黄淮海平原气候变化及其对耕地生产潜力的影响

利用1991年和2000年黄淮海平原气象台站的历史观测资料,分析该地区气温、降水的变化趋势,并利用农业生态地带(AEZ)模型估算黄淮海平原各农业生态区的耕地生产潜力。通过分析气温、降水与耕地生产潜力的关系,评价气候变化对耕地生产潜力的影响。研究发现,黄淮海平原耕地生产潜力与降水量、气温呈显著正相关。对各农业生态区的回归分析表明,如果气温或降水量提高10%,耕地生产潜力将分别提高3.2%与0.3%。该研究对制订应对气候变化、保护耕地与提高耕地生产潜力方面的决策具有参考价值。     

山东省南四湖湿地植被碳储量初步研究

湿地是全球重要的陆地碳库之一,对于全球变化的响应亦十分敏感。通过对南四湖湿地的野外实地调查并结合已有资料,对南四湖湿地的范围进行了重新定界,分析了湿地的植被类型和空间分布状况。通过对2006年6月份的SPOT5影像的解译,绘制了湿地景观格局图,计算了各种湿地景观类型的面积。结合公开发表的湿地植被生物量密度数据和相关参数计算出了整个南四湖湿地植被的碳储量为6.057 64×104t,并与1983年资料的折算数据对比发现南四湖湿地植被碳储量已减少了近3/4,表明南四湖湿地植被的碳汇能力已经明显减退。     

中亚干旱荒漠区植被碳储量估算

荒漠是陆地生态系统的重要组成部分,荒漠植被碳储量研究是陆地生态系统碳循环研究的重要内容之一。中亚五国及中国准噶尔荒漠是中亚干旱区的主体部分,目前关于该地区荒漠植被碳储量的研究尚属空白。在对准噶尔荒漠不同植被类型活生物量碳大规模调查的基础上,结合中亚干旱荒漠区植被图,利用平均生物量法初步估算了中亚区域荒漠植被碳储量。结果表明：中亚区域荒漠面积共310.37×104 km2,总生物量碳储量为57.03×10⁷ t,地上、地下生物量碳分别为28.87×10⁷ t和28.16×10⁷ t,各占50.63%和49.37%。各植被型中,温带半灌木、矮半灌木荒漠的生物量碳储量最大,达到14.17×10⁷ t （占24.84%）。中亚荒漠平均生物量碳密度为1.837 t/hm²,其中温带矮半乔木荒漠碳密度最大（2.367 t/hm²）。可以推测,在未来中亚地区降水持续增加的条件下下,中亚荒漠植被将会有更大的碳汇潜力。     

河南森林植被的碳储量研究

利用2003年河南省森林资源清查资料,建立不同优势树种生物量与蓄积量之间的回归方程,对河南省森林的碳储量进行了推算.结果表明:河南省森林的总碳储量为4673.43万tC;阔叶林碳储量占全省森林总碳储量的89.5%,栎类和杨树2个树种占全省阔叶林总碳储量的72.3%;幼、中龄林的碳储量占全省森林总碳储量的79.5%;全省森林平均碳密度为23.64tC/hm2.     

气候变化及人类活动对中国土壤有机碳储量的影响

对中国1998年第二次土壤普查中的2000多个土壤剖面中碳储量与年平均温度 (T)、年降水量 (P) 的相关性研究表明：它们之间的相关性在不同的温度带下具有很大的差异,在T ≤10^oC的地区,土壤有机碳储量与温度的负相关性最强;在10^oC< T ≤ 20^oC的地区,受与降水正相关的影响,土壤有机碳储量与年平均温度表现出一种正相关性;而在T > 20^oC的地区,土壤有机碳储量与温度和降水的相关性都很差。由于温度和降水在中国存在很强的正相关性,因此在相关分析中宜采用偏相关分析方法。受人类耕种的影响,耕地土壤有机碳储量与温度、降水相关性远低于非耕地土壤。对具有相同土壤属性和气候条件的同一地区的耕地土壤与非耕地土壤样本进行的配对检验表明,耕地土壤与非耕地土壤有机碳储量之间存在显著差异,土地利用的改变在总体上导致了土壤碳的释放。     

