土壤种子库是植物多样性的潜在储备,对矿区植被重建和生态恢复有着重要影响.本研究通过野外调查和室内实验分析了祁连山自然保护区不同海拔典型煤矿修复区和对照区(未破坏样地)的土壤种子库特征,探讨了土壤种子库物种组成与土壤因子的关系.结果表明:修复区和对照区土壤种子库密度随海拔升高而增加;相同海拔的修复区土壤种子库密度显著小于对照区(P＜0.05);修复区土壤种子库的Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数和Simpson多样性指数在海拔2510和2630 m处显著低于对照区(P＜0.05);修复区地上植被与土壤种子库物种组成的Sorenson相似性随海拔升高而降低;冗余分析表明,土壤有机质、全氮、土壤容重和土壤含水量等土壤因子与土壤种子库物种组成呈显著相关(P＜0.001).综合分析表明,祁连山自然保护区煤矿修复区的土壤种子库特征与对照区差异较大,特别是海拔2510和2630 m的样地,需要采取其他措施(如人为添加种子、改良土壤特性等)巩固修复效果.

草地作为陆地生态系统的重要组成部分,是分布最广的植被类型之一,全球草地面积约占陆地面积的1/4,土壤碳储量约占全球总碳储量的1/5,在气候变化和陆地生态系统的碳循环方面起着重要作用.我国各类天然草原面积近4亿hm2,约占国土面积的41.7％,草地的总碳储量约占陆地生态系统总碳储量的16.7％,其中土壤层占93.1％,在碳储量中占有重要的地位.土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的主要环节,其中草地土壤呼吸占陆地土壤呼吸量的5.6％,因此草地土壤碳库正成为草地生态系统研究的热点.祁连山草地资源丰富,亚高山草甸是祁连山自然保护区的基质景观.积雪作为冰冻圈的重要组成部分,对土壤温度和土壤水分具有调控作用,是影响土壤呼吸的重要因素,但是目前关于积雪对土壤呼吸的影响研究少见.研究区选择祁连山中部天涝池流域,利用LI-8100开路式土壤碳通量测定系统,探讨了土壤不同融化状态下积雪对祁连山亚高山草甸生态系统呼吸速率和土壤呼吸速率的影响,并分析了地表温度和土壤温度、地表空气相对湿度和土壤体积含水量对土壤呼吸的影响.结果 表明:(1)雪覆盖降低了生态系统呼吸和土壤呼吸速率,但当日融化的积雪对次日生态系统呼吸有促进作用;(2)呼吸速率与土壤温度和地表温度呈显著指数关系(P＜0.01),与地表空气相对湿度呈线性相关关系.降雪后,全融土壤中呼吸速率与温度和地表空气相对湿度间的相关性好;(3)温度较高时,温度对呼吸速率的作用强;温度较低时,温度对呼吸速率的影响不大.

2017年7月26日-8月13日,通过实地调研、样方调查、河水和土壤样品分析等方法,评估了祁连山张掖段水电站建设时间、占地面积、水电开发对水质、土壤及生态流量的影响.结果 表明:祁连山自然保护区张掖段内水电站建设主要集中在2000-2008年;依据2017年统计数据计算26座水电站总占地面积为798.35 hm2,占祁连山张掖段面积(188×104 hm2)的0.042％,水电工程占地面积较小;祁连山张掖段水电站建设区域内植被盖度、生物量比原生植被分别低27.14％和236.8 g·m-2;水电站建设区域内水质、土壤状况良好,水电开发对水质、土壤的影响较小;2017年前祁连山张掖段水电开发导致生态水量下降并形成了156.76 km的减水河段.

以采自甘肃省祁连山国家级自然保护区菌物保育区的野生侧耳作为试验材料,通过形态学及系统发育分析方法将其鉴定为冷杉侧耳Pleurotus abieticola.对该菌株生物学特性及栽培条件进行初步研究,结果表明:菌丝体最适生长温度为25℃;最适pH为7.0;最适碳源为玉米粉;最适氮源为豆粉;在以棉籽壳、木屑和麸皮为栽培料时,可获得子实体.

