高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环影响研究

土地覆盖变化对流域水平衡的影响是流域水学和生态水学研究的关键问题之一。以黄河源区两个典型小流域为研究对象，通过对流域不同植被类型与植被覆盖土壤的水分含量、入渗过程、蒸散发特征的测定，研究了高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环的影响．结果表明：广泛分布于青藏高原河源区的高寒草甸草地，植被覆盖度与土壤水分之间具有显的相关关系，尤其是20cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加；在保持其原有的植物建群和较高覆盖度时，土壤上层具有较高持水能力，降水通过表层向深层土壤的渗透速度缓慢，且具有较均匀的土壤水分空间分布，水源涵养功能明显；高寒草甸草地退化后的高山草甸土壤趋于干燥，持水能力减弱，即使进行人工改良以后，土壤水分含量与持水能力也不会有明显改善．保护河源区原有高寒草甸草地对于河源区水过程意义重大。     

基于时序MODIS NDVI的黑河流域土地覆盖分类研究

归一化植被指数(NDVI)是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子,其时序数据也已成为基于生物气候特征开展大区域植被和土地覆盖分类的基本手段。基于时序NDVI数据的土地覆盖分类,即通过提取NDVI时间信号所包含的植被生物学参数,构建起一个包含植被生物学信息的分类特征空间。利用2006年重建得到的MODIS NDVI 16天合成时间序列数据,并结合1 km分辨率的DEM数据、野外实地调查资料等辅助数据,综合分析了不同土地覆盖类型对应的时序NDVI谱线及其第一、二谐波的特征阈值,建立决策树对黑河流域的土地覆盖开展分类研究。结果表明,基于时序MODIS NDVI谱线特征的决策树分类精度为78%,Kappa系数为0.74。利用1 km时序MODIS NDVI时间序列获得较为准确的黑河流域土地覆盖类型是可行的。     

基于SPCA和AHP联合方法的滦河流域生态环境脆弱性变化规律分析

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度概念模型评价体系,选取表征地形、地表、气象、土壤、植被及社会经济因子的15项多系统评价指标,应用空间主成分分析（SPCA）与层次分析（AHP）联合方法,对滦河流域1985年、1995年和2005年3期生态环境进行脆弱性评价,并进行量化分级,获得流域生态环境脆弱性变化规律和成因机制。结果表明：流域整体脆弱性等级有减小趋势,潜在脆弱区域面积逐渐增大,而重度脆弱区域明显减小;西北山地和冀东沿海地区变化较为剧烈;人类活动已经取代自然条件,成为影响滦河流域生态系统的关键因子;流域人口的快速增长、气候条件的改变以及土地资源的不合理利用是区域脆弱性变化的主要驱动力。     

香溪河流域土壤有机碳储量影响因素的空间相关性分析

采用第二次土壤普查资料估算了香溪河流域不同类型土壤的有机碳密度和碳库,并通过野外土样采集和室内测试获取土壤有机碳含量数据,选取信息熵模型定量研究香溪河流域不同土壤类型、地形地貌类型、成土母质类型、植被覆盖度、土壤厚度、坡度和土地利用方式与土壤有机碳密度之间的关系。研究结果表明,香溪河流域土壤有机碳总储量为75.18Tg,香溪河流域SOC密度主要集中在6.00~16.00kg/m2范围内,SOC密度呈现流域北部高、干流高,其他区域SOC密度高低相间的分布特征,这种分布特征与主要土壤类型和地形地貌类型的地理分布关系密切。香溪河流域各种土壤类型对各级有机碳密度的信息熵值差异明显,土壤类型对有机碳密度的影响作用与香溪河流域土壤有机碳密度与碳库计算结果一致,高山区,林地、农田和灌丛利于高密度有机碳的存储;植被覆盖度越高,越利于有机碳的存储;土壤厚度与有机碳密度的相关性高,而坡度与有机碳密度的相关性不明显;信息熵法实现了对各影响因子定量计算分析,结果较合理和可靠。      

河北省坡底、西台峪小流域水土流失影响因素分析

以河北省南部太行山区2个小流域实验站监测资料,在不同自然地理类型流域上,分析流域泥沙与降雨特性的关系、流域植被对产输沙的影响以及地形因子、土壤因子等的影响.结果表明,在不同类型流域.流域输沙模数与降雨侵蚀力之间存在着相当好的线性正相关关系;在土壤因子、坡度因子比较相近的情况下,植被和地貌发育程度等下垫面环境因素对流域产输沙量起着十分重要的控制作用.     