中国森林生态系统植被碳储量时空动态变化研究

森林是陆地生态系统的主体, 在全球碳循环中起着十分重要的作用。本文利用20 世纪70 年代以来的六次森林清查资料, 结合森林生物量实测数据, 采用分树种、分龄组的生物量—蓄积 拟合关系, 估算了中国20 世纪70 年代以来森林植被碳储量的动态变化。结果表明: 我国六次森 林资源清查中森林的植被总碳储量分别为3.8488PgC、3.6960PgC、3.759PgC、4.1138PgC、 4.6563PgC 和5.5064PgC, 虽然存在一定的波动现象, 但总体增长趋势明显, 尤其是80 年代以来, 植被碳储量净增加1.8104PgC, 平均每年以0.0823PgC 的速率增加, 这表明80 年代以来我国森林 植被一直起着明显的CO₂ 汇的作用。从碳密度的变化看, 70 年代以来我国森林植被平均碳密度 增长了3.001Mgha ^-1, 其中幼龄林与中龄林碳密度分别增长5.2871Mgha ^-1 和0.6022 Mgha ^{-1<,sup>, 而成 熟林碳密度却降低了0.7581Mgha -1, 可见中国森林植被的碳汇功能主要来自于人工林的贡献, 而 且随着幼龄林、中龄林碳储量和碳密度的增长, 中国森林植被的碳汇功能将进一步增强。我国森 林植被碳储量和碳密度空间差异显著, 森林植被碳库主要集中于东北和西南地区, 平均碳密度以 西南、东北以及西北地区为大, 中国森林植被碳储量和碳密度的这种空间分布规律与人类活动对 森林的干扰强度密切相关。}     

中国陆地自然植被碳量空间分布特征探讨

陆地生态系统在全球碳循环动力学中的作用受到越来越多的注意。目前中国森林覆盖率为1392% , 到本世纪末全国森林覆盖率将达到15% , 对全球碳平衡具有重要作用。但是,由于我国碳循环的基础研究比较落后,致使我国陆地生态系统的碳储量和净第一性生产力 （NPP） 碳量还没有被准确确定, 而且陆地生态系统的碳通量估计存在较大差异。     

基于土地利用/覆被分类系统估算 碳储量的差异——以海南岛森林为例

土地利用/覆被分类系统是碳蓄积研究的依据,然而各种碳蓄积研究所采用的土地利用/覆被分类系统不尽相同。根据1993年海南林业资源二类调查资料,我们按照USGS土地利用/覆被、LCCS土地覆被和中国科学院土地资源三种分类系统所定义的类别进行分类并计算了各自的碳储量和碳密度,为碳储量的进一步精确估算和土地覆被分类系统研制提供重要的科学依据。结果发现,（1）不同的土地利用/覆被分类系统所对应的总碳储量以及平均碳密度都有了明显的差别。林业调查资料的植被分类、FAO 土地覆被分类系统(LCCS)、USGS 土地利用/土地覆被分类系统以及我国学者常用的中国科学院土地资源分类系统的碳蓄积量(Tg C)分别是28.98、28.71、21.04和21.04;碳密度(t C/ha)分别是31.24、30.95、22.68和22.68。（2）土地利用分类系统和土地覆被分类系统之间的结果具有较大差异,其碳储量相差7.67～7.94 Tg C,碳密度则相差8.27～8.56 t C/ha;差距在26.47%～37.74%之间。与其他学者研究结果比较发现,土地利用/覆被分类系统造成的碳蓄积差异的变化方向是不定的,取决于具体的分类系统和材积-生物量函数。不同土地利用/覆被分类系统对于植被划分的不同,导致了材积-生物量回归方程和类别面积的差异是造成碳蓄积和碳密度估算差异的根本原因。目前常用的土地利用/覆被分类系统在估算碳蓄积中存在一定问题,不适合于高精度的碳蓄积计算。体现地表植被生物量差异、植被叶型和外貌特征、种类及树龄差异等内涵的土地利用/覆被分类系统利于陆地碳循环研究的深化。     

