祁连山青海云杉林空气负氧离子浓度变化及其对气象因素的响应研究

为更好地助力祁连山国家森林康养产业发展,选取祁连山排露沟流域分布的青海云杉林为研究对象,利用固定式大气负氧离子浓度自动监测仪和自动气象站,对其林内的空气负氧离子浓度与温度、相对湿度和降雨量等气象因素进行分析。结果表明,1)祁连山青海云杉林内空气负氧离子浓度年平均值为1429 cm^(-3),变化范围120~3480 cm^(-3),变异系数43.3%。2)春、夏、秋季负氧离子浓度分布均呈“W”形变化趋势,而冬季负氧离子浓度分布呈“M”变化趋势。春、秋、冬季负氧离子浓度峰值均出现在8:00-11:00,而夏季负氧离子浓度峰值出现在19:00-23:00。3)空气负氧离子浓度日变化平均值变化规律为夏季>春季>秋季>冬季,其中冬季变化幅度最小,夏季变化幅度最大。4)Pearson相关系数法分析表明,降雨量和相对湿度与负氧离子浓度均呈极显著性正相关(P<0.001),温度与负氧离子浓度呈正相关,但不显著(P>0.05);负氧离子浓度与温度、相对湿度、降水量均呈线性关系,其中与温度的线性函数拟合效果差;负氧离子浓度随相对湿度和降水量的增加呈递增趋势。

甘肃省祁连山水源涵养林研究院

甘肃省祁连山水源涵养林研究院是专业从事水源涵养林研究的科研机构，研究院立足地域和资源优势，瞄准国际国内学科研究前沿，建立高度开放的研究、开发与技术创新平台，建成了以森林、湿地、荒漠为主体的生态系统定位和良种繁育科研试验基地，是集科研、生产、推广、培训为一体的综合性研究机构。

祁连山典型流域青海云杉林土壤氮磷钾空间变异性研究

基于祁连山中段排露沟流域海拔2600~3300 m的带状青海云杉林中0~10、10~20、20~40 cm的土壤TN、TP、TK的测定分析数据,运用经典统计学、地统计学的方法对其土壤TN、TP、TK含量的空间变异特征及空间分布特点进行研究。结果表明,1)研究区内土壤TN含量为1.34~8.98 g·kg^(-1),土壤TP含量为0.46~1.12 g·kg^(-1),土壤TK含量为9.75~24.17 g·kg^(-1);不同土层土壤TN、TP、TK变异系数为13.26%~35.47%,均属中等程度变异;2)10~20 cm TP的块金系数为0.617,属于中等空间相关性,其余块金系数均<0.25,具有强烈空间相关性;3)克里格插值结果显示,土壤TN、TP含量随海拔的升高而升高,土壤TK含量随海拔升高而降低。不同土层土壤TN、TP、TK含量的空间变异性特征,与海拔、土壤母质及云杉林枯落物等结构性因素有关。

祁连山青海云杉林叶面积指数的空间异质性

叶面积指数(leaf area index,LAI)在山地森林具有高度的空间异质性。基于大样地尺度的山地森林叶面积空间异质性的研究较少,而且不涉及LAI对地形的响应研究。基于LAI的空间异质性和地形因子的相关性,确定取样尺度,可为提升区域尺度上LAI的空间遥感精度提供依据。本研究依托祁连山大野口流域10.2 ha(340 m×300 m)的青海云杉林动态监测样地,使用CID CI-110植物冠层数字图像分析仪对样地内255个20 m×20 m样方进行五点法LAI测定,分析LAI的空间异质性特征和空间分布格局及其与地形因子的相关性。研究结果表明:(1)LAI具有中等变异性,指数模型是变异函数的最佳理论模型,具有强烈的空间自相关,变程为16 m,南—北方向上是LAI分布的优势格局。(2)LAI的空间分布格局相对简单,具有一定的斑块性,LAI为0.56~1.43的斑块所占面积最大。(3)LAI与海拔和坡度均呈极显著负相关(P<0.01),与坡度和曲率的相关性均不显著(P>0.05)。(4)青海云杉林的LAI空间异质性与尺度和方向有关,部分地形因子对LAI存在着显著影响。研究结果可为青海云杉林生态过程分析以及遥感技术反演LAI参数提供依据。

