天目山阔叶林的TM影像及其地形的分维相关分析

在RS、GIS技术支持下,对天目山地区的TM影像进行处理与分类,得到研究区的阔叶林空间分布图。运用GIS空间分析与SPSS统计功能,对阔叶林的TM影像及其所处的地形进行分维估算,研究其分维的空间分布规律。阔叶林的TM影像分维在高程、坡度和坡向3个方面有分布规律:随海拔的升高、坡度的增加, TM影像分维呈增加的趋势;阳坡、半阴半阳坡比阴坡的影像分维大。阔叶林的地形分维在高程和坡向2个方面有分布规律:随海拔的升高,地形分维呈减小的趋势;阴坡比阳坡、半阴半阳坡的分维大;地形分维与坡度没有关系。阔叶林TM影像与其地形的分维之间存在正相关。     

东祁连山高寒草甸土壤理化性质对海拔和坡向的响应及其与植被特征的关系

为了探索高寒草甸土壤理化性质对海拔和坡向的响应及其与植被的关系,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了7个海拔和2个坡向高寒草甸的土壤养分含量和生态化学计量比变化规律及其与植被的关系。结果表明：（1） 土壤含水量、电导率、有机碳、全氮、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量、碳磷比（C/P）和氮磷比（N/P）随海拔的升高呈先升高后降低的趋势,土壤容重、全磷和碳氮比（C/N）呈先降低后升高的趋势。（2） 同一海拔,大部分海拔梯度阳坡的土壤土壤容重、速效钾、电导率和全磷高于阴坡,阳坡的土壤含水量、速效磷、C/P和N/P低于阴坡,海拔3200 m梯度以下阳坡的土壤有机碳、全氮、碱解氮和C/N低于阴坡。（3） 不同海拔和坡向的高寒草甸土壤C/N、C/P和N/P处于14.55~38.13、12.61~87.94和0.27~5.01之间。（4） 冗余分析（RDA）发现,土壤容重、全氮和速效磷是影响高寒草甸植被的关键土壤因子,聚类分析发现海拔3200~3400 m的阴坡和阳坡聚为一类。综上所述,东祁连山高寒草甸土壤养分和生态化学计量比随海拔和坡向的变化呈规律性变化,基于对N/P比的分析发现,该区域高寒草甸类草原的初级生产力主要受土壤氮限制且低海拔和高海拔区域尤为明显,基于聚类分析发现,海拔3000 m和3400 m是该区域草地植被和土壤特征发生变化的临界线。建议在高寒草甸类草原的管理过程中,应该充分考虑海拔和坡向的分异性特征。     

祁连山干旱山地草地生物量对水分条件的响应

以祁连山排露沟流域干旱山地为研究对象,对海拔2 700~3 000 m典型草地群落的草本种类、高度和生物量等进行调查,并同步测定样地内的土壤水分,分析草地生物量随海拔高度的季节性变化特征以及草本生物量和土壤水分的关系。结果表明：（1）草地地上生物量平均值为135.36 g·m^-2,并随海拔升高呈先增加后降低的"单峰"变化模式,在海拔2 900 m时最高,为176.79±28.37 g·m^-2。地下生物量平均值为946.13 g·m^-2,并随海拔升高生物量呈递增趋势,在海拔3 000 m时最高,为1 301.19 ±68.24 g·m^-2。（2）草地地上、地下生物量在不同海拔高度间差异性显著（P<0.05）;该流域干旱山地草地根冠比在4.14~11.95之间变化。（3）在生长季5~9月份,干旱山地草地土壤含水量在9.23%~31.31%之间波动,平均值为14.94%。（4）草本地上、地下生物量与土壤平均含水量均呈显著正相关（P<0.05）,相关性系数分别为0.7784和0.7843。在不同海拔草地群落中,不同土层含水量对草地生物量的贡献不尽相同,但60 cm以上根系主要分布层内的水分对草地生物量具有重要的意义。     

