中国西北山地景观要素对河川径流的影响作用分析

以祁连山北坡为典型研究区,分析了20条河流所在流域的水文、气象数据以及植被、冰川等山地景观要素的特征数据,采用流域对比分析的方法,研究了山地植被景观及冰川覆盖对河川径流的影响.结果表明:森林、草地及冰川是祁连山区影响河川径流量的主要景观要素.森林有"减少"径流的作用,而草地、冰川有"增加"径流的作用,并且随着森林、草地...     

数据挖掘算法在高寒草地退化驱动因素相关性分析中的应用

高寒草地的退化受到众多自然、人为活动的影响,退化与驱动因素之间的耦合关系复杂。本文以青海省称多县为研究区,提取2005—2014年归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)时间序列数据集,结合温度、降水、社会经济因素,运用基于数据挖掘的提升度算法进行相关性分析,研究影响高寒草地退化指标与表示高寒草地退化指标之间两者的关系。本文采用提升度算法针对3个等级的NDVI、可食量、植株高度与相应的温度、降水、鼠害和放牧强度之间的关系进行分析,能够更精确地分析各驱动因子在不同等级取值范围下对草地不同等级退化的贡献率,发现驱动因素与草地退化之间的影响关系并不是单向的,而是到达一定的程度时会出现逆向影响关系。本研究得到如下结论:(1)草地植被覆盖度低与气温和降水存在负相关;(2)草地可食量低与气温和人口存在负相关,与牲畜存在正相关;(3)地上植株高度低与牲畜呈现正相关。     

Spatial and temporal variability in the net primary production of alpine grassland on the Tibetan Plateau since 1982简

Based on the GIMMS AVHRR NDVI data （8 km spatial resolution） for 1982-2000, the SPOT VEGETATION NDVI data （1 km spatial resolution） for 1998-2009, and observa- tional plant biomass data, the CASA model was used to model changes in alpine grassland net primary production （NPP） on the Tibetan Plateau （TP）. This study will help to evaluate the health conditions of the alpine grassland ecosystem, and is of great importance to the pro- motion of sustainable development of plateau pasture and to the understanding of the func- tion of the national ecological security shelter on the TP. The spatio-temporal characteristics of NPP change were investigated using spatial statistical analysis, separately on the basis of physico-geographical factors （natural zone, altitude, latitude and longitude）, river basin, and county-level administrative area. Data processing was carried out using an ENVI 4.8 platform, while an ArcGIS 9.3 and ANUSPLIN platform was used to conduct the spatial analysis and mapping. The primary results are as follows： （1） The NPP of alpine grassland on the TP gradually decreases from the southeast to the northwest, which corresponds to gradients in precipitation and temperature. From 1982 to 2009, the average annual total NPP in the TP alpine grassland was 177.2x1012 gC yrl（yr represents year）, while the average annual NPP was 120.8 gC m^-2 yr^-1. （2） The annual NPP in alpine grassland on the TP fluctuates from year to year but shows an overall positive trend ranging from 114.7 gC m^-2 yr^-1 in 1982 to 129.9 gC m^-2 yr^-1 in 2009, with an overall increase of 13.3%; 32.56% of the total alpine grassland on the TP showed a significant increase in NPP, while only 5.55% showed a significant decrease over this 28-year period. （3） Spatio-temporal characteristics are an important control on an- nual NPP in alpine grassland： a） NPP increased in most of the natural zones on the TP, only showing a slight decrease in the Ngari montane desert-steppe and desert zone. The positive trend in NPP in the high-cold shrub-meadow zone, high-cold meadow steppe zone and high-cold steppe zone is more significant than that of the high-cold desert zone; b） with in- creasing altitude, the percentage area with a positive trend in annual NPP follows a trend of ＂increasing-stable-decreasing＂, while the percentage area with a negative trend in annual NPP follows a trend of ＂decreasing-stable-increasing＂, with increasing altitude; c） the varia- tion in annual NPP with latitude and longitude co-varies with the vegetation distribution; d） the variation in annual NPP within the major river basins has a generally positive trend, of which the growth in NPP in the Yellow River Basin is most significant. Results show that, based on changes in NPP trends, vegetation coverage and phonological phenomenon with time, NPP has been declining in certain places successively, while the overall health of the alpine grassland on the TP is improving.     

