祁连山黑河上游不同退化草地土壤理化性质及养分和酶活性的变化规律

为了揭示草地退化过程中土壤理化性质及养分和酶的变化规律,在祁连山黑河上游俄博岭研究了4种草地土壤理化性质及养分和酶活性的变化规律.结果表明:未退化草地与退化草地、中度退化草地和重度退化草地比较,0~60 cm土层有机碳、有机碳密度、有机碳储量随退化程度加剧呈显著减少趋势;土壤理化特性的总孔隙度、团聚体、物理性粘粒、饱和蓄水量、田间持水量随土壤退化加剧呈减少趋势,同时CEC、碱解氮、速效磷、速效钾、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶等养分和酶活性也随土壤退化加剧呈明显减少变化.随着土壤退化加剧,容重、物理性砂粒、石砾、pH值以及CaCO3含量均有明显的增长.4种草地0~60 cm土层孔隙度、团聚体、物理性粘粒、饱和蓄水量、田间持水量、土壤有机碳、速效氮磷钾和酶活性均值由大到小的变化顺序为:未退化草地轻度退化草地中度退化草地重度退化草地;容重、物理性砂粒、石砾、pH、CaCO3均值由小到大的变化顺序为:未退化草地轻度退化草地中度退化草地重度退化草地.不同层次孔隙度、团聚体、物理性粘粒、饱和蓄水量、田间持水量、土壤有机碳、速效氮磷钾和酶活性均值随着土层垂直深度的增加而递减,而容重、物理性砂粒、石砾、pH、CaCO3均值随着土层垂直深度的增加而递增.     

青藏高原疏勒河上游不同类型冻土可培养细菌多样性特征研究

在气候变暖及人类活动的双重干扰下,疏勒河上游冻土发生了显著退化,如活动层厚度加大、植被退化等,而冻土退化对微生物的影响一直是科研人员关注的热点话题。以疏勒河上游不同季节（4月、6月、9月）、不同退化程度冻土为研究对象,研究了可培养细菌多样性特征。通过16S rDNA基因测序及构建系统发育树表明,研究区域可培养细菌归类为27个属,分属于α-变形菌门,γ-变形菌门,放线菌门,厚壁菌门和拟杆菌门,其中放线菌门为优势类群。从属水平来讲,可培养细菌以节杆菌属和微球菌属为主,其含量随冻土退化程度加深分别呈下降和升高趋势。土壤细菌多样性与环境因子的相关性分析表明,可培养细菌多样性与土壤含水量、总氮极显著正相关,与有机碳显著正相关。这些结果表明,伴随着冻土退化而发生的地上植被逆向演替过程中,青藏高原不同类型冻土间已产生较大的环境异质性如土壤碳氮及含水量,进一步可能导致冻土微生物多样性分异。研究结果为利用微生物综合评价青藏高原不同类型冻土的生态环境提供了数据基础。     

青藏高原昆仑山垭口不同深度土壤可培养细菌群落特征研究

以青藏高原昆仑山垭口不同深度土壤样品为研究对象,研究了可培养细菌数量及多样性。结果表明：可培养细菌数量与多样性在一定程度上均与土壤深度呈负相关关系。可培养细菌数量以表层土壤最多,而细菌多样性最低。基于16S rDNA基因序列分析共发现了6个门,18个属,21种细菌,其中表层土壤Arthrobacter siccitolerans为绝对优势种,比例达95%;冻土区（0~82.15m）之间不同土样Mycetocola miduiensis菌株所占比例较大;而冻土层以下没有明显的优势菌。冗余分析（RDA）显示：可培养细菌数量主要受土壤有机碳影响,土壤含水量则是影响细菌多样性的主要因素。     

不同海拔表层土壤微生物数量消长的机理

以乌鲁木齐河源区不同海拔表层土壤样品为研究材料,利用荧光显微计数技术、寡营养恢复培养技术等,研究了微生物的数量与土壤理化参数和植被类型的关联度.结果表明:表层土壤中可培养细菌数与表土含水量、总C、总N和pH值相关性不显著,与相应的植被类型明显相关,可培养细菌数从大到小所对应的植被为:苔草嵩草芨芨草针阔叶混交林云杉车前草山莓草;在相同植被类型下,可培养细菌数量表现出随海拔升高而降低的趋势.植被类型是影响土壤可培养细菌数量的主要因素,但海拔变化对可培养细菌数量的影响也不可忽略.     

