青海湖环湖地区草地植被生物量遥感监测模型

利用青海湖环湖地区2000年陆地卫星TM遥感图像数据和同期野外实测的34处样方产草量数据,分析了遥感植被指数与草地植被生物量之间的相关关系,进而分别建立了遥感植被指数与草地植被生物量的一元线性回归模型和非线性回归模型。研究表明,遥感植被指数与草地生物量之间存在较好的相关性,但不同遥感植被指数与草地植被生物量相关性程度存在一定差别。此外,所建遥感植被指数与草地植被生物量的非线性回归模型在拟合精度上优于一元线性回归模型,且由三次方程得到的非线性回归模型最适用于监测青海湖环湖地区的草地植被生物量。     

青海湖地区人类活动对生态环境影响及其保护对策

本文根据作者近年来对青海湖地区人类活动和环境现状的调查，探讨了该区人类活动和环境和现状的调查，探讨了该区人类活动和生态环境的关系及特点，分析了人为活动对生态与环境影响的空间、时间及动态特征；并针对该区目前的环境状况提供出保护对策。     

施肥对荒漠化草原草本植物种群密度和生物量的影响

通过外源施加N肥、P肥和N-P混合肥的试验,研究了荒漠化草原草本植物种群密度和生物量对不同肥料的响应,3种肥料均设置了0(对照)、5、10 g·m-2和20 g·m-2 4个投加水平。一年的研究结果表明：种群密度在3种肥料作用下均随着施肥水平的增大呈现逐渐降低的趋势,尤其是在高的N肥（20 g·m-2）处理下,优势种草本植物茵陈蒿（Artemisia capillaris）、多根葱（Allium polyrhizum）和冠芒草（Enneapogon brachystachyus）的密度及总密度均显著低于对照（p<0.05）;地上部及根部生物量在3种肥料处理下的响应同种群密度,即地上和根部生物量均随着施肥水平的增大而减小,其中,3种优势种草本植物的地上部生物量及总的地上部生物量随着施肥水平的增大均呈现出显著的负相关的关系,其决定系数（R2）均在0.80以上。可见,在荒漠区较低的降水条件下（年降水<180 mm）,施肥会抑制荒漠草本植物的种群密度和生物量,且其抑制作用与肥料种类无关。     

内蒙古乌兰察布荒漠草原生物量动态与降水量的关系

1984年～1987年间,作者对内蒙古乌兰察布短花针茅荒漠草原的地上、地下生物量的动态进行了测定。结果表明,短花针茅荒漠草原不同年份间生产力变化很大。多雨年度地上部分可以达到116.90g/m~2,降水量平年时为67.92g/m~2,而少雨年份仅31.93g/m~2,相差84.97g/m~2,前者是后者的3.7倍.其中不同年份多根葱相差10%左右,蓖齿蒿相差10倍以上。说明不同年份蓖齿蒿生物量变化剧烈,而多根葱相对稳定的特点。地下部分不同年份间变化不像地上部分变化剧烈,最高是最低的1.4倍左右. 短花针茅荒漠草原生产力年际间的变化,主要受降水量支配。地上生物量与年度降水量关系最为密切。表现出很好的线性关系(r=0.99),与地下生物量(10～20cm)亦呈很好线性关系(r=0.97).故我们可以根据年度降水量预测地上与地下生物量。     

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。     

内蒙古乌半察布荒漠草原生物量动态与降水量的关系

1984－1987年间，作者对内蒙古乌兰察布短花针茅荒漠草原的地上、地下生物量的动态进行了测定。结果表明，短花针茅荒漠草原不同年份间生产力变化很大，多雨年度地上部分可以达到116．90g/m^2，降水量平年时为67．92g/m^2，而少雨年份仅31．93g/m^2，相差84．97g/m^2，前者是后者的3．7倍。其中不同年份多根葱相差10％左右，蓖齿蒿相差10倍以上，说明不同年份蓖齿蒿生物量变化剧烈，而多根葱相对稳定的特点。地下部分不同年份间化不像地上部分变化剧烈,最高是最低的1．4倍左右。短花针茅荒漠草原生产力年际间变化，主要受降水量支配。地上生物量与年度降水量关系最为密切。表现出很好的线性关系（r＝0．99），与地下生物量（10－20cm）亦呈很好线性关系（r＝0．97）。故我们可以根据年度降水量预测地上与地下生物量。     

