藏原羚是青藏高原特有的珍稀有蹄类动物,广泛分布于三江源地区.预测三江源地区藏原羚的生境适宜性季节变化,了解环境变量的改变对藏原羚栖息地利用的影响,有利于制定对应的保护对策,也有助于了解藏原羚的生态位特征.本研究基于同一年冬季(2019年1月)和夏季(2019年8月)两次相同调查路线下藏原羚野外出现点,结合选取的8个环境变量,采用最大熵模型预测三江源地区藏原羚冬、夏季的生境适宜性和分布格局的差异,并通过环境响应曲线探讨环境变量对分布格局的影响.结果表明:冬、夏季,研究区藏原羚的适宜生境的接收者操作特征曲线下的面积平均值分别为0.901±0.023和0.882±0.024,拟合精度良好;三江源地区藏原羚冬、夏季适宜生境总面积分别为6.83×104、9.78×104 km2,夏季适宜生境面积比冬季明显增加,有向长江源园区以南及黄河源园区方向扩散的趋势.冬、夏季的生境适宜性都呈现出以三江源国家公园为中心、分布概率由中心的高值向周边逐渐递减的模式.季均温、海拔、人口密度和坡度是影响冬、夏季藏原羚分布的主导环境变量.与冬季相比,在气温明显升高的夏季,藏原羚适宜生境向海拔5000 m以上的地区和坡度小于25°的地区扩散,同时,夏季人类活动范围扩大侵占了藏原羚的适宜栖息地.

返青期休牧措施可以有效提高高寒草甸生产力,为了解其对氮矿化及微生物的影响.以玛沁县大武镇高寒草甸为试验样地,设立5个休牧时间,分别为CK(放牧)、休牧20d、30d、40d、50d,在牧草生长季(5-9月)研究了土壤微生物量和有效氮素的动态变化.结果表明:土壤微生物量碳(SMBC)和土壤微生物量氮(SMBN)均随着休牧时间的增加而呈现上升趋势.SMBC在生长初期(5月、6月)休牧50d处理下较CK分别增加了 22.49％、123.33％,生长末期休牧40d处理下含量较高.5月份SMBN在休牧40d下显著高于其他处理,其余月份均在休牧50d处理下含量较高.土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)在生长季呈现先升高后降低的趋势.多数情况下,休牧30d 土壤NH4+-N含量高于CK处理;不同休牧时间对土壤NO3--N含量影响不明显.土壤氮矿化速率在不同月份间差异显著,但总体上呈现休牧30-40d 土壤氮矿化速率较高、CK较低的趋势.因此,在返青期对三江源区高寒草甸进行适当的休牧活动利于其有机氮的转化.

三江源国家公园是我国生态系统最为敏感及脆弱的地区之一,对其生态系统服务价值(ESV)的评估和模拟可以为生态保护与修复提供重要的科学依据.采用经济修正的当量因子法,基于土地利用数据构建三江源国家公园ESV评估模型,探究2005-2020年研究区ESV的时空格局演变,同时运用PLUS模型预测三江源国家公园2035年自然演变、水域保护、林草植被保护和生态保护4种情景下的ESV特征.结果表明:2005-2020年三江源国家公园的ESV呈微弱递增趋势,由2005年3.77×1011元增加到2020年3.93×1011元;影响三江源国家公园ESV的主要地类为水体、草地、雪/冰和荒地,其中水体面积变化对ESV变化的影响最为显著,其平均贡献率高达67.8％;PLUS模拟2035年4种情景下的ESV均高于2020年,其中生态保护情景下的ESV最高,为4.21×1011元,相比2020年的ESV增幅达到了7.2％.总体而言,在三江源国家公园的资源保护规划中,应注重对林草植被和水域的全面性生态保护,从而促进ESV的提高.

为了解土壤微生物群落及其碳循环功能对草地退化和人工建植的响应及驱动因素,本研究以青藏高原退化高寒草甸及人工建植草地为对象,借助宏基因组技术,分析退化和建植过程中微生物结构及碳循环功能基因的变化特征,并进一步探索微生物碳循环功能基因变化的驱动因素.结果表明:高寒草甸退化及人工建植过程显著改变了土壤和植被因子;在退化及建植过程中,土壤微生物丰富度及多样性的上升及优势种相对丰度的下降表明微生物群落趋于均质化分布;土壤碳循环功能基因多样性表现为显著上升-稳定-上升的趋势;微生物群落相对丰度前15的优势种对碳循环功能基因的贡献超过40％,但随退化和建植明显下降;单独的土壤或植被因子对土壤微生物群落结构的影响高于微生物碳循环功能基因的影响,但土壤和植被的互作对后者的影响要强于前者;土壤营养元素有效态(铵氮和硝氮)及植被因子(盖度、生物量及多样性)与碳循环功能基因多样性和丰度关系密切.研究结果有助于增强理解高寒草甸退化及人工建植过程中碳循环过程的微生物机制.

