兰州市南北两山土壤水分遥感反演及植被需水量估算

探究西北干旱区土壤水分和植被需水量动态变化特征,可为生态恢复不同阶段所需水资源量及水资源优化配置提供科学依据。以兰州市南北两山为研究区,基于Sentinel-2 L2A和Landsat 8 OLI遥感影像,结合实测土壤0～10 cm的111个数据,分别构建垂直干旱指数(Perpendicular Drought Index,PDI)、改进型垂直干旱指数(Modified Perpendicular Drought Index,MPDI)和植被调整垂直干旱指数(Vegetation-adjusted Perpendicular Drought Index,VAPDI)土壤水分反演模型,并采用4种模型指标定量决定系数(R2)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)、均方根误差(RMSE)对模型反演的效果进行精度评价,选出最优的土壤水分反演模型并结合土壤水分限制系数,与研究区2019年林地、草地和耕地植被面积的空间数据、各站点生长季内的参考作物蒸散量,构建植被生态需水量模型,厘清研究区内土壤水分、植被需水量时空变化特征。结果表明：(1)2种数据源下的PDI、MPDI、VAPDI和实测...     

兰州市南北两山绿化工程环境经济损益分析

兰州市南北两山经70余年的人工造林,现有造林面积9333.3hm2,林草覆盖率为17.59%。其余大部分地域仍为荒山秃岭。为此政府决定投资16.8亿元,新增造林面积32000hm2,使总绿化面积达到41333.3hm2。经计算,两山绿化工程实施后(2007年),年可产生生态效益14119.5万元;经济效益32057.1万元;整体效益46176.6万元。并具有调节气候、消纳污染物、吸收二氧化碳,施放氧气、杀菌、抗逆自然灾害等方面的环境效益。     

兰州市南北两山造林树种的生长过程解析

兰州市南北两山的绿化是为当地居民营造良好居住环境的重要工作,该地区造林树种生长规律更是植被恢复中树种选择和抚育管理的依据。以2005年在兰州市甲子坪1号和2号试验地以及2006年在皋兰山试验地栽植的侧柏和山杏为对象,通过树高和胸径调查以及树干解析,对其生长特性进行研究。结果表明:在2014年调查时,甲子坪1号和2号试验地以及皋兰山试验地的侧柏平均树高分别为3.0 m、3.7 m和3.0 m,平均胸径分别为3.5 cm、5.2 cm和3.0 cm,侧柏的存活率为80%~88%,山杏的存活率达到80%以上。2008—2014年的3次调查结果表明,侧柏的树高平均增长量为0.15~0.18 m·a~(-1),山杏的树高平均增长量为0.17~0.20 m·a~(-1)。对侧柏优势木(树高4.5 m)、平均木(树高3.5 m)和劣势木(树高2.8 m)的树干解析得出,侧柏苗期(栽植后3 a)的高生长速率为0.3~0.4 m·a~(-1),个体间没有显著差异,但造林3 a后优势木的高生长速率为0.2~0.4 m·a~(-1)、平均木为0.2 m·a~(-1)、劣势木为0.1~0.2 m·a~(-1),个体间差异显著。     

氢氧稳定同位素指示的呼和浩特地区土壤水的补给特征

土壤水中的氢氧稳定同位素特征包含了水在包气带中的迁移信息,因此,分析土壤水中的氢氧稳定同位素的变化特征可以追踪土壤水的迁移过程.文中主要对呼和浩特地区西南部两个孔的包气带土壤剖面中氢氧稳定同位素随深度的变化特征进行了分析,并对呼和浩特地区降水、土壤水和地下水之间的同位素组成进行了比较.结果表明:该区土壤表层的水中的δ2H和δ18O受到降水中的δ2H和δ18O的直接影响,同时受到蒸发作用的影响,同位素值产生富集,之后变化幅度逐渐减小,逐渐接近地下水中的同位素值,显示出土壤底部的水分与地下水的交换比较活跃;通过对比该区降水、土壤水和地下水的同位素值,发现该区土壤水的补给来源主要为降水,且降水的补给为季节性补给,补给季节主要是秋季.     

