冶力关国家地质公园崩滑—碎屑流危险性评价初探

“崩滑—碎屑流”是包含有崩塌、滑坡、泥石流的一类特殊运动形式,具有速度快、滑程远、危险性高等特征,确定其分布区域是进行灾害防治的基础。冶力关国家地质公园地处青藏高原东北缘,区内地质环境条件复杂,中小规模崩滑—碎屑流在园区局部呈密集分布。选取11个相关影响因素,借助ArcGIS与maxEnt进行崩滑—碎屑流的危险性评价。结果表明:崩滑—碎屑流主要发育在石炭纪、二叠纪地层中,基岩表面多裸露、破碎,物源类型以风化岩质为主; 极高危险区与高危险区位于研究区的西北部和南部,占总面积的8.71%; maxEnt训练数据集的AUC值为0.982,测试数据集的AUC值为0.964,灾害点密度随危险性等级的升高而增加,与危险性等级的划分原则相符。该研究结果反映了在高寒气候环境下,极低的地表温度与反复冻融的冻胀力不直接诱发崩滑—碎屑流,但昼夜温差与季节性温差可能加速了岩土体的崩解变形与裂隙扩大,同时maxEnt的高精度评价能够为同类型地质公园的灾害治理及其评价提供借鉴。     

黄河源区高寒退化草地鼠丘对土壤风蚀作用的影响

为阐明高寒草地鼠丘土壤风蚀特征和规律,以青海省河南县退化草地区域内的鼠丘为研究对象,采用野外人工模拟风力侵蚀试验方法,对不同风速条件下鼠丘大小、形状、土壤含水量及含根量对土壤风蚀作用的影响进行了研究。结果表明:高寒草地鼠丘土壤的风蚀量随着风速的增加而增加,风速从6 m/s逐步增加到12 m/s时,鼠丘土壤流失量增加1.22～1.79倍,且土壤流失量与风速和鼠丘大小呈正比。同等条件下,鼠丘形状不同时其土壤风蚀量也不同,3种类型的鼠丘土壤风蚀量的大小依次为半球型>凸凹型>平缓型,其中半球型鼠丘土壤流失量比凸凹型和平缓型鼠丘分别增加了35.5%,92.6%,且侵蚀前5 min是土壤风蚀速率最敏感的时期。土壤流失量随植被根系和土壤含水量的增加而减小,说明鼠丘内的植被根系以及土壤含水量对土壤风蚀量具有抑制作用,是鼠丘土壤风蚀的重要抗蚀因子。     

QUANTITATIVE ASSESSMENT OF DEGRADATION CLASSIFICATIONS for DEGRADED ALPINE MEADOWS (HEITUTAN), SANJIANGYUAN,WESTERN CHINA

Improving our understanding of abiotic and biotic thresholds that are transgressed during ecosystem degradation is vital for effective landscape‐level restoration. Establishing logical and consistent typologies of degradation is an important first‐step in this process. Areas of degraded alpine meadow in western China are referred to as Heitutan (or ‘black soil beach’) and cover vast areas. Previously, four classes of grassland degradation have been differentiated in this large area: non‐degraded alpine meadow and moderate, severe and extreme Heitutan . We evaluated existing field‐based classifications of Heitutan in the Sanjiangyuan region, and examined the criteria on which these classifications are made, by using multivariate statistical approaches. First, we asked whether existing qualitative classifications, based on vegetation cover and the abundance of impalatable plant species, adequately describe the nature of degradation at different locations. We then used a suite of vegetation and soil measures collected across 175 sites spanning a range of degradation conditions to develop a new quantitative assessment of degradation across the alpine meadows of the Qinghai‐Tibetan Plateau. Hierarchical classification highlights two broad classes of degradation: non‐degraded alpine meadow and degraded Heitutan . The non‐degraded category effectively combines the non‐degraded grassland and moderate classes, whereas the degraded Heitutan combines the severe and extreme Heitutan classes. Ordination analyses suggest that the four previously recognized classes of degradation intergrade. Of the 14 biophysical variables used to classify subsites on the basis of their degradation, bare ground area and vegetation cover are the two most useful predictors of grassland condition and associated ecological threshold conditions. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

