基于GIS的黄土高原地区植被与气候关系研究

排序是植被与环境关系分析的重要手段。利用地理信息系统技术 (GIS)结合除趋势典范对应分析对黄土高原地区植被与气候关系进行了研究。结果清楚地反映了黄土高原地区植被与气候的地带性分布规律 ,证明GIS结合植被数量生态分析方法在黄土高原植被与环境关系的研究中是有效的     

黄土高原地区生态脆弱性时空变化及其驱动因子分析

黄土高原是我国生态系统最脆弱的地区之一,科学评估其生态脆弱性是制定有效环境保护和管理措施的前提.然而,过去研究多关注某一小区域的生态脆弱性,不能反映该地区生态脆弱性的整体特征.基于"暴露-敏感性-适应力"模型框架,结合层次分析、空间主成分分析和地理探测器等方法评估了黄土高原地区2000~2015年生态脆弱性的时空变化特征及其驱动因子.结果表明,黄土高原地区生态脆弱性整体较高,并呈现出从东南到西北递增的趋势,且不同土地利用类型脆弱性差异大;2000~2015年生态脆弱性呈先增后降趋势,整体呈微弱降低趋势,其中约64%地区的脆弱性发生了变化;植被覆盖度和降水是控制生态脆弱性时空变化的主要因子,且所有指标因子间均存在明显的交互作用.说明气候变化和人类活动可能有助于降低黄土高原地区的生态脆弱性,但其作用有限.     

荒漠草原区油气管道建设对地表植被格局的影响

以油气管道经过的乌鲁木齐荒漠草原地区为研究对象,选择施工前、施工期以及恢复期3个不同施工阶段的遥感影像数据,解译地表植被类型,采用象元二分法提取植被覆盖度,通过比较时间上植被覆盖格局和土地利用格局的变化,分析油气管道建设对生态系统影响的范围和特点.研究发现:不同建设时期管道两边荒漠草原区土地利用类型差异较大,草地面积持续降低,共计减少32.53%,灌木林地面积增加到24.61%,建设用地面积在建设期增加,植被恢复期降低.研究区复杂程度提高,原有生态结构发生改变;建设期管道施工作业带及两侧10m范围内植被覆盖度显著低于其他区域,而管道两侧50~100以及100~200m范围内的植被覆盖度无明显差异,但与200~300m范围相比差异显著.管道建设主要影响范围为管道上方施工作业带以及两侧10m的范围内,间接影响范围为施工作业带两侧200m内;恢复期人为措施对研究区植被覆盖度的主要影响范围为施工作业带;管道建设改变了荒漠草原生态系统的组成结构,是管道周边土地利用类型和荒漠草地系统变化的主要推动力;人为恢复措施无法使受影响区域的植被恢复到建设前的水平.     

澜沧江流域植被NDVI与气候因子的相关性分析

基于2000-2010年MODIS NDVI数据和气象台站数据,对澜沧江流域植被NDVI与气候因子间的相关性逐像元进行分析,研究流域植被-气候关系的空间格局特征,并对其可能影响因素进行了探讨。研究结果表明：① 气温和降水对澜沧江流域植被生长均具有明显影响,其中,温度的影响尤为显著;② 流域植被生长对气候响应表现出明显的滞后效应,随着纬度的升高,植被对气候因子响应的滞后时间逐渐缩短;③ 流域不同植被类型受气温和降水的影响程度及其对气温和降水变化的敏感性均表现为草地>耕地>灌木林地>有林地。同一植被类型受气温的影响强于降水,但对降水的变化更为敏感;④ 气候特征（多年平均气温和年降水量）显著影响植被NDVI对气候变化的响应时间。年平均气温的高低与气温对植被的影响力并无必然联系,但年降水量显著影响植被NDVI与降水间的相关程度。     

GIS支持下的秦岭植被景观梯度分析

秦岭植被景观类型丰富,具有过渡性和复杂性特点,植被垂直分带明显. 在分析了大尺度秦岭植被景观空间水平分布格局的基础上,利用基于GIS梯度分析方法,分析秦岭的植被与海拔梯度的关系,得到秦岭不同植被景观类型的斑块数、分布范围、植被分布的海拨高度平均值和标准差,并以太白山为例,对太白山植物种进行了梯度分析. 结果表明,随着海拔高度的增加,太白山依次出现7种植被景观类型:温带草丛→温带落叶灌丛→温带落叶阔叶林→亚热带针叶林→亚热带和热带山地针叶林→草甸→高寒草甸等植被类型,植物种亦发生相应的变化.      