青藏高原高寒草地生态系统服务价值评估

基于Constaza等提出的方法,在对青藏高原天然草地生态系统服务价值根据其生物量订正的基础上,逐项估算了各种草地类型的各项生态服务价值,得出青藏高原天然草地生态系统每年提供的生态服务价值为2571 78×108元,占全国草地生态系统每年服务价值的17 68%。受各类草地生物群落分布广度和单位面积生态服务功能强弱的综合影响,各类草地的生态服务价值贡献率有很大差异,其中,高寒草甸、山地草甸、高寒草原对草地生态系统总服务价值的贡献率分别为62 52%、14 14%、12 92%。根据高寒草地的地域分异特征分亚区进行的生态价值估算结果表明,亚区生态服务价值具有沿东南向西北迅速减小的趋势,这与青藏高原气候条件自东南向西北由温暖湿润转向寒冷干旱是一致的。说明生态系统的地域分布条件对生态服务价值的大小有直接的影响。对毁草种田所产生的生态价值损失估算表明,仅青海和西藏两省区的生态损失每年高达2 29×108元,占两省区GDP总值的0 9%。     

青藏高原草地生态系统生物量碳库研究进展

准确认识青藏高原草地生物量碳库及其变化规律对研究区域碳循环与合理利用草地资源具有重要意义。通过综述相关文献,将青藏高原草地生物量碳库的研究方法与结果概括如下:①当前草地生物量碳库的估算方法主要有4种:文献记录法、实地调查法、遥感—植被指数法和过程模型法等,而估算方法、采样标准与地下生物量估算是导致结果差异的主要因素;②文献结果显示,青藏高原草地生物量的平均碳密度为223 g/m2,碳库为277TgC(1Tg=1012g);③采用遥感的估算结果表明,近20年来青藏高原草地地上生物量碳库呈增加的趋势,总体处于碳汇状态;④影响青藏高原草地地上生物量的主要因子是降水量,温度对生物量的影响还存在不确定性,人为干扰也是影响草地生物量的重要因素。目前青藏高原草地生物量碳库的研究仍存在着一些问题,应从基础观测数据、遥感模型算法与碳—氮—水耦合过程模拟等方面开展更为深入的研究。     

草地土壤呼吸对全球变化的响应

草地是陆地生态系统主体生态类型之一,其土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,草地土壤呼吸的动态变化将直接影响全球碳平衡.相对于其他陆地生态系统,草地对全球变化的响应更为迅速.因此,在全球变化的趋势下,草地土壤呼吸将首先受到影响.本文综述了全球变化下CO2浓度上升、全球气温升高、全球降水增多、放牧、草地农垦以及土地利用管理措施(施肥、灌溉)的草地土壤呼吸响应.土壤呼吸对大气CO2浓度上升和全球气温升高的响应都存在增加、减少和无显著变化3种情况,这与大气CO2浓度上升和全球气温升高引起的土壤含水量、土壤N的可利用性等因素的改变与否有关.土壤呼吸Q10受到土壤温度、土壤含水量、降水、土壤深度、土壤有机碳、海拔高度、土地利用方式和时间尺度等因素的影响.降水增多一般可以促进土壤呼吸,但降水引起的温度以及土壤通透性的降低也会导致土壤呼吸的降低.因放牧强度、频度和方式的差异,放牧对土壤呼吸的影响出现增加、减少和无显著影响的不同结果;人工剪草对土壤呼吸及其各组分的影响也存在差异.草地农垦后,土壤呼吸增强,土壤碳损失约为20%～50%.施肥对土壤呼吸的影响有增加、减少和无显著影响,因肥料种类和施用剂量等而异.在干旱和半干旱地区,灌溉会促进草地土壤呼吸.但是,目前全球变化对草地土壤呼吸的综合影响尚不清楚,因此深入探讨草地土壤呼吸对全球气候变化和土地利用变化的响应等仍是今后努力的主要方向.     

中国草地农业气候分区及其饲草栽培适宜性

为了草地农业区域优化发展,依W Koppen世界气候分类途径,进行了中国气候分类及草地农业气候分区,依据相应途径,制作了中国饲草寒冷度分区图和中国饲草炎热度分区图,分析了各饲草气候区适宜的饲草作物种类及管理对策。中国气候及草地农业气候有17个类型,归并为6个饲草气候系统,中国饲草寒冷度分11个区,中国饲草炎热度分8个区。每个气候系统及寒冷度分区和炎热度分区内,分别有适宜的饲草作物,其评价标准为：生态适应、生长状态正常、发挥潜在遗传产量、有经济效益。干旱饲草气候系统发展低密度放牧饲养,湿润饲草气候系统发展规模化集约饲养,为中国草地畜牧业生产模式的基本理论选择。     