内蒙古西部草原地上生物量的遥感估算

利用2005-2011年内蒙古西部草原756个地面调查样方与2001-2011年MODIS NDVI数据集,建立统计模型,估算了内蒙古西部草原地上生物量,并探索了地上生物量与气候因子的关系.结论如下:①内蒙古西部草原地上生物量2001-2011年均值为5.27 Tg(1 Tg=1012g).2001-2011年间,内蒙古西部草原地上生物量呈波动状态且略有下降趋势.②内蒙古西部草原地上生物量的空间差异显著,总体自东南向西北逐步降低.③内蒙古西部草原地上生物量年际波动的主要驱动因子是1-7月的降水量,而与同期气温无显著关系;降水量同样是决定地上生物量空间分布的重要因素,而气温的影响较弱.本研究的估值仍存在一定的不确定性,主要来源于样方的采集标准差异、样方生物量的折算偏差、灌木生物量的低估与遥感数据集误差.     

荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落物种多样性和地上生物量对降雨量的响应

利用野外降雨量增减试验平台,研究了荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)群落物种多样性和地上生物量对降雨量的响应特征。结果表明:降雨量增加或减少均能导致物种的改变,使物种多样性发生变化。处理中,4种物种多样性指数整体表现为8月高于6月。降雨量减少40%时,Shannon-Wiener指数、Simpson优势集中性指数和物种丰富度Patrick指数最低,减少20%时,Pielou均匀度指数最低。降雨量增减也能够导致盖度与生物量的响应。降雨量减少60%、40%、20%时,6月植被盖度高于8月;降雨量增加20%、40%、60%时,6月植被盖度低于8月。降雨量减少和增加对荒漠草原植被盖度都有累加效应,即随时间变化,增雨处理使植被盖度持续升高,反之亦然。随降雨量增加,地上现存生物量逐渐升高,且在降雨量增加60%时达最大。降雨量减少60%、40%、20%和增加20%,都会显著降低凋落物生物量(P<0.05)。随降雨量增加,地上现存生物量与凋落物生物量的比值增大。在荒漠草原沙生针茅群落中,降雨量增加,有利于地上现存生物量的积累和地上总生物量的提高。影响荒漠草原地区植物群落地上生物量和物种多样性的关键降雨量变化范围为减雨40%～20%和增雨40%～60%。超出该范围,植物群落地上生物量和物种多样性对降雨变化的响应都会减弱。增雨20%～40%对地上生物量和物种多样性的影响不显著。     

内蒙古典型草原地上生物量的空间格局及其气候成因分析

内蒙古典型草原区的格点地上生物量与格点的纬度和经度均存在显著正相关关系,呈现北高南低、东高西低的空间分布格局;各气象站点所在地的草地地上生物量与多年平均年降水量之间存在显著正相关关系,与多年平均年均温之间存在显著负相关关系,而与多年平均年干燥度之间亦存在显著负相关关系,且在干燥度介于1~1.5的地区,地上生物量对干燥度变化的响应非常敏感;草地地上生物量的空间分布格局主要是在水热条件共同作用下形成的,年降水量的近东西向分布决定地上生物量分布的近东西向分异特点,而气温和降水的共同作用决定地上生物量分布的近南北向分异特点。     

