The simulation of LUCC based on Logistic-CA-Markov model in Qilian Mountain area, China

The Qilian mountain area was examined for using the Logistic-CA-Markov coupling model combined with GIS spatial analyst technology to research the transformation of LUCC, driving force system and simulate future tendency of variation. Results show that： （1） Woodland area decreased by 12.55%, while grassland, cultivated land, and settlement areas increased by 0.22%, 7.92%, and 0.03%, respectively, from 1986 to 2014. During the period of 1986 to 2000, forest degradation in the middle section of the mountain area decreased by 1,501.69 km2. Vegetation cover area improved, with a net increase of grassland area of 38.12 km2 from 2000 to 2014. （2） For constructing the system driving force, the best simulation scale was 210m×210m. Based on logistic regression analysis, the contribution （weight） of composite driving forces to land use and cover change was obtained, and the weight value was more objectively compared with AHP and MCE method. （3） In the natural scenarios, it is predicted that land use and cover distribution maps of Qilian mountain area in 2028 and 2042, and the Lee-Sallee index test was adopted. Over the next 27 years （2015-2042）, farmland, woodland, grassland, settlement areas show an increasing trend, especially settlements with an obvious change of 0.56%. The area of bare land will decrease by 0.89%. Without environmental degradation, tremendous structural change of LUCC will not occur, and typical characteristic of the vertical zone of the mountain would remain. Farmland and settlement areas will increase, but only in the vicinity of Qilian and Sunan counties.

The relationship between ENSO cycle and temperature,precipitation and runoff in the Qilian mountain area

El Nino and La Nina are the events concerned internationally. The corresponding relationship between El Nino events, temperature, precipitation and runoff in the Qilian mountain area are analyzed according to the date from the weather and the hydrometric stations in the area, the results show that effects of El Nino events to temperature, precipitation and runoff are different in the different time and zones. When El Nino occurs, temperature rises, but precipitation and runoff decrease in the whole Qilian mountain area, especially in the east and middle parts of the area. Temperature rises, precipitation and runoff still decrease in the eastern Qilian mountain area in the next year El Nino occurring, but decrease extent is fewer. There are not obvious relationship between temperature, precipitation and runoff with El Nino events in the western Qilian mountain area.

Growth behavior and resource potential evaluation of gas hydrate in core fractures in Qilian Mountain permafrost area, Qinghai-Tibet Plateau

The Qilian Mountain permafrost area located in the northern of Qinghai-Tibet Plateau is a favorable place for natural gas hydrate formation and enrichment,due to its well-developed fractures and abundant gas sources.Understanding the formation and distribution of multi-component gas hydrates in fractures is crucial in accurately evaluating the hydrate reservoir resources in this area.The hydrate formation experiments were carried out using the core samples drilled from hydrate-bearing sediments in Qilian Mountain permafrost area and the multi-component gas with similar composition to natural gas hydrates in Qilian Mountain permafrost area.The formation and distribution characteristics of multi-component gas hydrates in core samples were observed in situ by X-ray Computed Tomography(X-CT)under high pressure and low temperature conditions.Results show that hydrates are mainly formed and distributed in the fractures with good connectivity.The ratios of volume of hydrates formed in fractures to the volume of fractures are about 96.8%and 60.67%in two different core samples.This indicates that the fracture surface may act as a favorable reaction site for hydrate formation in core samples.Based on the field geological data and the experimental results,it is preliminarily estimated that the inventory of methane stored in the fractured gas hydrate in Qilian Mountain permafrost area is about 8.67×1013 m3,with a resource abundance of 8.67×108 m3/km2.This study demonstrates the great resource potential of fractured gas hydrate and also provides a new way to further understand the prospect of natural gas hydrate and other oil and gas resources in Qilian Mountain permafrost area.

Study of temperature and precipitation change in upstream mountain area of the Hexi inland river basin since 1960s

