自然沟塘系统对有机农业面源污染的削减效果研究

选择江苏溧水境内有机农业用地中一自然沟塘系统,结合2010年3月和7月两次降雨过程,研究了沟塘对降雨径流N、P污染的削减效果。研究结果表明:自然沟塘能有效实现对有机农业非点源污染的削减,沟塘水体中TN、TP降解变化符合指数消减规律;与TP相比,沟塘对水体TN的削减效果更为明显,2个试验期内TN的削减率分别为33.66%、64.61%,塘内水生植物的分布影响了沟塘系统对水体的净化效果;同时,沟塘能有效截留有机农业非点源污染中的降雨冲刷物。

藏北羌塘自然保护区生态-特种旅游开发的SWOT分析

采用SWOT分析模式对藏北羌塘自然保护区发展生态旅游的可行性和潜力进行了客观分析,羌塘自然保护区发展生态旅游业的优势有:高原原始自然景观独特,自然资源丰富,具有独一无二的可研究性,具有原生态的藏传文化。劣势有:可进入性差,资源开发程度低,旅游配套设施不完善,自然和文化生态环境脆弱。机遇有西藏旅游市场的开放,西部大开发和国家政策的支持,国内外旅游需求的持续增长,交通条件改善。挑战有生态旅游与生态保护的矛盾,区内旅游分割竞争格局,国内市场竞争日益激烈。认为在羌塘自然保护区发展生态旅游,优势与劣势同样显著,机遇和挑战并存,并据此提出在生态保护的基础上适度开发高端特种旅游产品,打造特种旅游品牌,构架保护区生态旅游"点-轴"系统开发模式,整合资源,走联合发展的道路,从而保障羌塘地区的持续有效发展。

羌塘国家自然保护区环境GIS信息系统

羌塘自然保护区是我国最大的自然保护区,是我国生物多样性优先保护区域,所以该区域自然和生态的保护对青藏高原自然资源的可持续发展具有至关重要的意义。本研究就是为其建立一个基于OpenGIS(Open Geodata Interoperation Specification)的开放的共享平台,为研究人员充分利用3S技术进行动植物和生态环境监测,科学研究提供数据共享,信息管理和综合分析的平台和软件基础。这里论述了国内、外相关应用现状,3S技术集成和生态环境与动植物监测的原理,本研究采用的技术路线及技术规范等,给出了系统的整体设计和流程实现,系统采用B/S和C/S混合模式的三层结构,WEBGIS平台采用GeoServer,应用服务器采用Jboss或者Tom-cat,数据库采用关系型空间数据库,技术先进可行,是一个很好的探索和尝试。

近30年羌塘自然保护区气候特征分析

本文利用羌塘自然保护区周边6个气象站1978～2007年30年数据，利用气候统计方法，分析了温度、积温、降水的趋势变化。结果表明：该地区年平均温度、年平均最高温度、年平均最低温度都呈上升趋势，且上升幅度远远大于全球、全国平均水平；≥0℃积温、≥5℃积温呈增加趋势，初日提前，终日推迟，持续日数增加；降水的区域特征明显，自东向西呈递减趋势。年降水量呈上升趋势。

羌塘国家自然保护区植被生长季NDVI时空变化及其对气候变化的响应

为详细了解羌塘国家级自然保护区生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应,使用MODIS传感器的生长季归一化植被指数(NDVI),计算2000—2020年羌塘国家级自然保护区各功能区生长季NDVI变化趋势和稳定性,结合中国第一代大气和陆面再分析产品(CRA/LAND)研究NDVI对气候变化的响应。结果表明:(1)保护区多年植被生长季NDVI均值为0.02~0.55,平均值为0.138,呈现由东南向西北逐渐减小的空间分布特征。(2)保护区86.39%的面积区域植被生长季(6—9月)NDVI呈缓慢上升趋势,并且大部分区域达到显著水平(P<0.05),剩余13.61%的面积区域植被生长季NDVI处于下降趋势,其中只有极少部分区域达到显著性水平(P<0.05);总体植被状况随时间变化呈变好趋势。(3)2000年以来保护区的生长季NDVI稳定性较差,NDVI≤0.1的大部分区域处于较低稳定度,较低稳定度和中等稳定度面积之和占整个研究区域面积的86.66%。(4)保护区在植被生长季气候趋向于“暖湿化”;气温与降水量对保护区生长季NDVI都有重要的正向影响。研究结论能为气候变化背景下该区域植被生态保护提供一定科学依据。

