔高度和坡度呈正相关;(2)分析Q转移矩阵,流域植被生态质量处于改善之中,2000-2010年植被生态质量改善和退化面积占总面积的比例分别为30.0%和2.2%,2010-2020年分别为13.7%和10.9%;(3)2000年以来流域Q值平均每10a增加1.2,呈增加趋势(Slope>0.0)的区域面积占整个研究区面积的90.3%;(4)Q值呈增加趋势的面积随着海拔高度的增大呈波动变化,随着坡度的增大先增加后减小;(5)森林、草地和灌木丛植被类型Q值呈增加趋势所占比例均在60.0%以上;(6)研究区Q值与气温、降水的相关系数分别为0.352和0.281,气温是植被生长的主要影响因素。

关键词：植被生态质量指数转移矩阵一元线性回归模型时空变化石羊河流域

石羊河流域生态系统服务时空变化及其多尺度影响因素研究

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地理科学进展 2024年第2期43卷 276-289页

作者：石晶石培基李雪红王梓洋许澳康西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展实验室兰州730070 甘肃省土地利用与综合整治工程研究中心兰州730070

对生态系统服务时空变化的影响因素开展多尺度定量分析,是揭示生态系统服务演化机理和推进区域可持续发展的重要突破口。既有研究侧重于从行政或流域的等级确定研究尺度大小,缺乏科学合理的尺度划分方法。论文以石羊河流域为研究区,评... 详细信息

对生态系统服务时空变化的影响因素开展多尺度定量分析,是揭示生态系统服务演化机理和推进区域可持续发展的重要突破口。既有研究侧重于从行政或流域的等级确定研究尺度大小,缺乏科学合理的尺度划分方法。论文以石羊河流域为研究区,评估了食物供给、碳固存、产水量和防风固沙4种生态系统服务的时空变化特征,并应用小波分析和参数最优地理探测器模型确定了生态系统服务时空变化影响因素研究的最佳尺度及不同尺度下的主要影响因子。结果表明:①2000—2020年石羊河流域食物供给、碳固存、产水量和防风固沙4种生态系统服务均呈上升趋势。食物供给服务增幅最大,增幅为138.3%,碳固存、产水量和防风固沙服务增幅分别为0.97%、7.6%和9.5%。②根据4种生态系统服务的小波方差主周期,2000—2020年和2010—2020年分别构建了6个、2000—2010年构建了7个影响因素研究的特征尺度。③随着尺度增大,影响因子对生态系统服务时空变化的作用程度逐渐增强,且不同尺度的主要影响因子存在明显差异。食物供给和碳固存服务在小尺度上主要受人文因子影响,大尺度上受自然因子影响;产水量服务在不同尺度上始终受自然因子影响;防风固沙服务随尺度增大人文因子影响程度显著增强。④尺度增大过程中不同交互因子q值的增加趋势不同,其中碳固存和防风固沙服务中人文因子间的交互作用显著增强。论文通过小波分析改进了传统的多尺度序列构建方法,可为优化区域生态系统结构及制定多级生态系统管理决策提供参考。

关键词：生态系统服务小波分析多尺度参数最优地理探测器石羊河流域

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石羊河流域荒漠区植被类型、分布和数量特征

干旱区地理 2023年第11期46卷 1848-1857页

作者：郭方君马全林张锦春李得禄袁宏波陈芳魏林源张德魁甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070 甘肃省治沙研究所荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室培育基地甘肃兰州730070 甘肃省林业科学研究院甘肃兰州730020

石羊河流域荒漠区植被在遏制巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的合拢及保障区域绿洲生态安全方面发挥着极其重要的作用。为全面掌握石羊河流域荒漠区植被类型、分布及其生存现状,在解译卫片影像基础上,开展了多年实地调查,划分了荒漠植被类型,... 详细信息

