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。     

黄土丘陵区不同植被恢复模式对沟谷地植物群落生物量和物种多样性的影响

对黄土丘陵区3个不同植被恢复模式沟谷地植被群落的生物量和物种多样性特征进行样方调查,统计分析了不同植被恢复模式沟谷地植物群落的盖度、生物量、物种多样性、植物种群相似系数。调查共记录植物82种,隶属32个科;其中,乔木植物5科,6种;灌木植物8科,11种。经过20 a左右的植被恢复重建,不同植被恢复模式沟谷地的植被群落均呈现良好演替趋势;人工植被柠条灌丛和刺槐林恢复模式对沟谷地草本层盖度和群落枯落物盖度及生物量方面作用效果较好;而天然草地对沟谷地草本层生物量方面作用效果较好;沟谷地物种多样性指数表现出人工植被恢复模式效果优于自然恢复,而且人工柠条灌丛植被恢复模式优于人工刺槐林植被恢复模式。柠条灌丛沟谷地不同坡位植物种群相似系数较高,而刺槐林沟谷地和天然草地沟谷地不同坡位植物种群相似系数略低;沟谷地的种群相似系数在沟坡上部略高于沟坡下部和沟底,东坡略高于西坡。人工植被建设可以促进黄土丘陵区沟谷地的植被恢复进程。论文建议在今后黄土丘陵区沟谷地人工植被建设过程中,需要加大乡土树种的引入、提高树种的多样性、合理树种的空间配置和注意灌/乔树种的比例。     

高光谱植被覆盖度遥感估算研究

以北京大学"无人机遥感载荷综合试验场"为试验区,采集草地植被覆盖度(Vegetation Cover, VC)和相应样方冠层高光谱反射率数据,并对比研究了高光谱反射率三种变换形式(小波能量系数、主成分和植被指数)与VC之间的关系模型。结果表明:在三种变换形式中,植被指数模型(R²大于0.8,RMSE小于等于0.018 8)优于基于小波变换和主成分分析的VC模型;经过对高光谱数据进行小波分解获得的第二和第四小波能量系数与VC之间存在显著的对数相关(R²分别为0.811和0813;RMSE分别为0.019 9和0.019 8);以多个小波能量系数作为自变量的VC多元回归模型明显优于基于主成分的多元线性回归,R²和RMSE分别提高0.058和0.030;将高光谱EVI模型与TM-EVI数据相结合生成的试验区VC空间分布总体上呈北部和南部植被覆盖度高(分别>75%和>55%),中部相对低(15%~55%)的特征,与其土地利用/覆被特征相吻合。     

喀斯特土壤水分变化研究

土壤含水率的高低与生态变化的关系密切,尤其是在岩溶地区。土壤含水率对生态的影响主要表现在两个方面,其一是含水率的高低可以间接影响岩溶地区的水土流失,对生态的保护有很重要作用;其次是对岩溶地区生态的恢复有重要意义。本文从土壤含水率的实测着手,探索了土壤含水率与植被类型、土壤厚度等方面的关系, 揭示了喀斯特土壤含水率的发育特征与时段变化规律,从而对岩溶地区的生态环境保护提出了建设性意见。     

湖泊水生植被恢复物种选择及群落配置分析

介绍了水生植物恢复的常用物种及生活型，并从群落配置的物种数，群落的空间配置及节律匹配等方面对水生植物群落的优化配置进行了分析和研究，结果表明：1)在水生植物群落恢复实践中，无论从经济角度考虑，还是从可操作性出发，均应优先考虑选择少量先锋物种，先恢复生态系统的基本结构和功能，随着生境条件的不断改善，逐步栽种新的物种，增加物种的多样性；2)根据湖相生态系列在空间生境梯度上的变化，按水生植物生活型配置群落是群落配置的基本出发点；3)应根据水生植物的季节差异合理配置群落，使植物种群在生长期上密切衔接，形成常绿人工水生植被，这样在冬季也能较好地发挥对湖泊的净化功能。     

基于NOAA／AVHRR数据的区域沙尘暴强度监测

利用NOAA／AVHRR数据,通过查找表增强显示沙尘暴信息和利用经验模型提取沙尘信息,探讨了区域沙尘暴强度监测的方法。研究发现,利用可见光、近红外和远红外通道多光谱合成遥感数字图象对沙尘暴的监测和沙尘信息的提取效果明显;在低植被覆盖区域,利用GVI指数提取沙尘信息是不可行的,但这一指数有助于提取海面上的沙尘信息;并对沙尘浓度提取进行了探讨,以期显示区域沙尘暴的强度。     

