全球气候变化背景下祁连山生态问题的地质学探析

祁连山生态问题产生的根源主要在于全球气候变化背景下冰川、冻土、植被、径流等及其水文循环的变化.该文以地球系统科学为指导,在宏观尺度上从系统演化的角度去探讨在全球气候变化条件下祁连山生态问题,认为这些问题的产生与地质过程密不可分,应以生态地质学的理论来研究这些变化的生态地质过程,并指出未来进行祁连山生态问题研究的科学路径,为祁连山的生态保护、河西走廊社会经济的持续健康发展提供科学依据.     

祁连山七一冰川融水化学组成及演化特征

2006-06～2006-07在祁连山七一冰川采集冰川冰、冰面融水、侧碛河及冰川融水径流样,分析了样品中主要可溶离子浓度、pH及电导率.结果表明,所有样品的pH介于8.05～8.79之间,电导率分布在32.4～134.4 μS·cm-1之间.不同水体中主要可溶离子浓度顺序为:冰面融水＜侧碛河＜七一冰川水文总汇点,水化学类型也由HCO3-Ca2 型演化为(HCO3 SO2-)-(Ca2 Mg2 )型.几乎所有样品中主要可溶阴、阳离子浓度序列为:HCO3＞SO2-4＞CI-＞NO-3,Ca2 ＞Mg2 ＞Na ＞K ,以碳酸盐风化产物为主,也有部分硫酸盐贡献.由于受到各种物理化学因素影响,在水岩作用过程中MG2 和K 浓度增加速率大于Ca2 和Na ,不同于其在地壳中的丰度.七一冰川区融水中离子浓度空间变化主要受水岩作用时间控制,气温影响下的冰川消融量的大小是水化学时间变化的主要控制因素.     

祁连山不同海拔土壤有机碳库及分解特征研究

依据三库一级动力学理论,通过室内土样培养实验,研究了祁连山不同海拔高度土壤总有机碳库(Csoc)、活性碳库(Ca)、缓效性碳库(Cs)和惰性碳库(Cr)特征及有机碳(SOC)的分解特征.结果表明,祁连山不同海拔A、B层土壤总有机碳库含量分别为7.606～89.026 g·kg-1,5.804～84.267 g·kg-1;活性碳库含量分别为0.180～1.328 g·kg-1,0.159～1.273g·kg-1;缓效性碳库含量分别为3.650～35.173 g·kg-1,3.703～43.623 g·kg-1;惰性碳含量分别为3.776～65.298 g·kg-1,1.942～48.121 g·kg-1.总有机碳库随海拔表现出"增加-减少-增加-减少"的变化趋势,3种组分碳库未表现出海拔高度上的明显变化规律,大致呈现中高海拔>高海拔>中低海拔.土壤总有机碳库和惰性碳库含量在海拔之间有极显著差异(P<0.01),缓效碳库有显著性差异(P<0.05),活性碳库间无显著性差异.培养结果显示土壤有机碳分解速率也未表现出随海拔高度的明显变化规律,与碳库变化几乎一致.不同海拔土壤有机碳日释放速率峰值与整个培养过程土壤有机碳释放速率变化一致,可以用以代表有机碳分解的快慢特征.活性碳库与有机碳日释放速率峰值满足线性关系(P<0.01).培养结果显示土壤有机碳按活性碳库、缓效性碳库、惰性碳库的顺序进行周转.多项式方程能很好表达有机碳累积释放量与时间的关系,三次多项式已能达到较好的精度(R2>0.99).     

