1991—2015年三江源河曲高寒草甸干湿状况及牧草产量变化的气候归因研究

以三江源东部河曲高寒草甸为研究对象,通过分析1991—2015年气温、降水、潜在蒸散、湿润指数和牧草产量变化特征,探讨了地区干湿状况对牧草产量的影响。研究表明：1991—2015年河曲高寒草甸潜在蒸散以3.5 mm·a^-1的速率增加（P<0.01）,在年降水量按2.3 mm·a^-1呈非显著性（P>0.05）增加的趋势下,地区干湿状况基本保持平稳（多年均值为0.52）,隶属于半湿润气候区。25年来牧草干重产量平均为303.7 g·m^-2,并以3.0 g·m^-2·a^-1的速率下降。分析牧草产量与影响干湿状况的气候因素之间的相关性发现,气温对牧草产量影响不明显（P>0.05）,降水量表现为正相关关系（P>0.10）,说明该区域降水是牧草产量提高与否的主导因素;牧草产量与潜在蒸散表现为负相关关系（P>0.10）,与湿润指数表现为正相关关系（P>0.10）;在生长季时期,牧草产量与降水量、潜在蒸散和湿润指数的相关性关系达到了显著水平（P<0.10）,说明牧草产量在生长季对地区环境条件湿润与否较为敏感。     

城市不同下垫面的能量平衡及温度差异模拟

城市能量平衡是研究城市热岛效应的物理基础。利用北京市教学植物园2010年的实测数据,设置不同类型下垫面(植被覆盖类型:林地、草地和不透水层覆盖类型:道路、房屋),利用局地尺度城市气象参数化方案模拟并分析了相同气象条件和净辐射通量输入下,不同类型下垫面的显热、潜热通量及蒸散降温效应的差异。结果显示:(1)不同类型下垫面的各能量支出项有明显差异,植被覆盖区域和不透水层覆盖区域的波文比年均值分别为0.28和4.60,且在植被生长季差异较大;(2)城市扩展过程中道路、房屋替换林地、草地的过程,也是显热增加而潜热减少的过程。植被层向不透水层转换的过程中,显热通量年均增加32.74W/m²,潜热通量减少38.87W/m²,储热通量增加7.95W/m²;(3)理论上,植被蒸散的年降温效应使单位面积植被覆盖区域的气温比不透水层区域可低2.63℃。     

1949—2014年福建沿海沙地动态演变及其驱动因素

福建是中国南方地区沙化土地面积较大的省份,是华南沿海沙地的典型分布区。为定期、准确掌握福建沿海沙化土地现状及动态变化趋势,按照国家要求,福建省已先后开展了5次（1994、1999、2004、2009、2014年）沙化监测工作。采用历次监测数据及前期相关历史资料、多期卫星遥感影像等,分析了1949—2014年福建沿海沙地动态演变特征及驱动因素。结果表明：65年来福建沿海沙地面积总体呈现减少趋势。1949—1989年,沿海沙地总量保持稳定,但不同类型之间转换频繁。1989—2014年,沿海沙地总量减少迅速,大量以森林为主的固定沙地（丘）和沙化耕地向以居民点、工矿建设用地和养殖用地为主的非沙化地转变。海岸侵蚀和岸线后退是导致沿海沙地减少的重要自然原因,1949年以来国家及地方的治沙造林政策和沙荒地开垦耕种是1949—1989年沙化土地变化的主要原因,沿海沙地的开发建设等人为活动是近25年间沿海沙地动态变化的主要驱动因素。     

