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祁連山生態系統變化科學考察報告

包郵 祁連山生態系統變化科學考察報告

出版社：科學出版社出版時間：2022-04-01
開本： 16開 頁數： 245
本類榜單：工業技術銷量榜
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祁連山生態系統變化科學考察報告 版權信息

  • ISBN：9787030719843
  • 條形碼：9787030719843 ; 978-7-03-071984-3
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊數：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

祁連山生態系統變化科學考察報告 內容簡介

本書是“第二次青藏高原綜合科學考察研究”之祁連山關鍵區科學考察的總結性成果，也是青藏高原祁連山區研究之大成，由工作在青藏高原一線的科研人員共同撰寫。全書共8章，第1章主要介紹科考的背景、意義、目標及內容；第2章簡述祁連山區基本概況；第3章～第7章分別介紹了森林生態系統、灌叢生態系統、草原生態系統、湖泊生態系統及生物多樣性的變化情況；第8章針對祁連山生態系統變化問題及考察結果，提出祁連山生態系統的善治對策。 全書內容系統全面、資料嚴謹翔實、結構邏輯嚴密，為推動祁連山地區生態系統變化的深入研究提供了扎實資料。本書可供生態、氣候、草業、地學等專業的科研、教學等相關人員參考使用。

祁連山生態系統變化科學考察報告 目錄

目錄
第1章引言1
1.1科考背景2
1.2科考目標2
1.3分隊設置3
1.3.1森林灌叢生態系統變化考察分隊3
1.3.2草地生態系統變化考察分隊4
1.3.3湖泊生態系統變化考察分隊4
1.3.4生物多樣性變化考察分隊4
第2章祁連山概況7
2.1地理位置8
2.2氣候特征9
2.3植被土壤10
2.4地質地貌11
2.5冰川凍土12
2.6人口民族14
2.7社會經濟14
參考文獻15
第3章祁連山森林生態系統變化17
3.1森林概況及歷史變遷18
3.1.1森林資源分布概況18
3.1.2森林資源歷史變遷18
3.2森林樹木徑向生長變化19
3.3林線動態變化研究23
3.3.1祁連山東部林線變化研究25
3.3.2祁連圓柏林線空間位置變化28
3.3.3青海云杉林線動態變化對氣候的響應29
3.3.4結論31
3.4祁連圓柏徑向生長對氣候的響應32
3.4.1研究區概況33
3.4.2不同區域形成層物候及其與氣候的響應關系37
3.4.3木質部細胞產量和生長速率39
3.4.4祁連圓柏的徑向生長策略43
3.4.5徑向生長對未來氣候變化的響應44
3.4.6主要結論44
3.5森林生物量與碳密度變化45
3.5.1不同森林類型的生物量和碳儲量46
3.5.2不同齡組的森林碳儲量47
3.6森林生態系統土壤元素的空間變化48
3.6.1研究方法49
3.6.2結果和討論50
3.6.3主要結論55
3.7青海云杉林的格局特點及耗水研究55
3.7.1青海云杉林格局特點及其形成機理56
3.7.2青海云杉的耗水量及耗水規律58
3.8青海云杉林人工林建植閾值研究61
3.9小結與展望64
參考文獻65
第4章祁連山灌叢生態系統變化71
4.1灌叢生態系統特征72
4.1.1灌叢生態系統的重要性72
4.1.2灌叢生態系統特征與功能73
4.2灌叢生態系統研究方法74
4.2.1科考技術路線74
