Variation of alpine lakes from 1986 to 2019 in the Headwater Area of the Yellow River,Tibetan Plateau using Google Earth Engine

To understand the variations in surface water associated with changes in air temperature,precipitation,and permafrost in the Headwater Area of the Yellow River(HAYR),we studied the dynamics of alpine lakes larger than 0.01 km^2 during 1986-2019 using Google Earth Engine(GEE)platform.The surface areas of water bodies in the HAYR were processed using mass remote sensing images consisting of Landsat TM/ETM-H/OLI,Sentinel-2A,and MODIS based on automatic extraction of water indices under GEE.Besides,the lake ice phenology of the Sister Lakes(the Gyaring Lake and the Ngoring Lake)was derived by threshold segmenting of water/ice area ratio.Results demonstrate that the change of surface areas experienced four stages:decreasing during 1986-2004,increasing during 2004-2012,decreasing again during 2012-2017,and increasing again during 2017-2019.Correspondingly,the number of small lakes decreased(-26.5 per year),increased(139.5 per year),again decreased(-109.0 per year),and again increased(433.0 per year).Eight lakes larger than 1 km^2 disappeared in 2004 but restored afterward.The overall trends in the area of small lakes(0.01-1 km^2),large lakes(>1 km^2),and all lakes during 1986-2019 were 0.4,3.1,and 3.4 km^2 per year,respectively.Although the onsets of freezing,freeze-up,breaking and the break-up of the Sister Lakes varied from year to year,there is no obvious trend regarding the lake ice phenology.Tendencies of lake variations in the HAYR are primarily related to the increased net precipitation and the declined aridity,followed by the construction of hydropower station around the outlet of the Ngoring Lake,as well as permafrost degradation.

近15年来长江黄河源区的土地覆被变化

基于长江黄河源区土地生态分类,利用1986年与2000年两期TM遥感数据的对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,从分布面积变化和类型转移趋向与幅度两方面,分析了江河源区近15年来土地生态系统的空间分布变化与演变格局,结果表明:高寒草地退化显著,较高覆盖度高寒草原与高寒草甸面积减少了15.82% 和5.15%,高寒沼泽草甸分布面积锐减了24.36%;湖泊水域萎缩了7.5%,以长江源区内流湖泊为主;土地荒漠化发展十分强烈,沙漠化土地面积扩展了17.11%,其中黄河源区沙漠化土地年平均扩展率达到1.83%。高寒草原草地的覆盖度下降与荒漠化、高寒草甸草地的覆盖度下降与草原化以及沼泽草甸草地的疏干旱化是区域土地生态系统空间演变的主要趋向,并由此改变了土地覆被的空间分布格局并使该区域生态环境持续恶化。

长江黄河源区覆被变化下降水的产流产沙效应研究

在长江和黄河源区的左冒西孔曲和纳通河、垮热洼尔玛河流域的不同植被覆盖下建立了天然径流观测场，利用观测天然降水和人工模拟降水，初步研究了江河源区不同植被覆盖下降水的产流产沙效应。结果表明，长江黄河源区的3个小流域内，在典型高寒草甸草地30°坡面上，退化较为严重的30％覆盖度以下的场地内，地表径流产出量明显大于覆盖度较好的95％、92％和68％场地，同时产沙量显著高于这3个场地，其平均单次降水形成的泥沙量是这三种盖度的2．4倍，由此造成地表侵蚀量平均为这3种盖度的3．10倍。通过对几次典型的降水形态的分析，在长江黄河源区高寒草甸草地的坡面上，不但降水量影响着产流产沙量，降水形态也影响着产流产沙量，降雨仍是引起水土流失的主要降水形态，在降水量相同的条件下，降雪可比降雨和雨加雪增加产流量2．1．3．5倍，可比降雨减少泥沙侵蚀45．4％．80．3％。人工模拟结果表明：对于覆盖度为5％和30％的强度退化草地，次降水量在3．5mm时，就形成了较为明显的径流和产沙效应，当次降雨量达到7mm，降雨持续时间15min，5m^2场地内就会形成1400mL以上的径流量；在地表土壤含水量（FDR测0—5cm平均含水量为36．7％）较高的情况下，次降雨量达4min，降雨强度超过0．4mm／min，在5m^2场地内历时5min就能形成1060mL的地表径流，每100mL径流中含泥沙高达1．6g。这一试验结果在长江黄河源区3个不同的河源小流域是一致的。