气候变化背景下羌塘国家自然保护区植被净初级生产力时空变化

基于Miami模型和Thornthwaite Memorial模型,利用西藏羌塘国家自然保护区附近5个气象站1971-2018年气温、降水数据和第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个全球模式历史和未来预估数据,分析保护区附近及保护区气温、降水、植被净初级生产力(NPP)的时空变化特征。结果表明:(1)保护区附近年平均气温从西部到东部渐低,年降水量从西部到东部渐多。年平均气温(T)呈显著升高趋势,年降水量(R)和年蒸散量(E)均呈微弱增加趋势,伴随各站气温NPP(NPPt)呈显著升高趋势,降水NPP(NPPr)呈微弱增加趋势,大部分站点蒸散NPP(NPPe)和标准NPP(NPPb)均呈微弱增加趋势;(2)NPPt从西部到东部逐渐变小,NPPr从西部到东部逐渐变大,NPPe、NPPb从西部到东部先变大后变小。狮泉河、改则站植被NPP限制因子为降水,申扎、班戈站为蒸散,安多站为蒸散或气温;(3)21世纪不同年代NPPt、NPPr、NPPe和NPPb与20世纪所有年代相比均显著增大。保护区NPPt、NPPr、NPPe和NPPb在未来不同排放情景下相对于1960-1990年均明显增加。保护区在近48a和未来气候“暖湿化”趋势下,植被NPP均有所增加,东南部的寒冷湿润地区增加幅度较大,而西北部寒冷干旱地区增加幅度较小。未来气候有利于当地植被NPP提高,从而改善生态环境。

西藏羌塘自然保护区野生动物保护与牧业生产的冲突及对策

阐述羌塘自然保护区内草场资源及其承载力现状、社会经济和牧业生产现状,对保护区内野生动物保护和牧业生产之间存在的冲突问题进行分析,主要表现在:牧业生产向野生动物的领地扩张侵占野生动物的生存空间;建设的网围栏切断了野生动物草路、水路及迁徙通道,并对野生动物造成伤害;草食性野生动物与家畜竞争草场;猎食性野生动物捕食家畜甚至攻击牧民等。提出解决这些问题的建议和措施。

羌塘自然保护区地表覆盖在地形梯度上的空间分布特征研究

地形是影响地表覆盖空间布局的重要因素之一,本文利用综合高程和坡度信息的地形位指数,加以起伏度和坡向因子辅助分析,并引入无量纲分布指数,研究不同地形梯度上羌塘自然保护区各类地表覆盖景观类型的分布特征。试验结果表明:城镇工矿交通和林地适宜分布在平坦、东北到南向的低地形分级区域;水域与湿地主要分布在平坦、西向到东北的低地形分级区域;冰川和永久积雪多分布在东北到东南的高地形分级区域;草地主要分布在中等级地形分级上,而荒漠与裸露刚好与其相反,两者适宜坡向均为东南到北向。

高海拔地区资源景观格局高程分异特征统计分析研究——以羌塘自然保护区为例

资源景观格局统计分析是地理国情普查综合统计分析的一个重要组成部分。景观格局的变化反映了区域生态功能与地表过程的变化,而景观格局变化的高程分异显示了景观过程及其驱动力的高程差异,有利于从空间上把握该区景观格局动态变化过程与特征,采用GIS空间分析和景观格局分析技术,以羌塘自然保护区为例,选取斑块密度、聚集度指数、多样性指数、均匀度指数等景观格局指数进行计算,并对结果进行统计分析,得出研究区景观格局变化的高程分异特征,反映研究区的地表特征和不同地表覆盖类型结构组成及空间配置特征,为资源景观格局在高海拔地区的统计分析研究提供参考。