黑河中游土地利用/覆被变化及其对碳储量影响的预测

准确预测未来土地利用/覆盖变化及其对区域碳储量的影响对土地利用决策和气候变化研究具有重要意义。以黑河中游流域为研究对象,基于2000年和2012年两期土地利用解译数据,运用CA-Markov模型,并依据《IPCC 2006指南》提供的清单方法,在对研究区2024年土地利用变化特征进行预测分析的基础上评估了2000-2024年黑河中游土地利用/覆被变化对碳储量的影响。结果表明:2000-2012年,研究区耕地、建设用地、林地和草地面积呈增加趋势,未利用土地和水域面积呈减少趋势,土地利用/覆被变化导致碳储量增加3.22×10^6 t;预测2024年黑河中游土地利用变化同2012年相比,耕地、建设用地、林地占研究区比例分别增加3.18%、0.84%和0.77%,未利用土地、草地和水域占研究区比例分别减少3.32%、1.13%和0.33%;2012-2024年土地利用/覆被变化导致碳储量增加7.55×10^6 t,各土地利用类型变化导致碳储量变化更加明显,其中林地和耕地增加是碳储量增加的主要原因,建设用地增加是碳储量减少的主要原因。总体来看,2012-2024年耕地、建设用地、林地将继续呈增加趋势,未利用土地和水体将继续呈减少趋势;2012-2024年较2000-2012年土地利用变化导致碳储量增加4.33×10^6 t,固碳能力表现出较明显的提高。     

黄淮海平原耕地功能演变的时空特征及其驱动机制

本文以县域为基本研究单元,从经济、社会及生态三个维度构建了耕地功能评价指标体系,分析了黄淮海平原耕地功能演化的时空特征,利用耦合动态度模型探讨了耕地功能间耦合关系的演变。在此基础上,利用空间计量模型,对耕地功能演化的驱动机制进行了定量分析。研究结果表明：① 1990-2010年间,冀中南及豫东地区部分欠发达县市耕地经济功能明显增强,发达的城市群及其腹地受工业化及城镇化影响较大,耕地经济功能持续下降;60.29%的县域单元耕地的社会功能下降,增强区主要集聚于郑州北部、德州及沧州西部、烟台、威海等区域;生态功能变化在空间格局上基本形成了以豫北、山东中部山地丘陵区为核心的增长区以及以环京津、环济南地区为核心的持续下降区。② 黄淮海平原耕地经济、社会及生态功能的耦合度及协调度空间差异显著,且退耦化现象日渐突出;经济发达地区耕地的社会及生态功能演化速率普遍滞后于经济功能。③ 黄淮海平原耕地的功能演化是区域本底因素与外部驱动因素综合作用的结果;城镇化与工业化进程中人口、产业的转型对耕地经济、社会及生态功能演化的强度及方向起决定性作用。并指出：黄淮海平原应激活农业现代化、产业化发展动力,促进传统农业的转型升级,充分考虑耕地功能演化的区域分异特征,实行由发达城市地区到欠发达传统农区的差异化、多元化的耕地多功能利用与管理模式。     

Impacts of land use and climate change on regional net primary productivity

Combined with recent historical climate data and two periods of land use data sets from remote sensing data, we test the net primary productivity (NPP) data sets in North China modelled by the satellite data-driven Global Production Efficiency Model (GLO-PEM) for detecting the widespread spatial and temporal characteristics of the impacts of climate and land use change on the regional NPP. Our results show that over the past 20 years, the mean annual temperature in the study region has remarkably increased by more than 0.064 oC, but over the same period, there has been a 1.49 mm decrease in annual precipitation and decrease in NPP by an annual rate of 6.9 TgC. The NPP changes in the study region were greatly affected by the average temperature and precipitation by ten-day periods as well as the seasonal temperature and precipitation in the study region. The correlation between seasonal NPP and seasonal precipitation and temperature is highly consistent with land cover spatially, and the correlation coefficient changes with the changes of vegetation types. The analysis reveals that the related areas in land use change only take up 5.45% of the whole studied region, so the climate changes dominate the impacts on the NPP in the whole study region (90% of the total). However, land use plays an absolute dominative role in areas with land cover changes, accounting for 97% of the total. From 1981 to 2000, the NPP in the whole study region remarkably reduced due to obvious precipitation decrease and temperature rise. Between two periods of land use (about 10 years), the changes in climate are predicted to promote a decrease in NPP by 78 (±0.6) TgC, and integrated impacts of climate changes and land use to promote a decrease in NPP by 87(±0.8) TgC.     

