兰州大学学报(自然科学版)

干旱农业与生态

  • 干旱绿洲区葡萄园蒸腾特征及其对环境因子的响应

    朱永泰;陈惠玲;秦文华;徐聪;张扬;朱高峰;

    以敦煌市干旱绿洲区葡萄园为研究对象,利用Flow3-1K包裹式茎流计获取2018年6-9月葡萄树液流数据,经过尺度拓展得到冠层尺度上的蒸腾,分析其变化特征;用小型自动气象站和土壤水分传感器监测气象因子和土壤含水量,从昼夜连续时间和特定时间点(7:00、14:00、21:00)两个时间维度分析蒸腾对环境因子的响应.结果表明,日尺度上,蒸腾呈现单峰曲线、昼高夜低的特征,夜间存在较弱蒸腾;不同天气下,蒸腾的变化会出现明显差异.月尺度上,6-9月日蒸腾在0.28~5.21mm/d变化,6月开始上升,7月达到最大,随后一直下降至9月;各月不同天之间中午时段蒸腾波动较大.昼夜连续时间上,影响蒸腾的主要环境因子是净辐射(R_n)和饱和水汽压差(V),其次是风速(S);特定时间点上,蒸腾对各环境因子的响应程度存在差异,其中R_n和V主导时间不同.蒸腾与R_n和V皆呈正相关,当R_n和V增加到一定程度时,蒸腾增速减缓甚至停止增加;当S上升到1.5 m/s左右时蒸腾会明显下降.V整体变化滞后于蒸腾,在到达峰值时间上最明显;R_n除了在8、9月到达峰值滞后蒸腾之外,整体与蒸腾几乎同步变化;S与V类似,整体变化滞后于蒸腾.以R_n、V、S建立的多元回归模型可以解释蒸腾93%的变化.

    2022年05期 v.58;No.263 569-578+587页 [查看摘要][在线阅读][下载 2534K]
  • 基于组合提取方式的土壤水混合滞后效应

    赵志刚;王水献;许翔;臧飞;

    为量化研究土壤水分库之间的混合滞后效应,采集天涝池流域祁连圆柏样地0~60 cm处的土壤作为研究对象,选择氢氧同位素组成差异显著的两种矿泉水作为实验用水.先用轻水浸湿烘干土样,再添加重水使其饱和,静置一定时间(0、8、24、72、120、168 h)后,利用离心分离与真空蒸馏法分别提取不同张力下的土壤水并测定其氢氧同位素值.利用多因素方差分析及时变混合模型确定各土层土壤水的混合平衡时间.结果表明,同一土壤样品在不同张力下的土壤水同位素组成差异显著,离心分离提取的低张力(<0.01 MPa)、中张力(0.01~0.10 MPa)下的土壤水氢氧同位素值要比真空蒸馏提取的高张力(>1.00 MPa)下的土壤水更富集.由数学统计分析与模型拟合结果可知,各土层土壤水氢氧同位素组成达到混合平衡的时间不同,自表层土壤向下分别为4.04 (0~15 cm)、4.75 (15~30 cm)、5.71 (30~45 cm)、6.46 d (45~60 cm).相关性分析表明,土壤砂粒与黏粒含量、饱和含水率、土壤容重等物理参数与混合平衡时间显著相关,土壤的物理特性是影响土壤水混合过程的主要因素.

    2022年05期 v.58;No.263 579-587页 [查看摘要][在线阅读][下载 2177K]
  • 气候变化下中国小麦与玉米适生区研究

    吕彤;郭倩;丁永霞;彭守璋;

