两种人工林对工程建筑废弃地植被初始生态恢复的影响

以隔河岩水电工程建筑废弃地初始生态恢复中人工构建植被为研究对象,在样地调查的基础上,分析了废弃地退化生态系统植物多样性和植物群落组成与结构的恢复对种植植物种类的生态响应。通过与周围未治理废弃地及自然次生林群落组成与结构的比较,研究了该废弃地植被的生态恢复进程。结果显示,苗木种植促进了本地植物种类在废弃地的扩散和定居,初步形成了具一定组成与结构的群落类型,是一种及时有效的生态恢复技术。但不同的苗木种类对废弃地植被初始生态恢复的效果不同,通过比较圆柏(Sabinachinensis)和湿地松(Pinuselliottii)2种人工林的生物多样性及群落组成与结构,认为圆柏林的初始生态恢复效果比湿地松林好。     

长袋法在废弃矿山高陡岩质边坡生态修复中的应用

在高陡岩质边坡上采用防护网和长形生态袋约束结构边坡防护技术,可有效改善裸露岩体面貌,迅速恢复矿山环境裸露岩体生态植被。该技术是近年来新型高陡岩质边坡防护网和长形生态袋约束结构。以河北省保定市满城区某废弃矿山生态修复治理为例,介绍了防护网和长形生态袋约束结构边坡防护技术具体施工流程,并对施工效果进行了评价,可为今后的废弃矿山高陡岩质边坡生态修复提供参考。     

喀斯特山地修复的生态学研究

喀斯特山地矿产资源开发引起地表植被和土壤破坏,而植被破坏后不易恢复,对此采取自然生态修复是目前较合适的修复策略。研究种子生态学对生态修复,尤其是喀斯特森林的自然生态修复有重要意义。设计了种子雨强度实验和枯落物覆盖受损土地的实验。在种子雨强度实验中,样地间(P=0.001 7)和不同年份的种子雨强度(P0.000 1)有显著性差异。种子萌发实验中,种子自然萌发率低,低发芽率均导致低密度的种群依靠种子的实生更新能力低。枯落物实验中,枯落物生物量的变化与其持水率变化一致,利用枯落物覆盖受损土地,有利于提高生态修复中污染土壤的保水性能。在花溪进行的土壤修复实验中,使用周边未受损森林采集的土壤来修复样地,1年后覆盖4 cm厚度土壤的样方的盖度接近实验结果的最大值,这对于土壤分布零星、土层稀薄的喀斯特山地修复来说有重要的意义。喀斯特山地的修复策略包括利用未受损森林的土壤种子库、森林枯落物来对受损地进行覆盖,增加其自然更新的潜力。在此研究的基础上,可以开展更多的种子库和枯落物的生态学研究,掌握更多的生态恢复规律,为更好地开展喀斯特山地的生态修复提供多样化的方案。     

基于空气负离子的生态用地健康效益评价

空气负离子不仅具有杀菌和清洁空气的功效,还能够增强心肌活力,促进新城代谢,对人体健康有益。因此,为表征生态用地的健康效益,在考虑植被覆盖度、优势物种数、叶面积指数、湿度、周边水域类型、前期降雨事件的基础上,引入空气负离子浓度指标,综合评价生态用地健康效益。以上海市24个生态用地为研究对象,2012年,选取空气质量较好的夏季,对空气负离子、正离子、植被覆盖度、优势物种数、叶面积指数、湿度进行同步监测,同时结合监测点周边水域类型、监测日期的前期降雨特征,利用主成分分析法(PCR)确定影响生态用地健康效益的主要成分,并对24个生态用地的健康效益进行评价。结果表明,在对生态健康效益有利的7项因子中,植被覆盖度在第一主成分中贡献仅略次于湿度,在第二主成分中贡献最大,系数分别为0.689、0.664。在24个生态用地中,海湾森林公园生态健康效益最高,其次是金山岛自然保护区、佘山森林公园,综合得分分别为1035.54、856.87和820.98;上海植物园相对最低,主成分得分为222.28。在此基础上,为探明空气负离子与各影响因子之间的关联性,以空气负离子为因变量,各影响因子为自变量,构建了上海夏季空气负离子浓度与影响因子之间的回归方程,其复相关系数为0.916,修正多重判定系数为0.816,可以表征24个生态用地各影响因素对空气负离子浓度关系81.6%的信息,回归方程检验水平Sig值为0.001,回归关系达极显著水平(P0.01),可作为上海生态用地夏季空气负离子浓度初步预测的依据。     

