基于遥感方法的小流域土壤侵蚀研究

探讨了利用遥感技术进行小流域土壤侵蚀计算的方法。应用通用土壤侵蚀方程,借助RS和GIS技术,对模型各参数因子进行精确计算,实现了基于栅格信息的土壤侵蚀计算模型。选择黄河皇甫川五分地沟小流域作为典型研究区,讨论了适宜植被盖度对减小土壤侵蚀模数的影响。     

青海省黄土丘陵沟壑区沟蚀影响因子的贡献率

以青海乐都县峰堆乡小流域6条侵蚀沟为研究对象,用钢钎法测定了年侵蚀模数,根据土壤砂粒、粉粒、粘粒和有机质的质量分数求算可蚀性K值,进行年侵蚀模数与植被盖度、坡度、K值之间的多元回归分析,采用标准化处理,来确定相对贡献率,探讨了3个指标对侵蚀沟的影响.结果表明:随着盖度增加侵蚀沟年侵蚀模数明显降低,沟蚀量对植被盖度的敏感度有随盖度升高而降低的趋势,沟蚀量有随坡度和可蚀性K值增加而上升的趋势.植被盖度、坡度和K值变化对峰堆小流域沟蚀量变化的贡献率分别为66.97%、7.12%和25.91%,可见沟蚀量受植被盖度的影响要大于坡度和K值的影响.     

喀斯特地区红三叶混播草地群落对长期适度放牧的响应

群落稳定性的生态学研究一直缺乏动物利用条件下的长时间梯度田间试验,而混播草地的放牧利用年限是生态脆弱的南方喀斯特山区生态环境建设和资源可持续利用的关键问题之一。用考力代绵羊轮牧,在牧前和牧后草地现存量(干物质,DM,drymatter)分别为1800~2500(草层高15~18cm)和900~1200kg·hm-2(草层高3~5cm)的适度放牧利用条件下,对亚热带最常见的豆科牧草红三叶(Trifolium pratense)与禾本科牧草的两两混播草地的群落生产力和持久性开展长期研究。20年的结果表明:适度放牧利用下,群落地上总生物量长期稳定,各组合间差异不显著,总盖度20a后仍高达97%以上;适度放牧有利于牧草的生产力持久性,红三叶、鸭茅(Dactylisglomerata)、多年生黑麦草(Loliumperenne)和黑穗画眉草(Eragrostisnigra)都在群落中长期存在;群落净产量和持久性是尺度依赖的,群落长期净生产力以红三叶 鸭茅的最高(DM产量353.3g·m-2·a-1)(P<0.05),对杂草侵入的抵抗力最强,而前10a红三叶 多年生黑麦草有很高的净生产力(DM产量449.8g·m-2·a-1);物种的生产力受伴生种的影响,前10a红三叶在与无芒雀麦(Bromus inermis leyss)和黑穗画眉草组合中的产量高于其它组合(P<0.05);不同的物种侵占力不同,栽培种侵占力最强的是黑穗画眉和鸭茅,非栽培种侵占力最强的是白三叶。     

不同恢复模式下红壤区森林植被盖度变化的阈值效应分析

植被恢复过程中乔木层与灌草层变化的阈值效应往往决定着生态恢复工程的成败,若忽视这一效应可能会引发其他生态问题。为了进一步促进我国森林生态系统植被恢复建设,填补相关研究空白,研究了典型红壤区自然和人工恢复模式下乔木层和灌草层盖度的动态变化特征,基于前沿的生态阈值评估框架,利用线性模型和三种阈值模型（包括分段回归模型、阶跃函数模型以及通用模型）评估了不同恢复模式下两种盖度指标之间的阈值效应。模型评估结果的后验分布形式表明：在人工恢复乔木层与灌草层盖度之间存在阈值效应,而在自然恢复模式下则不存在;通过比较各个模型评估结果的精度可知,分段回归模型结果更加准确;进一步利用分段回归模型得出,当前人工恢复样地中乔木层盖度的阈值为42.85%（95%的置信区间为41.57%~44.13%）,此时灌草盖度为58.75%,若超过乔木层盖度阈值会使得灌草层盖度开始降低。研究结果对促进我国红壤区人工林生态系统的结构改善具有较高的参考价值。     

基于Sentinel-2A影像估算黄土高原光合/非光合植被盖度

以黄土高原为例,基于Sentinel-2A影像和地表实测地物光谱与盖度数据,分别在模拟混合场景和野外实测混合场景中,评估4种NPV植被指数(NPVI):SWIR32(短波红外比值指数)、DFI(干枯燃料指数)、STI(土壤耕作指数)和NDTI(归一化差异耕作指数)估算非光合植被盖度(f_NPV)的有效性,并利用优化法确定线性光谱混合模型的关键参数端元值,估算研究区光合植被盖度(f_PV)和f_NPV.结果表明,在模拟混合场景下,4种NPVI与模拟f_NPV线性关系的R²是0.365~0.750;在野外场景中,其相关性均有一定程度的降低,R²是0.147~0.211.研究构建NDVI-SWIR32像元三分模型,并确定了最优端元值:NDVI_PV=0.80,SWIR32_PV=0.60, NDVI_NPV=0.17,SWIR32_NPV=0.77,NDVI_BS=0.23,SWIR32_BS=0.99.模型对f_PV和f_NPV估算精度R²分别是0.817和0.463,NSE分别是0.806和0.458.利用该模型估算全区2019年4、8和12月的平均f_PV和f_NPV,分别为20.3%和59.2%,48.6%和33.1%,10.7%和59.0%.随时间推移,f_PV从东南向西北不断增加而后减小,f_NPV与之相反. NDVI-SWIR32模型可以用于Sentinel-2A影像数据来监测黄土高原地区f_PV和f_NPV的时空动态变化.     

