藏北地区高寒草甸和高寒草原过渡带与干湿变化关系研究

基于藏北地区植被类型图、1990-2019年叶面积指数(LAI)、气象数据,对比分析了藏北地区高寒草甸和高寒草原过渡带与干湿界线(以干湿指数1.5等值线作为划分半湿润区和半干旱区的分界线)、400 mm等降水量线之间的关系,并探讨了植被分布对不同干湿界线的响应特征。研究结果表明,藏北地区从东南往西北降水量减小,干湿指数增大,地表由湿到干演变,1990-2019年降水量以增多为主,干湿指数则以减小为主,呈湿润化趋势;植被年LAI值显著增加,表明30年间植被生长环境得到改善,且高寒草甸的改善程度高于高寒草原;干湿界线与高寒草甸、高寒草原过渡带的一致性较高,表明干湿指数能更好地表征藏北地区植被分布状况,而400 mm等降水量线整体偏西;干湿界线以东LAI多大于0.6,400 mm等降水量线以西LAI多小于0.1;从年LAI值、年降水量、年干湿指数三者间的相关性分析来看,大部分地区降水量增加,地表状况偏湿均有利于植被活动。

大通河上游高寒草甸植物群落的退化特征

采用样方法对祁连山区大通河上游不同退化程度高寒草甸植物群落进行调查,分析了该草地群落结构、物种多样性和草地生产力。结果表明,该类草地由24科51属60多种植物组成;随着草地退化程度的加重,草地优势种由高山嵩草(Kobresia pygmaea)向细叶亚菊(Ajania tenuifolia)过渡;中度退化草地的Shannon-Wiener指数和Simpson指数均最高(P<0.05);随草地退化程度的加剧,草地总盖度降低,禾本科和莎草科优良牧草生物量显著下降(P<0.05),杂类草和毒草生物量上升,草地质量下降,生产力明显降低。

祁连山疏勒河上游高寒草甸CO_2通量变化特征

采用涡动相关法对疏勒河上游高寒草甸生态系统2009年CO2通量进行连续观测.结果表明:疏勒河上游高寒草甸CO2通量呈明显的日和月变化特征.生长季CO2通量具有明显的日变化过程,其中吸收峰值从5月的10:00时逐步推后到7月的12:00左右,CO2通量排放峰值则出现在21:00—22:00.其中,最大吸收和排放速率均出现在7月,其值分别为0.93g CO2.m-2.h-1和0.41g CO2.m-2.h-1;非生长季(1—4月和10—12月)CO2通量日变化振幅较小,除白天较短时段有较小的CO2排放外,其他时段CO2通量很小.从年内变化看,4月和10月为CO2净排放高峰月,7月为CO2净吸收最大月.1—5月及9—12月为CO2净排放阶段,共排放238.1g CO2.m-2.6—8月为CO2净吸收阶段,CO2净吸收的总量达373.5g CO2.m-2.全年CO2通量计算表明,疏勒河上游高寒草甸生态系统是显著的CO2汇,年CO2净吸收量达135.4g CO2.m-2.

疏勒河上游高寒草甸生态系统CO_2通量观测研究

采用涡动相关技术对2009,2010和2011年疏勒河上游高寒草甸生态系统CO2通量观测和分析表明,疏勒河上游高寒草甸生态系统CO2通量具有明显的日变化和年变化特征,6月、7月和8月为CO2的强吸收期,4月、5月和10月为CO2的强释放期。计算得到3年的CO2净吸收量分别为134.5,151.3和194.4g CO2/m2,平均吸收量为160.0g CO2/m2,在区域起着碳汇的作用。生长季节,净生态系统交换量(net ecosystem CO2exchange,NEE)与温度、降水量、相对湿度以及地表长波辐射呈负相关,气温在0～7℃范围内NEE随气温增加线性减小,当温度大于7℃时,NEE随温度的增加而增大;非生长季节,NEE与温度、降水量、相对湿度以及地表长波辐射呈正相关。当地表反射率在0.2左右,NEE呈现快速增长趋势,当反射率超过0.3时,NEE接近最大值,并保持稳定。

