祁连山南坡微地形下典型生态系统土壤蓄水能力差异

[目的]探讨祁连山地区微地形形态下典型生态系统土壤蓄水能力差异性,为该区进一步提高水源涵养能力提供参考。[方法]以微地形不同坡向青海云杉和高山草地为研究对象,采取野外采样和室内试验分析相结合的方法,研究不同坡向对典型生态系统土壤蓄水能力的影响。[结果](1)微地形高山草地所在阳坡区域,土壤水分贮存量随坡位上升逐渐呈减少趋势,坡中上(PZS)为土壤水分贮存量最低的坡位;坡位对土壤饱和蓄水量影响较小。(2)坡位显著影响着阴坡青海云杉土壤水分贮存量,土壤贮水量沿坡位上升呈增加趋势,坡顶处(PSD)土壤水分贮存量最高;坡位对青海云杉土壤潜在蓄水能力影响显著,坡中和坡中上土壤潜在蓄水能力最强。(3)两类典型生态系统土壤蓄水能力存在显著差异,高山草地(阳坡)土壤实际蓄水能力在不同坡位均高于青海云杉,青海云杉(阴坡)土壤潜在蓄水能力在坡位和土层尺度均显著大于高山草地(阳坡)。[结论]研究区微地形坡中上至坡顶段是该区保水增蓄的重点区域,坡中上以下区域是两类生态系统土壤蓄水能力核心区域,应继续保护。

基于InVEST模型的共和县生境质量时空变化及驱动因素

在新型城镇化背景下,青海省共和县作为兰西城市群建设的关键节点和典型的荒漠生态脆弱区,其经济和生态的协调发展对建设海南州可持续发展议程创新示范区具有重要意义。本研究基于2000年、2010年、2020年三期土地利用数据,利用InVEST模型,对2000—2020年共和县生境质量时空分布及效应变化特征进行探究,进而对生境质量的影响因子及其作用进行地理探测器和局部空间回归。结果表明:(1)2000—2020年共和县生境质量整体呈上升趋势,生境质量均值分别为0.612(2000年)、0.626(2010年)、0.627(2020年),生境质量空间分布存在明显的区域差异,空间格局上呈现北高南低的态势。(2)影响共和县生境质量的主驱动因子为年平均气温(TEM)和归一化植被指数(NDVI),因子间的交互作用对生境质量空间分异的影响大于单一因子,TEM与香农均匀度指数(SHEI)、香农多样性指数(SHDI)交互作用强烈。(3)TEM对生境质量呈负向效应,负向影响区域主要集中在共和北部与东部地区;NDVI呈正向效应,正向影响区域主要集中在共和中部与南部地区;国民生产总值(GDP)对生境质量的正向效应较2000年上升了30%,塔拉滩光伏促进了共和县生态产业协同发展。研究结果可为干旱区推动地方经济建设和生态环境保护提供科学的决策依据。

不同尺度下土壤粒径及分形特征

[目的]土壤粒径及分形特征因研究尺度不同而存在差异,从不同尺度上探讨土壤粒径及分形特征异质性,以期明确尺度效应对土壤粒径及分形特征的影响。[方法]以黑河源区和八宝河小流域为研究区域,采用单因素方差分析方法对不同尺度土壤粒径及分形维数进行差异显著性检验,利用Pearson相关分析研究不同尺度下土壤分形维数与环境因子的相关性,并使用地理探测器模型探究不同尺度下土壤分形维数环境驱动因素作用。[结果](1)黑河源区和八宝河小流域土壤粒径组成以粉粒和砂粒为主,随着研究尺度扩大到黑河源区,土壤黏粒、粉粒、砂粒和分形维数(D)空间变异性增强,土壤黏粒、粉粒和砂粒属于中等变异,分形维数属于弱变异;(2)不同土地利用类型土壤颗粒组分和分形维数因研究尺度不同而存在差异,与八宝河小流域相比,黑河源区3种土地利用类型土壤PSD频率曲线异质性增大,土壤质地呈粗化趋势;(3)皮尔逊相关分析和地理探测器结果均表明,土壤粒径对分形维数的影响明显大于其他因子,分形维数可以表征土壤质地情况。[结论]不同尺度下土壤粒径及分形维数存在明显的异质性,而这种异质性的产生是不同尺度环境因子综合作用的结果。

