祁连山排露沟流域主要土壤类型盐基氧化物研究

为探究祁连山不同土壤类型盐基氧化物在不同土层中的变化规律及其含量大小,同时分析盐基氧化物与土壤理化性质的关系,以期为祁连山土壤属性的全面研究提供基础数据资料。本研究以祁连山排露沟流域分布的栗钙土、灰褐土和高山草甸土等3种主要土壤类型为研究对象,于2023年8月在该流域3种土壤类型分布带中建立了临时样地,并进行了植被调查和土壤剖面取样及室内分析。研究结果表明,不同土壤类型不同土层中的K_(2)O、Na_(2)O和MgO含量在不同土层中的含量变化不明显,CaO含量表现为20~40cm土层含量明显高于其他土层。栗钙土、灰褐土、高山草甸土中的K_(2)O、CaO、Na_(2)O、MgO含量大小依次为24.00g·kg^(-1)、68.62g·kg^(-1)、13.30g·kg^(-1)、25.21g·kg^(-1),23.42g·kg^(-1)、34.39g·kg^(-1)、14.16g·kg^(-1)、25.50g·kg^(-1)和26.18g·kg^(-1)、15.95g·kg^(-1)、17.87g·kg^(-1)、30.74g·kg^(-1)。土壤CaO与土壤容重和pH呈极显著正相关(P<0.01),与土壤有机碳呈极显著负相关(P<0.01);土壤Na_(2)O与土壤有机碳呈极显著负相关(P<0.01);土壤MgO与土壤pH呈极显著正相关(P<0.01)。

祁连山排露沟流域径流对气候及下垫面变化的响应

在全球气候变暖和人类活动的共同影响下,中国西北干旱半干旱区水循环变化与水资源再分配正在改变区域生态环境。在长时间序列尺度上,仍缺乏对西北内陆河径流变化机制与特征时空格局的统一认识。本研究以祁连山排露沟流域为试验区,基于量水堰实测长序列径流数据,采用线性回归法、Mann-Kendall、滑动t、Pettitt和累积距平等检验方法,分析排露沟流域1994—2020年径流序列的变化趋势和突变年份;以气象站监测和人工潜在蒸发观测数据为基础,采用Budyko假设水热耦合平衡模型对排露沟流域径流量变化趋势进行归因分析;以固定样地2003—2021年每木检尺数据,采用材积源生物量法,对排露沟流域15个乔木固定样地的1017棵青海云杉的碳密度进行估算。结果表明:(1)1994—2020年排露沟流域径流量波动变化,丰枯交替,但整体呈现增加趋势,2006年径流发生突变,突变后的年平均径流量增加了9.53×10^(4) m^(3),增加率为34.88%。(2)在2007—2020年的突变期,排露沟流域径流对降水、潜在蒸发和流域下垫面参数的弹性系数分别为3.15、-0.70和-0.68,且各因子对径流的贡献率分别为87.92%、19.97%和-7.89%,表明径流量对降水量变化最为敏感,气候因子中潜在蒸发对径流的影响大于流域下垫面的变化。(3)2003—2021年排露沟流域青海云杉平均碳密度为63.09 Mg C·hm^(-2),平均每年增长速率为1.94%。在人类活动干扰较小的条件下,森林植被的碳储量和碳密度变化是引起流域下垫面参数波动的主要原因。研究结果可为流域管理部门制定自然资源保护与水资源合理分配及调用方案提供科学依据,为生态环境保护部门在权衡林水效益方面提供参考。

祁连山排露沟流域亚高山灌木林土壤钾素含量变化特征

以祁连山排露沟流域海拔3300~3600m的亚高山灌木林为研究对象,通过在灌木林内每沿100m海拔梯度设置样地,进行样地植被调查和土壤剖面取样,分析其土壤全钾、速效钾和缓性钾含量在剖面上和海拔梯度上的变化规律,并分析不同形态钾与有机质及不同形态钾之间的相互关系,旨在为合理经营管理祁连山亚高山灌木林提供参考资料。研究结果表明:不同海拔、不同土层的全钾和缓性钾含量均随土层深度的增加而增加,但变化规律不明显,而且变异程度小;速效钾含量随土层深度的增加,其含量总体上呈不断减小的变化趋势,而且变异程度大。不同海拔土壤全钾含量从海拔3300~3600m总体上呈增加的变化趋势,速效钾和缓性钾含量从海拔3300~3500m呈增加的变化趋势,其拐点出现在海拔3500m处;不同海拔0~40cm土深的全钾、速效钾和缓性钾含量变化范围依次为18.1~20.0g·kg^(-1)、85.8~131.9mg·kg^(-1)、524~700mg·kg^(-1)。土壤中的全钾与有机质呈极显著负相关(P<0.01),速效钾与有机质呈显著正相关(P<0.05),缓性钾与有机质呈极显著正相关(P<0.01),缓性钾与全钾呈显著负相关(P<0.05)、与速效钾呈极显著正相关(P<0.01)。

