人类活动影响下的青海湖流域生态系统服务空间格局

人类活动改变生态格局和变化,进而影响生态系统服务。因此,探讨人类活动影响下的生态系统服务空间格局,对于区域生态安全、可持续发展和人类福祉等至关重要。以青海湖流域为研究区,基于InVEST模型计算了流域2018年产水量、水质净化、生境质量、土壤保持和碳储量五种生态系统服务,并分析了不同生态系统服务的空间自相关性、相互关系以及人类活动影响下的空间格局。结果表明：流域生境质量整体较好,土壤流失整体较小。碳储量受植被覆盖的影响存在明显空间差异。农业生态系统和城镇生态系统氮、磷负荷较高。产水量环湖区和山区差异明显;产水量、碳储量和生境质量的Moran's I分别为0.786、0.742和0.705,空间聚集性最强,氮负荷最弱;协同关系主要表现在氮负荷与磷负荷、碳储量与生境质量、产水量与土壤流失之间。权衡关系主要是生境质量与产水量和氮负荷,碳储量与产水量和土壤流失之间;碳储量、生境质量和土壤流失随人类活动的增强呈现递减趋势。氮、磷负荷随人类活动的增强呈现递增趋势。人类活动通过改变不透水表面进而影响产水量。通过高分辨率遥感影像精细化定量描述人类活动以及详细探讨人类活动影响下各生态系统服务空间格局、聚集程度,可为流域科学评价生态系统服务、生态环境保护及可持续发展提供依据。     

黑河流域人类活动强度的定量评价

人类活动强度的定量评价是分析人类活动对水循环演化影响的基础,也是寻找流域生态环境退化原因的依据。针对黑河流域人类活动对水循环演化影响的特点,选择人口、耕地面积、水库总数、引水渠总长度和开采井总数等因子作为衡量人类活动强度的指标,采用指数加权法定量表达人类活动强度,据此计算的上、中、下游的人类活动强度分别为1％、87％和12％,说明中游人类活动强度最大,对水循环的影响也最大;上游人类活动强度很弱,可以认为上游水循环的演化只受自然因素的影响。而下游人类活动强度较上游大得多,说明影响下游水循环演化的因素中当地人类活动的作用不可忽视。计算的中游平原张掖地区近50年来3个阶段即20世纪50年代、60～70年代和80～90年代的人类活动强度分别为18％、28％和54％,80～90年代人类活动强度是50年代的3倍,60～70年代的2倍。人类活动强度经过50年代和60～70年代2个时段的发展和积累,到80～90年代达到最大,因此,这时段人类活动对水循环的影响也最大。研究方法对类似地区或相似问题具有借鉴作用。     

黑河流域人类活动强度的定量评价

人类活动强度的定量评价是分析人类活动对水循环演化影响的基础，也是寻找流域生态环境退化原因的依据。针对黑河流域人类活动对水循环演化影响的特点，选择人口、耕地面积、水库总数、引水渠总长度和开采井总数等因子作为衡量人类活动强度的指标，采用指数加权法定量表达人类活动强度，据此计算的上、中、下游的人类活动强度分别为 1％、87％和12％，说明中游人类活动强度最大，对水循环的影响也最大；上游人类活动强度很弱，可以认为上游水循环的演化只受自然因素的影响，而下游人类活动强度较上游大得多，说明影响下游水循环演化的因素中当地人类活动的作用不可忽视。计算的中游平原张掖地区近50年来 3个阶段即20世纪50年代、60～70年代和80～90年代的人类活动强度分别为18％、28％和54％，80～90年代人类活动强度是50年代的 3倍，60～70年代的 2倍。人类活动强度经过50年代和60～70年代 2个时段的发展和积累，到 80～90年代达到最大，因此，这时段人类活动对水循环的影响也最大。研究方法对类似地区或相似问题具有借鉴作用。     

