2000-2018年间青藏高原植被覆盖变化及其与气候因素的关系分析

探讨全球气候变化背景下青藏高原地区植被覆盖变化及其驱动因素,对加深全球气候变化的认识和生态环境保护具有重要的生态价值和现实意义。本研究利用2000-2018年中尺度分辨率成像光谱归一化植被指数（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Normalized Difference Vegetation Index,MODIS NDVI）1 km·月^-1分辨率数据以及气象观测数据,采用最大合成法、趋势性分析以及相关分析方法,探讨了青藏高原地区NDVI的时空变化趋势及其与气温、降水的关系。结果表明,近19a来,青藏高原地区NDVI呈增加趋势。从地理单元来看,低植被覆盖区主要分布于西藏大部、新疆南部和甘南局部以及青海西北部;中植被覆盖区主要位于青海与甘肃、西藏、四川和云南的交汇区域;高植被覆盖区主要分布在四川和云南西北部、青海和甘南以及藏东南局地。除局部地区植被有所退化,大部地区植被生长良好,且植被改善的面积大于植被退化。因此,青藏高原植被整体呈稳定恢复状态。青藏高原地区NDVI与同期气温和降水均显著相关,但与气温的关系更密切。气温每升高1℃,NDVI增加0.128;降水每增加100 mm,NDVI增加0.172。     

青海省兴海县天然草地牧草生长发育与气候条件的关系

为了解青海省兴海县天然草地牧草生长发育及其与气候条件的关系,本研究基于青海省兴海县近11年的气象和牧草观测数据,较系统地分析了该区牧草返青、生长高度和产量与水热因子的关系特征。结果表明,春季多雨与春季干旱年份牧草返青期相差38d,牧草返青期提前或推迟主要与≥0℃初日的时间、当年3-4月份降水量和上年9-11月份降水量密切相关,牧草返青期降水的最佳气候模型为一次线性回归方程;牧草全生育期植物高度增加量与降水呈显著正相关关系(P0.05),而与气温呈负相关关系;另外,牧草生长高峰期6-7月份降水量每增加10 mm,鲜草增产225kg·hm~(-2)。因此,降水量是限制青海省兴海县天然草地牧草返青和生长发育的主要气象因子。     

基于格网的青海省雪灾综合风险评估

为了快速、准确地评估青海省区域雪灾的监测精度和雪灾风险等级,基于气象灾害风险度评估的理论和方法,选取了诱发青海省雪灾发生的社会经济、畜牧和气象等致灾因子,通过Matlab软件编程和Arc GIS空间分析相结合的方法,较为系统地分析了青海省雪灾风险度因子的空间分布及雪灾综合风险等级特征。结果表明:除人均GDP和牲畜数量外,积雪深度、可利用草场面积和牧草产量的空间分布格局与雪灾综合风险基本一致;且雪灾综合风险高发区主要集中于青南牧区和东北局部地区,其中主要以玉树、杂多、称多、囊谦、唐古拉、玛沁、达日、甘德、门源和祁连局地为主,西北部柴达木盆地和东部农业区处于低等风险水平,而其余地区处于中等水平。     

高寒草地干湿生态系统土壤水分及入渗对降水的响应

为厘清高寒草地土壤水分动态对降水的响应,利用2015-2017年的降水和不同土层(5、10、20、30和40 cm)土壤水分连续观测数据,分析了高寒草原和沼泽草甸生长季土壤水分变化及入渗对降水事件的响应.结果表明:相比于草原,生长季沼泽草甸降水频次较高,小降水事件占比较大.草原和沼泽草甸土壤水分对降水事件的响应存在较大差异,小降水事件(≤5 mm)仅增加了草原5 cm土层土壤含水量,而对沼泽草甸0～40 cm土壤剖面各层土壤含水量均起到微弱的补充;草原5～10 mm的降水事件明显增加了10 cm土层土壤含水量,而>10 mm的降水事件才可明显补充10 cm以下土层土壤含水量;在沼泽草甸>5 mm的降水事件对40 cm土层土壤含水量的增加较上层(0～30 cm)明显.土壤水分增量不仅受降水事件大小和强度的显著影响(P<0.001),同时受降水前表层(0～10 cm)土壤含水量和降水期间气温的显著影响(P<0.05).相比草原,沼泽草甸土壤中湿润锋运移较快;小降水事件发生时,沼泽草甸0～40 cm土壤剖面蓄水量增加较多;大降水事件发生时,沼泽草甸0～40 cm土壤剖面蓄水量增加较少.结果表明,草原大降水事件(>10 mm)占比较大的特征对于土壤剖面蓄水具有重要作用,沼泽草甸高频次降水和雨水渗透更快更深的特征,有利于土壤更频繁获取和有效地保持水分资源.该研究结果可为理解高寒草地区域尺度上复合生态系统土壤水分维持对降水格局的响应提供理论基础.     

