湟水河着生藻类群落结构特征及影响因子分析

为探究高原河流中着生藻类群落结构时空变化特征,该文选择黄河流域上游支流湟水河为对象,于2020年9月(秋季)和2021年6月(春季)对湟水河流域23个点位开展着生藻类调查,探究湟水河着生藻类群落结构时空格局及其对环境因子的响应。结果表明:湟水河共检出着生藻类5门172种,以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主。主要优势种时空差异明显,上游段着生藻类群落主要由小席藻、鞘丝藻和披针形曲壳藻等清洁种构成,中下游段优势种则逐渐出现放射舟形藻和谷皮菱形藻等耐污种。春季湟水河着生藻类平均密度和平均生物量低于秋季,分别为41.55×10^(4)cells/cm^(2)和66.45×10^(4)cells/cm^(2)、0.60mg/cm^(2)和12.50mg/cm^(2)。春秋两季Shannon-Wiener多样性指数均值上游段均高于中下游段。MRPP检验分析发现,着生藻类群落存在显著的时间(春季v.s.秋季)和空间(上游段v.s.中下游段)差异。就β多样性而言,上游段Jaccard指数低于中下游段,春季Jaccard指数高于秋季。RDA分析识别出春季影响湟水河着生藻类群落的环境因子是硝酸盐、总氮、总磷和溶解氧,秋季影响着生藻类群落的是浊度和总氮。研究结果表明湟水河着生藻类群落与水环境因子变化密切相关,应重点关注流域水土流失防治、氮磷营养盐控制减排等管理内容。

青海省湟水河流域土壤污染现状及防治对策建议

湟水河流域位于黄土高原与青藏高原的交汇处,对保护黄河上游生态安全起到至关重要的作用。近年来,由于工业“三废”排放方式欠妥、农资产品使用量大、农膜回收方式不成熟、土壤污染修复技术落后、监管与支持力度不足等问题对流域内生态环境造成了威胁。笔者在明晰当前湟水河流域土壤环境污染成因的基础上,针对目前湟水河流域面临土壤重金属、化肥、农药、农膜残留的污染风险,提出流域农业环境污染防治的针对性措施与建议:在流域内实行分区、分级、分类管控,合理使用农资产品,加强精准监管技术并大力推广末端修复技术,同时健全政策制度、加大宣传教育,为深入推进青海省生态保护与高质量发展提供有效防治对策。

湟水河流域秋季大型底栖动物群落结构及关键影响因子识别

开展湟水河干支流大型底栖动物调查研究,为湟水河水生态保护修复提供参考依据。于2020年9月对湟水河流域25个样点进行了样品采集和调查,了解湟水河全流域大型底栖动物群落结构并识别影响其空间分布的关键环境因子。共采集并鉴定出大型底栖动物109(属)种;依据大型底栖动物群落结构相似性,湟水河25个样点在空间上可以分为3组:第1组样点主要分布在中上游支流,该组指示物种为朝大蚊属1种(Antocha sp.);第2组样点分布比较广泛,中上游干、支流均有,该组的指示物种为四节蜉属1种(Baetis sp.);第3组样点主要分布在中下游干流,该组指示物种为瑞士水丝蚓(Limnodrilus helveticusi)。大型底栖动物的物种丰度、香农威纳指数、Margalef丰富度指数、四节蜉属1种和瑞士水丝蚓的相对丰度在上下游和干支流之间的空间差异性较大。冗余分析(RDA)结果表明栖息地质量、电导率、亚硝态氮、总磷、浊度和水深是影响湟水河大型底栖动物的关键环境因子。湟水河水生态保护应当更多地关注次生盐化和营养盐污染,加强治理上游过度放牧造成的水土流失和农业面源污染。

湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个,枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法,对12种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明,湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23(1.308~6.51)mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG,nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异,在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化,对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO_(3)^(-)-N调控,其中,氨氧化与NO_(3)^(-)-N浓度负相关,反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关,其中,氨氧化与水体氮素浓度负相关,而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明,污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA,CMX-amoA,nirS,nxrB,napA,narG和hzsA等基因的丰度,增加nrfA基因的丰度,使反硝化、厌氧氨氧化、硝化和完全硝化等过程受到抑制,硝酸盐异化还原成铵(DNRA)对水体氮素去除的贡献提高。受影响河段沉积物中,AOA-amoA,nxrB和CMX-amoA等基因丰度显著降低,硝化和完全硝化过程受到抑制。研究结果可为湟水河西宁段氮素污染控制提供科学依据。

