天山北坡典型退化草地植被覆盖度监测模型构建与评价

草地退化是当今世界面临的一个极为严峻的生态问题。植被覆盖度作为草地退化监测的重要指标之一,在草地退化、荒漠化治理方面起着重要的作用。为了构建适合于天山北坡典型草地植被覆盖度监测模型,便于对草地及时、快速的监测分析,研究利用新疆阜康市2008年9月Landsat TM遥感影像数据和相应的实测数据,分别探讨5种植被指数(NDVI、RVI、GNDVI、SAVI和MSAVI)与植被覆盖度的线性和非线性(二次多项式、指数、对数以及幂函数)关系,以便获得最佳监测草地状况的植被指数和模型。研究结果表明,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度的相关性最好(P<0.01),而NDVI和RVI较差;通过5种植被指数和植被覆盖度进行回归分析,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度分别建立模型最佳,即:y=138.45x-1.248 2(R²=0.502 7,P<0.01)和y=2 596.66x²-561.54x+38.488(R²=0.605 3,P<0.01),精度达到90%以上。该研究结果说明不同的植被指数适用的条件不同,为今后利用3S技术深入研究荒漠退化草地植被状况的快速监测和科学管理提供支持。     

吉林省西部草地的时空变化及其驱动因素分析

吉林省西部草地退化严重,研究该区草地时空演变对其畜牧业及生态环境可持续发展具有重要意义。利用1980、1995、2000年三期遥感影像,在RS与GIS支持下,解译提取该区草地信息,分析其时空变化。结果表明:①20年来,草地面积减少40.70%,尤其高覆盖度草地,净减少率达51.96%;②1980至1995年,从动态度可以看出高覆盖度草地对草地整体变化影响较大;1995至2000年,总动态度和高、中覆盖度草地动态度接近,这两种草地类型对草地整体变化影响较大;③草地主要转化为耕地和盐碱地,转移面积分别达475799.43hm²和303182.06hm²;④20年来,各类型草地重心向东北方向偏移,不同阶段各类型草地重心偏移表现出无规律性、多向性。自然因素对该区草地退化起到一定的驱动作用,人类活动干扰则是主要驱动力。     

GIS支持下我国干旱区草地资源动态分析

以遥感与GIS为支撑技术,以干燥度为干旱指标,并以此提取草地的动态变化,分析1995-2000年的中国干旱区草地动态变化状况.研究表明:草地面积减少5 49×104 km2,主要表现在低覆盖度草地面积的大量减少,草地资源的变化主要是转变成耕地,城镇占用,及草地类型间的转换,并且有不同程度的退化.草地的变化以变耕地为主,主要是受人口的压力;草地的退化在很大程度上是过度放牧、盲目开垦耕地所致,而草地资源为我国西部、北部主要资源,这种草地的退化将造成我国北方环境的恶化及资源的退化.草地的动态变化以自然与人为动力为主.草地面积的减少及覆盖度的降低对中国干旱区的生态环境质量及区域经济发展有一定的影响.      

近30年青海三江源西部干旱区草地退化特征的遥感分析

使用自20世纪70年代末~2004年的3期遥感图像(70sMSS、90sTM和2004年TM/ETM),研究了近30年青海三江源西部干旱区草地退化的格局与过程,结果表明:整个研究时段内,草地退化发生面积占总草地面积的10%左右,且以草地覆盖度轻度下降为主,其退化面积占总草地退化面积的80%以上,其次是轻度沙化/盐化,相应比重占10%以上。草地退化面积呈东南向西北减少趋势,退化程度呈东南向西北降低格局,而退化类型也由复合型向单一型过渡。整个时段内,草地退化面积呈增加趋势,尤其是沙化面积增加较快。不同海拔、坡度和坡向间草地退化面积差异显著。海拔4 800~5 100m范围内为草地退化发生的主要分布区,4 500~4 800m和5 100m以上草地退化基本相当。退化率较高的坡度级别介于2~8°之间,类似于草地面积随坡度变化的基本趋势。不同坡向呈阴坡、半阴半阳坡高于阳坡的态势。脆弱的基底、极端气候年际间周期波动等限制性因子控制着草地退化的基本格局,人为扰动则决定草地退化的强度和速度。总体看来,研究区地带性自然条件决定的荒漠化草地已占据主导地位,人类活动相对较弱,草地退化程度增加趋势不明显,新的草地退化现象不十分突出。     