All rivers in the Hexi inland region of Gansu Province, China, originate from the northern slope of the Qilian Mountains. They are located in the southern portion of the region and respectively belong to the three large river systems from east to west, the Shiyang, Heihe and Shule river basins. These rivers are supplied by precipitation, snowmelt and ice-melt runoff from the Qilian Mountain area. Therefore, changes of precipitation and temperature in the upstream watersheds of these rivers have an important effect on changes of mountainous runoff and reasonable utilization of water resources in this region. For this reason, the Qilian Mountain area, upstream watersheds and runoff forming areas of these rivers are chosen as the study area. The change characteristics and variation trend of temperature and precipitation in this area under the backdrop of global warming axe analyzed based on observa- tional data of relational weather and hydrologic stations in the area. Results show that temperatures in the upriver mountain areas of these three large river basins have been increasing, although the increasing degree is differentially affected by global warming. The rising extent of annual and seasonal temperatures in the upstream mountain area of the Shule river basin located in the west- em Qilian Mountains, were all largest over the past 50 years. Precipitation in the upstream mountain areas of Hexi region＇ three river basins located respectively in the western, middle and eastern Qilian Mountains have been presenting an increasing trend to varying degrees as a whole for more than 50 years. This means that climate in the upstream mountain areas of Hexi region＇ three river basins are becoming increasingly warmer and moister over the past 50 years, which will be very good for the ecological en- vironment and agricultural production in the region.

天然热释光测量技术在多年冻土区天然气水合物勘查中的应用

冻土区天然气水合物形成机理复杂,成因多源,发展多种捕捉微渗漏信息技术,提高勘查成功率是亟需解决的难题。本文首次把天然热释光测量技术应用于冻土区天然气水合物勘查中,利用RGD-6型热释光剂量仪测试了祁连山冻土区土壤样品热释光强度,总结出适用于木里冻土区天然气水合物勘查的加热程序,以及样品取样粒级。试验结果表明,祁连山冻土区土壤样品最佳取样粒级为-60~100目,最佳升温速率应设置为5℃/s,最佳升温区间为50~400℃。根据祁连山冻土区土壤天然热释光强度异常特征,圈定了天然气水合物在地表的异常边界,天然热释光强度异常模式为顶部异常,与烃类异常模式存在良好的对应关系。土壤天然热释光不受微生物的影响,灵敏度高,是一种很有前景的寻找天然气水合物的方法,在今后的冻土区天然气水合物资源勘查过程中可以将这种技术加以推广。

祁连山国家公园肃南片区生态敏感性评价

生态敏感性评价是反映国家公园生态问题与保护利用关系的重要手段,对国家公园规划建设具有一定的理论和实践指导意义。文章以祁连山国家公园肃南片区为例,基于现存主要生态问题,采用层次分析法(AHP)确定评价因子权重,并运用ArcGIS空间分析方法完成了肃南片区的生态敏感性综合评价。结果表明,祁连山国家公园肃南片区的综合生态敏感性总体处于中等偏高的水平,中等敏感性以上地区占总面积的78.90%;空间分布呈现由东北至西南逐渐增加的趋势。根据祁连山国家公园肃南片区综合生态敏感性评价结果,针对不同敏感性级别的区域提出了差异化的保护管理模式。

基于SHAW模型的祁连山浅山区荒漠草地土壤水热动态模拟研究

祁连山是我国重要的生态安全屏障,其浅山区是连接高寒山区与绿洲平原的过渡地带,土壤水热变化显著影响该区生态系统与水文过程的相互作用。本文利用祁连山浅山区荒漠草地的观测资料,基于SHAW模型对土壤水热动态进行了模拟和分析,利用控制变量法量化了不同冻融阶段气温和降水变化对土壤温度和水分的影响。结果表明:模型模拟的各层土壤温度纳什效率系数(NSE)均大于0.95,且土层越深模拟效果越好,模型模拟的土壤水分总体上能反映土壤水分的动态变化和浅层土壤中降水的入渗过程。不同冻融阶段土壤水热分布的剖面特征差异明显,总体而言,土壤温度波动随深度逐渐变小,而土壤水分随深度逐渐升高,浅层土壤水热过程对气象要素变化更敏感。情景分析表明,气温每升高1.0℃,土壤冻结发展期、完全冻结期和融化发展期分别缩短1.4 d、0.8 d和2.2 d,表层和深层土壤温度分别升高0.6℃和0.1℃,土壤温度升高的幅度随深度减小。降水的变化对完全融化期0.20~1.20 m的土壤水分影响最显著,对融化发展期和冻结发展期的影响体现在0.20~0.60 m的浅层土壤,而对完全冻结期的土壤未冻水含量基本没有影响。研究结果可为气候变化背景下祁连山浅山区脆弱生态系统的稳定性维持提供参考。