祁连山排露沟流域青海云杉林天然更新质量评价

为研究祁连山青海云杉林的天然更新质量特征,本研究选择分布在祁连山排露沟流域的青海云杉纯林为研究对象,借助建立在该流域青海云杉林内的固定样地,进行样地内青海云杉林存活个体的调查和测定,研究青海云杉的更新苗和成树密度,并对其进行了天然更新质量评价。研究结果表明:青海云杉林内的I级幼苗、II级幼苗、III级幼树、IV级幼树和V级成树的平均密度大小依次为109株·hm^(-2)、253株·hm^(-2)、685株·hm^(-2)、353株·hm^(-2)和1427株·hm^(-2),更新幼苗的密度明显低于更新幼树和成树的密度;不同样地不同等级的更新苗存在明显的差异,其密度最大值为5650株·hm^(-2),密度最小值为1025株·hm^(-2),更新苗分布倾向聚集分布;另外,在15块样地中,更新等级为中等以上的样地占所有样地的86.7%,更新等级为不良的样地仅占所有样地的13.3%。建议对更新不良的林分尽可能避免大的人为干扰。

祁连山排露沟流域气温、冻土冻融与河川径流特征

通过统计分析祁连山排露沟流域气温、日照时数、土壤温度、降水、冻土冻融及河川径流等监测数据(2002-2011年),研究气温、日照、土壤温度、冻土冻融的变化特征,分析降水、冻土冻融与河川径流的关系。结果表明:年均气温1.7℃,年均日照时数127.1 h,年均土壤地表温度3.3℃,5,10和15 cm深处年均土壤温度2.3℃,20和40 cm深处年均土壤温度2.4℃;土壤开始冻结日期为10月11日左右,冻土结束消融日期为7月18日左右,季节性冻土存在时间为年均278天,占全年时间的76.16%;12月10日之前,冻土增厚的速率约1.22 cm·d-1,此后,冻土增厚的速率逐渐减小,平均为0.78 cm·d-1,直到3月20日左右,冻土增厚的速率减到最小,但冻土的累积厚度增加到最大,年均最大厚度约159.6 cm;从3月20日左右开始,冻土开始消融,消融的速率逐渐递增,平均为1.47 cm·d-1;河川径流量S与降水量P的回归模型为S=2.936P+9.587(R2=0.742 6),河川经流与冻土冻融厚度F d的回归模型为S=-10.361F d+1 388.498(R2=0.701 7)。

祁连山排露沟流域降雪消融与融水径流分析

西北内陆山区径流变化受到多种因素的影响,其中冬、春季甚至初夏季节降雪消融直接影响着径流的形成过程和变化。本文采用降雪消融样地监测法、三角量水堰自记水位计和容积测定法,对祁连山北坡2002-2011年气温、日照、降雪、积雪消融及流域径流进行长期监测与研究。结果表明:(1)祁连山排露沟流域5～9月份为雨季,10～4月份为雪季。(2)雪季降水占全年降水量的11.2～25.6%,平均为17.69%,降雪平均厚度为40.65 cm。(3)乔木林内积雪量占灌丛林的84.54%,阴坡积雪量比阳坡高8.36%。积雪消融量平均为0.184～0.526 mm/d,乔木林积雪消融占灌丛林的78.72%,占阴坡草地的37.66%,占阳坡草地的32.61%;灌丛林积雪消融量占阴坡草地的47.45%,占阳坡草地的41.09%;阴坡积雪消融量占阳坡的34.98%,即阴坡积雪时间比阳坡长63.12%。(4)流域月径流深为0.28～23.19 mm,年径流深为83.45 mm。积雪消融形成的融水径流深为4.60 mm,占年总径流量的5.51%。本文对于揭示水源涵养功能机理及其流域产流机制具有重要意义,并为将来开展祁连山水源涵养功能评估和人工增雨雪项目提供基础数据和参考。