基于GIS的黄土高原植被生态信息系统研究

利用地理信息系统(GIS)技术在黄土高原地区植被与环境关系研究中开展了植被生态信息系统方面的应用研究,分析了植被生态信息系统的技术特征,并对建立黄土高原地区植被生态信息系统的一些问题进行了探讨,为西部大开发提供科学依据。     

青藏公路改建完善工程的生态环境保护措施

青藏公路地处青藏高原,生态环境类型多种多样.本文针对高寒草甸生态、高寒草原生态、沼泽湿地生态、砾漠戈壁和高寒荒漠生态、河流生态植被、高寒灌丛生态等类型地区不同生态环境类型,从工程防护、植被恢复和景观恢复等角度提出不同的生态恢复和保护措施,缓解青藏公路改建完善过程中对青藏高原生物多样性及生态环境的破坏.     

九寨沟生态环境质量评价和植被敏感性因子分析研究

九寨沟风景名胜区是世界级旅游精品,对九寨沟风景名胜区的生态环境质量进行正确认识和评价,对景区的保护意义重大。本文选取直接反映生态环境质量的五个因子:植被、湿度、土壤、热度、坡度,通过遥感图像提取各因子的指数值分析研究生态环境质量,结论为高海拔的九寨沟生态地质环境质量总体较好,优、良级别区域占71.09%以上。进行了生态环境质量敏感性因子NDVI分析,认为九寨沟内植被覆盖度较高,自旅游开发后植被覆盖率明显提高,多年植被覆盖变化属于波动变化,处于平稳变化。     

基于生态阈值带理论的废渣地稳态转换研究

生态阈值带暗含了生态系统从一种稳态状态到另一种稳态状态逐渐转换的过程,而不像点型阈值那样发生突然的转变.生态阈值带是生态阈值两种类型之一,它在自然界中可能更为普遍.运用生态阈值带理论对废渣地稳态转换过程进行研究,由于环境因子相互作用的复杂性,植被稳态和荒漠稳态之间转换存在稳态生态阈值带、稳态弹性恢复力和稳态极限,井分析了荒漠稳态与植被稳态恢复力的影响因素,表明了生态阈值带研究对自然生态保护和可持续生态系统管理有重要的理论和实践意义.     

俄罗斯布里亚特共和国植被NPP对气候变化的时空响应

以遥感和气象数据为主要数据源,运用改进后的CASA模型,估算了俄罗斯布里亚特共和国2000-2008年的植被NPP,并验证了模型的精度,分析了该地区植被NPP的时空变化规律及其与气候因子的相互关系。研究结果表明:时间上,植被NPP年际上呈现为在波动中上升,月份上表现为先升后降的趋势;空间上,植被NPP随经度的增加而增大,随纬度的增加而减小,由西南到东北逐渐递增的趋势;不同植被类型的NPP也不同,从大到小依此为:草地与沼泽林>森林>森林与草原>稀树草原>高山植被。其变化主要受气温和降水量变化的作用。改进后的CASA模型运用于布里亚特共和国植被NPP估算的精度较高。该研究对中国北方植被NPP估算和生态跨境研究具有借鉴意义。     

