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。

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。

祁连山北麓青海云杉林天然更新对土壤理化性质的响应

【目的】青海云杉是我国青藏高原东北边缘的特有树种,研究其天然更新对土壤物理性质的响应,从而为祁连山青海云杉次生林的恢复和管理及可持续利用提供基础理论依据。【方法】通过对分布在祁连山排露沟流域的青海云杉林设置海拔梯度固定样地,进行天然更新苗调查和土壤容重、水分、pH、有机碳、氮磷钾全量及其速效养分等理化性质的取样和测定,分析青海云杉林天然更新苗对土壤理化性质的响应。【结果】各海拔区段的青海云杉林更新指数从大到小依次为2 800~2 900 m(0.63)>2 700~2 800 m(0.58)>3 100~3 300 m(0.57)>2 900~3 100 m(0.56),其中更新状况最好的海拔区段是2 800~2 900 m。土壤质量含水量、有机碳、全氮、水解氮含量在海拔区段H_(1)和H_(2)处显著小于海拔区段H_(3)和H_(4)(P<0.05);土壤容重、pH、全钾和速效钾的含量在不同海拔区段之间的差异性不显著(P>0.05),土壤全磷和速效磷含量在海拔区段H_(2)显著大于其他海拔区段(P<0.05),其他海拔区段全磷差异性不显著(P>0.05),速效磷在海拔区段H_(4)含量最小,海拔区段H_(1)和H_(3)速效磷差异性不显著(P<0.05)。相关性分析表明,海拔区段2 800~2 900 m的更新指数仅与土壤容重、全磷、速效磷呈显著正相关(P<0.05),更新指数与土壤理化性质之间相关系数绝对值的最大值主要集中在该海拔区段。更新指数与土壤剖面不同土层的质量含水量、有机碳、全氮、水解氮均呈显著负相关(P<0.05),与容重、全磷含量均呈显著正相关(P<0.05);与20~40 cm土层的速效磷呈显著正相关(P<0.05)。主成分分析表明,土壤有机碳、速效磷和全磷含量是影响青海云杉林天然更新的主要因子。【结论】祁连山青海云杉林天然更新与土壤理化性质之间的相互作用是密切的,特别是土壤中的有机碳累积和磷素养分的释放。

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。

祁连山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能

对甘肃祁连山4种不同林地类型的土壤特性、凋落物持水量、林地土壤蓄水性能、土壤渗透性能等进行了研究。结果表明,林地内土壤容重和孔隙度(0—60cm)差异较大,容重大小依次为:牧坡草地>祁连圆柏林>高山灌丛林>青海云杉林;总孔隙度大小依次为:青海云杉林>高山灌丛林>祁连圆柏林>牧坡草地。林地间凋落物的最大持水量和最大持水率表现一致,趋势表现为:高山灌丛林>青海云杉林>祁连圆柏林>牧坡草地。不同林地间土壤非毛管孔隙持水量差别较大,4种林地的土壤非毛管孔隙持水量由大到小依次为:青海云杉林>高山灌丛林>祁连圆柏林>牧坡草地。有效涵蓄量大小与土壤涵蓄降水量一致,4种林地变化范围为184.98～222.27mm,大小顺序依次为:青海云杉林>牧坡草地>高山灌丛林>祁连圆柏林。

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。

祁连山水源涵养林经营现状分析与经营对策

该文在实地调查的基础上 ,采用系统科学和复杂性科学等新理论与新方法 ,重新定位了祁连山水源涵养林的功能地位 ,诊断了现阶段水源林经营中存在的主要问题 ,并针对问题提出了经营对策 .