基于突变理论的湟水河流域崩滑易发性评价

湟水河流域是黄河上游重要支流,是青海省政治经济文化中心,也是全省地质灾害高发区域。流域内灾害种类多,发生频率高,经济损失和人员伤亡较大。流域内地质灾害分布有一定地域特征,通过对湟水河流域地形地貌、地质岩组、地质构造、水文气象、人类工程活动分析,构建了地质灾害易发性划分标准,将湟水河流域崩滑灾害易发性分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区、极低易发区5个等级。基于MATLAB编程的突变级数理论平台,充分考虑了各评价因子的内在关系,将单点灾害危险性评价扩展到区域灾害易发性评价。通过ROC对评价结果验证表明,该方法准确率高,可为地质灾害防治提供理论支持。

湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的]分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法]基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果]①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论]生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。

以树木年轮宽度资料重建湟水河过去248年来6-7月份河流径流量

基于树轮宽度指标,精确重建了黄河上游一级支流湟水河过去248年来6-7月份河流径流量,发现湟水河6-7月份径流量有明显的枯水期和丰水期的变化。重建结果与历史记载的相对旱涝时期比较吻合,证明了重建结果的可靠性。其中枯水期为:1753-1766年、1785-1802年、1815-1832年、1861-1887年、1918-1941年、1963-1978年、1993-1998年;丰水期为:1767-1784年、1803-1814年、1834-1860年、1891-1916年、1944-1961年、1979-1992年。周期分析表明,湟水河过去近250年6-7月份径流量有明显的2.00a、2.29a、2.31a、2.33a、2.35a、34.29a、40.00a和48.00a的变化周期。

城镇化对湟水河上游水质和底栖动物群落结构的影响

2015年4月(枯水季)和8月(丰水季),调查了受不同城镇化强度影响的青海省湟水河上游流域的土地利用、水体的理化性质及底栖动物群落。并以城镇化强度指标的不透水地表面积比(PIA)与溪流水质和生物群落进行Spearman秩相关分析。结果表明:水温、TN、TP、NH+4-N、PO34-P、电导率、水深、水面宽、细砂淤泥比(%)与PIA呈显著正相关,与草地(%)、林地(%)呈显著负相关。底栖动物指标与PIA的拟合曲线表明,Shannon多样性指数、丰富度指数、集食者(%)、耐污类群(%)及BI指数存在显著的线性关系,其余各项指标则存在显著的非线性关系。其中总分类单元数、丰富度指数、水生昆虫中蜉蝣目Ephemeroptera、襀翅目Plechopetra和毛翅目Trichopetra(简称,EPT)(%)及捕食者(%)、撕食者(%)、滤食者(%)、刮食者(%)与PIA呈显著负相关,与林地(%)、草地(%)呈显著正相关。但BI指数、集食者(%)、耐污类群(%)、寡毛纲(%)、与PIA呈显著正相关。随着城镇化强度的提高,湟水河上游物理生境退化、水体氮、磷营养水平逐步提高、敏感底栖动物消失、耐污物种个体数量急剧上升。

青海湟水河流域水土流失原因及防治措施分析

湟水河流域水土流失面积7623.9 km2,占流域总面积的47.3%,人为侵蚀在整个流域范围内均有发生,近年来呈加剧趋势,基于湟水河流域水土流失比较严重的现状,分析了湟水河流域水土流失的原因,并提出了防治湟水河流域水土流失的措施和对策。

湟水河西宁段河流综合自然状况评价

河流生态系统作为人类生活生产的重要支持系统,保持河流的自然性具有重要意义。本文结合湟水河西宁段高原半干旱区河流的特点,选取26个定性、定量指标组成的高原半干旱区河流自然性评价体系,运用层次分析法(AHP)确定各指标权重,从地貌特征、生态特征、水文特征、社会服务功能四个方面对湟水河综合自然状况进行评价。结果表明,评价河段中28%的河段处于近自然状态,39%的河段处于退化自然状态,33%的河段处于人工状态,湟水河西宁段总体处于退化自然状态。此外,在验证结果中多目标线性加权函数法与灰色关联分析结果基本一致。所建立的河流综合自然评价指标体系可应用于其他高原半干旱区河流的自然性评价,为后续河流生态修复和保护工作提供依据。

