黄龙核心景区多层级水循环系统结构研究

为查明四川黄龙核心景区钙华层内水体的循环交替过程及水循环系统结构,采用野外实地调查、水循环断面监测等方法,分析任一监测断面的地下水径流量和地表水流量(二次转化泉形成)组成、循环段内的补给和排泄特征,理清各水循环系统的发育规模、层级。分析结果表明,丰水期水循环系统层级最为复杂,分为区域-局部-场地三个循环层级,以局部循环为主。以7月为典型月,景区内水循环主要受控于4个串联发育的局部地下水循环系统,区域地下水循环系统在接仙桥以北地段发育,各循环段内的充水彩池群为补给区,出口为流量较大的钙华二次转化泉,地下水在钙华层内径流,钙华层底部和两侧为隔水边界;争艳池以南场地水循环较多;景区水循环系统结构年动态变化较大,仅在丰水期达到动态平衡状态。转花池泉群、黄龙沟东坡泉群、黄龙沟地表水及地下水构成了驱动核心景区水循环系统的全部水量,接仙桥、涪江右岸为排泄口。黄龙核心景区水循环在丰水期形成动态平衡,其余时段处于不稳定流动状态。

黄龙风景区藻席嗜冷硅藻群落结构变化及其驱动因子分析

硅藻群落对环境变化十分敏感,是自然河流水质变化的指示生物。为了解黄龙风景区藻席及藻席嗜冷硅藻群落结构与环境变量的关系,对景区内8个典型景点进行水样和藻席的采集并分析。结果表明,黄龙风景区藻席是以钙华作为基底,丝状藻作为骨架,栖息着大量硅藻的高寒岩溶微生态系统,共鉴定出25属72种硅藻,其中优势种13种,以桥弯藻属(Cymbella)为主。通过冗余分析发现,水温(F=2.8,P=0.02)和溶解硅(F=2.3,P=0.04)是影响黄龙风景区藻席嗜冷硅藻群落结构特征的主要驱动因子,TN是潜在驱动因子。硅藻可以为高寒岩溶区地表水监测提供重要的补充信息,建立完整的硅藻物种数据库,有利于区域水质监测。

四川黄龙高山柳灌丛区钙华彩池地表水渗漏机制探究

近年来,黄龙世界自然遗产地部分钙华景观群出现了程度不同的退化,其中地表水强渗漏及黑化、沙化等问题在高山柳灌丛密集分布区呈规模化出现,但是灌丛扩张和渗漏增强之间的关联机制尚未开展充分论证。为研究高山柳覆盖程度对钙华渗漏增强的影响,在黄龙上游映月彩池北部选取典型灌丛区彩池群,设置了4个灌丛盖度水平:无灌木(盖度<10%)、少灌木(盖度10%~30%)、多灌木(盖度30%~60%)、全灌木(盖度>60%),实施原位入渗试验测定渗漏强度,评估灌丛区钙华孔隙结构和渗透参数变化,对比非灌丛区天然渗漏强度,进而总结高山柳灌丛影响下的钙华地表水渗漏机制。结果表明:(1)钙华彩池渗漏强度随高山柳盖度增加而增强,当盖度超过60%后,渗漏强度发生显著变异,应与大孔隙快速导流有关;(2)灌丛区因受藻类活动、植物残体分解等因素影响形成多孔隙、孔洞新生钙华,造成天然渗漏强度高于非灌丛区;(3)高山柳灌木根系活动导致钙华松散、孔隙直径增大、有效孔隙度增加、渗透系数提升,地下水渗流增强引起钙华彩池整体地表水渗漏增强;(4)高山柳根系对钙华孔隙结构改造以根劈作用为基础,并伴有根系水溶液对钙华胶结物的溶蚀作用,使钙华趋向均匀松散化,高山柳灌丛区根系和藻类活动等主要控制了地表水的渗漏增强过程。研究成果对黄龙钙华自然遗产景观演化分析和保育具有一定的参考价值。