2017年8月至2018年8月,在甘肃祁连山国家级自然保护区内布设3个监测样区60台红外相机,累计14 999个相机日,获得野生动物独立有效照片1619张,鉴定19种哺乳动物隶属于5目9科,还记录到3种家畜.国家Ⅰ级重点保护动物3种,国家Ⅱ级重点保护动物5种.中国特有种2种.被IUCN红色名录评估为"濒危(EN)"的1种,"近危(NT)"的1种、"易危(VU)"的4种;CITES附录11种.动物地理区系分析表明,古北界种类占53％,广布种占47％.在单台相机工作日达到204 d后拍摄到了本次记录的19种野生动物.相对多度指数(RAI)最高的前4种重要物种依次为马鹿(Cervus yarkandensis)(5.16)、岩羊(Pseudois rayaur)(2.01)、狍(Capreolus pygargus)(0.96)和马麝(Moschus chrysogaster)(0.71).活动节律分析结果表明:马鹿、岩羊和马麝的日活动节律表现为明显的晨昏双高峰模式,而狍为晨高峰单峰模式;年活动高峰期均在夏季.红外相机调查结果反映了甘肃祁连山保护区哺乳动物现状,提供4种重要物种的行为适应模式,为保护区哺乳动物的有效管理提供数据支持.

黏菌是森林生态系统中不可或缺的生物资源,在生态系统中发挥重要的作用.为了探讨黏菌在西北地区森林中的物种多样性及影响物种组成和多样性的因素,本文对甘肃省祁连山国家级自然保护区进行为期2年的多点调查采样,获得黏菌标本826份,经形态学鉴定属于4目5科22属71种,其中甘肃省新记录种30种.发现鹅绒菌(Ceratiomyxafruticulosa)等9个物种是祁连山保护区广泛分布的物种,针叶林中的黏菌总物种数(58种)和特有物种数(38种)均高于阔叶林(33种;13种),海拔高度对黏菌多样性无明显影响.主成分分析结果表明,腐木型基质上的黏菌物种多样性最丰富,木本基物与草本基物上的黏菌物种组成具有明显差异.研究结果表明,甘肃省祁连山自然保护区的山地森林带的植被类型与基物类型是影响黏菌物种组成和多样性的重要因素.

为了对甘肃祁连山国家自然保护区生态系统效益进行定量评估,分别运用替代工程法、历史比较法、碳税法、市场经济法对研究区内水源涵养、固土保肥、固碳释氧、净化大气等生态服务价值和森林直接经济价值进行了计算.结果表明,甘肃祁连山国家自然保护区内不同植被生态服务价值具有明显的差异,其中草地最高,达426.80亿元,疏林地最低,为6.31亿元,但乔木林单位面积生态服务功能价值最高;固土保肥和固碳释氧是甘肃祁连山国家自然保护区生态系统的主要功能,它们的生态服务价值占总价值的95.13％,净化大气贡献比例较低,占总价值的0.31％;总体来看,生态服务价值(789.28亿元)明显高于直接经济价值,二者之比约为16:1.研究成果将会为区域自然资源和生态经济的可持续发展提供一定的技术保障.

