江阴市植被净初级生产力及碳汇价值分析

利用遥感影像、逐日气象观测记录等相关数据,应用基于过程的生物地球化学模型(BEPS),对江阴市市域范围内的土地利用状况及年净初级生产力进行了研究,并对植被系统C02吸收功能的价值进行了估算.结果表明:1991-2002年,江阴市陆地生态系统的总平均NPP由818 g/(m2·a)下降为699 g/(m2·a),其生态系统服务的碳汇价值也下降了0.88亿元.期间江阴市建设用地面积扩张及由此导致的林地、农田面积萎缩,成为江阴市陆地生态系统年净初级生产力下降的主要原因,森林植被质量变化对区域NPP下降的影响较小,而气候变化产生的影响不明显.     

三峡库区土地利用/覆被变化对碳储量的影响

【目的】土地利用/覆被变化通过改变陆地植被覆盖度对生态系统产生影响,笔者估算1990—2015年三峡库区不同土地利用类型碳储量的变化,及时有效地评估土地利用变化与区域生态系统碳储量的关系,了解三峡库区生态系统碳储量对土地利用变化的响应,为区域碳循环研究提供参考。【方法】以1990年、2000年、2015年Landsat影像获取三峡库区土地利用/覆被变化数据,应用InVEST模型定量分析了土地利用/覆被变化对三峡库区生态系统碳储量的影响。【结果】1990—2015年三峡库区土地利用格局和各类土地面积发生了明显变化,林地、水域、建设用地和未利用地面积均不断增加,而耕地和草地面积减少; 1990—2015年三峡库区生态系统碳储量呈持续增加趋势,净增加量为90.43 Tg,增加率为24.47%,年增加率为0.98%; 三峡库区生态系统碳储量空间分布不均,呈现出东高西低、南高北低的趋势; 耕地转化为林地是库区生态系统碳储量增加的主要原因,碳损失途径主要源于林地开垦为耕地、其他土地利用类型转为水域和建设用地。【结论】三峡库区土地利用类型变化导致生态系统碳储量时空分布格局发生了相应变化,生态系统碳储量随林地面积的增加而增加。因此,在保障耕地安全的前提下,加大三峡库区退耕还林力度,加强三峡库区林地保护,有助于增加库区碳汇潜力并改善库区生态环境。     

基于MODIS的广西植被NPP时空分异及驱动力分析

为探索广西植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)变化规律及驱动因子,利用遥感数据、土壤数据和海拔高程数据,运用统计学分析方法,对比分析不同城市、土壤、海拔高度的植被NPP变化。结果表明:(1)2000—2015年广西植被NPP值(以碳累积量计)在578.51～870.48 g·m~(-2)·a~(-1)波动变化,总体呈下降趋势。梧州、防城港的植被NPP值较高。(2)广西6.45%区域的植被NPP处于重度变异状态,65.25%区域的植被NPP处于中度变异,28.30%区域的植被NPP处于轻度变异状态。(3)植被NPP对气温降水的变化响应不够显著。(4)红壤、石灰土、粗骨土地区的植被NPP呈下降趋势,而砖红壤地区的植被NPP呈增加趋势。(5)不同海拔高度的植被NPP差异较大,总体变化呈"增加-下降-增加-下降"的趋势。     

石羊河流域土地利用变化对区域碳排放和碳吸收的影响

利用土地利用转移矩阵、RS、GIS技术,根据2006、2010、2015年3期遥感影像数据和统计年鉴数据,分析2006-2015年石羊河流域土地利用变化情况,借助碳存储和碳排放的估算方法对2006-2015年石羊河流域土地利用/土地覆盖变化的碳效应进行剖析,运用模糊线性规划法对研究区土地利用结构进行规划.结果表明:2006-2015年石羊河流域林地、建设用地和未利用地呈增加趋势,未利用地、建设用地增加明显,林地略有增加;草地、耕地和水域呈减少趋势,耕地和草地减少显著,大量转化为未利用地,弃耕和荒化现象明显;建设用地是最重要的碳源,林地、水域、耕地、草地是主要的碳汇,未利用地的碳收支密度较低,但面积较大,对区域净碳储量贡献较大;土地利用碳存储量大于碳排放量,存在碳吸收盈余现象,但是盈余的空间有缩小态势.在增汇减排目标的模糊线性规划情景下,石羊河流域林地、草地、耕地、水域面积增加,建设用地和未利用地减少.石羊河流域的碳存储增加了1.7331×10~9 kg,碳排放减少了4.898 4×10~9 kg,净碳存储量增加了6.631 5×10~9 kg,碳排放明显减少.规划方案增汇减排的效果明显,有效缓解陆地生态系统的碳排放,达到优化土地利用结构的目的.     

