祁连山青海云杉(Picea crassifolia)夜间树干液流特征及影响因素

利用SF-300树干液流仪对祁连山中段青海云杉(Picea crassifolia)2011年生长季树干液流进行监测, 研究了在典型天气条件下青海云杉的夜间树干液流特征, 以及气象因子和树形特征对其夜间液流变化的影响. 结果表明:典型晴天、阴天, 夜间树干液流速率分别在(2.78±0.64)~(5.02±1.06) g·cm^-2·h^-1、(2.31±0.62)~(3.94±1.22) g·cm^-2·h^-1之间波动, 其平均值分别为(3.55±0.28) g·cm^-2·h^-1、(3.06±0.24) g·cm^-2·h^-1; 夜间树干液流量分别占当日总液流量的(34.51±6.20)%、(46.06±11.20)%. 夜间树干液流速率与饱和水汽压差、气温呈显著相关关系, 与风速相关性不显著; 夜间树干液流与胸径、树高、边材面积、胸径平方与树高之积呈显著线性相关, 与冠幅相关性不显著. 青海云杉夜间树干液流的变化是其生理特征与环境因素综合作用的结果, 夜间树干液流可能用于夜间蒸腾和植物体内部的水分补充.     

土壤冻融过程对祁连山森林土壤碳氮的影响

利用祁连山区3个气象站常年监测的冻土与温度资料,研究了0~60 cm层次土壤有机碳和全氮分布及与海拔高度、土壤温度的关系,并在室内模拟研究了冻融过程（-20~15 ℃）对祁连山青海云杉林和高山灌丛林土壤有机碳和氮矿化过程的影响. 结果表明：土壤的有机碳和全氮含量随海拔上升呈增加趋势,土壤有机碳和全氮含量与海拔呈显著正相关关系,与土壤温度呈显著负相关关系. 室内模拟实验表明,经过多次冻融循环过程,冻融处理抑制了土壤有机碳矿化过程,对照处理土壤有机碳矿化速率高于冻融处理. 冻融次数也是影响土壤有机氮矿化的一个重要因素,经过42次冻融,青海云杉林和高山灌丛林土壤中有机氮质量分数分别提高了2.42倍和2.82倍. 土壤冻融过程促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积.     

青海云杉(Picea crassifolia)边材心材边界的确定及树干传输水分的空间格局

利用染色法和SF-300树干液流仪分别区分了青海云杉树木的边材与心材的边界, 并用树干液流法研究了青海云杉树干传输水分的空间格局.结果表明: 染色法与树干液流法均能有效区分青海云杉树木的边材与心材, 但染色法更方便、 快捷; 利用染色法测定的青海云杉树木边材宽度与其胸径大小呈指数函数关系.青海云杉树干液流速率从边材外缘向里逐渐增大, 达到最大值后又逐渐减小, 其水分传输格局基本呈对称分布的.     

人为土壤有机碳的分布特征及其固定意义

文章在分析不同类型的人为土壤形成过程及其特点的基础上研究了人为土壤有机碳含量、分布年龄与同位素组成特征。结果表明,人为土壤中有机碳的含量分布不同于起源土壤或者相应的非人为土壤,主要体现在有机碳含量降低的缓慢和不规则性以及有机碳含量的相对富集。通过计算证明人为土壤的有机碳密度高于相邻土壤或起源土壤。放射性碳测定表明人为土壤中的有机碳年龄较老,说明了有机碳在这些土壤中存在的相对稳定性。土壤有机碳的稳定同位素组成分析表明,土壤中深层的有机碳与现代有机碳来源不同,也表明了土壤中有机碳的稳定存在。文章还分析了人为土壤中有机碳富集和稳定的可能机制,包括物理、化学和生物学机制,认为就有机碳的固定而言,人为土壤是一种具有最佳管理方式的可持续利用的土壤资源     

