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甘肃祁连山国家级自然保(bao)护区(qu)水源涵(han)养量的时空变化

刘越 李雨珊 单姝瑶 杨磊 徐浩杰

引用本文: 刘越,李雨珊,单姝瑶,杨磊,徐浩杰. 甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养量的时空变化. 欧宝体育, 2021, 38(8): 1420-1431 doi: shu
Citation:  LIU Y, LI Y S, SHAN S Y, YANG L, XU H J. Spatiotemporal variability in the water conservation amount in Gansu Qilian Mountain National Nature Reserve. Pratacultural Science, 2021, 38(8): 1420-1431 doi: shu

甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养量的时空变化

    作者简介: 刘越(2000-),男,宁夏吴忠人,在读本科生,研究方向为生态系统服务功能评估。E-mail: liuyue2018@webs-seo.com
    通讯作者: 徐浩杰(1988-),男,江苏无锡人,副教授,博士,研究方向为生态干旱预警、生态系统动态模拟和生态系统服务功能评估。E-mail: xuhaojie@webs-seo.com
  • 基金项目: 青海省重点研发与转化计划项目(2020-SF-146);国家自然科学基金青年科学基金项目(41901113);甘肃省青年科技基金计划项目(20JR5RA232);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金自由探索项目(lzujbky-2020-21);国家级大学生创新创业训练计划项目(202010730171)

摘要: 基于水量平衡及水源涵养深度计算方法,研究了2000 − 2018年甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养深度的时空变化及其驱动力。结果表明,多年平均水源涵养深度为34.23 mm,水源涵养总量为8.56 × 108 m3·a−1。林地、草地和湿地的水源涵养深度显著高于耕地和未利用地(P < 0.05)。多年平均水源涵养深度的空间分布表现为中东部高而西北部低,水源涵养深度越高其年际变幅越大。研究时段内水源涵养深度总体呈不显著变化,显著增加区主要集中在中高海拔区,显著减少区主要分布在低海拔区(P < 0.05)。水源涵养深度的时空变化主要受降水量和土地覆盖类型的影响,其次是叶面积指数和温度。水源涵养深度与降水量显著正相关(P < 0.05),与叶面积指数和气温负相关。建议将保护区中东部设为水源涵养保护优先区,强化对林地、草地和湿地的保护。在气候暖湿化背景下,未来保护区水源涵养深度将保持稳定态势。

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    图 1  甘肃祁连山国家级自然保护区地理位置及其海拔分布

    Figure 1.  Geographical location and elevation of the Gansu Qilian Mountain National Nature Reserve

    图 2  水源涵养深度模拟所需参数的空间分布

    Figure 2.  Spatial distribution of the parameters for water conservation depth simulation

    图 3  年水源涵养深度的均值、标准差以及多年平均降水量的空间分布

    Figure 3.  Spatial distribution of the mean and standard deviation of annual water conservation depth, as well as mean annual precipitation

    图 4  不同土地覆盖类型下年水源涵养深度的差异及土地覆盖类型空间分布

    Figure 4.  Significant difference in the annual water conservation depth for different land cover types, and the spatial distribution of land cover types

    不同小写字母表示不同土地覆盖类型间差异显著(P < 0.05)。

    Different lowercase letters indicate significant differences between different land cover types at the 0.05 level.

    图 5  年水源涵养深度、年降水量、年均温和年均叶面积指数的年际变化

    Figure 5.  Inter-annual variations of annual water conservation depth and precipitation, annual mean temperature and leaf area index

    图 6  研究时段内年水源涵养深度和年降水量的变化趋势

    Figure 6.  Trends in annual water conservation depth and annual precipitation during the study period

    图 7  年水源涵养深度与年降水量的关系及两者之间相关系数的空间分布

    Figure 7.  Relationships between annual water conservation depth and annual precipitation, and spatial distribution of their correlation coefficients