1971—2018年西藏羌塘国家级自然保护区地表湿润指数的变化趋势

研究地表湿润指数Hi的时空变化特征,是认识区域水文过程及其对气候变化响应的重要途径,可为生态环境变化监测提供依据。根据1971—2018年西藏羌塘国家级自然保护区5个气象站逐日地面观测资料,应用PenmanMonteith模型计算潜在蒸散量和湿润指数,采用线性倾向估计、MannKendall方法分析Hi的年际与年代际变化、突变特征,基于数据处理系统,利用主成分回归方法讨论影响Hi的主导因子。结果表明:1)1971—2018年自然保护区年平均气温以0.046℃/a的速度显著升高,年降水量每年增加1.18 mm,暖湿化气候特征明显,但年Hi却没有表现出明显的增大趋势,仅为0.001/a,不过夏季Hi增幅明显;20世纪70—90年代保护区表现出以低湿为主的年际变化特征,进入21世纪代后气温持续升高,Hi明显增加,表现出暖湿型的气候特征。2)年Hi在1996年出现由偏干转偏湿的突变,1996—2018年Hi比1971—1995年增加了19.1%。3)主成分回归分析显示,降水量是影响年Hi变化的主导因子(正贡献),日照时间也起着次要作用(负贡献);在季节上影响Hi变化的主导因子都是降水量(正贡献),次要因子有所不同:春、秋2季是日照时间(负贡献)、夏季是气温日较差(负贡献)、冬季是平均气温(负贡献)。1996年转折前后影响年Hi的主导因子都是降水量,不过次要因子存在差异,突变前后分别是气温日较差(负贡献)和日照时间(负贡献)。

1971-2017年羌塘国家级自然保护区陆地生态环境变化

利用羌塘国家级自然保护区边缘5个气象站1971-2017年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量和逐年最大冻土深度等气象资料,以及卫星遥感资料,采用线性回归、相关系数等方法,分析了自然保护区气候(气温、降水等)、水体(湖泊、冰川)和植被等生态环境因子的变化。结果表明:近47年自然保护区年平均气温以0.46℃·(10a)^-1的速率显著升高,明显高于同期全球和亚洲地表温度的升温率。四季平均气温升温率为0.37~0.55℃·(10a)^-1,升幅在冬季最大、夏季最小。年降水量呈明显的增加趋势,增幅为11.0mm·(10a)^-1,主要表现在春、夏两季。近43年(1975-2017年)色林错面积呈显著增加趋势,平均增长率为38.48km^2·a^-1。1973-2017年,普若岗日冰川面积整体上趋于减少,平均每年减少2.11km^2;自然保护区年最大冻土深度变化率为-35.7cm·(10a)^-1。1999-2013年保护区NDVI增幅达25.3%,平均每10年增加0.0184,植被覆盖度明显增加。总之,近47年自然保护区表现为气候暖湿化、冰川退缩、湖泊扩涨、冻土退化、植被覆盖增加的变化特征,而冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化,无疑将给高原社会经济发展带来深刻影响。

1971—2017年羌塘自然保护区积雪对气候变化的响应

积雪是气候系统中最活跃的环境影响因素之一,其动态变化对全球及区域气候的变化都有重要影响。本研究利用羌塘自然保护区1971—2017年5个气象站逐日积雪、气温、降水、风速等资料,采用趋势分析、Mann-Kendall法等方法,分析了气候变暖背景下羌塘自然保护区积雪日数和雪深的时空变化特征,以及与气候要素的关系。结果表明:自然保护区各站积雪日数为18.4~67.0天,总体上呈自西向东递增的分布态势;随海拔升高,积雪日数增多、积雪初日提早、终日推迟、持续日数延长。1971—2017年保护区年积雪日数明显减少,平均每10年减少3.8天,主要表现在秋季和春季;年最大积雪深度平均每10年减小0.53 cm;积雪初日以11.3 d/10 a的速率显著推迟,终日每10年提早11.0天,而积雪持续日数每10年减少23.3天,特别是1991—2017年这种变化态势更突出。M-K检测显示,除冬季外,季积雪日数由多变少的突变时间均发生在21世纪前10年,2001年是积雪初日、终日和持续日数的突变点。气温显著升高、空气相对湿度明显减小是积雪日数减少的主要原因,积雪初日推迟、终日提早不仅与气温显著升高有关,还与风速变小密不可分。

1971—2017年羌塘国家级自然保护区持续干旱日数的时空变化特征

为全面分析羌塘国家级自然保护区的干旱变化特征,有效应对干旱风险和生态环境保护。利用5个气象站点1971—2017年逐日降水量资料,以持续干旱日数(CDD)为干旱评价指标,采用线性回归、Mann-Kendall非参数检验和R/S分析等方法,分析了自然保护区CDD的时空变化特征。结果表明:多年平均下,自然保护区各站CDD为78~162天,总体呈自西向东递减分布;CDD偏多概率为51.1%。近47年保护区CDD呈减少趋势,平均每10年减少3.4天;20世纪90年代以来,CDD趋于增加。20世纪70年代CDD明显偏多,为近40年最多的10年;20世纪80年代至21世纪前10年CDD基本正常。CDD异常特多年份出现过2次,均发生20世纪90年代;未出现异常特少年份。在时间转折上,保护区CDD的突变点出现在1980年,从一个相对偏多期跃变为一个相对偏少期。根据R/S分析,保护区CDD的Hurst指数大于0.5,说明未来仍将趋于减少。

