青藏高原草地生态系统演化过程、可持续发展瓶颈及应对分析

青藏高原面积巨大,自然条件恶劣,生态环境脆弱,具有生态、生产和生活的三生服务功能。自20世纪80年代以来,在气候变化、人口激增、市场冲击和经营管理模式改变等多种因素影响下,青藏高原草地生产服务功能逐渐被弱化,“人-地”矛盾凸显,如何实现青藏高原草地生态系统的可持续发展成为“关系人民福祉、关乎民族未来的大计”。基于此,本文梳理了青藏高原生态系统演化历史、植被演化过程及不同历史时期人类活动及区域经济-资源发展模式特征,发现:1)在大的时空间尺度下,青藏高原植被演替的主控因子为气候变化和剧烈的地质变迁,在小的时空尺度下,导致相同地理和气候单元植被特征分异的原因是放牧强度的分异,而草地过度放牧的原因同家庭牧场的管理、草地生态价值的可评估性、人口与生产力发展适配度等关系密切。2)规模化放牧在青藏高原区域具有数千年历史,并形成了人-草-畜协同演化的互利共生关系,青藏高原草地生态系统可持续发展需要在汲取当地传统知识和文化精华的基础之上,扩大草地生产的层次性,引入或研发以生产和生态效益共赢为目的的科学技术,完善和延伸草地生产产业链,完善高原生态系统生态价值评估体系,调动牧场管理者草地健康保护的主观能动性,完成草地健康监管奖惩制度,以生产力、管理和文化为调节手段提高青藏高原区域农牧业现代化和商品化程度,实现青藏高原草地生态系统资源可持续利用发展及区域生态文明建设。

青海省陆地生态系统碳汇潜力及空间特征

青藏高原是中国陆地生态系统的一个重要的碳汇功能区,但其碳汇强度及潜力的估算存在很大的差异,不利于区域碳中和目标的实现。基于涡度相关技术观测的原生高寒草地生态系统CO_(2)通量的40个站点年数据,结合2000年~2018年的年均气温、年均降水和年最大归一化植被指数(NDVIm)等因子,构建增强回归树模型以研究青海省陆地生态系统碳汇潜力及空间特征。结果表明增强回归树模型能够较好地模拟原生高寒草地碳汇强度的时空变异(R2=0.61),碳汇强度的观测值与模拟值的均方根误差和平均绝对误差分别为33.78 g C/m^(2)和26.63 g C/m^(2)。年均气温和NDVIm是高寒草地碳汇强度时空变异的主要影响因子,二者的相对贡献分别为48.6%和39.0%。青海省陆地生态系统每年的碳汇潜力平均为44.82±22.57 g C/m^(2)(平均值±标准差),高值区集中在海北州的中部及黄南州、果洛州和玉树州的东南部,低值区分布在海西州、海南州和海东市。青海省陆地生态系统每年的碳汇潜力总和为16.60 Mt C,其中高寒草甸和高寒草原分别为11.48 Mt C和3.13 Mt C,是青海省碳汇功能维持和提升的重点保育对象。研究结果可为青海省陆地生态系统的功能评估及率先实现碳中和目标提供数据支撑。

基于文献计量分析植物和微生物驱动的土壤有机碳累积的研究进展

全球变化背景下,土壤有机碳的来源和累积途径是碳固持与稳定机制研究的重点内容。植物和微生物的生物分子是土壤有机碳累积的重要来源,为了对植物和微生物驱动的土壤有机碳累积有更全面的认识,本文结合已发表文献深入剖析了土壤中植物源碳和微生物源碳累积的研究进展。结果表明:1)微生物残体是近年来研究的前沿内容;相较于森林生态系统,草地和农田生态系统的微生物残体碳研究是当前的热点。2)土壤有机碳累积的分析方法更加多样化和精细化,但植物源碳和微生物源碳的定量方法还不完善。3)增温或模拟氮沉降对植物源碳和微生物源碳累积的影响是研究的热点内容,但不同研究的结论并不一致,具体机制尚不明确。建议未来进一步加强不同来源有机碳的精确定量,深入分析不同来源有机碳累积的影响机制,同时完善降水变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化等全球变化因子及其交互作用对不同来源土壤有机碳累积的影响研究。