黄河源区高寒草甸不同植被生物量及土壤养分状况研究

为了给黄河源区原生草地植被的科学管理及退化草地的治理提供理论依据,对青海省玛沁县藏嵩草(Kobre-sia tibetica)沼泽化草甸,山生柳(Salix oritrepha)灌丛草甸及小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸物种多样性、生物量及土壤养分状况进行比较研究。结果表明:不同植被类型植物群落多样性指数、物种丰富度指数、均匀度指数、生态优势度指数均为山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸>藏嵩草沼泽化草甸。各群落生物量差异明显,地上、地下总生物量均为藏嵩草沼泽化草甸>山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸(P<0.05)。藏嵩草沼泽化草甸土壤养分含量最高。小嵩草草甸和山生柳灌丛草甸各土壤层养分含量随土壤深度的增加呈下降趋势,pH值呈上升趋势,而藏嵩草沼泽化草甸却表现出相反的趋势,即随土壤深度的增加各层养分含量呈上升趋势,pH值呈下降趋势。

气候变化对黄河源区径流过程的影响

本文应用WEP-L模型分析了气温和降水变化对黄河源区年、月径流过程的影响。采用唐乃亥水文站1956～2000年的径流观测系列,对WEP-L模型进行了率定和验证。在模型验证效果较好的墓础上,设定了气温和降水变化的8个情景方案（对历史观测气象数据资料假定气温变化±1、±2℃,降水量变化±10%、±20%）,进行了模拟和对比分析。结果表明,年径流量和年内各月径流量对气温变化的响应情况不同。气温增高会引起年径流量减少,每年5～10月径流由于蒸发增大而有较明显的减少,但每年11月至次年4月径流受积雪融雪及冻土入渗能力变化影响会有增加。降水量的增加（减少）直接造成径流量不同程度的增加（减少）,径流增减幅度大于降水增减幅,月径流量对降水变化的响应可分成丰水季节、枯水季节及过渡季节三种类型。

黄河源区水环境变化及其生态环境地质效应

为揭示黄河源区生态环境恶化的地质原因,本文依据野外调查资料,通过综合分析,认为水环境变异是源区生态环境恶化的主要原因,人类工程经济活动为次要原因。提出的"控制水文网下蚀,提高侵蚀基准面,遏制冻结层上水水位下降,恢复湿地、植被"的生态地质环境治理及保护措施具一定的应用价值。

黄河源区水环境变化及黄河出现冬季断流的原因

自1954年有水文观测资料以来,黄河曾在青海省玛多县黄河沿水文站发生过3次断流。本文在分析黄河源区水环境特征及其影响因素的基础上指出,鄂陵湖、扎陵湖的环湖融区调节能力低,当遇到连续干旱、冬季其调节水量不足以维系黄河径流时便会发生断流,这是断流的主因。湖水位降低、开采沙金、过度放牧等自然和人为因素也会对黄河发生断流产生影响。鄂陵湖口附近黄河上修建的水电站开始蓄水,提高了两湖及环湖融区的调节能力,今后黄河冬季出现断流的可能性将大为降低。