祁连山排露沟小流域土壤水热变化特征研究

基于祁连山排露沟流域2020-2021年生长季不同海拔段土壤温湿度及气象数据,分析土壤温湿度变化特征以及与气象要素的响应关系,确定影响土壤温湿度的主要气象要素。结果表明:(1)生长季土壤温度表现为先升高后降低的趋势(2020年),其中5-8月土壤温度逐渐升高(3.93℃),9-10月逐渐降低(2.44℃),同时随着海拔升高土壤温度呈波动性升高,随土层加深土壤温度逐渐降低。(2)土壤湿度具有明显的生长季内变化,整体表现为先升高后降低的趋势(2020年),5月份土壤湿度最低(0.164 m^(3)·m^(-3)),9月份土壤湿度最高(0.318 m^(3)·m^(-3))。(3)土壤湿度随着海拔升高呈波动性增加,随土层深度增加整体呈逐渐降低的趋势。(4)影响土壤温度主要气象要素为空气温度和空气相对湿度,而土壤湿度主要受空气温度和饱和水汽压差的影响。

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)。

祁连山浅山区林缘交错带不同修复模式植被恢复调查

本研究对祁连山北麓浅山区林缘交错带的5种不同生态修复模式进行了综合评估。通过2023年8月实地调查,详细记录了关键生态指标,包括物种多样性、密度、盖度和高度。研究发现,不同修复模式对植被恢复有显著影响,黑刺灌木林模式在物种多样性上表现最为优异,而二白杨乔木林模式在植被高度和盖度上最为突出。研究区共记录了12科18属23种植物,其中禾本科的冰草在所有样地中出现频率最高。此外,土壤含水量被确认为影响植被生长的关键因素。本研究为祁连山乃至其他生态敏感区域的植被恢复和生态修复提供了重要的科学依据和实践参考。

不同森林类型枯落物水文生态功能对比研究——以甘肃祁连山和云南元阳梯田水源林为例

选择甘肃祁连山和云南省元阳梯田水源林枯落物为研究对象,对野外调查数据进行对比分析,结果表明:(1)祁连山枯落物平均厚度3.17cm,平均蓄积量为27.67t·hm-2;元阳梯田枯落物平均厚度2.33cm,平均蓄积量为6.86t·hm-2;前者比后者的枯落物平均厚度大1.4倍,平均蓄积量大4倍。(2)祁连山枯落物平均最大持水量为79.01t·hm-2,平均最大持水率为294.05%;元阳梯田水源林枯落物平均最大持水量为4.76t·hm-2,平均持水率为173.46%;前者比后者的枯落物平均最大持水量大16.61倍,平均持水率大1.7倍。

祁连山青海云杉林动态监测大样地林分断面积对其天然更新的影响研究

研究森林的林分空间结构对天然更新的影响,有助于采取针对性的人工措施促进天然更新。本研究以甘肃省祁连山水源涵养林研究院建立的祁连山青海云杉林动态监测大样地为试验样地,对大样地内的林分植被结构和更新苗进行调查并进行Pearson相关性分析。研究结果表明,在大样地选择的108个5m×5m更新样格的更新密度、平均基径、平均株高和林分断面积大小依次为11470株·hm^(-2)、13.29mm、0.63m和697.89cm^(2)·hm^(-2),对应的变异系数大小为117.54%、49.99%、42.11%和76.68%,大样地内成年树和更新苗水平空间分布均呈明显的斑块性聚集分布。林分断面积与更新苗密度之间呈显著负相关(P<0.01);更新苗密度与其平均基径之间呈极显著负相关(P<0.01),与平均株高之间呈显著负相关(P<0.05)。建议对祁连山青海云杉林的管理方式进行人为干预,增加林分内更新苗的生长空间,为更新苗的萌发、发育和生长创造生长资源,实现青海云杉林生态系统的可持续性发展。