石羊河流域荒漠区植被在遏制巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的合拢及保障区域绿洲生态安全方面发挥着极其重要的作用。为全面掌握石羊河流域荒漠区植被类型、分布及其生存现状,在解译卫片影像基础上,开展了多年实地调查,划分了荒漠植被类型,绘制了植被分布图,分析了典型荒漠植被群落的数量特征,为石羊河流域荒漠植被及其物种多样性保护利用提供依据。结果表明:(1)石羊河流域荒漠区植被类型较多,有4个植被型组、6个植被型、7个植被亚型、40个植被群系,具有典型的荒漠和草原化荒漠特征。荒漠区植被在流域内的空间分布差异明显,东部流沙分布较广,植被类型较为单一;北部戈壁与沙漠交错分布,植被类型及物种组成相对丰富。(2)石羊河流域荒漠区植被物种组成较为丰富,有57科255属486种,以温带荒漠植物为主,多年生草本、一年生草本和灌木分别占总物种数的49.59%、25.31%和18.93%,乔木、寄生草本和水生植物数量较少。石羊河流域荒漠区植被层片结构简单,群落建群种常为灌木和半灌木。(3)石羊河流域典型植物群落优势种的数量特征差异明显,从物种丰富度来看,石羊河流域荒漠区典型植物群落的物种丰富度介于2.1~16.3之间,平均物种数7.6种,以红砂+泡泡刺(Reaumuria songarica+Nitraria sphaerocarpa)群落物种最为丰富,为16.3种;珍珠柴+泡泡刺+尖叶盐爪爪(Caroxylon passerinum+Nitraria sphaerocarpa+Kalidium cuspidatum)群落次之,为14.5种;而白刺(Nitraria tangutorum)群落、合头藜(Sympegma regelii)群落、盐爪爪(Kalidium foliatum)群落和黑沙蒿(Artemisia ordosica)群落物种数最少分别为2.7种、2.6种、2.1种、2.6种。综上所述,石羊河流域荒漠植被区类型多样,组成物种相对丰富,但群落盖度、物种丰富度和多样性指数较低,因此要加强荒漠植被及其脆弱生境的保护和修复,以维持荒漠生态系统的多样性、稳定性、持续性,充分发挥生态防护功能。

关键词：植被类型群落分布物种组成物种多样性石羊河流域

石羊河流域典型畦灌玉米蒸散发量变化规律及归因分析

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灌溉排水学报 2023年第9期42卷 19-24页

作者：张霁杨天一于海超李思恩王月芯秦淑静郭慧王春雨中国农业大学石羊河实验站甘肃武威733009 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

【目的】明确石羊河流域典型畦灌玉米蒸散发量变化规律及其驱动因素。【方法】基于涡度相关系统,在2015—2018年于中国农业大学石羊河试验站对西北典型畦灌玉米蒸散发量进行了连续观测。基于偏相关分析及结构方程模型分析了玉米蒸散发... 详细信息

【目的】明确石羊河流域典型畦灌玉米蒸散发量变化规律及其驱动因素。【方法】基于涡度相关系统,在2015—2018年于中国农业大学石羊河试验站对西北典型畦灌玉米蒸散发量进行了连续观测。基于偏相关分析及结构方程模型分析了玉米蒸散发量与环境因子之间的关系。【结果】畦灌玉米生育期平均蒸散发量为524.3 mm,日平均蒸散发量为3.5 mm/d,生育期内日蒸散发量呈先上升后下降的单峰变化趋势,在7月达到峰值。净辐射量与蒸散发量之间的相关性最高,对蒸散发量影响程度较大的环境因子为净辐射量、温度、饱和水汽压差。结构方程结果表明,叶面积指数作为中间变量与蒸散发量之间存在正相关性。【结论】畦灌玉米生育期内日蒸散发量呈先上升后下降的变化趋势,净辐射量、温度、饱和水汽压差是对蒸散发量影响较大的环境因子。

关键词：石羊河流域畦灌玉米蒸散发量偏相关分析结构方程模型

石羊河流域参考作物蒸散发时空变化及其对气候变化的响应

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干旱地区农业研究 2022年第1期40卷 95-103页

作者：马亚丽许健张芮孙栋元牛最荣甘肃农业大学水利水电工程学院甘肃兰州730070

基于石羊河流域8个气象站点1984—2019年逐日气象资料,分析参考作物蒸散量(ET_(0))时空变化规律,多种定性与定量分析方法结合,揭示ET_(0)变化与气象因素间的相关关系,确定主导气象要素,探明ET_(0)变化对主导因子敏感程度及贡献。结果表... 详细信息