黄龙五彩池源水区渗漏特征分析和人工降渗保育综合研究

黄龙世界自然遗产地核心景观之五彩池,其源水区上游转花池泉群地表溢流后,在灌丛林区中形成较为强烈的渗漏,导致五彩池涵养水量下降,出现一定程度退化。通过野外调查、长期监测、取样测试等手段,查明源水区水体径流渗漏特征及原因,分析人工降渗手段对五彩池钙华景观演化影响。结果表明:(1)五彩池源水区河道发生了极为强烈的入渗,造成五彩池涵养水量下降,平均径流渗漏占比达51%,月动态变化较小,造成渗漏增强的原因主要为高山柳灌丛根劈、冻融等增加钙华有效孔隙度形成强渗透层;(2)源水区强渗漏造成五彩池下游边缘出现失水黑化,后沟地表水替换了彩池群内原有景观水体(水体置换)引发“灰化”现象;(3)通过人工保育降低源水区强渗漏,五彩池内涵养水量出现明显增加,北边缘彩池群黑化消失,东侧灰化现象减弱,五彩池钙华水域景观范围扩大16.3%,径流渗漏量比前期减少34%,主要景观涵养期内,进入五彩池的涵养水量占比由保育前的49%增加至83%,月平均涵养水量由4892 m^(3)·d^(-1)增加至8674 m^(3)·d^(-1),涵养水量增加77%;(4)降低源水区渗漏,增加下游彩池群涵养水量,对钙华水域景观范围扩大、恢复起到了明显的促进作用,为黄龙世界自然遗产地核心价值的保护提供了重要的依据。

声纹识别技术支持下自然保护地鸟类多样性节律特征及监测有效性研究——以黄龙自然保护区为例

生物多样性是人类赖以生存和社会可持续发展的基础,是地球生命共同体的血脉和根基。声纹识别技术正在成为辅助生物多样性监测的重要手段,由于声纹数据采集的特征及计算性生物声学的发展,声学技术在物种鉴别、种群研究、环境成因研究方面正表现出优势。以黄龙自然保护区为例,以指示性物种鸟类的鸣声为对象,通过保护区中较高人为影响(黄龙景区)和较低人为影响(张家沟)这两个区域的被动式监测,采集了6303 min声音数据。通过经典声学指数计算、人工智能物种识别与样线调查相结合的方法,研究得出:(1)人工智能技术下鸟类多样性及鸣声时间分布特征;(2)声纹识别技术较之于传统调查方法更具有效性;(3)声学指数计算对环境的响应程度与有效性辨析。研究试验性地对数据进行了分析阐释,以黄龙自然保护区为例作为方法的探索,为此类保护地保护管理提供借鉴。

四川黄龙沟兰科植物的多样性及其保护

由于独特的地理和气候条件,中国兰科植物具有附生与地生种类数目大致相同的特点,同时是世界上地生兰科植物种类最丰富的地区。因此,地生兰科植物的保护是中国兰科植物保护的重要内容,而确定多样性中心对制定就地保护策略具有重要意义。四川黄龙寺自然保护区内的黄龙沟长仅3.5km,海拔为3100–3569m。通过对沟内兰科植物种类、生境、居群状况以及繁殖情况等的综合调查,我们发现该地共有兰科植物19属30种。这些兰科植物生长于明显不同的两类生境:一是林分稀疏、透光性好的疏林或灌木丛,通常有钙华滩流贯穿其中,有20种兰科植物生长;二是林分较密、透光性差的针阔混交林或针叶林,无水流,只有10种兰科植物分布,包括黄龙沟内仅有的4种腐生兰。黄花杓兰(Cypripediumflavum)、西藏杓兰(C.tibeticum)、无苞杓兰(C.bardolphianum)、广布红门兰(Orchischusua)、二叶红门兰(O.diantha)及少花虾脊兰(Calanthedelavayi)等3属6个种,以其极高的数量及成片的分布组成黄龙沟兰科植物的主体。它们在种下水平存在不同程度的变异,而且花期存在重叠与交替现象。如此多的地生兰聚集在一条狭窄的沟内,并且部分种类在沟内形成优势草本群落,这种现象无疑是十分罕见的。可以说黄龙沟是我国地生兰多样性中心之一。

