基于多源数据的青海东部城市群气候承载力评估与时空格局分析

为探索高原地区城市化与气候变化之间的相互作用机制。从气候承载力基本内涵出发,基于气候条件与人类活动相互作用关系,同时考虑气候资源和极端气候事件双重属性,本文识别并构建了包括气候天然容量、气候极端事件压力、城市气候压力以及城市协调发展能力四方面要素的气候承载力评估指标体系,以青海东部城市群为例,应用模型探讨了气候承载力的时空分布格局及变化规律。结果显示:从时间分布上来看,2001—2020年青海东部城市群气候承载力整体呈下降趋势,且因受到气候天然容量和极端气候事件压力的影响,波动幅度较大;从空间分布上来看,青海东部城市群低和较低气候承载力区主要集中于民和—乐都—西宁—湟中沿线大片区域,中气候承载力区零散分布于湟水谷地两岸区域,高承载力和较高承载力区则主要分布于该地区的西北部和东部北地区。研究结果提示本文建立的气候承载力评估指标体系对于青海东部城市群是合理可行的,可以描述城市群城市气候承载力在时空上的格局演变过程,可作为气候变化风险预警的依据。

2000~2021年青海湖流域土地荒漠化时空变化分析

为定量评估青海湖流域生态环境的时空分布及动态变化,基于2000~2021年的MODIS影像数据,对青海湖流域的NDVI时空变化、气候成因进行了定量分析;同时利用NDVI格点数据开展了青海湖流域荒漠化评估及分析。结果表明,青海湖流域植被覆盖度由西向东逐渐递增,其西北部集中了大部分低、中低覆盖区,中部集中了大部分中高覆盖区,东北部集中了大部分高覆盖区。近22 a来,青海湖流域NDVI整体趋好,植被覆盖状况得到显著改善。但结果同时显示出青海湖流域局部地区仍存在荒漠化,面积为2247 km^(2)(截止2021年),占整个流域的8.86%,以轻度荒漠化为主。重度荒漠化区域位于沙岛地区,轻度和中度荒漠化区域主要位于天峻地区。

长期增温和围栏封育对高寒草原土壤微生物残体碳积累的影响不显著

在气候变暖背景下,围栏封育是常见的草地生态系统管理手段,明确变暖和围封对土壤有机碳的积累过程,对于认识草地生态系统碳源汇效应十分重要。本文以氨基糖为有机碳组分的标识物表征死亡的微生物量,选择连续15年增温和围栏封育处理下的样地,分析增温和围栏封育对高寒草原区微生物残体碳积累的影响。结果表明:相比对照,增温+围封和围封处理细菌、真菌来源碳无显著差异,但细菌残体碳比真菌残体碳对土壤有机碳相对贡献大;增温+围封和围封处理与对照相比,氨基糖总量影响不显著,但是显著降低了土壤中微生物碳长期周转,短期周转不显著;总氨基糖、真菌来源碳、细菌来源碳与电导率、含水率、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)显著正相关。综上所述,细菌残体碳比真菌残体碳对土壤有机碳相对贡献大,增温和围栏封育对微生物残体碳影响不显著。

青海湖北岸天然牧草产量预测模型研究

研究旨在实现牧草产量动态预测,及时掌握牧草产量变化,为高寒地区牧业生产效率及结构调整提供科学依据。以青海湖北岸为研究区域,利用2003—2020年生长季牧草产量观测资料、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和气象条件因子,结合放牧与围封2种草地利用方式,建立适用于青海湖北岸地区不同草地类型(高寒草甸类、高寒草原类、温性草原类)的牧草产量气象估算模型。结果表明,3种不同草地类型中高寒草甸的预测效果最好。实测牧草产量与气象要素的回归效果优于NDVI与气象要素的回归效果,海晏县地面产量与气象要素回归相关系数均达0.8以上,通过了0.001的极显著性检验。验证和筛选出海晏5个、祁连4个、央隆2个、刚察2个预测精度较高的模型,具有良好的估测能力,可以满足这4个地区围栏内或围栏外的牧草产量预测应用需要。

越夏期遮阴对3个不同紫花苜蓿品种生长特性的影响

采用遮阴试验,研究了我国南北气候过渡地区3个不同紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种(游客、维多利亚和巨人201)在夏季不同遮阴条件下的生长特性。结果表明:越夏期随遮阴程度增加,紫花苜蓿光合有效辐射(PAR)和大气温度(Ta)日平均值明显降低,大气相对湿度(RH)日平均值无明显变化;3个紫花苜蓿品种的叶片凋落率和植株死亡率均呈先下降后上升的趋势,根、茎、叶及单株生物量则先上升后下降,地上部生物量和地下部生物量的比值随光强减弱明显上升,品种间各参数变幅存在较大差异。相关分析结果表明,越夏期各苜蓿品种单株生物量与根、茎、叶生物量成极显著正相关;游客单株生物量与Ta和RH日平均值分别成显著正相关和负相关,其他品种与各生态因子无显著相关性。说明我国南北气候过渡地区夏季高温条件下,轻度遮阴可减轻高温强光对苜蓿生长的胁迫,有利于增加营养体生物量的积累,提高其越夏率,但可能以降低其生殖能力为代价。