贵阳喀斯特地区植被类型与季节变化对土壤微生物生物量和微生物呼吸的影响

土壤微生物特性是土壤修复的指示因子,近年来西南喀斯特地区退化土壤的相关研究较多,但不同植被类型的土壤微生物特性的变化研究相对较少。对贵阳郊区耕作土壤、灌丛、女贞人工纯林和马尾松人工纯林表层土壤（0～10cm）微生物生物量碳（SMBC）、微生物呼吸（MR）和微生物代谢熵（qCO2）的研究结果表明,土壤SMBC和MR均表现为次生林高于耕作土壤,灌丛最高;与qCO2相反,马尾松林土壤微生物活动显著弱于其他样地,不同植被类型土壤微生物活动均表现为在秋季相对较强。与植被类型的显著影响相比,季节变化、植被与季节的交互作用对SM—BC和MR的影响不明显。SMBC与土壤温度不相关,与土壤含水量呈极显著相关而土壤含水量季节变化不明显。MR与土壤温度和含水量均无显著相关性可能是季节变化对两者影响不明显的主要原因,但需要大量区域样本进一步证实。认为演替初期的灌丛比人工阔叶或针叶纯林更有利于土壤微生物群落的生长,土壤有机质积累较快,植被自然恢复是喀斯特退化土壤恢复初期更适合的徐径．     

洪湖流域传统农业条件下营养盐输移模拟研究*

文章选择位于长江中游的洪湖流域作为研究对象,应用流域分布式水文模型SWAT,探讨传统农业条件下流域营养盐输移的规律。模拟时段选择为建国初期的1951~1960年,模拟的边界条件设置为自然地形、土壤、传统农业生产和土地利用方式,其中土壤资料包括营养盐(N和P)、有机质含量、粒径等理化参数等。根据流域汇水范围的变化,模拟分汛期与非汛期两个时间段进行。通过对模型参数率定和调试,水文模拟结果与实测值有较好的吻合程度,由此进行营养盐输出模拟。模拟结果显示,传统农业条件下流域营养盐输出,TN和TP浓度变化有明显的季节特征,体现了耕作制度对营养盐浓度的影响; 同时,该时段营养盐浓度相比较自然条件下有了很大的改变,体现了人类活动对流域营养盐输移的影响,主要是土地利用类型变化和湖泊水域面积的缩小。     

2000-2014年蒙古高原植被覆盖时空变化特征及其对地表水热因子的响应

利用MODIS NDVI数据、同期地表水热组合数据和植被类型数据,对2000-2014年蒙古高原生长季和三季（春、夏、秋季）植被覆盖时空演变特征及其对地表水热因子响应模式进行分析。研究表明：这15 a来,蒙古高原生长季及三季归一化植被指数NDVI均呈增加趋势,且呈显著增加趋势区域主要集中在内蒙古地区,一定程度上反映了该地区生态恢复工程的有效性。研究区植被覆盖变化与地表水分指数LSWI有密切的关系,因此证明研究区植被覆盖的增加归因于自然和人为因素的共同作用。不同类型植被NDVI均呈增加趋势,其中荒漠植被NDVI增加最明显,森林植被增加平缓,且存在季节性差异。此外,不同类型植被NDVI受水热因子影响也存在季节性差异。     

