广西北部湾生态系统构成与格局及其变化评估

采用面向对象的遥感影像解译方法和空间统计分析技术,获取2000、2005和2010年广西北部湾生态系统动态变化信息,深入分析北部湾生态系统类型构成与格局变化特点和演变规律,评估北部湾经济区的生态环境状况,结果表明:北部湾经济区生态系统主要以森林生态系统为主。所有生态系统中,研究期间森林、农田和城镇面积持续增加,而灌丛、草地、湿地反之;草地面积变化率较大;草地转为森林、灌丛转为森林和森林转为农田较为突出;土地覆被转换指数(LCCI)转化强度值反应出北部湾生态系统土地覆被整体转好;而斑块数(NP)、平均斑块面积(MPS)、边界密度(ED)和蔓延度(CONTAG)等指标变化,表明北部湾生态系统的景观异质性、景观的破碎度呈降低的趋势。     

青海湖流域典型生态系统土壤水分对降水脉动的响应

土壤水分是影响干旱半干旱地区植物生长与空间分布的关键因素,对维持整个生态系统的稳定具有重要作用.通过对青海湖流域3种典型生态系统(草地、灌丛、农田)降水过程和土壤水分的连续动态观测,分析了不同时间尺度(逐月、逐日、10min)土壤水分对降水脉动的响应.结果表明:草地、灌丛和农田深层(60、90cm)土壤水分对降水的响应均比浅层土壤(10、30cm)滞后1个月左右;灌丛土壤水分对降水的响应集中在60cm以上,深层土壤水分主要受地下水影响,由于冠层截留损耗,单次小降水事件对灌丛土壤水分的补给作用较为有限;草地土壤水分对降水的响应集中在10和30cm,而农田降水补给的有效深度小于30cm,响应时间也明显滞后于草地.     

黑河上中游流域地表植被对干旱的响应

在干旱半干旱区,水量是植被生长发育的重要因素.本文基于黑河上中游流域2000—2010年MODIS遥感叶面积指数(LAI)产品、中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集等多源数据,计算研究区域各栅格逐月的累积相对湿润指数,通过皮尔逊回归分析,建立LAI与累积相对湿润度指数的相关关系,以此定量评价黑河上中游流域不同土地覆被类型(农田、森林、草地、聚落、湿地)LAI对气象干旱的响应.结果表明:1)植被对干旱的敏感性随植被生长的不同阶段而变化,多数类型的植被在每年的8月份对干旱最为敏感;2)不同类型的植被受干旱影响的程度不同,干旱对农田和草地的影响较大;3)含虚拟变量的回归模型能够合理地描述干旱对植被的影响,模型具有一定的精度.     

陇东黄土高原地区生态系统格局变化及驱动力分析

利用地理信息与生态遥感解译技术,对2013至2018年陇东黄土高原生物多样性保护优先区域生态系统格局变化特征进行定量分析.结果表明:研究区生态系统结构较为简单,主要以森林-灌丛、草地、农田3种Ⅰ级生态系统和落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛、温性草原、草丛、旱地5种Ⅱ级生态系统为主;研究期内各类生态系统面积变化率、综合动态度和景观指数变化不显著,生态系统格局总体表现稳定;各类生态系统景观格局变化的主导因素为社会环境,退耕还林、退耕还草及其他生态环境保护政策的实施,使得研究区植被覆盖度逐渐提高,生态环境趋于好转.     

老哈河流域地表植被覆盖对干旱的响应

在原有的帕尔默旱度模式中嵌套双源蒸散发能力计算模型和混合产流模型,采用老哈河流域内及周边的15个气象站资料修正模型参数,构建可用于变化环境下植被-干旱响应关系分析并适用于我国北方地区的机理性旱度模式,计算研究区域各栅格逐月的帕尔默干旱指标,通过分析和建立归一化植被指数与帕尔默干旱指标的关系来定量评价老哈河流域不同植被类型归一化植被指数对气象干旱的响应.研究结果表明:(a)在植被生长期的开始和结束阶段,干旱对植被的影响较小;在植被生长期的中间月份,干旱对植被影响较大,其中6月份是研究流域植被的水分敏感期.(b)不同的植被类型受干旱影响的程度不同,干旱对灌丛和草地的影响大于对林地的影响.(c)带虚拟变量的回归模型能够合理地描述季节性的影响,模型的模拟精度较高,因此在考虑季节影响的情况下归一化植被指数可以用于干旱监测.     

