宁夏河东沙地不同植被覆盖度的土壤起沙特征试验研究

为了评价宁夏河东沙地不同生态破坏与植被恢复措施的防沙治沙效果,利用自行设计的5个高度降尘接沙仪和4台内蒙古农牧大学生产的水平输沙接沙仪,通过人工吹风的方式,于2004年5月20—23日在不同植被覆盖度的下垫面上,开展不同垂直高度和不同距离的降尘试验和不同垂直高度的沙尘粒子截留试验。植被类型为自然裸露沙丘、低覆盖度天然草场、围栏禁牧的自然恢复草场、人工草方格沙丘治理结合飞播的生态恢复治理草地及原退耕还牧的复垦农田。结果表明,裸露沙丘土壤风蚀最严重,防沙治沙以围栏禁牧效果最好,其次为草网格治理,复垦农田和流动沙丘均容易起沙。     

牧户对退牧还草工程的行为响应及其影响因素研究——以高寒牧区玛曲县为例

 以高寒牧区玛曲县为例,应用最优尺度回归模型对当地牧民在退牧还草工程影响下的行为响应及其影响因素进行定量分析,以研究牧民在进行行为选择时的规律性因素。研究表明,牧户的受教育程度、家庭收入水平、牧户从政府保护草原的政策中的获益程度和草地退化认知程度对牧户参与退牧还草工程的响应程度有显著正向影响,而户主的年龄、家庭规模和草场面积有显著负向影响。为了使退牧还草工程变成牧户的自觉行动并长期坚持下去,应把牧户的经济发展与退牧还草工程紧密相连,只有着眼于牧民畜牧生产观念的转变,牧户的经济有很大发展,退牧还草的持续性才能保证。     

人为干扰对藏北高寒草原群落生物量及其碳氮磷含量特征的影响

退牧还草工程是国家为改善草原生态环境和促进牧区经济持续发展而实行的一项战略性工程,禁牧和休牧措施是其主要措施。以藏北高寒草原申扎区域的退牧还草工程为研究对象,分别选取禁牧围栏样地、休牧围栏样地和围栏外的一块自由放牧样地,比较分析这三种人为干扰下的放牧样地的生物量及其碳氮磷含量的特征。结果表明:休牧样地地上和地下生物量分别为35.69 g/m2和237.11 g/m2,均显著高于禁牧样地(22.48 g/m2和151.22 g/m2)和自由放牧样地(25.27g/m2和96.37 g/m2)。植物中碳氮磷含量,地上部分禁牧样地含碳量最高,植物氮、磷含量自由放牧样地最高;地下部分碳、氮含量差异不明显,P含量自由放牧最高。说明植物生物量大小与植物体内碳氮磷元素含量大小无相关关系。对于禁牧样地,在长期围栏封育的同时,应适当的添加P元素或N、P元素;而休牧样地,在短期围栏封育时,可添加适当的N元素。     

过牧及封育对红砂荒漠植被演替的影响

红砂灌丛植被是我国西北荒漠地区的主要放牧地,并在生态保护中具重要作用。本试验以内蒙古阿拉善盟不同过牧强度下的退化(轻度、中度和重度)红砂(Reaumuria soongorica)+无芒隐子草(Cleistogenes songorica)荒漠草地为对象。首次研究报道了不同过牧梯度和围栏封育对红砂植被演替的影响。经过6a过牧(平均1.8只羊·hm^-2),植被总盖度已由12%降至8%,平均每年盖度绝对值下降0.7%。随草地过牧加重红砂灌丛在逐渐消亡,在中度和重度退化样地的盖度已分别较轻度样地(7.5%)下降了74%和84% (P<0.05);质量差或产量低的草本在增加;无芒隐子草和匍根骆驼蓬(Peganum nigellastrum)的增加可分别作为该类草地中度和重度过牧演替的指示种。短期封育效果十分显著,封育一年的各样地平均较放牧样地比,植被盖度绝对值提高了1.7%,产草量增加2188%,红砂种子产量是放牧样地的371倍。然而,优势种红砂的产草量和盖度在封育期的相对恢复速率皆随样地退化加重而显著降低(P<0.05),重度退化区盖度封育当年的恢复速率为0。所以,封育是保护和恢复我国红砂荒漠植被的有效措施,但封育宜尽早开始,否则,红砂将恢复缓慢或难以复存。     