黄土高原西部人工灌木生长季土壤水分变异特征

以兰州干旱地区生态植被恢复技术研究与示范基地灌木品种研究小区为试验点,研究了黄土高原西部丘陵区坡面不同灌木下0～200 cm土层土壤水分特征,采用Brown-Forsythe检验方法和变异系数比较不同灌木覆盖下土壤水分含量的差异。结果表明:土壤水分的变化受到坡位、坡向、灌木种类的影响较大。相同土层的土壤水分变异系数基本为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡。坡上部的土壤水分变化较大,坡中部和坡下部相对较稳定。多数灌木的土壤水分变异系数随着土壤深度的增加而减小,变异系数较大值相对集中在20～80 cm土层。从土壤水分的亏缺量、植物水分亏缺度来看,在植被恢复的过程中,选择荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、枸杞(Lycium chinense)等耗水量相对较低的植被更加合理。     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

祁连山北麓不同海拔土壤化学计量特征

对祁连山中段冰沟流域土壤有机C、N、P含量垂直分布与化学计量特征及其影响因素进行研究.结果表明:冰沟流域土壤有机C、N、P含量在各样点随土层深度而降低,并在表层土中聚集较明显;在0-40 m土层中,土壤有机C、N、P平均含量随海拔升高总体呈现先增高后下降的趋势,在中、高海拔处最高,P含量变异较小.0-40 cm土层中土...     

荒漠灌丛微生境土壤温度的时空变异特征——灌丛与降水的影响

对干旱区优势固沙灌木柠条群落不同微生境（灌丛外和灌丛下）的土壤温度（0 cm、5 cm、10 cm和20 cm剖面深度）进行了连续测定,对比分析了晴天、降水日与灌丛对其微生境土壤温度时空变异的影响。结果表明:降水和植被灌丛对土壤温度均具有显著影响。在无雨日,受灌丛遮阴影响,灌丛外土壤温度明显高于灌丛下相同深度的土壤温度;在降水日,土壤温度主要受降水影响,降水使土壤温度明显降低,灌丛的影响作用减弱,灌丛下和灌丛外同一剖面深度的土壤温度差异较小。无雨日土壤温度日变化呈单峰型正弦曲线,随剖面深度增加,土壤温度振幅逐渐减小,峰值出现时间滞后,土壤温度垂直分布变化呈现4种典型变化曲线。夜间（日落至日出）柠条灌丛下地表温度（0 cm土壤温度）比灌丛外地表温度略高。降水日土壤温度日变化随降水过程的持续呈逐渐递减趋势,土壤温度垂直分布变化表现为随深度增加而递增的趋势。     

丹江中游典型小流域土壤总氮的空间分布

在丹江鹦鹉沟小流域, 利用网格状取样和典型样地取样相结合的方法, 进行土样采集, 共计采样点268 个, 测定土壤0~40 cm的总氮含量。应用传统统计学和地统计学的方法, 对不同深度下土壤总氮含量进行分析。结果表明:土壤总氮含量随土壤深度的增加而降低, 不同土层间土壤总氮含量存在显著差异(P < 0.01), 0~10 cm (A1)、10~20 cm (A2) 和20~40cm (A3) 土壤总氮含量平均值分别为0.85、0.47 和0.30 g/kg。3 个土层下, 总氮的最优模型均为线性模型, 具有中等空间相关性。经Kriging 插值分析, 不同土层下土壤总氮的空间分布呈带状格局。ANOVA 分析表明A1 和A2 层不同土地利用下土壤总氮含量存在显著差异(P <0.05), 不同土层下土壤总氮在不同坡度均存在显著差异(P < 0.05)。农地不同土层下土壤总氮含量与海拔、坡度和坡向均呈显著相关性(P < 0.01)。研究区0~40 cm土壤总氮储量为562.37t, 不同土地利用下0~40 cm 每平方米土壤总氮含量表现为林地>农地>草地, 分别为0.343、0.299 和0.289 kg/m²。     

藏北高原D110点土壤温度的极值分析

通过藏北高原Ｄ１１０点一年中不同深度的日最高值、日最低值及日温差的分析,表明从０ｃｍ￣４０ｃｍ,土壤温度的日最高值的变化剧烈,而日最低值的变化则相对平稳,冬半年土壤温度的日最低值、日最高值比较接近,日温差较小,而且它们随时间的变化比较平稳;但夏半年（５￣９月）波动较冬半年的大,且最高温的波动要比最低温的波动大得多;随深度的增加日温差减小,在８０ｃｍ深处已基本上看不到日温差的变化。     