基于石羊河流域8个气象站点1984—2019年逐日气象资料,分析参考作物蒸散量(ET_(0))时空变化规律,多种定性与定量分析方法结合,揭示ET_(0)变化与气象因素间的相关关系,确定主导气象要素,探明ET_(0)变化对主导因子敏感程度及贡献。结果表明:石羊河流域ET_(0)上升趋势显著,流域大部分区域达到0.05显著性水平;空间上呈现由南向北逐渐增大,高值区(1148.89~1246.91 mm)位于民勤县,低值区(775.30~864.07 mm)位于张掖市肃南裕固族自治县、武威市天祝藏族自治县一带;ET_(0)四季变化排序为夏季(409.35 mm)>春季(303.36 mm)>秋季(184.84 mm)>冬季(85.6 mm),除冬季外空间分布由南向北逐渐递增;聚类分析及灰色关联度分析结果显示日平均温度(T)、平均相对湿度(RH)、日照时间(n)、降水量(P)、风速(u)为5个关键气象因素,通径分析结果显示T是最主要因素,P作用忽略不计。ET_(0)对气象因子T、n、u、RH变化的敏感性不同,RH是影响ET_(0)变化最敏感因素,且T、n、u与ET_(0)呈同向变化,RH与ET_(0)呈反向变化,贡献率分别为13.61%、0.48%、2.34%、2.86%。石羊河流域ET_(0)呈现增大趋势,是由于RH多年降低和T升高、n增加、u增大等共同作用,T升高是造成ET_(0)增加的主要原因。

关键词：参考作物蒸散量时空变化气候变化响应石羊河流域

石羊河流域水-粮食-能源-生态系统耦合协调发展研究

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长江科学院院报 2024年

作者：侯慧敏马海华王鹏全王万祯兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃省水利厅石羊河流域水资源利用中心青海民族大学土木与交通工程学院

为探究石羊河流域水-粮食-能源-生态系统（Water-Food-Energy-Ecosystem，WFEE）协调可持续发展，避免因单一资源的部门割裂式发展对其他资源部门造成危害，以西北内陆河流域之一的石羊河流域WFEE系统为研究对象，构建流域WFEE系统耦合... 详细信息

为探究石羊河流域水-粮食-能源-生态系统（Water-Food-Energy-Ecosystem，WFEE）协调可持续发展，避免因单一资源的部门割裂式发展对其他资源部门造成危害，以西北内陆河流域之一的石羊河流域WFEE系统为研究对象，构建流域WFEE系统耦合协调评价指标体系，采用CRITIC法对各子系统指标赋权，运用耦合协调度模型对石羊河流域WFEE协调发展水平及其时空演变特征进行研究，并对2020-2030年石羊河流域耦合协调度进行预测。结果表明：2000-2020年石羊河流域WFEE系统综合发展指数处于中等水平，能源子系统综合发展指数负增长；石羊河流域WFEE系统耦合度等级为高水平耦合；流域WFEE系统耦合协调度整体呈上升趋势，经历了轻度失调到良好协调共六个阶段；预测结果显示流域耦合协调度在预测期内处于良好协调向优质协调过渡阶段。研究成果可为石羊河流域的可持续管理和资源高效开发利用提供参考依据。

关键词：水-粮食-能源-生态系统 CRITIC赋权法综合发展指数耦合协调度石羊河流域

石羊河流域生态系统碳储量时空变化及多情景模拟

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3365-3375页

作者：许澳康胡梦珺石晶孟祥云白清竹郭婧玲刘烁雅张嗣阳西北师范大学地理与环境科学学院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

以石羊河流域为例,利用InVEST模型评估1990~2020年土地利用变化带来的碳储量效应,耦合PLUS模型模拟2035年在自然发展、生态保护、水资源约束和经济发展情景下土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明:石羊河流域土地利用主要以未利用地... 详细信息

以石羊河流域为例,利用InVEST模型评估1990~2020年土地利用变化带来的碳储量效应,耦合PLUS模型模拟2035年在自然发展、生态保护、水资源约束和经济发展情景下土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明:石羊河流域土地利用主要以未利用地,草地和耕地为主,占流域总面积的93%.1990~2020年石羊河流域耕地,水域和建设用地面积呈增长趋势,其余用地面积呈减少趋势.2020~2035年多情景模拟下,只有生态情境中林地和草地面积增加显著.1990~2020年流域碳储量整体呈增长趋势,其中以草地,未利用地和耕地碳储量贡献为主,占碳总量的86%.2020~2035年4种情景下的碳储量均有所增加,但生态保护情景中碳储量增加最为显著,共增加3.75×10^(6)t.自然发展情景和经济发展情景下,林地和草地转为耕地的面积远大于转入,碳储量损失较多.水资源约束情景下,耕地主要转出为草地和建设用地,其他各地类之间转换所承载的碳储量基本平衡.生态保护情景下,林地,草地等生态用地转入面积大于转出使区域碳储量增加.研究结果以期为石羊河流域提升陆地生态系统碳储量和规划未来国土空间提供科学依据.