甘肃祁连山西水林区典型灌丛土壤C、N、P生态化学计量特征研究

【目的】探讨灌丛土壤生态化学计量比与土壤理化性质之间的关系,明确土壤理化性质对土壤化学计量特征的影响,为祁连山灌木林的科学经营和管理提供理论依据。【方法】选择甘肃省祁连山西水林区分布的甘青锦鸡儿、鲜黄小檗、金露梅、箭叶锦鸡儿和吉拉柳等5种典型灌丛为研究对象,通过在灌丛群落中设置固定样地,采集0~10、10~20、20~30、30~40、40~60 cm土层土样,测定土壤理化性质和计算化学计量比,分析不同灌丛类型土壤理化性质和土壤化学计量比的差异性,并探讨土壤理化性质与土壤化学计量比之间的关系。【结果】与低海拔灌丛(甘青锦鸡儿和鲜黄小檗灌丛)相比,高海拔灌丛(吉拉柳和箭叶锦鸡儿灌丛)的土壤养分含量、土壤含水量、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均较高,但pH值和容重均较小;金露梅、箭叶锦鸡儿和吉拉柳灌丛土壤C/N差异不显著(P>0.05),但均显著高于甘青锦鸡儿和鲜黄小檗灌丛(P<0.05);土壤C/P和N/P均表现为吉拉柳>箭叶锦鸡儿>金露梅>鲜黄小檗>甘青锦鸡儿;土壤碱解氮含量、土壤含水量和速效磷含量均对土壤化学计量比有显著影响(P<0.05),分别占土壤因子解释量的63.2%、22.0%和12.4%。【结论】土壤碱解氮含量、土壤含水量和速效磷含量是影响灌丛土壤生态化学计量比的主导因子,土壤N素是限制祁连山灌丛生长的主要因子。

甘肃祁连山西水林区草地土壤水势变化特征研究

以祁连山西水林区草地为研究对象,利用土壤水势测定仪对其不同土层土壤水势进行了野外定位监测,并统计分析了草地在4—10月份土壤水势的时空变化规律和对大气降水的响应。结果表明:因降水量的增加和季节冻土的消融,草地不同土层土壤水势在4—7月份波动增加;由于降水量的减少,加上土壤蒸发和植物蒸腾作用的加强,8—9月份,10 cm土层的在8月份达到了最低值,其他土层在9月份达到了最低值;随气温下降,蒸发量减少,植被生长结束,10月份不同土层土壤水势又上升。草地土壤剖面水势拐点出现在30 cm处,在0~30 cm深度表现为增加,水势值增加了53.43 kPa,在30~60 cm深度表现为减小,水势值减小了32.73 kPa,草地土壤水蒸散发消耗发生在30 cm以下土层。大气降水明显影响草地土壤水势值,当降水量事件为小雨时,其土壤水势在0 kPa附近波动,其后随降水量的增加,土壤水势亦呈不断增加的变化趋势。研究结果可为准确认识祁连山草地土壤水势变化特征和合理保护草地植被生态环境提供参考。