气候变化下湟水河西宁段区域水文变化研究

采用线性回归法、滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和滑动t检验法对湟水河流域气候变化趋势进行了分析,在此基础上构建气候变化情景,利用SWAT模型进行了湟水河西宁段水文变化模拟。结果表明:1955—2010年气温与降水量均呈明显上升趋势,降水量、年均气温的线性变化率分别为20.01 mm/10 a、0.12℃/10 a;径流随降水量的增加而增加,随气温的升高而减少,且降水量变化对径流的影响更明显。

湟水河流域近50年来农业气候资源变化

为了给湟水河地区合理利用气候资源及农业生产布局提供科学依据,笔者利用湟水河地区9个气象站1961—2012年逐日气温、降水、积温等气象数据以及干旱、暴雨、干热风、霜冻等灾害资料,应用数理统计方法,研究近50年湟水河流域气候资源的变化的趋势。结果表明：（1）湟水河流域年平均气温呈明显升高趋势,年平均气温升温率为0.41℃/10 a;年平均降水量呈现微弱增加趋势,增幅为0.96 mm/10 a,年平均日照时数为2596.6 h,年平均日照时数呈减少趋势,减少率为37.3 h/10 a;（2）0℃、10℃的积温总体呈增加趋势,增幅分别为78.7℃/10 a、77.2℃/10 a,湟水河流域无霜期在94～155天,增幅为4 d/10 a;（3）近50年来,湟水河流域干旱出现站次呈减少趋势,减少率为0.91站次/10 a,而暴雨发生次数明显增多,强度增加,年平均干热风强度指数为15.5,2000s以后干热风明显增强。

西宁湟水河隐伏断裂发育模式探讨

近些年来一些地震表明,强震不仅发生在地表出露的活动断裂上,还发育在一些隐伏的未出露地表的构造上。大陆内部块体间的变形带不只是一条活动断裂,而是具有很大宽度的构造变形带,这已被大量的地震活动性资料所证实。因此,要正确评估地震危险性,就要研究构造带上地层变形的模型,而不仅是单条断裂的变形。湟水河隐伏断裂为一条隐伏在西宁市的断裂,位于西宁盆地中部,长12km,走向EW,浅层地震探测结果表明该断裂由两条正断层组成地堑式构造,横跨西宁地区的地层剖面研究结果指出湟水河隐伏断裂发育在宽缓背斜的核部,而宽缓的背斜和向斜由新近系红色泥岩组成。根据褶皱与断裂的关系认为,湟水河隐伏断裂为在北东向的区域主压应力作用下,褶皱变形过程中,在背斜的核部伴生形成的次级张性地堑式正断层。该褶皱及相关断裂发育在西宁盆地滑脱面之上,属于浅表性的断层,活动性不显著。

青海湟水河流域退耕还林地沙棘林生物量研究

基于标准株全收获法和平均生物量法,对青海湟水河流域退耕还地沙棘林生物量研究表明:生物量变幅在1895.94～17219.54kg/hm2,地上部分占56.20%～79.25%、地下部分占20.75%～43.80%。各器官生物量分布比例也不同,其顺序是根>枝>干>叶。生物量与树高、地径、冠幅具有协同现象。生物量随树龄的增长符合Logistic生长模型,8a沙棘生长最快、经济系数最大,应适时间种或平茬等措施抚育林分。不同立地条件生物量亦存在较大差异,平坡>陡坡>斜坡>缓坡,半阴坡>阴坡>半阳坡>阳坡,下坡>脊部>中坡>上坡,黑钙土>棕钙土>栗钙土,盖度密>中>疏。降雨量、土壤水分含量与生物量变化一致,水分有效性高的种群,地上生物量所占比例大,单轴型个体多,觅养生长格局倾向于聚集型;水分有效性低的种群,地下生物量所占比例大,合轴型个体多,觅养生长格局倾向于游击型。

基于MIKE FLOOD模型的湟水河上游洪水风险评估

湟水河上游段属于典型的山区性河段,河道比降大,暴雨洪水的突发性强,洪水流量大,历史短,具有巨大的破坏力,严重考验着河流的防洪能力。通过MIKE FLOOD耦合模型建立一二维水动力学模型评估现有防洪工程的防洪能力,预测了湟水河上游遭遇10年、50年、100年一遇洪水时的洪水风险情况,并且根据预测结果提出了相应的工程改进建议,为该地区的防洪救灾提供了技术支撑;同时根据计算结果也表明MIKE FLOOD耦合模型在山区性河流的风险评估中具有良好的适用性。