4.2.2研究方法75
4.3灌叢生態系統群落結構變化78
4.3.1物種組成變化78
4.3.2地上生物量變化81
4.3.3群落物種高度變化83
4.3.4群落蓋度變化85
4.3.5群落多度和豐富度的變化87
4.4灌叢水源涵養功能變化88
4.4.1灌叢生態系統水量平衡88
4.4.2灌叢冠層截留的變化90
4.4.3灌叢林下苔蘚水源涵養功能的變化92
4.5灌叢生態系統土壤功能的變化94
4.5.1土壤質地的變化94
4.5.2群落結構與土壤質地之間的關系94
4.6氣候變化對灌叢生態系統的影響100
4.7小結與展望105
4.7.1主要結論105
4.7.2未來展望105
參考文獻108
第5章祁連山草原生態系統變化113
5.1草原概況及考察歷史114
5.1.1草原面積變化115
5.1.2草原地上生物量的變化116
5.2草原地上生物量和物種豐富度的空間格局119
5.2.1草原地上生物量的空間格局119
5.2.2草原物種豐富度的空間格局119
5.3草原土壤分布特征122
5.3.1不同類型草原土層深度分布特征122
5.3.2不同類型草原土壤水分特征123
5.3.3不同類型草原表層土壤容重和表層導水率特征124
5.3.4不同季節、放牧強度土壤含水量的變化125
5.3.5不同季節、放牧強度土壤含水量與土壤容重的關系125
5.3.6草原土壤質地分布特征125
5.4草原不同深度土壤微生物群落特征及其與土壤理化性質的關系128
5.5草原生態系統礦質元素的分布格局134
5.5.1土壤中礦物元素135
5.5.2牧草中礦物元素135
5.5.3放牧綿羊血清礦物元素135
5.5.4土–草–畜礦物質元素相關性138
5.6草原病害、蟲害、鼠害及牧戶調查140
5.6.1草原病害140
5.6.2草原蟲害144
5.6.3草原鼠害146
5.6.4農牧戶社會經濟調查149
5.7小結與展望151
5.7.1草原健康狀況151
5.7.2草原適宜載畜量151
5.7.3草原總面積略有上升，總體向好153
5.7.4草原分區放牧管理標準154
參考文獻154
第6章祁連山湖泊生態系統變化159
6.1典型湖泊生態系統現狀161
6.1.1哈拉湖、蘇干湖、更尕海和天鵝湖流域概況161
6.1.2浮游藻類組成164
6.1.3浮游動物組成167
6.2過去30年來湖泊面積變化167
6.3全新世氣候與湖泊生態環境變化歷史171
6.4湖泊生態系統變化趨勢預測與對策175
6.5小結與展望177
參考文獻178
第7章祁連山生物多樣性變化181
7.1生態系統多樣性182
7.1.1生態系統類型182
7.1.2生態系統特征185
7.2物種多樣性196
7.2.1種子植物196
7.2.2哺乳動物198
7.2.3鳥類200
7.2.4魚類202
7.2.5土壤微生物204
7.2.6浮游生物206
7.3重點保護物種208
7.3.1雪豹208
7.3.2黑頸鶴210
7.3.3裸果木212
7.4小結與展望215
參考文獻217
第8章祁連山生態系統恢復與保護建議221
8.1森林灌叢生態系統保護建議222
8.2草地生態系統保護建議223
8.3湖泊生態系統保護建議223
8.4生物多樣性保護建議224
8.4.1保護雪豹棲息地的完整性和連通性224
8.4.2保護生態系統和物種的多樣性，減少人為干擾225
附錄祁連山主要生物物種名錄227
參考文獻245
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祁連山生態系統變化科學考察報告 節選