祁连山林草复合流域降水规律的研究

在祁连山西水试验区排露沟林草复合流域分坡向和海拔设置26个雨量观测点，观测研究了降水变化规律，结果表明：（1）流域内降水具有明显的季节变化，夏秋季降水充沛，冬春季降水稀少；（2）降水变化是大气环流和小气候及环境因子综合作用的结果，月降水量（R，mm）与月水汽压（P，Pha）、气温（T，℃）、空气湿度（W，％）和水面蒸发（E，mm）之间存在显著的线性相关关系：R=-98．2063＋11．7353P＋1．1350W＋0．0861E-2．2946T，相关系数为0．9486；（3）降水量随海拔升高而递增，2600～3300m百米平均递增率为4．95％，当海拔超过3300m及接近山顶时，降水出现随海拔升高而下降的趋势；降水空间分布差异除受海拔影响外，还受坡向的影响，阴坡比阳坡降水多7％左右，处在相同海拔和坡向的植被类型差异对降水量的影响不显著；（4）模型Ⅱ能够较准确模拟流域降水动态变化，可以利用流域附近气象站降水观测值进行流域降水量估算。

祁连山西水林区亚高山灌丛土壤入渗性能研究

利用双环法对祁连山西水林区的亚高山灌丛植被类型（吉拉柳、箭叶锦鸡儿、金露梅、鲜黄小檗、甘青锦鸡儿）进行了土壤入渗性能试验,分析不同灌丛植被对土壤入渗性能的影响。结果表明,不同灌木林土壤蓄水能力和入渗性能存在较大差异,吉拉柳的蓄水能力和入渗性能均好于其它灌丛类型,甘青锦鸡儿最小;不同灌木林土壤的初渗率在3.80~53.93mm/min,稳渗率在0.95~24.12mm/min,总体上是吉拉柳〉箭叶锦鸡儿〉金露梅〉鲜黄小檗〉甘青锦鸡儿;Kostiakov公式和Horton公式对土壤入渗过程的拟合精度均高于Philip公式;土壤初渗速率和稳渗速率与土壤有机质含量、自然含水量和孔隙度尤其是非毛管孔隙度呈极显著正相关,与土壤密度呈极显著负相关。

祁连山森林内外主要气象因子对比研究

根据《地面气象观测规范》的要求,在祁连山森林内外建立两个相同的地面气象站,对气温、湿度、土壤温度、降水量、蒸发量等因子进行对比研究,采用同期林内外气象因子的差值来分析其差异特征。结果表明:(1)林内平均气温、土壤温度、降水量和蒸发量相对林外明显偏低,但是,林内湿度相对林外偏高;(2)林内温差和湿度变化幅度明显较林外小,从生态环境学的角度揭示了森林小气候功能,为生态环境建设提供决策依据。

祁连山林草复合流域土壤水分状况研究

对祁连山排露沟林草复合流域土壤水分状况进行了系统研究.结果表明:流域内土壤水分状况随土壤结构、土壤层次、空间分布、季节动态等因子发生规律性变化;土壤水分状况影响径流形成.研究结论对评价土壤水分的径流作用及水文过程研究具有重要参考价值.

祁连山排露沟流域青海云杉林更新特征对地形因子的响应

为探讨祁连山青海云杉林微地形对天然更新苗的影响,选择祁连山排露沟流域分布的青海云杉为研究对象,采用C-均值模糊聚类分析将该流域15个固定样地的地形参数(海拔、凹凸度、坡度)划分为4种不同的微地形生境,研究微地形生境对更新苗的更新特征(更新苗密度、平均冠幅、平均基径和平均株高)产生的影响。结果表明:(1)该流域的15个固定样地通过聚类分析将微地形生境划分为4类:高海拔陡坡、高海拔斜坡、低海拔凸地和低海拔凹地。(2)不同微地形条件下更新苗密度和平均株高从高到低依次为低海拔凹地、低海拔凸地、高海拔斜坡、高海拔陡坡;更新苗的平均冠幅和平均基径从大到小依次为低海拔凸地>高海拔斜坡>低海拔凹地>高海拔陡坡;在平均株高方面,高海拔陡坡显著低于其他3种微地形。不同的海拔、坡度、坡向、坡位对更新苗的存活率和生长发育过程具有显著性影响。(3)更新苗在不同微地形下大部分表现为聚集分布,聚集强度从高到低表现为高海拔陡坡>低海拔凸地>低海拔凹地>高海拔斜坡。(4)从相关性分析的结果中显示,海拔、坡度、坡位与更新苗之间存在显著相关性(P<0.05)。综上所述,青海云杉林的天然更新受微地形生境的影响较为显著(P<0.05),在低海拔凸地和低海拔凹地中更新苗比较适合定居和生长发育。