湟水河上游大型底栖动物多样性及水体理化因子调查分析

为研究青藏高原农牧交错地带水生生物与环境指标的关系,于2015年5月(枯水季)和8月(丰水季),调查分析了湟水河上游47个样点水体的理化指标和大型无脊椎底栖动物。水体物理指标现场采用多参数水质检测仪和FP311杆式流速仪检测;采集水样带回实验室测定化学指标,总氮和总磷采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法测定;NH4+-N含量采用纳氏试剂光度法测定。底栖动物采用索伯网和D形网采集。结果显示:支流各项理化指标数据均优于干流,尤其以浊度、细砂淤泥比例、NH4+-N、TN和TP最为显著。底栖动物共鉴定出28科57属59种,其中昆虫纲7目54种,占所有底栖动物种类的91.5%,个体数4444头,占所有底栖动物数量的76.4%,甲壳纲、软体动物类、寡毛类等底栖动物个体数占底栖动物总量的23.6%。湟水河上游支流底栖动物平均分类单元数(6.76)基本与干流相当(8.04),对水质敏感的EPT平均分类单元数支流(3.36)也与干流相当(2.48),但干流底栖动物耐污染种类比例明显高于支流,而支流敏感种类比例明显高于干流。从底栖动物群落结构和水体理化指标来看,湟水河上游支流总体优于干流,其差异源于干流受污染较重。

青海湟水河大型底栖动物群落结构及生态系统健康评价

为研究湟水河大型底栖动物的群落结构及河流健康状况,于2016年5月和8月,在湟水河上游选取20个样点,分别归入草地、农地和城市用地三种土地利用类型中。并按样点和土地利用类型对大型底栖动物群落结构及功能摄食类群组成进行了研究。结果表明:湟水河各样点大型底栖动物密度和生物量都较低,主要优势类群为青海钩虾(Gammarus suifunensis Urno)、幻石娥(Apataniidae sp.)、四节蜉(Baetis sp.)、霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)和多足摇蚊(Polypedilum sp.),各样点间物种组成和功能摄食类群组成差异较大,其中集食者占绝对优势。草地优势类群以青海钩虾为主;农地以四节蜉为主;城市用地中则以耐污的水丝蚓为主,四节蜉在3种土地利用类型中均为优势类群。通过河流健康综合评价指数对其生态系统健康状况进行了评价。结果显示:从河流源头到西宁段,湟水河受水利工程干扰逐步增大,河岸带植被覆盖度递减,水土流失逐步递增,大型底栖动物生物多样性降低,河流总体处于亚健康状态。

青海湟水河流域退耕还林政策实施效益分析

对湟水河流域8个县的退耕农户进行问卷调查,利用SPSS12.0软件分析农户对退耕还林的态度和对生态环境的意识,并采用Logistic回归模型对两者的影响因素进行分析。结果表明,农户对退耕还林政策基本持支持态度,而且认为实施退耕还林工程后周边的生态环境有所改善。在5个影响因素中,农户性别、受教育程度和人均收入是影响农户对退耕还林态度和对生态环境意识的显著性因素。总的来说,退耕还林工程对农民的根本利益产生了正面影响,但也存在一些负面影响,针对存在问题提出了合理的政策建议,以期为当地政府及相关部门提供参考。

流域植被覆盖度变化对湟水河含沙量的影响

为分析植被覆盖度变化对湟水河含沙量的影响,应用遥感、地理信息系统与数学分析相结合的方法,分析了该流域近15年来植被覆盖度变化与含沙量变化的趋势及二者之间的关系,并明确了引起这些变化的因素。结果表明,湟水河流域内的含沙量变化是自然因素和人类活动引起的地表植被覆盖度变化情况的综合反映,流域内的含沙量与地表植被覆盖度呈明显的负相关性,同时含沙量还会受到人类活动等其他因素的影响。

湟水河流域水源涵养林水源涵养效益评估

根据截留法估算湟水河流域水源涵养量,并利用影子工程法、支付意愿法对水源涵养林的涵养总量、经济效益进行了评估。结果表明:在不同的林分类型中,土壤单位面积蓄水量大小顺序为:云杉>青杨>桦树>落叶松>灌木;林下枯枝落物层单位面积蓄水量大小顺序为:青杨>云杉>落叶松>桦树>灌木,总体来看,云杉和青杨涵养水分能力较好。流域水源涵养林调节水量为0.22亿t,根据单位库容造价计算其经济价值0.60亿元,根据平均居民用水价格计算其净化水质价值0.47亿元。