基于GIS的青藏高原生态服务功能定量评价

生态系统服务是保障人类生存发展的重要支柱和实现区域可持续发展的重要保障。基于植被净初级生产力(NPP)定量指标评估法、GIS空间分析法、生态服务功能综合评价法与一元线性回归趋势线法,对2000—2015年青藏高原水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性维护功能的空间分布特征及重要性进行评价。结果表明:(1)水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护功能指数东南高、西北低,呈现出由东南向西北递减的变化趋势;(2)从上述生态服务功能重要性分级特征来看,4类生态系统服务功能一般区面积最大,分别占高原总面积的27.06%、19.73%、61.44%、41.7%;生态服务功能较弱的区域面积最小,分别占高原总面积的16.47%、16.96%、0.97%、4.06%;(3)从综合重要性分级特征看,生态系统服务功能一般区面积最大,占高原总面积20.72%,生态系统服务功能较弱区面积最小,占高原总面积的16.73%,总体上综合评价结果优于单一生态功能评价;(4)2000—2015年来青藏高原生态功能总体上呈现两大明显特征,即高原南部、三江源区域、青海湖南端及祁连山地区综合生态服务功能呈下降趋势,藏北高原、藏南谷地、横断山区综合生态服务功能呈增加趋势,其他地区基本保持不变。研究成果可为青藏高原重点生态功能区与生态红线的划定,加强生态环境分区管理及建立健全生态屏障提供参考,为区域生态系统综合评价提供借鉴。

青藏高原“黑土滩”退化草地及其生态恢复近10年研究进展——兼论三江源生态恢复问题

"黑土滩"是全球草地生态系统退化行为在青藏高原三江源区的特殊表现形式,严重威胁着三江源区生态安全和草地畜牧业发展。该文在调研近10年290多个相关文献资料基础上,综合分析了近10年内黑土滩研究和治理工作的主要研究进展。并进一步讨论了一些新的观点,如"黑土滩二次发生"、"黑土滩的水热空洞效应"、"黑土滩人工草地暂稳态机制"等。作者建议针对黑土滩生态恢复,发展黑土滩治理的"分区-分类-分级-分段"的技术体系;研究更多植物物种组合(>10种)的混合群落构建技术;研发启动和引导黑土滩人工草地自我恢复技术及近自然恢复模式;组织开展第二次"黑土滩"本底调查工作;完善低成本治理模式,推动三江源生态建设的可持续性。

关于青海省家畜“主动健康”养殖及建设绿色生态饲草料基地的建议

青海省绿色有机农畜产品输出地建设的目的是整体推进全产业提质稳量、绿色替代、种养循环,促进生态保护与农牧业发展有机融合。家畜“主动健康”技术加持下的绿色生态标准化生产是讲好“净土青海、天然农牧”生态品牌故事的强有力手段。文章直击青海省绿色生态饲料标准化生产欠缺软肋,讨论了其与生态、生产、生活的重要关系,提出了“家畜主动健康养殖”模式和“高原绿色生态牛羊肉放心后厨”发展途径,以期为推动青海省绿色有机畜产品输出地建设提供新的思路。

青海省湿地生态效益补偿实践做法及模式研究

为实施湿地生态系统的保护和修复工程,开展湿地生态效益补偿,实现区域可持续发展。通过文献分析、经验总结的方法,梳理了青海省过去几十年湿地生态效益补偿的实践做法,总结了青海省沼泽湿地封育修复补偿、鸟类迁飞耕地损失补偿、湖水上涨淹没草场补偿、建立湿地生态管护员补偿、重要湿地生态移民搬迁补偿以及生态补偿+社区参与管护补偿6种湿地生态效益补偿方式,进一步分析了青海省湿地生态效益补偿的一般模式及其保障机制,为青海省湿地生态效益补偿的开展提供理论支撑。

青海省6种禾本科牧草的抗寒性研究及综合评价

为筛选出抗寒性强的牧草种质资源,本试验以同德贫花鹅观草(Roegneria pauciflora Tongde)、草原看麦娘(Alopecurus pratensis)、大颖草(Roegneria grandiglumis)、无芒雀麦(Bromus inermis)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、同德短芒披碱草(Elymus breviaristatus Tongde)为研究材料,对不同温度下6种牧草的萌发率进行了研究,并对这6种牧草苗期进行了抗寒锻炼、冷冻及解冻恢复生长处理,分析了不同处理阶段牧草中的丙二醛、可溶性糖和脯氨酸含量,而且采用隶属函数对6种牧草进行了抗寒性综合评价。结果表明:不同处理下,同种牧草的萌发率差异显著(P<0.05);6种牧草的丙二醛含量在抗寒锻炼后显著增加,可溶性糖和脯氨酸含量在抗寒锻炼和冷冻处理后升高,返青后降低;6种牧草的抗寒性依次为无芒雀麦>草原看麦娘>同德贫花鹅观草>同德短芒披碱草>扁穗冰草>大颖草。本研究为退化高寒草地恢复的物种选取提供了一定的理论依据。