基于UAV技术和MODIS遥感数据的高寒草地盖度动态变化监测研究——以黄河源东部地区为例

利用黄河源东部地区野外实测样地数据和MODIS卫星遥感资料,结合农业多光谱相机(agricultural digital camera,ADC)、普通数码相机(Canon)、无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)等设备获取的高寒草地盖度数据,构建了基于MODIS NDVI、EVI的草地盖度反演模型,比较分析了不同草地盖度监测方法的精度,确立了黄河源区草地盖度遥感监测的最优反演模型,并分析了研究区近16年草地植被盖度的动态变化。结果表明,1)MODIS NDVI与基于UAV相片计算的草地盖度间的相关性优于MODIS EVI,而MODIS EVI与ADC和Canon照片计算的草地盖度之间的相关性则优于MODIS NDVI;2)就Canon和ADC方法构建的草地盖度反演模型而言,前者精度远高于后者,普通数码相机方法更适宜于高寒草地植被盖度的估算;3)对比分析两种植被指数与Canon相机、ADC和大疆(DJI)无人机航拍(航高30和100m两种方法)相片计算的草地盖度之间的关系表明,MODIS NDVI对航高30m UAV航拍相片计算的盖度数据的响应最敏感,基于UAV航高30m的相片和NDVI构建的草地盖度反演模型最优;4)黄河源东部地区2000-2015年间草地盖度稳定不变的区域达71.46%,多分布在东南部;呈增加趋势的区域占研究区草地面积的22.01%,由西向东、由北向南增加幅度呈减少趋势;盖度减少区域零星分布在黄河源北部和南部的部分地区,仅占研究区草地面积的6.53%。

黄河源区生态环境恶化的地质原因及发展演化趋势

黄河源区生态环境恶化的地质原因之一是现代地质作用增强,形成了以荒漠化为主的草地资源退化与下垫面改变,地区水-气-热平衡破坏;二是因冻土退化、萎缩,引起水环境变异,导致多层面与综合成因的生态环境恶化;三是人为及鼠类活动对源区生态环境恶化起着推波助澜的作用。

江河源区退化高寒草地土壤微生物与地上植被及土壤环境的关系

对青藏高原江河源区退化高寒草地土壤微生物与地上植被、土壤环境的相关性进行分析。结果表明,退化高寒草地植物多样性、物种组成、地上植被盖度、草地生产力的变化引起土壤微生物数量发生变化,土壤微生物特别是细菌生理类群受土壤环境因子影响较大。江河源区退化高寒草地土壤中非有益性微生物功能群处于增加趋势,限制了土壤养分供给和转化能力,不利于草地土壤肥力维持和提高,给受损高寒草地,特别是“黑土滩”退化草地的生态恢复带来困难。因此,在修复受损高寒草地生态系统时,不仅要恢复地上部分的植被,而且要恢复地下部分的土壤微生物群落,重建土壤微生物生态系统。

黄河源区退化高寒草地植物种间联结性分析

应用方差检验和2×2列联表方法,对青藏高原黄河源区轻度退化、中度退化和重度退化的高寒草地植物群落物种的种间联结性进行了定量分析.结果表明:黄河源区高寒草地退化明显影响到其植物群落物种间的联结性和关联程度;随着草地退化程度的加剧,群落中主要优势物种的总体种间联结性由显著负相关过渡到无关联,具有相同生活型和水分生态类型的物种则由互生转为竞争的关系;以毒杂草为优势的重度退化高寒草地黑土滩"植物群落的物种间关系随机性较大,物种构成不稳定,它属于一种不稳定的次生植被.

黄河源区“黑土滩”混播草地牧草植物量及营养动态初探

黄河源区的极度退化草地——"黑土滩",改建成人工草地是一种恢复退化草地的重要途径,同时可以收获大量饲草。对"黑土滩"混播草地(垂穗披碱草Elymus nutans+中华羊茅Festuca sinensis+碱茅Puc-cinellia distans+冷地早熟禾Poa crymophila+赖草Leymus secalinus)的生产力和营养价值动态进行了研究,分析了放牧对草地生产力的影响。结果表明,从生长高峰期8月到翌年4月,草地生产力自然损失量为144.3 g/m2,损失率为34.9%。这期间放牧利用导致牧草被采食187.2 g/m2。传统的放牧利用,使该类人工草地利用率为45.2%。冷季草地牧草营养价值全都下降,粗蛋白含量降低了69.86%,粗脂肪降低了65.85%。该"黑土滩"混播草地在夏季属碳氮营养型(CN),冬季属碳营养型(C)。因此建议,"黑土滩"混播草地在夏季生长高峰期适度进行人工割草,冬季进行适度放牧利用。

