祁连山海北高寒湿地植物群落结构及生态特征

海北高寒湿地系沼泽型和湖泊型湿地相并存.海北高寒湿地植物种类组成较少,从湿地中央到边缘植物优势种组成不同,群落结构变化明显.中部以帕米尔苔草为主要植物建群种的沼泽草甸,边缘地带以藏嵩草为主要建群种的沼泽化草甸,从中央到边缘地带主要有25种植物组成,隶属10科20属.高寒湿地植物有较高的地上生物量(349.373 g·m^-2)和地下生物量(仅1~40 cm层次最高可达10769.301 g·m^-2),而且地下部分远高于地上部分,地下生物量从表层到深层基本均匀下降,与矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸区的地下生物量分布截然不同.因湿地帕米尔苔草、藏嵩草、黑褐苔草、华扁穗草等为主的植物粗纤维高,牲畜利用率下降,不论地上还是地下对土壤有机物的补给均较高,多年的积累使其海北高寒湿地有深达2~3 m的泥炭层,使湿地形成一个非常重要的碳库.在气候变暖的条件下,这些未分解或半分解的土壤有机物质(或残体)将加速分解,对大气有更多的CO₂、CH₄等温室气体的排放.     

祁连山海北高寒湿地40～80cm土壤温度状况观测分析

海北高寒湿地土壤水分达超饱和状态,土体热容量大,因而地温在随时间进程中变化平稳,日、年较差较小。年内季节冻土并不深厚,多维持于１ｍ左右,小于高山草甸土分布区。由于５０ｃｍ层次年平均地温仅为１．２℃,暖季的６～９月平均为２．８℃左右。因此,按温度诊断特点来看,该类型高寒湿地土在中国土壤分类中属寒冷性土壤温度状况,仍为正常有机上。     

全新世以来岱海盆地植被演替和气候变化的孢粉学证据

岱海盆地99A孔11.01 m以上地层较高分辨率的孢粉分析揭示了该区12 000 cal a BP以来的植被演替和气候变化. 早全新世时期, 岱海盆地受冬季风影响强烈, 气候波动以冷湿、暖干为主, 12 000～11 000 cal a BP为以白桦林为主的森林草原植被, 气候寒凉湿润; 11 000～7 900 cal a BP白桦林退缩, 气候温干; 中全新世时, 主要受控于夏季风影响下, 气候波动以冷干、暖湿为主, 7 900～4 450 cal a BP是岱海盆地森林植被发育最好的时期, 气候温暖湿润, 4 450～2 900 cal a BP森林开始退缩, 气候温干; 2 900～0 cal a BP在气候变凉干和人类活动的影响下, 森林植被几近消失.     

植物生长季海北高寒湿地辐射收支特征

依据祁连山海北高寒湿地植物生长期观测资料,分析了区域辐射收支情况及其变化特征.结果表明:祁连山海北高寒湿地有较强的太阳总辐射(DR),但地表反射辐射(UR)、地面有效辐射(ELR)较低;地表长波辐射(ULR)、大气逆辐射(DLR)、净辐射(R_n)均较高,且具有明显的日、季节变化.植物生长期5~9月的日变化振幅DR>Rn>UR>ULR>DLR>ELR,其总量表现出ULR>DLR>DR>R_n>UR>ELR,分别达4650.6、4225.5、3058.8、2156.2、477.6和425.1 MJ·m^-2.从月际分布来看,ULR、DLR、DR最高出现在7月,R_n出现在6月,UR出现在5月,ELR出现在8月,分别为980.3、913.1、721.5、554.9、112.1和127.4 MJ·m^-2.     