水分梯度变化对环湖地区天然牧草发育期及生物量的影响

在牧草生长季节历年每旬降水量的基础上分别增加25%(试验当年降水量+比历年同期增加25%的水量)、50%、60%、70%、75%、0%6个量级,通过与历年观测数据对比研究水分对草地上生物量影响,揭示不同水分增加条件下牧草发育期和生物量的变化情况,以及高寒草原牧草的发育状况、生物量与水分的关系。结果表明:对于不同种类的牧草,各阶段不同灌水处理间,主要优势种牧草对总产量的贡献率,6至7月变化不大,期间冷地早熟禾、矮生嵩草、扁蓿豆贡献率较大,但8月份对牧草总产量的贡献率变为西北针茅等禾本科牧草;随着水分的增加生物量随之发生了变化,扁蓿豆明显增加;且各牧草发育期也发生了变化。

基于气候条件和卫星遥感的逐月牧草产量预测模型研究

利用青海省20个生态站2003~2015年生长季牧草产量地面观测资料和EOS/MODIS遥感资料,再结合气象条件按照四种类型草场建立了逐月牧草产量预测模型。结果表明:通过对2015年预测的检验可以看出,高寒草甸、高寒草原、温性草原和其他草原四种草地类型建立的统计模型,预测值与实测值相关系数为0.73,且通过了0.001的显著性检验,能够进行适当的业务应用。所建立的逐月牧草产量的预测模型具有一定的准确率,目前能够为单站的预测提供一定的指导。

水分梯度变化对环湖地区天然牧草生长状况的影响

在牧草生长季节每旬的降水量历年平均的基础上分别增加25%(试验当年降水量+比历年同期增加25%的水量)、50%、60%、70%、75%、0%6个量级,通过与历年观测数据对比研究水分对牧草地上生物量影响,揭示不同水分增加条件下牧草生长状况的变化情况,以及高寒草原牧草的生长状况与水分的关系。结果表明,对于不同种类的牧草,各阶段不同灌水处理间,增加70%~75%的水分时牧草高度增加变化最大;各阶段不同水分处理植株生长速率不同,各种牧草6月份生长速率最快,75%时速率最大。

青海湖北岸主要牧草物候特征及预测模型研究

为探究气候变暖背景下青海湖北岸生态功能区天然牧草生长发育与气候条件的关系,利用海北牧业气象试验站1997~2019年气象和相应的牧草物候观测数据,分析气象条件对天然牧草生长发育带来的综合影响,并建立预测模型进行发育期预测。结果表明:(1)环湖北岸地区近22a来禾本牧草西北针茅、冷地早熟禾和落草各发育期均呈现出普遍推迟趋势;且各牧草虽返青期均推迟但黄枯期相对而言推迟的更明显,禾本科牧草生长季长度呈延长趋势,其余牧草生长季长度呈缩短趋势。(2)近22a来环湖北岸地区年平均气温、年最高气温、年最低气温总体上均呈极显著的上升趋势,年降水量以每41.0mm/10a的速度增加,年日照时数却以每193.0h/10a的速度极显著减少,各层的平均地温在年与季节尺度上均呈现不同程度的升高趋势。(3)利用R语言统计构建包含多种气象因子的物候期预报模型,通过0.05的显著性检验,能够较好的预测牧草的物候期,对了解和掌握当年牧草生长季长短,合理安排牧事活动具有较好的参考意义。

降水距平百分率指标对西宁市农业气象干旱的适用性及干旱预测

利用1961~2010年西宁市三县灾情普查资料和降水资料,通过数理统计法分析了西宁市基于降水距平百分率的气象干旱指标对农业气象干旱的适用性,同时采用相关性分析及逐步回归等方法,用近年来自动站土壤墒情资料,建立了简单易行的农业气象干旱预测预警模型。研究结果表明,西宁市生长季各月降水主要为正常年型,其次为轻旱和稍丰年型;季节正常为主要降水年型,其次为轻旱、稍丰,其余降水年型出现频率小。干旱发生频率从大到小均为春、秋和夏;年降水量基本不出现重旱或超丰以上的降水年型,正常年型占58%~66%,气象干旱发生频率为14%~22%。轻旱出现频率为15%左右,而中旱和重旱出现频率不足5%。用降水、气温与土壤水分间的关系建立墒情模型,参数获取简单,实用性强,开展农业气象干旱发生、发展趋势预测,对农业生产管理具有一定的指导作用。

青海海北地区基于自然降水的土壤墒情反演分析

海北地区是干旱易发区,土壤墒情的监测预测对于指导抗旱具有重要意义。利用自然降水数据,结合土壤物理参数,建立了海北地区土壤反演模型。分析表明:表层土壤水分随降水量变化显著,深层土壤变化一般,但在发生干旱时土壤水分与降水匹配较好;浅层土壤体积含水率与旬降水量之间相关性在0.70以上,且均通过了显著性检验;自动站土壤体积含水率数据基本能够代表土壤墒情状况,与人工观测数据具有较好的线性关系;土壤墒情反演值与实测值相关性在0.79以上。

海晏县冬季适宜日放牧温度指标研究

在参考相关文献的基础上,将11—3月划定为海晏县的冬季,并按畜牧业生产实际和寒冷程度变化,以月份为单位依次划分为初冬、前冬、隆冬、后冬和晚冬5个阶段。海晏县冬季各月平均气温均在0℃以下,12月和1月<-10℃,1月最低;月平均最高、最低气温的变化趋势与月平均气温具有同步性。另通过资料分析建立了冬季白天平均气温与日最高气温相关模式,并根据可操作性原则,将放牧温度的适宜性划分为适宜、较适宜、不适宜三个等级,分析得出各阶段适宜放牧天数在50%左右,较适宜放牧天数约占30%,不适宜放牧天数约20%。