科尔沁沙质草地植物群落的放牧退化及其自然恢复过程

 为了了解不同放牧强度对我国北方沙质草地的影响及其封禁停牧后草地植被的自然恢复过程,我们于1992—2006年在科尔沁沙地开展了草地放牧和封育试验,分析研究了人类放牧活动对草地植被的影响,比较了不同程度退化草地恢复速度及其所受气候变化影响。研究结果表明:①在科尔沁沙地,随着放牧强度的增加,草地植被受放牧影响的程度会加重,但只有持续重牧才会导致植被的严重退化,而且持续重牧对植被盖度、高度和草地生产力的危害程度要大于对物种丰富度和多样性的危害程度;中度放牧可以导致植被盖度、高度、生物量的轻度下降,但对物种丰富度、多样性没有不良影响;对于退化草地而言,持续轻牧可促进植被的有效恢复;②封禁停牧以后,草地原受干扰程度不同,其恢复的相对速度也不同,表现为原草地退化越严重,其恢复速度相对越快,而且是植被高度、盖度、生物量的恢复速度要大于物种丰富度、多样性和频度的恢复速度;③草地植被的恢复演替明显受到气候变化的影响,暖湿气候有利于植被的恢复,暖干气候对于植被的恢复不利。     

藏北高原高寒草地围栏禁牧和生长季降水对物种丰富度和多样性的影响(英文)

2009和2010年夏天沿藏北高原高寒草地样带调查了高寒草地生态系统(高寒草甸、高寒草原和荒漠草原)在围栏禁牧和自由放牧管理下的物种丰富度和多样性(Shannon-Wiener指数,Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数)。研究结果显示:自2006年起藏北高原围栏禁牧在植被类型和区域尺度上没有显著改变物种丰富度和多样性。物种丰富度和多样性主要受生长季降水驱动,超过87%的变异可由生长季降水来解释。物种丰富度和多样性在自由放牧和围栏禁牧2类样地对生长季降水的响应方式一致。物种丰富度随降水呈指数型增长关系,多样性指数则呈现正线性关系。研究结果预示藏北高原地区生长季降水的变化对于物种丰富度和多样性管理至关重要,在未来高寒草地保护研究中应予以重视。     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。     

陕北吴起县退耕还林（草）成效的遥感监测分析

利用GIS综合解译分析NOAA/AVHRR、TM和DEM数据,揭示吴起县退耕还林（草）生态建设工程所取得的实效。1998—2003年NOAA/AVHRR遥感监测表明,吴起县域版图在遥感影像上凸现,这就是该县通过实施退耕还林（草）工程留在大地上的绿色印记,表明吴起县植被状况正在逐年改善,而且植被恢复情况明显好于周围区域。退耕前后的LANDSAT TM影像解译结果对比分析说明,吴起县近年来退耕还林（草）的成绩是显著的,生态环境有了明显的改善。与1997年相比,到2004年该县有81.31%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖度增加显著,由1997年的37.06%提高到2004年的83.63%;高坡度耕地绝大部分实现退耕,大于25°的坡耕地89.36%实现了退耕;低植被覆盖度的土地面积在大幅度减少,植被覆盖度小于10%的面积减少了90.91%。土壤侵蚀强度总体上降低,但土壤侵蚀状况仍然严重,需要继续加强治理。     

景电灌区移民对祁连山植被恢复的相对生态价值

近些年来，生态系统的服务价值研究已成为生态学以及生态经济学领域中的一个热点问题。祁连山被称为伸进西北干旱区的一座湿岛，在我国“一带一路”建设中占有重要地位。景电灌区兴建以来从祁连山移出了大量农牧民。那么，景电灌区移民对祁连山植被恢复的生态价值如何呢？以景电灌区移民涉及到的祁连山东端景泰、古浪、天祝3县山区为研究区，用价值工程方法对从祁连山区向景电灌区移民退耕退牧还林还草的生态价值做了分析，并与模型因子当量法的计算结果进行了比较。结果表明：祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态价值为37.458 1×10⁸元。其中，退耕还林还草的生态价值为37.438 6×0⁸元，退牧后草场植被盖度增加的生态价值为194.79×104元。计算结果为用COSTANZA和谢高地模型因子当量法计算得的祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态服务价值40.054 0×0⁸元的93.52%。两种方法计算结果祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态价值为景电工程年总成本1.45×0⁸元的25.8~27.6倍。两种计算结果一致表明，景电灌区生态移民对祁连山植被恢复的生态价值十分突出。由此也可以看出，COSTANZA和谢高地模型因子当量法适用于祁连山的生态服务价值分析。     