海北高寒草甸的季节冻土及在植被生产力形成过程中的作用

海北高寒矮嵩草草甸区植被下的草毡寒冻雏形土属季节性冻土,因温度低,冻土在年内的每个月均可发生.一般在11月中旬可形成稳定的季节冻结层,至翌年3～4月冻土层厚度最大可达230cm.从3月下旬到4月中旬开始,土壤开始消融,至6月下旬到7月上旬冻土全部消失.分析发现,季节冻土在高寒草甸植被生产力形成过程中有着积极的影响作用,主要表现在:1)季节冻土的存在和维持将给高寒植物生长提供良好的土壤水分,对植物初期营养生长发育有利,可弥补春夏之交时降水不足所引起的干旱胁迫影响;2)季节冻土的长时间维持,有利于植物残体和土壤有机质留存于土壤,并随土壤冻结和融化过程发生迁移,可提高土壤肥力;3)较高的土壤水分有利于土壤胡敏酸的形成,可保证植物生长所需的其它有机元素的供给;4)冻土层所形成较高的土壤水分使土体热容量加大,从而调节因气候异常波动引起的土壤温度变化;5)季节冻土的变化对植物地上年生产量形成有一定的影响作用,表现出从10月或11月开始,土壤冻结速率快,对提高植物地上年生产量有利.这也证实,在未来气候变暖的趋势下,土壤有机质将加快分解速度,土壤水分因受温度升高、冻结期缩短,其贮存能力降低;受温度升高的影响,地表蒸发能力加大,若降水仍保持目前的水平,土壤水分将明显减少,将导致高寒草甸植被生产力有下降的可能.     

山旺中新世植被演替及古气候定量研究

本文详细研究了山旺中新世22.95 m厚的硅藻土沉积层位上,以10-30 cm为间距所采集的130块孢粉样品,鉴定出111个孢粉类型;古植被演替的研究结果表明由老至新经历的5个阶段：“湿润环境下的混交中生林”,“干旱环境下的混交中生林”,“湿润湖岸环境下的混交中生林”,“山地、湿润及碱性等环境下的混交中生林”,和“碱性环境下的混交中生林”; 同时,首次成功地运用共存分析法定量地恢复了山旺中新世气候,得出古气候参数定量值如下：年平均温度15.6-17.2℃, 最热月平均温度24.7-27.8℃, 最冷月平均温度 5.0-6.6℃, 温度年较差20.5-25℃, 平均相对湿度72-75%, 年平均降雨量1162-1308 mm, 最湿月份平均降雨量148-180 mm, 最干月份平均降雨量16-59 mm, 最干及最湿月份降雨量的差值81-153 mm, 最热月份的平均降雨量108-111 mm。山旺中新世时期的气候波动范围为：年平均温度波动约3℃左右,最冷月份平均温度波动约4℃左右,最热月份平均温度波动约1℃左右,年平均降雨量波动约100 mm左右。总体反映山旺中新世气候温暖潮湿,冬季凉爽,夏季炎热。     

气候变化对巴音布鲁克高寒湿地地表水的影响

通过对巴音布鲁克高寒湿地各特征气候要素的变化分析,研究了近50a来巴音布鲁克高寒湿地地表水环境和气候变化的变化趋势和年际分布特征.结果表明:巴音布鲁克湿地不论冬季还是年平均气温都没有明显的升高趋势,极端最高、最低气温也没有明显变化,但夏季增温幅度高于新疆平均水平;夏季降水量占了全年降水量的68.4%,是巴音布鲁克湿地水体的主要来源.20世纪80年代中期是降水量最少的时期,此后开始逐步增加;开都河的径流量自1987年后呈现逐步增加趋势,并与巴音布鲁克年降水量和年均气温存在良好的响应关系.气候变化对湿地水环境的影响直接关系到湿地的生态系统.     

巴音布鲁克草原不同围封年限高寒草地植物群落演替分析

运用空间代替时间的方法对巴音布鲁克高寒草原不同围封年限的草地进行研究. 结果表明: 随着围封年限的延长, 群落由未围封的天山赖草( Leymus tianschanicus)+黄花棘豆(Oxytropis ochrantha Turcz)逐步向羊茅(Festuca ovina)+紫花针茅(Stipa purpurea) 方向演进. 丰富度指数和多样性指数都是在围封1 a的草地达到最大, 均匀度指数不断增大, 优势度指数在未围封草地最大. 各围封年限草地之间的相似性指数都在65%以上. 围封1 a草地的地上生物量与未围封、围封3a的差异性显著( P <0.05), 其它各样地之间差异性均不显著( P >0.05). 围封草地之间地下生物量(0～30 cm)差异显著( P <0.05), 而未围封草地与围封3 a、 5 a草地地下生物量差异性显著( P <0.05), 与围封1 a草地地下生物量差异性不显著( P >0.05). 随着围封年限的延长, 群落的演替指数和演替度分别为3.53, 4.28, 6.06, 6.43和43.57, 46.35, 52.25, 61.14, 二者都表现为逐渐增加.     