    基于中国主要作物(春小麦、冬小麦、春玉米和夏玉米)站点分布数据及高空间分辨率的历史(1970-2000年)和未来时期(2081-2100年)气候数据,利用最大熵模型分析影响作物种植分布的主要气候因子,预测历史与未来适生区的变化.结果表明,影响春小麦、冬小麦种植分布的主要气候因子为年平均温度和最冷季平均温度;影响春玉米种植分布的主要气候因子为最暖季平均温度和年平均温度;影响夏玉米种植分布的主要气候因子为最干旱季平均温度、年平均温度和最冷季平均温度.历史时期,春小麦适宜区面积占比为48.22%,主要以轻度适宜为主,面积占比为26.52%;冬小麦适宜区面积占比为45.54%,主要以轻度适宜为主,面积占比为28.97%;春玉米适宜区面积占比为58.89%,主要以轻度适宜为主,面积占比为33.03%;夏玉米适宜区面积占比为34.69%,主要以轻度适宜为主,面积占比为24.23%.在未来时期社会共享经济路径(SSP)126情景下春小麦、冬小麦、春玉米和夏玉米适宜区面积占比分别增加5.71%、8.98%、8.22%和7.96%.在未来时期SSP245情景下春小麦、冬小麦、春玉米和夏玉米适宜区面积占比分别增加8.64%、14.56%、12.32%和15.76%.在未来时期SSP585情景下春小麦、冬小麦、春玉米和夏玉米适宜区面积占比分别增加10.79%、30.66%、16.58%和30.77%.在空间上,小麦和玉米的适宜种植区在3种SSP情景下呈现明显的向北和西北方向扩张的趋势.

    2022年05期 v.58;No.263 588-599页 [查看摘要][在线阅读][下载 2373K]

地质灾害与防治

  • 不同排水条件下饱和重塑黄土的三轴剪切强度特征

    张林;游子龙;陈存礼;李同录;

    为模拟不同排水条件下不同干密度饱和黄土的加载工况,在200 kPa围压下,用GDS三轴仪对不同干密度饱和重塑黄土开展固结排水、部分排(吸)水、固结不排水三轴剪切试验,得到应力-应变关系、超静孔压变化和q-p'有效应力路径,揭示不同干密度饱和黄土试样在不同排水条件下的力学特性.结果表明,同一干密度下,排水条件改变了饱和黄土试样的剪胀、剪缩,进而影响强度的大小和发展方向,随着干密度增加,试样强度增大;超静孔压变化是试样剪胀、剪缩效应与排水条件耦合作用的结果,随着干密度增大,各排水条件下的超静孔压有不同程度的减小;排水条件对q-p'有效应力路径的方向有明显影响,随着干密度增大,各排水条件下的q-p'有效应力均增强.基于试验结果,建立了考虑干密度影响,用于描述饱和黄土试样力学特性的渐近状态方程和变相应力比方程,为进一步构建饱和重塑黄土渐进状态本构关系奠定基础.

    2022年05期 v.58;No.263 600-606页 [查看摘要][在线阅读][下载 2131K]
  • 基于优化支持向量机的高地应力炭质板岩隧道大变形灾变预测

    胡涛涛;钱兴邦;涂鹏;陈建勋;康志斌;

    以渭源-武都高速公路木寨岭隧道为实际工程背景,针对炭质板岩隧道大变形区段进行深入研究,建立有效的炭质板岩隧道大变形灾变预测机制,给出可靠的风险评估对策.基于隧道围岩变形特点,建立了基于遗传算法优化的支持向量机参数寻优的隧道围岩时间序列预测模型.利用FLAC3D数值模拟隧道采用三台阶七步开挖法开挖时的围岩沉降变化过程,根据模拟结果,预测了木寨岭隧道围岩在开挖结束后继续发生蠕变阶段的沉降.通过对预测数据的回归处理,建立了表征炭质板岩变形规律的经验函数,其结果反映的内在变化规律分别经历初始变形、急剧变形、缓慢变形、稳定变形四个阶段,与实际施工过程中的围岩变形情况吻合较好.

