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围栏对青藏高原不同类型草地土壤原核微生物多样性的影响

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生态学报 2024年第2期44卷 651-661页

作者：樊丹丹孔维栋中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

草地退化是草地植被的倒退演替,导致生物多样性丧失和生态系统功能退化,围栏是恢复退化草地生态系统功能的有效管理措施。微生物是土壤中的重要组成部分,在维持草地生态系统稳定性和功能方面发挥着重要作用。然而,目前尚不清楚围栏如何... 详细信息

草地退化是草地植被的倒退演替,导致生物多样性丧失和生态系统功能退化,围栏是恢复退化草地生态系统功能的有效管理措施。微生物是土壤中的重要组成部分,在维持草地生态系统稳定性和功能方面发挥着重要作用。然而,目前尚不清楚围栏如何影响不同类型草地土壤微生物群落。以青藏高原草甸、草原和荒漠草地三种草地类型的退化草地为研究对象,设置围栏和放牧两种处理,采用Illumina HiSeq高通量测序技术研究了围栏对土壤原核微生物群落多样性和群落结构的影响。结果表明:围栏未显著影响草甸土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度,但显著增加了草原土壤的原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度(P<0.05),稍降低了荒漠草地土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度(P=0.086、0.072和0.099)。在围栏处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温、干旱度和pH显著负相关(P<0.01),与年平均降水量、溶解性有机碳、地上生物量和植物多样性显著正相关(P<0.01)。在放牧处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温和干旱度显著负相关(P<0.05),但原核微生物丰富度和Shannon多样性与所有土壤理化和植被因素均无显著相关性。冗余分析(RDA)表明,不同类型草地土壤原核微生物群落结构发生了显著的变化,并沿草甸、草原和荒漠草地的过渡逐渐转变(P<0.001)。方差分解分析(VPA)进一步表明,原核微生物群落结构变化主要受年均温、年平均降水量、干旱度和pH的驱动。围栏显著改变了不同类型草地中部分样点土壤原核微生物群落结构。三种草地类型的主要原核微生物优势门均为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度在荒漠草地土壤中最高,而变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度在草甸土壤中最高。此外,不同类型围栏和放牧草地土壤原核微生物类群的相对丰度均无显著差异。研究表明不同类型草地土壤原核微生物群落对围栏的响应不同,这为因地制宜制定草地管理措施提供了数据支持,为草地退化的防治提供了理论支持。

关键词：围栏土壤原核微生物群落草地类型青藏高原

泸定M_(S)6.8地震发震机制研究——来自震前噪声成像和b值分布的共同约束

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1767-1780页

作者：花茜裴顺平杨宜海薛晓添李磊李佳蔚刘翰林刘巍中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 陕西省地震局西安710068 云南大学昆明650091 中国科学院大学北京100049

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生了M_(S)6.8地震,打破了鲜水河断裂带东南段的大震"平静期",造成了重大自然灾害.清楚认识泸定地震震源区发震构造、地震活动性和应力状态对研究强震发震机制具有重要作用.本文利用震前在泸定地震震源... 详细信息

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生了M_(S)6.8地震,打破了鲜水河断裂带东南段的大震"平静期",造成了重大自然灾害.清楚认识泸定地震震源区发震构造、地震活动性和应力状态对研究强震发震机制具有重要作用.本文利用震前在泸定地震震源区布设的50台短周期流动地震台阵观测资料及区域地震台网震相走时数据,分别采用背景噪声成像、双差定位和改进的b值成像技术,获得了震前震源区浅层高分辨率S波速度结构、地震空间分布及b值横向变化图像.结果揭示,泸定地震主震初始破裂起始于鲜水河断裂磨西段、具有高速异常和高应力特征的凹凸体内;主震西侧存在一条隐伏的正断型伴生分支断裂,5.0级的最大余震即发生在该断裂上;主震凹凸体的破裂同时造成了东南方向另一个较小高速凹凸体的破裂并形成密集余震群.由此可见,震源区跨断层高速异常"铆钉"结构和震前的高应力积累在整体上控制了泸定地震的发生和强余震活动.通过浅层高分辨率结构成像识别这种特殊的"铆钉"结构,同时通过b值成像识别高应力区,可有效评估断层的发震能力,对重点区域地震危险性研判具有极其重要的意义.