黄土丘陵沟壑区小流域植被恢复对土壤稳定入渗的影响

经过20多年的退耕还林还草和封禁措施,纸坊沟流域植被得到良好恢复,并对土壤产生正面影响。流域内11种主要植物群落下以及不同生活型下土壤稳定入渗速率均有显著差异,其中灌木和草本群落下土壤稳定入渗速率较大,乔木林下较小。土壤稳定入渗速率与其影响因子之间存在相关关系,其中土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度及土壤活性孔隙度存在极显著的相关关系;与枯枝落叶层厚度也有一定的相关关系;还与土壤水稳性团聚体重量百分含量、土壤有机质含量有一定的相关关系。结果表明,黄土丘陵沟壑区进行植被建设选择灌草群落较好,天然群落可优先选择铁杆蒿、茭蒿、长芒草和白羊草等,人工灌木群落可优先选择柠条等。由于该区属森林向草原的过渡区,尽管也能种植刺槐等乔木树种,但营造乔木林应考虑林灌草隔带混交和垂直配置,并注意微地形的影响。     

青藏高原多年冻土区典型植被下河流溶解性有机碳的生物可利用性

选取青藏高原多年冻土区12条河流样品进行分析,结合流域内植被类型、流量大小、多年冻土面积与河流溶解性有机碳(DOC)的质量浓度、化学组成、生物可利用性之间的关系及分解动力学进行讨论.结果表明,分别在高寒草甸(AM)、高寒沼泽草甸-高寒草甸(ASM-AM)、高寒草甸-高寒草原(AM-AS)、高寒草甸-高寒草原-裸地(AM-AS-BL)为主的流域内,河流DOC的质量浓度依次为(5.17±0.21)、(5.02±0.50)、(3.55±0.25)和(2.79±0.41)mg·L-1,DOC的生物可降解性程度(BDOC)依次为(23.54±2.62)%、(23.66±3.31)%、(18.17±5.26)%和(11.72±15.56)%;相应地,流域内植被覆盖度越小,河流DOC的芳香性程度越大,DOC的可生物降解性和降解速率随着降低,并且BDOC在培养的过程中的反应遵循一级反应动力学原理;此外,连续多年冻土区河流的BDOC大于非连续多年冻土区的河流BDOC,大河的BDOC小于源头小河的BDOC.研究表明,流域内植被类型是影响多年冻土区河流BDOC的主要影响因素,同时,流量大小和多年冻土对BDOC也有一定的影响.     

不同植被绿色屋顶径流水质年际变化特征

绿色屋顶是海绵城市建设的重要措施之一,近年来逐渐得到广泛关注.为探究植被和使用时长对绿色屋顶径流水质的影响,于北京市区搭建了3种不同植被类型[佛甲草（Sedum lineare）、大花马齿苋（Portulaca grandiflora）和无植被（对照）]的绿色屋顶.根据2017～2019年植物生长情况、雨季雨水和绿色屋顶径流水质的长期监测,定量分析不同植被绿色屋顶径流水质的年际变化特征.结果表明,相较雨水,3种绿色屋顶在监测期内均是NH⁺₄-N的汇,浓度平均削减率在50.1%～79.2%之间,但均是PO^3-₄-P、 DCr、 DCu和DNi的源;佛甲草和大花马齿苋绿色屋顶在2017年是NO^-₃-N的汇,浓度平均削减率分别为71.4%和99.5%,在2018和2019年是NO^-₃-N的源,而对照绿色屋顶在监测期均为NO^-₃-N的源;绿色屋顶的植被类型和使用时长显著影响其径...     

黄河下游历史泥沙灾害的宏观特征及其与流域因素及人类活动的关系（I）—历史气候及植被因素的影响

以历史上黄河下游的决溢频率为泥沙灾害的代用指标,研究了黄河下游历史泥沙灾害的宏观特征。研究表明,气候因素对黄河下游决溢频率有深远的影响。隋唐以前,天然植被尚未遭到显著破坏,当湿润指标增大时,有利于植被的生长,故黄河下游决溢频率减小。10世纪以后,二者的关系与此相反,当湿润指标增大时,决溢频率也增大,反之亦然。每世纪大旱年频次与每世纪决溢频次之间呈明显正相关,说明目前受到各方面广泛关注的黄河下游“小水大灾”现象,在历史上已经存在。干旱时期中,河槽萎缩,一旦在大水来临,很容易发生决溢。以华山松树木年轮指数为气温的代用指标,研究了气温变化与决溢频率变化的关系。结果表明,在50a的尺度上,当气温降低时,决溢频率增大,反之亦然,人类活动是影响黄河下游泥灾害的重要因素。