1.1科考背景 祁連山是“泛第三極”地區的重要組成部分，是“山水林田湖草”系統復雜耦合的典型區，是我國生物多樣性保護的優先區域，構成我國西部重要的生態安全屏障；同時也是黑河、石羊河和疏勒河等六大內陸河和黃河支流大通河的重要水源地，它涵養的水源是甘肅、內蒙古、青海部分地區500多萬人賴以生存的生命線。祁連山在維護青藏高原生態平衡，阻止騰格里、巴丹吉林和庫姆塔格三大沙漠南侵，保障河西走廊內陸河徑流的補給等方面具有重要的功能和意義。 我國早在1988年就批準設立了甘肅祁連山國家*自然保護區，跨越張掖、武威、金昌三市。然而，近年來由于過度開發、超載放牧及全球氣候變化的影響，祁連山地區生態環境持續惡化：局部植被破壞，水土流失和地質災害頻發，冰川日漸萎縮、凍土加速退化，地球天然固體水庫——冰雪儲量急劇減少。這嚴重影響了祁連山區的社會經濟發展和工農業生產。2017年7月20日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳就甘肅祁連山國家*自然保護區生態環境問題發出通報。針對祁連山生態環境保護及資源環境的突出問題，黨和國家領導人多次做出重要批示。祁連山生態環境的治理刻不容緩，亟須開展“山水林田湖草”系統優化配置研究。但祁連山生態破壞問題由來已久，近半個世紀尤為嚴重，目前局部地區的生態–水–環境問題仍十分突出。 據此，在第二次青藏高原綜合科學考察研究的框架下開展的祁連山生態系統變化考察將利用多尺度、多要素、多技術融合的方法，依靠野外調查、試驗分析、遙感反演、雷達探測和數值模擬等手段，全面、系統地開展祁連山生態系統考察，為祁連山“山水林田湖草”系統優化配置提供完整可靠的科學依據和對策支撐，服務于祁連山國家公園建設和可持續發展，推進“泛第三極”科學研究和“一帶一路”倡議的順利實施。 1.2科考目標 祁連山生態系統變化考察的目標為查明祁連山草地、森林、湖泊等生態系統的結構、功能及生物多樣性的變化特征，提出“生態善治”的調控對策。 查明祁連山森林灌叢生態系統林線、樹木生長、群落結構、生物量變化；分析祁連山草地生產力格局、草地退化的歷史和現狀，定量草地退化的人為與自然因素，探索祁連山草地生態保護與修復樣板；查明祁連山地區湖泊水體環境現狀、水生生態系統的結構，分析在不同時間尺度上湖泊生態系統變化的速率、幅度、方向；對祁連山生物多樣性變化開展科學考察，分析祁連山典型生態系統生物多樣性變化特征及其影響因素，提出應對氣候變化與人類活動背景下祁連山生態系統優化策略，為祁連山“山水林田湖草”系統優化配置和國家公園建設提供科學支撐。 1.3分隊設置 圍繞總體目標，祁連山生態系統變化考察由4個專題科考分隊組成。森林灌叢生態系統變化考察分隊利用多尺度、多要素、多技術融合的方法，查明了祁連山森林灌叢生態系統林線、樹木生長、群落結構、生物量變化，分析了森林灌叢生態系統的土壤、氣候、水文等生境要素，為進一步保護祁連山森林灌叢生態系統和維持整個生態系統健康提供依據。草地生態系統變化考察分隊以遙感、無人機、實地樣方調查和牧戶調查為手段，調查祁連山草地生產力與生物多樣性時空變化格局、草地退化現狀與草地生態修復樣板、牧場生產與社會經濟，明確草地生態系統服務功能、現狀與變化趨勢，分析草地退化的自然與人為影響因素，探尋草地生態評價的方法，提出草地健康管理的技術與政策建議。湖泊生態系統變化考察分隊對祁連山中部高山–冰川–降水補給的哈拉湖、祁連山西段高山地下水補給的天鵝湖、共和盆地內部地下水補給的更尕海、柴達木盆地北緣冰雪融水補給的蘇干湖進行了野外考察，結合關鍵帶以無人機和高分衛星為主的多源遙感等監測方式，對湖泊生態系統要素的變化進行系統深入考察。