基于“源地-阻力-廊道”的三江源区生态安全格局构建

三江源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,科学构建生态安全格局对筑牢三江源区生态安全屏障、维护可持续发展具有重要意义。耦合层次分析法(AHP)与熵权法,基于生态系统服务、形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通性等方法识别不同等级生态源地,利用土地利用类型并综合生态敏感性与地形位指数构建生态阻力面,基于Linkage Mapper工具识别不同类别生态廊道,构建三江源区生态安全格局。结果表明:(1)三江源区生态源地约52371.30km2,占研究区总面积13.70%,多为大尺度不规则斑块,呈现东多西少的空间分布格局;其中一级生态源地面积约为48290.06km2,占生态源地总面积的92.21%,集中分布在生态系统服务重要性较高的中部与东南部地区。(2)识别生态廊道共328条,廊道分布呈现中东部密集,西部稀疏的蜘蛛网状空间格局,整体呈东西向波状延伸态势。(3)识别生态夹点1796km2、生态障碍点2490km2,主要分布于研究区中南部的杂多县;提取生态断裂点61处,集中分布于治多县东南部。(4)构建“三区三带多点”生态安全格局,以生态维育发展区、中部修复关键区、西部生态保护区为“三区”,以绿水青山维护带、生物保护关键带、河源安全建设带为“三带”,识别核心修复点为“多点”,考虑不同小区域内的生态状况,因地制宜进行生态建设。研究结果可以为三江源区生态保护地优化提供科学建议。

三江源区鱼类多样性调查及保护对策

了解三江源区鱼类多样性及其资源现状,为三江源区生态系统保护和流域管理提供科学依据。2022年8月开展了长江源、黄河源、澜沧江源鱼类调查,分析了3个水系鱼类组成与分布,探讨了鱼类多样性特征,研究了三江源地区鱼类群落的空间格局。结果表明:三江源区共调查到鱼类18种,其中长江源9种,黄河源8种,澜沧江源6种;根据相对重要性指数,长江源优势种3种,依次为细尾高原鳅(Triplophysa stenura)、小头高原鱼(Herzensteinin microcephalus)、裸腹叶须鱼(Ptychobarbus dipogon),黄河源优势种2种,包括麻尔柯高原鳅(T.markehenensis)和黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi),澜沧江源优势种4种,依次为前腹裸裂尻鱼(S.anteroventris)、裸腹叶须鱼、东方高原鳅(T.orientalis)和细尾高原鳅;三江源区鱼类多样性相对较低,其中澜沧江源最高,长江源次之,黄河源最低。对鱼类种类组成进行聚类分析,结果表明长江源和澜沧江源相近,黄河源则与长江源、澜沧江源差距较大。为切实保护好三江源区鱼类资源,建议加强本底调查,开展关键栖息地生态环境监测和保护,构建三江源区水生生物资源数据库,关注气候变化对水生态环境的影响,预防和控制外来鱼类入侵。

三江源区退化高寒草甸植被生物量和养分的动态变化

[目的]探索三江源区高寒草甸草地植被-土壤系统生物量和土壤养分的动态变化,以利于草地适应性管理和开展草地生态修复相关工作。[方法]以中度退化高寒草甸为研究对象,于2020-2022年的7、8和9月持续观测高寒草甸植被生物量(地上生物量和根系生物量)、植被(地上部和根系)和土壤(0~15和15~30 cm)全氮、铵态氮、硝态氮、速效氮、有机碳、全磷和全钾含量。植被生物量、植被养分和土壤养分在不同月份间的动态变化用单因素方差分析(One-way ANOVA)进行比较。[结果]不同月份间植被生物量存在显著的递增趋势(2021年除外)(P<0.05,下同),整体表现为9月最大,地上生物量最大值分别为74.58和72.80 g/m^(2),根系生物量最大值分别为39.82和57.32 g/m^(2)。植被(地上部和根系)和土壤(0~15和15~30 cm)养分含量存在显著的月际动态,具体表现为8月达到最大值。植被生物量与植被地上部和根系的全氮含量显著相关,与土壤0~15和15~30 cm土层的全氮含量呈显著正相关。[结论]高寒草甸植被(地上部和根系)养分与土壤(0~15和15~30 cm土层)养分在8月达到峰值。研究结果可为高寒草甸养分管理领域学者凝练科学问题提供参考。