干旱对云南省植被净初级生产力的影响研究

基于CASA模型估算云南省1982—2019年植被净初级生产力(NPP),分析其时空变化特征,并结合标准降水蒸散指数SPEI,探讨不同时间尺度干旱与NPP的关系.结果表明,随着SPEI积累程度增加,干旱频率大于30%的面积比例也在增加;遭受大规模干旱的年份,植被NPP相对较低,年均NPP与干旱影响范围整体上呈负相关关系,主要集中在滇中高原地区;当干旱面积比例从小于30%上升至30%～40%、40%～50%、50%以上时,NPP分别下降3.3%、4.5%、8.7%;12个月尺度的长期干旱对植被NPP的影响大于中短期干旱;整体上植被NPP对干旱的敏感期出现在5月份和10月份.但是,不同植被类型对干旱的敏感性响应存在差异,热带森林在6月份对于3个月尺度干旱最为敏感;在8月份对于12个月尺度干旱最为敏感,灌丛、草地、农业植被对3个月尺度干旱最为敏感,高山植被对6个月尺度干旱最为敏感.     

干旱对华北地区植被变化的影响

利用中分辨率成像光谱仪(moderate-resolutionimagingspectroradiometer,MODIS)归一化植被指数 (normalizeddifferencevegetationindex,NDVI)数据产品和气象站点的帕尔默干旱指数(thepalmerdroughtseverity index,PDSI)数据,分析了2001-2013年华北地区及3个主要地表覆盖类型区植被变化的时空特征和干旱的变化特征, 并以不同时间尺度分析了干旱对植被变化的影响.结果表明:1)华北地区植被NDVI空间分布差异较大,NDVI总体上 呈东南高、西北低的分布特点.2001-2013年,华北地区植被活动呈增强的趋势,其中秋季植被活动的增强趋势最明显. 2)2001-2013年,华北地区的干旱总体上有所减轻,其中秋季干旱减轻的趋势最明显.3)华北地区植被年际变化与干旱 有显著的正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响.北部草原区和中部落叶阔叶林带的植被年际变化与干旱的正相 关性显著;而南部农作物区不显著,干旱对农作物生长状态影响较不明显.4)在季节尺度上,华北地区夏季植被变化与干 旱的正相关性最为显著,夏季植被生长状态最容易受到干旱的影响;以16d的植被数据分析表明,NDVI距平值更适合 表征华北地区植被生长状态与干旱的关系.      

土地利用变化的碳排放机理及效应研究综述

就影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制(CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化、土地利用变化和土地管理),阐述了土地利用变化对陆地生态系统结构和功能产生的影响,以及对系统造成的碳储量变化.主要从土地利用变化和土地管理两方面对土地利用碳排放效应进行论述:森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低;农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用,能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集;森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性,导致土壤碳汇集速率差异极大;保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平.土地利用碳排放核算主要从陆地生态系统的植被碳和土壤碳入手,综述了目前国内外的研究进展.     

退化草地恢复过程中不同种植密度人工柠条灌丛对植被的影响

本文以宁夏东部干旱风沙区不同种植密度柠条灌丛草地为研究对象，系统研究了柠条灌丛草地恢复过程中植物群落的动态变化特征，比较了不同种植密度的人工柠条灌丛对退化草地植被恢复的影响．本研究在试验区共采集到种子植物32科77属83种，不同种植密度柠条灌丛草地中，植物物种数、群落盖度、群落物种多样性指数、生态优势度指数等变化趋势基本为：10m带距柠条灌丛〉6m带距柠条灌丛〉4m带距柠每灌丛．     