藏西北高寒牧区草地退化现状与机理分析

以藏西北高寒牧区为研究区域,综合利用NOAA、MODIS卫星NDVI(归一化植被指数)、气象资料、社会统计资料并结合GIS技术,对藏西北高寒牧区的草地状况和退化机理作了分析。结果表明:①藏西北高寒牧区草地覆盖度等级呈正态分布,且中等偏下略多,地表植被总体上比较稀疏;②2005年区域内的草地退化总面积为14.19×10⁴km²,占区域天然草地总面积的39.64%,其中轻度退化面积最多,占退化总面积的65.96%,其次是中度和重度退化,分别占25.20%和8.84%;③草地退化的主要原因一是与近年来该区域的气候变化有关,二是草地超载率达到59.18%,过度放牧引起的草地退化和沙化现象也越来越严重,是局部草地退化的根本原因,人口的增加和人类活动频繁对草场的破坏,也是近年来草地退化的主要原因。     

西藏那曲地区草地退化驱动力分析

那曲地区位于西藏自治区北部，现有草地34173300hm^2，占那曲地区土地总面积的79．51％，占西藏自治区草地总面积的42．15％，居自治区各地市的首位，是西藏自治区主要草地畜牧业基地之一。草地畜牧业产值几十年来一直占该区国民生产总值的50％左右。但是，由于该区生态环境极其脆弱，自然条件恶劣，草地破坏后其恢复难度很大。再加之长期以来，对草地资源的不合理利用。载畜量的不断增加，导致草地环境急剧恶化，草地退化严重，生产力日趋下降，已严重影响了牧区国民经济的持续发展。本文在对那曲草地退化现状调查的基础上，对那曲草地退化原因进行了剖析，并提出了切实可行的防治策略。指出自然环境的变化是那曲草地退化的基本原因，而不合理人类活动则是草地退化的主要原因。因此，在制定草地退化防治对策时，应以社会-经济-自然复合系统理论为指导，让社会、经济、自然协调发展。     

气候和人为因素对草地变化的响应研究:以川西北若尔盖县为例

以川西北若尔盖县为研究区,采用MOD17A3数据估算实际NPP,基于Thornthwaite纪念模型模拟气候变化导致的潜在NPP,采用残差分析法分离人类活动导致的NPP变化,并运用一元线性回归方程的斜率来刻画分析每个栅格的变化趋势,定量评价2000-2010年气候变化和人类活动对若尔盖县草地变化的相对作用。研究结果表明:(1)在区域尺度上,若尔盖草地在2000-2010年近11 a间体呈现微弱恢复趋势,草地恢复面积比例为53.7%,草地退化面积比例为46.3%,退化区域主要分布在研究区的东南部和西部地区;(2)在11 a尺度上,人类活动和气候变化对草地生长的贡献率分别为76.22%和23.78%,实际NPP与潜在NPP之间的残差为3 316.37 g/(m~2·a)(以C计),表明生态保护与工程建设取得了极为显著的效果;(3)在时间尺度上,人类活动对草地恢复的正影响呈上升趋势,2000-2010年人为NPP回归斜率为37.30,表明生态项目实施具有长效性。     

察右中旗草地退化成因与治理对策

察右中旗是以半农半牧为主,农牧林结合发展的地区。一直以来,草地资源的合理利用是发展畜牧业的物质基础。但是随着人类生产生活日益增长的物质需求,对草地采取掠夺经营,过度放牧等人类不合理经营活动,造成草地退化,生态环境恶化。本文阐述了草地退化的概念、特征及近年来草地退化现状,分析了草地退化发生的原因,提出了治理草地退化的对策。     