三江源区青甜1号与豆科饲草混播对饲草产量和品质的影响

试验探究了青甜1号与豆科饲草混播对饲草产量和品质的影响。试验将禾本科饲草青甜1号与3种豆科饲草分别混播,采用随机区组设计,设单播处理4个(A1、A2、A3、A4),混播处理6个(B1、B2、B3、B4、B5、B6),共10个处理,每个处理重复3次。结果显示:B3处理(青甜1号∶蚕豆=4.5∶1)株高、叶面积较其他处理明显更优;B5处理(青甜1号∶蚕豆=7∶1)鲜草产量最高,为41400 kg/hm^(2),较单播青甜1号(A1)显著增加了72.5%(P<0.05),B6处理(青甜1号∶饲用豌豆=7∶1)次之,鲜草产量为38500 kg/hm^(2)。禾豆混播各处理饲草的营养成分含量显著高于单播青甜1号(A1)(P<0.05),显著低于单播饲用豌豆(A2)(P<0.05)。B6处理的粗蛋白、粗脂肪、木质素和可溶性糖含量均显著高于其他混播处理(P<0.05),分别为16.10%、7.18%、8.80%和12.42%,饲用豌豆(A2)在3种豆科饲草中营养物质含量最高。隶属函数综合评价结果表明,B6处理的隶属函数值为0.817,属优,为Ⅰ级。研究表明,混播处理中的青甜1号∶饲用豌豆=7∶1时混播各项指标优于其他品种,适宜在三江源区的果洛地区推广种植。

不同燕麦品种在三江源区的生产性能和营养品质综合评价

为筛选出适宜三江源区种植的优质高产燕麦品种,本研究以15个燕麦品种为对象,在班玛县和治多县开展引种评比试验,分析不同燕麦品种的农艺性状、产量性状和品质性状特征,采用分段结构方程模型探讨品种、种植区域及其交互作用如何通过影响农艺性状和产量性状进而影响营养品质,并采用TOPSIS-多准则决策模型对供试品种的各项指标进行综合评价,以筛选出适宜三江源区种植的优良燕麦品种,从而为该区的饲草生产提供数据支撑。结果表明:15个燕麦品种均不能实现籽粒成熟,无法完成整个生长周期。青燕2号、青燕5号和青引1号株高较高,为82.2~89.7 cm;青燕4号、青燕3号和青燕5号干草产量较高,为1012.3~1167.1 g·m^(-2);青引2号、陇燕1号和青燕5号的粗蛋白含量较高,为7.6%~8.1%;青燕5号的茎叶比、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量较低,而相对饲用价值较高。结构方程模型分析表明,品种、种植区域及其交互作用主要通过影响产量和株高间接影响燕麦的营养品质。TOPSIS-多准则决策模型分析表明,青燕5号和青燕3号既能维持较高的生产性能,又具有较好的营养品质,是三江源地区理想种植的燕麦品种。

三江源区不同覆被类型高寒草甸土壤水分变化特征

土壤水分是植物生长与繁殖的物质基础,明确其动态特征对当地水资源管理和植被恢复具有重要意义。本文以三江源区高寒草甸为研究对象,结合野外调查与室内实验,分析不同覆被类型下高寒草甸土壤水分年、季、日动态特征,探讨植被及土壤因素对土壤水分变化的影响。结果表明:(1)2022年降雨偏少、气温偏高,各样地土壤液态水含量下降了1%~18%;夏秋季土壤未冻水含量高于冬春季,各样地各土层中月平均含水量最高为10月(0.495 m^(3)·m^(-3)),最低为1月(0.038 m^(3)·m^(-3));3月和12月土壤液态水含量日变幅较大,变化范围分别为0.11~0.20 m^(3)·m^(-3)和0.07~0.16 m^(3)·m^(-3);(2)轻中度退化高寒草甸(YG4)和原生高寒草甸(YG5)植被覆盖度较高、容重较低,土壤含水量较高且变化幅度小;(3)人工草地耗水量大且物种单一、土壤肥力较低,不利于土壤保水。研究结果可为三江源区高寒草甸生态系统的恢复与治理提供参考。