A preliminary study on measurements of black carbon in the atmosphere of northwest Qilian Shan

Black carbon (BC) concentration and meteorological data are measured discontinuously from May 2009 to March 2011, at the Qilian Shan Station of Glaciology and Ecologic Environment (hereafter “QSSGEE”), located near the terminal of the Laohugou No.12 Glacier in northwestern Qilian Shan, China.We measured the daily, monthly and seasonal variations of BC concentration in the atmosphere and discussed the possible emission sources. Black carbon background concentration in this region varied in the range of 18-72 ng/m³ with the highest in summer and the lowest in autumn. The relations between BC concentration and surface wind direction indicated that BC concentration was higher when northwest wind prevails while lower when southeast wind prevails. Air masses backward trajectories showed the potential emission sources in the northwest. Significant positive correlations between daily mean BC concentration and relative humidity indicated that BC might be one of important cloud condensation nuclei. This hypothesis needs to be confirmed further through cloud microphysical features in this region.     

祁连山中段降水化学的环境意义研究

运用相关分析、趋势分析、富集因子法、海盐示踪法和HYSPLIT模型,对2012-07-23~2013-11-12祁连山中段葫芦沟流域降水常量离子的化学特征分析表明,降水中离子浓度大小顺序为Ca2+>SO2-4>Mg2+>Cl->Na+>NO-3>K+,其中SO2-4和Ca2+是高浓度离子,阳离子总浓度显著高于阴离子总浓度;降水电导率的变化范围为2.26~482μS·cm-1,平均值为41.9μS·cm-1;区域降水为SO2-4-Mg2+-Ca2+型,上述3种离子的浓度占离子总浓度的70%以上;就季节变化而言,降水离子在夏季呈最低浓度,而在冬、春季降水量小但离子浓度高,表现出典型的"碱雨"特征;中亚和我国西北干旱区随西风环流带来的区域陆源物质是化学离子的主要来源,人为污染源产生的气溶胶是次要来源;更重要的是,不同大气环流背景下降水离子浓度也呈现不同特征,主要表现为季风源降水、混合源降水(季风和西风的影响)和西风源降水,主要是由于不同大气环流条件下的降水淋溶过程及其强度所致.此外,降水离子浓度与降水量、风速之间的相关性反映了局地气候环境的影响.     

Seasonal variation and sources of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons in a background site on the Tibetan Plateau

The study of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in northeastern Tibetan Plateau with fragile ecological environment and complex atmospheric circulation system is blank. To understand the characteristics and sources of persistent organic pollutants in the atmosphere of the northeastern Tibetan Plateau, we monitored levels in the central Qilian Mountain. From 2016 to 2017, we collected 45-pair (particle + gas) samples using active air samplers to investigate the sources, transport paths, and their influencing factors. Sources of PAHs were analysed with a source diagnostic model, and atmospheric transport paths were calculated. The concentration range for ∑₁₅PAHs was 439–4666 pg/m³, and the average was 2015 pg/m³. The PAHs in central Qilian Mountain are mainly low molecular weight (LMW) PAHs. Winter concentrations of PAHs were higher than those in summer. The transport of PAHs is mainly affected by westerlies, and there are seasonal differences. Source analysis showed that PAHs mainly came from coal and biomass combustion and vehicle emissions, with seasonal differences. This study clarifies the concentration and seasonal variation of PAHs in the northern Tibetan Plateau, which is conducive to understanding the atmospheric transport process and fate of pollutants. The background site of Qilian Mountains located in the Silk Road economic belt has the value and significance of long-term observation of pollutants.     

