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.     

山脉走向对降水中δ18O垂直递减率的影响——以黑河流域上游祁连山区为例

准确定量计算降水中稳定同位素的垂直递减率对水文、古气候及古海拔高度重建等研究有重要意义.使用方差分析方法,分析了黑河流域上游祁连山区3个站点2007年10月至2008年9月降水中δ¹⁸O与海拔的关系.结果表明：由于青藏高原北缘气候特征受西风环流控制,水汽的主要运移路径与祁连山脉走向基本平行,导致降水过程中缺乏水汽沿海拔爬升的过程,以及存在广泛的水汽混合等因素的影响,使得在显著性水平α=0.05下,祁连山区海拔1600～3300 m之间降水中δ¹⁸O在年尺度和季节尺度上均没有表现出明显的高程效应,其年均值为-7.1‰.结果说明除水汽来源外,山脉走向与主要水汽运移轨迹之间的空间关系也是影响降水中稳定同位素特征的重要因素.最后,讨论了青藏高原降水δ¹⁸O垂直递减率的区域变化特征.     

祁连山南坡不同海拔土壤与植被位移后土壤碳氮的短期变化特征

在祁连山冷龙岭南麓坡地进行不同海拔的土壤植被的整体双向移地实验,以探讨气候变化对土壤碳、氮含量及其比例的影响.结果表明: 土壤植被移植后土壤因原生状态不同而存在差异,移地后土壤有机质含量总体表现出随海拔升高而升高,部分移植后在海拔3 600～3 800 m处略有下降;土壤全氮变化比较复杂.从不同高度移植到各海拔后,除从海拔3 400 m移到各海拔的土壤碳氮比先升高后降低外,其它3个高度移植后土壤碳氮比随海拔升高而升高.受气候影响和原生植被类型差异,土壤碳、氮及碳氮比波动变化明显.     

祁连山南坡不同海拔土壤与植被位移后土壤碳氮的短期变化特征

在祁连山冷龙岭南麓坡地进行不同海拔的土壤-植被的整体双向移地实验,以探讨气候变化对土壤碳、氮含量及其比例的影响.结果表明:土壤-植被移植后土壤因原生状态不同而存在差异,移地后土壤有机质含量总体表现出随海拔升高而升高,部分移植后在海拔3 600～3 800m处略有下降;土壤全氮变化比较复杂.从不同高度移植到各海拔后,除从海拔3 400m移到各海拔的土壤碳氮比先升高后降低外,其它3个高度移植后土壤碳氮比随海拔升高而升高.受气候影响和原生植被类型差异,土壤碳、氮及碳氮比波动变化明显.     

祁连山区能量场特征与降水分布的关系分析

采用祁连山地形云野外观测的资料,分西南气流移动、西南气流阻塞、西北和平直西风气流型,用三维插值方法分型计算湿静力总温度Tσ场和总降水场,分析了不同的大尺度流型下冷龙岭西段降水分布与能量场特征的关系.对比山脉南北坡与山外同高度Tσ的日变化,发现山坡Tσ全天高于山外,山脉呈高能岛其外围有能量锋,不同流型下南北坡能量锋强度和...     

不同海拔祁连园柏树轮和叶片δ13C值的变化

测定了不同海拔的祁连园柏(Sabina przewalskii)树轮和叶片δ13C值以及叶片光合色素、可溶性糖和氮含量.结果表明: 树轮δ13C值重于叶片δ13C值, 并且没有明显的海拔趋势; 叶片δ13C值与叶片光合色素含量明显负相关, 但与叶片氮含量和可溶性糖含量没有相关关系; 近50 a来树轮δ13C值越来越低, 尽管不同海拔的树轮δ13C值的下降程度存在差异.叶片和树轮δ13C值的变化可能主要受气孔运动的影响, 近50 a来树轮δ13C值的下降是由于人类活动造成的.     

东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖植物群落物种多样性研究

以东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖为研究区,探讨了该区山地-荒漠生态系统的植物种类组成、植被类型及群落物种多样性特征.结果表明:该区共有高等植物33科93属133种,植物生活型组成以草本植物居多.群落物种多样性测度指数的主成分分析结果显示,物种丰富度指数(R)、Pielou均匀度指数(Jsi)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson优势度指数(C)能很好地描述群落结构和组成特征.其中,多样性指数、均匀度指数和丰富度指数的变化趋势基本一致,优势度指数则和前三者呈负消长的关系.随着海拔升高,群落物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数变化均呈现单峰分布格局,即植物群落的物种多样性在山前荒漠生态系统和高海拔山地生态系统中较低,而在中海拔地区达到最大.     

祁连山区风吹雪对积雪质能过程的影响

风吹雪是山区积雪水文过程的重要组成部分. 采用祁连山区冰沟流域2008年积雪期观测数据, 通过对风吹雪实地观测分析、风吹雪的发生概率、风吹雪迁移以及风吹雪升华等分析, 从野外观测、计算模拟两个方面对祁连山区风吹雪质能过程进行了详细探讨. 结果表明: 位于流域海拔较高处(海拔4 146 m)的研究区垭口站, 风吹雪现象较为显著, 因之造成的积雪重新分布极为严重. 垭口站风吹雪频发于冬季及初春融雪未发生时, 积雪在风速作用下迁移量较大; 而进入融雪期之后, 因气温上升、雪面融化以及再冻结, 风吹雪发生概率急剧减小. 风吹雪在积雪升华中占有较大比重, 2008年积雪期, 垭口站风吹雪升华估算值约占积雪升华(包括雪面升华)的41.5%.     