青海省天然草地分类方法、面临的问题及对策

本文通过系统梳理定性的植被-生境分类法(Vegetation habitat classification system,VHCS)和定量的草地综合顺序分类法(Comprehensive and sequential classification system of grassland,CSCS)在青海省草地资源调查过程中的发展史,阐述了二者在不同历史时期的表现形式。通过对分类系统指标的对比发现,VHCS和CSCS在应用于草地分类时既有相通之处,又有所差异。结果表明:通过对比VHCS与CSCS的温度、湿润度及划分出的草地类型优势植物种类和分布区域发现,VHCS在热量级的划分上精确度较小,VHCS和CSCS湿润度划分指标的标准和范围基本一致,但对应的景观类型存在明显差异;二者的优势植物对应基本一致;CSCS的分布区域侧重以行政区域为单位,而VHCS则将分布区域按照地形来划分。文章基于以上结果,分析了目前青海省草地分类时面临的问题,并提出针对性的解决措施,为指导青海省草地分类和管理提供基础理论依据。

青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。

重点脆弱生态区生态恢复模式现状与发展方向

生态系统退化严重影响区域可持续发展,控制生态系统退化和生态恢复已成为重要议题。我国脆弱生态区分布广泛,生态系统退化显著,荒漠化、水土流失、石漠化等问题突出,针对这一问题,我国已开展一系列生态恢复工程,积累了数量众多的生态恢复模式。在梳理重点脆弱生态区(北方风沙区、青藏高寒区、干旱荒漠区、黄土高原区和喀斯特地区)生态环境问题现状基础上,整理了针对不同脆弱生态区及亚区的生态恢复模式,构建了一套全面评估生态恢复模式的综合效益的指标体系,结合实地调查和数据收集,评估了脆弱生态区的生态恢复模式的综合效益,基于此提出生态恢复实践中应将生物多样性和生态系统服务提升作为重要目标,同时加强针对生态恢复模式的成本效益分析,综合设计生态恢复管理制度,搭建重点脆弱生态区生态恢复信息平台可为生态恢复模式筛选和优化提供决策支持。

退化草地生态恢复研究案例综合分析：年限、效果和方法

草地生态系统退化严重影响着全球生态安全、草原区域居民生计和草原文化多样性的发展。退化草地恢复工作依赖于对有效研究案例的借鉴,不同研究年限的案例对生态恢复实践的目标、恢复方案的制定有不同借鉴和参考作用,而获得有指导价值的研究案例通常是长期开展的研究工作。在调查国内外149个退化草地生态恢复案例基础上,该文综合分析了退化草地生态恢复的研究年限分布、恢复目标、恢复方法,效果及长期研究数据获取方法等,主要有以下几方面总结。(1)年限小于10a的案例数量较多,且更侧重于连续性研究;较长时间研究更多依赖于以前研究案例重访性研究。(2)相对而言,较长期的研究结果可靠性更高,其恢复技术的说服性更强,对于生产力的研究一般比生态功能研究的案例年限短些。(3)在退化草地生态恢复中,恢复目标排在前三位的分别是生物多样性,植被覆盖度和土壤碳库。(4)在调查的研究案例中关于动物群落的研究非常少。(5)退化草地恢复方法中应用最多是人工播种,围栏封育,放牧应用。(6)跨度时间较长的研究工作大多采用案例重访的方式,获取和以前可对比的数据资料。最后,建议特别应该重视案例重访方法的应用,尽可能更多的开展实地性数据获取再进行大数据综合,这样更可靠。