藏北高原草地资源合理利用

藏北高原面积60万km₂,海拔4400m以上 ,气候寒冷干旱 ,是青藏高原内生态环境最酷劣的自然地域 ,大部分为无人区。境内55 %的土地为可利用的草地 ,是西藏最大的牧区 ,其绝大部分是由紫花针茅(Stipapurpurea)及青藏苔草(Carexmoorcroftii)等组成的高寒草原与高寒荒漠草原 ,虽然紫花针茅草原是当地藏绵羊的较适宜生态地域 ,但其鲜草产量不足800kg/hm₂,仅在6～9月能利用 ,加上草地土壤富含砂砾 ,抗侵蚀能力弱 ,所以草地生态较脆弱。目前已有1/3的草地受沙化和侵蚀的威协 ,4 %的草地处于过牧退化状况。所以保护草地 ,维持其生态稳定乃是开发藏北高原草地资源的重要原则 ,故对高寒荒漠草原与已沙化的高寒草原须禁牧 ;大部分高寒草原的放牧强度须控制和适度 ,以求永续地利用和获得良好的经济-生态效益。     

三江源区东部8县草地退化格局分析

利用3期遥感影像（20世纪70年代末MSS,20世纪90年代初和2004年TM）,借助1：100000地形图、1：1000000 草地图和植被图以及野外考察景观照片,对三江源区东部8县的草地退化状况进行分析,结果表明：①东部8县草地退化,总体为轻微退化类型区,退化趋势减弱。轻度破碎化草地、轻度破碎化和轻度覆盖度下降草地类型占该区总退化类型面积的63%;②轻度退化草地以阿尼玛卿山地周围所占比例最大。中度退化草地主要位于西部和南部山体的阳坡、半阳坡,而在阴坡上很少发现。重度退化草地多数分布于河流、居民点周围;③海拔3700~4500m之间是草地退化主要发生区,两时段退化草地面积分别占总草地面积的11.88%和8.01%,而8°~25°也集聚了东部8县主要草地退化类型;④两时段草地退化比重由20世纪70年代末到90年代初11.2%减小为20世纪90年代初到2004的9.8%,但草地退化趋势仍在持续;⑤研究有助于从本底上准确把握三江源区草地退化状况,进而认识源区主体生态系统本底状况。     

内蒙古草地生长季植被变化对气候因子的响应

基于MODIS NDVI数据,研究分析了2000-2010年内蒙古典型草原、草甸草原和荒漠草原生长季NDVI时空变化趋势,探讨不同类型草地生长季NDVI对温度、降水的响应。结果表明,内蒙古草地生长季NDVI整体年增长速率为0.735%,典型草原最为明显,年增长率达到1.063%;但是仍有31.807%的草地NDVI呈现下降趋势,其中典型草原、草甸草原和荒漠草原分别有8.664×10⁴、6.814×10⁴、2.841×10⁴ km²。除东北部草甸草原外,大部分草地生长季NDVI与降水量的相关性高于温度;草地生长季NDVI与温度和降水的相关系数均呈现出草甸草原>典型草原>荒漠草原的变化规律。内蒙古草地植被变化对温度和降水的响应具有滞后作用,且具有明显的经度地带性和纬度地带性特征,其滞后时间随着经度和纬度的增加逐渐减少。     