多年冻土区风火山流域降水河水稳定同位素特征分析

由于多年冻土区流域土壤冻融过程对水循环影响的复杂性,水循环物理过程观测存在困难和不足,而利用稳定同位素方法可以有效地解决该问题。因此,基于2009年长江源风火山流域夏季定点降水和河水δD和δ¹⁸O,对研究区降水河水稳定同位素特征进行分析。结果表明,研究区夏季降水δD和δ¹⁸O受到降水量和温度的双重影响,即受海洋性和大陆局地气团的交替影响。河水氢氧同位素的季节变化和空间差异与壤中流、地下水补给河流的季节差异和植被覆盖的空间差异有关。随着地温升高和土壤冻融锋面的迁移,河水补给来源和同位素特征发生改变,表明土壤冻融变化对多年冻土流域径流过程起到重要作用。此外,蒸发分馏作用是研究区河水同位素的重要影响因素。     

基于RS和GIS的南汀河流域石漠化评价

以南汀河流域ETM、DEM和地质岩性数据为基础数据,应用遥感和地理信息技术提取了石漠化评价因子,构建石漠化评价指标并对石漠化强度进行评价。运用空间叠加分析和统计分析方法对石漠化信息进行分析,得到流域岩溶区石漠化强度分级特征,利用土地利用数据及石漠化信息与土地利用/覆盖类型的相关关系以分析土地利用方式对石漠化的影响。结果表明（1）研究区石漠化强度为:中度石漠化>轻度石漠化>潜在石漠化>强度石漠化>无石漠化>极强度石漠化。（2）强度石漠化区和极强度石漠化区主要分布在以耕地和疏林地为主要覆盖类型的区域。说明了造成石漠化的因素除裸岩率、植被、坡度、岩性等主要影响因子外,人们利用土地的方式对石漠化也具有很大促进作用。      

Influences of alpine ecosystem degradation on soil temperature in the freezing-thawing process on Qinghai–Tibet Plateau

The alpine ecosystem is very sensitive to environmental change due to global and local disturbances. The alpine ecosystem degradation, characterized by reducing vegetation coverage or biomass, has been occurring in the Qinghai–Tibet Plateau, which alters local energy balance, and water and biochemical cycles. However, detailed characterization of the ecosystem degradation effect is lack in literature. In this study, the impact of alpine ecosystem degradation on soil temperature for seasonal frozen soil and permafrost are examined. The vegetation coverage is used to indicate the degree of ecosystems degradation. Daily soil temperature is monitored at different depths for different vegetation coverage, for both permafrost and seasonal frozen soils. Results show that under the insulating effort of the vegetation, the freezing and thawing process become quicker and steeper, and the start of the freezing and thawing process moves up due to the insulating effort of the vegetation. The influence of vegetation coverage on the freezing process is more evident than the thawing process; with the decrease of vegetation coverage, the integral of frozen depth increases for seasonal frozen soil, but is vice versa for permafrost.     

黄土丘陵小流域地形和土地利用对土壤水分时空格局的影响

采用1982～1985年和2002年两个时段的定点观测数据,系统分析了小流域尺度地形和土地利用类型对土壤水分时空格局的影响.结果表明:1)土壤水分变化特征为所有年份农地土壤水分都最大,灌木林地和荒草地较低,林地居中;不同坡向间以阴坡土壤水分最大;而不同坡位间以坡中部土壤水分最大.受降雨和植被耗水的影响,所有土地利用类型中土壤水分在整个生长期表现为降低型.2)在年尺度上表现为干旱年份土地利用类型和坡向对土壤水分的影响较大;而在湿润年份,其影响程度减弱;坡位在干旱和湿润年份对土壤水分的影响都较小.湿润年份,降雨量的增大弱化了地形和土地利用类型对土壤水分时空格局的影响;而干旱年份正好相反.3)在季节尺度上表现为在生长季节的中后期,土壤水分的变异格局主要受坡向影响;而在生长季节的中期,主要受土地利用类型影响;坡位在整个观测时段内影响都较小.4)在不同土壤层次方面特征为土地利用类型对0～20em层次影响较小,而对其他4个深度较大的层次(20～100cm)影响较大,并且5个层次中以40～60cm层次的差异最大;坡向对5个层次土壤水分的变异格局均有明显影响,并呈现随着深度的增加,其影响减弱的趋势;坡位对5个层次的土壤水分变异格局影响均较小.     