祁连山林草复合流域灌木林水文生态功能研究

对祁连山林草复合流域5种主要灌木林的水文生态功能进行了研究。结果表明：（1）5种灌木林林冠平均截留率的大小范围为6．98％～22．45％；（2）5种灌木枯落物的最大持水率均为自身重量的1．6～4．0倍，枯落物最大持水量和有效持水量分别为23．83～134．95t／hm2和17．25～83．62t／hm2；（3）土壤的最大持水量及有效持水量都随土壤深度的增加而不断下降，与土壤的总孔隙度和非毛管孔隙度的变化规律相一致；土壤的最大持水量和有效持水量分别为3090．96～4460．82t／hm2和680．68～1328．82t／hm2；（4）各灌木林地土壤表层的稳渗率变化范围为8．88～141．67mm／min，前30min累计入渗量的变化幅度为338．25～4718．34mm；（5）5种灌木林地总蓄水量大小经综合评价依次为：吉拉柳灌丛〉鲜黄小檗灌丛〉箭叶锦鸡儿灌丛〉金露梅灌丛〉甘青锦鸡儿灌丛。

祁连山典型林分生物量与净生产力研究

对祁连山典型林分的建群种青海云杉和祁连圆柏不同林龄的生物量和净生产力进行了研究.结果表明:青海云杉的平均生物量为282.544t/hm2,祁连圆柏的平均生物量为248.764t/hm2,青海云杉和祁连圆柏不同器官分配的生物量大小顺序均为:干(61.19%,58.82%)>根(28.17%,22.73%)>枝(6.47%,14.15%)>叶(2.77%,2.83%)>果(1.40%,1.47%);青海云杉和祁连圆柏净生产力分别是5.249和5.280t/(hm2.a),年枯死凋落量和各器官年生长量大小均为:枯落物(39.09%,43.45%)>果(24.77%,22.73%)>干(16.66%,15.02%)>枝(8.70%,11.33%)>根(7.05%,5.07%)>叶(3.73%,2.40%).

祁连山大野口流域青海云杉林水文特征与生态因子关系研究

为了探讨青海云杉林水文特征与生态因子变化关系,选择大野口流域为试验流域,充分利用历史监测资料以及现有生态监测设施仪器的优势,通过降水、林冠及树干截留、苔藓枯落物截留、土壤水分及温度、积雪消融、冻土冻融、土壤蒸发、河川径流、林分立地条件、林分气象因子、林分结构、苔藓枯落物结构、土壤特性等指标监测,采取特征参数统计、多元函数回归和相关系数等分析方法,研究了水文特与生态因子之间的相互关系。研究结论为:(1)建立了水位与河川径流量之间的回归关系,探讨了祁连山大野口流域河川径流量变化规律;(2)建立了气温、降水、土壤温度、冻土冻融、积雪消融等因子与河川径流之间的相互关系,得出了气温、降水与河川径流的变化趋势;(3)得出了苔藓、枯落物、土壤水热特征以及土壤特性与土壤蒸发之间的生态因子关系。研究结论为山地森林和水资源生态保护与建设提供科学依据和参考。

祁连山水源涵养林生态水文研究概述

以祁连山水源涵养林为研究对象,基于森林生态水文学理论,充分利用祁连山森林生态站长期生态监测数据及其研究成果,在流域尺度上,围绕水源涵养林的重要性、研究历程和研究成果及经验进行论述。内容涉及森林水文、森林气象、冻土水文等领域,尤其关注了祁连山水源涵养林区水分动态及时空分配、森林对降水及河川径流的调节、多年冻土和季节性冻土的水文作用等方面的研究。