祁连山黑河上游多年冻土区不同植被类型土壤有机碳密度分布特征

山地多年冻土的异质性影响其植被类型的分布特征,且对有机碳的分布也具有重要影响。通过采集黑河上游多年冻土区三种典型植被类型（高寒沼泽草甸、高寒草甸、高寒草原）8个活动层的土壤样品,测定其土壤有机碳密度及其理化性质。结果表明：高寒沼泽草甸土壤有机碳密度最高（49.50 kg·m^-2）,高寒草甸次之（11.22 kg·m^-2）,高寒草原最低（7.30 kg·m^-2）。土壤有机碳密度的剖面垂直分布特征具有差异性,高寒沼泽草甸土壤有机碳密度随深度变化不明显,高寒草原和高寒草甸土壤有机碳密度随深度逐渐减小,存在显著的表层聚集性。有机碳密度与土壤含水率和细粒含量呈显著正相关,与pH值呈显著负相关关系。一般线性模型结果表明土壤含水率、pH值和土壤颗粒组成解释了96.39%的有机碳密度变异,其中土壤含水率贡献了81.53%,pH值和土壤粒度分别贡献了9.33%和4.75%。研究表明多年冻土区不同植被类型土壤有机碳密度分布特征具有明显差异,山地多年冻土土壤含水率是控制有机碳密度分布特征的重要影响因素。     

中国土壤有机碳库量与农业土壤碳固定动态的若干问题

在整理和统计国内对土壤有机碳及其变化的文献资料基础上,着重讨论中国土壤有机碳库及其分布、不同时期土壤有机碳的变化以及最近时期有机碳的固定趋势,分析我国不同土壤有机碳的保护机制的特点,期望对于我国当前土壤有机碳库与全球变化研究提供参考依据。我国总土壤有机碳库的估计在50—180Pg之间。估计我国表层土壤有机碳库为20Pg,它主要分配于几个与湿地和水成过程有关的土壤类型,且水稻土占有较大比例。因而我国人为土的管理在陆地生态系统碳循环与全球变化上有重要意义。     

祁连山中东部青海云杉径向生长对气候变暖的响应差异

气候变暖对森林生态系统产生了深刻影响,而树木生长对气候变化做出了不同的响应。本研究利用采自祁连山中、东部不同海拔梯度的青海云杉（Picea crassifolia）树轮样本,分别建立了中部和东部6个树轮宽度年表,分析了树木径向生长与各气候要素的关系以及随时间变化的稳定性。结果表明：祁连山中部青海云杉对降水和scPDSI较东部更为敏感。中部树轮宽度年表与当年5—7月的scPDSI极显著正相关（P<0.001）,东部树轮宽度年表与前一年9月和当年5月scPDSI显著正相关,表明中部LCH区域青海云杉径向生长主要受当年5—7月土壤水分条件的限制;东部XYH区域则受前一年9月和当年5月的土壤水分的限制。20世纪80年代中东部温度显著升高（P<0.001）,中东部树木生长受高温引起的干旱胁迫增强;20世纪90年代以后,由于中部降水增加而东部降水变化不明显,中部树木生长干旱压力得到缓解,东部森林受干旱的限制作用增强。此外,中东部青海云杉与温度、降水和scPDSI的相关关系逐渐趋向一致,未来气候的持续变暖或许将减小中东部树轮-气候关系的差异。     

祁连山青海云杉叶片δ~(13)C特征及其与生理指标关系

以祁连山青海云杉叶片为研究对象,通过测定叶片稳定碳同位素比率(δ13C)、叶片含水量(LWC)、脯氨酸含量、灰分含量、碳含量、氮含量、碳氮比、土壤含水量(SWC)等指标,探讨不同水分梯度下叶片δ13C的控制因子.结果表明,祁连山青海云杉叶片δ13C值在-28.9‰～-25.4‰之间变化,平均值为-27.3‰.沿河西走廊从东到西的干旱梯度(降水量逐渐减少),叶片δ13C表现出偏正的趋势.叶片δ13C与LWC和脯氨酸含量呈显著正相关关系,与灰分含量、SWC显著负相关.叶片δ13C值在青海云杉种内分布稳定,主要是由自身的遗传特性所决定,同时与生长环境条件也有一定的关系,其中土壤可利用水分是最主要的限制因子.叶片灰分含量是δ13C值的可选择性替代指标.     

