草原调查、监测与评价的国际经验和启示

草原调查、监测与评价是掌握草原资源现状和发展动态的首要基础工作。我国的草原调查、监测与评价体系基础薄弱、更新慢、发展滞后，使得我国草原资源底数不清，趋势不明，无法满足草原精细化管理需求。我国草原监管正处于机构改革和职能转变期，总结和分析国际草原大国的先进经验，对我国的草原调查、监测与评价体系进行优化和完善，将有利于我国草原监管能力的提升。本研究系统梳理了美国、加拿大和澳大利亚等国际草原大国在草原调查、监测与评价体系建设方面的经验，以期为我国草原监管制度的完善提供参考。国际经验表明，开展多时间尺度精细监测、设置丰富的监测指标、研发和应用先进的技术手段、建设固定观测网络、开发数据集成管理平台、发展数据传播共享机制、扩大成果应用范围、组建专业技术队伍、鼓励公众参与等做法，更能满足当前多元利益主体间多目标、精细化草原管理需求，值得我国草原监管工作借鉴。     

放牧管理对西藏高寒沼泽植物群落结构和土壤碳氮的影响

对西藏当雄县3种不同放牧管理模式(冬季放牧、冬春季放牧和全年放牧)下的高寒沼泽的植物群落结构和土壤碳氮进行了调查。调查发现,3种放牧管理模式下的高寒沼泽植物群落总盖度差异不显著,而优势物种藏嵩草的高度和盖度差异显著;放牧管理对沼泽群落结构和物种多样性影响较大,随着放牧强度的增加,物种丰富度增加;放牧利用显著降低了高寒沼泽湿地群落优势物种藏嵩草的高度和盖度,其优势度也显著降低,使得高寒沼泽逐渐退化。冬季放牧、冬春季放牧和全年放牧沼泽地上生物量和地下生物量依次降低。同时,随着放牧强度的增加,高寒沼泽表层土壤有机碳氮的含量也显著降低,且高寒沼泽表层土壤碳氮与地上和地下生物量显著正相关。通过对比分析,冬季放牧是当前西藏高寒沼泽较好的放牧管理模式。     

短期围栏封育对高寒草甸植物群落及土壤理化性质的影响

充分了解围栏封育对植物群落及土壤理化性质的影响,是合理制定草甸恢复和利用相关政策、促进当地畜牧业经济可持续发展的关键。本研究通过对西藏三江并流区封育2年的高寒草甸的群落样方调查与土壤理化性质测定,结果表明,比较自由放牧,围封后地上和地下生物量分别提高26.24%和8.94%,但物种多样性指数略有下降;围封后土壤电导率、盐度和总溶解固体分别下降26.50%,29.03%,30.15%;围栏内地上生物量与土壤盐度、总溶解固体、电导率呈显著正相关(P<0.05),地下生物量与硝态氮、温度呈显著正相关(P<0.05);围栏外地下生物量与介电常数、体积含水率呈显著负相关(P<0.05),与铵态氮呈显著正相关(P<0.05)。研究结果表明,2年短期围封对高寒草甸植物群落及其土壤理化性质均有一定改善,可以作为应对草甸退化的干扰手段与管理措施。     

链烷技术检测蝗虫食性方法的研究

为验证链烷技术测定蝗虫食性的精确性,确定蝗虫粪便中链烷的回收率。于2007年夏季在内蒙古太仆寺旗天然草地,用优势植物羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistegenes squarrosa)和克氏针茅(Stipa kylovii)各500g,饲喂360只成虫的亚洲小车蝗(Oedaleus asiaticus)。试验期内每天记录蝗虫实际牧草采食量、采食成分和排粪量,利用气相色谱分析牧草和粪样的链烷含量,应用链烷技术测定蝗虫的牧草采食比例,并与实际值进行比较。结果表明,3种牧草链烷模式存在种间差异;蝗虫粪便中链烷的回收率随链烷长度的增加而线性增加;蝗虫采食羊草、糙隐子草和克氏针茅比例的测定值与实际值存在显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.925 5、0.956 6和0.978 2。因此链烷技术可以精确测定典型草原蝗虫的食物组成。     

草地蝗虫的营养价值

草地蝗虫是一种高蛋白、低脂肪、富含维生素和矿物元素的天然优质可食用、药用和饲用资源，但大量爆发会造成草地植被退化，对草地造成一定的危害。充分了解蝗虫体内营养物质及其变化规律，对其进行合理利用，不仅可以减少蝗虫对草地的危害，还能有效缓解食品、饲料和医药行业的资源危机。本文对草地蝗虫的蛋白质、脂质、矿质元素、维生素和黄酮类物质等营养成分进行总结，并且对其动态变化和开发利用进行分析，以期为更加合理和高效地利用草地蝗虫资源提供参考。     