关键词：泸定M_(S)6.8地震 S波速度结构 b值成像高速凹凸体地震发震机制

增温对干旱区土壤微生物多样性及固碳功能的影响

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生态学杂志 2024年第6期43卷 1817-1823页

作者：张韶阳樊丹丹孔维栋中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京101408

干旱区约占全球陆地面积41%,是典型生态脆弱区,对气候变化敏感。土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用,如碳氮生物地球化学循环等。然而,气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究结果存在较大差异。本文梳... 详细信息

干旱区约占全球陆地面积41%,是典型生态脆弱区,对气候变化敏感。土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用,如碳氮生物地球化学循环等。然而,气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究结果存在较大差异。本文梳理了增温对干旱区土壤微生物多样性与群落结构影响的研究进展,总结了不同研究结果存在差异的原因,并深入分析了增温如何影响微生物调控土壤碳循环的功能。在此基础上提出了未来需要深入研究的方向,如加强增温与多个全球变化因子交互作用的研究;开展不同增温幅度和增温时长对不同生态系统土壤微生物群落功能影响的研究;利用多组学分析方法深入探究微生物在碳固持和矿化过程中的作用,为干旱区生态系统可持续发展提供科学基础。

关键词：土壤微生物群落干旱区增温固碳功能

增温对干旱区土壤微生物多样性及其固碳功能的影响

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生态学杂志 2024年

作者：张韶阳樊丹丹孔维栋中国科学院大学资源与环境学院中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室

干旱区约占全球陆地面积41%，是典型生态脆弱区，对气候变化敏感。土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用，如碳氮生物地球化学循环等。然而，气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究存在较大差异。本文梳... 详细信息

干旱区约占全球陆地面积41%，是典型生态脆弱区，对气候变化敏感。土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用，如碳氮生物地球化学循环等。然而，气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究存在较大差异。本文梳理了增温对干旱区土壤微生物多样性与群落结构影响的研究进展，总结了不同研究结果存在差异的原因，并深入分析了增温如何影响微生物调控土壤碳循环的功能。本文在此基础上提出了未来需要深入研究的方向，如加强增温与多个全球变化因子交互作用的研究；开展不同增温幅度和增温时长对不同生态系统土壤微生物群落功能影响的研究；利用多组学分析方法深入探究微生物在碳固持和矿化过程中的作用，为干旱区生态系统可持续发展提供科学基础。

关键词：土壤微生物群落干旱区增温固碳功能

气候变化背景下陆面模式研究进展及不足——青藏高原的水文、植被和土壤模拟

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地球科学进展 2024年第1期39卷 46-55页

作者：兰措中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

气候变暖背景下,全球气候系统各圈层发生了复杂的响应和反馈。作为气候系统重要组成部分的陆地表面是地气水热交换、地球化学要素传输、水文过程产生和植被生长的界面,受气候变化影响显著。气候变化不仅直接影响水文过程,还可以通过影... 详细信息

气候变暖背景下,全球气候系统各圈层发生了复杂的响应和反馈。作为气候系统重要组成部分的陆地表面是地气水热交换、地球化学要素传输、水文过程产生和植被生长的界面,受气候变化影响显著。气候变化不仅直接影响水文过程,还可以通过影响植被的结构和生理特征,间接影响水文过程。陆面模式是研究气候变化影响和反馈的主要工具。全球描述陆气界面物质和能量交换过程的模式主要有3类:全球陆面过程模式、全球水文模式和全球动态植被模式。3种模式针对不同的科学问题,各有其侧重点,之间的差异较大。从20世纪90年代开始至今的许多陆面模式比较计划不断指出模式的不足及其原因,从而促进了陆面模式的不断发展。然而陆面模式依然存在很多不足,有待进一步提高和发展。如目前的水文模式普遍缺乏动态植被过程,无法准确模拟和预测长期气候变化导致的植被变化对水文过程的影响,累及极端水文事件的模拟和未来水资源的预估。水文过程模型耦合动态植被过程是水文学研究的前沿领域。作为亚洲水塔的青藏高原气候变化显著,冰冻圈要素不仅包括冰川、积雪和冻土退缩,而且植被生长趋好、变绿。因此,在青藏高原气候变化对水文过程的影响研究中,更应考虑气候变化导致的植被变化的水文效应。此外,陆面模式对青藏高原土壤结构内部的水热交换过程描述不足。为进一步提高陆面模式在青藏高原的模拟能力,今后需加强对青藏高原土壤质地观测和数据搜集整理,以及对土壤冻融阶段的水热物理过程的观测,提高对过程和机理的认识,并将有关的认识体现在陆面模式中。