青藏高原江河源区生态环境安全问题分析与探讨

从江河源区气候、地理及生态系统功能的特殊性入手,对江河源区一系列自然资源、生态环境问题进行分析和评述。指出江河源区生态环境问题非常复杂,生态环境建设应该从保护生态系统入手,维持已经建立的江河源自然保护区模式,国家持续性投资于生态补偿、恢复以及相应的科学研究是江河源区生态环境长久改善的基础。重视文化教育,科技培训及推广,能给江河源区生态环境建设带来持久性的效果。在退化草地生态系统上建立家庭牧场模式的草地农业体系,改变退化草地生态功能,使之成为高效的饲草供应基地,是实现极度退化草地生态恢复和经济作用的最佳措施。江河源区生态环境威胁日趋严重,因此问题的解决需要我国政府、人民以及科技力量的共同努力。

黄河源区土地沙漠化时空变化遥感分析

通过野外调查与室内分析,建立了黄河源区沙漠化土地分类分级系统。在此基础上,通过遥感数据处理与参数反演,建立了沙漠化遥感监测指数模型,并利用1986～2000年Landsat-TM/ETM+遥感数据,对近15年来黄河源区土地沙漠化过程进行了定量分析与评价。研究结果表明,黄河源区沙漠化土地面积达3519.97km2,其中以轻度沙漠化土地为主。沙漠化土地集中分布在玛多宽谷盆地南缘与黑河宽谷盆地北缘之间,沿西北—东南走向的低山丘陵展布,分布于河谷,湖滨、古河道及山麓洪积扇等地形面上,呈斑块状、片状和带状分布。1986～1990年黄河源区沙漠化土地年增长率为21.87%,沙漠化土地的变化表现为沙漠化土地快速蔓延。1990～2000年沙漠化土地年扩展率为2.73%,虽然沙漠化扩展速率降低,但在进一步扩展的同时,主要表现为沙漠化程度的进一步加重。总之,20世纪80年代末期以来,黄河源区沙漠化过程呈现为正在发展和强烈发展的态势。但在不同时段上沙漠化发展呈现出不同的特征,80年代末沙漠化土地增长率高,沙漠化过程表现为沙漠化土地的迅速蔓延;进入90年代沙漠化土地增长相对减缓,但中度沙漠化土地则保持直线增长的趋势,呈现出以沙漠化程度的加重为主的发展趋势。

黄河源区退化高寒草甸48种常见植物种子萌发特性及其生态意义

本文通过对黄河源区退化高寒草甸48种常见植物种子的萌发特性研究,比较了不同功能群植物萌发行为的异质性,旨在揭示不同植物萌发对策的生态适应机制。结果显示;萌发率超过80%的植物有17种,小于20%的有14种,1种植物未萌发;萌发速率在l以下的有15种,大于10的有21种;萌发起始时间小于5 d的有12种,大于15 d的有5种;有6种植物的萌发持续15 d以上,30种植物的萌发在10 d内结束。种子萌发速率与种子大小呈显著负相关(P<0.05),小种子物种有更高萌发率(P=0.085)和更早萌发起始时间(P=0.093)的趋势。48种植物的萌发划分为爆发型、过渡型、缓萌型和低萌型等4种类型,其中禾本科植物以爆发型为主,莎草科则是低萌型和缓萌型占优势,杂类草在几种萌发类型中均有分布,说明不同功能群植物在生存风险分摊上的异质性策略。

