青藏高原高寒草地土壤酶活性海拔地带性特征

土壤酶是土壤生态系统中具有催化功能的一类蛋白质,由植物根系分泌物、微生物和动植物残体释放到土壤中,参与了土壤中所有的生物化学过程,其活性的大小可以灵敏地反应土壤中生化反应的方向和强度。青藏高原因海拔高和气候寒冷,被认为是气候变化的敏感区和脆弱区。全球气候变化使土壤酶活性受到强烈的影响,这些影响可能使土壤的质量发生改变,进而对青藏高原高寒草地植被生产力产生一定影响。土壤酶在生态系统物质循环和能量流动中起着关键作用,其格局、功能和转换过程已被广泛的研究,但高寒草地生态系统土壤酶活性的海拔地带性特征还需深入探讨。因此,以青藏高原高寒草地为研究对象,将土壤酶活性海拔梯度研究从站点尺度拓展到样带尺度,分析了与土壤碳循环密切相关的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、与土壤氮循环密切相关的土壤N-乙酰-β氨基葡萄糖苷酶(NAG)、土壤亮氨酸肌肽酶(LAP)以及与土壤磷循环密切相关的土壤碱性磷酸酶(ALP)的海拔地带性,进一步明晰其主要驱动因子。结果表明:(1)ALP和βG活性在海拔梯度上,展现出显著分异,在约为3546 m和3364 m出现拐点,且低海拔显著高于高海拔(P<0.01)。而NAG和LAP的活性与海拔无显著关系。(2)高低海拔模式下,ALP活性均与年平均降水量显著相关(P<0.01),而不受年平均温度的影响。高海拔模式下,βG活性受降水的影响;低海拔模式下,气候影响不明显。综合而言,海拔变化引起的温度和降水变化会直接或间接地影响土壤酶活性,其中降水是影响青藏高原高寒草地土壤酶活性的关键因子之一,这种适应性的改变使土壤酶能够在不同的环境条件下适应并发挥其功能,从而影响着土壤生态系统的物质循环和能量转化过程。研究结果可以评估不同海拔地带土壤的养分转化、有机质分解和循环等生态系统功能,为生态系统管理和保护提供科学依据,对理解高寒草地生物地球化学循环过程和机制具有重要意义。

基于遥感技术的人口估算——以西藏部分区县为例

随着遥感技术的发展,快速准确低成本的估算某地区总人口成为了可能。本文以研究区遥感影像目视解译得到的建筑物面积作为人口估算模型研究的媒介,对西藏9个区县建筑物面积与统计人口数据进行统计分析的结果表明,建筑物面积与统计人口数量之间的拟合度为0.836(P<0.05),表明其相关性显著;因此对两个变量回归分析,结果为R^2=0.699,P=0.005,表明变量间存在显著联系,得到一元线性回归人口估算模型为yi=y_0+a_0*x_i,采用该模型估算其余15个区县2010年人口总数为899293,2010年普查人口为843820,估算误差为6.57%。本研究建立的人口估算模型能比较快速准确的估算出大范围内的人口,对人口普查具有实用意义。

离心泵气蚀问题研究及抗气蚀性能改进

离心泵是一种用途广泛的流体机械。本文对离心泵的气蚀问题进行研究,简述产生气蚀的过程及其产生的危害,分析了其内在的气蚀机理,提出提高抗气蚀能力的措施,减少气蚀发生的可能性,从而提高离心泵的运行效率。

离心泵气蚀判定因素分析及预防

离心泵是一种用途广泛的流体机械,气蚀现象对离心泵的工作性能影响较为严重。现文对离心泵的气蚀问题产生原因进行分析,提出影响离心泵气蚀的两方面的因素。通过分析实际应用中离心泵的允许气蚀余量NPSHr和允许吸上真空度[Hs]的作用,提出预防泵气蚀的措施,减少气蚀发生的可能性,从而提高离心泵的运行效率。