关键词：气候变化植被变化 CO_(2)升高的水文效应陆面模式青藏高原

柴北缘骆驼泉剖面新生代地层磁组构特征及其构造意义

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地球物理学报 2024年第1期67卷 205-224页

作者：栗兵帅王江汇颜茂都张伟林鲍晶东华理工大学地球科学学院南昌330013 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

青藏高原东北部新生代构造演化对理解高原隆升和变形模式具有重要意义,而目前对于该地区挤压应力方向转变过程仍存在很大争议.本文对柴北缘逆冲带北西部骆驼泉剖面新生代地层开展系统磁组构(本文特指磁化率各项异性)研究,以揭示该地区... 详细信息

青藏高原东北部新生代构造演化对理解高原隆升和变形模式具有重要意义,而目前对于该地区挤压应力方向转变过程仍存在很大争议.本文对柴北缘逆冲带北西部骆驼泉剖面新生代地层开展系统磁组构(本文特指磁化率各项异性)研究,以揭示该地区挤压应力方向的转变特征.系统岩石磁学结果表明,骆驼泉剖面新生代样品中主要磁性矿物是顺磁性组分和赤铁矿以及少量磁铁矿.通过对磁组构特征分析及其与古水流方向对比表明,骆驼泉剖面新生代地层磁组构主要为初始变形磁组构,可用于指示沉积成岩时期的挤压应力方向.磁组构结果揭示,骆驼泉地区挤压应力方向在上干柴沟组下部沉积时期为NNE-SSW向,而上干柴沟组上部和油砂山组沉积时期转变为NE-SW向.结合柴北缘逆冲带已有磁组构结果指出,该地区早期N-S向或NNE-SSW向挤压应力可能与印度—欧亚板块早新生代以来近N-S向碰撞挤压过程有关,指示印度—欧亚碰撞的挤压应力自下干柴沟组下部沉积时期就已传播至高原东北部地区;而后期NE-SW向挤压应力方向与该地区现今GPS揭示的上地壳运动方向一致,可能与该时段高原东北部巨型走滑断裂构造体系(尤其是阿尔金断裂)有关.此外,柴北缘逆冲带新生代挤压应力方向转变在其北西部起始于上干柴沟组下部沉积时期,而南东部起始于上油砂山组下部沉积时期,与地震反射剖面揭示的断裂活动等地质证据共同揭示柴北缘逆冲带新生代的构造活动自靠近阿尔金断裂的北西部向南东部传播和扩展.综合分析青藏高原东北部地区挤压应力方向转变和其他地质证据发现,挤压应力方向转变显示出自柴北缘逆冲带北西部向东、西和南向扩展特征,与阿尔金断裂在上干柴沟组下部-上油砂山组下部沉积时期剪切应力集中于断裂本身,而上油砂山组下部沉积以来开始散布于高原东北部内部地区的两阶段走滑活动相关.