不同放牧情景下黑河上游亚高山草甸人工降雨截留特征

采用人工降雨实验方法研究了黑河上游天老池小流域对放牧以及禁牧情况下亚高山草甸草地的人工降雨截留过程,并用简易浸泡法测定了草地冠层最大持水能力.结果显示:放牧干扰显著改变了亚高山草甸草地地表植被冠层特征和物种组成,放牧草地与禁牧草地相比下冠层盖度、生物量和冠层株高分别减少了9%,55%,19.2 cm,草地截留特征受不同冠层结构的影响产生一定差异.在一个给定降雨强度下,草地冠层截留量先呈线性增加,穿透雨出现后呈现指数增长,其中禁牧草地出现穿透雨的人工降雨量为1.80 mm,放牧草地的为1.10 mm.草地截留量随降雨强度的增加呈现先增加后减少的变化,在0.7～0.8 mm/min降雨强度级别下截留量最大,草地截留率与降雨强度具有负幂函数关系.研究区草地冠层截留量较大,使用人工降雨法在降雨强度级别为0.7～0.8 mm/min下实测得到草地最大截留容量,禁牧草地的为6.50 mm,放牧草地的为5.17 mm.在降雨强度为<0.3 mm/min时(研究区主要降雨强度),实测禁牧草地饱和截留量为1.95 mm,放牧草地的为1.29 mm.使用简易浸泡法测得禁牧草地截留容量为0.92 mm,放牧草地的为0.65 mm.

新疆阿克苏河上游高寒草甸蒸散发观测与估算

蒸散发是水循环的关键环节,是水量平衡的重要组成部分.由于在高寒山区进行长期野外观测的难度较大,导致对区域实际蒸散发的认识不清,从而无法明确区域水资源分配与不同植被的生态水文功能.在天山山区,高寒草甸占其总面积近15%,其对降水的调节作用巨大,但目前高寒草甸的实际蒸散发量多用潜在蒸散发进行推算,缺少实际观测数据.2012年10月-2013年9月,利用3个小型蒸渗仪观测了阿克苏河上游科其喀尔冰川综合考察站附近山区的高寒草甸的实际蒸散量,并尝试利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)估算实际蒸散发.结果表明:研究区高寒草甸全年内实测蒸散量511.3 mm,日均蒸散量为1.4 mm·d-1;在不同时期,蒸散量变化剧烈,冻结期、生长前期、生长期和生长后期的蒸散量分别为53.9、41.0、363.8和52.6 mm,分别占全年蒸散量的10.5%、8.0%、71.2%和10.3%.最小二乘支持向量机对实际蒸散发的估算精度较高,对观测资料相对缺乏的高寒山区来说,不失为一种较好的估算蒸散发方法.

山西关帝山森林上限附近植被的性质与空间格局

山西关帝山是中国暖温带落叶阔叶林区域第四高峰,对气候指标的推算表明,关帝山主峰孝文山接近气候意义的林线,对其森林上限附近植被空间格局和性质的分析有助于认识中国东部暖温带高山林线的形成机制。通过野外调查和植被数量分析,探讨了关帝山森林上限附近植物群落的类型、植物群落与环境的关系、植物种类多样性的梯度、植被的性质等理论问题,初步得出:(1)气候和地形条件共同决定关帝山森林上限附近的植被格局;(2)对植被性质的分析表明,关帝山山顶植被为亚高山灌丛和亚高山草甸,不具备高山带的性质,验证了根据气候数据进行的推断;(3)关帝山森林上限附近植物物种多样性随海拔增加而上升,不同于暖温带具有高山带的山地。

近23年来青藏高原东北部香日德地区高寒草甸上界变化及其与气候变化关系研究

利用1990年、1999年、2013年的Landsat卫星遥感影像数据,通过遥感和GIS技术,运用非监督分类和目视解译相结合的方法,提取香日德地区的高寒草甸上界,分析其变化特征及其与该地区气候变化的关系。结果显示：（1）1990—1999年升温趋势显著,降水量基本保持不变;1999—2013年气温基本不变而降水呈显著增加的趋势。（2）香日德地区高寒草甸上界呈现向更高海拔即原高寒荒漠的范围扩张的趋势,其上界的扩张受气温和降水变化的共同作用。其中以气温变化为主导的1990—1999年期间,高寒草甸面积扩张迅速;以降水变化为主导的1999—2013年期间,高寒草甸上界扩张减慢。并且海拔越高的地区高寒草甸面积增加越迅速。（3）高寒草甸上界在不同坡向上均有扩张。其中,以升温为主导的1990—1999年主要集中在北坡与西坡;以降水量增加为主导的1999—2013年期间则主要集中在南向坡。（4）从坡度分布来看,1990—1999年高寒草甸上界的扩张主要发生在15°-25°,而1999—2013年为20°-35°。