人工草地建植对三江源区土壤有机碳组分及酶活性的影响

为揭示中国青藏高原三江源区建植人工草地对土壤活性有机碳组分含量和酶活性的影响,本研究以三江源区黑土滩为对照,选择利用黑土滩建植10年的燕麦(Avena sativa)、12年的垂穗披碱草(Elymus nutans)和13年的青海草地早熟禾(Poa pratensis‘Qinghai’)三种草地为对象,系统分析各人工草地对土壤表层(0~20 cm)有机碳组分含量、酶活性的影响以及它们之间的相关关系。结果表明,相比于对照,建植人工草地均能增加土壤有机碳和颗粒有机碳的含量;3类草地中,燕麦草地中的土壤碳库管理指数最高,且蔗糖酶和纤维素酶活性显著高于对照;碱性磷酸酶活性在垂穗披碱草草地中最高;冗余分析结果显示,碱性磷酸酶和过氧化物酶是影响土壤有机碳组分及碳库管理指数的重要驱动因素。综上,为降低三江源区退化草地对土壤有机碳储量的负面影响,种植燕麦(10年)或可成为提高土壤固碳能力的有效措施之一。

三江源区高寒草地生态恢复措施及效果评价

基于文献计量法整理了2005—2020年三江源区生态保护、恢复和建设的文献,梳理了三江源区主要生态保护、恢复和建设措施,提出恢复与建设效果评价指标体系,运用Meta分析评估不同恢复措施在高寒退化草地生态系统恢复中的效果.结果表明:高寒轻度退化草地最适合的技术措施是短期、中期围栏封育和N、P添加,不适合长期禁牧和大量施肥.中度退化草地最适合的技术措施是休牧、追加N、P或大量氮肥,不适合施有机肥或低氮肥.重度退化草地最适合的技术措施是休牧,不适合采用短期围栏封育和低氮量施肥.

三江源区干枯河道生境下光稃茅香典型群落结构及其物种多样性分析

为探明三江源区干枯河道生境下不同光稃茅香的群落结构及其物种多样性,以5个样地的光稃茅香群落为研究对象,采用样地调查法对其物种组成、重要值和多样性指数等展开研究。结果表明:(1)5个样地的光稃茅香群落的物种有17科26属27种,优势种和共优势种植物分别为光稃茅香+西藏沙棘+臭蒿(S1样地)、光稃茅香+西藏沙棘+短穗兔耳草(S2样地)、光稃茅香+短穗兔耳草+西藏沙棘(S3样地)、光稃茅香+多裂委陵菜(S4样地)、光稃茅香+垂穗披碱草(S5样地)。(2)5个样地的光稃茅香群落多样性指数和地上生物量差异明显。其中,S3样地的丰富度指数最高,为2.31;S1样地的Simpson多样性指数最大,为0.98;S2样地的Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数最大。(3)S2样地的地上生物量最多,为577.3 g/m^(2),较S1、S3、S4和S5样地分别增加206.8%、29.2%、233.1%和16.4%,差异显著(P<0.05)。研究结果可为高寒地区光稃茅香的开发与利用提供理论依据。

三江源区蒸散发时空变化特征及影响因素分析

为研究2001~2020年三江源区蒸散发的时空变化特征以及影响因素,基于MOD16A2数据和气象数据,采用Slope趋势分析、MK显著性检验和偏相关分析,分析了三江源区蒸散发的年际变化、空间分布、趋势变化和对气候的响应。结果表明:2001~2020年三江源区多年平均蒸散发为401.28 mm,平均以0.9821 mm/a的速率缓慢增加。三江源区蒸散发空间变化范围为46.51~575.59 mm,呈现东部高、西部低的特征;2001~2020年三江源区蒸散发主要呈现上升的趋势,主要分布在三江源区的东北部地区;气温升高对蒸散发增加起到了显著的促进作用。研究成果可为三江源区水资源管理、生态环境保护以及气候变化适应等方面提供参考。

1961~2020年三江源区气温时空分布特征

为深入研究三江源区气温变化特征及升温机制,利用三江源区14个气象站1961~2020年近60a气温资料,通过滑动平均、插值法、滑动t检验等方法对气温变化的特征和突变进行分析和检验。结果表明:三个源区年、季气温出现多次冷暖波动过程,整体均呈显著增温趋势;长江、黄河和澜沧江源区增温幅度分别为0.37℃/10a、0.30℃/10a和0.38℃/10a,澜沧江源区升温幅度最大;冬季升温幅度最大,秋季次之,春季最小;长江源区以久治县,黄河源区以玛多县,澜沧江源区以囊谦县为增温中心,自西向东,由北向南呈逐渐增加的趋势;气温上升趋势中三个源区均存在突变性,长江源区发生在2004年,黄河和澜沧江源区均发生在1997年;海拔高度和下垫面的差异是导致增温幅度不同的主要原因。

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化．结果表明，放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量．不同退化演替阶段期间，高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10cm土层明显较高，且随着退化程度的加剧，分布在0—40cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低；不同退化演替阶段，高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏，不仅使得植物群落发生了逆向演替，而且土壤的肥力水平显著地下降，土壤向退化方向发展；高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失，氮素损失严重．随着退化演替过程的进行，高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化，土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低；相关分析表明，土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系（P〈0．05），说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标，而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标。

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了三江源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物量和草地质量以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物量和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草——甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7a、9a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微生物生物量碳和酶活性均呈"V"字型变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.