环青海湖区退化芨芨草群落的土壤碳密度特征

通过对环青海湖区退化芨芨草群落的土壤容重和有机碳含量的测定分析,确定了退化芨芨草群落的土壤碳密度特征。结果显示,重度退化芨芨草群落的土壤容重显著大于中度退化芨芨草群落的土壤容重。重度退化芨芨草群落土壤有机碳含量普遍低于中度退化芨芨草群落,特别是两者表层土壤有机碳含量差异极为显著(p0.001)。在0—100cm剖面上,中度退化芨芨草群落土壤有机碳含量总体呈减少趋势,重度退化的则呈现减少和先增加后减小的两种变化趋势。芨芨草群落土壤有机碳密度跟有机碳含量变化趋势一致;芨芨草群落土壤有机碳主要集中在0—30cm土层,中度和重度退化下该深度土壤有机碳密度分别为7.35和2.92kg/m2,占整个剖面有机碳密度的57.45%和63.06%;环青海湖区中度和重度退化芨芨草群落剖面土壤有机碳密度为12.79和4.63kg/m2。     

东祁连山高寒草地土壤微生物三大类群的时空动态特征

通过对2005年和2006年东祁连山高寒草地4种不同草地类型(珠芽蓼草地、禾草草地、沼泽草地、嵩草草地)土壤3大类群微生物(真菌、细菌、放线菌)数量的时空动态进行研究。结果表明:(1)不同空间层次草地土壤3大类群微生物数量变化均较大,0-10 cm土层的数量为10-20 cm土层的1.02~3.89倍;(2)不同植被下土壤3大类微生物数量季节变化各有其自身的特点,年际变化也不一致;(3)不同植被下同一时间草地土壤三大类群微生物总数量差异较大,为0.83×107~4.71×107个/g;(4)三大类微生物中,细菌数量最大,放线菌次之,真菌最小,分别占微生物总数的48.9%~67.69%,32.18%~48.96%和0.08%~0.25%。     

高寒牧区草地生态系统健康动态评价——以甘南地区为例

基于"压力-状态-响应"(pressure-state-response,PSR)模型,从压力、状态、响应3个层面选取17个指标构建了甘南州高寒牧区草地生态系统健康评价体系。采用AHP层次分析法,对甘南州2001-2013年草地生态系统健康进行了动态评价,并结合GIS/RS技术,分析了甘南州草地生态系统健康状况空间变化特征。评价结果表明,1)草地生态系统健康等级为低健康水平、较低健康水平、中等健康水平、较高健康水平及高健康水平的区域分别占总面积的3.82%、23.5%、0.82%、53.06%及18.81%。卓尼、舟曲、迭部、玛曲、碌曲草地生态系统为较高健康水平,合作、临潭、夏河为较低健康水平。2)近13年来,甘南州高寒牧区草地生态系统健康负向变化趋势明显,占总面积的68.01%,27.75%的面积呈稳定变化趋势,呈正向变化的区域仅占总面积的4.18%。     

Pa、SPI和SPEI干旱指数对青藏高原东部高寒草地干旱的响应比较

利用甘南州及周边地区33个气象台站1965-2013年的降水和温度数据,比较分析了降水距平指数(Pa)、标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)对高寒草地干旱响应的有效性,并结合历史旱灾统计资料进行了结果验证。结果表明,从Pa指数、SPI指数、SPEI指数与草地NDVI的相关分析可以看出,SPI_6和SPEI_6与草地NDVI关系较好,Pa、SPI_1、SPEI_1、SPI_3、SPEI_3不足是波动不稳定,SPI_(12)、SPEI_(12)对干旱的反应表现出一定的滞后性。SPI_6和SPEI_6均适于定量研究高寒草地的干旱状况,结合历史统计资料验证,两项干旱指数监测效果相对较好。本研究结果将为有关青藏高原高寒草地的干旱研究提供有益的参考。     

围栏措施对青藏高原高寒草甸群落结构和稳定性的影响

人工条件下高寒脆弱生态系统群落结构及其稳定性的变化是研究其生态功能的重要内容。本研究以乌玛塘高寒草甸示范区为例,对研究区植被进行植物群落学调查,对植物群落功能群和稳定性进行分析,研究了高寒草甸植物群落在围栏4年和8年后,围栏内外群落的结构变化和稳定性差异。结果表明,1)围栏内物种多样性大于围栏外;围栏4年后群落内一年生、二年生植物重要值明显高于围栏外;围栏8年后,群落优势种发生变化,高山嵩草(Kobresia pygmaea)优势度降低,一年生、二年生植物甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)成为优势物种之一;多年生禾草,杂类草以及一年生、二年生植物3个功能群所含物种数显著多于围栏外(P0.05);2)围栏4年后群落稳定性表现为围栏内围栏外,8年后表现为围栏内围栏外。短期围栏使得群落稳定性高于未围栏的群落,但是群落结构差异并不明显,随着围栏时间增加,群落结构发生明显变化,且群落稳定性降低,围栏外群落则趋向于稳定。     