中国典型自然保护区生境状况时空变化（英文）

Until 2015,China had established 2740 nature reserves with a total area of 1.47million km~2,covering 14.8%of China’s terrestrial land surface.Based on remote sensing inversion,ecological model simulation and spatial analysis methods,we analyzed the spatial and temporal variations of fractional vegetation coverage(FVC),net primary production(NPP),and human disturbance(HD)in habitats of typical national nature reserves(NNRs)during the first 15 years of the 21st century from 2000 to 2015.And then the three indicators were compared between different NNR types and varied climate zones.The results showed that(1)the average 5-year FVC of NNRs increased from 36.3%to 37.1%,and it improved in all types of NNRs to some extent.The annual average FVC increased by 0.11%,0.84%,0.21%,0.09%,0.11%and 0.08%in NNRs of forest ecosystem,plain meadow,inland wetland,desert ecosystem,wild animal and wild plant,respectively.(2)The NPP annually increased by 2.06 g·m~(-2),1.23 g·m~(-2),0.28 g·m~(-2) and 0.4 g·m~(-2) in NNRs of plain meadow,inland wetland,desert ecosystem and wild animal,respectively.However,it decreased by 3.45 g·m~(-2) and2.35 g·m~(-2) in NNRs of forest ecosystem and wild plant respectively.(3)In the past 15 years,besides the slight decreases in the NNRs located at the Qinghai-Tibet Plateau and the south subtropical zone,HD enhanced in most of NNRs,especially HD in the warm temperate humid zone increased from 4.7% to 5.35%.     

城市化和退耕还林草对中国耕地生产力的影响

20 世纪90 年代以来的快速城市化进程和1999 年开始启动的退耕还林草生态工程对耕地的分布与生产能力产生了重要影响。本研究应用由TM 遥感影像获取的1980s-2000 年与2000-2005 年两个时间段耕地变化数据,结合以多时相遥感数据为主要数据源的耕地生产力光能利用率遥感模型估算两个研究时段耕地生产力变化特征,比较城市化与退耕还林草政策主导下两个时期耕地转移对各区域耕地生产力的影响。研究结果表明:两个研究时段因城市占用损失的耕地生产力占土地利用变化(LUCC) 导致的耕地生产力减少总量比例均在60%以上。在20 世纪90 年代,全国新增耕地生产力总量比被占用耕地生产力高87%,耕地转移使中国耕地生产力增加。2000-2005 年间,退耕还林草政策的启动和快速城市化进程对耕地的持续占用导致耕地生产力占补正平衡指数由前一时段的正平衡变为负平衡,转出耕地生产力总量比新增耕地生产力高31%,耕地转为林草地和建设占用损失的耕地生产力分别较前一时段提高57%和85%。城市化与退耕还林草政策等驱动因素作用下耕地开垦区与占用区的空间分布差异使得耕地生产力占补平衡状态和趋势呈现明显的区域分异。     

国家重点研发项目:中国陆地生态系统生态质量综合监测技术与规范研究（英文）

生态质量是指一定时空范围内生态系统要素、结构和功能的综合特征,具体表现为生态系统的状况、生产能力、结构和功能的稳定性、抗干扰和恢复能力。生态系统的质量是我国生态文明建设和生态环境监测的重要内容,多时空尺度观测技术的发展为生态系统质量监测与评价提供了新机遇,但同时也对国家尺度生态要素、生物多样性和生态功能的观测标准与技术规范提出了新的要求。本国家重点研发项目自2017年7月立项以来,围绕国家尺度生态质量监测技术与规范,开展了生态系统网络观测技术规范、台站生态要素监测、区域生物多样性和区域生态功能监测技术与规范的研究,在典型农林草湿地生态系统开展应用示范。项目在生态质量综合监测指标体系构建、生态系统研究网络观测技术、区域生物多样性和区域生态功能监测、基于无人机和机器学习的荒漠植被监测等方面取得了重要进展,促进了生态质量监测技术的发展。我们组织本专辑从不同视野集中系统介绍本项目已取得的生态质量监测技术和评价方法,以期促进生态学及其观测技术的发展。     