黑河源区不同植被类型土壤粒径分形特征研究

本研究以黑河源区为研究区,运用分形理论研究了该区域3种主要植被类型土壤粒径分形特征,并分析了土壤粒径分形与环境因子的关系。结果表明:草地砂粒含量最大(38.83%),灌木林地次之(26.11%),乔木林地砂粒含量最低(22.76%),土壤单重分形维数(Single fractal dimension,D)大小表现为草地(2.60)<灌木林地(2.64)<乔木林地(2.65);乔木林地、灌木林地和草地的土壤粒径均呈非均匀性分布,与乔木林地和灌木林地相比,草地的土壤粒径分布非均匀性最高;D与土壤粘粒、粉粒含量呈极显著正相关关系,与砂粒含量呈极显著负相关关系,而容量维(D 0),信息维(D 1),关联维(D 2)与土壤各粒级含量的关系与D相反。此外,地形、植被盖度和土壤理化因子对3种植被类型土壤分形维数产生不同程度的影响。综上,不同植被类型土壤粒径分形特征差异明显,分形维数主要受土壤粒径影响,其它因子通过影响土壤颗粒组成从而对分形维数产生影响。研究结果可为黑河源区土地资源的科学管理和合理利用提供参考。

甘肃黄河流域土壤保持服务数据集(2001-2015年)

甘肃黄河流域是一个生态问题和发展问题交织在一起的自然-社会-经济复合生态系统,其生态系统土壤保持服务是防止水土流失和推动高质量发展的重要保障。使用归一化植被指数、土地利用产品MCD12Q1、降水数据、数字高程模型数据和土壤数据库HWSD v1.1,运用修正通用土壤流失方程RUSLE,计算得到了甘肃黄河流域的土壤保持服务年度数据集。该数据集,空间范围为33°6′29″N-40°0′6″N、97°23′38″E-108°42′38″E,时间跨度为2001-2015年,可为制定土壤保持服务措施提供科学依据,也为评估生态安全和构建生态安全格局提供重要数据支撑。实体数据集获取网址为http://www.ncdc.ac.cn/portal/metadata/a918f7ed-5988-44ea-80ad-ee14acab89aa.

2000—2020年青海湖流域植被降水利用效率时空变化

植被降水利用效率(PUE)是评价植被生产力对降水量时空动态响应特征的重要指标。以年净初级生产力(NPP)数据、年降水量数据为基础,利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,计算并研究了2000—2020年青海湖流域植被降水利用效率时空分布格局及其地形效应,结合年均气温、年均地表温湿度、年生长季光合有效辐射吸收系数和年植被覆盖度等数据,探讨了PUE与各因子间的相关关系。结果表明:(1)青海湖流域单位像元(1 km^(2))PUE平均值在0.4—0.7 gC m^(-2)mm^(-1)间变化,平均为0.54 gC m^(-2)mm^(-1),且在年际间无显著变化趋势(R^(2)=0.05,P≥0.05)。在空间上,青海湖流域多年PUE平均值环湖呈现不均匀分布,除青海湖东岸外,PUE值随湖面距离增大呈减小趋势;其高值区主要集中分布在青海湖西岸和南岸的半环区;年PUE变化趋势的斜率值为-0.05—0.04 gC m^(-2)mm^(-1)a-1,其中显著变化的区域占流域面积的29.63%。(2)青海湖流域多年PUE平均值在海拔效应和坡度坡向两种不同微地形效应下表现出明显的差异。海拔每升高50 m,PUE值将减少0.02 gC m^(-2)mm^(-1);随坡度增加,PUE值呈降低趋势,平坡至险坡(>45°)的变化范围为0.3—0.61 gC m^(-2)mm^(-1);不同坡向PUE值表现为由东北坡向西南坡递减,范围为0.52—0.56 gC m^(-2)mm^(-1)。(3)在空间上,青海湖流域PUE值与地表温度、光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数相关性较为明显。沿海拔梯度,空气温度和地表温度与PUE呈极显著正相关(R^(2)=0.94,P<0.01;R^(2)=0.98,P<0.01),光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数与PUE显著正相关(R^(2)=0.89,P<0.05;R^(2)=0.90,P<0.05;R^(2)=0.86,P<0.05),地表土壤湿度与PUE无显著相关性(R^(2)=0.16,P≥0.05)。评估了青海湖流域植被降水利用效率的特征及其与各因子间的相关关系,明确了植被对降水的利用能力及其耗水特性,可为青海湖流域植被保护和国家公园建设提供理论参考。