祁连山国家公园煤矿修复对地表节肢动物多样性的影响

高寒山区煤矿覆土回填和种植草本植物能够快速改善环境,强烈影响地表节肢动物多样性及其生态功能,地表节肢动物对煤矿修复的响应还会因海拔及放牧扰动强度的变化而异。选择祁连山国家公园甘肃片区中部西营河和东大河保护站煤矿修复区和毗邻草地(对照区)为研究对象,利用陷阱法调查煤矿修复区及对照区地表节肢动物的种类组成和数量变化,解析地表节肢动物群落及关键类群对煤矿修复的响应模式,确定影响地表节肢动物多样性变化的关键要素。结果表明,煤矿修复缩小了修复区和对照区地表节肢动物群落差异,但煤矿修复区和对照区地表节肢动物群落组成明显不同并存在地域差异。西营河煤矿修复显著提高了地表节肢动物活动密度,而东大河保护站煤矿修复导致地表节肢动物活动密度略有降低,地表节肢动物类群丰富度、多样性和均匀度指数变化与活动密度相反。主要地表节肢动物科对煤矿矿区修复的响应模式不同并存在区域差异,西营河保护站煤矿修复显著提高了平腹蛛科、微蛛亚科和隐翅虫科的活动密度,但显著降低了硬体盲蛛科和象甲科的活动密度;东大河保护站煤矿修复显著提高了步甲科活动密度,但降低了蚁科和狼蛛科的活动密度。pRDA排序结果表明,海拔高度和全氮含量解释了西营河保护站煤矿修复区和对照区20.8%的地表节肢动物群落变异;草本地上生物量和海拔高度解释了东大河保护站煤矿修复区和对照区24.3%的地表节肢动物群落变异。总之,高寒山区人工覆土和植被建设引起的植被和土壤环境变化强烈影响地表节肢动物多样性,地表节肢动物对煤矿修复的响应存在明显的区域差异,地表节肢动物多样性可以指示和评估煤矿修复效果。

基于InVEST模型的祁连山地区土壤保持功能时空演变及驱动因素分析

[目的]探讨祁连山地区土壤保持服务时空变化特征及空间异质性影响因素,为该区生态保护与可持续发展提供科学参考。[方法]基于2005—2020年4期土地利用数据,结合地形、土壤和气象数据,运用InVEST模型及地理探测器方法,模拟土壤保持服务、探究土壤保持量时空变化特征及其价值,对其空间异质性进行归因分析。[结果]①祁连山地区2005—2020年土壤保持量变化区间为5.02×10^(9)~7.89×10^(9)t,呈下降趋势;土壤保持量在空间分布上表现为东南高西北低,高值区均集中在研究区青海湖东侧和祁连山脉区域。②不同土地利用类型中,草地土壤保持总量最大,林地土壤保持强度最大;土壤保持强度随海拔增加呈先增后减的单峰曲线,随坡度增加呈线性增大。③研究区年均土壤保持服务价值为3.912×10^(13)元,以保持土壤肥力的价值E 1为主。④地理探测结果显示:坡度和土壤类型对土壤保持空间异质性的解释力最高,整体上以植被覆盖度和土壤类型交互作用解释力最高。[结论]坡度和土壤类型共同作用于植被覆盖度。植被覆盖度为影响土壤保持服务空间异质性的主导因子,应将部分耕地转为草地或林地,加大生态保护力度,提高植被覆盖度,减少水土流失,增加土壤保持能力,从而改善生态环境。

祁连山地区复合生态系统韧性时空演化及障碍因子识别

祁连山地区是我国重要的生态功能区,也是我国生态环境脆弱区之一,研究祁连山地区自然-经济-社会复合生态系统韧性,以期有效治理祁连山地区生态环境问题。构建三维空间矢量模型、耦合协调模型和障碍度模型,测度2007—2021年祁连山地区复合生态系统韧性和子系统耦合协调性,揭示影响复合生态系统韧性提升的障碍因子,并借助地理信息系统技术分析复合生态系统韧性的空间演化过程。结果表明:(1)祁连山地区复合生态系统韧性呈上升趋势,空间上呈现从东部逐渐向西部降低的趋势;自然子系统韧性呈下降趋势,空间上呈现中东部向西北部逐渐降低的趋势;经济子系统韧性呈上升趋势,且增速较快,高经济韧性集中分布于东部和北部;社会子系统韧性上升幅度不大,高社会韧性集中分布于东部。(2)祁连山地区复合生态系统韧性耦合度提升明显,已达到高水平耦合;耦合协调度呈波动上升,已达到中级协调等级。(3)自然子系统对复合生态系统韧性提升影响较大,来自经济子系统的指标障碍度提升明显。