世界自然遗产-四川黄龙钙华景观的形成与演化

本文对作者十余年来在四川黄龙(世界遗产地)的钙华研究成果和最新的一些监测发现进行了综述,目的是为公众更好地了解黄龙、保护黄龙提供科学基础。主要结果和结论是:(1)黄龙钙华的形成是由于地球深部高分压的CO2在碳酸盐岩补给区产生富含碳酸氢钙的地下水,当其以泉的形式出露地表时,由于泉水的CO2分压远远高于空气,泉水中的CO2大量逸出,结果导致碳酸钙过饱和而发生沉积;(2)黄龙钙华的颜色以黄色为主色调,主要是在雨季因雨水冲刷土壤向水中混入泥沙的缘故;而在旱季,钙华主要形成于清亮干净的泉水,因此,钙华的颜色呈现出纯净碳酸钙沉积的本色-白色。这也是黄龙洞钙华剖面年层中出现黄-白相间亚层的原因;(3)高精度的铀-钍同位素测年表明,黄龙钙华主体是全新世以来形成的;(4)地表水向地下河的漏失是黄龙地表水日益减少,导致钙华体表面干涸,从而气生蓝藻大量滋生,致使某些钙华变黑的主要原因,因此,有必要尽早采取防渗补水措施;(5)旅游活动已对黄龙钙华景观产生影响,包括上游人为践踏使下游钙华池淤塞,以及磷酸盐污染使硅藻等过度繁殖和钙华沉积速率可能降低等,因此,必须尽早采取相应防控措施。

四川黄龙沟优势兰科植物菌根真菌多样性及其季节变化

在自然条件下,兰科菌根真菌对兰花的种子萌发和植株生长都是必不可少的。为了解高原兰科植物菌根真菌的多样性状况及其季节性变化规律,选取了四川黄龙沟的两种生境中生长的8种优势兰科植物,分别于植株的萌芽期(4月份)、生长期(7月份)和果期(9月份)采集营养根进行菌根真菌的多样性研究。其中,黄花杓兰(Cypripedium flavum)、少花鹤顶兰(Phaiusdelavayi)、二叶匍茎兰(Galearis diantha)和广布小蝶兰(Ponerorchis chusua)分布在开阔生境;筒距兰(Tipularia szechuanica)、小花舌唇兰(Platanthera minutiflora)、珊瑚兰(Corallorhiza trifida)和尖唇鸟巢兰(Neottia acuminate)则分布在密林生境。通过对分离所得的50个菌株进行形态观察和ITS序列测定相结合的鉴定,共获得菌根真菌41种。对担子菌和子囊菌分别进行的系统发育树构建结果显示,子囊菌为优势种类(35种),以柔膜菌目(Helotiales)、炭角菌目(Xylariales)和肉座菌目(Hypocreales)内的种类为主,担子菌则以胶膜菌(Tulasnellaceaesp.)为主。在8种兰科植物中,二叶匐茎兰表现出极高的专一性,其菌根真菌均属于Hypocrea。其余兰科植物的菌根真菌分别属于不同的科,专一性相对较低。物种丰富度和Simpson多样性指数分析结果表明,密林生境的兰科植物的菌根真菌多样性在各生长季节基本高于开阔生境。此外,两种生境的优势兰科植物的菌根真菌物种多样性随生长季节转变所呈现的变化规律是相似的:萌发期和生长期的多样性均较高,峰值出现在生长期,到果期时则大幅下降。这与高原兰科植物的生长特性及营养供求规律基本相符。

九寨沟黄龙地区钙华漏斗的特征与成因探讨

九寨沟黄龙地区广泛发育着钙华滩流、湖泊、瀑布、洞穴与漏斗。本文对钙华漏斗进行了特征描述和成因分析,并将其与钙华池、盆特征进行了对比,进而得出钙华漏斗导致九寨沟地区景观水量减少的结论,并提出解决这一重要问题的办法是工程堵漏。本文对九寨沟黄龙地区景观的开发利用和环境保护具有重要的参考价值。