祁连山不同海拔氮磷循环细菌数量变化特征

祁连山植被的水源涵养作用对于维持黑河的流量至关重要,地下微生物参与生态系统的物质和能量循环,维持了地上植被的稳定,因而具有重要的生态作用. 研究分析了祁连山冰沟流域不同海拔梯度上硝化细菌、反硝化细菌、固氮细菌、解磷细菌和植酸矿化细菌的数量随土壤深度的变化规律. 结果表明：随土壤深度的增加,氮磷循环细菌的数量下降;随海拔升高,硝化细菌相对减少,而反硝化细菌和固氮细菌呈增多的趋势. 典范对应分析（CCA）显示,硝化细菌的数量变化主要受地下生物量和土壤pH值的影响,而反硝化细菌、固氮细菌、解磷细菌和植酸矿化细菌主要受植被盖度、地上生物量和土壤含水量的影响. 聚类分析表明,低海拔（E1-2 905 m和E2-3 128 m）浅层土壤（0~40 cm）聚类,而其深层土壤（60 cm）与高海拔（E3-4 130 m）土壤聚类,说明高海拔处土壤发育与低海拔处深层土壤的早期发育相类似. 研究表明,高山地区氮磷循环细菌数量的变化受到海拔主导下植被和土壤理化因子的共同作用.     

祁连山疏勒河上游芨芨草根际可培养细菌群落特征研究

以疏勒河上游不同海拔芨芨草根际土壤样品为研究对象,研究了不同海拔土样中细菌分布特征及其影响因素. 结果表明：研究区域芨芨草根际土壤可培养细菌种群密度变化范围为1.7×10⁷~10.8×10⁷ CFU·g^-1,平均值为6.4×10⁷ CFU·g^-1,随海拔的升高呈先下降后上升的趋势;可培养细菌数量与土壤全氮、脲酶、蔗糖酶含量呈极显著正相关关系,与有机碳、磷酸酶含量呈显著正相关关系;同时,pH值也是影响细菌数量与多样性的一个重要因素. 通过16S rDNA基因测序及构建系统发育树,研究区域可培养细菌归类为15个属,其中芽孢杆菌属和假单胞菌属为优势菌属.     

黑河上游河水中δ18O季节变化特征及其影响因素研究

根据2006年5月至2007年5月间在黑河上游莺落峡、祁连和扎麻什3个水文站等地点所采集的河水与降水样品,重点分析了其中的δ18O变化,揭示出黑河干流上游山区河水中δ18O具有夏季高冬季低的季节变化特征,这种变化特征主要受控于降水中δ18O的变化.祁连水文站河水中δ18O月平均值与月平均流量乘积和该站降水中δ18O加权月平均值与月降水量乘积之间存在着高度相关性,从同位素示踪的角度说明降水是黑河干流上游山区径流的主要补给来源.进一步的研究表明,黑河上游祁连山区降水中δ18O变化存在明显的"海拔效应",并且3个水文站点河水中δ18O值均低于其降水中δ18O值,这表明上游径流主要形成于高海拔山区.根据黑河出山口莺落峡水文站河水中δ18O值以及上游山区降水中δ18O的"海拔效应",估计黑河干流出山径流主要形成于海拔3 350～4 600 m之间的高山地区,该高度区域对应的植被带主要为亚高山灌丛草甸和高山寒漠草甸.     

黑河流域上游融雪径流时间变化特征及成因分析

以黑河流域上游莺落峡水文站和札马什克水文站1959-2008年及祁连水文站1967-2008年的天然径流序列为基础数据, 通过计算水文站的流量质心时间来表示融雪径流时间, 研究了黑河流域上游融雪径流时间变化的特征. 结果表明: 莺落峡站和札马什克站自20世纪70年代起, 融雪径流时间表现为提前的趋势, 祁连站自20世纪80年代起融雪径流时间提前.野牛沟站和祁连站10月至次年4月降水量增加或4-7月气温升高, 会使得莺落峡站融雪径流时间提前, 札马什克站融雪径流时间的提前与野牛沟站10月至次年4月降水量的增加具有较高的相关性, 祁连站融雪径流的提前与祁连气象站4-7月气温升高的相关性较强.通过分析莺落峡站融雪径流时间与年径流及各季节径流的相关性, 可知如果融雪径流时间提前, 莺落峡站观测到的年径流量和夏秋季的径流量均会减少, 而同时冬春季的径流量会增加, 这对合理安排流域水资源配置和管理具有重要的指导意义.     