祁连山东端林区森林和草原火灾发生规律调查及防范对策

为提高祁连山东端林区森林和草原火灾防范能力,调阅研究其2017-2021年不同地点、时间、植被类型、火源和受灾面积火灾发生次数。通过分析调阅资料,总结祁连山东端林区森林和草原火灾发生规律,并根据火灾发生规律,提出防范对策,对祁连山东端林区乃至整个祁连山地区森林和草原火灾防范具有一定指导作用。

祁连山祁丰矿区废弃矿山植被恢复调查分析

为了解祁连山祁丰矿区植被恢复情况,以期为该地区的废弃矿山植被恢复和重建提供理论依据,在该矿区选择包括石灰石矿、煤矿、铜矿、多金属矿、石英岩矿的5处典型废弃矿山为研究对象,通过设置植被样方并进行植被群落结构调查。结果表明:废弃矿山的主要恢复措施为建筑物及废弃设施拆除、垃圾清理、渣堆整平、废弃探采坑洞的回填及刷坡整平、覆土、人工平土、植草绿化、纤丝石笼挡墙、道路翻耕、封育围栏等。从植被恢复效果看,土壤层较厚(蓄水能力强)的矿点及有灌溉条件的矿点,其植被恢复效果好;而土壤层较薄或无灌溉条件的矿点,其植被恢复效果差一些。因此,建议继续坚持人工修复和自然修复相结合,同时加强植被生态恢复后的后期管理,使矿山植被生态系统恢复进入良性循环。

国有林场自然资源确权登记操作规程研究

以祁连山国家公园肃南片区、榆中县贡井林场、洮河生态建设局作为国有林场自然资源确权操作规程研究区域,进行国有林场确权登记操作流程研究,划分了不同类型国有林场自然资源登记单元,确定了登记范围和边界,明确登记范围内自然资源的数量、质量、面积、公共管制等基本信息,查清单元内各类自然资源的所有权、用益物权等权属信息,通过确权登记操作规程的研究,形成了验证区各登记单元内自然资源分布成果。祁连山国家公园肃南片区登记单元内草原资源分布最多,贡井林场登记单元内森林资源分布最多,洮河生态建设局登记单元内森林资源分布最多。

生态修复前后祁连山地区植被覆盖变化

祁连山是我国重要的生态屏障,定量评估气候变化和人类活动对植被变化的影响对祁连山生态保护和修复具有重要意义。以祁连山地区为研究区,分析1986—2020年植被覆盖时空动态变化,计算气候变化及人类活动对植被覆盖变化的贡献率,进而评估生态修复工程对于植被覆盖变化的影响程度。结果表明:(1)1986—2020年间祁连山地区植被覆盖度呈现显著增加趋势,变化趋势为0.022/10a;中高覆盖度主要分布在东南地区,西北地区仍然是以低覆盖度为主,且1999年的退耕还林还草工程施行后,中低覆盖度向中高覆盖度方向转化。(2)祁连山地区植被覆盖变化是气候因素和人类活动共同作用的结果。气候因素对植被覆盖的贡献率为93.40%,人类活动贡献率为6.60%,气候因素是祁连山区植被变化的主导因素,但人类活动在植被变化中的影响程度逐年增加。祁连山地区植被覆盖呈转好趋势,这主要是因为退耕还林还草等生态工程极大地改善了祁连山地区的植被覆盖状况,为后续植被的恢复和生态系统的稳定奠定了良好的基础。

祁连山国家公园青海片区生态系统水文调节价值评估及分析

生态系统水文调节服务对人类福祉有重要的影响,运用InVEST产水量模型和支持向量回归模型对祁连山国家公园青海片区生态系统水文调节价值进行了评估和预测。结果表明:(1)草地在祁连山国家公园青海片区生态系统水文调节中发挥了重要作用,2020年草地水文调节价值量为31.29亿元,占水文调节总价值的60.06%。(2)林地面积虽然不大,但其生态安全的保障作用明显,2020年的水文调节价值为7.25亿元,占水文调节总价值的13.92%。(3)2010—2020年,祁连山国家公园青海片区不同类型的生态系统水文调节实物量是增加的,年均增长2.24%,价值量年均增加约0.97%,价值量年均增长幅度小于实物量,主要是由部分生态系统水文调节价值下降引起的。(4)预测可知,2030年祁连山国家公园青海片区生态系统水文调节实物量、价值量较2020年均有所增加,实物量增加4.90亿t,价值量增加3.86%。