四川黄龙沟源头黄龙泉泉水及其下游溪水的水化学变化研究

用水化学仪器自动记录、现场滴定及取样室内分析等方法,对四川黄龙沟钙华景区水的物理化学动态变化特征进行了研究。结果发现,黄龙钙华的沉积主要起因于水中CO2的大量释放,造成溪流自黄龙泉泉口向下游方向水的二氧化碳分压(p(CO2))和电导率(EC)降低,pH值和方解石饱和指数(SIc)升高。但仔细分析发现,水化学的这一空间变化主要发生在SIc<1.0时;当SIc>1.0后,向下游方向,水化学趋于稳定。同时,黄龙沟地表融雪水和沿途泉水分别产生的稀释和浓集作用对溪流水化学的这一空间变化产生了明显的影响。此外,源头黄龙泉的水化学稳定,没有明显的日变化,而下游的池水则出现pH值、EC和SIc及p(CO2)的显著日变化,即白天p(CO2)、EC较低,而pH和SIc较高,反映了白天较快的碳酸钙沉积,其中温度和水生生物光合作用的影响可分别达到19%和81%。

钙华天然海绵地质体多孔特性及其对水循环调节意义——以四川黄龙为例

四川黄龙自然遗产点以钙华景观闻名海内外,其钙华体多孔性地质结构,使钙华地质体具备"海绵"特性。本文通过电子扫描显微镜(SEM)和探地雷达、电磁法等地质探测技术对钙华地质体的多孔性质和水循环特性进行研究,并结合多年现场踏勘经验探讨了钙华地质体的多孔性质对水循环的调节意义。分析结果显示,黄龙钙华体经过地质作用形成了不同尺度的孔隙结构,其中生物参与形成的微观孔道具备"渗透、净化"功能;侵蚀作用产生的可视孔洞、缝隙快速透水,并进一步发育成塌陷区和钙华漏斗。彩池、溶洞和裂缝为水体储蓄和运移提供很好通道和场所,地质探测分析表明典型钙华段地下腔体具备"蓄水、排水"功能。各尺度孔隙互相影响,共同调节黄龙景区内的地表-地下水循环系统。初步研究发现,藻类在黄龙钙华沉积过程中具有加速和减少孔隙形成的双向调控作用,未来将结合藻类在钙华构筑过程的作用,继续深化黄龙钙华地质体的孔隙结构性质研究,为钙华景观的维护和保育提供参考。

世界遗产——四川黄龙钙华景观退化现象、原因及保护对策分析

近年来,随着游客人数的逐年增长,黄龙国家级风景名胜区钙华景观出现了明显的退化现象,主要表现为地表水量减少,钙华彩池干枯、钙华沉积速率变慢以及水生藻类加速生长3个方面。为了阐明上述退化现象是源于旅游等人为活动因素影响还是自然因素变化所致,我们首先对比分析了近年来景区上、下游泉水流量变化,结果发现,地表水量的减少是源于地表水向地下渗漏量的增加;考虑到近年来景区内外工程活动的增强以及钙华沉积速率的减缓,这种渗透性的增强很可能来自工程的爆破震动以及钙华沉积速率减缓所导致的钙华致密性下降。同时,在对黄龙溪流水化学测试分析后发现,旅游活动在很大程度上影响了黄龙风景区水质进而影响了水生藻类生长以及钙华沉积速率。因此,我们推测,黄龙钙华景观的退化,在一定程度上可能应归结为人类活动的影响。

