Viscoelastic Model Analysis of In-situ Pressuremter Creep Test in Permafrost

In order to investigate the creep behavior of warm and ice-rich frozen soils, a number of pressuremeter tests were carried out in permafrost regions on the Qinghai-Tibetan Plateau with Menard pressuremeter. Then, the regression analysis results of the creep curves generated by Merchant model and relevant parameters were obtained. The test results indicate that the temperature plays a more important role than the water content in affecting the mechanical behavior of warm frozen soils. As pressure increases, the proportion of instantaneous strain in the total strain under each pressure decreases gradually. The regression results show that the instantaneous shear modulus increases linearly with decreasing temperature, but the delayed shear modulus as well as the viscous coefficient present a power function trend. Their peak values appear at the water content of 46%, which is rather different from the test result on lower temperature frozen soils.     

未来气候变化条件下青藏高原多年冻土区潜在植被类型面积预估

在青藏高原多年冻土区根据490个植被调查样点数据和3种遥感数据集的27个变量,利用决策树分类模型,模拟出4种代表性浓度路径情景下10个气候系统模式在2050年和2070年的青藏高原高寒草地类型(高寒沼泽草甸、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠和裸地)潜在分布结果。同时为保证数据分析的一致性,利用数据对当前高原草地类型也进行了反演。结果表明:相比当前高寒草地分布面积,预计在2050年和2070年裸地和高寒草甸面积微弱减少,高寒草原和高寒荒漠面积在微弱增加,高寒沼泽草甸面积变化不明显。结果在4种代表性浓度路径情景下的表现基本一致,研究不仅可以为高寒草地气候变化研究提供植被类型相关的数据支持,还可以为青藏高原多年冻土区碳循环的探讨提供部分的方法和理论依据。     

Hydrogen isotopic composition of plant leaf wax in response to soil moisture in an arid ecosystem of the northeast Qinghai-Tibetan Plateau,China

The hydrogen isotopic composition of plant leaf wax(δDwax) is used as an important tool for paleohydrologic reconstruction. However, the understanding of the relative importance of environmental and biological factors in determining δDwax values still remains incomplete. To identify the effects of soil moisture and plant physiology on δDwax values in an arid ecosystem, and to explore the implication of these values for paleoclimatic reconstruction, we measured δD values of soil water(δDwater) and δDwax values in surface soils along two distance transects extending from the lakeshore to wetland to dryland around Lake Qinghai and Lake Gahai on the northeast Qinghai-Tibetan Plateau. The results showed that the δDwater values were negatively correlated with soil water content(SWC)(R2=0.9166), and ranged from –67‰ to –46‰ with changes in SWC from 6.2% to 42.1% in the arid areas of the Gangcha(GCh) and Gahai(GH) transects. This indicated that evaporative D-enrichment in soil water was sensitive to soil moisture in an arid ecosystem. Although the shift from grasses to shrubs with increasing aridity occurred in the arid area of the GH transect, the δDwax values in surface soils from the arid areas of the two transects still showed a negative correlation with SWC(R2=0.6835), which may be due to the controls of primary evaporative D-enrichment in the soil water and additional transpirational D-enrichment in the leaf water on the δDwaxvalues. Our preliminary research suggested that δDwax values can potentially be applied as a paleo-humidity indicator on the northeast Qinghai-Tibetan Plateau.     

江河源区的生态环境地位初探

为了客观评价江河源区生态环境的重要性,提出了“生态环境地位”的概念,并从区内、青藏高原、黄河与长江流域3方面进行了分析。结果表明,江河源区是青藏高原的重要组成部分,其独特的生态环境是当地生物和居民赖以生存的基础,同时参与青藏高原独特的水文循环及对全球气候和环境的影响;黄河与长江流域的水资源分布受青藏高原的影响,江河源区对黄河流域的贡献主要体现在水量上(48.3%),而对其泥沙及长江流域的水量(1.8%)和泥沙量的输出影响均较小。因此,应正确对待江河源区的生态环境地位,不应夸大局部作用,仍需关注其独特性与变化。     

三江源区退化高寒草甸蒸散的变化特征

为揭示三江源区退化高寒草甸水分收支变化特征,利用涡度相关和微气象方法对青海省果洛州大武镇退化高寒草甸生态系统的年蒸散变化进行了定量研究,并探讨了环境和生物因子对其影响。结果表明:年总蒸散量为481.9mm,年蒸散量约占年降水量的97%。生长季中日均蒸散量为2.3mm·d-1,而非生长季日均蒸散量仅为0.6mm·d-1。温度与蒸散量呈明显的指数关系;该区接收的太阳辐射较强,但净辐射占太阳辐射的比例相对较低(46%),在非冻土时期,蒸散量与净辐射呈线性关系;研究区降水量相对丰沛,与温度和净辐射相比,土壤含水量对蒸散的影响相对较小。本研究说明高寒草甸的退化加剧了生态系统的蒸散量,从而降低了生态系统涵养水分的能力,净辐射和温度是驱动三江源区退化高寒草甸生态系统蒸散最主要的环境因子。     