土地利用和气候变化对区域净初级生产力影响

1IntroductionThe global change caused by the continuous increasing concentration of atmospheric greenhouse gases has threatened the existence of human beings, and the importance of carbon dioxide emissions as a major environmental issue of international concern has grown substantially in the world (IPCC, 2000). At the same time, the Kyoto Protocol, the first and only realistic plan for achieving a worldwide reduction in greenhouse gas emissions, has been passed. Since there are many uncertai…     

基于RS和GIS的中国西北不同生态类型区生态环境时空变化研究

采用定性与定量相结合的方法,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）支持下,利用1982-2000年的空间分辩率为8 km×8 km的NDVI数据（由NOAA-AVHRR提供）和地面气象资料,联合分析西北不同生态类型区生态环境的变化过程,得出中国西北地区NDVI的年平均值及其历年变化曲线、NDVI年平均值分布图和每隔10 a的差值变化图。由此可以看出,生态环境变化时空特点明显:20世纪80年代生态环境的变化波动不大,90年代以来波动变化明显,而且从1998年以后生态环境总体呈下降趋势;不同生态类型区植被指数年际变化的驱动因子不同,黄土高原区植被指数年际变化与降水量的相关性显著,而青藏高原高寒区与气温的相关性显著,其他分区与降水量和气温的相关性都不显著;生态环境变化的地域差异性明显,西北不同生态类型区中生态环境由好到差依次是陕南-陇南湿润半湿润区、黄土高原区、青藏高原高寒区、干旱区。四个分区1990年比1982年生态环境有所提高,但干旱区退化面积较大,2000年与1990年相比,生态环境都出现不同程度的退化,其中,陕南-陇南湿润半湿润区退化面积最大,其次是黄土高原区。整体生态环境状况不佳,而且近年的退化应该引起重视。     

Mapping land degradation by comparison of vegetation production to spatially derived estimates of potential production

There is an urgent need for quantitative methods by which actual, as opposed to potential degradation can be mapped using spatially consistent criteria for large regions. This study tested the Local NPP Scaling (LNS) method, where the growth season sum NDVI (∑NDVI), a surrogate for productivity, of each pixel was expressed relative to the highest values (90th percentile) of ∑NDVI observed in all pixels falling within the same land capability unit (LCU). The objective of this study was to determine if the LNS approach can be used to map degraded areas: (i) by determining if areas with low LNS values co-occur with degraded areas mapped with Landsat TM and (ii) testing the persistence of these areas over multiple years. Most of the areas with low LNS values did coincide with degraded areas, with the exception of four LCUs, which either contained steep precipitation gradients or landscape variability, which probably obscured the human impacts. The performance of the LNS method is therefore largely determined by the level of detail of the stratification data (e.g. LCUs) used. The conclusion is that the LNS method is a valuable tool for mapping land degradation at a regional scale.     

土地利用和气候变化对区域净初级生产力的影响

应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的中国北方20年的NPP数据同其20年气候数据结合,同时利用通过遥感宏观调查所得的两期土地利用数据,分析20年气候和土地利用变化对区域净初级生产力 (Net Primary Productivity,NPP) 的影响的时空特征。分析结果表明,20年来研究区域年均温度显著增加 (年均增温0.064 ^oC),年降水量明显减少 (年降水减少率为1.49 mm/年),NPP以减少趋势为主 (年减少率6.9 TgC)。研究区域NPP的变化受旬 (月) 均温和旬 (月) 降水量和季节温度和季节降水的变化影响显著。季节NPP同季节降水和温度的相关性在空间上同植被覆盖表现出高度的一致性,其相关系数大小随着不同植被覆盖类型变化而变化。通过分析可见,就整个研究区来说,发生土地利用变化的区域仅占整个研究区域的5.45%, 气候对整个研究区域NPP的影响占主导地位 (占了总影响量的90%);土地利用发生区域土地利用的作用占了绝对地位,土地利用的影响占了约97%。整个研究区域近20年来因为降水明显减少,温度显著升高,导致NPP明显下降,在两期土地利用间隔时间段内 (约10年) 因气候影响NPP减少了78 (±0.6) TgC。因为土地利用的变化导致NPP减少9 (±0.2) TgC。气候和土地利用共同作用是研究区域的NPP减少87 (±0.8) TgC。     