基于生态系统变化特征的祁连山国家公园甘肃片区生态治理成效分析

祁连山是我国西部重要的水源产流区和生物多样性保护优先区,长期以来受自然和人为因素双重影响,生态系统出现了不同程度的退化。为筑牢国家西部生态安全屏障,在多个已有自然保护区的基础上开展祁连山国家公园体制试点,其中甘肃片区位于祁连山北坡,自20世纪80年代以来实施了生态保护、恢复与建设等生态保护和修复工程并取得了一定成效,对生态治理成效的评价有助于发现存在的生态问题、提升生态建设规划及管护决策的科学性。本研究利用多源遥感数据,在提取生态系统类型与质量参数的基础上,通过其变化特征分析生态治理的成效。研究表明,近20年,研究区生态系统结构基本稳定,草地、森林、灌丛面积明显增加,裸地减少、植被覆盖增加,生态环境质量整体上变好,说明生态治理工程的实施取得了明显成效。但是,研究区具有重要生态服务功能的生态系统面积所占比例小,仅占46.7%,生态系统整体脆弱,维护生态安全、生态安全屏障建设压力仍然较大,生态保护与建设正处于关键阶段,未来需要针对生态系统存在的退化风险,加大生态保护和建设力度。     

激光雷达技术在矿山生态环境监测中的应用

传统遥感技术在矿山生态环境监测中存在无法获取垂直结构、精度较低和时效性较差等劣势,激光雷达(LiDAR)具有主动性强、穿透性强、扫描速度快和精度高等特点,可以弥补传统遥感技术在矿山生态环境监测中的不足。基于此,笔者通过对矿山生态环境问题进行分类,介绍了LiDAR技术的原理、类型与特点,在与传统遥感技术进行对比分析的基础上,探讨了LiDAR技术在矿山生态环境监测中的适用性,以及在典型矿山生态环境指标监测中的应用潜力。结果表明:LiDAR技术可用于监测矿山生态完整性损失、土地损毁、自然侵蚀等类型的大部分指标,且比传统光学遥感精度高,在植被垂直结构参数提取方面具有明显优势;对各指标提取的适用性,因矿山规模及生态环境监测的精度要求而存在一定差异;地基LiDAR数据不仅可作为光学遥感数据的补充数据源,而且通过与机载LiDAR相结合,可以满足高精度和较大范围植被结构参数提取的需求。     

阿尔泰山地森林草原生态功能区植被覆盖对气候变化的响应

新疆阿尔泰山地森林草原生态功能区(简称阿尔泰生态功能区)是《全国主体功能区规划》中明确的8个水源涵养型重点生态功能区之一,但其植被生态系统对气候变化敏感而脆弱。为了解气候变化背景下阿尔泰生态功能区植被生长状况,基于1986—2015年阿尔泰生态功能区7个气象站气温和降水量、植被覆盖以及植被类型数据,采用遥感技术和相关分析方法,研究阿尔泰生态功能区植被覆盖对气候变化的响应关系。结果表明:(1)1986—2015年阿尔泰生态功能区年平均气温整体呈现明显上升趋势,倾向率为0.34℃·(10 a)~(-1);年降水量整体呈波动循环上升趋势,倾向率为6.19 mm·(10 a)~(-1);年平均归一化差分植被指数(NDVI)值整体呈现缓慢下降趋势,倾向率较小,为-0.001 (10 a)~(-1);生长季NDVI呈明显上升趋势,倾向率为0.002 (10 a)~(-1)。(2)1986—2015年阿尔泰山生态功能区植被覆盖总体保持稳定,NDVI变化率为-0.001 (10 a)~(-1)～0.001 (10 a)~(-1)的区域面积占研究区总面积的60.4%;植被覆盖显著减少,即NDVI变化率-0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的3.1%,主要分布在西北阿尔泰山区;植被覆盖显著增加,即NDVI变化率0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的2.1%,主要分布在东南和中部地区。(3)1986—2015年阿尔泰生态功能区植被覆盖对降水量变化的响应大于气温变化。NDVI变化对气温和降水量变化存在一定滞后性现象,不同时段NDVI变化表现出不同的滞后期。     