高分辨率遥感降水资料在青海湖流域及周边区域的适用性评价

基于气象站观测数据,利用探测率(POD)、报错率(FAR)、临界成功系数(CSI)和相关系数(R)、平均绝对误差(MAE)对TRMM 3B42V7、CMORPH、PERSIANN、PERSIANN-CDR遥感降水资料在青海湖流域及周边区域探测降水事件的准确度和记录降水量的精度进行了评价。结果表明,CMORPH数据探测的降水事件最为准确,PERSIANN-CDR和TRMM 3B42次之,PERSIANN探测降水事件的准确度最差。从遥感数据记录降水量精度来看,年尺度上表现为TRMMCMORPHPERSIANN-CDRPERSIANN,月尺度上表现为TRMMPERSIANN-CDRCMORPHPERSIANN,日尺度上表现为TRMM CMORPHPERSIANN-CDRPERSIANN。海拔是影响遥感降水资料精度的重要因素,PERSIANN和PERSIANN-CDR两种数据误差受海拔影响更为明显。通过综合评估4种遥感资料的适用性,认为TRMM是较适合于青海湖流域及周边区域的降水资料。     

基于遥感和GIS的青海湖流域冻融侵蚀研究

依据1∶100万西宁幅地貌图,获取了青海湖流域冻融侵蚀界线.利用遥感和GIS方法获得了流域内地形、年降水量、年均气温、土地覆被类型、土壤类型5个评价因子数据,在GIS中通过建模及空间分析,获得了青海湖流域冻融侵蚀强度等级类型及空间分布信息.结果表明:研究区冻融侵蚀发生的总面积是14 875km2,其中,轻度侵蚀和中度侵蚀居多,分别占冻融侵蚀总面积的28.75%和62.57%;剧烈侵蚀和强烈侵蚀占少部分,分别占冻融侵蚀总面积的3.33%和0.76%.     

流域生态系统健康评价研究进展

流域生态系统评价体系是评价研究流域是否健康的基本依据,其评价结果为流域生态系统保护措施和政策制定提供基础。在介绍流域生态系统健康状态的前提下,总结了国内外流域生态系统评价理论和评价指标的发展历史及现状,整合出目前较为流行的评价体系,并着重阐述了五类实用模型,分别为:水基系统评价模型、改进物元分析、生物完整性指数法、压力-状态-响应模型(PSR)及景观格局分析法。针对不同的流域环境选择合适的评价体系是准确评价流域生态系统健康状况的根本。总结得到综合指标评价体系,主要包括物理、生物、社会环境、生态功能及社会功能等五种指标,在明确指标后按评价流程对流域进行系统评价。对现存的问题进行了分析与展望。     

青海湖流域生态补偿空间选择与补偿标准研究

生态补偿是环境保护对策措施中的一种创新途径.以青海湖流域为研究区域, 以碳蓄积量作为主要生态系统服务目标, 结合人文调查数据和自然模拟结果, 分别采用福利成本法和最小数据方法对研究区生态补偿中的空间选择和补偿标准确定进行了分析.结果表明: 环青海湖四个县的生态补偿效率成本比分别是海晏县0.5353、 刚察县0.5398、 天峻县0.5549、 共和县0.4353.在生态补偿资金有限的情况下, 生态补偿的优先顺序依次是天峻、 刚察、 海晏, 最后是共和.若海晏县全部低盖度草地退牧则需付费328.5元·hm^-2·a^-1, 可年新增碳固定量1.7×10⁷ kg; 若刚察县全部低盖度草地退牧则需付费250.5元·hm^-2·a^-1, 可年新增碳固定量5.25×10⁷kg; 若天峻县全部低盖度草地退牧则需付费181.5元·hm^-2·a^-1, 可年新增碳固定量18.52×10⁷kg; 若共和县全部低盖度草地退牧则需付费478.5元·hm^-2·a^-1, 可年新增碳固定量2.86×10⁷kg.     

生态系统与人类福祉——千年生态系统评估的成就、贡献和展望

千年生态系统评估（MA）是由联合国秘书长安南于2001年6月宣布启动的一项为期4年（2001—2005年）的国际合作项目,这是在全球范围内第一个针对生态系统及其服务与人类福祉之间的联系,通过整合各种资源,对各类生态系统进行全面、综合评估的重大项目。依据MA发布的最新成果,主要从3个方面介绍了它的重要成就与贡献：①首次在全球尺度上系统、全面、多尺度地揭示了各类生态系统的现状和变化趋势、未来变化的情景和应采取的对策,其评估结果为改善与生态系统有关的决策制定过程提供了充分的科学依据;②丰富了生态学的内涵,明确提出了生态系统的状况和变化与人类福祉之间的密切联系,将研究“生态系统与人类福祉”作为现阶段生态学研究的核心内容和引领21世纪生态学发展的新方向,从而将生态学的发展推进到了一个新的阶段;③ 阐述了评估生态系统与人类福祉之间相互关系的框架,并建立了多尺度、综合评估它们各个组分之间相互关系的方法。MA的实施虽然取得了巨大成就,但是它所提出的一系列理念、方法和数据仍需不断完善。这些问题的解决,尚需有关学者今后进行长期不懈的努力。     