1981—2010年内蒙古草地土壤有机碳时空变化及其气候敏感性

草地土壤有机碳储量巨大,其较小幅度的波动即可能显著反馈于气候变化. 基于1981—2010年内蒙古自治区境内及其周边共计92个气象台站气候要素插值数据,采用空间化的生物地球化学模型——CENTURY 4.5,模拟分析近30年来内蒙古草地表层(0~20 cm)土壤有机碳的空间格局与动态变化特征,并通过构建气候变化情景探讨其对主要气候要素的敏感性. 结果表明:近30年内蒙古草地表层土壤有机碳密度平均值约为1.99 kg/m2(以C计),在空间上呈由东北向西南逐渐减少的分布特征. 近30年来内蒙古草地表层土壤有机碳密度略有增加,年均增幅约0.22%,其中草甸草原的增速〔14.25 g/(m2·a)〕最大,荒漠草原的增速〔1.36 g/(m2·a)〕最小. 草地表层土壤有机碳密度年际变化差异明显,1980s至1990s的增加较为缓慢,1990s至2000s的增幅约为前者的2倍,其中草甸草原和典型草原土壤有机碳增幅较大. 气候敏感性分析结果显示,区域降水量变化可能是近30年内蒙古草地表层土壤有机碳密度变化的主要影响因素,但不同草地类型表层土壤有机碳密度对气候变化的敏感性存在较大差异;典型草原与草甸草原表层土壤有机碳变化主要受控于降水量变化,荒漠草原则主要受控于温度变化.      

基于供给—消耗关系的蒙古高原草地承载力时空变化分析

在全球气候变化与人类活动加剧的双重影响下,蒙古高原草地放牧超载与草地退化问题不断凸显。如何从畜牧业生产对草地利用强度角度揭示草地生态系统的人地关系,对草地资源可持续利用对策研究至关重要。基于生态系统供给与消耗平衡关系,利用卫星遥感数据与畜牧业统计数据,分析蒙古高原草地生态系统的生态承载状态,研究不同政策背景和资源禀赋条件下草地生态系统承载压力的区域差异特征。研究结果表明：（1）内蒙古自治区和蒙古国两地不同的政策和习俗深刻影响了牧民对草地的利用方式,使得两地畜牧业生产结构产生显著差异,内蒙古自治区牲畜类型组成区域差异性大、总量相对平稳,而蒙古国牲畜数量增加显著、牲畜类型组成区域分布更为均匀。（2）内蒙古自治区和蒙古国草地消耗量均呈现出明显的上升趋势,蒙古高原草地资源消耗总量在2014年超出了供给量,其中内蒙古自治区草地资源消耗量在2005年超出了供给量,而近年来蒙古国的草地资源消耗量也逐渐逼近供给量。（3）2000-2016年间,蒙古高原草地承载压力不断增大,整体从盈余状态变为临界超载状态,持续严重超载地区主要出现在荒漠草原地区,并逐渐向典型草原及农牧交错区推进;蒙古国自2003年起富富有余状态区逐步减少且严重超载区逐步增多,内蒙古自治区则受生态保护政策的影响呈波动性变化。通过定量分析内蒙古自治区和蒙古国草地承载状况的时空差异性,所揭示出的不同社会经济背景下畜牧业生产结构与强度的变化规律可为草地资源管理提供科学依据。     

典型草原抗风蚀能力的实验研究

为了了解人为干扰对典型草原抗风蚀能力的影响,采用风洞实验的方法对不同干扰条件下典型草原原状土的抗风蚀能力进行了研究.不同时间禁牧草原的风洞实验结果表明,禁牧典型草原的风蚀量和风蚀率都明显低于自由放牧草原,而且,在相同风速下,禁牧时间越长,侵蚀率及侵蚀量越小;草原开垦后,土壤的侵蚀率和侵蚀量远远高于典型草原,而且风速越大,相差越大;草原土壤侵蚀率随风速的增加而增加,但受草原土壤可侵蚀量的限制.另外,人工模拟干扰实验表明,典型草原土壤的侵蚀率与干扰程度呈直线相关关系.结果说明:放牧及耕作会使典型草原的抗风蚀能力明显降低,而禁牧可以有效提高其抗风蚀能力.在典型草原区,实行禁牧是遏制草原退化的有效措施.     