黄河源区山生柳灌丛草甸植物群落多样性及植物量组成

对黄河源区山生柳灌丛草甸物种组成、结构及其植被生产力进行了调查。结果表明,该类植被由45种植物组成,隶属于14科33属。其中,灌木层由3种灌木组成,隶属于3属2科,优势度为：山生柳Salix oritrepha（57.28%）〉金露梅Potentilla fruticosa（28.19%）〉高山绣线菊Spiraea alpina（14.53%）。草本层由42种植物组成,隶属于13科31属,优势种为垂头菊Cremanthodium spp.、黄芪Astragalus spp.、线叶嵩草Kobresia capillifolia和小金莲花Trollius pumilus。草本层的Shannon-Wiener多样性指数为3.42,Simpson优势度指数为0.96,Pielous均匀度指数为0.92。群落地上干物质量为296.4 g/m^2,地下植物量为3185.6 g/m^2。地下植物量主要分布在0～10 cm土层,为2 272.0 g/m^2,占0～30 cm土层植物量的71.3%,根冠比为10.8。阔叶草类、莎草类和禾草类植物分别占总鲜质量的73.4%、20.1%和6.5%;占总干质量的57.1%、30.6%和12.3%。根据该灌丛物种、生产力构成及现状分析,黄河源区山生柳灌丛目前处于中度利用状态。

青藏高原“黑土型”退化草地成因与恢复

对青藏高原“黑土型”退化草地的成因和生态建设进行评述,认为“黑土型”退化草地是草原退化生态学行为在江河源区高寒草地的特有体现形式,由气候变暖、冰川退缩、过度放牧、鼠害等综合因子共同导致。生态恢复不仅要从草地建设入手,还要对草地资源进行合理管理与规划。加强牧区文化教育投资、实行草地长期承包、加强《草原法》建设等措施是我国高寒草地畜牧业健康发展的重要保证。青藏高原生态系统特有的“惰性”特征可能是导致其草地生态系统自我更新能力差、系统结构脆弱、生态恢复困难的重要原因,应深入开展该方面研究,为青藏高原生态环境建设提供依据。

江河源区“黑土滩”退化草地特征、危害及治理思路探讨

从江河源区“黑土滩”退化草地生物地球化学特征、生态和经济危害入手,对目前“黑土滩”退化草地治理的治理思路进行探讨。“黑土滩”退化草地治理不能仅仅局限于追求生态效果,应该看到“黑土滩”生态功能转型的作用。将江河源区按生态功能、经济功能划分为无干扰生态核心区和生态经济保障区。在生态经济保障区域推行“草地农业家庭牧场模式”,在极度退化不可自然恢复的“黑土滩”建植多年生人工草地,“变废为宝”使“黑土滩”成为高寒地区草地家畜草饲料补充基地,是实现生态建设和畜牧业经济发展双赢的对策。重视江河源区草地系统鼠害的威胁,实施“草地生态建设,防治鼠害先行”的策略是江河源区草地生态和经济建设的保障。强调国家向江河源区持续性投资和持久性加强牧区人民的文化教育是我国江河源区生态和经济建设的重要保证。

江河源区高寒草地土壤微生物数量特征

采用土壤微生物的常规培养方法对青藏高原江河源区不同退化程度高寒草地土壤微生物的数量特征进行了分析。结果表明(1)土壤中微生物3大类群,及微生物总数在未退化高寒草地的数量大于退化高寒草地,差异显著(P<0.05),中度与重度退化草地间差异不显著(P>0.05);(2)分析地6个微生物生理类群中,硝化细菌、好气性固氮菌、嫌气性固氮菌、好气性纤维分解菌的数量随草地的退化而减少,未退化草地与退化草地间的数量差异显著(P<0.05),反硝化细菌、嫌气性纤维分解菌的数量则随草地退化而增加;(3)退化高寒草地土壤微生物数量以细菌占绝对优势,土壤微生物数量变化总体上反映了高寒草地退化的状况,但是与草地退化的关系应该结合地上植被、土壤环境进行综合分析。

青海省三江源黄河源区地表水水质状况

为了解三江源黄河源区地表水水质状况,于2005-2009年在黄河源设7～13个断面,对黄河源地表水中18项水质指标进行了连续监测和分析。结果表明,高锰酸盐指数、氨氮和总磷含量偏高,略超过GB3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅰ类标准,超标主要是由黄河源特殊的自然条件引起,不属于外源人为污染;5日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、氟化物、铜、锌、六价铬、镉、汞、硫化物、挥发酚、氰化物、阴离子表面活性剂、石油类和粪大肠菌群符合GB3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅰ类标准浓度限值。总体而言,三江源黄河源区地表水水质良好,未受到人类活动的明显影响。