青海省湟水谷地经济发展与生态环境耦合协调度的时空分异

经济与生态环境的协调有序发展是可持续发展的重要基础,以青海湟水谷地3个典型区县为例,构建了经济发展—生态环境系统的评价指标体系,并运用耦合协调模型分析了2008—2015年两系统的耦合协调度及综合发展水平,最后从时空角度定量揭示出湟水谷地经济发展与生态环境两系统之间相互耦合协调程度及空间分布规律。研究结果表明:(1)2008—2015年湟水谷地经济发展—生态环境耦合协调度总体呈上升趋势,属于良好耦合的中度协调类型,D∈[0.429 4,0.743 8]。(2)空间分布上来看,3个区县的耦合度出现了初级耦合、中级耦合和良好耦合3种状态;耦合协调度出现了轻度失调、濒临失调、勉强协调、初级协调和中度协调5种状态,耦合协调度的变化稍滞后于耦合度的变化。(3)空间组合上,出现了初级耦合濒临失调衰退区、良好耦合轻度失调衰退区、中级耦合濒临失调衰退区、良好耦合勉强协调区、良好耦合初级协调区、良好耦合中度协调发展区6种空间组合类型。总体而言,经济发展对生态环境的胁迫作用和生态环境对经济发展的约束作用是制约整体协调发展水平的主要原因。研究结果为提高青海湟水谷地综合发展质量、协调区域经济发展与生态环境保护提供决策参考。

黄河上游地区三维生态足迹自然资本可持续评价及驱动力

本文基于改进的三维生态足迹模型,测算了黄河上游4个省区2012-2021年的人均三维生态足迹,并利用偏最小二乘法进行了驱动力分析。结果表明:黄河上游的人均生态足迹从2012年的2.089 9 hm^(2)·人^(-1)上升至2021年的2.536 5 hm^(2)·人^(-1),10年间仍处于生态可持续状态;研究期间黄河上游各省区的人均生态足迹深度均超过1 hm^(2)·人^(-1),人均生态足迹广度在总体上呈先升后降的趋势;人均三维生态足迹整体处于波动上升趋势,其中内蒙古的人均三维生态足迹值偏高,2021年达到3.87 hm^(2)·人^(-1);5个时期的可持续发展水平变化特征呈现“西南高东北低”的分布格局,可持续发展水平较高的省份为青海省和甘肃省;驱动力分析模型表明,黄河上游地区自然资本驱动力整体受人口、社会消费、生态建设、科技和环境污染多重因素综合影响。未来需因地制宜制定和实施可持续发展策略,推动黄河上游地区生态保护与高质量发展。

基于熵权灰色关联法的高寒贫困山区生态脆弱性分析——以青海省海东市为例

[目的]对青海省海东市6个区县的生态脆弱性进行定量研究,为缓解高寒贫困山区贫困状态、提高生态环境保护意识提供参考,为国家深入实施精准扶贫工作提供依据。[方法]选择经济发展状况、社会发展状况和自然生态环境状况3个评价维度构建高寒贫困山区生态脆弱性评价指标体系,运用熵权灰色关联法,对其进行定量分析与评价。[结果]互助县生态脆弱度为0.8501,属微度脆弱等级,平安区生态脆弱度为0.7128,属轻度脆弱等级,循化县生态脆弱度为0.5573,属于中度脆弱等级,乐都、民和及化隆3区县生态脆弱度均小于0.45,属于重度脆弱等级。青海省海东市高寒贫困山区生态脆弱性评价指标的综合关联度从高到低的顺序依次为:互助县>平安区>循化县>化隆县>乐都区>民和县。[结论]自然生态环境状况和资源禀赋严重制约经济社会发展的同时,对生态脆弱性也有显著的影响。

青藏高原少数民族聚居地区城镇用地扩展时空演变分析——以青海省海东市为例

基于多期遥感影像数据,采用GIS空间叠加分析技术,选择扩展强度指数、紧凑度、分形维数、重心转移指数和扩展方位指数,定量分析了海东市1990—2016年间城镇用地扩展时空分异特征。研究结果表明,海东市城镇用地持续增加,扩展强度呈现先降低后升高的中速持续扩展趋势,城镇从空间无序转向空间协同发展;城镇用地紧凑度持续下降,分形维数持续增大,城镇用地不规则性增加;城镇用地重心转移呈现出"有序—无序—有序"的特征,城镇用地扩展方位分异特征明显,并表现出单翼、双翼和扇形多种扩展模式并存的特点。在海东市城镇用地扩展中,高原河谷地形为自然制约因素,园区新区的设立为主要路径,政策诱变为主要动力,重大基础设施建设为动力保障。