冬夏季温度和降水变化对青海湖全新世环境变化的影响初探

青海湖是国内最大的内陆湖泊,位于青藏高原东北缘,因其处在东亚夏季风、印度季风和西风带的交替控制区域,对气候变化十分敏感,成为古环境变化研究的热点地区。有关青海湖的形成演化、环境变化和水文变化的研究也存在多种观点。本研究再分析了青海湖已报道的古环境指标和气候模式模拟的夏季、冬季温度和降水变化,力图更加全面地理解青海湖全新世以来的古环境变化。研究发现早全新世11~8 ka夏季降水量和表面蒸发量较大,冬季降水稀少,湖泊水位只有十余米深,使得青海湖周边风沙活动频繁。并且,早全新世的气候不稳定,经历了频繁和较大幅度的波动。全新世气候适宜期出现在8~6 ka,古环境指标指示这一时期为温暖湿润的气候环境,湖盆内植被以森林草原为主,湖泊水位不断上升。青海湖地区的夏季降水自6 ka开始减少,然而冬季降水增加,同时夏季温度和蒸发量减少,使得湖区植被组成由森林草原向高山草甸转变,湖区大范围形成古土壤。湖区古环境条件在晚全新世距今1.5 ka开始恶化,冬季和夏季降水同时减少,湖泊水位下降,风沙活动再次加强。     

青海湖区东部沙地植被及其特征研究

根据野外样地调查资料,对青海湖区东部沙地植被从区系特征及其物种多样性进行了研究,结果表明：①青海湖东部沙地植被种类组成简单,共有27科58属71种。其中禾本科比重最高为22.535%,其次为菊科占12.676%;再次为豆科占9.8592%;桔梗科等14科比重较小均占1.4085%。②地理成分上,湖东沙地植物区系以世界分布为主,共有16科,湖区植物区系中的优势科均为世界广布科;其次是温带成分10科;热带亚热带成分仅有1科。③生活型以多年生地面芽植物和地下芽植物为主,两者种类系数之和达到76.06%,一年生植物所占种类比重最小。④湖东沙地植被群丛多以单一优势种为主,物种多样性指数H、丰富度指数R1和均匀度指数Jsw三者的变化趋势大致是一致的,即随物种的增多,他们的指数趋向增大;生态优势度C的变化趋势则正好相反。⑤湖东沙地群丛物种相似性差异较大。固定沙地之间植被群丛相似性较高,流动半流动沙地与流动沙地之间则较低。     

青海湖地区植被覆盖及其与气温降水变化的关系

使用1981年到2003年月NDVI(归一化植被指数）资料,计算了青海湖地区植被覆盖度,分析了该地区植被覆盖度的历史演变,发现其值在增大,尤其是从1996到2003年,青海湖地区的植被覆盖度都为正距平,NDVI年平均增长率为1.07×10-3。四季的植被覆盖度均为增加趋势,夏季增加最多。月平均温度与月植被覆盖度、春夏季降水与夏秋季植被覆盖度显著正相关。因此,热量条件和春夏季降水是影响青海湖地区植被生长的关键性因素。     

青海湖末次冰消期以来的湖面变化

青海湖是我国最大的内陆封闭湖泊,处在东亚季风、印度季风和西风带的交汇处,对环境变化敏感,是研究该区域及青藏高原环境变化的理想地点。前人基于其连续的湖相沉积物的多项环境指标与其四周湖成阶地、古岸堤以及表层所覆盖的风成沉积物的年代学研究,探讨了青海湖晚第四纪以来的湖面变化情况,取得了显著成果。然而由于测年材料和测年方法的不同,对于高湖面出现的年代问题依然存在着诸多争议。根据近年来已发表的测年数据、前人对青海湖湖面升降变化的研究结果和青海湖QH-2000孔介形类壳体δ18O的记录进行综合集成,构建了自14 ka以来的青海湖湖面变化曲线。在约14～12 ka,湖面在海拔约3 206 m,比现代湖面高12.3 m(以2010年3月湖面海拔3 193.4 m为基准);在约12～10 ka,湖面急剧下降到海拔约3 165 m,比现代低28.4 m;在10～9ka,湖面急剧上升到海拔约3 173 m;在9～6 ka,湖面相对稳定在海拔3 213 m;在6～4 ka,发生过一次干旱事件,湖面下降到低于现代湖面;在4～1 ka,湖面相对稳定在海拔3 193.7 m;在1 ka至今,湖面呈持续下降趋势。     