阴山扁蓿豆光合特性对模拟牦牛、藏羊践踏和降水的短期响应

为明晰牦牛和藏羊践踏对阴山扁蓿豆光合特性的分异影响,在天祝高寒草地采用模拟降水和践踏双因子控制试验,研究了阴山扁蓿豆单叶面积、叶绿素含量、叶片气体交换参数变化对短期模拟牦牛、藏羊践踏和降水的响应。结果表明,随着模拟牦牛和藏羊践踏强度的增加、模拟降水量的降低,阴山扁蓿豆单叶面积、叶绿素含量、蒸腾速率(T_r)、叶片气孔导度(G_s)和净光合速率(P_n)均呈下降趋势,胞间CO₂浓度(C_i)呈上升趋势。相同降水量下,藏羊和牦牛轻度践踏强度下阴山扁蓿豆蒸腾速率、叶片气孔导度和净光合速率均高于对照,胞间CO₂浓度低于对照。与对照相比,牦牛重度践踏处理下阴山扁蓿豆单叶面积、叶绿素含量、蒸腾速率、叶片气孔导度和净光合速率的降幅和胞间CO₂浓度的升幅均大于藏羊重度践踏处理。单一的模拟降水或模拟践踏极显著地影响了各测定指标,且两者共同作用对阴山扁蓿豆单叶面积、蒸腾速率、叶片气孔导度、净光合速率和践踏末期叶绿素含量的影响达极显著水平。综合可得,牦牛和藏羊轻度践踏可促进阴山扁蓿豆光合作用,重度践踏严重抑制了阴山扁蓿豆光合作用,且牦牛践踏对阴山扁蓿豆光合能力的抑制作用大于藏羊践踏。     

高寒区施肥和豆科混播水平对燕麦人工草地土壤酶活性的影响

主要探讨了燕麦人工草地土壤酶活性对燕麦品种、施肥水平和豆科混播水平的响应,为合理评价燕麦人工草地的生态效应和对土壤培肥的影响提供理论依据。采用4个燕麦品种(A₁:青燕1号;A₂:林纳;A₃:青海444;A₄:青海甜燕麦)、4个施肥水平(B₁:不施任何肥料,CK₀;B₂:尿素75 kg/hm²+磷酸二铵150 kg/hm²,IM;B₃:有机肥1500 kg/hm²,OM;B₄:尿素37.5 kg/hm²+磷酸二铵75 kg/hm²+有机肥750 kg/hm²,IM+OM)和4个箭筈豌豆混播水平(C₁:0 kg/hm²;C₂:45 kg/hm²;C₃:60 kg/hm²;C₄:75 kg/hm²)的三因素四水平正交试验设计,开展三因素对燕麦人工草地土壤酶活性(脲酶、纤维素酶和转化酶)影响的比较研究。结果表明,燕麦品种、施肥水平和豆科混播水平均能显著提高土壤酶活性;高寒区0~20 cm耕作层土壤脲酶、纤维素酶和转化酶活性范围分别为400~900 μg/g,80~180 μg/g和4~7 mg/g;3个因素对土壤酶活性影响的强弱顺序为:施肥水平>品种>豆科混播水平;在3个因素的影响下,随着生育期的推进,土壤脲酶和纤维素酶活性分别呈“先增后减”、“先降后增”的变化,分别在开花期和拔节期出现单峰值,转化酶活性呈“增—降—增—降”或“降—增—降”的变化,在拔节期和抽穗期出现双峰值。土壤酶相对活性指数和土壤酶相对活性综合指数能很好地反映土壤酶的变化。选用青海444或青海甜燕麦,混播箭筈豌豆45 kg/hm²,施尿素37.5 kg/hm²、磷酸二铵75 kg/hm²和有机肥750 kg/hm²时,对提高土壤酶活性效果最佳。