青海湖流域瓦颜山湿地辐射平衡和地表反照率变化特征

利用2014年5月至2015年11月青海湖流域瓦颜山湿地观测的辐射资料,综合分析了辐射相关因子的变化特征。结果表明：瓦颜山湿地总辐射和净辐射的最大值都出现在7月,最小值都出现在12月;大气长波辐射最大值出现在8月,最小值出现在12月;地面长波辐射最大值出现在7月,最小值出现在2月。阴天对总辐射和地面反射辐射削弱作用比较明显,对大气长波辐射增强作用明显,对地面长波辐射和净辐射的影响季节差异性很大。瓦颜山湿地地表反照率的年均值为0.26。在无积雪覆盖条件下,地表反照率在冻结期明显大于消融期,最大值出现在12月。夏季地表反照率均值为0.185,略小于下垫面同为草甸的青藏高原唐古拉站。在暖季,土壤水分也是影响高寒湿地地表反照率变化的重要因子,随着表层土壤含水量的增加,地表反照率随之减小。     

基于WRF模式数据和CASA模型的青海湖流域草地NPP估算研究

植被净初级生产力(NPP)是研究陆地碳循环过程的核心内容, 而高海拔区域由于气象观测数据的缺乏造成模型对其估算的不准确.在WRF模式气象数据和SPOT-VEGETATION遥感影像的基础上, 利用CASA模型对青海湖流域2000-2010年的草地NPP进行了估算, 经过实地样方数据和其他模型数据的验证后, 分析了青海湖流域近11 a来草地NPP的空间分布格局和时间变化特征.结果表明: 1)在气象观测资料缺乏的青海湖流域, WRF模式的气象数据能较好地应用到模型中, CASA模型对该区域草地NPP的模拟精度较高; 2)2000-2010年青海湖流域草地年均NPP为2.71×10¹²gC·a^-1, 单位面积草地NPP为145.71 gC·m^-2·a^-1; 空间分布上呈现出由东南向西北随着海拔升高逐渐下降的格局, 在海拔3 200~3 500 m的区域草地单位面积的NPP达到最大; 3)2000-2010年青海湖流域草地NPP年际变化明显, 近11 a呈现出明显的增加趋势, 增加区域主要分布在环湖地区; 年内季节变化显著, 夏季NPP占到全年的57.36%; 4)对NPP和气象站点太阳辐射、 气温、 降水数据进行相关性分析, 发现影响青海湖流域草地NPP变化的主要驱动力是气温.     

青海扎陵湖和鄂陵湖盆地第四纪河湖相地层研究

通过对扎陵湖和鄂陵湖沿岸的湖积阶地中湖相沉积的野外地质调查和实测剖面,对分布于盆地内的第四纪早更新世-全新世湖相地层进行了详细的研究和划分、重新厘定了该区第四纪岩石地层单元,确立了生物地层和年代地层序列.建立了青海东南部地区第四纪早更新世-全新世湖相地层单位-黄河源群(QH),黄河源群是由第四系下更新统野生沟组(Qp~1γ)、中更新统鄂陵湖组(Qp~2e)、上更新统大野马岭组(Qp~3d)和全新统黑河乡组(Qhh)等4个组组成.为青藏高原湖泊演化、气候变化、古地理变迁研究,以及第四纪地层的划分与对比等提供了新资料.     