各向异性反射对基于光谱混合分析的植被盖度估算的影响

光谱混合分析法是解决亚像元植被盖度反演估算问题最行之有效的方法,线性光谱混合分析又是其中最常用的研究手段。传统观点认为基于线性光谱混合分析的植被盖度估算精度主要受多重散射和端元光谱可变性的影响,而且各向异性反射这个地物表面所固有的特性也常常被忽略。研究设计了由寸苔草、沙和水3种地物类别组成的棋盘式混合地物反射率光谱测试方案,在探讨分析传统的多重散射与端元光谱可变性的基础上,进一步分析评价了各向异性反射对基于光谱混合分析的植被盖度估算的影响。结果表明,各向异性反射是不可忽视的,在最小化多重散射及端元光谱可变性的影响后,考虑各向异性反射后寸苔草盖度估算精度显著提升,均方根误差RMSE下降了52%。研究不仅证实了各向异性反射在植被盖度估算问题中的重要性,还印证了其是同种端元类型光谱差异性的另一重要来源,拓宽了端元光谱可变性的范畴,为利用光谱混合分析法更准确地进行植被盖度估算提供了新的思路和方法。     

基于遥感信息的沙漠化灾害程度定量提取研究

在分析沙漠化等级遥感信息提取现状的基础上,根据遥感手段沙漠化等级综合标志,提出了植被盖度分割和缨帽变换分割两种沙漠化程度遥感信息提取方法,并将其与传统的监督分类进行了比较.认为监督分类精度最低,植被盖度分割和缨帽变换分割更适用于生态环境动态监测,而在水体分布区缨帽变换分割较植被盖度分割适用.     

西溪湿地公园湿地植物群落及其与水环境质量的关系

对西溪湿地公园33个随机选取的有植被覆盖的水塘进行湿地植物群落调查,监测分析包括9个无植被覆盖水塘在内共计42个水塘的水环境状况,以湿地植被覆盖度分级为基础,揭示其与水环境质量之间的关系.结果表明,调查区域内湿地植物共计16种,分属13科16属,且物种丰富度较低;当湿地植被覆盖度维持在低水平(1%-20%)或中等水平(＞40%～60%)时,水质也可以维持在一个较好的水平,而高湿地植被覆盖度并不利于维持较好的水质;对具有相同植被覆盖水平(约40%)的常见湿地植物群落类型与水环境之间关系进行分析发现,可将这些湿地植物群落划分为3种类型:第1类包括黄花鸢尾(Iris tectorum)+水花生(Alternanthera philoxeroides)和芦竹(Arundo donax)+水花生,其水体CODMn、TN、TP、NH3-N、Chl-a值处于最高水平,说明水环境处于相对较差状态;第2类包括水花生、野茭白(Zizania latifolia)+水花生、再力花(Thalia dealbata)+水花生,其水环境状态处于中等水平;第3类为芦苇(Phragmites australis)+水花生,其水环境处于较好状态.建议恢复芦苇等本地种植被,并将湿地植被的盖度控制在一个较低或者中等水平,以利于维持良好的水质.     

青藏高原东部原始云杉林及其系列采伐迹地3个林地藓类种群结构与生物量的差异性评估

森林采伐对地表藓类种群的发育具有重要影响,但很少有人评估这种影响后迹地上的藓类种群状况.本研究调查了四川壤塘县4个系列采伐迹地和附近原始云杉林下3种林地优势藓类种群[锦丝藓(Actinothuidium hookeri)、塔藓(Hylocomium splendens)和大羽藓(Thuidium cymbifolium)]的发生频率和盖度、生物量以及维管束植物盖度和凋落物盖度,通过方差分析检验比较分析了3个藓类种群的盖度和生物量在不同采伐迹地及原始林之间的差异,评估了其自然发展趋势,揭示了维管束植物结构参数与藓类种群盖度和生物量之间的相互关系.发现:1)3种藓类种群的盖度和生物量在采伐迹地和附近原始林间有显著差异,但在系列采伐迹地之间没有明显差异,证实森林采伐后林生地表藓类种群显著衰退,随着迹地自然恢复进程这些藓类种群并未能逐渐恢复;2)微环境尺度上的藓类盖度和生物量在系列采伐迹地之间有较大的波动,Spearman相关分析显示乔木和草本层盖度是影响藓类种群生物量的主要因子.综合分析表明,采伐导致的环境变化以及藓类自身的牛态适应性和繁殖策略综合决定着藓类种群的自然恢复能力;如果仅仅依靠迹地自然恢复过程,顶极藓类种群(塔藓和锦丝藓)是难以自然复壮的.图6表4参44     

矿山恢复过程及前期恢复时限分析

目前矿山生态环境防治原则“谁开发谁保护,谁污染谁治理,谁破坏谁恢复”对矿山恢复到特定程度还没有明确的时间要求。矿山恢复可分为前期和后期两个阶段,前期恢复以水土保持为目的,后期恢复以建立稳定的生态系统为目的。草本植被在前期恢复中具有显著的水土保持功效。不同区域的草本植被恢复到特定盖度有明显的时间分异,所需时间与区域NPP(植被净第一性生产力)值呈负相关。据估计,草本植被恢复到70%的盖度,热带林区大致需要5~9个月,亚热带常绿阔叶林带需要9~15个月,温带林区需要15~24个月,寒带针叶林带和温带草原则需要超过两年的时间。建立的盖度-T(时间)-NPP曲线,结合区域植被有效盖度,为矿山前期恢复的时限制定提供依据。