干旱半干旱区山地森林类型的土壤水文特征

处于中国西北干旱半干旱区的山地森林以独特的水文作用成为山前平原及川区绿洲生态经济系统稳定发展的基础。以无林地为对照,对典型山地森林祁连山水源涵养林区4种主要林分类型的土壤水文物理性状、土壤入渗特性及土壤贮水性能进行定位研究,结果表明:(1)不同林分类型的土壤容重、孔隙度和孔隙比等表征土壤水文物理性质的指标明显好于无林地,且0～20 cm土层好于20～40 cm。各指标林地间差异较大,其中青海云杉林和湿性灌丛林好于祁连圆柏林,干性灌丛林较差。(2)乘幂方程能较好的反映研究地区不同林分的土壤入渗过程,有林地入渗性能好于无林地,青海云杉林、湿性灌丛林、祁连圆柏林、干性灌丛林的平均渗透速率值分别是无林地(1.68 mm/min)的15.72,13.39,3.55,1.94倍。(3)有林地的土壤吸持、滞留贮水量、土壤涵蓄降水量、有效涵蓄量均表现为青海云杉林>湿性灌丛林>祁连圆柏林>干性灌丛林>无林地,且0～20 cm土壤贮水性能好于20～40 cm。说明在涵养水源和水分有效性方面,青海云杉林和湿性灌丛林优于祁连圆柏林和干性灌丛林。从涵蓄水分、涵养水源角度来考虑,可优先考虑青海云杉林和湿性灌丛林。     

澜沧江-湄公河流域人口分布及其与地形的关系

基于90 m×90 m数字高程模型(DEM)和1 km×1 km的人口密度栅格数据,采用GIS空间分析与数理统计方法,研究了澜沧江-湄公河流域的人口分布格局及其与高程、坡度、坡向和地形起伏度的关系。结果表明:1.澜沧江-湄公河流域人口分布呈北疏南密的基本格局,人口最为密集的区域位于南端的湄公河三角洲,源头杂多县则是大片无人区;2.澜沧江-湄公河流域人口密度随海拔由低到高经历了一个急降缓升又下降至尖灭的变化过程,人口总量随海拔呈现倒指数增长变化;3.澜沧江-湄公河流域80%强的人口集中分布在坡度≤2°的平坦区域,当坡度达到38°时,人口累积曲线趋于平稳;4.澜沧江-湄公河流域各坡向人口分布较为均衡,坡向对人口分布的影响不显著;5.澜沧江-湄公河流域人口密度与地形起伏度成倒指数关系,地形起伏度对人口分布的影响较为显著,流域内大部分人口分布于低起伏地区。     

祁连山中段青海云杉林土壤肥力质量评价研究

以祁连山排露沟流域青海云杉林为研究对象,研究了海拔梯度上土壤肥力因子的分布特征及变化规律,并运用主成分分析法对青海云杉林土壤肥力状况进行了评价。结果表明：（1）研究区土壤呈碱性,pH值均大于8.0;高海拔地区（3 300 m）含水量达到过饱和状态,各土层含水量均大于100%;随海拔升高,全氮含量呈增大趋势,全钾含量呈减小趋势,而全磷含量呈先减小后增大趋势;不同海拔梯度速效磷含量差异不显著（P>0.05）,海拔3 300 m处速效钾含量显著高于其他海拔段（P<0.05）。（2） 不同海拔梯度下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量都有明显的“表聚效应”,其中3 300 m处0~10 cm土层有机质含量高达325.93 g·kg^-1,是本海拔段其他土层的1.6~1.8倍,是同土层其他海拔段的1.3~2.0倍。（3） 土壤肥力因子间关系密切,土壤含水量与有机质、全氮呈极显著正相关关系,与土壤容重、pH和全钾呈极显著负相关关系,土壤养分含量之间存在不同程度的显著正相关关系。（4） 不同海拔梯度土壤肥力质量为：3 300 m>3 200 m>3 100 m>3 000 m>2 900 m。     