东北地区湿地的特点及形成与演替机制

东北地区湿地类型众多.通过分析解剖东北地区湿地的形成与演替机制,揭示了湿地的形成与演替过程中同时承受着自然与人为两种不同性质驱动力的影响,指出人类活动外在驱动力在较小的时空尺度下起着主导作用,如不加以正确引导而盲目开发,势必将导致湿地环境的恶化.     

云南阳宗海流域过去13000年植被演替与森林火灾

以云南阳宗海1020 cm长的湖泊沉积物岩芯为研究对象,由7个木屑和树叶残体样的AMS  ¹⁴C测年建立岩芯年代框架,以18~19 cm间隔获取52个样品作花粉/炭屑分析,重建了阳宗海流域过去13000年的植被、气候以及森林火灾历史。研究结果表明,过去13000年植被演替、气候变化和森林火灾可分为5个阶段：1）13200~11000 cal.a B.P.,植被以常绿、落叶阔叶混交林为主,气候温凉湿润,森林火灾多发,后期（12300~11000 cal.a B.P.）随着温度和湿度的降低,森林火灾发生愈加频繁;2）11000~8000 cal.a B.P.,松林扩张,阔叶林缩小,气候较上阶段温暖偏干,森林火灾发生次数明显降低;3）8000~5000 cal.a B.P.,松林和常绿阔叶林占优势,且出现暖热性的枫香林,流域内气温升至13000 cal.a B.P.以来的最高值,湿度进一步降低,但森林火灾发生频率低;4）5000~800 cal.a B.P.,松林扩张至最盛,常绿阔叶林收缩,落叶阔叶林成分增加,气温和湿度均明显下降,森林火灾发生频率有所增加;5）800 cal.a B.P.至今,松林和常绿阔叶林收缩,落叶阔叶成分增加,草本植物中禾本科迅速上升,可能与人类活动有关,森林火灾发生频率低。阳宗海花粉/炭屑记录重建的植被、气候和森林火灾史表明,在滇中地区,落叶阔叶成分易引起森林火灾,冷气候导致多发的森林火灾,冷干气候是宜森林火灾发生的气候条件。

     

植被退化对高寒土壤水文特征的影响

在黄河源冻土严重退化地区,采用选择典型区域和样地进行实验和模型模拟的方法,对不同植被退化特征条件下高寒土壤的水分特征曲线、土壤饱和导水率、土壤入渗及土壤水分进行研究.结果表明:Gradner和Visser提出的经验方程θ=AS-B对该地区土壤水分特征曲线有良好的模拟性;不同植被盖度条件下土壤的饱和导水率和土壤入渗有明显的区别,表层0～10cm范围内,黑土滩的饱和导水率和入渗强度最强,30cm以下土层中土壤饱和导水率、入渗强度以及土壤含水量几乎不受植被的影响.随植被退化表层土壤含水量出现明显降低,退化越严重,水分流失越多,最多时能达到38.6%,植被根系最发达的10～20cm范围的土壤含水量流失对高寒草甸土壤环境影响最大,水分流失导致退化草甸恢复难度较大.通过比较研究,在黄河源地区考斯加科夫(Kostiakov)入渗公式f(t)=at-b更适用于该研究区域高寒草甸土壤水分入渗过程的研究.     