应用遥感数据研究中国植被生态系统与气候的关系

应用1982-1994年NOAA/AVHRR的归一化植被指数（NDVI）资料和587个气象台站的数据对我国不同类型植被生态系统和气候的关系进行研究，首先将我国的植被类型划分为21类，在此基础上分别研究了不同时间尺度下我国不同区域，不同植被类型和气候的关系。结果表明：在多年平均状态下，植被生态系统NDVI水平主要受水分条件的影响；年内变化上，温度对植被生态系统季相变化化起着比降水略大的作用，年降水量造成了植被季相响应的差异，在年际变化上，分别研究了4个季节和整个生长期尺度上的关系，一般情形为温度和降水对植被的年际波动起着大致相反的作用，不同植被类型在不同的生长时期（季节）对气候的变化响应方式也不同，发现在植被的生长期，我国南方和北方的植被生态系统对温度和降水的响应方式相反；同时存在2个植被-气候敏感区，分别为我国北方的典型草原到森林的过渡区和云南中部部分区域。     

Documentation and evaluation of the CSE NOAA AVHRR data set

A NOAA AVHRR data set covering Senegal and parts of the surrounding countries during the period from 1987 to present is under construction and improvement in an ongoing collaboration between Centre de Suivi Écologique (CSE). Dakar. Senegal, and Institute of Geography, University of Copenhagen (IGUC). This paper details the entire processing chain from raw images to a properly calibrated, geometrically rectified and cloud-masked time-series tracking a number of well-defined variables. Two vital aspects of this time series, the cloud masking procedure and the geometrical rectification, are evaluated in detail. A two-step, multi-criteria cloud masking procedure requiring a manual input does not consistently improve the quality of the data set compared to the simpler, automated procedure. With respect to geometrical rectification an accuracy on the order of I km is obtained. Finally, suggestions for further improving the data set are forwarded     

水平衡下黄淮海平原区耕地可持续生产能力测算

为缓解黄淮海平原区地下水水位的持续下降,国家提出耕地资源休养生息的战略,而实施耕地资源休养生息的关键,是确保水平衡下的耕地资源可持续生产能力。本文从可持续理论和水平衡的条件出发,将黄淮海划分成12个自然条件、社会经济条件相对均一的农业生态区,采用不同农业生态区代表实验站限水高产的产量和管理经验,以水定产并逐步修正,得到了黄淮海平原区耕地可持续生产能力,并与现实产量对比得到产量差。结果表明：① 水平衡条件下黄淮海平原区耕地的可持续粮食生产能力为1.16亿t/年;② 可持续总产产量差为-67.85万t/年,由于限水灌溉造成的粮食产能损失为小麦331.84万t/年,玉米不存在产能损失;③ 小麦主要压产地区为黑龙港地区、鲁西平原、豫东平原以及京津唐平原,而徐淮低平原、豫东平原以及胶西黄泛平原具有一定的提产潜力。通过测算,进一步认识了黄淮海平原区耕地可持续产能状况,为区域粮食生产的合理布局以及农业限水限产提供可靠依据。     

多源信息复合NOAA影像在大尺度景观制图中的应用——以中国东北区为例

以中国东北区为例,基于GIS和RS技术,探讨应用NOAA/AVHRR数据编制景观类型图过程中如何提高制图精度。采用多源信息复合NOAA/AVHRR影像分类方法,复合影像分为:1)数字地学综合影像,由年均降水、≥10℃活动积温和数字高程模型(DEM)叠加而成,主要考虑了植被受气候以及地形的影响;2)NOAA/AVHRR四季累加影像的第一主成分影像,在一定程度上去除了多波段NOAA数据冗余;3)NOAA/AVHRR四季NDVI累加值影像,突出了植被信息。将研究区景观(土地)类型进行二级划分,其中一级划分为6大类,二级划分为16类,结果与研究区实际情况基本相符,分类精度达70%。