    2022年05期 v.58;No.263 607-615页 [查看摘要][在线阅读][下载 2478K]
  • 基于岩石声学研究冻融环境下贺兰山岩画载体的破裂特征

    杨有贞;冯海燕;谌文武;高翔;赵诣深;金梦华;林青青;马文国;

    针对目前贺兰山岩画载体日益严重的破裂问题,考虑温度-水环境,开展岩画载体的冻融循环实验,引入声发射技术,结合力学实验和电子显微镜照片,分别通过岩石力学物理性质、声发射信号分布及微观形貌演化规律揭示贺兰山岩画载体的破裂特征.结果表明,岩石的质量随冻融次数的增加持续下降,强度随冻融次数的增加呈指数下降趋势,冻融岩石破坏损失时域内具有连续演进的特点,经历了初始增长阶段、稳定增长阶段和陡增阶段,对应声发射定位点的增多,宏观表现为轴向破裂转化为混合破坏,破裂面由单一破裂面转化为多破裂面;微观演化路径为紧密黏结-微裂纹开始发育-微裂纹大量发育-贯通断裂裂纹-结构疏松.

    2022年05期 v.58;No.263 616-622页 [查看摘要][在线阅读][下载 2086K]
  • 典型高山峡谷区生态脆弱性评价及响应策略——以甘肃省舟曲县为例

    张春悦;白永平;杨雪荻;李玲蔚;梁建设;王倩;陈志杰;

    以甘肃省舟曲县为研究对象,结合区域生态现状及地质灾害诱发机理,通过SRP模型构建评价体系.采用标准差椭圆分析、因子贡献度模型等方法,对舟曲县生态脆弱性进行定量评价与分析.结果表明,舟曲县生态脆弱性呈现“北低南高、东低西高”的分布特征,各等级生态脆弱性在空间上均呈“西北-东南”走向.除中度脆弱外,其余等级分布重心均有“东移”趋势.研究期间生态脆弱性稳定区、恶化区和改善区分别占68.9%、5.9%和25.2%,总体生态状况基本稳定,略有改善.从驱动因素来看,土壤侵蚀强度(0.112)、灾害易发程度(0.111)与植被净初级生产力(0.107)贡献度较高,为关键驱动因素.根据生态脆弱性各维度指数变化情况,将舟曲县分为生态优化区、生态监控区与生态治理区,并给予对应的管理与优化方案.

    2022年05期 v.58;No.263 623-630页 [查看摘要][在线阅读][下载 2274K]

干旱半干旱区气候变化研究

  • SiB2模型对不同生态系统的能量通量模拟性能研究

    徐聪;朱高峰;朱永泰;秦文华;张扬;陈惠玲;

    为研究SiB2模型在全球不同生态系统中的模拟性能,以Fluxnet通量数据网站的气象数据和MODIS卫星遥感植被指数产品MOD13C1驱动模型,利用Fluxnet提供的通量数据对模型进行验证分析,结果表明, SiB2对不同生态系统的净辐射、上行短波辐射和上行长波辐射的模拟均较好, R~2中值均在0.91以上; SiB2模拟的感热通量、潜热通量和土壤热通量的平均R~2分别为0.73、0.47和0.39,潜热通量在各生态系统均存在不同程度的低估,平均低估率达到25%,且降雨对潜热通量的模拟具有显著的影响. SiB2对于非森林生态系统的土壤热通量模拟较好;模拟的土壤热通量占净辐射的比例最高不超过2%,潜热通量在常绿阔叶林和落叶阔叶林生态系统中占净辐射能量分配的主导,感热通量在草原和灌丛生态系统中占能量分配的主导; SiB2模拟的潜热通量偏低而感热通量偏高.

    2022年05期 v.58;No.263 631-640页 [查看摘要][在线阅读][下载 2316K]
  • 2001-2100年中国降水时空格局及其趋势分析

    苏艳丽;吴璿;郭辰昱;陈笑蝶;刘力;彭守璋;