基于原位测定的河北坝上地区小尺度土壤盐分空间变异研究

采用EC-Probe型盐度传感器对河北坝上草地阴坡(长40m、宽30m的矩形样地)10cm和30cm土层进行土壤全盐量原位测定,利用ArcGIS 10.0软件中地统计分析模块对土壤含盐量的空间自相关性进行分析,研究阴坡区域小尺度的含盐量空间分异规律及其影响因素。结果表明,坝上地区坡地土壤10cm层平均含盐量为0.411g/kg,土壤盐分明显存在空间相关性,含盐量与坡度呈负相关关系,并且坡度陡降区域的含盐量明显高于处于相同坡度的含盐量的平均值;30cm层平均含盐量为0.408g/kg,该层空间相关性不强。小尺度条件下坡面上浅层土壤的盐分变异性要比深层土壤大。该研究区没有表现出盐渍化现象,但在道路两侧不同放牧强度影响下含盐量表现出均值与变异系数的突变,提升了盐渍化的风险。在坝上地区土地整体退化的背景下,应合理组织放牧,防止放牧强度过大导致的次生盐渍化风险,并应重视坡度较小及坡度陡降区域盐渍化的预防。     

祁连山北坡土壤特性与植被垂直分布的关系

祁连山垂直植被带沿海拔从低到高依次为荒漠草原带、干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带、高山寒漠草甸带,在这些植被带上选择典型的植被类型设置样地,采用半微量凯氏、氢氧化钠-钼锑抗比色法、CaCO3分子式求法、土壤烘干法、环刀法等方法进行土壤特性相关因子调查分析.结果表明:1.荒漠草原带土壤有机质含量只有1.65％,全氮量和全磷量分别是0.14％和0.089％,含量最少,而干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带土壤有机质含量相差不大,都在10％～12％之间变动.2.青海云杉林、高山灌丛林、祁连圆柏林、低山灌丛、牧坡草地、无林地其下0 ～60 cm的土壤容重依次增大,从0.53 g/cm3增大到1.02 g/cm3.相应地,其下土壤孔隙度依次减小,从72.64％减小到48.11％.3.祁连山北坡不同土壤类型上的优势种数量随海拔升高呈先逐渐增加而后逐渐减少,即呈倒U型分布趋势.了解和掌握土壤特性和植被垂直分布之间的响应关系,可为植被恢复提供科技支撑.     

念青唐古拉山西段高海拔陆-气系统水热特征

利用实测的念青唐古拉山脉南坡海拔4800 m和5333 m,以及北坡5400 m的土壤温、湿度和地表气温一年的数据,对该地区水热特征作了初步分析,结果表明：地、气温差冬季大夏季小,且相对邻近地区偏大。同时地温与气温有良好相关,但随深度增加,相关系数减小。土壤热力梯度的方向低海拔由下而上,高海拔则相反。土壤湿度高海拔略大于低海拔,干季和湿季分别受冻融过程和印度洋季风降水影响。高海拔冻结期比低海拔长3~4个月,其下层土壤湿度在冻融交替期表现一个剧烈的跃变现象。念青唐古拉山南、北坡海拔相近区域相同层位土壤温度差异在0~8℃之间。南坡土壤温度年平均高于北坡3~4℃。南坡冻结比北坡晚而融化比北坡早,上层土壤湿度南坡小于北坡,而下层土壤湿度南坡大于北坡,南北坡水热过程存在明显差异。     

青海云杉叶片稳定性碳同位素组成对水分温度变化的响应

于2005-07在祁连山北坡沿海拔梯度进行了青海云杉(Picea crassifolia) 叶片稳定性碳同位素组成(δ13C)的分析测定,以探讨青海云杉叶片δ13C随海拔变化特征及对水分、温度变化的响应.结果表明:不同海拔青海云杉叶片δ13C存在显著差异(F=3.94, p<0.01),δ13C平均值-24.69‰;随着水分、温度的变化,在海拔2 550～3 100 m,青海云杉叶片δ13C随海拔增加呈现降低趋势,在海拔3 100～3 350 m,δ13C值随海拔增加呈现升高趋势.青海云杉叶片δ13C与土壤水分在低海拔(2 550～3 100 m)呈显著负相关,在高海拔没有关系;与土壤温度之间则存在一种非线性关系.青海云杉叶片δ13C随海拔变化在低海拔主要受土壤水分、温度的控制,在高海拔则主要受温度的控制.     