基于Landsat 8数据的干旱监测研究

为确定遥感干旱监测在东北地区的适用性,选取黑龙江省安达市为研究对象,利用最新的Landsat 8遥感影像数据,建立了温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)和改进的垂直干旱指数(modified perpendicular drounght index,MPDI)。并通过实测土壤含水量数据,对两种干旱指数进行验证和比较。结果表明,利用Landsat 8数据,通过两种遥感干旱指数在试验区进行干旱监测有一定的可行性,且TVDI的监测精度要高于MPDI。该研究对推广Landsat 8数据在东北地区旱情监测中的应用,以及提高中国应对突发灾害的决策能力具有重要意义。     

整合1982-1999年NDVI与降雨量时间序列模拟中国北方温带草原植被盖度

植被盖度是刻画陆地表面植被数量的一个重要参数,是指示生态系统变化的重要指标.因为中国北方温带草原对降雨量变化较敏感,因此,可以利用降雨量与遥感数据结合估测植被盖度.文章利用基于遥感数据和降雨量的线性分解模型来估测不同植被类型盖度,每8km×8km地区的覆盖类型分为3种类型:裸地、灌丛及草地和裸地混合类型,混合类型又分为:草地和裸地.利用一元线性回归拟合模型计算的湿季NDVI对降雨量的敏感性作为模型的状态变量,将通过O.1显著水平检验的NDVI和降雨量线性关系的斜率与湿季NDVI均值作散点图,然后根据条件限制优化算法求解三角形确定模型中的端元参数.1982-1999年平均占地率、灌丛和草地裸地混合类型的平均盖度研究表明,占地率的空间变化特征是自西北向东南逐渐减小.灌丛的植被盖度自西北向东南逐渐增加,没有表现出与降雨量相似的变化格局.大部分地区的灌丛盖度小于30%,少部分地区的灌丛盖度大于50%.草地和裸地混合类型盖度并没有表现出与降雨量相似的空间变化特征.单年植被盖度研究表明,1996年(干旱年)草地盖度由西北向东南逐渐增大,与湿季降雨量具有相似的空间变化特征.1998年(湿润年)湿季降雨量充沛,大部分地区的草地盖度较高.利用地面测量数据检验基于线性分解模型模拟的1999年草地盖度,平均误差为O.147.与Gutman模型相比,线性分解模型模拟结果较好.     

岷江上游植被格局与环境关系的研究

基于1994年岷江上游TM遥感影像分类,结合海拔、坡度和坡向等地形因子及降雨、温度和土壤等气候环境因子,用"3S"技术对岷江上游植被格局及其与环境之间的关系进行分析.结果表明:岷江上游森林、草地和灌丛分布面积比例差异不大,其中针叶林和混交林斑块形状复杂,斑块破碎化程度较高.阔叶林和农田斑块形状简单,斑块破碎度化程度较低;郁闭灌丛和草地的斑块聚集度高,景观连通性较好,混交林斑块聚集度低,景观连通性差;岷江上游植被分布及生长与海拔、温度相关性较高,与降雨无明显的相关性.     

基于GLDAS与TVDI降尺度反演土壤含水量

土壤水是连接大气降水、地表水和地下水的关键水文带,在旱寒区对于维系植被生长起到至关重要的作用.为获取相对精度较高,时空分布更广的土壤含水量数据,本文采用青藏高原2006年MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer)植被归一化指数NDVI(normalized difference vegetation index)数据与地温数据LST(land surface temperature)计算出青藏高原全年温度植被干旱指数TVDI(temperature vergetation dryness index);分析TVDI数据与GLDAS各层土壤含水量的相关性以及相关性的稳定性,结果表明:总体上TVDI数据与GLDAS各层土壤含水量数据呈负相关关系,其中TVDI与GLDAS第1层土壤湿度数据相关性最好,且相关性的稳定性较强;利用TVDI和GLDAS第1层数据的相关关系反演出青藏高原2006年每月土壤水分分布图,并利用月均值进行实例分析,结果表明反演结果与GLDAS数据基本吻合,仅在青藏高原南部和北部两个区域存在偏差.与原始GLDAS数据相比,TVDI反演的土壤含水量数据具有更高的分辨率(分辨率为1km),在时间尺度上,可以反演逐月的土壤水分.     