生物多樣性變化考察分隊在“個體—種群—群落—生態系統”多尺度和多角度體系框架下，對祁連山生態系統多樣性和種子植物、哺乳動物、鳥類、魚類、土壤微生物、浮游生物等物種多樣性現狀開展科學考察，監測與調查祁連山重點保護物種雪豹、黑頸鶴和裸果木的分布范圍與生境特征，結合已有歷史與文獻資料，初步分析祁連山生物多樣性特征與動態變化。本次考察結果與發現將為祁連山“山水林田湖草”系統優化配置和國家公園建設提供科學支撐。 各分隊分別圍繞以下目標和內容開展考察工作。 1.3.1森林灌叢生態系統變化考察分隊 森林灌叢生態系統變化考察分隊主要考察目標為查明祁連山森林灌叢生態系統林線、樹木生長、群落結構、生物量變化，分析森林灌叢生態系統的土壤、氣候、水文等生境要素，調查人類活動對祁連山森林灌叢生態系統的影響情況，定量分析人類活動與環境變化因素對祁連山森林灌叢生態系統演變的影響程度，為進一步保護祁連山森林灌叢生態系統和維持整個生態系統健康提供依據。 根據考察總體目標，祁連山森林灌叢生態系統變化考察擬解決的關鍵問題有： (1)獲取祁連山地區森林灌叢生態系統的關鍵數據，摸清森林灌叢生態系統結構、功能和生物量現狀和動態變化，定量分析森林灌叢生態系統對氣候變化與人類活動響應的機制、速率、形式、幅度的差異； (2)辨析祁連山“森林灌叢”復合生態系統結構、功能和生物多樣性的主導影響因素，服務于區域“山水林田湖草”優化配置、自然資源管理和生物多樣性保育服務，為祁連山國家公園建設提供治理對策。 1.3.2草地生態系統變化考察分隊 草地生態系統變化考察分隊主要考察目標為調查祁連山草地生產力時空格局，草地退化現狀與恢復途徑，牧區生態、生產與社會狀況；評估草地生態系統服務價值；定量草地退化的自然與人為因素；探索草地生態修復與健康管理對策，提出退化草地治理的對策。為祁連山國家公園建設和祁連山地區經濟社會可持續發展提供理論與技術支撐。 本次考察內容包括：點(關鍵區)、線(主要考察路線)考察相結合，以無人機、實地樣方調查和牧戶調查為手段，調查祁連山草地生產力與生物多樣性時空變化格局、草地退化現狀與草地生態修復樣板、牧場生產與社會經濟調查，明確草地生態系統服務功能、現狀與變化趨勢，分析草地退化的自然與人為影響因素，探尋草地生態評價的方法，提出草地健康管理的技術與政策建議。 1.3.3湖泊生態系統變化考察分隊 湖泊生態系統變化考察分隊主要考察目標為查明祁連山地區湖泊水體環境現狀、水生生態系統的結構，監測湖泊生態環境季節變化及其規律；分析湖泊生態系統近百年變化、時空規律及其影響因素；分析生態系統結構的變化；分析湖泊生態系統變化的速率、幅度、方向；在不同時間尺度上，發現湖泊水生生態系統與陸地生態系統的耦合關系、水生生態系統變化與氣候變化及人類活動的耦合關系；提出適應氣候變化的生態善治的調控對策，為祁連山“山水林田湖草”系統優化配置及祁連山國家公園建設提供可靠的科學依據。 針對上述目標，以湖泊生態環境考察為基礎，分析湖泊生態系統變化的地域分異特征，對祁連山中部高山–冰川–降水補給的哈拉湖、祁連山西段高山地下水補給的天鵝湖、共和盆地內部地下水補給的更尕海、柴達木盆地北緣冰雪融水補給的蘇干湖進行了野外考察，結合關鍵帶以無人機和高分衛星為主的多源遙感等監測方式，對湖泊生態系統要素的變化進行深入考察。 