阿尼玛卿山不同海拔祁连圆柏树轮宽度年表特征对比分析

利用阿尼玛卿山地同一坡面的不同海拔高度获取的4组树木年轮样本,建立了不同海拔梯度的树轮宽度指数年表.各年表中较高的信噪比SNR和样本总体解释量EPS表明,各采样点树木中含有较多的共同环境信息,从低海拔向高海拔的递减反映了高海拔小生境差异对树木生长影响较大;平均敏感度和标准差随海拔升高呈先递减后递增的趋势.气候因子对整个坡面的树木生长起着主导影响,其中气温的作用更大一些.可靠年表的平均序列长度随海拔升高变短,表明树木生长是沿着山坡逐渐向上迁移的.不同海拔树轮宽度可靠年表间高频变化一致,10 a滑动的高生长和低生长的不一致则反映了低频变化的差异.相关分析表明,生长在森林上限的树木对环境因子的响应滞后于森林下限,生长在最大降水高度附近的树木对环境因子响应的敏感性最低.     

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。     

黑河上游祁连山区土壤可培养细菌群落生境的垂直分异特征

利用PYGV、 R2A、 NB和Czapek 4种培养基, 研究了不同海拔下黑河上游祁连山区土壤细菌群落结构的变化规律.结果表明: 可培养细菌数量为4.6×10⁶~37.0×10⁶CFU·g^-1, 随海拔升高明显减少; 基于16S rRNA基因序列分析共发现了7个门、 19个属、 26种细菌, 其中Agreia pratensis, Mucilaginibacter ximonensis, 嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)和氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans)四种细菌是优势种; 嗜冷冷杆菌的相对丰度在高海拔地区明显增加, Agreia pratensis的相对丰度随海拔升高而降低; 细菌的多样性随海拔升高呈现出先升高后降低的趋势. 冗余分析(RDA)显示, 可培养细菌数量与海拔呈显著负相关, 细菌的多样性与植被指数和土壤理化性质均存在明显的相关关系, 说明可培养细菌数量主要受海拔的影响, 而植被和土壤理化性质是影响细菌群落多样性的主要因素.     

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...     

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.     

积雪对祁连山区黑河上游活动层热状态的影响研究

积雪对多年冻土活动层和近地表的热状态具有重要影响。然而,积雪对祁连山区黑河上游地区多年冻土热状态的影响机制尚不清楚,迫切需要可靠的野外观测数据进行定量研究。基于两个典型野外监测站点2012—2019年观测数据,分析积雪对表面能量平衡、5cm地表热通量及活动层热状态的影响。结果表明:厚度约21cm的积雪在秋冬季对活动层具有保温作用;2013—2018年,俄博岭(EB)和野牛沟(PT1)监测场,活动层厚度分别为61～86cm和159～164cm,平均活动层厚度分别为74.2cm和162.1cm。受积雪影响,相隔两年(2015—2017年)的活动层厚度变化达25cm。定量分析了祁连山积雪对多年冻土热状态的影响,为未来祁连山相关研究提供重要资料。     

祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川变化研究

2009年7月对祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川进行了野外考察, 对冰川周围布设测量控制网, 并利用GPS-RTK技术测量了冰川表面高程与面积、 末端等信息, 同时使用加拿大EKKO型探地雷达测量了冰川厚度. 结合1972年航测1973年调绘出版的地形图以及1995年与2009年两景TM影像等资料, 分析研究了宁缠河3号冰川自1972年以来的变化. 结果表明: 宁缠河3号冰川近37 a以来萎缩严重, 冰川末端退缩约6%, 面积减小13.1%, 冰川体积减少35.3%; 冰川主要以减薄的形式在萎缩, 冰川平均厚度由1972年的36.8 m, 减为2009年的27.4 m. 周边站点气象资料表明, 该区域近几十年来出现不同程度的升温, 是导致冰川快速萎缩的主要原因.     

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。     

黑河流域中下游地区植物物种生存域研究

基于对地境和根群的认识, 从系统论的角度首次提出了植物物种地境稳定层及生存域概念, 运用多种理化指标的组合状态对黑河中下游多年生植物物种地境稳定层层位进行了确定, 深度范围为40~100 cm.根据各典型植物物种地境稳定层的水土条件相应地圈划了它们的生存域, 并提出了黑河下游地区植被分布与地境关系的一些新认识.      

Research on Temporal and Spatial Variation Characteristics of Vegetation Cover in Qilian Mountains from 1982 to 2006

Based on GIMMS NDVI data of Qilian Mountains region during 1982-2006, using the maximum synthesis, mean method, slope analysis and correlation analysis, the spatial and temporal changes of vegetation cover and its correlations with climatic factors were studied in Qilian Mountains. The results showed that: ①Vegetation NDVI of Qilian Mountains increases from west to east in general, showing the distribution pattern of much more vegetation in east regions than in west regions; ②Vegetation NDVI of Qilian Mountains has generally increased in the past twenty five years, but there are obvious spatial differences, especially vegetation NDVI of middle and east regions increase obviously; ③There have been obvious differences on spatial variation of seasonal NDVI in the past twenty five years in Qilian Mountains, and the increased area of vegetation NDVI is the largest in summer, followed by autumn, spring, but the most reduced area of vegetation NDVI is in winter. The regions of increased vegetation NDVI concentrate on southern mountain of Qinghai Province and in Buha River Basin, while the regions of reduced vegetation NDVI concentrate on Wushaoling, Lenglongling and Daban mountain in each season; ④The correlations between monthly average vegetation NDVI and temperature and precipitation are very significant, which indicates that temperature and precipitation are the main factors affecting the change of vegetation NDVI in Qilian Mountains, but intensive human activities are also important factors affecting the change of vegetation NDVI in some areas.