绿洲-荒漠过渡带芨芨草地SPAC系统蒸散与多环境因子关系分析

利用波文比能量平衡法对天山北麓绿洲荒漠过渡带芨芨草地的夏季蒸散量进行测定,采用通径分析与相关分析相结合的方法探讨了蒸散与主要环境因子之间的关系,建立了适合该地区的蒸散预测模型。结果表明：（1）各种环境因子对蒸散影响的大小排序为：净辐射Rn）>土壤热通量（G）>空气温度（T_气）>空气相对湿度（RH）>5 cm土壤温度（T_{土-5 cm}）>实际水汽压（ea）>风速（V_wind）>5 cm土壤含水率（S_{土-5 cm}）;（2）各因子通过[Rn]对蒸散产生的间接作用都大于其自身直接作用,反映出净辐射是制约蒸散大小的主导因子,是决定干旱区蒸散量的关键;（3）土壤热通量对蒸散的直接负效应远小于通过其他因子的间接正效应,出现其直接负效应与综合效应相反的结果;（4）建立并经过检验的蒸散预测模型表明：与温暖湿润区蒸散依靠水、热并重情况不同的是,极端干旱区主要依靠热量因子强度的增加,才能有较大的蒸散量。     

夏秋季绿洲荒漠过渡带芨芨草地蒸散及能量平衡特征研究

以实测气象资料为基础,运用波文比能量平衡法计算绿洲-荒漠过渡带芨芨草的蒸散量,并分析了其蒸散日变化规律及地表能量平衡特征。结果表明:①不同天气条件下的蒸散日变化曲线特征差异显著。晴天因辐射强、蒸散量大,蒸散曲线显示为“高耸”型;由于受云量和降水的影响,阴天曲线呈“平缓”型;雨天曲线则表现为“偏态”型,而平均蒸散曲线变化与晴天较为相似。②随着气候由夏季向秋季转变,早晨蒸散发生和夜间蒸散结束的时间点分别表现出1.73 min·d-1的滞后性和2.02 min·d-1的前移性;同时,蒸散峰值以0.0036 mm·d-1的速度递减。与一些相对叶宽的植被覆盖地相比,芨芨草地蒸散量日际波动幅度较小。③净辐射通量(Rn)、 潜热通量(LE)、感热通量 (H)及 土壤热通量(G)的平均值都表现出较为一致的日循环变化趋势。G/Rn、H/Rn、LE/Rn曲线白天平滑,夜间波动,日出和日落前后波动最为剧烈。潜热占净辐射的58.8%,远大于沙漠、戈壁,而低于绿洲。④晴天波文比（β）日内变化曲线呈明显的下降趋势,平均变化率接近-2%,但日间变化曲线略呈上升趋势,变化率为4.8‰。前者反映了晴天的潜热活动在日内随时间变化而愈来愈强,后者则表明感热活动在夏秋季中随日期的推移而逐渐增强。     

青海湖流域土壤可蚀性K值研究

以土壤亚类为基础,依据青海省第二次土壤普查资料建立了青海湖流域土壤亚类理化性质数据库.使用Wischmeier建立的通用方程计算土壤可蚀性K值,利用三次样条函数插值方法转换不同粒径标准的土壤质地;分别使用土壤有机质含量和土壤最小饱和水力传导率来确定土壤的结构和渗透级别.根据计算结果,建立了青海湖流域土壤可蚀性的分级指标.结果显示,中等和高等可蚀性K值的土壤面积分别占流域土壤总面积的72.1%和15.5%,土壤易于侵蚀.使用Arc/Info对青海湖流域土壤地图进行数字化得到值的K空间分布图,分析了流域可蚀性K值的分布规律及其土壤沙化原因,这对青海湖流域水土保持及流域长期规划具有重要意义.     

