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。

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。

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。

青藏高原湿地保护与开发利用模式初探

本文在分析了青藏高原湿地的生态地位和现阶段青藏高原湿地资源保护开发中的主要问题后,提出青藏高原湿地可持续开发利用的基本模式:以生态学原理为指导,走生态畜牧业的发展之路,切实提高高原湿地农牧民的经济收入,从经济方面减轻人为不合理因素对湿地的负作用;统筹规划,发展高原特色的湿地生态旅游业,在保护和合理开发中健康发展。

青海湖流域生态系统水分利用效率时空特征及驱动分析

本文以青海湖流域为研究对象,利用2000-2020年生长季总初级生产力和蒸散发量遥感影像数据,借助地理信息系统技术计算并研究了近21年生长季青海湖流域生态系统水分利用效率(Water use efficiency,WUE)时空特征,结合近21年生长季平均气温、降水量等数据,采用数理统计方法探讨了该流域WUE的驱动因子。结果表明,近21年生长季青海湖流域单位面积WUE平均值在0.06~2.88 g·m^(-2)·mm^(-1)间变化,年际间呈显著下降趋势(R^(2)=0.39,P<0.05)。在空间上,青海湖流域多年生长季WUE平均值呈带状分布,其高值区主要分布在流域的南部和中部。WUE时空变化受自然环境因子和人类活动共同驱动,自然环境因子和人类活动对WUE斜率值的贡献分别为-0.78和0.76 g·m^(-2)·mm^(-1)·a^(-1)。其中,自然环境因子是主要驱动力。生长季青海湖流域Hurst指数均值为0.45,WUE变化的反向特征比同向特征更明显,其中72.09%的地区表现为逆向持续性。

青海湖湖泊水生态系统服务功能的使用价值评估

青海湖是我国最大的内陆湖,也是我国最大的咸水湖,对其水生态系统服务功能的定量评价有助于提高人们对青海湖水生态系统保护重要性的认识,促进对青海湖的合理利用和保护。文章使用市场价值法、造林成本法、碳税法和替代市场法,对青海湖湖泊水生态系统服务功能的使用价值进行了评估研究。结果显示,青海湖水体生态系统服务功能的总使用价值为240 174.8×108CNY,其中直接使用价值为13.84×108CNY,间接使用价值为240 160.9×108CNY,在所有生态功能类型中,气候调节功能价值最大,占了主导,为2394.52×1010CNY,占总使用服务价值的99.70%,其次为涵养水源,为526.08×108CNY,占总服务价值的0.22%;持留土壤的服务价值最小,仅为4.07×104CNY。各生态功能价值量大小依次为气候调节>涵养水源>气体调节>文化科研>提供生物栖息地>休闲娱乐>物质生产>持留土壤。这说明青海湖水体生态系统在气候调节、涵养水源、气体调节等方面发挥着巨大作用,是青海湖水体生态系统的核心和主导服务功能。为此,必须要对其水生态系统服务功能进行重新认识和定位,以实现青海湖水体的持续利用。

植物叶片水分利用效率研究综述

植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(WUE)是其生存的关键因子。就近来研究最多的叶片水平上的WUE,从叶片WUE的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而δ13C的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的δ13C和WUE的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE及其之间的转换研究。

不同立地条件下胡杨叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化

研究了黑河流域下游额济纳荒漠河岸不同立地条件下胡杨(Populus euphratica Olivier)叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化特征.结果表明:5个典型样地中,胡杨叶片δ13 C值在(-25.80±0.05)‰～(-29.19±0.05)‰间变化,均值为(-27.70±0.13)‰;就生长季胡杨叶片δ13 C均值而言,沙丘样地具有最高的δ13 C值,其次为戈壁样地,最低值出现在河岸低地.样地间δ13 C值的差异主要是由样地间土壤含水量和地下水埋深的不同导致的;整个生长季胡杨叶片δ13 C值在样地间表现为2种变化趋势.5个典型样地生长季胡杨水分利用效率在(60.41±0.47)～(95.46±0.47)μmolCO2.(mmolH2O)-1间波动变化,其平均值为(75.69±1.37)μmolCO2.(mmol H2O)-1,从水分利用效率波动范围和平均值可以看出,胡杨是个具有高水分利用效率的物种.从河岸低地到河岸沙堆再到戈壁、沙丘,随着土壤含水量逐渐下降,地下水埋深逐渐加深,胡杨逐渐提高了其水分利用效率.

