青藏高原湖泊细菌种群结构的研究综述

青藏高原东北地区位于我国东部季风区、西北干旱区和青藏高原高寒区的交汇地带，人为影响较少，是研究人为影响与生物种群组成的理想场所。随着分子生物学技术的迅速发展，高原湖泊菌种群结构多样性研究越来越受到人们的重视并取得了重要成果。本文从青藏高原上应用的技术方法、细菌种群结构研究成果以及区域性的重要影响因素3个方面概述了湖泊细菌种群结构多样性研究在青藏高原上取得的进展。简单地讨论了种群多样性和影响因素的关系，对比发现，微生物种群结构的主要限制性因素会随着环境的变化发生改变。同时，微生物种群结构随着环境的变化实际上是其生理结构适应的结果。     

受气候变暖影响世界第三大冰川退缩明显

普若岗日冰原位于西藏那曲地区双湖县,是世界第三大冰川,按照冰川学界的划分。被归为“冰原”。冰原面积400多平方公里。冰原所处的青藏高原作为全球中纬度地区海拔最高的地域,受全球气候变暖影响明显。在过去30余年间,青藏高原海拔4000～5000m高度范围内年平均气温上升了1．8℃,远高于全国平均值。与此同时,普若岗日冰原已向上收缩约50m。     

探索性数据分析在西藏气候变化趋势研究中的应用

为了减少小样本时间序列资料中个别异常值对气候变化趋势分析的破坏性影响,采用探索性数据分析方法之一的三组耐抗线对西藏近30年气温、云量资料进行线性趋势分析,研究了西藏地区气温和云量的变化趋势及其区域分布,并讨论了二者的相关特征。通过与传统的最小二乘法相比,表明三组耐抗线用于西藏气候变化趋势分析具有明显优势,而用最小二乘法得到的西藏气候变暖估计偏高。分析认为,西藏气候变暖主要由最低气温增高显著所致,最低气温变暖趋势在春、夏季较明显,冬季相对不明显;西藏各地增温幅度在空间分布上不一致,中、西部地区呈较强的增温趋势,东部相对较弱;西藏高原总云量和低云量总体呈减少趋势,总云量和低云量变少分别与西部和中部地区的升温之间存在显著负相关关系。     

Effects of long-term nitrogen addition and precipitation changes on CH4 flux in an alpine steppe北大核心CSCD

土壤是甲烷(CH4)重要的源和汇.氮沉降和降水格局变化正在急剧改变土壤碳循环,进而可能对土壤CH4通量造成深刻影响.高寒生态系统是巨大的碳库,对氮沉降和降水变化十分敏感.然而,目前多数研究集中在短期实验上,缺乏对长期氮沉降和降水变化背景下CH4通量的响应及其调控因素的认识.以青藏高原高寒草原为研究对象,在2013年搭建模拟氮沉降和降水格局改变实验平台.基于静态箱–气相色谱法测定2020年生长季(5-10月)土壤CH4通量.结果显示,高寒草原土壤呈CH4的汇.氮添加没有显著改变生长季和植物生长高峰CH4通量.然而,降水变化显著改变了生长季和植物生长高峰CH4通量,其中降水增加(+50%降水)降低了CH4的吸收(分别为–16%和–45%),降水减少(–50%降水)增强了CH4的吸收(分别为+73%和+33%).进一步研究发现,与植物属性和功能基因丰度相比,土壤环境因子主导了CH4通量变化(解释率>90%).其中CH4通量与土壤含水量和温度显著正相关,与土壤pH显著负相关.综上所述,在未来全球变化情景下,降水格局改变更能调节青藏高原高寒草原CH4通量的变化.(图6表1参37)     

青藏高原不同等级降水时空变化特征北大核心CSCD

利用1981-2019年青藏高原气象站的逐日降水量资料,研究青藏高原不同等级降水的空间分布特征和时间变化规律.结果表明:青藏高原主要以小雨和中雨为主,大雨和暴雨非常少.年平均不同等级降水日数和降水量总体均呈东南多、西北少的分布状态. 1981-2019年小雨等级降水日数总体呈不明显的减少趋势,高原东侧和东南侧显著减少;中雨等级的降水日数总体呈显著的增多趋势,显著站点主要出现在青海东北部和四川中部;大雨和暴雨等级降水日数总体为不显著的增多趋势.1981-2019年青藏高原不同等级降水量均呈增多趋势,其中小雨、中雨和大雨通过了95%置信度检验.进一步研究发现小雨等级降水日数的减少主要由0.1-1 mm的降水日数减少导致,而小雨等级降水量的增多则主要由6-10mm的降水量增加引起.综上所述,青藏高原不同等级降水日数和降水量均呈由东南向西北递减的分布特征,变化趋势的空间差异非常大,总体上小雨日数为减少趋势,其他等级降水日数和所有等级降水量呈增加趋势.(图10表1参31)     