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。

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。

祁连山水源涵养林区降水与其他气象因子间的相关性分析

通过祁连山大野口流域18a的地面气象观测,采用参数特征值算法、相关系数分析、回归分析和无偏估计等方法,研究了祁连山大野口流域降水与其他气象因子的年际变化特征和月际变化的关系.结果表明:祁连山大野口流域18a平均降水量、气温、相对湿度、气压、风速、日照时数、水面蒸发分别为374.06mm、1.62℃、60.91%、745.27hPa、2.52m/s、1633.14h、995.64mm,其年际变化幅度从大到小依次为气温、降水、日照时数、水面蒸发、风速、相对湿度和气压.降水与其他气象因子相关性从强到弱依次为气温、水面蒸发、日照时数、风速、相对湿度、气压.气温和水面蒸发与降水变化,属于强相关;气压年际变化不大,解释降水不明显,属于极弱相关.综合R2检验、F检验、t检验结果,降水与其他气象因子回归模型除10月份以外,其他月份在95%置信度区间上为可信.

祁连山水源涵养林土壤水分的蒸发性能

通过对祁连山水源涵养林土壤水分的蒸发性能的研究显示:祁连山水源涵养林土壤水分的蒸发受湿度条件、土壤质地及风速的影响较大,且风速(x)和相对蒸发强度(y)之间存在一定的线形关系,即y=3.0507x^(0.4835)(R^2=O.97O 2),说明风速加大,蒸发力加强,大大促进了这一地区的土壤蒸发过程。因此,如何做好春季林地保墒,保持林木生长所需的土壤水分问题在祁连山区变得至关重要。同时指出,土壤蒸发量的确定对掌握祁连山区水量平衡状况、评价水资源及其合理利用,也对了解土壤对植物的供水性能有着重要的意义。

祁连山水源涵养林区水质特征分析

通过祁连山水源涵养林区水质化学元素分析表明:降水经青海云杉林林冠层作用后各化学元素总含量呈增加趋势,增幅最大的元素为Zn,其含量高出降水5 580mg/L,各化学元素含量从大到小为Zn>Ca>K>Mg>Fe>P>Mn>Cu>N;降水经灌木林冠层作用后各化学元素中Ca元素的增幅最大,高出降水含量1 737mg/L,各元素含量变化顺序为Ca>K>Mg>P>Fe>N>Mn>Cu>Zn;白大板流域径流中Mg、Ca、K的增加幅度较大,分别为158 16mg/L,85 965mg/L和9 266mg/L;Fe、P、Cu的增幅较小,分别为0 335mg/L,0 033mg/L和0 0132mg/L。

祁连山大野口流域森林水源涵养功能监测

根据祁连山寒区旱区的冻土冻融和融雪消融等生态现象的地域特色,充分利用祁连山大野口流域的历史监测以及现有生态监测设施仪器的优势,选择大野口流域为试验流域,沿着降水在森林生态系统中的传输途径,阐明了降水、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13个指标的试验监测方法;探讨了特征参数统计、多元函数回归和相关系数等分析方法的应用。本研究有助于深刻认识流域生态系统对于人类社会发展和维持生态安全的水文服务潜力,为发展和完善森林生态水文学提供研究成果和试验数据,为解决森林生态系统保护建设与开发利用水资源中潜在的林水矛盾提供参考和科学依据。

祁连山水源涵养林区森林对径流过程的调节作用

在祁连山水源涵养林生态系统长期定位研究的基础上,利用试验区水文、气象及集水区径流变化的资料,分析研究了祁连山林区森林对径流过程的调节作用。结果表明:祁连山林区因林冠层、枯枝落叶层及林地土壤层等对降水的作用,地表径流很少发生,主要为壤中径流和地下径流,一般径流的峰值出现在降雨峰值后2.5h。森林对径流过程的调节作用一方面是降雨后径流的产流时间滞后,洪峰期径流量减弱;另一方面是森林的不同位置对径流形成机制具有不同的影响,导致产生不同的水文效应。

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。

祁连山水源涵养林区森林覆盖率对河川径流的影响

在祁连山建立的固定试验区长期(28a)定位研究的基础上,进行了祁连山水源涵养林区不同研究流域森林覆盖率对河川径流的影响规律研究。结果表明:祁连山林区河川径流量季节性变化与森林覆盖率、集水区面积、冰雪补给量关系密切。冬季河川径流量主要为森林涵养水,随着森林面积增加而提高;夏秋季随着集水区面积和冰雪补给量增加径流量提高。

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。