青藏高原不同类型草地生态系统下土壤可培养细菌数量及多样性分布特征研究

以青藏高原北麓河不同类型草地生态系统下土壤为研究对象,研究了可培养细菌数量和多样性的季节性变化.结果显示研究区域可培养细菌数量为0.4×107～4.6×107 CFU.g-1,不同类型草地生态系统下可培养细菌具有明显的季节差异：高寒沼泽草甸和高寒沙化草原生态系统下土壤细菌在5月生物量最高,而高寒草甸生态系统下在7月有最...     

黑河上游降水同位素特征及其水汽来源分析

为了加深对黑河上游水循环过程的理解, 以研究区5个站点2015年8月至2016年8月的降水同位素实测数据和气象数据为基础, 除对降水同位素特征进行分析外, 主要利用TrajStat软件中的后向轨迹计算模块与潜在源贡献因子分析（PSCF）方法, 对研究区降水的水汽来源进行了分析, 并结合水汽通量等方法进行了补充分析。结果表明： 降水同位素呈夏高冬低趋势, 大气水线斜率（8.02）和截距（11.02）均高于全球大气水线的斜率（8.00）和截距（10.00）, 存在温度效应（δ¹⁸O=0.43x-10.82, r=0.54, P<0.0001）, 不存在降水量效应（δ¹⁸O=-0.05x-7.81, r=0.03, P<0.0001）; 研究区降水受多种水汽影响, 西风水汽影响最大。夏季除受西风水汽影响外, 还受东南季风水汽影响显著且水汽来源复杂; 研究区夏季的潜在蒸发源地集中在一些相对湿度和蒸发量较大的地区, 如祁连山区、 河西地区、 柴达木盆地北部、 青藏高原东南部及酒泉地区西南部等; 当降水量小、 温度高时, 持续性降水的大气水线方程的斜率和截距较小, 暴雨稳定同位素值较贫化, 受东南季风水汽影响最大, 其次是北方和西风水汽, 多种水汽辐合是暴雨事件发生的必要条件。     

黑河上游祁连山区植物群落随海拔生境的变化特征

基于79个样地的野外调查数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)等方法,研究了黑河上游祁连山浅山区、阴坡、阳坡3种典型类型植物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:浅山区植被属于山地荒漠类型;阴坡植被沿海拔升高依次分异为山地荒漠、山地森林和高山灌丛,海拔2 500m和3 300m是它们的海拔分界线;阳坡植被在海拔3 200m截然分异为干旱类型和湿润类型.乔木物种多样性随海拔变化难于形成一定的格局;灌木物种丰富度随海拔升高呈现多峰分布格局,总体上高海拔低、低海拔高;草本植物物种多样性随海拔升高呈单峰变化.以上生态型的各优势种分别占据不同的海拔范围,祁连山主要乔木青海云杉分布在海拔2 500～3 500m的阴坡,其郁闭度随海拔升高而降低,在海拔3 300m以上海拔区域为零星分布.     

等效高程方法在祁连山区高山/高海拔多年冻土分布模型中的应用

纬度和高程是决定我国高山/高海拔多年冻土分布的主要宏观因素,也是建立各类高山/高海拔多年冻土分布模型的首要考虑因素.文章旨在建立一个易于区域对比的、综合纬度和高程双重影响的定量化的等效高程评价指标.以高斯曲线模型为基础,通过对其做导数变换,界定了此宏观尺度模型在中小尺度空间上适用的纬度范围.以位于祁连山区西段疏勒河上游...     

祁连山区黑河上游多年冻土分布考察

高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、 生态系统、 碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响. 黑河上游地处祁连山中东部, 属于高原亚寒带半干旱气候, 研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、 气候与环境变化以及水资源评价、 工程建设等非常重要. 2011年6-8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查, 沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域, 完成测温孔7眼, 并布设测温管进行地温监测. 根据勘察、 钻探及测温资料, 确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650~3 700 m之间. 受高度地带性的控制, 随着海拔的降低, 活动层厚度由在海拔4 132 m时的1.6 m增加至在多年冻土下界处的约4.0 m, 多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右, 而多年冻土厚度由100 m以上减小到多年冻土下界处的0.0 m. 同时, 坡度和坡向、 岩性、 含水(冰)量、 地下水、 河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用.     