Google Earth Engine平台支持下的赣南柑橘果园遥感提取研究

赣南地区是中国柑橘主产区,柑橘种植产业经数十年发展已具较大规模。本文利用Google Earth Engine平台,使用2140景Landsat影像进行像元级融合,重构目标年份季节最小云量影像集,构建多维分类特征集,利用随机森林分类算法,实现了1990、1995、2000、2005、2010和2016年赣南柑橘果园的分布制图。结果表明：利用Google Earth Engine平台可实现大量遥感影像数据的高效处理;最小云量影像合成方法能够有效解决多云多雨地区高质量光学影像获取困难的问题;以最小云量影像合成构建的数据集,使用随机森林分类算法能够有效提取赣南柑橘果园,分类平均总体精度和Kappa系数分别为93.15%和0.90,分类效果良好;赣南柑橘果园面积由1990年9.77 km²扩大为2016年2200.34 km²,2005年以后呈大规模扩张趋势,果园分布由零星分布,逐步形成连片化的聚集分布特点,柑橘果园用地的主要来源为林地、灌丛和耕地。     

三江源高寒草甸土壤化学计量特征及酶活性对不同退化程度的响应

土壤化学计量特征及酶活性是反映植物生长速率和养分限制的重要因子。为探究三江源高寒草甸退化过程中土壤化学计量特征及酶活性的变化特征及相互作用关系,本研究采用野外采样与室内分析相结合的方法,分析了不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化、重度退化)对三江源高寒草甸的土壤有机碳(SOC)、全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量、pH值、土壤化学计量比、酶活性的影响及相互作用关系。结果表明：(1)随退化程度的加剧,不同土层土壤中的SOC和TN含量整体呈降低趋势,TK含量呈递增趋势,不同土层差异不显著。TP含量表现为轻度退化最高,不同土层TP含量均大于0.7 g·kg^-1,pH值随退化程度加剧变化不明显。(2)土壤C、N、P、K化学计量比整体随着退化程度的加剧呈降低趋势,其中碳氮比值变化较为稳定。(3)β-1,4-木糖苷酶(BX)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)、β-纤维二糖苷酶(BCE)、β-葡萄糖苷酶(BG)五种酶活性在不同土层中均表现为轻度退化显著高于其他退化程度(P<0.05)。(4)土壤SOC、TN、TP含量及...     

利用MODIS遥感影像获取近地层气温的方法研究

由于冠层叶片群体效应,在1km的空间尺度上遥感获取浓密植被陆面温度与气温近似相等。根据这个原理对利用遥感手段获取气温进行了尝试,提出利用NDVI-Ts空间获取气温的方法,计算气温空间分布模式,同时对Prihodko和Goward提出的气温遥感获取模型(简称P-G模型)进行试验并与NDVI-Ts空间法进行了对比。根据Parton和Logan提出的气温尺度转换模型,利用气象站观测最高气温和最低气温获取Terra卫星过境时刻气温作为“测定值”,对遥感获取的气温进行检验,得到以下结论:P-G模型计算气温与观测结果相比偏高,而NDVI-Ts法计算结果偏低,但是其总体误差范围相当,大约为 4℃;与P-G模型相比,尽管NDVI-Ts空间法获得的气温在精度上对P-G模型没有多大的改善,但这种方法能够更加充分利用遥感获取的信息,而且在计算机运算效率上也有很大的改进,NDVI-Ts空间法相对于P-G模型具有一定优势。     

未来气候情景下中国植被净初级生产力稳定性及气候影响

中国陆地生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,植被净初级生产力(NPP)是重要碳循环分量。但对中国植被NPP未来变化趋势、稳定性及应对气候变化机制的研究尚少见报道。本文应用前期发展的生态系统过程模型CEVSA-RS,分别模拟了RCP4.5和RCP8.5气候情景下2006—2099年中国植被NPP,利用分段线性回归分析NPP年际变化转折点,采用滑动窗口法分析NPP稳定性的变化及气温和降水的影响。结果表明：(1)中国植被NPP在RCP4.5和RCP8.5气候情景下的总量分别为4.41 Pg C a^-1和4.40 Pg C a^-1,季风区分别贡献了总量的72.8%和73.4%。(2)两种情景下NPP年际变化均为先增后减,转折点分别为2062年和2055年;转折年份之前NPP分别以5.3 g C m-210a^-1、6.5 g Cm-210a^-1显著增加,后以前期的4.28倍和2.57倍速率下降。(3)两种气候情景下滑动窗口计算的NPP稳定性分别以-2.9%10a^-1和-4.3%10a<...