祁连山中部地区40 a来气候变化及其对径流的影响

过去４０ａ中,我国西北内陆流域山区气候已发生了显著变化。文章主要对祁连山中部的黑河和计赖河流域山区气候变化进行了分析,并根据气候变化特点计算了气候要素与年径流变化的关系。结果显示,同区径流对气候变化具有十分敏感的反应。不同流域、径流对不同气候要素具有不同的依赖性,这主要与冰川、积雪和冻土等寒区水文要素的分布和规模有关,黑河流域径流呈增加之势,主要与降水量增加密切相关,而计赖河径流则表现为减少的趋势     

高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环影响研究

土地覆盖变化对流域水平衡的影响是流域水学和生态水学研究的关键问题之一。以黄河源区两个典型小流域为研究对象，通过对流域不同植被类型与植被覆盖土壤的水分含量、入渗过程、蒸散发特征的测定，研究了高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环的影响．结果表明：广泛分布于青藏高原河源区的高寒草甸草地，植被覆盖度与土壤水分之间具有显的相关关系，尤其是20cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加；在保持其原有的植物建群和较高覆盖度时，土壤上层具有较高持水能力，降水通过表层向深层土壤的渗透速度缓慢，且具有较均匀的土壤水分空间分布，水源涵养功能明显；高寒草甸草地退化后的高山草甸土壤趋于干燥，持水能力减弱，即使进行人工改良以后，土壤水分含量与持水能力也不会有明显改善．保护河源区原有高寒草甸草地对于河源区水过程意义重大。     

青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应

多年冻土区冻土生态系统对气候变化极其敏感,利用在长江黄河源区实测的高寒草甸和高寒草原植被生物量数据以及青藏高原降水、气温以及地温等的空间分布规律,建立了长江黄河源区高寒草甸与高寒草原等主要高寒生态系统地上与地下现存生物量对气候要素变化的多元回归模型.预测分析表明:如果未来10 a气温增加0.44℃·(10a)^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量分别递减2.7%和2.4%,如果同时降水量小幅度增加8 mm·(10a)^-1,则地上生物量可基本保持现状水平略有减少;在气温增加2.2℃·(10a)^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量年分别平均减少达6.8%和4.6%,如果同期降水量增加12 mm·(10a)^-1,高寒草甸地上生物量可基本维持现状水平略有增加,而高寒草原地上生物量则递增5.2%.高寒草原植被地上生物量对气候增暖的响应幅度显著小于高寒草甸,而对降水增加的响应程度大于高寒草甸.明确高寒草地植被生物量随气候变化的演变趋势,对于青藏高原生态环境保护和研究气候变化对青藏高原生态系统碳循环和河源区水循环的影响具有重要意义.     

青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应 青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应

多年冻土区冻土生态系统对气候变化极其敏感,利用在长江黄河源区实测的高寒草甸和高寒草原植被生物量数据以及青藏高原降水、气温以及地温等的空间分布规律,建立了长江黄河源区高寒草甸与高寒草原等主要高寒生态系统地上与地下现存生物量对气候要素变化的多元回归模型.预测分析表明：如果未来10 a气温增加0.44℃.（10a）^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量分别递减2.7%和2.4%,如果同时降水量小幅度增加8 mm.（10a）^-1,则地上生物量可基本保持现状水平略有减少;在气温增加2.2℃.（10a）^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量年分别平均减少达6.8%和4.6%,如果同期降水量增加12 mm.（10a）^-1,高寒草甸地上生物量可基本维持现状水平略有增加,而高寒草原地上生物量则递增5.2%.高寒草原植被地上生物量对气候增暖的响应幅度显著小于高寒草甸,而对降水增加的响应程度大于高寒草甸.明确高寒草地植被生物量随气候变化的演变趋势,对于青藏高原生态环境保护和研究气候变化对青藏高原生态系统碳循环和河源区水循环的影响具有重要意义.     

气候变化对天山伊犁河上游河川径流的影响

用水量平衡模型研究气候变化对天山降雪比较丰富的伊犁河上游山区河川径流的影响。研究表明，作为西北干旱区水资源主要形成区的山区，由于气温较低和降水丰富，未来气候变化对水资源量的影响将主要取决于降水量的变化，气温升高的影响相对较小。气候的变暖，一方面使径流的年内分配发生变化，月径流峰值减少，时间提前，春季径流增加，而其余季节径流减少，其中夏季减少最多；另一方面将使年径流量的变率增大，这对水资源的利用极淡