高寒山地生态修复方式对土壤颗粒碳氮分配的影响

通过探讨草地和林地两种修复方式下不同粒径土壤颗粒有机碳和全氮的分配规律,以期能够为高寒山地生态修复措施对土壤颗粒碳氮的影响提供参考。以空间序列代替时间序列的方法,分别选取不同恢复年限的草地和林地作为研究对象,管理方式分别为仅在生长季封育和常年封育。对生长季野外现场采集的土壤样品在实验室采用离心法对土壤颗粒进行分级,分为砂粒(2000—50μm)、粉粒(50—2μm)和粘粒(<2μm),以此分析不同粒径土壤颗粒中有机碳和全氮的分配规律。结果显示:1)不同修复年限草地和林地土壤颗粒有机碳和全氮的分配主体分别为砂粒和粉粒,草地和林地土壤颗粒有机碳在砂粒中的分配比例分别为57.36%和46.46%,全氮在粉粒中的分配比例分别为44.79%和42.55%。2)两种修复用地三种粒径土壤颗粒碳氮分配比例均与其组分含量呈正相关关系,砂粒的碳氮分配比例主要受地下生物量和土壤总孔隙度影响,粘粒和粉粒碳氮分配比例主要受容重和pH的影响。本研究区植树造林的修复方式对土壤颗粒碳氮的分配影响更为明显。

2000-2020年青海湖流域植被净初级生产力时空格局及驱动分析

[目的]明确2000—2020年青海湖流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)时空格局变化特征,探究影响植被NPP的主要因素及驱动比例,为青海湖流域基础科学研究提供参考。[方法]以青海湖流域为研究区域,基于2000—2020年植被NPP、气温、降水量、植被覆盖度、人类活动强度数据,采用ArcGIS空间分析、地理探测器模型等方法,分析植被NPP在子流域、海拔、微地形上的时空变化,并对流域NPP与气温、降水量和植被覆盖度的相关性及植被NPP的驱动要素进行研究。[结果](1) 21年间青海湖流域年植被NPP逐年波动上升,增速为2.22 g C·m^(2)/a,空间上自西北向东南递增。(2)年植被NPP与年均气温、年降水量、年植被覆盖度的显著相关区域占流域面积比依次为40%,9%,59%。年均气温和年降水量与年植被NPP的一级偏相关系数显著区域占流域面积比分别是59.26%和33.39%。(3)驱动分析表明气温(q=0.58)、海拔(q=0.54)、人类活动(q=0.38)是流域NPP的主要驱动因子,并且因子交互解释力强于单因子解释力。[结论]2000—2020年青海湖流域植被NPP整体逐年增长,在海拔、子流域和微地形格局上表现出显著的空间分异性,气温、海拔、人类活动的交互驱动是流域NPP的主要驱动类型。