祁连山排露沟流域青海云杉种群结构与空间分布格局

森林种群结构与空间分布格局研究是生态恢复和生态水文研究的重要组成部分。采用空间代替时间将祁连山排露沟流域青海云杉林分布区划分为4个海拔区段,并在不同区段内设置样地进行调查,分析青海云杉种群结构与空间分布格局。结果表明:青海云杉种群垂直结构表明,不同海拔区段乔木层中层木均最多,海拔2 900～3 100 m和3 100～3 300 m上层木居中,海拔2 700～2 800 m下层木居中。种群径级结构表明,小树和中树所占总体比例均达到76.3%以上,大树个体较少,青海云杉种群更新较好,处于恢复阶段。种群空间分布格局表明,海拔2 700～2 800 m、2 900～3 100 m和3 100～3 300 m的青海云杉种群呈聚集分布格局,海拔2 800～2 900 m的青海云杉种群呈泊松分布格局,2种分布格局可能分别受制于气候因子和自身的生物学特性的影响。

祁连山北麓青海云杉林天然更新对土壤理化性质的响应

【目的】青海云杉是我国青藏高原东北边缘的特有树种,研究其天然更新对土壤物理性质的响应,从而为祁连山青海云杉次生林的恢复和管理及可持续利用提供基础理论依据。【方法】通过对分布在祁连山排露沟流域的青海云杉林设置海拔梯度固定样地,进行天然更新苗调查和土壤容重、水分、pH、有机碳、氮磷钾全量及其速效养分等理化性质的取样和测定,分析青海云杉林天然更新苗对土壤理化性质的响应。【结果】各海拔区段的青海云杉林更新指数从大到小依次为2 800~2 900 m(0.63)>2 700~2 800 m(0.58)>3 100~3 300 m(0.57)>2 900~3 100 m(0.56),其中更新状况最好的海拔区段是2 800~2 900 m。土壤质量含水量、有机碳、全氮、水解氮含量在海拔区段H_(1)和H_(2)处显著小于海拔区段H_(3)和H_(4)(P<0.05);土壤容重、pH、全钾和速效钾的含量在不同海拔区段之间的差异性不显著(P>0.05),土壤全磷和速效磷含量在海拔区段H_(2)显著大于其他海拔区段(P<0.05),其他海拔区段全磷差异性不显著(P>0.05),速效磷在海拔区段H_(4)含量最小,海拔区段H_(1)和H_(3)速效磷差异性不显著(P<0.05)。相关性分析表明,海拔区段2 800~2 900 m的更新指数仅与土壤容重、全磷、速效磷呈显著正相关(P<0.05),更新指数与土壤理化性质之间相关系数绝对值的最大值主要集中在该海拔区段。更新指数与土壤剖面不同土层的质量含水量、有机碳、全氮、水解氮均呈显著负相关(P<0.05),与容重、全磷含量均呈显著正相关(P<0.05);与20~40 cm土层的速效磷呈显著正相关(P<0.05)。主成分分析表明,土壤有机碳、速效磷和全磷含量是影响青海云杉林天然更新的主要因子。【结论】祁连山青海云杉林天然更新与土壤理化性质之间的相互作用是密切的,特别是土壤中的有机碳累积和磷素养分的释放。

祁连山典型小流域降水特征及其对径流的影响

研究了祁连山排露沟流域降水特征及对径流的影响．结果表明：降水的季节性强且分配不均匀，存在明显的干季（11月至翌年4月）和雨季（5-10月）之分；排露沟雨季降水占全年降水量的88％，占全年降水频数的70％；干季降水仅占全年的降水量12％，占全年降水频数的30％．降水事件主要以0～5mm的降水为主，占全年降水事件的78．8％，占全年降水量的30％；0～10d的降水间隔期出现的频率高达86．1％，占全年无降水期的55．5％．降水受海拔高度的影响明显，沿海拔梯度呈先增后减的趋势，降水的峰值出现在海拔3400m的区域．径流受降水的影响，主要集中在雨季，占全年的95．6％，干季径流仅占4．4％．径流与日降水、旬降水及其雨季月降水显著相关，其复相关系数均〈0．7．径流主要受降水量和前期降水的影响，对于前期无降水基础、雨量〈20mm降水过程，径流变化迟缓，而对于前期有一定降水基础，雨量〉25mm的降水过程，径流变化大．