祁连山北坡亚高山草地退耕还林草混合植被对土壤碳氮磷的影响

土壤有机碳、氮素和磷素是生态系统中极其重要的生态因子,土地利用变化将会引起土壤中碳、氮、磷等元素含量的变化。以祁连山北坡亚高山草地区域内三种利用方式（自由放牧天然草地、开垦20年的燕麦（Avena nuda）耕地、退耕8年的还林草混合植被）的土壤为研究对象,通过采集0~30 cm的土壤,分析土壤的理化性质得到土壤碳、氮、磷的含量,再将其转换为土壤碳、氮、磷储量,分析三种利用方式下土壤碳、氮、磷储量的差异以及影响土壤碳、氮、磷生态化学计量比的因子,旨在探讨退耕还林草工程对该地区土壤养分的影响。结果表明,3个样地的土壤碳、氮、磷储量差异显著（P〈0.05）,天然草地的有机碳、全氮储量（72.17、6.80 t·hm-2）显著高于退耕还林草地的（66.75、4.96 t·hm-2）和燕麦耕地的（36.61、3.61 t·hm-2）。这是因为,其一,比较而言天然草地受干扰小。其二,对于退耕还林草地和燕麦耕地来说,由于刈割获取地上部分,可能使得从土壤中获取的有机碳和氮素大于归还的。全磷储量则表现为燕麦耕地的（2.51 t·hm-2）显著高于天然草地的（2.17 t·hm-2）和退耕还林草地的（1.96 t·hm-2）。这是因为燕麦耕地中化肥的施用使得磷元素富集起来,所以其储量较高。与天然草地相比,耕种20年的燕麦地0-30 cm的有机碳和全氮储量分别低了35.56、3.19 t·hm-2,年平均减少速率分别为1.78、0.16 t·hm-2·a-1。与燕麦耕地相比,退耕8年的还林草地土壤有机碳和全氮储量显著升高了30.14、1.35 t·hm-2,年平均增加速率分别为3.77、0.17 t·hm-2·a-1。退耕8年的还林草地轻组有机碳比例（10.93%）显著高于天然草地（9.72%）和燕麦耕地（8.61%）。土壤含水量、容重和微生物量碳氮是影响土壤碳、氮、磷生态化学计量的重要因子。总结认为,退耕还林草混合植被对土壤碳、氮、磷库具有重要?     

祁连山区水资源及其对河西走廊生态环境的影响

根据甘肃省河西地区石羊河、黑河和疏勒河三大内陆水系的祁连山区流域水资源和出山径流量,详细地计算了河西走廊各县市绿洲的实际年水资源。从生态平衡角度出发,确定了各县市绿洲和农田的生态需水量。据此,计算出基本能保持各县市自然生态平衡的绿洲和农田的适宜面积。     

额尔古纳地区中生代火山岩形成的动力学环境

通过对额尔古纳地区中生代火山岩新的岩石化学、微量元素、构造等方面的分析， 表明该地区中生代火山岩（主要指塔木兰沟组（Ｊ_３ｔ）火山岩、上库力组（Ｋ_１ｓ）火山岩是形成在的明 显的挤压环境中；再结合区域构造、区域岩浆作用、古地磁特征和稳定同位素分析，笔者得出以 下认识；１、该区中生代火山岩岩浆来源较深（幔源）；岩浆是挤压背景下，“减压－剪切”作用的产 物，而不是裂谷环境中的产物，从而使得岩浆在演化过程中混入了大量的壳源物质；２、中生代火 山活动大致分两个亚族回，其中塔木兰沟组（Ｊ_３ｔ）火山岩和上库力组（Ｋ_１Ｓ）火山岩是同一岩浆亚 族回的产物，并构成一个完整的亚族回。     

长白山北坡亚高山云冷杉林的植物种类组成及重要值

采用典型抽样方法，对长白山北坡不同海拔高度带云冷杉林的植物种类组成及重要值进行了初步研究。结果表明，长白山北坡不同海拔高度带云冷杉林的建群种均为臭松、鱼鳞云杉，主要伴生树种有红松、红皮云杉、长白赤松、长白落叶松及岳桦。根据主要伴生树种在各云冷杉林群落的重要值，长白山北坡的云冷杉林可分为三类，即分布于海拔1290m左右的红松云冷杉林，分布于海拔1500m附近的典型云冷杉林及分布于海拔1680m周围直到1820m的岳桦云冷杉林。组成长白山北坡各类云冷杉林的种子植物和蕨类植物共计109种，分属43科88属，其中乔木植物15种，灌木层植物21种，草本植物73种。在所有灌木层和草本层植物中，既有广泛分布于各海拔带云冷杉林中的种类，也有仅限于某一云冷杉林类型中的种类。草本植物的主要组成种类以北方泰加林的常见种为主。