青海高寒草甸退化演替中的植被指数

随着气候变化和人为活动干扰,高寒草甸退化已成为青藏高原严重的生态环境问题,精准识别其退化程度并制定相应恢复策略,对实现高寒草甸可持续发展具有重要意义。目前,低空间分辨率MODIS数据为草地遥感监测的主要数据源,但难以满足景观破碎度或异质性较强地区的应用。本研究基于野外调查资料,利用多源遥感数据（MODIS、Landsat、Sentinel-2）研究不同空间分辨率归一化植被指数（NDVI）对高寒草甸退化演替的响应,为准确评估青藏高原高寒草甸退化程度提供依据。结果表明：（1）随着高寒草甸退化,植被群落优势种演化趋势为禾草—矮嵩草—小嵩草—杂草群落;植被高度和生物量先快速下降,然后缓慢下降或趋于稳定,植被覆盖度和NDVI的变化呈相反特征。（2）随着湿地草甸旱化,植被群落优势种从藏嵩草演变为矮嵩草或小嵩草,湿地旱化初期植被高度、生物量和覆盖度平均值略低于原生湿地,NDVI略大于原生湿地,差异不显著。（3）植被高度、覆盖度和生物量与Sentinel-2或Landsat的NDVI相关性均优于MODIS,说明Sentinel-2和Landsat的NDVI对高寒草甸退化演替过程更加敏感,采用该数据能更准确评估高寒草甸退化程度。     

以成本结构分析为基础的生态治理政策绩效评价

构建了生态治理政策的成本结构指数和过程绩效指数,将生态治理结果纳入绩效体系,形成“过程+结果”的综合绩效评价模型体系。对翁牛特旗的生态治理政策绩效进行了计算：中德合作造林的综合绩效指数为0.877 2,退耕还林的综合绩效指数为0.822 9,小流域治理的综合绩效指数为0.716 9,草原禁牧的综合绩效指数为0.411 2。这四种生态治理政策的过程绩效和终端绩效存在差别：中德合作造林、退耕还林工程、小流域治理项目、草原禁牧政策的过程绩效分别是终端绩效的99.86%、91.76%、84.57%和49.75%。该绩效评价模型是不同生态政策绩效分析的新视角,具有重要意义。     

基于GEE的1987—2019年民勤绿洲NDVI变化特征及趋势分析

Google Earth Engine（GEE）是目前最先进的地理大数据分析和可视化平台,使遥感监测地表植被突破了数据获取难、本地存储量大、处理效率低的限制。基于GEE云平台计算Landsat系列卫星影像,研究了1987—2019年民勤绿洲NDVI的时空变化,并通过一元线性趋势分析、稳定性分析、Hurst指数对变化趋势进行了分析和预测。结果表明：（1）1987—2019年民勤绿洲NDVI年均值从0.172上升到0.230,多年平均值为0.244,1989—2007、2010—2016年呈上升趋势,1987—1989、2007—2010、2016—2019年呈下降趋势。年内NDVI-0.017—0.333,高值集中在每年4—10月。空间上来看,绿洲外围NDVI明显增大,绿洲向荒漠扩张。（2）1987—2019年民勤绿洲大部分区域NDVI基本不变,坝区、泉山区绿洲外围、湖区南部和青土湖呈增大趋势,坝区中部民勤县城区、湖区北部绿洲边缘呈减小趋势,基本不变、增大、减小区域分别占总面积的81.90%、16.25%和1.85%。（3）1987—2019年民勤绿洲NDVI变化稳定性高的区域主要位于坝区东南部、泉山区东部、湖区北部荒漠区域;波动性高的区域主要位于坝区、泉山区绿洲外围、湖区南部和青土湖。（4）未来民勤绿洲大部分区域NDVI变化趋势保持基本不变,坝区、泉山区绿洲外围、湖区北部和青土湖,NDVI未来有可能增大,坝区中部民勤县城区、湖区北部向荒漠过渡地带,NDVI未来有可能减小,基本不变、未来有可能增大、减小的区域面积分别占71.62%、12.96%、15.42%。     