珠江流域植被净初级生产力及其时空格局

为阐明珠江流域植被净初级生产力(NPP)变化的整体状况,应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的NPP数据,对珠江流域1981~2000年间的地表植被净初级生产力的空间分布及时间序列变化进行了综合分析。研究结果表明:①20年来,珠江流域年均NPP总量为0.60Pg C,占中国总量的19.42%,单位面积的年平均NPP为1328.61 g/(m2.a),是中国平均水平的4.12倍;②从NPP的空间分布看,单位面积的NPP以右江上游山区及珠江三角洲西南部地区等地最高,北盘江上游山区最低;③从各种植被类型来看,以热带常绿阔叶林的平均NPP最大,山地稀树灌木草原的平均NPP最小;④受气候和土地利用变化的影响,20年来珠江流域植被NPP整体上呈现了不显著减少的趋势,单位面积NPP减少了约0.6%。     

中国南北过渡带生态系统固碳服务及价值量空间格局

利用CASA模型测算净初级生产力(NPP),在碳循环过程模型的基础上估算2000—2017年秦巴山区土壤有机碳储量,使用净现值(NPV)法估算出2015年、2017年土壤有机碳的经济价值,并分析不同土地利用形式下土壤碳价值的差异性。结果表明:在时间尺度上,秦巴山区植被NPP呈现先增加、后减少的趋势,2015年植被NPP均值达到峰值;在空间尺度上,秦巴山区植被NPP呈现中间高、四周低,山区高于平原的整体趋势。土壤有机碳含量受植被净初级生产力和土壤矿质化强度的影响,空间分布呈现西北高、东南低的格局,高值区主要集中在秦岭山脉中段和大巴山区部分区域。采用净现值法估算秦巴山区2015年、2017年不同情景下土壤有机碳的价值量发现:在不同碳价和贴现率情形下,有机碳的价值量有很大差异,并且贴现率和碳价越高,价值量就越高;在不同土地利用形式下,单位面积价值量和价值总量也会不同,林地、草地的总价值量较高,而未利用地的单位面积价值量较高。将贴现率和碳价纳入到土壤有机碳价值量的估算中,不仅更切合实际情况,而且可在一定程度上为政府设置合理碳价提供理论依据。     

深圳市植被净初级生产力动态及其与气候因子的关系分析

以深圳市为研究区,利用土地利用/覆盖分类数据、MODIS NDVI数据、气象数据,基于光能利用率(carnegieames-stanford approach,CASA)模型对深圳市2000—2014年的净初级生产力(net primary production,NPP)进行了估算,并分析了NPP的时空分布特征及其对气候因子的响应关系.结果表明:深圳市面积NPP为544.19~884.93g·m-2·a-1,总体以2.40g·m-2·a-1的趋势增加,空间分布格局呈西北低、东南高的特点,不同行政区的年均NPP存在明显差异;15a来深圳市NPP的变化呈现出南部增加北部减少的趋势,且增加区域面积是减少区域的1.4倍,其中城镇用地、林地呈增加趋势,耕地、果园、湿地、未利用地呈减少趋势;NPP对温度、降水、太阳辐射的响应存在显著差异,光明新区、龙华新区、龙岗区等北部区域NPP与温度、降水呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数分别为0.92、0.95,南山区、福田区、罗湖区等南部区域是城市不透水层、水体高覆盖区,NPP与温度、降水的相关关系较弱.宝安区、南山区、龙华新区交界处的NPP与太阳辐射呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数为0.95,龙华新区南部、坪山新区北部等部分区域分布着大面积的城市不透水层,NPP值较低.深圳地区植被NPP动态是受温度、降水、太阳辐射等气候要素变化及城市化引起的土地利用变化等因素共同作用的结果.     