柠檬酸对黄龙碳酸钙矿化影响的模拟实验研究

为探索生物因素在黄龙钙华沉积过程中的作用及参与程度,本研究以黄龙水体中2株嗜冷细菌胞外特征有机酸组分——柠檬酸为研究对象,通过模拟黄龙常年水温和p H值,结合碳酸钙晶体晶型和形貌,探讨柠檬酸钙化体系中的钙化过程及柠檬酸对碳酸钙晶型和形貌的影响。结果表明:1柠檬酸浓度高、p H值低和温度低都会一定程度地抑制碳酸钙沉积;2柠檬酸浓度(20、40、80、160mg/L)对碳酸钙晶型影响不大,主要合成方解石型碳酸钙,但随着浓度的增加,伴随有花瓣状形貌的生成;3随着p H值的增大,棱柱体形貌转变为边缘较为圆滑的椭球体。综上可见,柠檬酸对碳酸钙的钙化速率、晶型和形貌具有一定的影响和调控作用,其结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供理论基础。

四川黄龙沟森林植被中兰科植物群落优势种种间联结和相关分析

四川黄龙沟内分布着十分丰富的兰科植物(19属30余种),并且部分种类在沟内形成优势群落。目前尚不清楚在群落中这些兰科植物种之间作用关系。运用种间关联分析和相关分析对黄龙沟森林植被兰科植物群落中的24个优势种的种间关系进行了研究。两种分析方法得到的结果相近,表明黄龙沟优势兰科植物可以分为两组。一组包括无苞杓兰(Cypripedium bardolphianum)、黄花杓兰(C.flavum)、二叶红门兰(Orchis diantha)、广布红门兰(Orchis chusua)、少花虾脊兰(Calanthe delavayi)和西藏杓兰(C.tibeticum),主要分布在光线充足但又具有一定遮荫条件的环境中;另一组包括筒距兰(Tipularia szechuanica)、沼兰(Malaxis monophyllos)、珊瑚兰(Corallorhiza trifida)、小斑叶兰(Goodyera repens)、布袋兰(Calypso bulbosa)、小花舌唇兰(Platanthera minutiflora)和小叶对叶兰(Listera smithii),它们主要分布于荫蔽的环境中。这些兰科植物在组内大多呈现显著的正相关关系,组间大多呈现显著的负相关关系,说明黄龙沟兰科植物在资源利用方式上可能产生了分化。

基于水化学和同位素特征的四川黄龙沟泉群分类研究

本文采用水化学和同位素方法对四川黄龙沟沿途出露的7个泉点进行了分析。结果表明,泉水水化学和同位素的时空变化反映了CO2逸出、钙华沉积和蒸发效应等诸多因素的共同影响,是由这些泉水处在四个水循环转化段决定的。根据水化学和同位素特征可将这些泉水划分为三种不同的类型:深部泉、表生泉和转化泉。这些认识将为四川黄龙沟景观水资源的管理和钙华景观的保护提供科学依据。

影响黄龙藻类群落结构的环境因子分析

为了探讨引起黄龙钙华沉积区附着藻类大量滋生的原因、持续发展的趋势以及对钙华景观产生的影响,于2015年春、夏、秋季采集景区内12个典型样地的藻样和水样,在进行群落结构分析和环境因子分析的基础上,采用CCA(典型对应分析)以探明影响群落结构的主要环境因子.结果表明:1试验共检出藻类88种,隶属于5门9纲18目20科37属,优势种以贫营养土著型为主;2随季节更替,物种丰度、生物量和Margalef指数增加,Pielou指数下降,Shannon-Wiener指数和Simpson指数变化稳定;3基于CCA结果发现,pH(F=1.6,P=0.02)和海拔(F=1.5,P=0.04)是影响群落结构的主要环境因子.研究显示,当前环境下,自然因子较人为因子对群落结构的影响更为显著,后期在制订水环境评估及钙华资源保护方案时,应当充分考虑特定环境因子的影响.