内蒙古草原退化群落恢复演替规律的仿真

文章用细胞自动机研究群落的演替过程。根据从1983年围封内蒙古典型草原后连续11年定位监测的数据,建立了一个描述在过大牧压下退化的典型草原植物群落封育后恢复演替的模型。用计算机对模型进行仿真,仿真的结果符合实测群落恢复演替的动态趋势,从而验证了建模时所提出假设的正确性。进而用这一模型模拟草原的退化过程,深化对草原退化和恢复演替的机理的认识。     

降水变化对荒漠草原土壤呼吸的影响

全球气候变化使得降水格局发生显著改变.土壤呼吸作为土壤碳库向大气释放CO₂的重要途径,其对降水变化的响应可能会影响陆地生态系统碳循环进程,并对全球气候变化产生反馈作用,但目前关于土壤呼吸对降水变化的响应没有一致的结论.以黄土高原西部荒漠草原为对象,通过野外降水控制实验减水40%（-40%）、减水20%（-20%）、自然降水、增水20%（20%）和增水40%（40%）,探究降水变化对土壤呼吸动态的影响及其与土壤含水量、土壤温度、地上生物量、土壤有机碳、微生物量碳和碳氮比（有机碳总氮比）等因素的关系.结果表明,在3 a期间不同降水处理下土壤呼吸的日变化呈现较一致的单峰和双峰模式.土壤呼吸随降水量的增加均呈增加趋势,且相较对照,土壤呼吸在降水控制实验第二年（偏湿年份）和第三年（偏干年份）表现出显著差异,表明降水变化对土壤呼吸产生了遗留效应.同时,相比对照,偏湿年土壤呼吸在-40%处理下显著最低,在40%处理下显著最高,土壤呼吸对减水处理的负响应强于对增水处理的正响应;偏干年土壤呼吸在增水处理下显著高于对照,且对增水处理的正响应明显强于减水处理.此外,土壤含水量、地上生物量、土壤有机碳和碳氮比是显著影响土壤呼吸的环境因子,且随降水量的增加而增加;土壤呼吸随土壤含水量、地上生物量、土壤有机碳和碳氮比的增加而增加,随微生物量碳的增加而减少,其中土壤含水量对土壤呼吸的解释率最高,这表明土壤含水量是控制荒漠草原区土壤呼吸的主要环境因子.无论在偏湿或偏干年份,降水变化下,植物生物量输入幅度均低于土壤呼吸输出幅度,表明降水变化可能不利于土壤碳固存,尤其偏干年份降水变化对碳库输出的影响更强.因此,荒漠草原区不同干湿年份降水变化对土壤呼吸的影响可能对生态系统碳循环过程产生不同的影响,进而为区域碳预算评估提供参考.     

牧民参与草场治理的偏好与支付意愿——来自禁牧区和草畜平衡区的实证对比

选取内蒙古生态脆弱区荒漠草原典型禁牧区和草畜平衡区进行对比研究.结合区域基本生态社会经济状况,设计了草场治理的选择实验问卷,使用Mixed Logit模型,分析牧民参与草场治理的偏好与支付意愿,以支付意愿作为牧民从草原生态改善中获得效用的测算依据,最终通过总体福利分析提出了相应的补偿标准.结果表明,两区牧民对于草场治理的偏好存在差异,禁牧区牧民的支付意愿显著高于草畜平衡区.禁牧区补偿标准最低应为0.57元/hm²,草畜平衡区补偿标准0.23元/hm².禁牧区牧民偏好景观建设,而草畜平衡区牧民偏好地下水位上升.     

不同草地资源水平牧户对气候变化的感知与偏差途径

人群感知是气候变化适应行为形成的重要信息基础,基于对中国北方草地草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠、沙地、农牧交错带等地区1292个牧户的问卷访谈,分2轮调查研究了不同草地类型地区牧民对气候变化的感知,与气候实值比较分析,并研究了牧民气候变化感知的偏差途径,结果表明:1980~2009年间研究区温度变化倾向率为0.63℃/10a(P0.05);温度较强的趋势性与牧民对其感知的分歧存在偏差,降水无明显变化与不同地区牧民感知明确的趋势性判断存在偏差;受草场变化等环境信息的传导是气候变化感知偏差形成的重要原因,其中,降水感知与环境感知之间具有较强的关系,存在明显的传导过程,而温度感知的传导性不明显;通过Probit模型分析显示,气候变化传导感知与否主要与牧户距离行政中心距离、户主年龄、教育背景、载畜水平、草畜资源等因素有关.