关键词：碳储量 InVEST模型 PLUS模型土地利用石羊河流域

石羊河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素

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干旱区研究 2023年第5期40卷 818-828页

作者：任丽雯王兴涛刘明春王大为中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室甘肃兰州730020 武威国家气候观象台甘肃武威733000 西北区域气候中心甘肃兰州730020

利用CASA模型(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模拟石羊河流域2000—2020年植被净初级生产力(NPP),分析流域NPP的时空变化特征、稳定性和未来变化趋势,并从气候因素、地形因素和人类活动因素3个方面探讨对NPP的变化影响。结果表明:(1)... 详细信息

利用CASA模型(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模拟石羊河流域2000—2020年植被净初级生产力(NPP),分析流域NPP的时空变化特征、稳定性和未来变化趋势,并从气候因素、地形因素和人类活动因素3个方面探讨对NPP的变化影响。结果表明:(1)2000—2020年石羊河流域植被NPP多年平均值为291.01 g C·m^(-2)·a^(-1),呈不显著增加趋势,空间分布呈南高北低的分布格局。(2)2000年以来植被NPP呈增加趋势的区域占总面积的86.4%,其中极显著增加和显著增加的区域分别占6.7%和10.1%。(3)NPP变化在中等波动以上(变异系数Cv≥0.25)的区域所占比例为50.4%。(4)从未来变化趋势看,石羊河流域植被NPP恢复的持续性较弱,呈增加并反持续的地区所占比例达到57.1%。(5)流域的植被NPP变化与气温、降水均成正相关,对气温的响应更为敏感。NPP随海拔高度和坡度增加呈现增大后减小趋势,近年来流域实施的一系列人工造林、退耕还林还草等措施对植被NPP的增加具有明显促进作用。

关键词：植被净初级生产力时空变化驱动因素石羊河流域

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石羊河流域土壤水分和电导率的空间分布特征

中国沙漠 2023年第3期43卷 264-273页

作者：卫雨西陈丽娟席海洋张成琦甘开元雍天张金霞中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 甘肃农业大学水利水电工程学院甘肃兰州730070

土壤水盐空间分异特征是土壤盐碱化防治与改良的重要依据,也是盐碱地资源开发利用的重要基础。在流域尺度上,综合石羊河流域林地、草地、耕地、盐碱地、荒漠等不同土地利用类型土壤水盐分异特征的研究较少,难以支撑新时期变化环境下盐... 详细信息

土壤水盐空间分异特征是土壤盐碱化防治与改良的重要依据,也是盐碱地资源开发利用的重要基础。在流域尺度上,综合石羊河流域林地、草地、耕地、盐碱地、荒漠等不同土地利用类型土壤水盐分异特征的研究较少,难以支撑新时期变化环境下盐碱地的改良与利用需求。运用地统计学与传统统计学方法,对石羊河流域土壤水分和电导率的空间分异特征进行了研究,并分析了不同土地利用类型对土壤水盐分布的影响。结果表明:石羊河流域土壤含水量呈现西南高、东部和西部低的趋势,在剖面上由表层的8.75%向深层的10.19%逐渐递增。土壤电导率呈现东南和西南部低、东北和西北部高的趋势,中、重度盐碱化土和盐土的面积占流域总面积的56.55%。不同土地利用类型中,林地土壤平均含水量最高(21.08%),其次为耕地(15.60%)、盐碱地(12.40%)、草地(6.98%)和荒漠(1.60%)。盐碱地土壤平均电导率最高(8.55 dS·m^(-1)),其次为草地(1.28 dS·m^(-1))、荒漠(0.51 dS·m^(-1))、耕地(0.48 dS·m^(-1))和林地(0.18 dS·m^(-1))。土地利用类型对土壤水盐的垂直分布有显著影响,且土壤水分含量与海拔、植被生物量、盖度、密度显著正相关,与容重呈显著负相关。林地和草地的土壤水分含量与电导率相关性不显著,而耕地、盐碱地和荒漠的土壤水分含量和电导率显著正相关,表明从石羊河流域上游到下游,土壤盐分对土壤水分的依赖程度不断增强。

关键词：石羊河流域土壤水分土壤电导率土地利用类型空间变异