    使用长时间序列高空间分辨率的降水数据集,基于突变检测和趋势分析方法,揭示2001-2100年中国的降水时空格局及其变化趋势.结果表明,历史时期(2001-2020年)中国的降水量呈小幅度上升趋势,未来时期(2021-2100年)SSP119、SSP245和SSP585气候情景下中国的降水量均呈上升趋势.历史时期中国40.4%的区域年降水量在2008年发生显著突变,未来时期3个气候情景下,年降水量分别在2055、2065和2075年前后发生显著突变.历史时期中国中部及东北部年降水量显著上升,云南东部、广西南部年降水量显著下降,在年降水量突变前、后,显著上升的区域分别占6.75%和3.73%,显著下降的区域分别占2.64%和0.31%.未来时期3个气候情景下年降水量显著上升的区域占比分别为19.61%、79.75%和84.18%, SSP119情景下新疆西部年降水量显著下降, SSP245和SSP585情景下未检测到年降水量显著下降区域.在年降水量突变前, SSP585情景下年降水量显著上升的区域最大, SSP245情景下未检测到年降水量显著上升区域, SSP245情景下年降水量显著下降的区域最大;在年降水量突变后, SSP585情景下年降水量显著上升的区域最大, SSP119情景下年降水量显著下降的区域最大.

    2022年05期 v.58;No.263 641-649页 [查看摘要][在线阅读][下载 2854K]

黄河流域生态保护和高质量发展

  • 气候变化与人类活动对中国西北内陆河流域植被净初级生产力影响的定量分析

    何旭洋;张福平;李玲;冯起;魏永芬;李开放;

    利用基于遥感数据的 CASA 模型和变异系数法计算 2000-2020年中国西北内陆河流域的植被实际净初级生产力(NPP_A)和潜在净初级生产力, 分析植被 NPP_A的时空变化格局和气候因子对植被NPP_A的影响, 定量分析气候变化与人类活动对植被 NPP_A变化的影响 . 结果表明, 2000-2020 年西北内陆河流域年平均植被 NPP_A呈波动增加趋势, 变化范围为 62.64~96.10 g/(m~2·a); 草甸、草原和栽培植被的固碳量最大, 灌丛和栽培植被的固碳能力最强; 气温、降水与太阳辐射总量是植被 NPP_A增加的主导因素, 降水量和相对湿度的变化对于植被 NPP_A的促进作用最大 . 气候变化与人类活动共同主导植被 NPP_A增加的面积占增加总面积的 49.90%, 人类活动主导植被 NPP_A减少的面积占减少总面积的86.06%.

    2022年05期 v.58;No.263 650-660页 [查看摘要][在线阅读][下载 2673K]
  • 风对光伏组件发电性能的影响

    王娟;刘天胜;李兴财;程宁;

    利用宁夏腾格里沙漠光伏产业园的相关野外实测数据,分析风速、风向对光伏板表面温度的影响,并建立考虑风速、风向影响的光伏板温度分季节预测模型,讨论风对光伏组件发电性能的影响.结果表明,如果光伏组件温度预测模型不考虑风向影响,预测值会产生最高5~8℃的误差,对光伏电池输出功率的预测差异将超过5%,因此光伏板发电量预测模型必须考虑风速、风向的影响.

    2022年05期 v.58;No.263 661-667页 [查看摘要][在线阅读][下载 2019K]
  • 兰西城市群产业生态化时空分异特征及驱动因素分析

    谢晓艺;石培基;张韦萍;王梓洋;王莹书;

    综合考虑兰西城市群处于生态脆弱地区、产业结构偏资源型和重型化的特点,构建产业生态化水平评价指标体系,运用熵权法和耦合协调度模型、探索性空间数据分析、地理探测器模型对2005、2010、2015、2018年产业生态化水平时空分异特征与驱动因素进行研究.结果表明,兰西城市群产业生态化水平呈持续上升趋势,由2005年的0.189提升至2018年的0.440,总体呈现“南冷北热、中心热、边缘冷”的空间分异特征;产业系统与生态系统耦合协调度逐渐提高,由相互拮抗向良性共轭方向发展,空间上表现为核心-边缘结构;政策制度、人才集聚、经济发展水平、技术进步、环境规制是产业生态化的核心驱动力,且驱动因素具有复杂性特征.

