无人机遥感的大型野生食草动物种群数量及分布规律研究

以黄河源玛多县为研究区,利用无人机分别于2017年冬春季开展了航拍调查,航拍有效面积达326.6 km2,获取影像23784张,建立了藏野驴、藏原羚、岩羊等野生动物,以及牦牛、藏羊和马等家畜的无人机图像解译标志库。通过人机交互方式解译,获取调查样带内的种群数量:藏野驴的样带密度为1.15只/km2,藏原羚为0.61只/km2,岩羊为0.62只/km2,家养牦牛为4.12只/km2,家养藏羊为7.34只/km2,马为0.06只/km2。利用冷暖季草场的估算方法,通过地面同步调查验证、统计数据验证,估算出玛多县藏野驴、藏原羚和岩羊,以及家牦牛、藏羊和马的种群数量为:藏野驴17109头,藏原羚15961只,岩羊9324只,牦牛70846头,藏羊102194只,马1156匹。大型野生食草动物藏野驴、藏原羚和岩羊总计8.57万羊单位;家畜藏羊、牦牛和马总计38.90万羊单位;大型野生食草动物和家畜总计47.5万羊单位。大型野生食草动物羊单位数量与家畜羊单位数量之比为1∶4.5。并分析了野生动物分布密度与栖息地生境因子的关系:藏野驴偏好选择高程4200—4400 m,坡度为2°—5°,离农村居民点距离1—2 km和4—5 km,离水源距离小于1 km,离公路距离2—3 km和4—5 km的范围内,草地盖度60—80%。藏原羚偏好选择高程4100—4200 m和4400—4500 m,坡度为大于5°,草地盖度80%以上,离农村居民点距离2—3 km,离水源距离小于1—2 km,离公路距离小于1—2 km和4—5 km的范围内。岩羊偏好选择高程4100—4200 m,坡度为大于5°,草地盖度较低,离农村居民点距离小于1 km,离水源距离小于1—2 km,离公路距离大于5 km的范围内。与传统的地面调查方法相比,基于无人机遥感的大型野生食草动物种群数量调查,具有快速、经济、可靠等优点,为今后野生动物调查提供了一种有效、可靠的技术途径。     

西部地区生态状况变化及生态系统服务权衡与协同

西部大开发战略实施20年以来,一系列重大生态建设工程使得西部地区的生态状况和生态服务发生了重要变化,本文分析西部地区生态状况变化及其生态服务时空变化特征,并运用相关分析法研究其服务功能权衡协同关系。研究发现西部地区2000—2019年间：① 聚落和湿地生态系统面积显著增加,草地有逐年下降趋势。② 植被覆盖度呈波动上升趋势,存在年际差异且空间差异较大。③ 水源涵养服务有轻微下降趋势,下降区域主要分布在藏东南地区、三江源西部地区、喀斯特石漠化地区等;土壤保持服务波动中呈上升趋势,上升区域主要黄土高原地区、川滇西部地区、藏西北地区、藏东南地区等;防风固沙服务呈下降趋势,大幅下降区域主要位于内蒙古中西部地区、西藏和北疆部分地区。④ 生态系统供给与水源涵养、土壤保持主要为协同关系,与防风固沙主要为权衡关系且分布在农牧交错带地区。⑤ 生态工程区内生态系统服务协同程度大于非工程区。定量评估生态系统服务变化及其权衡协同关系有助于进行科学化生态管理,最大化生态效益。     

草地覆盖度变化对生态系统防风固沙服务的影响分析——以内蒙古典型草原区为例

锡林郭勒盟为我国北方典型草原区,草地的退化与恢复影响生态系统的防风固沙服务功能。为了便于制定区域生态恢复的防治措施,实现草地生态系统的可持续发展与防治土壤风蚀危害,本文基于气象、遥感数据,运用RWEQ(Revised Wind Erosion Equation)模型,结合锡林郭勒盟的草地覆盖度变化对20世纪90年代以来的防风固沙服务功能的时空变化趋势进行了定量评估,并分析了草地覆盖度变化对防风固沙服务功能的影响。研究表明:锡林郭勒盟土壤风蚀以微度和轻度侵蚀为主,主要集中在植被盖度较高、降水相对较多,风场强度相对较低的东部、中部和南部地区;中度以上区域主要集中在西部的荒漠草原区与浑善达克沙地区,且侵蚀面积随侵蚀强度的增加而递减;防风固沙服务功能量的分布趋势与土壤风蚀模数的分布趋势基本一致;防风固沙服务功能保有率的分布特征与植被盖度的分布特征基本一致,表现为由西北到东南逐渐增加的趋势;在气候暖干化背景下,受京津风沙源治理工程实施的影响,以微度和轻度侵蚀为主的草地覆盖度减小区转为以微度和轻度为主的覆盖度增加区,轻度和中度以上侵蚀为主的草地覆盖度减小区转为基本持衡区;草地覆盖度的降低与增加对土壤风蚀的加剧和抑制作用明显,大部分地区的防风固沙服务功能保有率的下降(提升)与风蚀季节草地覆盖度的减小与提升呈显著正相关(r0.6,p0.05)。     