基于蒸发皿实验的大气水汽氢氧稳定同位素模拟

大气水汽氢氧稳定同位素直接反映了水在大气中输送、混合和相变等过程的关键信息,通过蒸发皿实验可以模拟大气水汽氢氧稳定同位素组成,但模拟方法的可靠性仍需要实测资料的验证.于2019年9-11月在甘肃兰州进行了蒸发皿实验,对逐日大气水汽氢氧稳定同位素进行模拟,同期利用在线大气水汽氢氧稳定同位素分析仪进行实时监测从而对模拟结果...     

沙柳稳定碳同位素值的特点及其水分利用效率

通过对沙柳5个种源苗木叶片不同月份稳定碳同位素组成(1δ3C)的测定,研究不同种源沙柳δ13C值的特点,试图找出影响δ13C值季节变化的关键环境因子。结果表明:沙柳碳同位素值在-26.753‰~-29.915‰之间变化,其中,乌审旗和榆林种源1δ3C值较高,表明在该试验条件下具有较高的水分利用效率;叶片与枝条相比,δ13C值在6月和8月差异明显,达到0.930‰~2.469‰;而枝条的碳同位素值差异较小,为0.032‰~0.838‰;沙柳δ13C值在不同月份间有显著性差异,6月δ13C值明显高于8月;在将各环境因子分离开的情况下,主要研究了大气相对湿度对植物的1δ3C值季节变化的影响,结果显示,δ13C值随大气相对湿度的降低而偏重。     

基于景观生态视角的兰州市城市化空间模式定量研究

以1994、2000、2006和2010年夏季的Landsat TM/ETM影像为数据源,利用ENVI4.5、ARCGIS10、Fragstas3.3软件,从景观生态角度,选用斑块密度、边界密度、景观形状指数、香农多样性指数和蔓延度指数,定量分析了兰州市的城市化空间模式,结果表明:1)城市化进程中,城市的空间发展是以外部扩张和内部填充两种形式实现的;2)兰州市1994到2010年建成区面积急剧增加,边界密度、景观形状指数、香农多样性指数随之上升,蔓延度指数不断减少,1994到2006年斑块密度不断增加,说明1994到2010年间,兰州市主要以外部扩张为主,内部填充为辅;3)从2006到2010年斑块密度下降的趋势,可以看出,未来几年,兰州市城市空间发展可能会转化到以内部填充为主,外部扩张为辅的阶段。     

氢氧稳定同位素对达里湖水体蒸发与补给来源的指示作用

为了研究稳定同位素质量平衡法在寒旱区封闭型内陆湖泊水量平衡计算中的适用性,以内蒙古高原达里湖作为研究区域,基于流域水体样品中氢氧稳定同位素(δD、δ18O)特征分析,讨论了 δD、δ18O对水体蒸发和补给来源的指示作用.结果表明:夏季达里湖水体氢氧稳定同位素值不断减小,其主要受到降水过程的影响;冬季结冰过程使得氢氧同位...     

基于CT扫描的不同土地利用类型土壤大孔隙特征及其入渗能力研究

土壤大孔隙是土壤优先流的主要通道,其直接影响着土壤水分运移及污染物迁移,量化大孔隙三维特征,有助于深入理解土壤水分运移机理。因此,文中结合CT扫描及土柱水分穿透试验,对比了林地、草地两种土地利用类型下的大孔隙三维结构特征及其土壤入渗能力,并分析了大孔隙结构特征与土壤水力学特性之间的关系。主要结论如下：1)土地利用方式对土壤大孔隙特征影响显著,林地大孔隙发育程度相对更好,其土壤大孔隙度,大孔隙数量均大于草地,同种土地利用类型下不同种植物的根系特征对大孔隙的结构和分布也具有重要影响。2)植物根系能显著改变土壤入渗能力,林地土壤初始入渗能力较草地更强,大孔隙度在入渗初期会对渗透产生较大影响。然而在经过一段时间入渗后,两种土地利用方式下土壤入渗能力较入渗初期会发生较大的改变。3)大孔隙度与穿透时间之间为显著负相关关系;平均迂曲度、累计入渗量、累计节点数与各入渗指标之间相关关系不显著。     