Quantity and activity of ammonia-oxidizing archaea and bacteria and their contribution to ammonia oxidation in farmland soil of Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

Ammonia oxidation, the first and rate-limiting step of nitrification, is mainly performed by ammonia-oxidizing archaea (AOA) and ammonia-oxidizing bacteria (AOB). However, the activities of AOA and AOB in soil and their relative contribution to ammonia oxidation are unclear, and whether there is a significant correlation between the quantity of AOA and AOB and the ammonia oxidation rate is also controversial. In this study, quantitative PCR combined with acetylene (C2H2) and 1-octyne inhibition methods were used to determine the quantity and activity of AOA and AOB in wheat, highland barley, and oilseed rape soils in Nyingchi, Lhatse, Sangzhuzi, and Sangri counties on the Qinghai-Tibet Plateau. The results showed that the quantity of AOB ((2.34 ± 0.84) ×105 - (2.65 ± 1.07) ×106 copies g-1 dry soil) was significantly higher than that of AOA ((0.20 ± 0.10) ×104 - (4.02 ± 0.39) ×104 copies g-1 dry soil) in all the soil samples. Soil pH was the key factor affecting the quantity of AOB, and the total phosphorus and ammonium nitrogen in soil were the key factors affecting the quantity of AOA. The rates of ammonia oxidation in the farmland soils of Lhatse (2.42 ± 0.73 mg kg-1 d-1) and Sangzhuzi (3.24 ± 1.15 mg kg-1 d-1) were significantly higher than those in the soils of Nyingchi (1.17 ± 0.43 mg kg-1 d-1) and Sangri counties (0.88 ± 0.57 mg kg-1 d-1). The rates of ammonia oxidation in the farmland soils of Lhatse and Sangzhuzi were dominated by AOB, while those in the farmland soils of Nyingchi and Sangri counties were dominated by AOA. For crops, the ammonia oxidation rates of wheat and oilseed rape soils in all four regions were significantly higher than those of highland barley soil, whereas the activity of AOA and AOB was not influenced by crops. The ratio of nitrogen to phosphorus was the key factor influencing AOA activity, whereas soil pH and total carbon were the main factors influencing AOB activity. Additionally, the quantities of AOA and AOB were not significantly correlated with the total ammonia oxidation rates and AOA and AOB activity. Overall, our study suggests that both AOA and AOB play important roles in ammonia oxidation in farmland soils of the Qinghai-Tibet Plateau. Moreover, it is unreliable to predict the activity of AOA and AOB and their relative contribution to ammonia oxidation directly based on their number of amoA genes, and the activity of AOA and AOB should be directly and accurately measured. These results are important for understanding ammonia nitrogen removal processes, slowing nitrate loss, and reducing the emission of the greenhouse gas nitrous oxide in the farmland ecosystem of the Qinghai-Tibet Plateau. © 2022 Science Press. All rights reserved.     

Predicting future invasion risk of three widespread malignant weeds on Qinghai-Tibet Plateau,using multi-algorithm ensemble models北大核心CSCD

农田恶性杂草相比普通杂草的传播更为迅速且难以有效防治,对农业生产危害严重.明确典型恶性杂草当前潜在分布面积及未来气候变化下对耕地的潜在入侵风险对农业生产管理具有重要意义.以广泛分布于青藏高原农田中的3种常见恶性杂草,即野燕麦(Avena fatua L.)、一年生早熟禾(Poa annua L.)和狗尾草[Setaria viridis(L.)P.Beauv.]为研究对象,利用广义增强模型(GBM)、广义线性模型(GLM)、人工神经网络(ANN)、最大熵(MaxEnt)、随机森林(RF)及多元自适应回归样条(MARS)算法集合预测上述3种杂草在青藏高原的潜在地理分布以及驱动其变化的关键因子,以评估其对耕地的入侵风险.未来气候场景采用最新的第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)框架下2050年的4种共享经济路线(SSP1-2.6、2-4.5、3-7.0、5-8.5).结果显示:野燕麦适宜分布区面积约为3.5912×10^(5) km^(2),主要分布于四川西南部及青海东部,零星分布于甘肃、西藏和新疆;一年生早熟禾和狗尾草的适宜分布区面积约为4.3046×10^(5) km^(2)和2.0036×10^(5) km^(2),均主要分布于四川西南部和西藏东南部,零星分布于青海东部和甘肃南部.年均温是3种杂草分布的最主要驱动因子.此外,人类足迹和土壤有效氮是影响野燕麦分布的相对重要因子;土壤酸碱度、最暖季降水量是影响一年生早熟禾分布的重要因子;温度季节性、最暖季降水量是影响狗尾草分布的重要因子.预计至2050年,3种杂草在4种情境下均会出现不同程度的扩张,狗尾草的扩张面积表现出随辐射强迫的增强呈先升高后趋于稳定的趋势,而另两种杂草则呈先升后降的趋势.预计3种杂草的潜在分布面积在耕地中的占比与扩张面积的变化趋势一致,且在主产区的占比高于非主产区.模拟结果表明,未来气候变化下,随着3种恶性杂草的适宜分布区面积的扩张,其对青藏高原耕地的入侵风险将增加,尤其是粮食主产区所面临威胁更为严峻,建议应重点关注青藏高原粮食主产区恶性杂草的生理生态、迁移扩散和防治技术研究.(图6表2参61)     