采用BBH模型模拟计算黑河中上游农田和草地的土壤水分研究

在农田管理中,土壤水分是极其重要的因素.为了对黑河中上游土壤水分进行合理评估,利用黑河流域中游自动气象站数据,采用BBH（Bucket with a Bottom Hole）模型,计算得到位于黑河中游盈科灌区农田的表层土壤水分,并与实测数据进行对比研究.结果表明,该模型模拟流域土壤水分有一定的精度,能够满足农田水分预测...     

黑河中上游段河道渗漏量计算方法的试验研究

通过河道断面法对黑河中上游河段河道渗漏量进行了比测试验,结果表明:河床岩性组成、河流平面几何形态变化以及人类活动对输水方式的改变等对河道渗漏量影响显著.黑河实施全流域调水前后河道渗漏量发生显著的跳跃性变化,莺落峡至312桥区间河道渗漏量调水前为1.2543×108 m3,调水后为4.3747×108 m3,调水后较调水前河道渗漏量增加3.1203×108 m3;河道流量越小其相应损失率愈大,河道流量越大,其相应损失率愈小,由此得出各河段不同流量单位河长的损失率服从倒数函数分布.研究结果是在黑河中上游实体河道上进行上下断面流量比测试验的基础上得出的,符合该河段的实际情况,可作为黑河中游地表水、地下水转化分析、地下水流系统模拟、流域水资源重复利用、水量调度计算各种模拟模型验证河道渗漏量的基础资料.     

黑河上游土地利用动态变化及影响因素的定量分析

由于特殊的自然地理属性和人类活动方式, 西北干旱区黑河上游的土地利用方式有别于中下游地区, 土地利用格局演变过程对全流域水资源和生态环境的影响巨大.以黑河上游为研究对象, 以1987年, 1999年和2010年的遥感影像为基础数据, 运用转移矩阵法和主成分分析等方法定量分析了林地、 草地、 耕地3种主要土地利用类型的动态变化过程, 揭示了其变化的动力机制.结果表明: 1)黑河上游土地利用变化阶段明显, 林地、 草地和耕地3种土地利用类型在1987-1999年和1999-2010年两个阶段转化显著, 林地持续减少, 草地先减少后增加, 耕地持续增加; 2)单一土地类型分布格局差异大, 林地呈东多西少, 北多南少的分布格局; 草地呈东多西少, 南多北少格局; 耕地集中分布于河谷和城镇居民点周围及山前地带; 3)人为因素是影响黑河上游土地利用动态变化的关键因素.     

祁连山黑河中上游季节冻土年际变化特征分析

研究祁连山黑河中上游地区季节冻土的变化特征,对合理预测该区气候变化有重要的指导意义.利用1994—2009年祁连山黑河中上游地区3个气象站常年监测的冻土资料及气象资料,对黑河中上游地区的温度变化、季节冻土最大冻结深度年变化、年平均气温与年冻土最大冻结深度的关系、季节冻土的年冻结与消融规律等内容进行了分析.结果表明：气温...     

祁连山疏勒河上游基流变化及其影响因素分析

基流是河川径流的重要组成部分,也是干旱半干旱地区最重要的枯季水文特征之一. 基流在维持河川径流和维护河流湖泊生态等方面具有重要意义. 基于祁连山疏勒河上游出山口控制水文站昌马堡站1954-2009年的日径流资料,采用递归数字滤波法和平滑最小值法对日径流进行基流分割,对比分析基流和基流指数BFI的变化特征,并从气温和降水两方面探讨基流变化的主要影响因素. 结果表明：两种方法的计算结果有差异,但平滑最小值法更适用于研究区. 疏勒河上游多年平均基流量为6.07×10⁸m³,基流变化总体上呈上升趋势,进入21世纪以后基流量增加最为显著. 研究区多年平均基流指数为0.66,基流指数的年际变化相对比较稳定,但年内波动幅度较大. 在长时间尺度上,降水是基流变化的主要影响因素,降水量的增加在一定程度上影响了基流和基流指数的变化. 在全球变暖的背景下,气温升高导致冰雪融水的增加和冻土的退化,间接的影响了基流的变化.