西伯利亚落叶松树轮稳定碳同位素对气候的响应

利用采自阿尔泰山南坡东段正格采点的西伯利亚落叶松树轮样本,建立树轮宽度年表,对比宽度年表,按照树轮稳定碳同位素研究步骤,提取树轮稳定碳同位素序列（δ¹³C）和去趋势序列（DS）。分析表明：阿尔泰山南坡东部近160 a西伯利亚落叶松树轮δ¹³C变化于-22.8‰～-25.4‰,平均值为-24.0‰,变差系数-0.017。相关分析表明：正格采点树轮宽度序列对各气候要素相关不显著;树轮去趋势序列（DS）对前期气候因子的响应也不敏感;在生长季内（5~9月）,树轮去趋势序列（DS）与富蕴气象站平均气温、平均最高气温和平均相对湿度有较好的相关性,树木生长季内的平均气温、平均最高气温与树轮去趋势序列（DS）显著正相关,6~7月平均最高气温与去趋势序列（DS）相关达到0.611（P<0.000 001);与生长季内平均相对湿度呈负相关关系,其中6~7月相对湿度与去趋势序列（DS）相关最高(r=-0.493, P<0.001),与7月降水量呈负相关关系(r=-0.459, P<0.01)。生长季内的平均最高气温和相对湿度对阿尔泰山西伯利亚落叶松树轮δ¹³C的响应最为敏感,阿尔泰山西伯利亚落叶松树木碳同位素分馏的主要控制因子为6~7月的平均最高气温,降水对树轮稳定碳同位素影响不大,相对湿度对树轮稳定碳同位素没有直接影响。     

基于D、~(18)O同位素和HYSPLIT4气团轨迹模型的黑河上游降水水汽来源研究

基于黑河上游祁连山区2012年10月至2013年9月间次降水事件的δD、δ~(18)O数据,建立了当地大气降水线方程δD=8.29δ~(18)O+17.13,并分析了各降水事件的氘盈余值特征,推断其水汽源区的气候条件相对干燥。结合HYSPLIT4气团轨迹模型计算结果,推断研究区降水全年主要受西风带水汽影响,春秋两季降水的水汽除了来自西风输送外,还混有局地和当地蒸散发水汽;夏季降水的水汽来源较为复杂,受到西风环流、内循环水汽以及少量东南亚季风水汽的综合作用;冬季的西风带水汽占有绝对优势。     

2,2-双(对氯苯基)-1-氯乙烯稳定氯同位素组成测定的氧化脱氯前处理方法

2,2-双（对氯苯基）-1-氯乙烯又称p,p'-DDE,是农药p,p'-DDT重要的一级降解产物,在环境中广泛存在,对哺乳动物具有显著的雄性激素受体干扰效应。p,p'-DDE的稳定氯同位素δ37Cl值的测定可用于环境中化合物的示踪及迁移转化研究。本文报道了采用离子色谱法测定Cl-产率和GasBench-IRMS离线法测定p,p'-DDE δ37Cl值的氧化脱氯反应条件的优化,确定了最佳氧化脱氯反应条件。以CuO为氧化剂,通过氧化脱氯反应将p,p'-DDE中的有机态氯转换为Cl-,比较了真空度、不同反应温度和不同反应时间对Cl-产率和δ37Clproduct SOMC/‰值的影响。结果表明:在真空环境下,当p,p'-DDE与足量CuO反应时,δ37Clproduct SOMC/‰值与Cl-产率在500~720℃范围内满足线性方程y=1.44x-4.41,R2为0.96。且在720℃、反应1 h的条件下,p,p'-DDE δ37Cl值的测定误差最小,在±0.15‰以内。