基于InVEST模型的甘肃省祁连山林区乔木林碳储量时空变化研究

以祁连山林区乔木林为研究对象,基于甘肃省林地更新数据和中国土地覆盖及地形数据,运用InVEST模型估算和分析祁连山林区乔木林的碳储量时空变化特征。结果表明,1)研究区乔木林碳储量的分布呈现北部片状—中部点状片状—南部线状的分布特征。2)2016-2019年研究区乔木林碳储量增长了258.91万t,年均碳汇量86.30万t。3)2016、2019年云杉的碳储量占比最大,平均占比88.82%,且以最具未来碳汇潜力的中龄林和近熟林增长为主,主要分布在海拔2500~3500 m、坡度10°~40°的阴坡和半阴坡及半阳坡。4)2016-2019年,牧草地、耕地、未利用地、建设用地向林地转移1219.22 hm^(2),呈现牧草、耕地、未利用地、建设用地向林地回转的趋势。研究结果一定程度上反映了研究区森林碳汇功能向良性转变,表明了退耕还林、人工造林等生态治理工程的有效性。

祁连山菌物保育区植物物种多样性及区系研究

为摸清祁连山菌物保育区植物物种多样性及区系特征,并为祁连山地区植物与菌物生物多样性保护和资源可持续利用提供有效措施与理论依据,该研究采用历史文献整理、野外实地调查、标本采集和鉴定及数据统计分析对祁连山菌物保育区不同植被景观类型样地的植物物种多样性进行了研究,并对植物种类、科(属)及植物区系特征进行了分析。结果表明:(1)祁连山菌物保育区共有植物206种,隶属于44科116属,其中优势科为禾本科、菊科与蔷薇科,优势属为针茅属与委陵菜属,主要以草本植物与低矮灌木为主,青海云杉与祁连圆柏是当地仅有的成林树种;(2)不同样地植物种类丰富程度顺序为人工林<祁连圆柏林<青海云杉林<灌丛<草地;(3)植物分布区系类型多样,按科分布类型可划分为7类,以世界广布为主,属的水平上有18个类型,以北温带分布最多。总体上,保育区内植物组成以单一科(属)的形式居多,且以少数几个科(属)占优势。文章研究结果对祁连山生态保护及菌物保育区的长远建设与维护具有重要的参考价值。

甘肃省祁连山林区林地碳储量的分布特征和动态变化

基于甘肃省森林资源管理“一张图”年度更新数据,运用生物量扩展因子法、单位面积生物量法计算林地碳储量,并结合土地利用类型转移矩阵综合分析了2016—2019年甘肃省祁连山林区林地碳储量的时空变化特征。结果表明,牧草地、未利用地、建设用地向林地转移碳储量2.26万t,生态建设加强后呈牧草地、未利用地、建设用地向林地转回的趋势。乔木林地、疏林地、灌木林地的碳储量在2016—2019年共增加了19.20%,其中乔木林地碳储量增长占林地碳储量总增加值的98.26%,且以未来碳汇增长潜力较大的中龄林和幼龄林碳储量增长速度最快,分别为26.70%和26.34%。

气候变化对祁连山冻土区碳过程的影响及其生态环境效应

总结了祁连山冻土区的特点和分布情况,介绍了碳过程的基本概念和影响因素,探讨了气候变化对祁连山冻土区碳过程的影响,并提出了关键策略。对了解祁连山冻土区碳过程对气候变化的响应、保护该区生态环境具有重要的学术和实践价值。

基于生态系统变化特征的祁连山国家公园甘肃片区生态治理成效分析

祁连山是我国西部重要的水源产流区和生物多样性保护优先区,长期以来受自然和人为因素双重影响,生态系统出现了不同程度的退化。为筑牢国家西部生态安全屏障,在多个已有自然保护区的基础上开展祁连山国家公园体制试点,其中甘肃片区位于祁连山北坡,自20世纪80年代以来实施了生态保护、恢复与建设等生态保护和修复工程并取得了一定成效,对生态治理成效的评价有助于发现存在的生态问题、提升生态建设规划及管护决策的科学性。本研究利用多源遥感数据,在提取生态系统类型与质量参数的基础上,通过其变化特征分析生态治理的成效。研究表明,近20年,研究区生态系统结构基本稳定,草地、森林、灌丛面积明显增加,裸地减少、植被覆盖增加,生态环境质量整体上变好,说明生态治理工程的实施取得了明显成效。但是,研究区具有重要生态服务功能的生态系统面积所占比例小,仅占46.7%,生态系统整体脆弱,维护生态安全、生态安全屏障建设压力仍然较大,生态保护与建设正处于关键阶段,未来需要针对生态系统存在的退化风险,加大生态保护和建设力度。