苔藓结皮短期添加对青藏高原人工草地植被和土壤的影响

为揭示苔藓结皮短期添加对人工草地植被和土壤的影响,本研究以不同禾草组合处理的人工草地为研究对象,分析了苔藓结皮短期添加后人工草地植被和土壤的变化特征和相关关系,发现苔藓结皮短期添加显著提高群落地上生物量和高度(P<0.05),随着苔藓结皮添加量增加群落地上生物量也增加并且在SFXF组合中最高;土壤全磷、全氮、含水量随着苔藓结皮添加量增加而增加,pH呈相反趋势,苔藓结皮A1添加处理对速效养分的影响比A2明显,土壤蔗糖酶活性随着苔藓结皮添加量增加而提高;相关效应分析结果表明,地上生物量、有效磷和多酚氧化酶在SFXF组合中苔藓结皮添加简单效应显著(P<0.05),相关关系结果表明,添加苔藓结皮可以提高土壤养分含量和酶活性影响植被群落。因此,短期添加苔藓结皮对青藏高原“黑土滩”的恢复和治理中起着重要作用。

基于MaxEnt模型的青藏高原草原毛虫虫害发生趋势预测

【目的】草原毛虫是青藏高原主要害虫之一,受到气候变化的强烈影响。预测未来气候变化影响下的草原毛虫虫害发生情况,有利于制定合理的草原管理政策。【方法】基于从公开文献获取的24个草原毛虫虫害发生位点,利用MaxEnt模型和GIS软件模拟了两种社会共享经济路径(Shared Socio-economic Pathways,SSPs)下当前(2021-2040年)和未来(2081-2100年)草原毛虫虫害的潜在发生区。【结果】1)在两种SSPs下主导当前和未来草原毛虫虫害发生的环境因子均为年降水量和坡度;2)在两种SSPs下,未来草原毛虫虫害发生的最适宜年降水量较当前有所升高,最适宜坡度较当前降低;3)在两种SSPs下,未来草原毛虫虫害发生中高风险区面积较当前有所降低;4)未来草原毛虫虫害发生中高风险区海拔范围在SSP126下下移,其海拔分布上限和下限在SSP585下分别下移和上移。【结论】气候变化将不利于草原毛虫虫害的发生。未来制约草原毛虫虫害发生的主要环境因子是年降水量。现有的基于野外控制试验的草原毛虫研究不足以模拟气候变化情境下的情况,未来草原毛虫相关研究需着重关注降水的变化。

西宁湟水河人工湿地对水体氮、磷污染物负荷削减的研究

人工湿地建设是我国北方城镇化进程中重要的生态优化措施,其作为城市生态系统的重要组成,在净化水体、调节水质等方面具有重要的生态服务功能。为了探明高原城市人工湿地建设后对水体的水质改善、氮磷等污染物负荷削减的生态效应,在6月-11月重点监测了青海西宁火烧沟湿地、海湖湿地、北川湿地三处水体不同断面氮、磷污染物浓度的季节变化特征。结果表明:(1)火烧沟湿地污染物浓度峰值出现在枯水期,而丰水期浓度普遍较低,海湖湿地和北川湿地丰水期污染物浓度较高。(2)湿地对水体主要污染物负荷有一定的削减作用,主要体现在海湖湿地和北川湿地总氮(Total Nitrogen,TN)、总磷(Total Phosphorus,TP)、化学需氧量(COD_(Cr))、高锰酸盐指数(COD_(Mn))的去除效果,海湖湿地对其削减率分别为11.74%、29.32%、41%和25.19%,北川湿地中削减率分别为25.02%、54.71%、32.03%和1.91%。且三处湿地来水的TN、TP、COD_(Cr)、COD_(Mn)含量均值普遍达到Ⅱ类水标准。其中,火烧沟湿地和北川湿地COD_(Cr)浓度达到Ⅰ类水标准,而海湖湿地COD_(Mn)含量较高,属Ⅲ类水标准。(3)通过对水质指标的相关性分析,发现水体TP与p H、降水量、温度的相关性较高,TN与COD_(Cr)的相关性较高。

不同林龄紫果云杉林土壤碳氮磷化学计量特征研究

为探究紫果云杉不同生长发育阶段的土壤有机碳、全氮、全磷的质量分数及生态化学计量特征的影响,以青海省黄南州麦秀林场40年生、90年生、140年生紫果云杉天然林为研究对象,采用五点法采集0~10、> 10~20、> 20~30 cm的土壤样品,测定三种林龄和三个土层深度的土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)质量分数,并计算化学计量比。研究结果表明,林龄和土层深度对土壤有机碳、全氮、全磷有显著影响(P <0.01),对碳磷比和氮磷比有显著影响(P <0.01),对碳氮比无显著影响(P> 0.05)。土壤有机碳是影响土壤碳磷比变化的重要因素,土壤氮是影响土壤氮磷比变化的重要因素。