1991—2006年无锡市土地利用变化动态度及转换参数分析

在RS和GIS技术支持下,以3期TM/ETM+影像为数据源,提取无锡市土地利用变化信息,分析了区域土地利用变化的动态度;挖掘土地利用转移矩阵中的净变化量、交换变化量以及变化持续性等隐藏属性;在此基础上,通过随机转换和系统转换判别15 a间不同地类间转换的优势度,进一步探讨其对太湖流域生态环境的影响。结果表明:1991—2006年间无锡市建设用地面积呈现较快增长,而林地的流失速率最高;耕地主导了交换变化量,主要表现为空间位置转移;建设用地变化主导了净变化,其变化以建设用地新增为主;从期望新增量和期望流失量角度分析可知,林地转化为新增耕地具有明显的转换优势,同时又存在部分耕地转回林地的现象,两种地类间存在剧烈的空间位移,加剧了林地景观的破碎化程度。保护好现存林地和建设环太湖森林植被缓冲带有利于减轻农地面源污染和改善湖泊水质。     

喀斯特石漠化演变过程中土地利用变化——以贵州省关岭县为例

土地利用变化是人类活动影响地表变化的重要表征,喀斯特石漠化是生态环境恶化的指示,对生态脆弱的喀斯特地区进行石漠化和土地利用变化的时空分布研究,是地球变化研究的重要议题。通过“3S”技术对典型喀斯特地区关岭县2010-2015年石漠化演变过程和土地利用变化分析,研究发现：①无石漠化面积增加了80.68 km2,强度、极强度石漠化面积分别减少50.5 km2和 78.61 km2,石漠化治理工程初见成效,但石漠化演化是一个双向反复的转化过程。②水田、旱地、草地和未利用地面积分别减少54.4 km2、59.05 km2、15.39 km2和302.82 km2,有林地、灌木林地和建设用地面积分别增加270.82 km2、145.38 km2和13.37 km2,农户生计资本转变致使耕地撂荒,生态修复工程成效显著。③土地利用的变化是石漠化演变方向的指示剂,植被的正向演替区域与石漠化减轻区域吻合,耕地和聚落分布区域与石漠化恶化区域吻合。     

贵州经济后发山区土地利用变化及其地形分异特征

以贵州省丹寨县为研究区,运用遥感解译、GIS空间分析和数理统计分析方法,分析经济后发山区的土地利用变化及其地形分异特征,为实现经济后发山区的土地资源可持续利用提供参考。结果表明:1)2013年到2015年,丹寨县土地利用变化迅速,平均土地利用变化动态度为17.07%;耕地和林地面积减少,建设用地、草地和水域增加;建设用地增加最快,其用地面积由97.76 km2增加到243.65 km2,增加了145.89 km2;主要变化类型有林地转为耕地,耕地转为林地,耕地转为建设用地,以及林地转为建设用地等4种形式。2)土地利用变化主要发生在海拔为400 m~1200 m地带,坡度为6°~25°的缓坡和斜坡地带,坡向为45°~135°和225°~315°的半阳坡地带。各地带都以林地与耕地之间的转换、林地和耕地向建设用地的转化为主。平地和平缓地是耕地转为建设用地最显著的区域。对于山地面积占76%的丹寨来说,这些地带的土地质量相对优良,土地生产力较高。因此,在今后的经济建设工作中,要加强这些地带的土地资源保护,提高其土地利用的生态经济效益。     

云南省建水县石漠化修复模式评价

基于1992—2017年Landsat TM数据、建水县森林资源二类调查数据及云南省石漠化监测数据, 借助Mann-Kendall突变分析和趋势分析等方法, 探讨近25年云南省建水县植被的时空变化特征及不同石漠化修复模式下的植被恢复情况。结果表明: 1) 25年间, 建水县植被覆盖整体上呈上升趋势, 平均增速为0.065%/10a, 以2008年为界, 增速由之前的0.077%/10a增加到0.475%/10a; 2) 25年间, 建水县植被覆盖呈增加趋势的区域、无显著变化区域及呈减少趋势的区域面积占比分别为55.32％, 34.44％和10.24％; 3) 对于不同修复模式, 在10年的修复时间范围内, 纯生态林模式与混交生态林模式下植被恢复效果差别不大, 而在25年的修复时间范围内, 混交生态林模式下植被修复速率明显优于纯生态林修复模式, 优势主要展现在修复后期。短期内, 纯生态林模式中阔叶树和桤木的植被修复效果较好; 从长期看, 云南松和车桑子是较好的修复树种。混交生态林模式中, 针叶混交林修复速率在10年和25年修复时间范围内均表现最优, 是较好的混交模式。研究结果揭示了不同治理模式对植被恢复的效果, 可为优化石漠化区域生态修复方法提供理论依据。     