喀斯特地区植被不同恢复阶段功能冗余和功能多样性对群落稳定性的影响

喀斯特地区属于生态脆弱区,由于环境本身的脆弱性和人为的干扰,导致植被恢复难度较大。所以,在植被恢复过程中群落稳定性的增长和维持成为了重要的研究内容,对指导生态修复具有重要意义。该文通过物种功能性状研究功能多样性、功能冗余与群落稳定性的关系,阐明植被恢复过程中影响群落稳定性增长与维持的内在因素。采用“空间代替时间”的方法,在贵州喀斯特高原区选择处于退化喀斯特植被自然恢复不同阶段的植物群落,即草本群落阶段、灌草过渡阶段、灌木灌丛阶段、灌乔过渡阶段和乔木林阶段的植物群落,探究功能冗余和功能多样性对群落稳定性影响的差异。结果表明：在喀斯特高原区,随着植被的恢复（1）群落的稳定性呈现逐步递增的趋势,两种测定方式均得到一致的结果,群落稳定性指数（C）由0.393上升至1.206,M.Godron稳定性指数法也显示曲线交点与稳定点之间的距离由10.49缩短至2.32;(2)功能冗余逐步递增,在乔木林阶段达到最高,且各阶段具有显著性差异;功能多样性则是先增后减,在灌乔过渡阶段达到最高;（3）根据逐步回归结果显示,功能冗余和功能多样性均能提高群落的稳定性,但是在不同的恢复阶段两者对于稳定性的影响并不一致...     

重要生态功能区典型生态服务及其评估指标体系的构建

科学评估重要生态功能区的生态服务是管理者制定相关政策的基础,对促进重要生态功能区维护区域生态安全、支撑经济社会可持续发展具有重要意义。依据生态服务的空间转移特性,探索提出了重要生态功能区典型生态服务的概念与内涵,并在此基础上综合运用频度分析法、专家咨询法和层次分析法,构建了重要生态功能区水源涵养、土壤保持、防风固沙、生物多样性保护和洪水调蓄等典型生态服务的评估指标体系。结果表明：在指标体系中,影响水源涵养服务的主要是土壤质地和降水量;影响土壤保持服务的主要是植被覆盖度和丰富度指数;影响防风固沙服务的主要是植被覆盖度和大风时速;影响生物多样性服务的主要是植被景观多样性指数;影响洪水调蓄服务的主要是湿地容积和降水量。土壤、植被、地形和气候等生态因子是重要生态功能区典型生态服务产生与发挥的重要基础。     

岩溶山地生态退化的海拔空间变异

为揭示岩溶山地生态退化的海拔空间变异,应用地统计学对地处滇黔桂连片岩溶腹地,海拔变化范围广的贵州省毕节地区生态退化指标的垂直梯度空间变异进行分析.石化率的半变异函数最佳理论模型为线性有基台模型,植被覆盖率、土壤砾石率为球状模型.植被覆盖率的空间异质比为22.32%,具有强烈的垂直梯度空间相关性,主要受到随海拔梯度变化的自然性控制因素的作用;石化率、土壤砾石率的空间异质比分别为34.38%、25.97%,均具有中等程度的垂直梯度空间相关性,受随机因素的作用较大.土壤砾石率、植被覆盖率的变程分别为968.10、859.48 m,受因素影响的海拔范围都较宽;石化率的变程为52.28 m,受因素影响的海拔范围很窄.石化率、植被覆盖率的Moran′s Ⅰ系数随海拔梯度变化的趋势相类似,但土壤砾石率的Moran′s Ⅰ系数随海拔梯度变化的趋势与石化率、植被覆盖率的差别较大.     