    2022年05期 v.58;No.263 668-677页 [查看摘要][在线阅读][下载 2242K]

其他

  • 具有常数收获的阶段结构种群模型的全局分支分析

    张婧;范丽;郭艳阳;

    讨论具有常数收获率和年龄阶段结构的种群模型的稳定性及分支问题.应用分支分析的理论及解析方法,讨论该模型的鞍结分支、尖分支、Hopf分支和Bogdanov-Takens(BT)分支等多种分支,得到各种分支产生的条件、分支曲线计算公式和分支周期解的稳定性等.通过一系列近恒同变换推导了等价的余维二BT分支规范型和高余维退化BT分支的三参数开折规范型,证明BT分支点处平衡点为余维二尖点或二阶对称幂零尖点,分别讨论了BT和退化BT分支点附近系统的分支情况.给出了完整的分支图和各区域相轨线结构,分支分析结果表明收获项会引起种群数量的复杂变化,通过数值模拟验证了理论分析结果的准确性.

    2022年05期 v.58;No.263 678-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
  • 基于MODIS数据的中国耕地时空变化及其影响因素

    刘沁萍;朱闯;田洪阵;乔荣锋;刘鑫;

    基于 2001、2006、2011、2017 年 4 期 MCD12Q1 数据, 结合地貌类型、经济区划、干湿区划和降水数据, 利用GIS空间分析与统计方法, 研究中国不同地貌类型区、不同干湿区和不同经济区的耕地时空变化特征 . 结果表明, 2001-2017 年中国耕地面积总量减少约 7 142.28 km~2, 其中新增耕地面积约 148 440.35 km~2, 主要来源于林地和草地; 流失耕地面积约 155 582.63 km~2, 主要转化为林地、草地和建设用地 . 耕地变化主要发生在山地地区、湿润地区、北方干旱半干旱地区和东部地区;2001-2006 年中国耕地总量增加, 耕地变化强度最小, 速度最慢, 2006-2017 年中国耕地总量减少, 耕地变化强度逐渐变强, 速度逐渐变快 . 地貌、降水、国家政策和经济发展对 2001-2017年中国耕地变化产生了重要影响.

    2022年05期 v.58;No.263 689-697页 [查看摘要][在线阅读][下载 2394K]
  • 换热器波纹板片及板对的弹塑性力学行为分析

    苏厚德;张玉福;马一鸣;马金涛;他吴睿;高原文;

    波纹板在受到较大载荷时,需要考虑几何非线性和塑性变形.针对仅含主波纹的、含主次波纹的波纹板结构以及由其组成的波纹板对,研究其在载荷作用下的弹塑性位移、应力分布特征,分析几何非线性对波纹板及接触板对力学行为的影响.考察不同波纹板对的承载能力以及在刚性平板下的挤压行为.结果表明,对于不同波高的波纹板结构,几何非线性对其变形的影响规律不同;对于同时含主次波纹结构的单片,尽管承载能力不具有优势,但用于相互垂直的板对结构时,其承载能力高于仅含主波纹的板对.

    2022年05期 v.58;No.263 698-706页 [查看摘要][在线阅读][下载 2168K]

研究简报

  • 甘肃省两种鸟类新记录——凤头鹰和栗颈凤鹛

    程志昌;廖继承;赵伟;包新康;

    2020-2021年在“大熊猫栖息地裕河片区鸟类多样性监测”期间,于甘肃裕河自然保护区观察到2种甘肃省鸟类新纪录:凤头鹰(Accipiter trivirgatus)和栗颈凤鹛(Yuhina torqueola).两种鸟类在甘肃省的新纪录更新了这两个物种的分布范围,丰富了保护区和甘肃省的鸟类物种多样性.

    2022年05期 v.58;No.263 707-708页 [查看摘要][在线阅读][下载 1468K]
  • 甘肃蛇类新纪录——刘氏链蛇

    刘晓东;马瑞林;李晓鸿;梁婕;孔维玉;罗俊斌;

    2022年7月2日于甘肃省天水市麦积区-小陇山国家森林公园桃花沟景区采集到蛇标本,经鉴定为游蛇科(Colubridae)链蛇属(Lycodon)刘氏链蛇(Lycodon liuchengchaoi),雌性,该标本为甘肃省蛇类分布新记录种.

    2022年05期 v.58;No.263 709-710页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K]
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