青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征

通过对青海湖流域不同退化程度矮嵩草草甸土壤容重和有机碳含量的测定,确定了其土壤有机碳密度。结果表明:不同退化程度下矮嵩草草甸土壤有机碳含量和变化特征各有不同。从未退化-重度退化,0—100 cm土壤剖面平均有机碳含量分别为(25.17±4.73)g/kg,(17.51±3.06)g/kg,(20.79±1.30)g/kg和(14.53±1.20)g/kg,即未退化>中度退化>轻度退化>重度退化;0—20 cm土壤平均有机碳含量从(64.47±11.70)g/kg减少为(14.52±1.52)g/kg,减少了77.48%。土壤剖面有机碳密度变化趋势与其有机碳含量变化趋势一致。0—100 cm土壤剖面有机碳密度分别为(18.16±4.12)kg/m3,(14.24±3.52)kg/m3,(18.64±2.82)kg/m3和(13.27±2.28)kg/m3,即中度退化>未退化>轻度退化>重度退化;土壤有机碳集中分布在0—40 cm深度,从未退化到严重退化,该深度有机碳密度分别为(32.06±6.41)kg/m3,(25.10±4.20)kg/m3,(22.68±3.17)kg/m3和(17.10±2.77)kg/m3,比整个剖面有机碳密度高出76.53%,76.25%,21.68%和28.88%。不考虑其他因素,以空间尺度代替时间尺度,这一结果说明矮嵩草草甸的退化导致土壤逐渐释放有机碳,其作为储存碳的功能在减弱,必须加强对矮嵩草草甸生态系统的保护,以防止其碳库变为碳源。

青海湖高寒湿地土壤有机碳含量变化特征分析

选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对不同深度土壤有机碳含量的变化特征和不同植被类型土壤有机碳含量的分布差异进行了研究。结果显示,环青海湖区土壤有机碳0～10 cm表层含量最高,均值为28.2 g/kg,随着土层深度的加深其含量逐渐降低。10～20、20～30和30～40 cm土层的有机碳平均含量依次为20.1、16.3和12.1 g/kg;整个研究区0～40 cm土壤有机碳平均含量仅为19.2 g/kg。不同植被类型下土壤有机碳含量的垂直分布总体可分为两种类型:一是由高到低的递减变化;二是低高低型。不同植被类型的土壤有机碳含量依据均值间差异可以分为两组:华扁穗、紫花针茅和芨芨草3个植被类型为一组;垂穗披肩草、矮嵩草草甸和冰草为一组;前者植被类型土壤有机碳平均较后者要低,其平均含量分别为16.6、16.8、19.5、21.6、27.3和27.1 g/kg。

青海高原地震重灾区的灾害特点及成因探析

本文运用1950～2003年53年间青海高原地震主发区5.0级以上(包括5.0级)地震资料分析了该区地震灾害的特点。提出本研究区地震灾害具有频发性和轮回性、重灾轮回的时间周期长、强震的毁坏性大、以及强余震灾害连发而损害程度严重等特点,并认为青藏高原整体地壳构造运动和本区断裂构造十分发育(特别是北西西—北西向弧形断裂的发育)是该区地震灾害重发的主要原因。

草地退化对青海湖流域小蒿草草甸土壤碳密度的影响

以青海湖流域小嵩草草甸土壤为研究对象,对不同退化程度下小蒿草草甸土壤容重和有机碳含量进行了测定,并在此基础上确定了土壤有机碳密度。结果表明:随着小嵩草草甸退化程度的加剧,其土壤容重在剖面上表现为逐渐增大趋势,土壤有机碳含量从表面逐渐减小,特别是0—10cm表层有机碳含量减少尤为明显,未退化的表层有机碳平均含量是严重退化的6.5倍。土壤有机碳密度变化与有机碳含量在4种不同退化植被土壤中表现一致;4种不同退化程度小嵩草草甸0—100cm土壤有机碳密度分别为(10.74±3.03),(12.41±4.15),(8.04±6.24)kgC/m2和(4.56±0.70)kg/m2,即轻度退化>未退化>中度退化>重度退化,说明随退化程度的加剧,土壤有机碳密度呈现显著下降趋势,但轻度退化有助于碳积累。