4种再分析气温资料在羌塘国家级自然保护区的适用性研究

利用1979-2018年羌塘国家级自然保护区边缘的3个气象站点狮泉河(西部)、申扎(中部)和安多(东部)的观测气温(OT),与ERA-Interim(ET)、NCEP/NCAR(NT1)、NCEP/DOE(NT2)和JRA-55(JT)4种再分析气温资料,从年际变化和年变化两方面采用多年气温变化趋势、均方差、相关性等参数方法在羌塘自然保护区进行了适用性研究。结果表明:从多年平均气温年际变化来看,4种再分析资料在狮泉河(西部)的适用性较差,JRA-55资料在安多(东部)和申扎(中部)的适用性较好,且冬季再分析气温资料与观测气温的相关性好于夏季;从多年平均气温年变化来看,均表现为冬季(1月或12月)最低,夏季(7月或8月)最高的"单峰型"变化。综合来看,JRA-55资料在羌塘自然保护区的适用性较好,ERA-Interim对多年气温趋势变化表现不准确,NCEP/NCAR和NCEP/DOE与观测气温相比显著偏低。

1971~2017年羌塘国家级自然保护区蒸发量变化特征及影响因素分析

研究羌塘国家级自然保护区水资源现状和利用前景,可为自然保护区生态环境保护提供重要的参考价值。本文利用1971~2017年自然保护区5个气象站逐月蒸发皿蒸发量、日照时数、平均风速等资料,采用线性回归、完全相关系数和Mann-Kendall等方法,分析了自然保护区年、季蒸发皿蒸发量的气候变化特征及其影响气象因子。结果表明:1) 近47a自然保护区年蒸发量呈显著的减少趋势,为?34.4 mm?(10a)?1,特别是近27a年蒸发量减少更明显;主要表现在春、夏两季,以春季减幅最大,为?15.1 mm?(10a)?1。2) 影响蒸发量的主要气象因子气温和降水量都呈上升趋势,而气温日较差、日照时数和平均风速均趋于下降。平均风速和气温日较差的显著减小是引起蒸发量下降的主要因素。3) M-K检测显示,自然保护区只有年和春季蒸发量发生了气候突变,突变时间均出现在2011年。

1971—2019年羌塘国家级自然保护区日照时数变化特征及其影响因素

该文基于1971—2019年羌塘国家级自然保护区周边5个气象站日照时数、总云量、水汽压、相对湿度和风速等资料,运用气候倾向率、M-K突变检测和主成分回归等方法,研究了自然保护区年和四季日照时数的时空变化特征及影响因素。结果表明,自然保护区各站年日照时数为2839.2~3574.5 h,总体上呈自东向西递增的分布规律。保护区平均年日照时数要少于青海省柴达木盆地和西藏日喀则市大部,但多于藏东和藏南山地以及青藏高原东部。近49年,保护区年日照时数显著减少,平均每10年减少22.8 h,以夏季减少最为明显;自20世纪90年代以来,四季日照时数均呈明显减少趋势,仍以夏季减幅最大,其次是春季,而年日照时数减幅变得更大,达54.1 h/10 a。日照时数在10年际尺度上呈现出20世纪70年代偏少、1980—1990年代偏多,21世纪前10年明显偏少的变化特征。从转折点上看,保护区年日照时数在2016年发生了由偏多阶段跃变为偏少阶段的突变,时间较柴达木盆地偏晚21年;秋、冬两季日照未发生突变,春、夏季分别在2015年和2008年出现了突变。主成分回归分析显示,总云量是影响年日照时数变化的主导因子,平均风速起着次要作用;在季节上影响日照时数的主导因子均为总云量。

气候变化背景下羌塘自然保护区冰雹日数时空变化特征

为了解羌塘自然保护区冰雹的气候特征,从而提出相应的防雹减灾对策与方法,以减少冰雹灾害带来的损失,利用羌塘自然保护区1971—2017年5个气象站的逐日冰雹日数资料,采用趋势分析,MannKendall法和Morlet小波分析等方法,分析气候变化背景下羌塘自然保护区1971—2017年冰雹气候特征。结果表明:自然保护区各站冰雹日数为1.6~28.1天,总体东多西少分布态势。冰雹发生主要集中在6—9月,以8月最多;冰雹一天之内多发生在12:00—18:00,持续时间多为1~10 min。1971—2017年保护区冰雹日数呈减少趋势,平均每10年减少4.0天,尤其是申扎减幅最大,为-7.0 d/10 a。1970s—1990s为冰雹多发期,21世纪前10年明显偏少。M-K检测显示,保护区年、夏季和秋季冰雹日数发生了气候突变,显著下降的突变时间出现在2000s中后期。保护区春、秋2季冰雹日数都存在着3年的显著周期,而春季冰雹日数还存在5年和8年的显著周期。冰雹日数减少与平均气温显著升高、气温日较差变小有关。