祁连山北麓中段青海云杉林土壤水热时空变化特征

以祁连山北麓中段青海云杉林为研究对象,利用5套土壤温湿度自动监测系统对海拔2 500~3 300 m的青海云杉连续监测3 a,旨在探讨青海云杉林土壤水热的变化特征及土壤水热间的互作效应。结果表明：（1）7：00~19：00,土壤温度整体上呈升高趋势,8：00土壤均温最低,为1.03 ℃,18：00土壤均温最高,为1.32 ℃;土壤湿度的变化幅度较小,且差异不显著（P>0.05）。（2）冷期（1~4月、11~12月）、暖期（5~10月）,各占全年的50%;8月前随月份增大土壤温湿度增大,月份增大1月,土壤均温增大2.21 ℃,湿度增大0.021 m³·m^-3,8月后随月份增大逐渐减小,月份增大1月,土壤均温减小3.12 ℃,湿度减小0.017 m³·m^-3。（3）土壤温度与海拔之间有负相关关系（R²=0.81,P<0.05）;土壤湿度与海拔之间存在二项式相关关系（R²=0.95,P <0.05）。（4）土壤温度与土层深度间呈负相关关系（P <0.05）,而土壤湿度与土层深度呈线性正相关关系（P <0.05）,土层每增加一层,土壤均温减小0.142 ℃,度约增加0.009 m³·m^-3。（5）青海云杉林土壤温度和湿度间呈显著线性负相关关系（P <0.05）。     

祁连山不同植被类型残体碳库贮量研究

采用野外调查测定、野外定位研究和室内分析相结合的方法,在植被类型变化较大林区,选择邻近相同海拔、坡向和土壤类型的天然林(青海云杉林、祁连圆柏林、高山灌丛林)、人工林(13 a华北落叶松)、牧坡草地和农田几种植被类型土壤为研究对象,研究了祁连山不同植被类型残体碳库贮量、组成与形成特征,结果表明:天然林残体碳总贮量为510.09~639.7 gC/m2,农田和草地分别为71.4 gC/m2和169.65 gC/m2,人工林为503.75 gC/m2。天然林地上残体碳年形成量为63.48~485 gC/(m2.a)、地下为267.8~314.3 gC/(m2.a),人工林地上为203.7gC/(m2.a)、地下为187.2 gC/(m2.a),农田地上为47.8 gC/(m2.a)、地下为106.4 gC/(m2.a),草地地上为98.3 gC/(m2.a)、地下为147.3 gC/(m2.a)。在不同植被类型中,从天然林到农田或草地,残体碳库贮量及形成量减小。     

藏北高寒草地土壤冻融循环过程及水热分布特征

利用活动层土壤剖面的温度、水分观测资料,系统研究了藏北高寒草地多年冻土活动层土壤的冻融过程及其水热分布特征。研究表明:1.土壤剖面温度随气温发生周期性波动,具有明显的滞后效应,且随深度增加变幅减小;2.土壤剖面完全冻结天数为109~123 d,日冻融循环主要发生在表层(0~10 cm)土层中,冻融过程可分为不稳定冻结期、完全冻结期、不稳定消融期、和消融期4个阶段;3.受冻融作用影响,土壤含水量呈现"凹"型变化,变化趋势与土壤温度有较好的一致性;4.冻融作用有利于维持藏北高寒草地土壤水分,在季节转换,生态系统碳、氮循环中具有重要作用。     

高寒山区退耕地不同植被恢复方式下群落稳定性

稳定的群落结构是退耕地生态系统恢复的主要标志之一.以祁连山东段旱泉沟流域退耕区为例,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了建植6 a的人工草地群落稳定性,结果表明:人工草地在短期内形成了不同于撂荒地的植被格局,草地群落盖度、高度和地上生物量特性明显优于撂荒地和天然草地,部分人工草地物种丰富度和多样性高于撂荒地,功能群结构仍以多年生禾草占优势,无芒雀麦+紫花苜蓿混播草地多样性指数低,处于高产和稳定阶段;各草地根系主要分布在0～10 cm土层,不同草地类型0～20 cm土壤含水量变化最大,4种人工草地对土壤水分的影响表现为提高30～50 cm土层的水分含量,在水分涵蓄方面优于撂荒地.但与天然草地相比未形成密丛型禾草,群落稳定性差,草地群落的演替方向具有不确定性.