施肥对青藏高原燕麦产量和品质的影响

以白燕7号燕麦为材料,研究了不同配比的N肥和P肥对种子产量构成因素(穗数、穗粒数、千粒重、穗粒重)、种子产量、秸秆产量及品质的影响。结果表明,施N和施P均能提高穗数、穗粒数、千粒重、穗粒重、种子产量和秸秆产量,与种子产量和秸秆产量之间呈显著的线性回归关系(R2=0.768,P0.05;R2=0.751,P0.05);在N75P105水平下,燕麦种子产量最高(5190kg/hm2);在N75P138水平下,燕麦秸秆产量最高(10260kg/hm2);在相同P水平不同N水平下,随着施N量的增加燕麦籽粒中粗蛋白质含量递增,粗脂肪含量降低,粗纤维含量呈先升后降的变化趋势;在相同N水平不同P水平下,随着施P量的增加燕麦籽粒中粗纤维含量呈先升后降的变化趋势,粗蛋白质和粗脂肪的含量变化没有规律可循。     

氮、磷养分添加对高寒草甸土壤酶活性的影响

本试验以典型的青藏高原高寒矮嵩草草甸(Kobresia humilis meadow)为研究平台,以表征土壤碳、氮、磷、硫养分循环的6种土壤酶为研究对象,研究土壤酶以及土壤速效养分在4年氮、磷养分添加的累积效应下的变化规律,分析和评价氮、磷养分添加对土壤养分循环方面的影响。试验结果为:氮、磷养分添加改变了土壤中速效养分的含量;氮添加与010 cm土层中的碱性磷酸酶活性有正效应,磷添加抑制了010 cm土层中的碱性磷酸酶活性;氮、磷养分添加均抑制了010 cm土层中的脲酶活性;氮添加抑制了2个土层中的纤维素酶活性;芳基硫酸酯酶活性和蔗糖酶活性没有表现出显著差异性;1020 cm土层中的几丁质酶活性在氮、磷养分添加处理下均增强,其中磷添加对几丁质酶活性的增幅最显著。结果表明:外源添加的氮在调控磷的矿化方面有促进作用,磷的添加对氮素的释放也有一定的作用;青藏高原高寒草甸受磷限制的程度可能更大。     

青藏高原燕麦人工草地营养体农业生产潜力的探讨

燕麦在青藏高原地区自然环境条件下有着独特的适应能力,并具有丰产、稳产的特征,在放牧牲畜冷季补饲中发挥着其它饲草饲料作物品种不可替代的作用,是解决冷季缺草、确保高寒草地畜牧业生产可持续发展的最佳品种。农业栽培技术措施的科学化、合理化应用对燕麦营养体农业生产蕴藏着巨大的潜力。     

青藏高原东部高寒沼泽湿地动态变化及其驱动因素研究

20世纪中后期以来,在全球气候变化和人类活动的影响下,青藏高原湿地生态系统变的极其敏感和脆弱。运用遥感与地理信息系统技术,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为主要数据源,解译了青藏高原东部甘南和川西北地区1991、2000、2010和2016年4个时期的沼泽湿地;利用转移矩阵和湿地动态度,分析了沼泽湿地的空间变化、转移方向和变化速率;采用景观指数,分析了沼泽湿地景观格局变化;结合气象数据和相关统计资料并利用灰色关联度法,分析了沼泽湿地变化的驱动因素。结果表明: 1)研究区沼泽湿地主要分布在东北部,1991-2016年4个时期的面积分别为6739.89、6231.39、5849.59和5649.35 km²,处于持续减少的状态,26年间面积共减少了1090.54 km²。2)26年来,研究区沼泽湿地的动态度从-7.54%减小至-3.42%,面积变化速率持续减慢,高寒草地是沼泽湿地转出和转入的主要类型。3)沼泽湿地的斑块数量先增加后减少,斑块密度持续增大,反映了沼泽湿地的破碎程度增高;最大斑块指数先降低后小幅升高,斑块形状指数先升高后小幅下降,反映了沼泽湿地的优势度降低,景观形状趋于复杂化;分离度指数先增大后小幅减小,聚集度持续降低,反映了沼泽湿地从单独紧凑的状态趋向离散化发展。4)人为因素是影响青藏高原东部沼泽湿地面积变化的首要原因,其次受到气候因素的影响,各因子影响力大小依次是牧业生产总值>国民生产总值(GDP)>人口数量>温度>蒸发量。沼泽湿地面积与各因子呈明显的负相关关系,面积随牧业生产总值、GDP、人口数量、温度和蒸发量的增加而减小。     

青藏高原东部雨季降水量分布模型的建立

采用高分辨率的3"数字高程模型资料和青藏高原东部102个常规气象观测站5～9月份的降水资料,根据降水随高度分布将站点分为3类,采用多元逐步回归的方法,建立了青藏高原40年(1961-2000年)雨季逐年降水量和经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向、开放度等地理、地形因子之间的关系模型,估算了青藏高原地区降水量的空间分布.结果表明:建立的关于青藏高原降水量与诸因子之间方程的相关性显著,相对误差在20%,平均相对误差在4.4%之内,估算模型的相关系数均通过置信度为0.95 的检验;并且地理地形因子对40年平均和逐年降水量分布特征的影响较为稳定,其归一化的模拟系数基本控制在±1之间,这对定量分析和评价站点稀少、地形复杂的高原降水有重要意义.