关键词：青藏高原东北部阿尔金断裂柴北缘磁组构挤压应力

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特提斯地球动力系统研究新进展

中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 892-896页

作者：丁林中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101

特提斯洋(Tethyan Ocean)最早由奥地利地质学家Eduard Suess在1893年提出.欧洲地质学家通过对它的研究发展了现代地质学,但并未对板块构造理论的诞生提供核心科学支撑(Trümpy, 2001).随着研究的不断深入,特提斯的概念从一个中生代的大... 详细信息

特提斯洋(Tethyan Ocean)最早由奥地利地质学家Eduard Suess在1893年提出.欧洲地质学家通过对它的研究发展了现代地质学,但并未对板块构造理论的诞生提供核心科学支撑(Trümpy, 2001).随着研究的不断深入,特提斯的概念从一个中生代的大洋演变成涵盖整个显生宙的原特提斯、古特提斯和新特提斯三个长期演化的大洋(图1;吴福元等, 2020)。

关键词：板块构造理论地球动力系统特提斯吴福元地质学家显生宙

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气候变化对草地植物物候影响的研究进展

生态学杂志 2024年第3期43卷 888-894页

作者：孙建平吕汪汪李博文刘世章伍晶汪诗平中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 西藏大学理学院拉萨850000 中国科学院大学北京100094

植物物候与植物的适应进化、物种间相互关系、生态系统的结构和功能密切相关,且对气候变化特别敏感,所以一直是进化生物学、植物生态学和气候变化生态学的研究热点和前沿科学问题。本综述基于草地植物物候研究的3个层次(个体-种群-群落)... 详细信息

植物物候与植物的适应进化、物种间相互关系、生态系统的结构和功能密切相关,且对气候变化特别敏感,所以一直是进化生物学、植物生态学和气候变化生态学的研究热点和前沿科学问题。本综述基于草地植物物候研究的3个层次(个体-种群-群落)和7个物候序列(返青、现蕾、初花、初果、果后营养、初黄和枯黄期),阐述了不同层次物候序列及其相应持续期对气候变化响应过程的研究进展以及目前研究主要存在的问题,并在此基础上提出未来研究亟需关注的科学问题及展望,以期推动我国植物物候生态学研究发展。

关键词：气候变化草地植物物候等级物候序列

中亚黄土粉尘与冰冻圈演化、太平洋生产力和全球变化的联系

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科学通报 2024年

作者：昝金波方小敏宁文晓康健中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室中国科学院大学

粉尘循环是地球系统表层岩石圈、水圈、冰冻圈、大气圈和生物圈之间相互作用的重要纽带.中纬度陆地岩石圈经地表风化、冰川磨蚀形成大量富营养物质的粉砂,经流水搬运至内陆盆地,在干旱气候和风力作用下,形成大量沙尘输送至海洋,显著影... 详细信息

粉尘循环是地球系统表层岩石圈、水圈、冰冻圈、大气圈和生物圈之间相互作用的重要纽带.中纬度陆地岩石圈经地表风化、冰川磨蚀形成大量富营养物质的粉砂,经流水搬运至内陆盆地,在干旱气候和风力作用下,形成大量沙尘输送至海洋,显著影响海洋生物地球化学过程和全球气候.以中亚内陆为代表的亚洲沙漠及荒漠戈壁区是地球上最重要的沙尘源区之一,是上述过程的最典型代表,且影响最大.然而,目前对于地质时期“中亚内陆粉尘活动和营养物质组成是如何变化的?其与构造侵蚀、冰冻圈演化和大气环流的关系如何?对大洋生产力和全球碳循环的影响是什么?”等一系列问题仍缺乏研究,制约了对亚洲粉尘释放在全球生物地球化学循环和气候变化中重要角色的理解.鉴于此,本文通过系统梳理和总结中亚黄土粉尘地层年代、物质来源和营养物质组成、传输过程以及粉尘的大洋铁施肥效应,对地质时期中亚粉尘活动和营养物质演化历史以及驱动机制进行了系统阐述;评估了粉尘营养物质输入对太平洋生产力和全球碳循环与气候变化的影响;提出未来需要通过进一步加强岩石圈-冰冻圈-粉尘产量和营养物质含量关系研究,开展大空间范围和长时间尺度上亚洲粉尘营养元素含量及化学形态组成及其与大洋生物活动与多样性演化等分析,然后基于由源到汇的陆海记录对比和数值模拟,是详细揭示“亚洲粉尘输入增加-海洋固碳增强-大气CO2减少”的碳循环链式动力过程的关键.

关键词：中亚黄土粉尘铁假说太平洋碳循环