北方农牧交错带草原产草量遥感监测模型

及时准确地了解草原产草量的时空配置状况,对于科学合理地利用、管理草地,保证畜牧业生产持续稳定发展、改善生态环境等具有重要的意义。本文利用2005年的MODIS数据和同期野外实测的668个样方产草量数据,分析了5种植被指数和草地生物量之间的相关关系。研究表明:(1)分区模型优于不分区模型,在分区基础上建模更能反映产草量的实际情况;(2)通过线性、非线性模型和BP神经网络模型的对比,得出BP神经网络模型在拟合精度上优于线性和非线性模型,是最适宜监测北方农牧交错带草原产草量的模型;(3)5种植被指数中,NDVI和SAVI与草地生物量之间的拟合精度最高,是研究区最适宜使用的植被指数。     

Simulating net primary production of grasslands in northeastern Asia using MODIS data from 2000 to 2005

The net primary production (NPP) of grasslands in northeastern Asia was estimated using improved CASA model with MODIS data distributed from 2000 and ground data as driving variables from 2000 to 2005. Average annual NPP was 146.05 g C m?2 yr?1 and average annual total NPP was 0.32 Pg C yr?1 in all grasslands during the period. It was shown that average annual grassland NPP in the whole northeastern Asia changed dramatically from 2000 to 2005, with the highest value of 174.80 g C m?2 yr?1 in 2005 and the lowest value of 125.65 g C m?2 yr?1 in 2001. On regional scale, average annual grassland NPP of 179.71 g C m?2 yr?1 in southeastern Russia was the highest among the three main grassland regions in the six years. Grasslands in northern China exhibited the highest average annual total NPP of 0.16 Pg C yr?1 and contributed 51.42% of the average annual total grassland NPP in northeastern Asia. Grassland NPP in northeastern Asia also showed a clear seasonal pattern with the highest NPP occurred in July every year. Average monthly grassland NPP in southeastern Russia was the highest from May to August while average monthly grassland NPP in northern China showed the highest NPP before May and after August. The change rate distribution of grassland NPP between the former three years and the latter three years showed grassland NPP changed slightly between the two stages in most regions, and that NPP change rate in 80.98% of northeastern Asia grasslands was between –0.2 and 0.2. Grassland NPP had close correlation with precipitation and temperature, that indicates climate change will influence the grassland NPP and thus have a great impact on domestic livestock in this region in future.     

MODIS数据在云南省积雪监测中的应用

介绍了EOS／MODHS数据特点。通过对雪的光谱特征分析，提出利用归一化积雪被指数NDSI结合归一化植被指数进行积雪信息提取的方法。并以2004年2月7日云南省大面积降雪过程为例，分析和讨论了该次过程的范围和面积。结果表明：MODIS数据在云南省积雪监测方面有很好的应用前景。     

The Bowen Ratio of an Alpine Grassland in Three-River Headwaters,Qinghai-Tibet Plateau,from 2001 to 2018

The Bowen ratio (β) is used to quantify heat transfer from the land surface into the air, which is becoming a hot topic in research on the biogeophysical effects of land use and cover changes. The Three-River Headwaters (TRH), as a sensitive and fragile region, was selected as the study area. The β for 2001-2018 was estimated from the evapotranspiration product (ET_MOD16) of MODIS and the net radiation of the land surface through the albedo from GLASS. The ET_MOD16 data were evaluated against the observation data (ET_OBS) at two alpine grassland flux towers obtained from ChinaFLUX. The interannual trend of the β was analyzed by multiple linear regression (MLR) and structure model (SEM) with the multiple factors of precipitation, temperature, humidity, albedo, and normalized difference vegetation index (NDVI, MOD09Q1). The results show that the ET_MOD16 values were significantly correlated with ET_OBS, with a correlation coefficient above 0.70 (P < 0.01) for the two sites. In 2001-2018, the regional mean β was 2.52 ± 0.77 for the whole grassland, and its spatial distribution gradually increased from the eastern to western region. The interannual β showed a downward trend with a slope of -0.025 and a multiple regression coefficient (R ²) of 0.21 (P = 0.056). Most of the variability (51%) in the interannual β can be explained by the linear regression of the above multiple factors, and the temperature plays a dominant role for the whole region. The SEM analysis further shows that an increasing NDVI results in a decreasing albedo with a path coefficient of -0.57, because the albedo was negatively correlated with NDVI (R ² = 0.52, P < 0.01), which indicates a negative and indirect effect on β from vegetation restoration. An obvious warming climate was found to prompt more evapotranspiration, and restoring vegetation makes the land surface receive more radiation, which both resulted in a decreasing trend in the annual β. This study revealed the biogeophysical mechanisms of vegetation restoration under a changing climate, and demonstrated the Bowen ratio can be applied as an indicator of climate-regulating functions in ecosystem assessments.     