不同区域典型植被类型的净生态系统碳交换特征

利用全球通量网数据集,详细分析了北美、欧洲、亚洲3个主要区域不同植被类型下净生态系统碳交换的变化特征.结果表明:净生态系统碳交换的区域变化特征与植被类型的分布特征密切相关.3个地区CO_2的总体收支为-0.010 93 kg/a,其中,农田和常绿针叶林的碳吸收能力最强,草地的最弱;虽然各地区不同植被类型下净生态系统碳交换的日变化幅度存在明显差异,但均呈"U"型曲线,净生态系统碳交换白天为负值,夜间则相反.碳吸收速率峰值出现在上午10:00-12:00;不同纬度带净生态系统碳交换均表现出明显的季节变化,随纬度升高,植被的碳吸收能力逐渐减弱,中高纬度受降水、土壤湿度等气候因子的影响波动性较大.     

基于人工神经网络的不同植被类型蒸散量时空尺度扩展

基于通量网中23个站点下草地、农田、郁闭灌丛、落叶阔叶林、常绿针叶林、开阔灌丛、湿地7种植被类型2001-2007年气象和潜热数据,运用人工神经网络方法进行潜热通量/蒸散量的不同时空尺度的模拟,以期探究模型输入因子重要性及对人工神经网络法在蒸散发估算中时空尺度外推能力进行验证.结果表明:以温度、相对湿度、太阳辐射、土壤含水量、归一化植被指数、风速、土壤热通量为主的输入因子对不同植被类型蒸散量的影响程度不同:太阳辐射对各植被类型影响都相对较大,风速的影响与植被类型有关,归一化植被指数对植被生长期影响有差异;蒸散量模拟效果具有较大的时空异质性,时间尺度上的模拟效果比空间尺度上的好.其中,草地与农田的模拟效果最好.模拟结果中纳什系数多为0~1,个别小于0,模拟结果与观测值的相关系数均在0.6以上.基于人工神经网络法的潜在蒸散估计可以进行一定的区域外推,模拟效果的好坏受控于局地的气候状况.     

陕南秦巴山地农田生态系统氮磷元素化学计量特征

目的分析陕南秦巴山区农田生态系统中土壤与农作物的N,P元素化学计量特征,探讨土壤环境与植被间的N,P元素关系,为研究秦巴山区农田生态系统的养分循环规律提供参考。方法以白菜(Brassica campestris L.spp.Chinese cabbage)、油菜(Brassica campestris L.)、菠菜(Spinacia oleracea L.spinach)3种农田为研究对象,选取自然草地和人工马尾松林(Pinus massoniana Lamb.)为对照,分层采集土样和农作物(植物)叶器官,利用连续流动分析仪(FlowsysⅢ)测定N,P含量。结果 (1)农田生态系统土壤的总氮(total nitrogen简称TN)、总磷(total phosphorus简称TP)垂直分布总体上均表现出随土层深度增加而下降的趋势。3种农田生态系统的土壤TN、TP低于对照自然草地和人工马尾松林,农作物的平均含氮量明显高于对照的自然草和人工马尾松林。(2)农田生态系统的土壤N/P在垂直方向上的变化存在一定差异,3种农田生态系统的土壤N/P均高于对照的自然草地,3种农田作物的N/P均高于草本植物,但低于马尾松林。(3)不同生态系统的土壤和植被平均N/P差异显著(P0.05),植被N/P和土壤N/P的相关性达到极显著水平(P0.01),表现为随土壤N/P的增加植被N/P呈现出线性增加的趋势。结论农田生态系统的土壤N/P和农作物N/P显著相关。     