三江源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,科学构建生态安全格局对筑牢三江源区生态安全屏障、维护可持续发展具有重要意义.耦合层次分析法(AHP)与熵权法,基于生态系统服务、形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通性等方法识别不同等级生态源地,利用土地利用类型并综合生态敏感性与地形位指数构建生态阻力面,基于Linkage Mapper工具识别不同类别生态廊道,构建三江源区生态安全格局.结果表明:(1)三江源区生态源地约 52371.30km2,占研究区总面积 13.70%,多为大尺度不规则斑块,呈现东多西少的空间分布格局;其中一级生态源地面积约为 48290.06km2,占生态源地总面积的 92.21%,集中分布在生态系统服务重要性较高的中部与东南部地区.(2)识别生态廊道共 328 条,廊道分布呈现中东部密集,西部稀疏的蜘蛛网状空间格局,整体呈东西向波状延伸态势.(3)识别生态夹点 1796km2、生态障碍点 2490km2,主要分布于研究区中南部的杂多县;提取生态断裂点 61 处,集中分布于治多县东南部.(4)构建"三区三带多点"生态安全格局,以生态维育发展区、中部修复关键区、西部生态保护区为"三区",以绿水青山维护带、生物保护关键带、河源安全建设带为"三带",识别核心修复点为"多点",考虑不同小区域内的生态状况,因地制宜进行生态建设.研究结果可以为三江源区生态保护地优化提供科学建议.

随着各种环境压力的日益增大,传粉昆虫多样性及其保护研究逐渐得到重视.为了调查三江源地区传粉昆虫的基本概况,于2021年7-9月通过随机样点法和定点观测法对14类(4目12科)传粉昆虫类群的传粉活动进行了观测.共得到传粉活动记录7 247条,观察到受访植物37种(13科31属).分析结果表明,三江源地区传粉昆虫类群的传粉活力由高到低依次是熊蜂(访花频次占总频次的70.13％)、其他双翅目昆虫(11.19％)、灰蝶(10.49％)和蛱蝶(3.08％),而其他的传粉昆虫类群的访花频次占比不足1％,传粉作用较弱;其中,熊蜂在不同植物上的访花活动会呈现不同的高峰期:如在甘肃马先蒿Pedicularis kansuensis上呈现两个访花高峰期(11:00-12:00 和 18:00-19:00),而在假水生龙胆 Gentiana pseudoaquatica 上只有一个访花高峰期(11:00-12:00)等.研究显示,熊蜂是三江源地区传粉活力最高的传粉昆虫类群,且其访花的日活动规律因自身特性、受访植物种类和外界环境变化呈现不同的访花高峰期.三江源地区的生态平衡离不开传粉昆虫的作用,加强对传粉昆虫的保护有助于三江源地区的生态恢复.本研究可为未来开展三江源地区传粉昆虫的传粉生物学研究提供参考,同时也对三江源地区生物多样性的保护提供理论数据.

藏羚(Pantholops hodgsonii)是青藏高原特有物种,多集群生活且具有典型的性别分离现象.除交配季节外,雌雄两性个体组成的同性集群分开活动.本研究于2021年12月下旬在三江源国家公园可可西里片区以藏羚集群为单元采集了 32个集群共188份新鲜粪便样品,利用多态性较高的10个微卫星位点进行亲缘关系鉴定与遗传多样性分析.结果表明:(1)188份新鲜粪便样品来自145只藏羚个体,其中10只藏羚个体(8只雌羚,2只雄羚)出现更换集群现象,导致前后集群发生变化.结合野外实地记录,推测藏羚交配群的变化存在3种方式:集群解散,雄性个体离开(加入),雌性个体离开(加入).新加入的藏羚个体与原集群成员间的亲缘关系较远.雄性藏羚更换的集群中雌性个体均多于之前的集群,能够获得更多交配机会.(2)10个微卫星位点的平均等位基因数为16.1,平均多态信息含量为0.766.观测杂合度(Ho)0.607-0.993,平均值为0.819;期望杂合度(He)0.575-0.930,平均值为0.798,表明藏羚种群遗传多样性丰富.(3)经过亲缘关系鉴定,种群内所有亲子关系中14对(43.75％)发生在集群内并且以母女(71.43％)为主,与雄性个体相关的亲子对(母子/父女/父子)有4对(28.57％).对比集群内及集群间藏羚的平均亲缘系数,结果表明雄性个体对集群内成员间的亲缘关系影响不大.针对集群间藏羚亲缘关系的研究结果也表明,藏羚种群的近交比例处于较低水平.由于藏羚雌性比雄性个体有更多时间和机会组成含有多个雌性成员的集群,因此,集群内雌性个体的亲缘关系较高不仅有利于提高集群的稳定性,还有利于迁徙信息的交流和传递,从而为进一步验证藏羚迁徙的集体记忆猜想提供科学佐证.