长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应

【目的】利用LPJ模型(Lund-Potsdam-Jena model)估算长江流域森林净初级生产力(net primary productivity, NPP),研究长江流域森林NPP时空动态变化及其与气候因素的关系,为长江流域及其他地区的植被监测与生态建设提供依据。【方法】基于LPJ模型模拟的NPP数据及气象资料,对长江流域1982—2013年森林NPP的空间分布和时空动态变化趋势进行分析,采用线性回归分析法分别以时间为自变量和NPP为因变量进行趋势检验,利用相关性分析法分析长江流域森林NPP与气象因子之间的关系。【结果】①长江流域1982—2013年森林年均NPP值为530.41 g/(m²·a),最高值出现在2002年,森林NPP值为578.55 g/(m²·a);最低值出现在1989年,森林NPP值为491.24 g/(m²·a)。②长江流域森林NPP的空间分布由东南沿海向西北逐渐减小,长江中下游森林NPP高于长江上游,森林NPP空间分布格局与水热条件分布格局相一致,长江流域东南部水热条件良好,能够满足植被生长和发展的需要,植被生产力比较高;西北部由于水热条件比较差,不利于植被生长,生产力低下。③长江流域大部分地区森林NPP与气温和降水为正相关关系,森林NPP与气温呈显著正相关,气温与森林NPP之间的相关性强于降水与森林NPP之间的相关性。【结论】长江流域森林NPP呈自东南向西北减少的趋势,且随时间呈波动上升趋势;气候对森林NPP具有显著影响,气温是影响森林NPP的主导因素。     

中国土地资源生态敏感性评价与空间格局分析

基于资源环境基础数据库,构建土地生态敏感性评价指标体系,进行中国土地资源生态敏感性评价,揭示土地生态敏感性的空间分布特点,进而对不同土地资源和不同农业区土地资源的生态敏感性进行差异分析,得到如下结果.1)中国土地资源生态敏感性空间差异显著,高度生态敏感区集中在4个区域:北方干旱/半干旱沙漠(地)的土地沙化敏感区、黄土高...     

庙岛群岛南部岛群无居民海岛植被净初级生产力评估

无居民海岛具有显著的战略地位和重要的生态价值,植被净初级生产力(NPP)评估对维护无居民海岛生态系统稳定性和活力具有重要意义.以庙岛群岛南部岛群中螳螂岛等5个无居民海岛为研究对象,通过遥感手段,对海岛NPP总量和密度及其空间分布特征进行分析.结果显示：1) 全年NPP总量为134.22 tC·a－1,平均密度为274.13 gC·m－2·a－1,并表现出明显的季节差异,各岛NPP平均密度由大到小依次为牛砣子岛、羊砣子岛、螳螂岛、南砣子岛和挡浪岛;2) 不同地表覆盖类型NPP平均密度由大到小依次为阔叶林、针叶林、草地、建设用地和裸地,各岛NPP平均密度与裸地面积占比呈明显的负相关,区域NPP密度与海拔、坡度、坡向和归一化植被指数呈显著正相关;3) 黑松和刺槐是北方无居民海岛人工林的理想树种,持续的人工林种植是提升无居民海岛NPP的重要途径.     

基于GIS的岩溶槽谷区小流域土壤侵蚀量估算

在修正的通用土壤流失方程(RUSLE)中引入石漠化因子,以重庆市南川区木渡河小流域为研究对象,在GIS技术的支持下,对岩溶槽谷区小流域土壤侵蚀量的估算方法进行了探讨.研究结果表明,研究区现实土壤侵蚀量40011.51 t/a,土壤保持量835963.94 t/a.计算研究区及不同土地利用类型的现实土壤侵蚀模数时,石漠化程度越高,总面积现实土壤侵蚀模数和可流失面积现实土壤侵蚀模数的差异越大;在岩溶区,使用可流失面积现实土壤侵蚀模数更能真实的反映岩溶区土壤侵蚀的状况.研究区水田和林地土壤保持能力最大,旱地土壤保持能力最小,控制土壤侵蚀的有效措施是在裸岩山地和陡坡地植树造林,大于25°的陡坡地退耕还林还草,扩大林地面积,减小陡坡耕地面积.     