植被盖度变化背景下的中国北方风蚀区植被防风固沙功能研究(英文)

本文基于气象、遥感数据,运用RWEQ模型,结合风蚀季节的植被盖度变化对近30年的土壤风蚀量和植被的防风固沙服务功能的时空变化趋势进行了定量评估,揭示了植被盖度变化对防风固沙服务功能的影响。研究表明:中国北方多年平均土壤风蚀量为160.1亿t,并处于下降趋势,土壤侵蚀强度大的区域主要集中在各大沙漠区和植被盖度较低的草地,且春季为我国土壤风蚀的多发期,占全年风蚀量的45.93%;中国北方多年平均防风固沙量为203.1亿t;防风固沙服务功能保有率的分布特征表现为由东南到西北逐渐降低的趋势;工程实施后春季植被盖度的提升区主要集中在黄土高原、青藏高原、河北北部、内蒙古东部以及东北地区;大部分区域的春季植被盖度减小(提高)与防风固沙的服务保有率的下降(提升)呈显著正相关(r0.7,p0.01);前后两个十年相比较草地生态系统的防风固沙服务功能提升幅度最大(2.02%),其次为林地(1.15%)、农田(0.99%)和荒漠(0.86%)。     

季节冻土区融雪冻土水热耦合模型研究

为描述季节性冻土地区的积融雪及冻土水热过程,采用能量平衡及水量平衡法建立融雪模型,采用有限体积法离散热传导方程和非饱和土壤水运动方程,并对其交界面处进行耦合处理,从而建立季节冻土区融雪冻土耦合数学模型。结合2005年曲玛莱实测站点的观测资料,从不同角度描述积雪变化,冻土活动层内土壤水热特征,检验模型方法的有效性,为揭示该地区的水文运动规律提供有力的支持。     

区域尺度生态系统水分利用效率的时空变异特征研究进展

水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统水—碳循环耦合关系的重要指标,揭示区域尺度生态系统WUE的时空变异特征及其控制机制,有助于评价和预测全球变化对生态系统水、碳过程的影响。综述了目前区域尺度生态系统WUE的研究进展,结果表明:①目前关于生态系统WUE影响因素的研究多基于站点尺度,区域尺度的研究相对缺乏;②关于不同生态系统WUE的大小及时间变化特征已有较明确的结论,而基于生态模型方法获取的生态系统WUE的空间分布格局尚需进一步验证;③已有研究表明气候变化和土地利用/覆被变化(LUCC)均会显著改变生态系统生产力或蒸散,然而,较少研究关注两者导致的生态系统WUE的改变。因此,区域尺度生态系统WUE时空变异的控制因子及其对气候变化和LUCC的响应可能是未来全球变化研究的热点问题之一。     

黄河源区放牧家畜数量及空间分布无人机遥感调查

黄河源区拥有独特的生态系统和生物资源,是我国重要的江河水源涵养地和重要的生态屏障。近年来,放牧家畜数量的增加使该地区传统草地畜牧业面临过度放牧、草地退化、季节性失衡等发展难题。为科学掌握黄河源区放牧家畜的情况,本文以黄河源区的玛多县为研究区,应用无人机对玛多县放牧家畜（牦牛、藏羊和马）的数量和空间分布开展航拍调查。根据牦牛、藏羊和马的无人机图像解译标志库进行目视解译,采用5种方法估算玛多县放牧家畜的数量,利用选择指数分析家畜空间位置与环境因子的关系,结果表明：① 在冷季无人机航拍样带内,牦牛、藏羊和马的样带密度分别为4.12、7.34和0.06 只/km²。② 玛多县有牦牛7.08万头,藏羊10.22万只,马0.12万匹,经验证,估算牦牛、藏羊和马数量的误差分别为-0.93%、2.27%和-13.23%。③ 家畜对环境因子的选择倾向于坡度小于12°,草地覆盖度高于0.6,距居民点小于1 km,距水源小于 3 km,距公路大于3 km的区域。研究结果表明,无人机遥感技术在畜牧业方面有较大的应用潜力,为研究牧区放牧家畜的特征和草畜平衡情况提供新的思路。     