青藏高原东端甘肃舟曲牙豁口滑坡复活机理研究

为深入研究青藏高原古滑坡复活机理,以甘肃舟曲县东山镇牙豁口滑坡为对象,通过对INSAR监测数据和现场地表监测数据的深入分析,探讨了舟曲县东山镇牙豁口滑坡的滑动变形阶段,并揭示其复活驱动机理。鉴于牙豁口滑坡最先启动块体高陡的后壁和侧壁失稳下滑形态可知,降雨可能只是一个诱发因子,真正触发牙豁口滑坡复活的根本原因是滑坡后缘岩土体的崩落和坪定-化马断裂带错动的影响。根据现场调查显示,目前牙豁口滑坡HI1后壁的稳定性依然较差,存在多个潜在变形区,一旦这些潜在变形体发生崩塌破坏,必然造成牙豁口滑坡的再次复活,并形成堰塞湖。通过对牙豁口滑坡复活的现场勘查与触发因子分析,为今后该区滑坡灾害的防治减灾提供必要的借鉴和依据,也对古滑坡复活机理研究提供了新的参考。     

青藏高原西北部近地表气温直减率时空分布特征

近地表气温直减率是研究山地生态系统对气候变化响应过程中的重要参数,论文基于青藏高原西北部1951—2013年的9个标准气象站以及2012—2016年的高山自设观测站的日平均气温、最低气温、最高气温（T_ave、T_min、T_max）数据,分析了青藏高原西北部近地表气温直减率（LR_Tave、LR_Tmin、LR_Tmax）的时空分布特征。结果表明：1）青藏高原西北部近地表气温随高程增大有显著下降趋势。研究区两个区域的LR_Tave、LR_Tmin、LR_Tmax均呈现出显著的空间差异性,而基于气象站的LR_Tave、LR_Tmin高于高山观测站的LR_Tave、LR_Tmin、LR_Tmax,其中LR_Tmin差异最为显著,而LR_Tmax空间差异较小。2）青藏高原西北部近地表气温直减率具有明显的季节差异,气象站的LR_Tave、LR_Tmin、LR_Tmax季节变化趋势为春季高、夏季较高、冬季低,而高山观测站的LR_Tave、LR_Tmin、LR_Tmax季节变化趋势为夏季高、冬季低。其中气象站LR_Tmax在四季中的差异最显著,而高山观测站的LR_Tmin的季节差异最大。高山观测站的气温直减率在4—9月间具有较为稳定的值。3）青藏高原西北部LR_Tave、LR_Tmin在气温突变年前后具有显著的差异,LR_Tmax无显著的变化。其中,在气温突变年之后,LR_Tave、LR_Tmin有显著的上升趋势,表明青藏高原西北部地区的LR_Tave、LR_Tmin对区域气候变化的响应显著,而LR_Tmax对区域气候变化的响应不显著。研究将有效改善青藏高原西北部气温空间分布规律研究的不足,为区域气候变化研究及生态系统对气候响应等定量研究提供理论基础。     

草场管理中的市场机制与习俗制度的关系及其影响:青藏高原案例研究

近年来,政府大力推动在完善承包到户基础上的草场经营权的流转,目的之一是通过市场手段来整合牧户个体的草场资源,促进畜牧业的规模化生产。市场机制与牧区传统管理草场的习俗制度,二者的关系及其对草场管理的影响是怎样的?论文选择位于青海省贵南县的元义村和查乃核村为案例地来研究上述问题。元义村反映市场机制取代习俗制度,查乃核村则反映了市场机制嵌套在习俗制度中。通过比较两个案例地的牧户生计、畜牧业生产以及贫富差距,研究发现:1)查乃核村的牧户年均畜牧业资产高于元义村;2)查乃核村的畜牧业生产量逐年增加、牲畜死亡率明显减少,畜牧业生产收益率高于元义村;3)查乃核村的贫富差距明显低于元义村。基于此,论文认为市场机制嵌套在社区习俗制度的制度安排在草场管理中更有效,因为这样的管理模式在满足牧户个体对于权属明晰和补偿需求的同时,能够维持社区共用草场以适应青藏高原多变的气候特征所导致的资源时空分布的异质性。随着市场化的发展,草场管理需要权属明晰及市场机制,但实现这样的目标不需要弱化甚至取代已有的社区习俗制度。