MODIS NDVI与MODIS EVI对气候因子响应差异

以喀斯特地区植被为研究载体,利用2001-2010 年MODIS NDVI、MODIS EVI 序列和气候资料,分析两种植被指数与同期及前1-9 期水汽压、降水量、相对湿度、最高气温、最低气温、平均气温、露点温度、气压、风速、日照时数多个气候因子的相关性及响应差异,为合理选择植被指数序列对植被进行监测研究提供参考。结果表明:①喀斯特地区植被EVI和NDVI与多数气候因子显著相关,但二者对气候因子的响应有明显差异。除日照外,EVI 与其他各气候因子相关性明显高于NDVI。与NDVI相关性较高的气候因子为日照、最高气温、平均气温,其对应的相关系数平均为0.616、0.535、0.474;而与EVI相关性较高的气候因子为水汽压、平均气温、露点温度,其对应的相关系数平均为0.857、0.844、0.839。②喀斯特地区植被EVI和NDVI对多数气候因子的响应存在明显的滞后性,较之于EVI,NDVI对气候因子的响应更为滞后。EVI与气候因子的相关系数最高时期多出现在前1 期,NDVI与气候因子的相关系数最高时期多出现在前2 期。两种植被指数对日照、风速的响应无滞后性。除相对湿度、日照、风速外,各站点两种植被指数与其他各气候因子在0-9期的响应趋势均较一致。     

Mercury accumulation and dynamics in montane forests along an elevation gradient in Southwest China

Understanding atmospheric mercury (Hg) accumulation in remote montane forests is critical to assess the Hg ecological risk to wildlife and human health. To quantify impacts of vegetation, climatic and topographic factors on Hg accumulation in montane forests, we assessed the Hg distribution and stoichiometric relations among Hg, carbon (C), and nitrogen (N) in four forest types along the elevation of Mt. Gongga. Our results show that Hg concentration in plant tissues follows the descending order of litter > leaf, bark > root > branch > bole wood, indicating the importance of atmospheric Hg uptake by foliage for Hg accumulation in plants. The foliar Hg/C (from 237.0 ± 171.4 to 56.8 ± 27.7 µg/kg) and Hg/N (from 7.5 ± 3.9 to 2.5 ± 1.2 mg/kg) both decrease along the elevation. These elevation gradients are caused by the heterogeneity of vegetation uptake of atmospheric Hg and the variation of atmospheric Hg° concentrations at different altitudes. Organic soil Hg accumulation is controlled by forest types, topographic and climatic factors, with the highest concentration in the mixed forest (244.9 ± 55.7 µg/kg) and the lowest value in the alpine forest (151.9 ± 44.5 µg/kg). Further analysis suggests that soil Hg is positively correlated to C (r² = 0.66) and N (r² = 0.57), and Hg/C and Hg/N both increase with the soil depth. These stoichiometric relations highlight the combined effects from environmental and climatic factors which mediating legacy Hg accumulation and selective Hg absorption during processes of organic soil mineralization.     

河岸带不同植被格局对表层土壤养分分布和迁移特征的影响

河流周边的人类活动干扰使得河岸带的植被类型和结构发生了巨大变化。研究选取了北京市温榆河的3个类型河岸带植被结构,从河漫滩到河道上依次为：（I）杨树林-农田、（II）火炬树林-荒草、（III）农田-荒草。通过土壤采样分析和对比研究,发现河岸带的植被格局可以显著影响土壤养分的空间分布特征和流失风险。从河漫滩到河道的方向上,河岸带植被组合I的土壤全氮、全磷、有效氮、有效磷和有机质含量均呈现降低的趋势,而土壤容重则逐渐增加。对于植被结构类型II,土壤的全氮、有效氮和有机质呈现出波动的变化;而土壤的全磷和有效磷都呈现比较平缓的变化趋势。对于植被组合III,土壤养分含量均呈现增加的趋势,土壤容重呈现降低的趋势。河岸植被模式III的下坡位荒草区域的土壤养分和有机质含量都要显著高于其上坡位的农田区域,但农田区域的土壤容重则大于荒草区域。植被结构的异质性还可以影响到河岸样带的土壤平均养分含量和容重大小。研究结果可以为退化河岸带的植被恢复和植被格局的优化设计提供参考。     