    表 1  不同土地覆盖类型下的流速系数与根系深度

    Table 1.  The velocity coefficient and root depth for different land cover types

    一级类型
    Primary type
    二级类型
    Sub-type
    流速系数
    Velocity
    根系深度
    Root depth/mm
    耕地 Cultivated land 水田 Paddy field 900 237
    旱地 Dry land 800 579
    林地 Woodland 有林地 Dense woodland 190 807
    灌木林 Shrubwood 300 628
    疏林地 Sparse woodland 300 756
    其他林地 Other woodland 500 756
    草地 Grassland 高覆盖草地 High coverage grassland 400 468
    中覆盖草地 Medium coverage grassland 500 468
    低覆盖草地 Low coverage grassland 600 468
    水域 Water body 河流 River 2 012 0
    湖泊 Lake 2 012 0
    水库坑塘 Reservoir and pond 2 012 0
    永久性冰川雪地 Permanent glacier and snow 2 012 0
    滩涂 Tidal flat 900 392
    滩地 Beach land 900 392
    城乡、工矿和居民用地
    Urban and rural residential land,
    industrial mining land
    城镇用地 Urban land 2 012 0
    农村居民点 Rural residential land 2 012 0
    其他建设用地 Other construction land 2 012 0
    未利用土地 Unused land 沙地 Sand land 200 909
    戈壁 Gobi desert 1 500 909
    盐碱地 Saline alkali land 1 500 909
    沼泽地 Marshland 900 392
    裸土地 Bare land 1 500 909
    裸岩石质地 Bare rocky land 1 500 0
    其他(高寒荒漠、苔原等)
    Others (alpine desert, tundra, etc.)
    1 500 256
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    表 2  不同年份各土地覆盖类型的面积及其变化

    Table 2.  Areas of the various land cover types and its change for different years

    土地覆盖
    类型 Land
    cover type
    200020052010201520182000 − 2018
    面积
    Area/
    (× 108 m2)
    比例
    Ratio/%
    面积
    Area/
    (× 108 m2)
    比例
    Ratio/%
    面积
    Area/
    (× 108 m2)
    比例
    Ratio/%
    面积
    Area/
    (× 108 m2)
    比例
    Ratio/%
    面积
    Area/
    (× 108 m2)
    比例
    Ratio/%
    面积
    Area/
    (× 108 m2)
    比例
    Ratio/%
    耕地
    Cultivated land
    6.192.486.312.526.302.526.352.546.512.600.320.13
    林地
    Woodland
    58.3823.3558.3523.3458.3523.3458.3523.3458.8623.540.480.19
    草地
    Grassland
    119.4147.75119.3247.72119.3547.73119.2347.68120.7848.301.370.55
    湿地
    Wetland
    1.430.571.440.571.450.581.440.570.620.25−0.81−0.32
    未利用地
    Unused land
    63.2725.3063.2825.3163.2625.3063.1025.2457.6323.05−5.63−2.25
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    表 3  不同土地覆盖类型下年水源涵养深度与年降水量、年均温和年均叶面积指数的偏相关系数

    Table 3.  Partial correlation analysis of annual water conservation depth with annual precipitation, annual mean temperature, and leaf area index for different land cover types

    土地覆盖类型
    Land cover
    type
    年降水量
    Annual
    precipitation/mm
    年均温
    Annual mean
    temperature/℃
    年均叶面积指数
    Annual mean
    leaf area index
    耕地
    Cultivated land
    0.59**−0.13−0.43
    林地
    Woodland
    0.42−0.11−0.26
    草地
    Grassland
    0.51*−0.280.07
    湿地
    Wetland
    0.58*0.20−0.13
    未利用地
    Unused land
    0.84**−0.230.21
     *, P < 0.05,**, P < 0.01.
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                • 通讯作者:  徐浩杰, xuhaojie@webs-seo.com
                • 收稿日期:  2020-12-30
                • 接受日期:  2021-04-06
                • 网络出版日期:  2021-07-05
                • 刊出日期:  2021-08-15
                通讯(xun)作者: 陈斌, bchen63@163.com
                • 1. 

                  沈阳化工大(da)学(xue)材(cai)料科(ke)学(xue)与工程学(xue)院(yuan) 沈阳 110142

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