环青海湖区退化芨芨草群落的土壤碳密度特征

通过对环青海湖区退化芨芨草群落的土壤容重和有机碳含量的测定分析,确定了退化芨芨草群落的土壤碳密度特征。结果显示,重度退化芨芨草群落的土壤容重显著大于中度退化芨芨草群落的土壤容重。重度退化芨芨草群落土壤有机碳含量普遍低于中度退化芨芨草群落,特别是两者表层土壤有机碳含量差异极为显著(p<0.001)。在0—100cm剖面上,中度退化芨芨草群落土壤有机碳含量总体呈减少趋势,重度退化的则呈现减少和先增加后减小的两种变化趋势。芨芨草群落土壤有机碳密度跟有机碳含量变化趋势一致;芨芨草群落土壤有机碳主要集中在0—30cm土层,中度和重度退化下该深度土壤有机碳密度分别为7.35和2.92kg/m2,占整个剖面有机碳密度的57.45%和63.06%;环青海湖区中度和重度退化芨芨草群落剖面土壤有机碳密度为12.79和4.63kg/m2。

陕西省榆林地区生态服务价值变化研究

引用陕西榆林地区土地利用动态变化研究的最新成果获取1986年,1996和2000年3个不同时段的土地利用变化数据,使用生态价值系数(VC)计算出本研究区生态服务价值,并使用敏感度指数(CS)对所选的VC值进行验证.结果表明,榆林地区1986～2000年间生态系统服务总价值从274.66亿元增加到283.67亿元,净增加9.01亿元,总体呈上升趋势.但在1996～2000年的四年间生态系统服务总价值表现出降低趋势,年下降率为0.02%,这主要是由于草地部分沙化、水域和沼泽湿地面积的明显减少.CS检验说明本文所选VC值较为合理.

青海湖流域近50年气温、降水变化特征研究

本文对青海湖流域1961-2010年近50年来的气温和降水变化特征进行了研究,结果表明,青海湖流域气温呈明显的增加趋势,线性增温率最大达到0.40℃/10a;存在较为明显的4次增温期,特别是最近一次增温期,持续时间长,最大增幅达0.1℃/a.降水量虽然没有明显的增加趋势,但存在三次明显的增多期,最大降水量出现在1988-1989年间.在季节变化上,气温均出现了不同程度的增加趋势,尤其以冬季和秋季增温趋势最明显;降水的季节增幅不明显,降水主要集中夏季,夏季多年平均降水量为239.30mm,占全年降水量的65%左右.近50年气温、降水变化特征表明青海湖流域目前正处于增温增湿阶段.

青海湖高寒湿地土壤有机碳空间分布分析

作为陆地碳库的主要部分,土壤有机碳在全球碳循环中起着重要作用.本文选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对土壤有机碳含量的变化特征及其空间变异性进行了研究.结果显示,环青海湖区土壤有机碳0-10cm表层含量最高,均值为2.82±1.56%,随着土层深度的加深其含量逐渐降低.10-20cm、20-30cm和30-40cm土层的有机碳平均含量依次为2.01±1.03%、1.63±0.87%和1.21±0.91%;整个研究区0-40cm土壤有机碳平均含量仅为1.92±1.27%.半方差函数和变异函数分析结果说明,0-10cm,10-20cm和20-30cm土层土壤有机碳含量的模型均符合球状模型,30-40cm土层土壤有机碳含量和0-40cm土壤有机碳平均含量的模型为指数模型.而且在各向同性和各向异性下不同深度土壤有机碳均具有高度的空间异质性.

极端干旱区天然植被耗水规律试验研究

采用自动控制仪器对极端干旱地区不同植被的单株和群落的蒸散发进行了长期的试验研究。结果表明：胡杨在生长期内单位叶面积上月蒸腾量8月最大,10月最小,蒸腾量呈单峰型,在4—5月树干单位面积液流通量为0.13～0.15 L.cm-2.d-1,6月为0.294 L.cm-2.d-1。在晴朗无云的条件下,柽柳灌丛蒸散速率变化呈单峰型,在生长季节日蒸腾量为63.48 L,平均日蒸腾量为0.349 L。梭梭日蒸腾量与土壤含水量有密切的关系,在生长期总蒸腾量为344.66 L。骆驼刺、苦豆子和胖姑娘蒸腾量月变化具有共性,各月和年蒸腾量的总量骆驼刺最大,苦豆子居中,胖姑娘最小。最后推算额济纳三角洲全年植物蒸散发总量为2.43亿m3。该定量数据的测定为确定区域层面上的需水量和区域生态需水计算奠定基础。