融合主被动遥感的乌海矿区土地损伤测度

煤炭资源开发战略加速西移,迫使西北矿区土地损伤迅速加剧。传统的矿区土地监测手段难以实现全空间覆盖的土地损伤诊断,该研究以乌海矿区为研究对象,采用Landsat TM/OLI影像和Sentinel-1A影像,利用3S、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术,通过提取植被损伤指数、地表形变指数和土地覆被类型等关键参数,以土地结构损伤函数与土地功能损伤函数为主体构建矿区土地损伤测度模型。结果表明:矿区土地损伤在空间分布上呈现以开采工作面为中心向四周辐射衰减特征,土地损伤值为4.5～8.0的高损伤区面积为42.36 km~2,占总面积的2.68%;中损伤区面积为544.21 km~2,占比为34.43%;非损伤区面积为994.02 km~2,占比为62.89%。损伤测度结果有助于矿区环境修复精细化设计,为乌海矿区土地整治与修复提供决策参考。     

间伐对生态公益林冠层结构及土壤养分的影响

为定量分析上海城郊生态公益林间伐后林分冠层结构变化及对林下环境的影响,2009年7月采用TRAC植物冠层分析仪研究了香樟（Cinnamomum camphora）、杜英（Elaeocarpus sylvestris）和栾树（Koelreuteria paniculata）3种生态公益林间伐2年后林分冠层结构参数,设置临时样方调查各林分林下植物分布及生物量,测定了土壤N、P、K和有机质的变化。结果表明：间伐后3种林分的LAI、丛生指数和平均接触次数均降低,而间隙分数增大。间伐增加了林分间隙和LAI的空间异质性,间伐后3个树种LAI变异系数增加了19%～45%。轻度间伐后香樟、杜英和栾树林下PPFD（Photosynthetic Photon Flux Density）分别是未间伐林分的1.6、7和2.1倍,重度间伐香樟林内PPFD增大了8.9倍。间伐后林下植物种类、总盖度和干生物量随林下PPFD增加呈增大趋势。除全P和全K含量没有变化外,林地土壤全N、速效K、速效P和有机质含量均比未间伐林地有不同程度降低,但轻度间伐杜英林地速效养分消耗显著高于香樟和栾树林分。因此,研究区生态公益林结构调控需根据树种特性和林下环境变化,确定适宜的发展模式,提高公益林的综合效益。     

资源枯竭型城市生态保护修复关键区识别研究：以江西省大余县为例

依据"生态安全格局-关键区-保护修复策略"思路,以江西省大余县为研究区,识别生态源地、生态"夹点"、障碍点、断裂点和破碎生态空间等关键区数量及空间分布,提出生态保护修复类型区及其相应措施。研究结果表明:(1)大余县生态源地共147.36 km~2,涉及林地、水域和草地,生态廊道69条,呈现出两横五纵的空间特征。研究识别生态"夹点"12处,生态障碍点13处,生态断裂点23处,破碎生态空间57.46 km~2。(2)生态保护修复类型区包括矿山修复区、山水治理区、农田整治区、农村建设用地整治区和交通用地优化区,建议分别采取矿山复绿、山体治理和水污染防控、农用地整理和耕地污染防控、居民点整合和农村道路复垦、建立野生动物通道和沿线植被恢复等策略。(3)基于生态安全格局构建,从区域整体视角识别生态保护修复关键区,依据关键区所覆盖土地利用类型划分生态保护修复类型区,并以此为基础提出系统性的保护修复策略。研究结果有助于资源枯竭型城市生态系统从关键点、线、面的修复工程向山水林田湖草系统修复推进。     