1956—2016年祁连山南坡河流径流变化特征研究

基于1956—2016年祁连山南坡扎马什克、祁连、尕日得、青石嘴4个水文站的径流量数据,利用线性趋势、Mann-Kendall检验等方法,探讨了祁连山南坡4个水文站径流量的季节、多年平均以及Mann-Kendall突变性的变化特征。结果表明:(1)扎马什克、祁连、尕日得和青石嘴4个水文站径流量均呈逐年增加的趋势,变化倾向率分别为0.337亿m^(3)·(10a)^(–1)、0.18亿m^(3)·(10a)^(–1)、0.103亿m^(3)·(10a)^(–1)和0.295亿m^(3)·(10a)^(–1),其中青石嘴水文站多年平均径流量较高,为16.39亿m^(3),祁连水文站多年平均径流量较低,为4.57亿m^(3)。(2)从季节(由于尕日得站数据缺失,仅分析夏季)变化特征来看,61a来春季扎马什克和青石嘴水文站呈略微减少的趋势,减少倾向率分别为0.005·(10a)^(–1)、0.007·(10a)^(–1),祁连水文站呈略微增加的趋势,增加倾向率为0.016·(10a)^(–1);夏季扎马什克、祁连、尕日得和青石嘴4个水文站增加倾向率分为0.202·(10a)^(–1)、0.055·(10a)^(–1)、0.112·(10a)^(–1)、0.064·(10a)^(–1);秋季扎马什克、祁连和青石嘴3个水文站增加倾向率分为0.134·(10a)^(–1)、0.08·(10a)^(–1)、0.155·(10a)^(–1);冬季扎马什克、祁连和青石嘴3个水文站增加倾向率为0.007·(10a)^(–1)、0.027·(10a)^(–1)、0.087·(10a)^(–1)。(3)Mann-Kendall突变检验曲线来看,马什克、祁连和青石嘴3个水文站在UF和UB两条统计量在0.05显著性临界值直线之间径流量均发生突变,突变年份分别为2010年、1995年和2014年。

基于最小数据集的祁连山南坡不同土地利用方式土壤质量评价

为了评估高寒地区不同土地利用方式下的土壤质量状况,明确不同土地利用方式下的土壤质量的关键影响因子,在祁连山南坡采集了林地、灌丛、草地及耕地4种主要土地利用类型的土壤样品174份,通过主成分分析(Principal component analysis,PCA)建立最小数据集(Minimum data set,MDS),综合评估研究区不同土地利用方式下的土壤质量。结果表明:林地、灌丛、草地和耕地土壤质量指数值分别为0.535,0.519,0.466和0.544,表现为耕地>林地>灌丛>草地,对土壤质量分级为Ⅰ~Ⅵ级,对应指数分别为≤0.3,(0.3~0.4],(0.4~0.5],(0.5~0.6],(0.6,0.7]和>0.7,草地等级为Ⅲ级,处于“中等”水平;耕地、林地和灌丛土壤质量等级为Ⅳ级,处于“中等偏上”水平。土壤质量关键指标间存在互相影响,因此,建议研究区域土地要实施分类科学管理。此外,合理开发和应用绿色高效的新型生物技术是应对影响研究区土壤质量的微生物指标的有效措施。

柴达木盆地绿洲区可持续发展现状的定量评价研究

柴达木盆地是我国内陆干旱区的三大盆地之一 ,这里不仅资源丰富 ,是重要的资源宝库 ,而且是进出西藏、新疆的重要门户 ,地缘政治地位亦十分重要。盆地内社会、政治、经济稳定持续的发展是西部大开发战略在青海得以顺利实施的重要保证 ,由于所处的独特的自然地理环境和地理位置 ,已逐渐成为人们研究的热点。本文以教育部骨干教师基金“柴达木盆地东部土地沙漠化遥感与GIS综合研究”的部分成果为基础 ,以定性和定量相结合的方法 ,综合自然、社会、经济因素的多项指标 ,采用指标权重层次分析方法 ,从全区县 (市、镇 )一级单位的数据出发进行单因素指标的分级评价和多因素综合计算得到全区的资源环境和社会发展的各项指标值 ,建立柴达木盆地绿洲区社会经济可持续发展现状的多指标综合评价模型 ,揭示其社会经济可持续发展现状。评价结果表明 :柴达木盆地绿洲区各个市、县的综合评价得分介于58.94(格尔木市 )至 38.74(德令哈市 )之间 ,平均值仅为 47.47,说明该区可持续发展水平和可持续发展能力较低 ,生态环境恶劣是影响本区社会经济可持续发展的最重要的限制因素.