太仆寺旗2000-2008年EVI对气候及土地利用变化的响应

以位于北方农牧交错带的太仆寺旗为研究区,利用2000-2008年MODIS-EVI数据和周边45个气象站点同期月气温、降水资料,分析了近10 a该区EVI的时空变化及年最大EVI与气候因子的相关性。结合2000年和2005年的土地利用数据,分析了各地类EVI对气温、降水变化的响应及各地类变化过程对EVI变化的影响。结果表明:年最大EVI与6-7月平均气温呈显著负相关,与同期总降水呈显著正相关,相关系数均大于0.9;各地类EVI与气候因子相关性差异明显,退耕前,仅草地EVI对气候变化敏感,退耕后,耕地、林地EVI与气候因子相关性显著增强;耕地变草地、林地变耕地分别导致EVI减小2.27%和1.42%,林、草相互转变导致EVI分别减小0.71%和0.67%,说明退耕还林还草等措施未必促进植被恢复,受其他自然及人为因素影响。     

黄河流域植被生态用水过程动态模拟

以黄河流域为例,通过集成RS/GIS 技术,利用生态水文评估工具中模块化生态水文综合管理系统（EcoHAT）对研究区植被生态用水过程进行定量模拟,模拟出该流域20 世纪50年代以来像元尺度上植被生态用水量,得到研究区植被生态用水时空结构差异。结果表明：在年际变化上,20 世纪60 年代和80 年代偏多,而70 年代和90 年代偏少,2000 年生长季植被生态用水量为263.5 mm;年内变化整体与降水变化趋势相一致,最大值集中在6-8 月;从植被类型看,最小是草地,其次为灌丛,最大为林地;从水资源分区上看,最小的是兰河干流区间,伊洛河流域最大。其中,兰河干流区间、河龙干流区间、内流区、湟水流域、龙兰干流区间、龙羊峡以上及洮河流域普遍小于400 mm,汾河流域、黄河下游、泾河流域、北洛河流域、沁河流域、渭河流域、龙三干流区间、三花干流区间及伊洛河流域普遍大于400 mm。     

Classification and ordination of understory vegetation using multivariate techniques in the <Emphasis Type="Italic">Pinus wallichiana</Emphasis> forests of Swat Valley,northern Pakistan

An understory vegetation survey of the Pinus wallichiana-dominated temperate forests of Swat District was carried out to inspect the structure, composition and ecological associations of the forest vegetation. A quadrat method of sampling was used to record the floristic and phytosociological data necessary for the analysis using 300 quadrats of 10 × 10 m each. Some vegetation parameters viz. frequency and density for trees (overstory vegetation) as well as for the understory vegetation were recorded. The results revealed that in total, 92 species belonging to 77 different genera and 45 families existed in the area. The largest families were Asteraceae, Rosaceae and Lamiaceae with 12, ten and nine species, respectively. Ward’s agglomerative cluster analysis for tree species resulted in three floristically and ecologically distinct community types along different topographic and soil variables. Importance value indices (IVI) were also calculated for understory vegetation and were subjected to ordination techniques, i.e. canonical correspondence analysis (CCA) and detrended correspondence analysis (DCA). DCA bi-plots for stands show that most of the stands were scattered around the centre of the DCA bi-plot, identified by two slightly scattered clusters. DCA for species bi-plot clearly identified three clusters of species revealing three types of understory communities in the study area. Results of the CCA were somewhat different from the DCA showing the impact of environmental variables on the understory species. CCA results reveal that three environmental variables, i.e. altitude, slope and P (mg/kg), have a strong influence on distribution of stands and species. Impact of tree species on the understory vegetation was also tested by CCA which showed that four tree species, i.e. P. wallichiana A.B. Jackson, Juglans regia Linn., Quercus dilatata Lindl. ex Royle and Cedrus deodara (Roxb. ex Lamb.) G. Don, have strong influences on associated understory vegetation. It is therefore concluded that Swat District has various microclimatic zones with suitable environmental variables to support distinct flora.     