基于改进SPA-Markov的压煤山丘区生态演变及评价——以长河流域为例

采煤活动强烈干扰流域土地利用,进而对流域生态系统产生严重影响。在综合国内外流域生态演变实例研究的基础上,筛选了采煤生态影响的关键因子,构建适合于压煤山丘区小流域生态影响指标参数,结合时间序列从小流域尺度研究了压煤山丘区采煤影响下的土地利用变化规律,在此基础上,构建了小流域采煤生态影响评价综合影响指数,利用改进的集对分析(SPA)法对长河流域的生态等级进行评判,同时引入马尔可夫链(Markov)对2020年流域生态演变状况进行预测。研究结果表明,(1)长河流域采煤对耕地演变的驱动指数最大,其次是建设用地、草地、林地和水域,流域综合土地利用变化采煤驱动指数由2005-2010年的4.76升高至2010-2015年的5.04,采煤对流域土地利用变化的驱动力逐步增强。(2)2005-2010年期间,流域生态稳定性整体呈下降趋势,2010-2020年间又逐步改善并趋于稳定,长河流域采煤生态影响等级由2005年的Ⅲ级到2015年的Ⅱ级,2020年的Ⅱ级,总体上长河流域生态稳定性呈波动上升的趋势。(3)从分项指标上,长河流域2005-2015年植被覆盖指数、水体密度指数逐渐降低,土地退化指数和生物丰度指数升高,采煤塌陷损毁指数和矿区干扰指数升高,导致生态响应指数动态波动,采煤导致的植被覆盖减少、水体密度降低等负面效应还应引起重视。该文可为小流域生态演变规律研究在方法上提供一种借鉴,为北方村庄压煤山丘区土地综合整治提供参考依据。     

南京市植被覆盖管理措施因子的时空格局动态变化

修正的通用土壤侵蚀方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模型中的植被覆盖管理措施因子(C)可用来表示植被覆盖对土壤的防蚀作用,是评价土壤侵蚀的关键参数之一,而区域尺度高质量时间序列C因子的合理估算及空间分布特征是预测区域土壤侵蚀动态变化的重要环节。因此,及时准确地掌握区域尺度长时间序列的C因子,对研究土壤侵蚀动态变化与植被的关系至关重要。选择南京市1988—2013年10期遥感影像,基于后向反射(back propagation,BP)神经网络和遥感数据反演植被结构因子叶面积指数(leaf area index,LAI),构建LAI与C因子的量化耦合模型,通过~(137)Cs同位素示踪技术获取C因子的实测值,验证并探讨反演模型的精度。结果表明:(1)基于归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)计算的传统植被覆盖度在整体上比基于LAI计算的植被方向性覆盖度偏大,得到的C值与实测值相比整体上偏小,均方根误差(root mean square error,RMSE)为87. 829%;而基于LAI计算的C值与实测值接近,RMSE为30. 017%,能更好地反映实际的植被结构信息;(2)C值大于0. 3的区域主要分布于建筑物较为密集、植被稀疏且植被结构简单甚至无植被覆盖的市区;C值小于0. 05的区域主要分布在植被密集且植被结构复杂的丘陵山区,南京市C值的分布与植被覆盖和土地利用类型关系密切。(3)从全市整体来看,1988—2013年C值小于0. 05的抵抗土壤侵蚀能力较强的区域面积先由南京市总面积的15. 66%(1988年)减小到9. 43%(2006年以前),后逐渐增大到12. 07%;C值大于0. 3的抵抗土壤侵蚀能力较弱的区域面积先由南京市总面积的7. 29%缓慢增大到9. 22%(2002年),后迅速增大到12. 31%(2002—2006年),然后缓慢减小至11. 77%。所提出的基于BP神经网络和LAI反演的长时间序列C因子估算方法是可靠的,可为区域尺度土壤侵蚀定量遥感监测提供新途径。     

基于MODIS时序数据的长江三角洲地区植被覆盖时空变化分析

在快速城市化的长江三角洲地区,植被覆盖状况变化问题已经引起公众的关注并且成为科学研究的热点。植被指数作为监测植被和生态环境变化的有效指标而得到广泛应用。基于2000—2011年的Terra Modis NDVI植被指数数据集,从时间尺度和空间变化上分析长江三角洲地区植被变化特征,应用一元线性回归趋势分析方法和更适合研究非正态分布数据的Mann-Kendall非参数检验方法对长江三角洲地区的植被覆盖状况进行研究。研究结果表明,(1)利用Terra Modis NDVI数据可以很好地从宏观上监测长江三角洲地区植被覆盖的时空变化。(2)植被覆盖的时空变化是自然和人类活动共同作用的结果,特别是在快速城市化的长江三角洲地区,人类活动对植被覆盖的影响更为剧烈,并且植被覆盖变化对人类活动做出积极的响应。12年来,长江三角洲地区植被覆盖总体呈下降趋势,尤其是研究区中的城市及周边地区则以显著下降趋势为主,说明长江三角洲地区随着城市化进程的加速,植被覆盖状况正面临着恶化。(3)一元线性回归趋势分析方法和Mann-Kendall非参数检验方法对植被变化趋势的检测总体上趋于一致,两者可以相互印证,但局部有差异。因此,当进行局部区域植被覆盖变化的深入研究及驱动力分析时,需要较高分辨率的数据作为辅助数据。研究揭示了快速城市化背景下长江三角洲地区植被覆盖变化的规律,从而为长江三角洲地区生态保护和植被恢复提供有利的依据和借鉴。     