青藏高原高寒草甸的时空变化特征

本文首先用比较地理学的观点分析了青藏高原高寒草甸与其相邻景观之间的连续性与间断性；然后从高寒草甸上下限垂直分布的特征出发，半定量地阐明了上下限分布特征的原因以及决定上下限分布的主导因素；最后从不同的时间尺度出发。

夏季放牧对大通河上游高寒沼泽草甸植被和土壤化学计量特征的影响

为探究放牧对大通河上游高寒沼泽草甸植被与土壤化学计量特征的影响,在祁连县默勒镇瓦日尕村一高寒沼泽草甸草场进行连续两年的牦牛放牧试验。结果表明:高寒沼泽草甸休牧一年后,草地植被株高、优良牧草盖度、地上植物量均呈现出上升趋势,草地状况有较大改善;放牧显著降低草地植物株高、地上植物量和优良牧草的地上植物量(P<0.05),豆科和杂类草植物量略有上升趋势,但差异不显著(P>0.05)。草地植物总盖度、各经济群落的分盖度、地下植物量、土壤含水量均略有下降趋势,但差异不显著(P<0.05)。土壤养分中,全钾和速效氮略有上升趋势,但差异不显著(P>0.05),有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾均不显著降低(P>0.05)。

青藏高原高寒草甸的空气动力学粗糙度特征

为认识高寒草甸下垫面的空气动力学粗糙度特征,利用阿柔冻融站的夏季观测资料,通过两种方法计算青藏高原高寒草甸的空气动力学粗糙度,并分析空气动力学粗糙度的日演变特征,探讨空气动力学粗糙度与大气动力因素之间的关系。结果显示,阿柔高寒草甸的夏季平均动力学粗糙度为0.026 m,白天和夜间的动力学粗糙度分别为0.033 m、0.019 m。从平均的日演变看,动力学粗糙度表现出明显的单峰型演变特征,峰值出现在中午至下午时段,这与大气动力特征的日变化密切相关。其次,动力学粗糙度线性相关于摩擦速度u,但两者的相关性受到风速u的影响,u越大则两者的线性关系越强,并且两者的拟合关系在高风速区间(3~6 m/s)保持较高的稳定性。而标准化变量u/u与动力学粗糙度之间存在负指数拟合关系,u/u与动力学粗糙度的关系相比于u或u更加稳定,并且u/u解释了空气动力学粗糙度60%左右的变化,可用于空气动力学粗糙度的参数化研究。

疏勒河上游地区野生植物资源调查研究

疏勒河流域地处青藏高原东北缘祁连山中部西段,是我国河西走廊内陆干旱区三大内陆河流域之一,水源补给以高山冰雪融水为主;其上游地带广泛分布典型大陆型冰川,同时也发育着大面积多年冻土,典型植被为高寒草甸、高寒草原和高寒沼泽草甸。其中包含禾本科,莎草科,豆科,蓼科,景天科等几大科植物。

念青唐古拉山北麓草甸海拔分布上限土壤温湿度的季节变化

本研究基于西藏念青唐古拉山北麓高山嵩草草甸海拔分布上限(5125m)地下10cm和30cm土壤温度和水分连续3年(2008-2010年)的监测数据,分析了草甸海拔分布上限土壤温度和未冻水含量的季节动态特征。结果表明:1)土壤在4月中下旬解冻,10月中下旬冻结;6-8月份土壤温度日振幅最大,10cm和30cm分别为3.8oC和1.4oC;2)土壤未冻水含量回升(下降)在解冻(冻结)开始后,5-10月份未冻水含量较高,其中10cm和30cm分别为2%～6%和15%～20%;3)基于10cm土壤温度推算的本地区高山嵩草草甸海拔分布上限的生长季在6月初至8月末或9月初,持续时间为80-87天,生长季平均土壤温度和含水量分别为6.78±0.73oC和4.14±0.91%,生长季期间日最低温度集中在3～7oC之间(占90%以上天数);4)与较低海拔处(4980m)相比,高山嵩草草甸海拔分布上限处10cm土壤温度和未冻水含量均明显偏低,生长季8月份出现日最低温<5oC的天数也明显增加。

高寒草甸分布的数学模式探讨

本文用数学模式研究了青藏高原高寒草甸上下限的分布特征。认为其上限分布规律较强，下限分布规律较弱；向高原西北部，其上下限分布趋势面的相交曲线即高寒草甸可能的消失界线；高原西北部高寒草甸的消失主要是高原寒旱化气候条件的增强。