气候变化是影响物种分布的决定性因素之一,研究高山植物天山花楸的适宜分布及其对未来气候变化的可能响应,为了解西北地区高山植物类群的生态适宜性及其对未来气候情景的响应提供参考案例.利用天山花楸51个自然分布点和10个环境因子,整合GIS空间分析和MAXENT模型,分析基准气候(1970-2000)及未来气候下(2050时段,基于RPC4.5情景)其在西北地区的适宜分布范围与空间分布特征.利用多元环境相似度面和最不相似变量分析研究区未来气候相比基准气候的波动情况,利用环境变量贡献值、置换重要性值及刀切法明晰影响天山花楸分布的关键环境因子.利用GIS工具和R软件ggplot2程序包分析基准和未来气候下天山花楸适宜分布区内关键因子变化的数值范围.研究结果表明:(1)基准气候下,天山花楸的适宜面积占研究区总面积的13％,主要集中在阿尔泰山西段、准噶尔西部山地、天山西段及祁连山中段的高海拔山地等区域;(2)加入归一化植被指数显著提高了天山花楸模型模拟的准确性,最干月降水量(0-18mm)、最湿月降水量(6-127mm)和平均气温日较差(8.2-16.3℃)主要限制了天山花楸的适宜分布;(3)相对基准气候,2050时段下受降水因子影响,天山花揪的适宜分布在阿尔泰山、准噶尔西部山地、天山及祁连山区域略有扩增,适宜分布区的质心将向北迁移.本研究的结果表明天山花楸在西北地区的适宜生境面积较小而且破碎,在未来气候情景下仅在局部适宜山地呈破碎化扩张,而且将预测的该植物的适宜分布区与其适宜的海拔数值范围叠合分析后,仅占研究区面积的4％,但对该植物尚未建立自然保护区,本研究结果建议将阿尔泰山西段、准噶尔西部山地、天山西段及祁连山中段作为天山花楸中风险保护区域,将河西走廊东部、青海南山作为高风险保护区域.

黄河流域具有重要的生物多样性保护意义,通过研究珍稀濒危物种分布热点区可为生物多样性保护提供依据.选取70种濒危维管植物和陆生脊椎动物,综合多来源的分布数据,运用物种分布模型Maxent模拟物种分布区,结合自然地理区划,计算保护价值,进行热点区分析,并结合国家级自然保护区和国家公园体制试点区的分布情况进行空缺分析.研究结果显示,黄河流域濒危物种分布主要呈现出南高北低、集中于山地的特征,热点区包括秦岭区域、太行山区域、子午岭-六盘山区域、陇中高原至松潘高原、祁连山、贺兰山和沿黄湿地等.在区分自然地理区后,现有的国家级自然保护区和国家公园体制试点区覆盖了热点区面积的13.89％,保护空缺主要出现于子午岭南部、六盘山南部、松潘高原南部和拉脊山等.建议在推进黄河流域生态保护和高质量发展中将濒危物种热点区考虑在内,对黄河流域自然保护地体系进行优化,并针对黄河流域的三个自然地理分区提出了相应的保护建议.此外,研究发现,在进行热点区分析时,考虑自然地理区域划分,并综合多类群叠加和单一生物类群的分析结果进行统筹考虑,可能会更好满足生物多样性就地保护需求.

植物群落分布格局是环境因子和人类活动共同作用的结果,尤其是海拔梯度被认为是植物群落分布格局的决定性因子,为探求甘肃祁连山国家自然保护区植物群落分布格局与环境因子的关系及其驱动机制,该文在野外调查的基础上,运用数量分类和除趋势典范对应分析(DCCA)排序等方法,探讨了研究区内植物群落特征及其与环境因子的关系.结果表明:(1)88个样方共记录物种85种,隶属30科56属,利用双向指示种分析法(TWINSPAN)将其分为9个植物群落.(2)9个植物群落在DCCA排序图上聚集分布,呈现出较好的环境梯度,其中海拔对植物群落分布格局影响最大,其次为降水、温度、坡度、坡向和土壤腐殖质.(3)影响植物群落空间分布格局的变量中,环境因子占25.24％,空间因子占13.21％,空间因子和环境因子交叉作用占9.03％,群落分布格局未被空间因子和环境因子解释部分占52.52％,这部分主要反映了人类活动对研究区植物群落分布格局的影响.该研究成果对区域内植被的生态恢复和生物多样性的稳定维持具有重要意义.