11.5kaBP以来尕海沉积物氧化物地球化学特征及其环境意义

通过对柴达木盆地尕海DG03孔沉积序列的年代学测定和沉积物分析,选取对气候环境较为敏感的SiO2,Al2O3,TiO2,Fe2O3,MgO,CaO,K2O,Na2O等作为环境代用指标,分析了尕海地区11.5kaBP以来的气候环境变化。研究表明尕海地区在11.5kaBP以来存在4个明显的气候变化期:晚冰期晚期(11.5～10.16kaBP)的气候波动较大,其中11.5～11.16kaBP是暖干气候;11.16～10.16kaBP,气候冷干,可能是新仙女木事件的反映;全新世早期(10.16～7.83kaBP)气候转暖,有短期极干冷事件的发生;中全新世适宜期(7.83～4.73kaBP),气候温暖湿润;4.73kaBP以来的全新世晚期,气候环境明显恶化,期间出现气候暖湿与干冷的多次波动变化。

1960-2014年祁连山南坡及其附近地区气温时空变化特征

基于祁连山南坡及其附近19个气象站点的1960—2014年气温数据,利用线性趋势法、相关分析法、多项式趋势法、5年滑动平均、R/S分析方法、ArcGIS方法对其气温的时间变化与空间分布作了详细分析。结果表明:多年平均气温变化趋势为波动上升趋势,增长率为0.35℃/10a,最低气温与最高气温的增长率分别为0.478,0.275℃/10a,季节气温同样为上升趋势,其中冬季气温增幅最大,说明最低气温与冬季气温对气温上升贡献最大;从年代际变化来看,2000—2014年气温的升高趋势比1990—1999年有所下降,并不能说明全球变暖停滞,可能受到自然外强迫造成的;气温的Hurst指数为0.5<H<1,表明今后气温的变化趋势与过去变化趋势具有相同的特征;大部分气象站点多年平均气温与季节气温的变化均为增长趋势,通过显著性检验站点的比率较高,而年代际气温的空间变化差异较大。

柴达木盆地东部尕海湖DG03孔岩芯粒度特征及环境意义

对柴达木盆地东部尕海湖DG03孔岩芯沉积物的粒度特征的研究,结果表明:在12 800—11 800 cal a BP之间,DG03孔沉积物主要以砂为主,含少量的粉砂和粘土,表明钻孔地点的水动力条件比较强,湖泊水位较低,尕海地区经历了一次短暂的干旱事件,这一事件可能是该区域对全球性的YD事件的响应;全新世早中期(11 800—5 600 cal a BP),沉积物主要以粉砂和粘土为主,钻孔地点的水动力条件比较弱,湖泊水位较高,气候环境相对湿润;全新世中晚期以来(5 600 cal a BP以来),沉积物中砂粒组分含量越来越多,粉砂和粘土含量越来越少,平均粒径越来越大,钻孔地点的水动力越来越强,该区域经历了一个干旱化的过程。

在GIS支持下的龙羊峡库区草场现状分析

利用GIS手段 ,对龙羊峡库区的草场现状作了系统的调查与分析。结果表明 :库区草场退化严重 ,建库后以年均 35 .6 2 91km2 的速度退化 ,并直接导致了库区土地沙漠化和水土流失的加剧。借助于地理信息系统中的多种环境信息综合分析 ,并结合多次实地调查 ,我们认为造成库区草场退化的主要原因在于 :①过牧是库区草场退化的最重要原因 ;②耕地 ,尤其是旱作耕地的增加是库区草场退化的主要潜在因素。