降水变化对陕北黄土高原植被覆盖度和高度的影响

植被特性及生长模式是土壤侵蚀研究的重要因子，而降水是植被生长的主要限制因素。通过 3年的观测数据，分析了陕北黄土高原地区降水年际变化和年内变化对 6种植被覆盖度和高度的影响，得到如下主要结论：①年降水量对刺槐林、灌木林、荒草地和农地植被的影响较大，平水年份和干旱年份最大覆盖度相差约一倍。而对于植被高度来说，受影响最大的是休闲地和农地植被。②降水的年内分布，尤其是 6～8月份的降水量是限制植被覆盖度和高度的主要原因。对于荒草地、农耕地覆盖度和高度的影响尤为显著。农作物覆盖度、高度甚至每年播种日期和种类都受到生长季降雨量的制约。研究结果对于估计黄土高原地区植被参数的变化，以及对土壤侵蚀模拟和退耕还林还草都具有参考价值。     

九寨沟景区“8·8”地震前后及钙华生境保育修复后植被和水系的动态变化

利用Landsat-8、高分1号、2号等卫星影像,评估九寨沟核心钙华景点及整个景区在“8·8”地震前、后和钙华生境保育修复后植被覆盖度、土壤湿度、森林面积和水系面积的动态变化。结果显示:人工为辅、自然为主的钙华保育修复后钙华核心景点和整个景区的高植被、中低植被、低植被覆盖面积均有了显著增加,裸地生态类型仍存在,但呈逐年减少趋势,中植被覆盖类型较震后和震前减少;保育后第二年,湿润和很湿润面积、总森林面积和水系面积比震前和震后都有大幅增加,高植被覆盖度面积、森林面积和水系面积间存在正相关关系,可能是由于人工干预下原生境快速恢复,提高了植被覆盖面积,植被的蒸散和截流作用进一步影响了流域的水文过程,促进了水系面积的恢复。      

中国东北地区20世纪末土地利用变化的土壤碳源汇效应

土地利用变化是土壤有机碳库变化的重要原因之一。文中选择中国东北地区,利用多目标区域地球化学调查数据,结合20世纪80年代和2000年土地利用数据,分析了不同土地利用方式下土壤有机碳密度分布特征,以及由于土地利用方式变化形成的土壤碳源汇效应。结果发现：（1）不同土地利用下土壤表层有机碳密度（SOCD）差异较大,沼泽地、有...     

青藏高原植被动态与环境因子相互关系的研究现状与展望

青藏高原是中国乃至全球对气候变化最敏感的地区之一,是全球平均海拔最高的地理单元,对周边地区起到重要的生态安全屏障作用。近年来,当地植被受到气候变化和人类活动的双重压力。本文基于文献检索分析青藏高原的植被生理、生态特征对气候变化和人为干扰的响应,并利用荟萃分析定量综述植被覆盖度变化对土壤理化性质的影响。在此基础上分析青藏高原植被与环境因子相互关系的研究尺度与方法。结果表明:(1)气温、降水、辐射等自然因素和放牧、农耕、筑路等人为活动均对青藏高原植被的碳交换、水分利用效率、元素含量与分布格局、物候、多样性等指标产生显著影响,植被的变化也同时影响着土壤的水热交换、水文过程和理化性质等;(2)在植被退化过程中,由高覆盖度向中覆盖度转变时对土壤理化性质产生的不利影响强于由中覆盖度转为低覆盖度时,高覆盖度地区的植被保护需要引起更多关注;(3)现有研究更多关注单一要素、单一尺度,未来应关注多要素间的相互耦合,通过合作与共享获取数据,开展多尺度对比和尺度效应研究,系统梳理和分析植被与环境因子的相互关系可为制定科学合理的生态修复策略提供科学依据。     