1956-2012年三江源区河流流量变化及成因

为研究三江源区河流流量变化及其可能成因,在1956—2012年水文气象资料基础上,借助Mann-Kendall趋势检验、流量历时曲线等数理统计方法,分析了该区域流量的年际和年内变化,并通过双累积曲线、相关分析和贡献率分析等方法对影响流量变化的因素进行了探讨.结果表明:1近57 a来澜沧江源区和长江源区的年均流量均呈增加趋势,变率分别为0.47和2.12m^3(s·a),黄河干流流量轻微减少〔-0.60 m^3/(s·a)〕,部分支流流量有所增加;河流流量的年内分布有从双峰型向单峰型过渡的趋势.黄河源区高流量和低流量都减少,长江源区高流量和低流量均增加,而澜沧江源区高流量减小、低流量增加.2气温和降水的共同作用导致河流流量的年内分布呈双峰型或单峰型的特点,降水为主导因素,秋季降水量减少导致部分河段流量分布从双峰型向单峰型过渡.3河流流量和降水量的变化基本保持一致.黄河源区和澜沧江源区流量主要受东亚季风和西风控制,而长江源区流量主要受到青藏高原季风和东亚季风的影响.20世纪80年代以来,三江源区0℃等温层高度(16.28 m/a,P<0.001)和>0℃年积温(7.30℃/a,P<0.01)均呈显著增加趋势.在区域快速增温背景下,冰川和积雪消融给河流流量造成的短期增加效应不可持续,由此对水源涵养功能构成严重威胁.

三江源区不同鼠洞密度下高寒草甸植物群落生物量和土壤容重特性研究

近年来由于自然和人为因素的双重影响导致三江源高寒草甸存在不同程度的退化，同时鼠害频繁。本研究主要对高寒草甸在不同鼠害梯度下的生物量和土壤容重变化情况进行研究。结果显示，不同鼠洞密度与地上，地下及总生物量没有直接的线性关系。8月地上、地下及其总生物量基本高于6月，地下生物量均远远大于地上生物量；6月地下／地上生物量在11．81～27．64倍，8月地下／地上生物量为8．48-30．90倍；各样地0～10cm根系占总根系的百分率较高，6月达78．21％～83．45％，8月达79．32％～91.54％，0～10cm根系占有量8月〉6月，10-20cm基本持平，20～30cm为8月〈6月。容重与各土层为正线性关系，y=ax＋b（r=0．7595～0．9997）；根土质量比与各土层关系为y-ax^2＋bx＋c。

三江源区高寒草甸植物多样性的海拔分布格局

三江源地区是我国受气候变化影响最大且最敏感的区域之一。研究高寒草甸植物多样性海拔分布格局及其与环境的关系,能为预测气候变化对植物多样性的影响和响应提供科学依据。本研究以青海三江源地区的6个样地/海拔梯度共78个样方的高寒草甸样地为研究对象,了解高寒草甸植物多样性和群落结构,分析海拔分布格局及其与环境的关系,旨在以空间替代时间的实验系统来揭示植物对气候变化的响应。统计分析发现,6个高寒草甸样地共有植物21科、51属、74种,且在中海拔和高海拔地区,高寒草甸以藏嵩草、高山嵩草、矮嵩草等莎草科植物占优势,低海拔地区高寒草甸则以针茅、早熟禾、垂穗披碱草等禾本科植物为优势种群。方差分析表明,随着海拔的降低,高寒草甸群落的物种多样性和物种丰富度均呈"单峰"分布格局,而均匀度指数逐渐升高。DCA分析发现,高寒草甸植物群落沿着海拔梯度呈现有规律的变化,具有从高寒草甸向高寒草原化草甸的逐渐过渡的特征,海拔梯度明显的影响了植物群落结构和多样性。此外,CCA结果表明,土壤pH值是影响高寒草甸植物群落分布格局的主要因素,土壤含水量、土壤温度、土壤有机碳、碱解氮含量与全钾含量是影响植物群落分布格局的关键因子。综上所述,我们推测气候变化极有可能影响三江源地区高寒草甸植物群落结构与分布格局。