青海湖流域生态旅游资源的自然地理基础与环境响应

青海湖流域及其周边地区是沟通青海省东部、西部和青南地区的枢纽地带,是青藏高原东北部重要的自然地域,也是青海省最著名的风景名胜区。由于气候变迁等自然因素,以及人为不合理的社会经济活动的影响,导致本来就很脆弱的高原生态环境遭到破坏,出现水位下降、水质恶化、土地沙化和草原退化、生物多样性锐减等一系列生态失调问题,严重地影响了这一地区生态旅游业的发展,引起中外学者和各级政府的关注。深入探索和研究、改善青海湖流域及周边地区生态环境、维护其生态平衡,已成为实现旅游资源保护性开发和促进生态旅游可持续发展的刻不容缓的迫切要求。

尕海DG03孔元素地球化学特征及其环境意义

通过对柴达木盆地尕海DG03孔沉积物的Ti、V、Cr、Mn、Ni、Zn、C、N等元素含量变化以及m(C)/m(N)、m(Sr)/m(Ba)比值变化的测定,结合DG03孔沉积序列的年代学测定和沉积物分布特征,分析了尕海地区11·52ka BP以来的气候环境变化过程。研究表明尕海地区在11·52ka BP以来存在明显的气候波动;4·70kaBP以来的全新世晚期气候波动频率加大,存在5次较为明显的冷干和暖湿的气候旋回,并且表现出冷干气候时段长,暖湿气候时段短的特征。

超声法提取虻虫水溶性蛋白质的工艺研究

研究中药虻虫中蛋白质的最佳超声提取工艺。以虻虫粉为原料,紫外可见分光光度法测定吸光度,以提取液中蛋白质含量为考察指标,通过正交试验法探究超声提取过程中提取时间、料液比、pH及温度对提取效果的影响,并优选蛋白超声提取工艺。提取时间、温度、pH均对中药虻虫蛋白的提取具有极显著的作用。虻虫蛋白的最佳超声提取工艺为料液比1:40(g:m L),提取时间60 min,pH=10,温度40℃,在此工艺下,虻虫水溶性蛋白提取含量为208.1 mg·g^(-1)。采用超声波法优选得到的提取工艺稳定可行,且虻虫中水溶性蛋白质含量高,为虻虫蛋白的药效学研究提供理论基础。

发酵蜣螂粉乙醇提取物抗肿瘤活性研究

目的:研究蜣螂发酵产物经乙醇回流提取对乳腺癌MCF-7细胞、肺腺癌A549细胞的抑制效果。方法:采用新型固体发酵方式对蜣螂粉进行深层加工,再经乙醇回流提取旋蒸后,用MTT法测定不同浓度的发酵蜣螂醇提物对乳腺癌MCF-7细胞和肺腺癌A549细胞的抑制率。结果:发酵蜣螂醇提物对MCF-7和A549具有较好的抑制作用,且作用强度与药物浓度成正比。其IC50分别为1.51和0.94 mg/mL。结论:蜣螂发酵产物醇提物具有一定的抗肿瘤效果,为临床用药提供新思路。

龙羊峡库区土地资源的可持续利用

黄河上游的龙羊峡水利枢纽位于青海省共和盆地 ,盆地内以高寒干旱为主要特征的气候导致这里的生物—土地系统较为脆弱。近年来 ,随着人口的增加 ,对土地的掠夺式利用日甚 ,生态环境恶化有加重的趋势。共和盆地各种环境问题集中分布于龙羊峡库区。库区内土地沙漠化、草场退化、水土流失等环境问题与当地农牧民的贫因、草场超牧、滥采滥樵相互影响 ,成一恶性循环机制 ,严重影响着龙羊峡水库的正常运营及其下游地区的安全 ,制约着龙羊峡水库周边民族地区经济的可持续发展。利用国家自然科学基金项目“龙羊峡库区环境遥感动态监测系统”中所获近十年来龙羊峡库区环境恶化的有关证据 ,用持续发展的观点 ,对龙羊峡库区土地资源的持续利用提出了一些见解 ,认为库区生态环境治理和保护是当前区内经济发展的最迫切要求 。