黄龙嗜冷细菌胞外琥珀酸组分对碳酸钙矿化的影响

为探索黄龙钙华的生物成因,本研究以黄龙嗜冷细菌的胞外特征有机酸组分——琥珀酸为研究对象,通过模拟黄龙水体的低温沉积环境,利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),考察了琥珀酸对钙化体系中的钙化动力学过程、碳酸钙晶型和形貌的影响。结果表明:①高浓度琥珀酸、低pH值,低温都会在一定程度上抑制碳酸钙沉积。②高浓度琥珀酸可以诱导球霰石型碳酸钙的形成;③高温促进了体系中碳酸钙微晶的聚合。综上可见,黄龙嗜冷细菌的胞外琥珀酸组分在一定程度上参与了碳酸钙的沉积过程,对晶体的晶型和形貌具有一定的调控作用。其结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供理论基础。

黄龙钙华^(210)Pb计年与现代沉积的环境变化研究

本文以黄龙钙华岩芯为主要研究对象,利用210Pb定年技术在测定年轻碳酸盐样品短时间尺度上的优势建立了研究区近100年来高精度的年代标尺及环境记录;通过碳氧稳定同位素的分析,讨论了钙华稳定同位素记录与器测气候数据的相关性特征,并与其他定年技术所获得的结果进行了相互验证。研究区钙华δ18O在1908～2004年时段内的变化范围为-12.13‰～-10.42‰,平均值为-11.23‰,变化幅度达到了1.7‰。同属西南季风区、由于海拔效应和距离水汽来源远近不同等因素的影响,在同时段内黄龙钙华δ18O的变化范围和变化幅度都比董歌洞和Kahf Defore洞的δ18O记录要大,说明处于中纬度、高海拔的黄龙钙华相对于低海拔的董歌洞和Kahf Defore洞石笋对气候环境的响应可能更加敏感。

四川黄龙沟草本层植物种类组成与数量特征

四川黄龙沟草本植物群落在所调查样方中(N=662)共出现维管植物124种,分属于37科91属,有54个中国特有种:其中兰科植物多达21属33种,中国特有种有12个,新种一个。如此众多的地生兰科植物聚集在面积不到1公里的沟内,而且部分兰科植物种类在沟内形成优势草本群落,这在中国地生兰的分布区域中是不多见的。大多数物种,包括兰科植物在内,出现的频率都较小,并且分布不均匀。黄龙沟兰科植物主要分布在两种生境中,即钙化滩流地和森林中。在这两种生境中微环境条件以及兰科植物的种类组成、数量特征和分布格局的差异都很大。钙化滩流地的兰科植物种类数目和每个样方中包含的兰科植物种类数目都比森林生境中的高。钙化滩流地中发现有30种兰科植物,最为常见的是无苞杓兰、黄花杓兰、西藏杓兰、广布小碟兰、二叶根茎兰和少花鹤顶兰。森林生境中有21种兰科植物分布,其中筒距兰和斑叶兰出现最多,光照强度可能对兰科植物的分布起到重要的决定作用。钙化滩流地中的溪流对建立和维持兰科植物生存所必须的稳定环境条件起到至关重要的作用,如果随意改变水流的方向或减少水流的流量,将给某些兰科植物带来灾难性的后果。

黄龙钙化滩流地物种-面积关系

黄龙沟钙化滩流地由于溪流的作用,在滩流地之间形成面积大小不一的植物群落斑块。这些小尺度斑块面积的大小对植物物种数量的影响尚不清楚。应用回归分析法和幂函数方程对黄龙沟钙化滩流地内的物种-面积关系进行了研究。结果表明黄龙沟钙化滩流地中斑块的大小对物种数(含兰科植物)具有强烈的影响,而调查的其他因子对总的植物物种数量的影响不显著。在所调查的环境因子中,斑块面积对物种数量的影响达到79.5%,即斑块越大,所包含的物种数量越多。兰科植物种类数量除了受斑块面积的影响外,还与距离林缘的距离有关(负相关)。物种-面积关系符合幂函数方程S=cAZ的规律。不同的尺度下,z值略有差异,在中等尺度下(1-10 m2)最大,为0.2616,较大尺度下(10-100 m2)的最小,z值为0.2050,小尺度下(<1 m2),z值为0.2382。表明中等尺度的斑块(1-10 m2)包含的物种数(含兰科植物)的增长速度最快,而在斑块面积大于10 m2时,物种数增长速度最小。