西藏近25 a湖泊变迁及其驱动力分析

作为全球气候变化敏感区,分析气候变暖与经济发展背景下西藏湖面动态变化,对揭示区域环境演变特征与规律具有重要意义。基于1990—2015年Landsat遥感影像获取湖泊水域边界信息,分析近25 a西藏湖泊的时空分布及变化特征,结合气候因素与人为因素变化特征分析湖泊变化的主要驱动力,及湖泊变迁对气候的响应。结果表明:近25 a,西藏新增湖泊261个,总面积从24 161.1 km^2增加到了30 549.2 km^2。时间上,流域内湖泊总面积1990—1995年严重萎缩,1996—2006年迅速扩张,2007—2013年湖泊扩张速度减缓,降雨量、气温、蒸散发的变化趋势较好地反映了湖泊由萎缩到扩张的变化原因。空间上,不同地区湖泊变迁存在明显的空间差异:西藏中部地区温度和蒸散发相对较低,降雨量较大,湖泊面积扩张迅速;西藏北部地区温度偏高,降雨量少,蒸散发大,但温度升高加速冰川冻土融化成为湖泊扩张的可能因素;喜马拉雅山脉温度较高,蒸发量远大于降雨量,导致湖泊萎缩。人类活动加剧了当地对湖泊等水资源的需求,湖泊却呈扩张趋势,说明西藏地区的湖泊变迁主要受到气候因素的驱动。

1980-2013年青藏高原气候时空变化特征研究

为研究气候变暖背景下青藏高原的气候变化特征,对青藏高原及周边气象站点(1980-2013年)的气象数据整理分析,采用一元线性回归模型和空间插值分析气候要素的时空变化特征,以滑动t检验与Mann-Kendall检验对气候要素突变分析。得出(1)最高气温显著上升趋势(0.55℃/10a),突变(1997年)后增温速率更大。最低气温和平均气温也显著上升趋势,其突变时间节点一致(1995年),且突变前的增温速率均大于突变后的。高温阈值和低温阈值空间上均呈现东南-西北高、东北-西北次之、中间低的分布特征。(2)最大降水非显著下降趋势(-6.22 mm/a),突变(1994年)前降雨增加率更大;而最小降水显著缓慢上升趋势(0.27 mm/a),但突变(2002年)后降雨增加速率更大。最大降水和最小降水阈值在空间上由西北到东南上升,具有明显的条带分布特征。

青藏高原东缘沙化草甸植物氮磷的分配和耦合特征

植物氮、磷元素及其耦合关系对揭示植物群落变化乃至生态系统的功能与过程具有重要意义。本研究以青藏高原东部高寒草甸为研究对象,分析沙化胁迫下植物地上、地下部分的氮、磷含量与氮磷比的变化特征、分配差异及影响因素。结果表明:(1)植物地上部分的氮含量(平均值为15.3 mg·g^(−1))和氮磷比(平均值为5.2)整体低于地下部分的氮含量(平均值为28.2 mg·g^(−1))和氮磷比(平均值为12.5);随着沙化程度加剧,植物地上和地下部分的氮含量呈先升高后下降的趋势,而植物地上和地下部分的磷含量无明显变化趋势。(2)植物地上和地下部分普遍受到氮限制,氮、磷元素之间耦合关系在沙化胁迫下几乎没有协同性。(3)土壤含水量是影响植物地上和地下部分氮、磷含量的关键因素,植物地上和地下部分都会提高自身氮、磷含量以应对土壤水分降低的胁迫。在全球草地沙化的严峻形势下,本研究将为环境胁迫下植物的生存策略及其驱动机制提供理论参考。

繁殖体简述及其对高寒草地生态系统恢复的影响

繁殖体是种子库与芽库的集合,是植物通过有性或无性方式更新的基础,是繁衍子株的来源。其在保持植物群落正常更新迭代的同时,也能自发应对灾难性破坏,在植被的重建和恢复过程中起重要作用。本文论述了种子库与芽库的研究进展,并讨论了二者与生态恢复之间的影响,为进一步阐述其功能和作用,以青藏高原高寒草地为例,梳理了5类生态恢复措施对繁殖体的影响及其对繁殖体的影响机制。综述认为人工干预与自然恢复的结合是未来生态修复的有效手段,繁殖体的自然响应能够有效地补充过去各种人工手段在生态恢复中造成的单一且不稳定的问题。同时,综述明确指出缺乏足够的繁殖体和适宜其繁殖的微生境是退化草地恢复的限制因素,今后各类生态恢复措施均可通过直接或间接的增加繁殖体数量、质量以及传播力度和广度来实现对繁殖体存活的提升。总之,繁殖体是生态恢复的先决条件,恢复措施是“催化剂”,未来找到与退化生境相适配的“催化剂”对生态恢复具有现实意义。