羌塘国家级自然保护区管理体制改革实践

西藏自治区于2015年启动了羌塘自然保护区管理体制改革。本文分析了相关改革的基本做法和不足,并提出优化建议,以期为构建符合西藏区情、管理高效的自然保护地体制模式提供参考。

气候变暖背景下羌塘自然保护区年冻融指数的变化特征

利用1971~2019年羌塘自然保护区5个气象站逐日平均气温和地表温度,通过线性回归和Mann-Kendall等方法,分析气候变暖背景下近49a自然保护区大气和地面冻融指数的时空变化特征,并预估了RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,未来80a(2021~2100年)大气和地面冻融指数的变化。结果表明:(1)自然保护区大气融化指数(ATI)、地面融化指数(GTI)总体上呈自西向东递减的分布,并随海拔升高而减少;大气冻结指数(AFI)和地面冻结指数(GFI)的分布规律不明显,但最大值均出现在安多站,最小值出现在不同站点。(2)近49a自然保护区AFI、GFI分别以−8.97℃·d·a^(−1)、−10.45℃·d·a^(−1)的速率显著减少,ATI、GTI则表现为显著增加趋势,增幅分别为7.05℃·d·a^(−1)和11.38℃·d·a^(−1),地面冻融指数的变化率大于大气冻融指数的变化率。与青藏高原对比,自然保护区AFI、GFI减幅小,ATI增幅接近,GTI增幅大。(3)AFI、GFI在1970s~1990s为正距平,2000s~2010s为负距平,表现为逐年代递减的变化特征;而ATI、GTI相反,呈逐年代递增的变化特征。(4)AFI、ATI、GFI、GTI分别在2001年、1993年、1999年和1998年发生了突变,ATI突变时间最早,较AFI偏早8a。(5)自然保护区冻结指数FI减少,融化指数TI增加,与平均气温、平均最低气温显著升高、降水量增加、平均风速减小密切相关,还与积雪日数、最大积雪深度的减少有关。(6)未来80a,RCP4.5排放情景下自然保护区AFI、GFI分别将减少322.8℃·d、357.6℃·d,ATI、GTI依次增加262.2℃·d、419.7℃·d;RCP8.5排放情景下,冻融指数的变化率更大。

未来情景羌塘高原野牦牛栖息地分布及其影响因素

近30年来,羌塘高原野牦牛(Bos mutus)种群数量虽缓慢恢复,但仍为野生有蹄类中仅有的易危物种。由于其对人为活动规避明显且具有极强的攻击性,野牦牛栖息地分布和质量数据仍很匮乏。把野外调查与最大熵(Maxent)、土地利用模拟模型(FLUS)、InVEST三种模型相结合,系统分析羌塘高原野牦牛栖息地分布及其影响因素,并通过未来气候、未来土地覆被和未来食物情景构建2050年不同温室气体排放浓度(RCPs)情景下羌塘高原生境状况,预测栖息地变化状况,以期为青藏高原生物多样性维护提供数据支撑。结果发现:2020年前后野牦牛栖息地总面积为25.1万km^(2),集中分布在那曲市北部,阿里地区分布零散。栖息地以草原和荒漠为主,部分位于冰川区,野牦牛对气候条件反应敏感,偏好生活在暖季降雨量约在200mm,冷季降雨量约10mm,年最低温度-30℃的区域,坡度耐受性高。约92%的野牦牛栖息地位于羌塘国家自然保护区内,仅有南部约1.2万km^(2)栖息地与人类活动交叠明显。2050年前后羌塘高原暖湿化明显,草原面积增加,野牦牛栖息地将向西北部无人区扩张,目前栖息地分布较零散的阿里地区也将出现大面积高质量栖息地,三种RCPs情境下栖息地面积分别为28.2万km^(2)(RCP2.6)、28.4万km^(2)(RCP4.5)和28.0万km^(2)(RCP8.5),新增栖息地以极重要栖息地为主,边界与羌塘自然保护区范围更加吻合,自然保护地体系建设将有力支撑野牦牛的保护。