黄河源区冻土对植被的影响

黄河源区由于近年来气候变化的影响,打破了高寒植被与冻土环境之间稳定的适应性关系,由此引发了一系列生态环境退化的现象.在黄河源区多年野外工作的基础上,定量分析了冻土与植被之间的关系.研究表明:多年冻土埋深通过影响浅层土壤含水量影响植被生长的,多年冻土的埋深与浅层土壤含水率和植被的覆盖率具有良好的相关性规律.冻土埋深<2 m时,冻土埋深决定浅层土壤含水率,成为影响植被的生长主要因素;埋深>2 m时,冻结层上水水位低、补给量少,冻结层上水水量小,毛细上升高度不能达到植被根系分布的浅层土壤中,植被生长环境干旱化,多数植被生长受限制,这时只有少量根系发达的耐旱植被存活,覆盖率小,一般不超过35%.因此,2 m的多年冻土埋深为“生态冻土埋深”.近20 a来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化,形成深埋的或少冰的冻土等现象;部分地带完全融化消失,连续多年冻土变成不连续冻土或岛状冻土.多年冻土退化后,土壤含水量减少,导致植被物种更替、“黑土滩”等退化现象.     

石漠化地区的生态危机及菌根桑生物修复潜力研究进展

在简要总结出石漠化地区的生态特征、生态威胁及生态恢复存在的主要障碍的基础上,比较系统地分析了桑树在石漠化生境中已表现出的生态适应能力和生态修复潜力。桑树作为喀斯环境的速生造林树种,根系发达,耐干旱耐贫瘠能力极强,对增加植被覆盖率、促进生态环境改善、实现石漠化地区脆弱生态系统的恢复与平衡产生重要作用。尤其是由于丛枝菌根具有对矿质营养和水分吸收能力强的特殊生理生态功能,刚好与石漠化地区贫瘠和干旱这一主要生态障碍相耦合,接种丛枝菌根真菌后能进一步扩大桑树对矿质营养和水分的吸收与运输,减轻贫瘠干旱胁迫,加快土壤微生物群落构建,提高土壤生物活力,促进植被群落正向演替。种植菌根桑可望成为喀斯特石漠化生态修复一种新途径。      

黔桂喀斯特山地NDVI的垂直分布特征

黔桂喀斯特山地地形复杂,植被覆盖度垂直特征分异显著,以往研究多从气候因子响应方面探讨其垂直分布差异,而研究区人地矛盾尖锐,人类活动对植被分布有重要的影响。文章以黔桂喀斯特山地为例,利用2010年MODIS13Q1 NDVI数据表征植被覆盖度,结合高程、坡度和坡向等地形特征,不同土地利用类型的分布情况,叠置分析研究区的NDVI垂直分布特征。结果表明:黔桂喀斯特山地以林地、耕地和草地为主,不同土地利用类型随海拔、坡度和坡向的变化呈现不同的分布特征。研究区NDVI平均值为0.59,其中林地NDVI最大,达到0.63,草地为0.58,耕地最小为0.54。空间分布上,贵州境内NDVI值大部分为0.5~0.6,广西境内自西北向东南NDVI值由0.8逐渐降低至0.4,以0.6~0.7为主。NDVI在垂直梯度上分布特征显著,与植被垂直地带性分布以及不同地类的垂直分布特征有密切关系。海拔分布上,NDVI在海拔小于200 m区间最小,400~600 m的区间最大;北部贵州整体海拔较高,但植被覆盖度较低;南部广西海拔较低,但植被覆盖度较高。坡度分布上,在坡度小于35°范围,随坡度增大,耕地、水域、建设用地面积迅速减少,林草地面积逐步增加,使得NDVI随坡度增大逐渐增大。坡向分布上,NDVI不随坡向变化呈现明显变化,仅偏东坡向稍大于偏西坡向。研究表明应根据海拔和坡度等地形特征,并考虑土地利用情况,因地制宜进行生态建设。