甘肃省玛曲县土地沙漠化发展及其成因分析

利用遥感和GIS空间分析技术,以多期遥感数据为主要信息源,对甘肃省玛曲县土地沙漠化进行监测,在此基础上进行沙漠化成因分析。研究结果表明,1975-1990年研究区沙漠化处于强烈发展阶段,沙漠化土地面积增加了44 093.8 hm²,其中流动沙地、半固定沙地、固定沙地面积分别增加了39.9 hm²、27 702.7 hm²、16 351.2 hm²。1990-2000年沙漠化程度加剧,沙漠化总面积增加了142.4 hm²,其中流动沙地和半固定沙地分别增加了200.1 hm2、326.6 hm2,而固定沙地面积减少了384.3 hm²。2000-2005年玛曲县沙漠化发生逆转,沙漠化土地面积减少了3 226.2 hm²。分析表明,长期过度放牧,气温显著升高,人类不合理的活动和鼠虫害的泛滥是造成玛曲县土地沙漠化的主要原因。     

基于MODIS数据的长株潭地区NDBI和NDVI与地表温度的关系研究

基于4个季节的MODIS影像,计算长株潭地区的地表温度、NDBI和NDVI,比较NDBI和NDVI与地表温度之间关系,对地表城市热岛效应研究的指标NDBI和NDVI进行对比分析.结果表明,NDBI与4个季节的地表温度间都存在明显的线性关系,而NDVI与地表温度间关系并不明显且随季节发生变化,说明NDBI是地表城市热岛效应研究的有效指标,在地表城市热岛效应的季节变化研究中NDBI可作为NDVI的一个附加指标.     

甘肃省玛曲县沼泽湿地遥感监测与动态变化分析

利用2000年和2006年TM影像数据、地面调查资料和气象台站观测数据,对玛曲县沼泽湿地进行了目视解译分析,对比研究了非监督分类、监督分类和专家分类的精度,初步探讨了玛曲沼泽湿地退化的原因。结果表明,该县沼泽湿地面积从2000年的19598．67hm^2减少到2006年的14080．80hm^2,沼泽湿地面积平均年递减率为4．69％。非监督分类结果由于受山体阴影、坡向、云的阴影等影响,多分误差高,总分类精度仅为31％;监督分类的总精度为54．1％;专家分类的总精度高达84．2％。因此,专家分类可以用于对玛曲县沼泽湿地的监测和自动提取。草场不合理利用和过度放牧是导致玛曲县沼泽湿地退化的主要原因,黄河干流、各支流径流量减少是导致流域内沼泽湿地退化的直接原因,当地气候变暖促进了这一过程的发生。     

Estimation of Grassland Production in Central and Eastern Mongolia from 2006 to 2015 via Remote Sensing

Mongolia is an important part of the Belt and Road Initiative “China-Mongolia-Russia Economic Corridor” and a region that has been severely affected by global climate change. Changes in grassland production have had a profound impact on the sustainable development of the region. Our study explored an optimal model for estimating grassland production in Mongolia and discovered its temporal and spatial distributions. Three estimation models were established using a statistical analysis method based on EVI, MSAVI, NDVI, and PsnNet from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) remote sensing data and measured data. A model evaluation and accuracy comparison showed that an exponential model based on MSAVI was the best simulation (model accuracy 78%). This was selected to estimate the grassland production in central and eastern Mongolia from 2006 to 2015. The results show that the grassland production in the study area had a significantly fluctuating trend for the decade study; a slight overall increasing trend was observed. For the first five years, the grassland production decreased slowly, whereas in the latter five years, significant fluctuations were observed. The grassland production (per unit yield) gradually increased from the southwest to northeast. In most provinces of the study area, the production was above 1000 kg ha ^-1, with the largest production in Hentiy, at 3944.35 kg ha ^-1. The grassland production (total yield) varied greatly among the provinces, with Kent showing the highest production, 2341.76×10 ⁴ t. Results also indicate that the trend in grassland production along the China-Mongolia railway was generally consistent with that of the six provinces studied.