近44年来青藏高原夏季降水的时空分布特征

利用1961-2004 年青藏高原97 个站点的夏季逐日降水数据,通过累积距平、相关分析、回归分析、经验正交函数分解、功率谱方法等,结合GIS 的空间分析功能,分析了夏季 降水的时空分布特征。结果表明：在青藏高原年降水量比较少的地区,夏季降水占全年降水的比例较高,夏季降水与全年降水的相关性也较强;夏季降水相对变率最大的地区位于青藏 高原西北的最干旱地区,最小的地区是三江源区;夏季降水趋势增加和减少的站点分别为54 个和43 个,通过较显著检验的站点占总数的18.6%;在2000m 以下的站点中,海拔和夏季降水气候倾向率存在较强的正相关,相关度达0. 604 (显著性0.01);1961-1983 年和1984-2004 年两个时间段相比,除了3000~3500m 海拔范围外,其余海拔范围夏季降水气候倾向率都表现为增加;夏季降水可大致分为三种类型场：高原东南部类型场、高原东北部类型场和三江 源类型场,高原东南部类型场和高原东北部类型场表现出南北变化相反的降水特点,分界线大致沿着35^oN 线;在90%的置信概率下,三种类型场分别表现出5.33 年、21.33 年和2.17 年的潜在周期;4500 m 以上海拔范围的站点夏季降水周期通过很显著检验(α = 0.01),站点海拔和降水周期存在-0.626 的高相关度;在三江源地区,3500 m 以上的站点夏季降水周期随海拔升高而减小,3500 m 以下的夏季降水周期随海拔高度升高而增加。     

30年来青海三江源生态系统格局和空间结构动态变化

在多期遥感图像支持下,通过对生态系统类型进行辨识,获得了三江源地区生态系统类型空间分布数据集,并在此基础上分析了20世纪70年代中后期以来青海三江源地区生态系统格局和空间结构的动态变化。结果表明:30年来三江源地区生态系统格局稳定少动,生态系统类型变化相对缓慢,农田、森林、草地、水体与湿地和荒漠生态系统的年变化速率均小于0.5%,是长江、黄河流域乃至全国各区域生态系统转类变幅最小的稳定少动区。20世纪70年代中后期以来三江源地区生态系统类型的转变主要发生在草地和水体与湿地生态系统上,草地生态系统的变化主要发生在中部和东部地区,水体与湿地生态系统的变化主要发生在广大西部和北部地区。     

长江上游地区生态恢复程度及植被恢复潜力空间差异分析北大核心CSCD

长江上游地区是长江流域生态安全屏障关键区,是长江流域土壤保持和水源涵养的重要功能区,对中国西部地区和长江经济带的发展起着重要作用,定量分析长江上游地区生态恢复程度及植被恢复潜力,对于保障国家生态安全具有重要意义。本文基于气象、土壤、遥感等多源数据,结合模型模拟从生态系统质量和生态系统服务两方面量化了2000—2019年长江上游地区生态恢复程度及空间差异,厘定了气候要素与人类活动对长江上游地区生态系统变化的贡献程度,并探究了植被恢复潜力,结果表明:①长江上游地区生态系统质量整体向好发展,植被覆盖度和植被净初级生产力均呈稳定增加态势,增速分别为0.15%/a、3.77 gC/(m^(2)·a);生态系统服务增减有所差异,土壤保持量呈逐年增加趋势,增速为2.72 t/(hm^(2)·a),水源涵养量呈逐年下降趋势,年均减少2.37万m^(3)/km^(2)。②生态系统整体呈恢复转好态势,但仍存在面积占9.76%的区域生态系统状况变差。生态恢复程度较高的区域主要分布在长江上游地区的东部和南部金沙江流域与乌江流域交界区域。较明显转差区域主要分布在西部的金沙江流域。③气候要素是影响长江上游地区生态系统变化的主要因素,气候要素和人类活动对生态系统变化的贡献率分别为78.78%和21.22%。④长江上游地区森林、草地、荒漠生态系统仍有8.73%的恢复潜力,位于金沙江流域和岷-沱江流域的青藏高原部分区域恢复潜力较大。本研究通过定量化评估生态恢复状况及植被恢复潜力,可为长江上游地区的生态环境建设和管理提供决策参考。