东北半干旱区退化草地土壤温度的日、季变化特征

在国家基础研究发展规划项目(973)"我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究"支持下,吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验站于2002年10月建成并正式开始观测,该站也是国际协同加强观测计划(CEOP)观测网中36个地面站之一。本文利用2002年10月—2005年12月高密度连续观测资料,对退化草地下垫面土壤温度变化特征进行了分析。发现在东北半干旱地区,退化草地0~10 cm深处土壤温度日变化明显,20 cm处日变化较弱(冬季无明显日变化),50 cm以下无日变化;土壤温度0~80 cm存在明显的年变化周期,20 cm以下位相滞后明显,土壤垂直温度梯度经历一个负→转换期→正→转换期→负的年循环。土壤冻结期约96天。太阳辐射是影响土壤温度长期变化的主要因素;土壤表层温度、湿度的日变化对降水事件的响应因降水强度、时间等的不同而不同。太阳辐射是影响土壤温度长期变化的主要因素;土壤温度对降水事件的响应近似一渐变过程,而土壤湿度相对是一快速的跃变响应过程。     

全球土地覆被数据集中哈萨克斯坦草地分布的异同及其成因

受社会制度变迁和气候变化的影响,哈萨克斯坦是中亚地区生态退化和草畜矛盾问题最为突出的国家。近百年来,放牧方式的改变、农业开垦的占用、加之暖干化的气候变化影响,使得哈萨克斯坦各类草地生态系统变化的时空格局具有鲜明的特点。因此,研究哈萨克斯坦草地退化的过程与机制对认识中亚地区草地生态系统对气候变化和人类活动的响应尤为重要,也是对绿色丝路建设过程中区域生态可持续发展的科学支撑。土地覆被数据是生态变化研究的基础数据,但目前广泛使用的各套全球数据集间往往存在很大的差异,这会导致对生态变化成因的认知以及对未来变化的模型模拟产生更大的不确定性。本研究从对草地类型识别的定义、空间分布的一致性和空间分布差异的原因3方面对比5类全球土地覆被数据（UMD 1992-1993、MCD12Q1 2001、GLC 2000、CCI-LC 2000、Glob Cover 2005）中哈萨克斯坦草地分布的异同,以期为哈萨克斯坦的相关研究中土地覆被数据集的选择提供依据。研究结果表明：① 分类系统中对草地类型的界定、遥感数据源、辅助分类数据、分类方法、验证数据和方法的不同是5套数据草地资源分布差异的主要原因,其中MCD12Q1数据与其他4套数据的草地分布面积相差最大;② 5套数据中草地分布都重叠（完全一致）或四套数据重叠（高度一致）的区域仅占39.66%,主要位于哈萨克斯坦典型草原带和部分半荒漠草原带;围绕典型草地分布区,空间一致性由内向外逐渐降低。5套数据完全不一致区域占26.78%,主要位于荒漠草原带;③ CCI-LC2000数据与其他几类数据的重叠区域最高,有76%的草地与5套数据的完全一致以及高度一致区重叠;在分布不一致区域中,极易造成混淆的土地覆被类型主要为旱作耕地、灌溉耕地、耕地与自然植被镶嵌体、裸地以及灌丛。     

青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应

多年冻土区冻土生态系统对气候变化极其敏感,利用在长江黄河源区实测的高寒草甸和高寒草原植被生物量数据以及青藏高原降水、气温以及地温等的空间分布规律,建立了长江黄河源区高寒草甸与高寒草原等主要高寒生态系统地上与地下现存生物量对气候要素变化的多元回归模型.预测分析表明:如果未来10 a气温增加0.44℃·(10a)^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量分别递减2.7%和2.4%,如果同时降水量小幅度增加8 mm·(10a)^-1,则地上生物量可基本保持现状水平略有减少;在气温增加2.2℃·(10a)^-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量年分别平均减少达6.8%和4.6%,如果同期降水量增加12 mm·(10a)^-1,高寒草甸地上生物量可基本维持现状水平略有增加,而高寒草原地上生物量则递增5.2%.高寒草原植被地上生物量对气候增暖的响应幅度显著小于高寒草甸,而对降水增加的响应程度大于高寒草甸.明确高寒草地植被生物量随气候变化的演变趋势,对于青藏高原生态环境保护和研究气候变化对青藏高原生态系统碳循环和河源区水循环的影响具有重要意义.