三江源区高寒草甸的退化正威胁着区域生态安全,如何恢复其土壤有机碳水平是治理该区域退化高寒草甸的关键.本研究以三江源区典型的退化高寒草甸及经其改建而来的人工草地(3年和7年)为对象,运用酸水解法将土壤有机碳库分为活性碳组分Ⅰ、活性碳组分Ⅱ和惰性碳组分,定量评估人工草地建植后土壤有机碳组分及其生物化学稳定性的变化特征.结果表明:各类样地土壤有机碳组分含量按照惰性碳组分、活性碳组分Ⅰ和活性碳组分Ⅱ的顺序依次递减,表明惰性碳组分是土壤有机碳库的主要构成部分;在建植人工草地3年后,0～30 cm 土层的总有机碳、活性碳组分Ⅰ和惰性碳组分含量均未发生显著变化,而活性碳组分Ⅱ含量出现显著下降(P＜0.05);相比之下,建植人工草地7年后,除土壤活性碳组分Ⅱ含量未发生显著变化外,总有机碳和其他碳组分含量均呈现出增加的变化趋势;退化高寒草甸、建植3年和建植7年人工草地的土壤有机碳惰性指数分别为43.7％～48.4％、42.3％～48.9％和42.3％～53.4％,尽管建植7年人工草地的土壤有机碳惰性指数要高于其他两类样地,但仅在10～20 cm 土层表现为显著差异(P＜0.05).综上表明,长时间的人工植被恢复有助于提升三江源区退化高寒草甸土壤有机碳含量及其生物化学稳定性,促进土壤碳汇功能的恢复.

宜居性是自然生态环境和人文社会环境的有机统一体,厘清高寒生态功能区宜居性及其阻滞因子,是精准提升生态安全屏障内宜居水平并促进其人与自然和谐共生的重要前提.基于城乡宜居性评价基本范式、顾及高寒生态功能区人居系统的独特性,从自然与人文耦合视域构建由自然环境、居住环境、设施环境、社会环境 4 个维度、8 个一级指标及 24 个二级指标组成的高寒生态功能区宜居性指标体系,以青海省 45 个县域单元为例定量评价其宜居性及阻滞因子,并探讨宜居性与生态重要性、社会经济发展状态的交互关系.结果显示:(1)青海省总体宜居水平偏低,并呈现由河湟谷地生态区、柴达木盆地生态区、环青海湖生态区、三江源生态区依次递减的地域分异;(2)宜居水平和生态重要性的空间耦合不协调,三江源生态区等生态重要区的宜居水平低,宜居水平与人口规模、经济发展均成正比;(3)青海省宜居性主要受到居住环境和社会环境的阻滞,生态地理分区层面,在自然因子的主要制约下,三江源生态区、环青海湖生态区、柴达木盆地生态区分别受设施、居住、社会环境的强约束;(4)针对不同生态地理分区宜居性特征提出未来人口引导及宜居性优化模式,即按宜居性及社会经济生态引力明确人口集聚型、疏散型和稳定型 3 种空间集疏类型,通过人口城镇化、就业移民、教育移民等跨区域移民及就近生态移民增强宜居性与人口分布的空间适配性,以三江源生态区等弱势区域以及饮水设施、道路设施、物流配送、网络通讯等基础设施阻滞因子为重点,提升高寒生态功能区人居系统的设施配置与供给能力.

三江源是我国重要的水源涵养功能区,也是我国乃至东南亚地区的生态屏障,具有重要的生态战略地位.揭示三江源水源涵养能力的空间分布、变化趋势及影响因素,对于推进生态保护与修复工程,提高区域水资源供给能力和维持生态系统健康稳定具有重要意义.基于InVEST模型,定量分析了三江源区水源涵养能力的时空变化及影响因素.结果表明:草地生态系统为三江源水源涵养功能主体,年平均水源涵养量为120.04亿m3.1990-2020年三江源水源涵养量呈显著上升趋势,变化速率为1.80亿m3/a(P＜0.05),年平均水源涵养量为163.84亿m3.生态治理前(1990-2005年)水源涵养量增长速率高于生态治理后(2005-2020年).三江源区水源涵养能力空间分布上表现出东南高、西北低的特点,显著增长面积为22.07万km2,占全区总面积的60.79％.生态治理前,降水量增加、实际蒸散量增加和实际蒸散比降低等气候变化为驱动水源涵养能力增长的主要因素;生态治理后,林、草地面积增加等土地利用/覆被变化为驱动水源涵养能力增长的主要因素.