青海湖周边年代际气候振动及其对青海高原气候变化的响应

利用青海高原1958—2005年常规气象观测资料,统计了青海高原、青海湖周边的降水、气温序列,应用气候诊断方法分析了其年代际的变化规律及其成因。结果表明：青海湖周边1958年以来年度和四季平均气温均呈明显的上升趋势,秋、冬两季和20世纪90年代升温比较明显。降水量除秋季呈减少趋势外,年度和其他季节均呈增加的趋势。60—90年代青海湖周边除70年代冬季、80年代秋季、90年代夏季气候类型与青海高原不一致外,其他年代和季节气候类型均与青海高原完全一致,该区域年代际气候的振动主要是由青海高原自然的气候波动和人类活动引起的。     

青海湖湿地生态系统能值分析研究

应用Odum H.T.创立的生态经济系统能值理论与方法,对青海湖湿地生态经济系统进行估算和分析。结果表明,水禽和鱼类太阳能值居首位,能值分别为1.10×1024sej和2.94×1023sej,其能值货币价值分别为1.37×1010＄和3.66×109＄,两者之和占系统总能值的90%以上,是系统的主要产出项;其次为再生能源,总能值为1.96×1022sej,能值货币价值为2.45×108＄;资本投入/产出比能值为1.87×1022sej,能值货币价值为2.32×108＄。能值分析结果表明,应在有效保护和合理利用青海湖湿地生态服务价值的前提下,重点保护青海湖湿地水禽和鱼类资源。此外,今后应大力发展青海湖湿地生态旅游并加强科学研究,提高其资本投入/产出能值。     

青海湖滨土地沙漠化驱动机制

在自然因素和不合理人为活动的影响下,青海湖流域及其周边地区正面临土地沙漠化、湿地萎缩、草场退化、水土流失等严重的生态环境问题。本文分析了青海湖滨土地沙漠化现状及其驱动因素。结果表明:青海湖滨广泛分布的古风沙沉积物是现代沙漠化的沙物质来源,现代流动沙丘的粒度特征与古风成沙丘粒度极为相似,两者的继承与改造关系极为明显。草皮层及其下的粉沙土层是古沙丘的保护层。保护层的机械破坏,使下伏松散的古风沙沉积物暴露,是形成沙漠化的关键一步。随后在风蚀、雨水冲刷及其他因素的共同作用下,松散的古风沙沉积物被侵蚀,引起草皮层坍塌,导致古沙丘活化,风沙活动加剧,形成风沙沉积。流水侵蚀和地层沉陷是导致草皮层机械破坏的主要因素。青海湖水位下降,河流沉积,风沙入湖,都可使沙地面积增加,但仅限于湖边局部地方。     

1977-2010年青海湖环湖区土地利用/覆盖变化与土地资源管理

青海湖流域是青海省主要牧场,也是青藏高原东北部重要的生态安全屏障.本文以1977、1987、2000、2004年和2010年遥感影像、MODIS NDVI为基础数据,通过数学模型、一元线性回归、景观格局指数的方法分析了青海湖环湖区土地利用/覆盖时空变化及景观格局特点,探讨了土地利用/覆盖变化的影响因素,最后提出青海湖环湖区土地资源管理建议.研究结果表明:近33年来青海湖环湖区土地利用/覆盖变化显著,草地、林地、水体等生态用地面积总体减少,耕地、建设用地、未利用地面积逐渐增加,土地利用/覆盖变化整体处于不平衡态,单向转换频繁;植被覆盖度总体微弱增加,变化趋势具有空间差异性;由于人类的定向选择,草地景观类型退化,景观格局趋向破碎化;土地利用/覆盖与景观格局变化是环湖区气温升高、降水增加、载畜量超载、旅游等因素共同作用的结果;基于土地利用/覆盖变化特点和影响因素,提出创建“生态友好”型土地资源管理模式,实现人地关系协调发展.