三江源区黑土滩退化草地分类分级体系及分类恢复研究

通过对三江源区120个野外调查样区野外调查数据的分析,依据地形条件以及工程治理的需要,将黑土滩退化草地划分为三种类型,即Ⅰ滩地（坡度在0～7°之间）、Ⅱ缓坡地（坡度在7～25°之间）和Ⅲ陡坡地（坡度≥25°）;通过聚类分析和主成分分析,优选出秃斑地比例和可食牧草比例作为黑土滩退化草地分级的主要指标,将其分为轻度、中度和重度3个等级;在野外调查结合遥感技术的基础上,确定了该地区不同类型和等级下黑土滩退化草地的面积及其分布区域,分析了黑土滩退化草地的发展趋势,即20年间轻、中度退化草地演变为重度退化草地的趋势是非常明显的;针对黑土滩的类型和植被恢复后的利用目标,提出不同类型黑土滩人工草地的定义、适宜草种组合及相应的农艺措施,总结出黑土滩退化草地综合治理的3种模式和与之相关的治理措施。

三江源区冬虫夏草资源适宜性空间分布

冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)是生长在青藏高原高寒地区的一种珍稀物种资源,具有极高的药用和经济价值,然而冬虫夏草资源的数量特征与空间格局尚不明确。以三江源区为例,结合冬虫夏草的生境条件,选取适宜冬虫夏草生长的生态环境指标,利用地理信息系统(GIS)中的空间分析方法对冬虫夏草资源的适宜性空间分布进行了研究,并用野外实地采样和入户调研数据进行验证。结果表明:三江源区冬虫夏草资源主要分布在东南部和中南部,分布面积约为18.45×10~4km^2,占该区总面积的50.74%。达日县、甘德县、玉树县、称多县、玛沁县、班玛县、久治县这7个县冬虫夏草适宜性面积占到了该县50%以上的面积,是三江源区冬虫夏草资源的主产区。基于GIS空间分析的结果与实地调查结果相符,说明利用空间分析方法划分冬虫夏草资源的适宜性分布区域是可行的,可为系统的全面调查冬虫夏草资源的分布及保护与合理开发利用冬虫夏草资源提供科学依据。

三江源区基于生态系统服务价值的生态补偿额度

以青海三江源区为例,探讨了基于生态系统服务价值的生态补偿额度测算方法。以分析和筛选生态补偿需求下的生态系统服务价值评估指标为前提,估算了生态保护和建设活动实施前(2005年)三江源区草地生态系统服务价值,并采用专家咨询法提出的不同退化程度草地的生态功能系数对其进行修正,得到未退化、轻度退化、中度退化和重度及重度以上退化草地的单位面积生态价值分别为74.70×104、59.76×104、37.35×104元/km2和14.94×104元/km2。根据三江源区草地退化现状和生态恢复的目标,确定该区基于退化草地完全恢复的生态补偿总量为911.62×108元。

基于GIS的三江源区冻融侵蚀评价与分析

三江源区由于其高海拔、高纬度和低气温的气候特点而成为冻融侵蚀较严重的区域,因此开展其冻融侵蚀强度的研究对区域合理的生态环境规划和生态环境保护方案制定具有积极作用。该文采用归一化方法和冻融评价模型,利用影响冻融侵蚀的主要因子气温年较差、降水量、坡度、植被盖度和太阳辐射进行定量研究与分析,结果表明:三江源区冻融侵蚀区分布面积较广,占源区总面积的75.7%,其中长江源区的冻融区面积比最大,其次是澜沧江源区和黄河源区。3个流域的冻融侵蚀均以中度侵蚀为主,但它们在侵蚀强度等级构成和不同强度等级所占比例均存在显著差异,总体而言长江流域的冻融侵蚀相对最严重。相同强度冻融侵蚀区在空间上积聚,不同强度冻融侵蚀空间分异明显,呈现出由东向西的低-高-低-高侵蚀的带状分布特征。尽管该区域内存在多个高值和低值区交叉分布的现象,但它们的主要影响因素存在一定的差异,其中西部地区以植被覆盖和太阳辐射为主,而东部地区以降水、坡度和太阳辐射为主。