生物土壤结皮发育及其影响因素研究进展

生物土壤结皮在干旱、半干旱地区分布较为广泛,约占陆地总面积的40%,生物土壤结皮是支撑该区生态系统主要的生物表面特征,在改善生态环境和草地土壤养分调控方面起着重要作用。自1960年以来,国内外许多学者对其生态功能进行了大量研究,但对生物土壤结皮演替机制及其微生境土壤养分变异特征的研究尚不明确。为此,本文就国内外该领域近50年来的研究进展和成果进行了详细阐述,以期了解生物土壤结皮发育对土壤肥力的作用过程;同时,也为研究干旱半干旱区退化草地生态系统的恢复与重建提供一定的科学思路。     

青海省多年生栽培牧草气候适宜性研究

为进一步确定青海境内多年生栽培牧草适宜生长的气候条件阈值及其分布范围。本文通过牧草生境法,初步确定了草地型气候条件;同时结合专家打分法,进而得出单一牧草适宜生长的气候条件阈值,并对其生长的气候适宜性进行了研究。结果表明,利用牧草生境法获得的草地类型与实际草地类型分布范围较为一致。禾本科牧草适宜生长的气候条件为积温 > 1 200℃,降水 > 370 mm,湿润度100~500（为了数据处理方便,将湿润度扩大100倍）;次适宜气候条件为年积温1 200~2 200℃,湿润度为200~300,降水480~780 mm,7月平均气温-0.9~18℃;而不适宜气候条件为年积温>2 200℃,降水0~200 mm,湿润度<100或年积温<1 000℃,降水>630 mm,湿润度>500。除柴达木盆地外,禾本科牧草在全省境内均能良好生长,而豆科牧草仅分布在东部农业区。因此,牧草能否在某一地区适宜生长,并不是由单个气候条件决定,而是多种气候条件的综合结果。     

氮素添加对黄土高原典型草原长芒草光合特性的影响

为研究氮沉降对黄土高原典型草原植物代谢功能的影响,本研究通过模拟大气氮沉降的方法对黄土高原天然草地进行了氮添加试验,分析了天然草地植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片氮含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)以及叶绿素含量的响应特征,探讨了长芒草光合生理特性和叶片衰老的影响对氮添加的响应。结果显示,氮素添加可显著增加长芒草地上生物量(P0.05),明显增加其所占总生物量的比例,显著增加叶片氮含量、叶绿素含量和净光合速率,而对气孔导度和蒸腾速率没有显著影响(P0.05),显著提高了植物水分利用效率。另外,氮素添加延缓了长芒草叶绿素的降解速率。以上结果表明,一定范围内的大气氮沉降量有利于长芒草光合能力的提高,可以延缓长芒草叶片的衰老。     

围封与放牧措施下生物土壤结皮发育及其微生境土壤养分特征

为了探讨围封与放牧措施下生物土壤结皮发育及其与微生境土壤养分的对应关系,本研究以黄土高原天然草地两类生物土壤结皮（藻类和藓类）为研究对象,调查了生物土壤结皮发育的形态指标,并就不同措施下生物土壤结皮层及其下层土壤养分特征进行了比较分析。结果表明,两类生物土壤结皮对围封与放牧干扰的响应一致,盖度均表现为围封显著高于放牧,而厚度和生物量无显著差异。然而,围封与放牧对生物土壤结皮层及其结皮下层养分含量的影响不尽相同,围封藻结皮层及其结皮下层SOC,TN和Zn含量显著高于放牧,而TP和Na则显著低于放牧。另外,生物土壤结皮层与结皮下层养分间的关系均存在差异,其藻结皮层土壤SOC与TN,TP,Na,K,Fe,Mn和Zn均呈正相关,与Ca呈负相关;藓结皮层SOC分别与Mn和Zn呈正相关,而与Ca和Fe呈负相关。     

三江源区高寒沼泽草甸日蒸散估算模型研究

蒸散作为重要的水文特征参数,是高寒沼泽草甸能量和水分消耗的主要途径,直接影响着生态系统的物质和能量循环。在高寒地区应用涡动相关法、波文比法、大型蒸渗仪等方法获取大范围实际蒸散较为困难。本研究通过高原地区辐射模型的比较、波文比系统观测,构建基于常规气象要素的高寒沼泽草甸实际蒸散模型,为高寒区域沼泽草甸大范围蒸散估算提供可能。研究结果表明,左大康辐射模型（ZUO）对青藏高原高寒沼泽草甸日辐射模拟效果最佳;采用FAO56 P-M,Priestley-Taylor,Hargreaves,Makkink等方法建立青藏高原高寒沼泽草甸日蒸散量估算参考蒸散量与实际蒸散量之间的经验模型,通过比较4种经验模型的RMSE,MAE和AI,发现经验模型FAO56 P-M,Makkink,Priestley-Taylor和Hargreaves都可以很好的估算高寒沼泽草甸的实际蒸散,其中FAO56 P-M,Priestley-Taylor和Makkink模型的模拟效果优于Hargreaves模型。