镉污染胁迫下水稻生理生态表征高光谱识别模型

利用水稻生长季节多个时相的ASD实测高光谱数据和同步获取的土壤-作物特征参数,系统分析了高光谱遥感指数与镉污染胁迫下水稻生理生态参数变化特征之间的响应关系.选择叶绿素含量、水分含量、细胞结构和叶面积指数4个重要生理生态参数作为水稻镉污染胁迫响应因子,通过理论分析和实验验证,得到对上述因子变化敏感的高光谱遥感指数及其响应规律.在此基础上建立MCARI-NDWI、MCARI-RVSI、MCARI-RVI、NDWI-RVSI、NDWI-RVI和RVSI-RVI模型,揭示了不同污染程度条件下响应因子在各光谱指数空间中的表征规律.     

秦巴山区增强植被指数长时间序列变化及其自然影响因素分析

秦巴山区是横跨我国南北地区的重要地理过渡带,为全面了解秦巴山区近20年的生态变迁及影响因素,基于MODIS-EVI数据,结合气温、降水和DEM数据,利用最大值合成法、趋势分析法和偏相关分析,以海拔为基础,分析了秦巴山区2000—2020年不同海拔高度上不同类型植被增强指数(EVI)的时空变化及其与气温、降水的相关性。研究结果表明：(1)2000—2020年秦巴山区植被年均EVI呈现波动上升趋势,有80.67%和13.29%的区域EVI呈现明显改善和轻微改善趋势,在海拔1 600～1 800 m处EVI变化处于相对稳定状态,较适宜植被生长。(2)栽培植被和阔叶林为秦巴山区主要植被类型,各植被类型EVI值由大到小依次为阔叶林、灌丛、针叶林、草地、栽培植被和其他,在1 000～2 000 m海拔区间植被面积占大多数,1 600～1 800 m为适宜植被自然生长的区间。(3)2000—2020年秦巴山区向暖湿方向发展,EVI与气温相关性在区域分布上较均匀,降水对植被EVI的影响强度要高于气温对其的影响强度;随着海拔高度的上升,植被EVI与气温的相关性总体上高于其与降水的相关性。     

IGOS—P关于开展陆地碳专题研究的提议

这是综合性全球观察系统协作团（ＩＧＯＳ－Ｐ）关于开展陆地碳专题研究的提议。提出了陆地碳研究计划（ＴＣＩ）的主要内容,设计了陆地碳预测的方法,建议目前陆地碳感应应开展的观测项目为：土地覆盖及土地覆盖变化、叶面积、生物燃烧、太阳辐射、大气组分、地表通量,并提出了具体的观测要求,分析了开展陆地碳研究有待改善的问题：生物量及其变化、冠层结构、大气中ＣＯ２的浓度、植物的生物地球化学循环、高空间分辨率气象参数     

基于3S技术的区域生态廊道模拟及优化

以北京市朝阳区为例,运用3S技术并参考现有资料,对北京市朝阳区现有生态廊道状况进行了分析研究,并运用生态服务功能价值理论和耗费距离模型,模拟建立了北京市朝阳区潜在生态廊道模型。研究结果表明,研究区内生态环境受到了一定的破坏,景观破碎化严重,斑块聚集度虽高,但连接度不够,廊道连通性较差,许多重要的生态斑块没有足够的廊道连接,没有形成良好的生态网络,廊道的规模也达不到标准,服务范围较小。为修复现有廊道来维护区域生态安全,强化生态服务功能,建议北京市朝阳区生态廊道适宜宽度阈值：河流生态廊道植被宽度一侧至少30m以上,道路生态廊道植被宽度一侧至少60m以上,绿带生态廊道植被宽度一侧至少500m以上。