青藏高原高寒草地的气候变化适应性管理探讨

青藏高原高寒草地生态系统的生物多样性在国家生态安全、食物安全和弘扬中华草原生态文明中具有突出的战略地位。但气候变化和人类活动的加剧对青藏高原高寒草地生态系统格局和功能产生了深刻影响。因此,本文提出了高寒草地适应气候变化的管理框架:首先,探究气候变化下高寒草地生态系统边界的迁移方向和速率,阐明气候变化对高寒草地生态系统格局和功能变化的调控机制。其次,基于生态系统多功能指标量化青藏高原高寒草地退化等级,并根据高寒草地健康等级状况,提出适应性的围栏生态保护管理措施。但是由于围栏工程对不同水热地区的高寒草地恢复效应具有时空异质性,因而需要利用高寒草地围栏联网控制实验,研究与高寒草地生态系统格局和功能变化密切耦合的控制要素,判断不同高寒草地生态系统功能恢复到自我可持续的关键阈值,并揭示稳态跃变的机理。同时,定期开展适应性管理的效应评估,判断是否需要改进管理体系,进而提出最佳的适应气候变化的管理策略。

基于CLUE-S模型的拉萨市土地利用情景分析

选取拉萨市城区作为研究对象,结合拉萨市相应的城市规划政策与土地利用变化趋势,制定了自然增长、经济发展和生态保护三种土地利用需求情景策略.结果表明:2001年和2008年两期的模拟总体精度分别为83.27%和79.26%,且Kappa指数均大于0.75,证明CLUE-S模型针对拉萨市的土地利用情况具有较好的拟合程度;到2022年拉萨市耕地面积持续下降,建设用地逐年增长,且林地和草地面积在不同的情景中均有微弱的增加,水体与未利用地相对变化较小,三种模拟情景中,研究区西部及东部变化较为明显;拉萨市建设用地扩张是景观破坏的主要原因,倡导"低碳、环保、绿色"的旅游生态旅游模式才是未来实施可持续发展的主旋律.今后政府相关决策部门可利用研究结果为拉萨市的土地可持续性发展管理提供有力的决策支持.

降水量变化对藏北高寒草地养分限制的影响

生态系统净初级生产养分限制的模式是现代生态学关注的重要问题。养分的可利用性是草原生态系统生产力动态变化的关键决定因素,但土壤养分可利用性与整个生态系统中养分限制之间的关系尚不清楚。该研究通过在藏北降水梯度上4种类型高寒草地(从东到西依次是高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原和高寒荒漠草原)设置氮磷养分添加试验,系统研究氮磷养分添加对不同类型高寒草地的影响,并探讨降水梯度上高寒草地的氮磷限制模式。结果表明:(1)氮磷添加对不同高寒草地的影响存在差异:氮添加显著提高了高寒草甸和高寒草甸草原地上生产力,而对高寒草原和高寒荒漠草原无影响;单独磷添加对4种高寒草地均无显著影响,而氮磷添加对4种高寒草地地上生产力均有促进作用。(2)通过计算氮磷共同限制指数发现:随着降水量减少,高寒草地氮限制指数从1.18逐渐降低到0.52-0.64,养分限制模式从氮限制过渡到氮磷共同限制;磷限制指数在高寒草甸草原和高寒草原为负值,说明单独磷添加对高寒草甸的生产力有负向作用,高寒草甸主要受氮限制;高寒草甸草原介于氮限制与氮磷限制之间,受到氮磷共同限制,单独磷添加有负向作用;高寒荒漠草原受到氮磷共同限制。研究表明,高寒草地氮磷限制模式存在环境梯度上的递变规律,随着降水量减少,高寒草地养分限制模式从氮限制逐渐过渡到氮磷共同限制。由此推断,未来气候变化条件下氮沉降增加对不同类型高寒草地的影响可能存在差异。同时,利用养分添加恢复不同类型退化高寒草地时也应将氮磷限制模式的差异考虑进去。