青海省青海湖国家地质公园主要地质遗迹类型及其地学意义

青海省青海湖国家地质公园是以湖泊水体景观为代表的地质公园,公园内地质遗迹和景观类型多样,集湖泊、河流、湿地、沙漠于一体,是一个地质科学内涵丰富、旅游资源多样的地质公园。长期的地质作用形成了复杂的构造、重要的地层记录,特别是新生代以来伴随喜马拉雅构造运动形成的多级夷平面、青海湖以及古湖岸线,对人类活动和环境的影响有着重要的地学意义。     

青海湖滩坝分布规律及其古气候意义

青海湖是我国最大的内陆湖盆,对气候变化十分敏感,而滩坝是青海湖滨浅湖带最为发育的沉积类型之一,其滩坝分布规律对晚更新世以来的古气候演化具有重要指示意义。在对青海湖一郎剑剖面进行实地考察的基础之上,对滩坝的分布规律及沉积特征进行精细解剖。通过分析总结前人相关测年数据,并与青海湖滩坝分布规律进行对比,发现青海湖湖平面升降对滩坝分布有明显的控制作用,建立了18 ka以来青海湖滩坝的演化过程,并将近18 ka以来青海湖湖平面升降史分为4个阶段:(1)更新世末温湿期,湖平面在海拔3 197～3 202 m附近波动;(2)全新世冷干期,湖平面近乎干涸;(3)全新世大暖期,湖平面处于全新世以来的最高值,约为3 212 m;(4)全新世凉湿期,湖平面回落到3 200 m附近,并在近2. 5 ka湖平面加速下降。在晚更新世和晚全新世时,湖平面在海拔3 202 m附近波动时间较长,在该海拔范围内,形成了规模较大的复合滩坝;在早全新世,青海湖平面最低,多发育风成黄土和潟湖沉积;在中全新世,湖平面最高,形成了距离现今湖平面最远的数列单体滩坝。     

青海湖钻孔沉积物中的羟基甘油二烷基甘油四醚类化合物及其环境意义

来源于古菌细胞膜脂的类异戊二烯甘油二烷基甘油四醚类化合物（isoGDGTs）是古环境重建的有力工具。最近的研究发现,自然环境中还存在着一类isoGDGTs烷基长链上含有羟基的OH-GDGTs,其相对含量与温度负相关,具有示踪古温度的潜力。然而,目前湖相环境中关于OH-GDGTs的研究还很少。我们通过高效液相色谱-大气压化学电离-质谱分析,在青海湖8ka以来沉积物中检测到了OH-GDGTs的存在,其含量（相对含量% OH-GDGTs及浓度）与奇古菌特征标志物crenarchaeol相对含量和奇古菌amoA基因丰度一致,表明青海湖中的OH-GDGTs可能主要来源于奇古菌。进一步与湖泊水位指标对比显示,青海湖中% OH-GDGTs的变化可能主要反映了湖水深度变化导致的古菌群落的变化。因此,认为湖泊沉积物中的OH-GDGTs可指示古水文条件变化。

     

青海共和盆地猛犸象化石的发现及意义

在青海共和盆地晚更新世河湖相沉积地层中发现了象类化石,对化石的基本特征进行了描述,依据牙片的釉质层、齿脊频率等特征初步鉴定为猛犸象类化石,并在同一层位发现了钙化树木化石。结合区域地质以及产出猛犸象属化石地层的沉积学特征、孢粉组合等的简要分析认为,共和盆地晚更新世晚期为干燥寒冷的气候环境。这一发现有助于认识中国猛犸象属动物的迁徙过程,以及青藏高原晚更新世的生物演化、气候变化和构造活动。同时,也为研究青藏高原第四纪以来生物进化、湖泊与河流演化、气候变化、古地理与古环境变迁等提供了新资料。     

青海共和盆地猛犸象化石的发现及意义

在青海共和盆地晚更新世河湖相沉积地层中发现了象类化石,对化石的基本特征进行了描述,依据牙片的釉质层、齿脊频率等特征初步鉴定为猛犸象类化石,并在同一层位发现了钙化树木化石.结合区域地质以及产出猛犸象属化石地层的沉积学特征、孢粉组合等的简要分析认为,共和盆地晚更新世晚期为干燥寒冷的气候环境.这一发现有助于认识中国猛犸象属动物的迁徙过程,以及青藏高原晚更新世的生物演化、气候变化和构造活动.同时,也为研究青藏高原第四纪以来生物进化、湖泊与河流演化、气候变化、古地理与古环境变迁等提供了新资料.