山地土壤微生物地理分布格局及其驱动机制

土壤微生物不仅是陆地生态系统的重要组成部分,也是地上、地下过程与功能有机结合的重要纽带。分子生物技术的发展以及土壤微生物分离和鉴定准确性的提高,推动了土壤微生物生物地理学的不断发展,但宏观尺度上的格局特征与区域规律尚未揭示。本文集成分析了全球不同气候带、不同植被类型的土壤微生物群落组成（生物多样性）沿海拔梯度的地理分布格局,发现在全球尺度上并无一致规律,线性（递增或递减）、非线性（单峰或双峰）、无固定趋势3种地理格局并存。植被类型、植物多样性、土壤pH及其它物理化学性质、气候等各种因素,都有可能决定某一地区的土壤微生物多样性的海拔梯度分布格局。全球尺度上的现有数据分析发现,海拔跨度和气候的影响较为明显,二者实际上综合反映了大尺度上气候决定着山地土壤微生物的地理分布格局,这与传统的生物地理学观点是一致的,其它生态环境因子如地理坐标、植被类型、土壤微生物类型、土壤pH等的影响处于从属地位。然而,当前山地土壤微生物生物地理学的研究仍有较多局限性,全球更多山地、更大海拔跨度的土壤微生物研究、更精确的微生物分离鉴定技术、更多样的环境与生物驱动因素分析,以及更多现代生物地理学研究方法的使用,将有助于土壤微生物地理分布格局的深入研究,及其与气候、土壤和生态系统关系的深入挖掘,这对深刻认识土壤微生物的空间分布规律,从而更好地开发和利用土壤微生物资源,具有重要的理论与实践意义。     

黄土高原近30年植被变化特征及其气候驱动

The use of Normalized difference vegetation index (NDVI) data acquired with multiple satellite sensors has become a necessity in research fields such as agriculture, Land-Use and Land-Cover Change (LUCC) and changes in the natural environment. In this paper, vegetation 10-day composite (VGT-S10) NDVI data with a 1 km×1 km resolution, covering the period from April 1982 to December 2011 and Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Global Inventory Modelling and Mapping Studies (GIMMS) NDVI data with a 8 km×8 km resolution, covering the period from April 1998 to December 2006 were used. The VGT NDVI covering the period from 2007 to 2011 was converted to the GIMMS NDVI for the same period. The vegetation trend during 1982 to 2011 was calculated using the extended NDVI data set. Climate change has a large impact on the vegetation dynamics. A series of statistical analyses were employed to demonstrate the relationship between NDVI and meteorological data during 1982 to 2005. A multiple correlation analysis was applied to validate the association between the two climatic factors and monthly maximum NDVI (MNDVI). The partial correlation coefficient of MNDVI and each climate factor were calculated respectively to describe the singular influence of each meteorological variable. The results indicated that temperature made a significant positive influence on vegetation growth in the whole Loess Plateau. Precipitation is the most important climatic factor that closely correlates with MNDVI, particularly in arid and semi-arid environments. However, in some wet regions, precipitation is not a limiting factor on vegetation growth.     

黄河流域干旱状况变化的气候与植被特征分析

应用干旱的气候分析方法和遥感监测方法,分别利用1982～1998年(1999年)降水和气温气象数据,以及AVHRR的NDVI遥感数据计算了黄河流域气候干旱指数和距平NDVI。以像元为单位,应用线性回归斜率和相关系数分析了流域内干旱状况的气候特征和植被特征的变化状况,并进行了流域干旱状况类型的区域划分,从气候和植被特征方面分析了黄河流域近18年来干旱变化状况。通过研究得出以下结论:黄河流域在1982～1999年间干旱的气候特征比较突出,在101°20'E以东地区受干旱威胁,共占黄河流域面积的71%;黄河流域在101°20'E以西的源头地区,干旱的气候特征和植被特征目前都处在相对减弱的趋势中,干旱没有进一步严重恶化的迹象;黄河流域灌溉农业地区植被基本不受气候干旱的影响。