在西藏高原高海拔地区应遵循森林植被分布规律和选择乡土树种造林

森林是陆地生态系统的主体,在国家生态安全屏障保护与建设中发挥着重要的作用。我国大规模造林实践都依从年降雨量400 mm的阈值,在高于该降水阈值的地区造林。但针对西藏高原高海拔地区造林,无论是实践经验和理论探讨方面都很少涉及。在高海拔地区造林的最高海拔和树种选择需要遵循什么原则?以及以往高海拔地区造林的经验教训给我们什么启示?这些都是值得进一步思考的问题。本文从植被地带性分布规律出发,提出高海拔造林要遵从植被地带性分布原则和温度限制原则,指出植树造林要在森林分布区内、气候树线分布的海拔以下的区域才有可行性。以西藏高原东部森林分布格局和主要气候树线树种的分布海拔上限为例,论证了植树造林的潜在空间范围。从主要造林树种的生物学特性和气候生态位的角度,对可能用于造林的乡土树种及其造林立地条件进行了厘定,并指出了那曲造林存在的问题。总之,在西藏高海拔地区造林需要遵从地带性植被分布规律,重点考虑海拔上限和适宜树种选择问题,采用乡土树种,做到适地适树。

1984-2013年青藏高原土壤侵蚀时空变化特征

土壤侵蚀严重威胁着区域生态安全与社会经济的发展乃至人类的共同福祉. 采用土壤侵蚀模型（RUSLE）得到青藏高原1984-2013年的土壤侵蚀情况，并分析土壤侵蚀强度的时空变化特征，探讨不同生态系统土壤侵蚀的变化特征及原因. 结果表明，1984-2013年青藏高原的土壤侵蚀量逐年波动变化，土壤侵蚀强度由南向北逐渐减弱，剧烈侵蚀主要分布在青藏高原南部（日喀则地区、拉萨市、昌都地区和山南北部地区）. 其中灌木、高寒草甸和稀疏植被生态系统侵蚀强度较大；土壤侵蚀量最大的是高寒草甸生态系统（2.17 ×10^10 t），其次是高寒草原（1.59 ×10^10 t）和稀疏植被生态系统（1.30 ×10^10 t）. 海拔3 000-4 000 m的土壤侵蚀强度最大，但土壤侵蚀量最大的是海拔4 000-5 000 m的地区. 30年里，研究区主要生态系统土壤侵蚀量有所减少（-1.78 ×10^8 t/a）. 其中，土壤侵蚀增加的区域主要包括羌塘高原南部地区和柴达木盆地外围地区；明显减少区域则分布于横断山脉—喜马拉雅山脉中部地区. 研究区主要植被生态系统覆盖度的增加有利于减少土壤侵蚀，但降雨量的改变主导了土壤侵蚀的变化. 降雨量增加导致低覆盖度且脆弱的高寒草原生态系统土壤侵蚀明显增强（增加量为1.19 ×10^8 t/a）；森林和灌木生态系统由于稳定性较高且降雨量明显减少，土壤侵蚀减弱（减少量分别为-0.77 ×10^8 t/a和-1.65 ×10^8 t/a）；稀疏植被系统土壤侵蚀量因降雨量的略微减少而少量减少（-0.44 ×10^8 t/a）；虽然高寒草甸生态系统降雨量明显增加，但其较高的植被覆盖度在一定程度上削弱了降雨侵蚀力的变化，土壤侵蚀量有所减少（-0.11 ×10^8 t/a）. 本研究揭示了青藏高原土壤侵蚀较为严重的地区、海拔及生态系统，分析了不同生态系统土壤侵蚀量变化可能的原因，可为水土流失的科学治理提供基础数据和理论参考. （图6 表4 参45）

重新认知青藏高原围栏禁牧的作用

围栏禁牧是中国政府为恢复青藏高原等地退化草地而采取的一项重要政策.然而,关于围栏对高寒草地生态系统功能和服务及其对牧民生计的影响,人们的认识还很有限.本研究荟萃分析和基于问卷的调查显示,围栏禁牧时间长达4年和8年的时间里可以有效地促进高寒草甸以及草原的地上植被生长,更长时间的围栏并没有带来任何生态和经济效益.研究还发现,围栏限制了野生动物的活动范围,增加了非围栏地区的放牧压力,降低了牧民的满意度,且给地区和国家政府带来了巨大的财政成本.因此,建议在适当的情况下,应鼓励传统的游牧方式来利用草地,在严重退化的草地上应采用短期围栏(4~8年),在重要的野生动物栖息地应避免使用围栏,特别是受保护的大型哺乳动物分布的区域.研究结果可为青藏高原草地可持续管理提供一定的参考.