降雨、积雪以及土地利用复合影响下的额尔齐斯河流域土壤侵蚀分析

在我国西北高寒山区,冰冻圈环境导致土壤侵蚀过程更为复杂。因此,以新疆阿尔泰山额尔齐斯河流域为例,构建模型模拟典型流域降雨、融雪和土地利用变化(LUCC)综合影响下的土壤侵蚀过程,并揭示复合因素影响下土壤侵蚀的放大作用。为此采用InVEST模型分别对2000年、2005年、2010年和2015年土壤侵蚀空间分布进行了详细模拟,并建立了3种情景用于复合影响的分析,分别为降雨和土地利用变化、降雨和融雪变化以及降雨、融雪和土地利用变化对土壤侵蚀的复合影响。结果表明:(1)相较于2000年,2005—2015年3种情景土地利用分别发生1.67%,2.02%和4.19%的变化,使整个流域土壤侵蚀量比单一降雨侵蚀分别增加3.49%,3.02%和3.31%。(2)尽管2000—2015年降雪量仅占年降水量的30.49%,23.10%,38.46%和35.26%,但是融雪的出现致使流域土壤侵蚀量分别增加249.00%,88.00%,843.00%和566.00%,年平均侵蚀量增加了2 008.03万t,降雨和融雪情景下侵蚀量是单一降雨侵蚀量的4.2倍。(3)在融雪的背景下进一步考虑土地利用影响,2000—2015年土壤侵蚀量在此基础上又分别增加了2.99%,2.16%和3.50%。研究结果为寒区融雪影响土壤侵蚀提供了新的证据,为后续寒区水土保持提供了基础理论认知。     

基于GOES数据和弱约束变分的地表水热通量估算

基于弱约束的四维变分方法和陆面过程模式发展了一个地表温度的陆面数据同化系统。本文反演了地球静止业务环境卫星(Geostationary operational environmental satellite,GOES)的地表温度,并将反演的地表温度同化入陆面过程模式,改进陆面过程模式中地表水热通量的估算精度。以弱约束的变分方法通过在代价函数中增加弱约束项代替陆面过程模式动力方程组中存在的模式误差,构建新的代价函数并对其优化,从而改善模式中显热与潜热的估算精度。将GOES地表温度与实测地表温度进行比较,其均方根误差(RMSE)作为试验中的观测误差。选择美国通量网AmeriFlux中2个主要农业站点的气象和通量数据作为试验数据,对同化系统进行驱动和验证。结果表明同化后的地表温度、潜/显热估算精度均有提高。其中,各站地表温度RMSE平均仅为1 K,显热通量平均RMSE下降22 W/m2,潜热通量平均RMSE下降26 W/m2。因此结合陆面过程模式的弱约束变分方法同化GOES反演温度产品估算近地表水热通量的方法是有效且可行的。     

土地利用和地形因子影响下的西藏农业产值空间化模拟

农业产值空间化模拟是客观评价农业生产效率的基础，是科学制定农业发展政策的依据。该文综合运用地统计学方法和地理信息系统空间分析功能，根据海拔高度与农业产值不同的拟合关系将西藏划分为Ⅰ型和Ⅱ型地区，分析了两类区域土地利用和地形因子与农业产值的关系。在此基础上，以土地利用为指示性因子，综合考虑地形因子对农业产值空间分布的影响，运用因子相乘的方法实现了多源数据的融合，建立了西藏农业产值空间化模拟模型。分析模拟结果：Ⅰ、Ⅱ型12个检验样本中共有8个县相对误差小于30%，模拟结果比较理想。同时，该模拟结果能够较好地反映西藏农业整体发展水平低，80%以上的农业用地每平方公里产值低于5400元， “一江两河”流域和昌都地区农业产值相对较高的实际情况。这有助于正确认识西藏的农业发展状况，为区域可持续发展服务。     

不同生境祁连圆柏径向生长对气候变化的响应

通过在青海都兰曲什岗地区建立不同生境的祁连圆柏树轮宽度年表及分析,揭示了不同微环境下祁连圆柏的径向生长对气候变化的响应。从标准轮宽年表的统计特征来看,森林中部年表的平均敏感度、标准差以及序列间的相关系数等统计量均高于其他地点,而凹地年表的上述统计量都较低;各序列之间的相关分析表明,无论在高频变化还是在低频变化上,森林上限年表与其他各采样点的年表均存在较大差异,这种差异在低频变化上尤为明显;采样点轮宽年表与气候资料的相关分析表明,森林中部、下限及水分条件相对较好的凹地,树木径向生长主要与当年6月份降水量之间存在显著的正相关关系,而与同期月平均最高温度之间存在显著的负相关关系。值得提出的是,森林上限祁连圆柏的径向生长与当年7月份温度之间存在极显著的正相关关系。该研究所揭示的不同生境树木生长特性及其对气候响应的差异,一方面对于模拟不同微环境下树木生长对全球变化的响应具有重要意义,另一方面对于利用同一地区的树轮资料重建不同气候要素提供了依据。      

土壤盐分及干旱胁迫对皂角幼苗生长和叶片保水力的影响

研究皂角在土壤盐分和干旱胁迫下生长性状和叶保水力,旨在为各种土壤条件下栽培皂角提供理论依据。采用盆栽试验,对苗木存活率、胁迫症状进行调查,对苗高、生物量、叶片保水力进行测定。结果表明,皂角的存活率、苗高、生物量及根系比重在干旱、轻度盐分和中度干旱与盐分的交叉胁迫处理下,均能维持在较高的水平;叶保水力在各个胁迫条件下均高于对照。盐旱交叉胁迫下水分含量越高,越有利于皂角在盐分下的生长。