祁连山不同草地类型区土壤有机碳组份的差异

为明确高寒地区土壤有机碳库的组成及稳定程度,选择祁连山地区3种草地类型区（高寒草甸、高寒草原和高寒沼泽草甸）为研究对象,分层对0～50 cm土壤中重组、轻组组分进行分离提取,测定并分析重组有机碳（heavy fraction organic carbon,HFOC）和轻组有机碳（light fraction organic carbon,LFOC）含量.结果表明,不同草地类型对土壤HFOC和LFOC含量及其分配的影响不同,HFOC、LFOC含量在土层间均具有明显的垂直变化,呈上高下低趋势,各区域间差异明显;高寒沼泽草甸LFOC含量最高,高寒草原次之,高寒草甸最低,即不同草地类型区土壤有机碳库稳定程度大小依次为：高寒草甸>高寒草原>高寒沼泽草甸;土壤pH、含水率、TC、SOC、TN含量与C/N值与土壤HFOC、LFOC含量呈极显著相关（p<0.01）.综上,祁连山草地生态系统土壤有机碳库组成及稳定程度受草地类型、土壤理化性质及环境变量影响.     

东北平原土壤有机碳分布与变化趋势研究

在多目标区域地球化学调查基础上,采用"单位土壤碳量"方法计算土壤碳储量,显示东北平原(约23万km2)土壤有机碳总体分布:表层(0～0.2m)土壤有机碳为768.07Mt,碳密度为3327.8t/km2;中层(0～1.0m)为2978.41Mt,碳密度为12904.7t/km2;深层(0～1.8m)为3729.16Mt,碳密度为16157.5t/km2。东北平原土壤碳密度处于全国平均水平。土壤碳密度由东北平原南部(辽宁)、中部(吉林)到北部(黑龙江)从暖温带、温带向寒温带过渡呈现增高趋势,其中表层土壤碳密度由2284.2、3436.7增加到3861.5t/km2。与第二次土壤普查比较,20年期间东北平原表层土壤有机碳总体减少320.59Mt,占29.4%,年均减少16.03Mt,年均递减率1.73%。表层土壤碳密度由南向北依次减少1060.6、1646.4、1300.2t/km2,平均减少1389.0t/km2。不同生态系统和土地利用类型土壤有机碳减少程度不同。采用土壤碳密度比方法研究生态系统之间土壤碳密度动态平衡关系,研究土壤有机碳储量及其变化趋势,为进一步探讨土壤有机碳分布分配特征及土壤固碳潜力等提供科学依据。     

祁连山及周边地区降水与地形的关系

利用祁连山区及其周围(90°～104°E,32°～42°N)1960—2004年55个气象站点白天08:00—20:00时、夜间20:00—08:00时和全天20:00—20:00时逐日降水资料,分析了不同降水强度的时空分布特征及其与海拔的关系,得出了不同降雨强度以及不同季节最大降水总量出现的海拔.小雨日数与海拔较为密切,呈线性增长;中雨以上与坡向、地理位置有关,在海拔4850m附近降雨日数最多为143d.降雨日数和总量在海拔3700m左右达最大峰值,而在海拔2700m附近为次大峰值.进一步利用干湿年资料诊断分析出祁连山区最大降水高度的出现除了受地面海拔的影响外,很可能与高低空两个最大相对湿度中心及相应较强的冷空气活动中心出现高度关系密切.     

祁连山地区不同植被生态系统固碳价值量估算及时空演变分析

基于改进的CASA模型测算祁连山地区植被净初级生产力（NPP）物质量, 并进一步基于光合作用方程式、 碳循环过程模型估算了研究区2005年、 2010年、 2015年植被、 土壤固碳量及价值, 旨在定量分析该区域不同植被生态系统植被、 土壤固碳价值时空演变情况, 为制定更科学合理的碳管理措施提供科学依据。研究表明： 祁连山地区2005 - 2015年植被、 土壤固碳价值呈递增趋势, 2005年、 2010年、 2015年植被、 土壤固碳价值分别为515.95、 356.56亿元; 491.05、 404.36亿元; 581.55、 465.65亿元, 土地类型的改变使得植被、 土壤固碳分别增长12.72%、 30.39%。从空间分布上看, 东部植被、 土壤固碳量明显高于西部, 林地固碳能力最高, 单位面积固碳量为10.19 t·hm^-2。草地是研究区分布最广的植被, 且其对该地区植被、 土壤固碳贡献比为51.13%、 49.34%。     