喀斯特石漠化生态系统服务价值研究

以涵养水源、保育土壤、固碳制氧、有机质生产和净化大气环境为功能指标,定量评估了毕节鸭池示范区、清镇红枫湖示范区和关岭-贞丰花江示范区的生态系统服务价值。结果显示:研究区涵养水源、保育土壤、固碳制氧功能对区域总价值的贡献率高,有机质生产和净化大气环境功能贡献率低;单位面积的服务价值在各景观中表现为林地>灌木林地>草地>旱地>农田,分别为2 335.39万元、1 063.01万元、503.67万元、338.12万元和250.88万元;三个示范区单位面积的区域服务价值表现为鸭池>红枫湖>花江,分别为1 244万元、591万元和440万元,与区内石漠化发生率呈负相关关系。研究表明,在恢复和重建石漠化地区的生态环境过程中,增加林草植被面积,促进旱地和农田向林地、灌木林地和草地的转化,将有助于生态服务价值的提高。     

热带亚热带喀斯特森林树种的水分生理研究进展

热带亚热带喀斯特地区具有丰富且独特的自然资源,是我国重要的生态功能区,但也面临严重的石漠化问题。水分是影响该地区天然林结构功能和石漠化植被修复的关键环境因素。基于树木水分生理的研究有助于深入地了解喀斯特树种干旱适应策略,可为气候变化背景下喀斯特地区森林(天然林和人工林)的可持续发展提供理论依据。本文从水分来源、木质部水力结构以及蒸腾耗水等方面总结了近年来该区域喀斯特天然林树种在水分适应策略方面的研究进展,发现典型喀斯特树种能够稳定地利用岩溶水,其蒸腾耗水量的季节动态较小,且其茎木质部的抗栓塞能力强,在极端干旱时期可通过脆弱性分割维持水力安全。另外,基于树木水分生理的研究还能够为石漠化生态恢复适宜树种的筛选和人工林的经营管理提供科学依据。部分抗性强、耗水少的珍贵用材树种兼顾生态和经济效益,可用于石漠化地区的植被修复。建议今后的研究结合控制实验平台,长期监测树种生长和水分动态变化,基于多重机制系统阐明喀斯特森林树种的生态适应策略。     

中国岩溶森林生态保护修复的理论与技术

全面总结了近年来中国在岩溶森林生态保护修复理论与技术实践方面取得的研究成果.在理论方面,创新性地提出了基于自然保护地体系的岩溶森林生态保护修复政策支撑体系,基于岩溶地区小生境高度异质性的多物种共存与生物多样性维持理论,基于岩溶地形地貌、土壤和自然干扰机制下的隐域性植被演替理论,基于岩溶植物萌生特性的群落构建机制和岩溶生...     

广西贺巴高速来都段石漠化边坡植被恢复和生态防护技术的应用分析

石漠化边坡的植被恢复和生态防护是目前绿色公路建设的热点问题,常用框格植草措施减缓雨水对边坡的冲刷破坏,加快坡面的植被恢复进程。结合广西贺巴高速来都段石漠化边坡植被恢复项目,通过对现场工程技术的实际应用情况进行跟踪调研,剖析了石漠化边坡框格内填土植草的植被恢复和生态防护技术在应用中发现的一些技术问题,提出了框格内填土局部稳定技术的新型解决方案,并进一步在该石漠化边坡,推广应用了采用水土共蓄的新型板槽进行植被恢复和生态防护的最新发明技术,以期对石漠化边坡的植被恢复提供积极的技术措施和建议,促进石漠化地区绿色公路建设的发展。     

石漠化的概念及其内涵

石漠化是目前西部地区经济发展、生态恢复与重建工作最为严重的问题之一。笔通过对荒漠、荒漠化、沙漠化等相关概念的比较和现有石漠化内涵的归纳总结，在分析石漠化的形成原因、特点、区域和基质的基础上，认为石漠化属于荒漠化的范畴，是人为干扰与自然背景共同作用的结果。石漠化特指在我国南方湿润地区，碳酸盐岩发育的喀斯特脆弱生态环境下，由于人为干扰造成植被持续退化乃至丧失，导致水土资源流失，土地生产力下降，基岩大面积裸露于地表(或砾石堆积)面呈现类似荒漠景观的土地退化过程。