1.3.4生物多樣性變化考察分隊 生物多樣性變化考察分隊主要考察目標為調查祁連山地區的生態系統多樣性，種子植物、哺乳動物、鳥類、魚類、土壤微生物、浮游生物等物種多樣性，以及重點保護物種分布范圍，形成祁連山典型生態系統物種多樣性、土壤理化性質、河流水體性質等數據集，明確森林、草地、灌叢、荒漠和河流生態系統主要特征，結合歷史資料與文獻，分析祁連山不同生態系統物種多樣性差異與時空變化趨勢，探究影響祁連山物種多樣性變化、限制物種生存與分布的可能因素，補充和完善祁連山物種多樣性資料，為祁連山生物多樣性保護提供科學指導。 針對上述目標，生物多樣性考察分隊在系統調查祁連山生態系統多樣性基礎上，以石羊河流域為主，輻射黑河、疏勒河、湟水河等流域，通過野外實地踏查、樣方樣線調查、紅外相機監測、定置網具捕獲、化學元素分析、室內微生物培養、物種鑒定、高通量測序、歷史文獻資料梳理等方法，涵蓋動物、植物、微生物等多方面，深入開展祁連山生物多樣性考察工作。 祁連山生態系統變化考察累計參與人員約為200人，累計考察天數約為160天，累計考察行程超過25000km。祁連山生態系統變化考察研究4個專題科考分隊的行程路線如圖1.1和表1.1所示，各個分隊的具體科考任務和內容詳見以后章節。 2.1地理位置 祁連山位于我國西北，是青藏高原東北部*大的邊緣山系，地處青藏高原、蒙古高原和黃土高原的交匯地帶，對阻擋巴丹吉林、騰格里、庫姆塔格和柴達木盆地四大沙漠的侵襲發揮著重要作用，是我國西北乃至全國的重要生態安全屏障。行政上地跨甘肅、青海兩省，東起甘肅的秦安清水，西到青海、甘肅的當金山(圖2.1)，北達甘肅景泰金塔的北山，南到青海的貴德、共和，南北寬約400km，東西長約1200km，總面積約224100km2。甘肅范圍內涉及酒泉、嘉峪關、張掖、武威、金昌和蘭州6市，面積約76400km2；青海范圍內涉及海南藏族自治州、海北藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州(簡稱海西州)、海東市和西寧市，總面積約147700km2。祁連山實際上是由一系列西北—東南走向的近似平行山脈組成，由南向北主要包括柴達木盆地北緣的宗務隆山和柴達木山以及土爾根達坂山、黨河南山、疏勒南山、野馬南山、托勒南山、托勒山和*北緣的大雪山等。 圖2.1祁連山區及六大流域分布圖 2.2氣候特征 祁連山深居內陸，是青藏高原、蒙新高原、黃土高原三大高原的交匯地帶，同時又位于西風和東亞季風交匯區，還受到青藏高原對大氣環流的影響，多種因素的疊加構成了祁連山區復雜的氣候特征，即大陸性高寒半濕潤山地氣候。表現為冬季長而冷，夏季短而涼，由淺山地帶向深山地帶遞進的過程中，氣溫遞減，雨量遞增。隨著山區海拔的升高，各氣候要素發生有規律的自下而上的變化，呈明顯的山地垂直氣候帶。 祁連山年平均氣溫都在4℃以下，隨著海拔的升高氣溫逐漸降低，遞減率為0.58℃/100m。山頂溫度一般低于0℃，常年都有積雪。其中1月*冷，平均氣溫低于–11℃，7月*熱，平均氣溫低于15℃。祁連山氣溫*低中心常年位于西段海拔較高的托勒山附近，影響祁連山附近氣溫分布的主要因素是地形(即海拔)，地理緯度的影響次之(沈靜等，2006)。祁連山多年平均氣溫空間分布圖如圖2.2所示。祁連山的降水特征比氣溫更為復雜，降水的季節、年際變化都比較大，這主要是因為影響降水的因素復雜(海拔、經緯度、坡度、坡向)。降水主要集中在每年的5～9月，占年總降水量的89.7%，在空間上表現為自東向西逐漸遞減，隨著海拔升高，降水日和降水量都有所增加(圖2.3)。此外，隨著海拔升高，溫度降低，蒸發量減少，相對濕度增大，絕對濕度下降，同時陰坡和陽坡降水增減率也有明顯差異。祁連山多年平均降水量空間分布如圖2.3所示。

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