祁连山大野口流域土壤水热空间变化特征研究

土壤水热对水源涵养功能的发挥影响较大,为了研究流域空间上的水源涵养功能变化规律,在祁连山大野口流域布设90个土壤水热监测探头,对已取得的100多万个数据采取相关分析、变异系数等方法,研究土壤水热空间的变化特征.结果表明:随海拔增大,土壤水分呈波动性增大趋势,增大率约为2.35%·(100m)^-1,土壤温度呈波动性降低趋势,降低率约为0.74℃·(100m)^-1.半阴坡土壤水分比半阳坡高1.2倍、比阳坡高1.7倍,半阳坡土壤水分比阳坡高1.4倍.半阴坡土壤温度比半阳坡低1.6倍、比阳坡低2.2倍,半阳坡土壤温度比阳坡低1.3倍.土壤水分与其深度呈二次函数的抛物线变化关系,土壤温度与其深度呈线性函数关系,深度每增加10 cm,其温度降低约0.536℃.亚高山灌丛林比乔木林土壤水分高1.5倍、比草地高1.7倍,乔林比草地土壤水分高1.2倍.亚高山灌丛林比乔木林土壤温度低1.6倍、比草地低2.3倍,乔木林土壤温度比草地低1.4倍.高海拔半阴坡灌丛林土壤温度变化最剧烈,低海拔阳坡草地土壤变化较小.研究成果可为探索流域水资源管理及利用提供科学依据和参考资料.     

祁连山区森林景观格局对水文生态效应的影响

在地理信息系统ArcGIS环境下,结合1987-2001年的水文资料,用Spatial Analyst、Hydrologic Modeling等扩展模块,对祁连山中段北坡大野口河流域和海潮坝河流域的景观格局与水文特征进行比较分析,结果表明:大野口河流域的景观组分以低海拔的草地和乔木林占优势,草地所占面积最大,整个景观较为破碎;海潮坝河流域的景观组分以高海拔的裸地和灌丛占优势,裸地所占面积最大,景观破碎化程度相对较低。大野口河流域的蒸散发占降水量的61%,流域径流系数为0.39;而海潮坝河流域的蒸散发占降水量的41%,流域径流系数为0.59。研究表明,导致两流域生态水文效应相差较大的主要原因是两流域不同的景观格局。     

祁连山地区林下地被物持水量与采样方法的关系研究

林下地被物持水量的准确计算对生态环境脆弱的寒区水文功能的模拟和预测尤为关键。本研究以青藏高原北麓的祁连山典型流域为研究区,对原状和散状两种采样方法下,青海云杉林下苔枯层（苔藓与枯落物形成的层状结构）持水特征参数的差异进行分析,探讨不同采样方法在林下苔枯层水文特征研究时的影响。本研究中原状样本采用PVC管取样,散状样本采用尼龙网袋取样,获得2 596个实验数据。研究发现平均厚度为14.3 cm的原状苔藓与苔枯样本最大持水量分别为2.29 kg·m^-2与5.42 kg·m^-2,最大持水率分别为2 071%与890%,散状苔藓最大持水率为610%。苔枯层与苔藓层的最大持水量差异显著,苔枯层相比苔藓层具有更好的保水功能,林下地被物水文特征量化时应区别对待;相比于原状样本,散状采样方法下苔藓层的最大持水率被低估近70.5%,即在散状采样方法下,林下苔藓层的最大持水率会被严重低估;地被物脱湿曲线为幂函数,蒸发时长为4.8~5.6 h,关键参数的估算对于地被物水分蒸发过程的模拟和预测具有重要参考价值。不同采样方法对地被物持水量的估算差异显著,实践中应根据实验目的和研究对象,选择合适的采样方法。