我国北方地区植被类型变化气候效应的虚拟数值试验

利用区域气候模式 (RegCM 2 )对东北西部、华北北部和西北东部、华北西部两个生态环境脆弱地区植被类型分别由草地变为农田和森林后对区域气候的影响程度进行虚拟数值试验 ,结果表明 ,我国北方地区植被类型由草地变为耕地或森林将使得这些地区夏季降水减少 ,温度升高 ,5 0 0hPa位势高度升高 ,副热带高压控制地区的位势高度降低 ,从而使副高减弱 ,不利于我国北方的降水增加 .从虚拟数值试验的对比中可发现 ,华北北部、东北西部地区植被类型改变比西北东部、华北西部地区植被类型改变所引起的降水减少、温度升高和副高减弱效果显著 .此外 ,对于同一个地区的植被类型改变而言 ,由草地变为森林比由草地变为耕地所引起的降水减少、温度升高和 5 0 0hPa位势高度变化效应大 .因此 ,根据数值试验结果可知 ,退耕还草可能是我国北方干旱半干旱地区改善环境的有效方式 ,华北北部和东北西部为开展有序人类活动的最佳地区     

1982—2010年全国草地生长时空变化

基于遥感技术,利用1982—2010年间NOAA-AVHRR卫星获得的归一化植被指数(normalizeddifference vegetation index,NDVI)数据对全国29年来的草地生长动态变化及其与温度、降水的相关关系进行分析。结果表明:29年来,全国草地生长季NDVI总体上呈显著增加趋势(R2=0.25,p<0.01),尤其是在1982—1999年间(R2=0.60,p<0.01),而自20世纪90年代末开始失速。值得注意的是,最近十几年(1999—2010年)草地生长季NDVI变化趋势的大小和方向基本上取决于起始年份的选择,因而这一阶段草地生长的总体趋势不显著。不同地区、不同时段生长季NDVI变化趋势的空间分布存在较大差异。草地生长在1982—1999年间呈广泛(约占85%)增加趋势,在1999—2010年间出现较大范围(约占50%)的逆转,尤以干旱、半干旱地区的草地植被生长下降趋势最明显。水热组合状况是影响这一变化的主要原因。生长季平均NDVI与气候因子之间的相关关系分析表明,全国大部分地区草地生长变化主要受降水驱动,对于部分高寒和湿润、半湿润地区的草地,生长季NDVI与温度关系密切,温度上升对该地区草地生长有利。     

湖北宣恩县夏季鸟类群落特征

2014年6—9月采用样线(点)法对宣恩县的鸟类进行调查,根据植被特征划分出农田、居民区、灌丛、湿地和森林5个生境类型,共记录鸟类78种,隶属12目25科,其中属于国家Ⅰ、Ⅱ级重点保护野生鸟类分别有1种、8种,属于中国特有种1种.鸟类群落的α多样性指数(H′)、均匀度指数(J)分别为3.075、0.410;β多样性分析表明:Jaccard相似性系数最高的是农田-居民区,为0.714,最低的是灌丛-湿地,为0.039.人为干扰影响鸟类多样性,提倡建立生态补偿机制.     

1982——-2010年全国草地生长时空变化

基于遥感技术, 利用1982---2010年间NOAA-AVHRR卫星获得的归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)数据对全国29年来的草地生长动态变化及其与温度、降水的相关关系进行分析。结果表明: 29年来, 全国草地生长季NDVI总体上呈显著增加趋势(R²=0.25, p<0.01), 尤其是在1982?1999年间(R²=0.60, p<0.01), 而自20世纪90年代末开始失速。值得注意的是, 最近十几年(1999---2010年)草地生长季NDVI变化趋势的大小和方向基本上取决于起始年份的选择, 因而这一阶段草地生长的总体趋势不显著。不同地区、不同时段生长季NDVI变化趋势的空间分布存在较大差异。草地生长在1982---1999年间呈广泛(约占85%)增加趋势, 在1999---2010年间出现较大范围(约占50%)的逆转, 尤以干旱、半干旱地区的草地植被生长下降趋势最明显。水热组合状况是影响这一变化的主要原因。生长季平均NDVI与气候因子之间的相关关系分析表明, 全国大部分地区草地生长变化主要受降水驱动, 对于部分高寒和湿润、半湿润地区的草地, 生长季NDVI与温度关系密切, 温度上升对该地区草地生长有利。