高寒草原草甸区土壤侵蚀及植被覆盖对养分空间分布的影响——以兴海盆地子科滩为例

为探索高寒草原草甸区土壤中养分的空间分布特征及其影响因素,通过遥感解译分类、~(137)Cs示踪土壤侵蚀以及土壤化学方法相结合,研究了高寒草原草甸兴海盆地子科滩不同植被类型、植被盖度以及土壤侵蚀强度下的土壤养分的空间分布及差异。结果表明:植被盖度与TN,OM,EXT-P呈p0.01水平上显著正相关,与EXT-N呈p0.05水平上显著正相关,表明TN,OM和EXT-N对高寒草原草甸地表植物的生长有着显著积极的影响。高寒草甸土壤中的OM,TN,EXT-N,EXT-P以及EXT-K的含量高于高寒草原的原因为高寒草甸植被密度大且覆盖有约15 cm厚的植毡层。研究区植被覆盖度越高,则土壤侵蚀强度越弱。土壤养分OM,TN,EXT-N,EXT-P呈现出从西南到东北逐渐降低的趋势,而土壤侵蚀强度变化趋势与之相反。因此地表植被状况良好与否对高寒草原区土壤养分的存贮和降低水土流失均具有重要的生态意义。     

江河源区植被水分利用效率遥感估算及动态变化

为了获取高寒地区在资料短缺条件下的陆地生态系统碳循环和水循环的变化特征,该文以遥感数据、气象数据和实际观测数据相结合,利用基于光能利用率的CASA（carnegie ames stanford approach）模型和FAO Penman-Monteith方法对江河源区2000-2010年植被水分利用效率进行估算和动态分析,得出以下结论：1）所选模型较好的反应了区域植被水分利用效率的时空分布特征。近11 a来,长江源区和黄河源区多年平均水分利用效率（以C质量计,下同）分别为0.54 g/(mm·m2)和0.56 g/(mm·m2),江河源区植被水分利用效率呈减少趋势,其中黄河源区植被水分效率减少速度大于长江源区。2）江河源区典型高寒草甸和高寒草原水分利用效率年际变化总体呈下降趋势,其中黄河源区减少趋势较长江源区更明显。长江源区高寒草甸和高寒草原水分利用效率呈现明显单峰现象,黄河源区呈现为阶梯增加和减少现象,表明长江源区在单位面积上植物消耗单位水分的固碳能力要好于黄河源区。3）主成分分析表明：江河源区植被水分利用效率变化与NDVI、温度、降水、太阳辐射以及蒸发密切相关;长江源区以NDVI、降雨为主导,黄河源区以NDVI、降雨和温度为主导。该研究可为江河源区水资源合理利用,实现区域生态环境可持续发展提供科学参考。     

若尔盖高原高寒草甸地表能量交换和蒸散研究

若尔盖高原高寒草甸生态系统是青藏高原能量和水分循环的重要组成部分,但该地区地面水热通量观测数据非常缺乏。本研究基于涡动相关法,于2013年11月1日−2014年10月31日,利用三维超声风温仪和红外开路二氧化碳/水汽分析仪在若尔盖高原一典型高寒草甸开展周年通量观测,以揭示其地表能量交换和蒸散特征及影响因素。结果表明：高寒草甸地表能量通量各组分呈显著的日变化和季节变化特征,净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量的年均值分别为94.5、21.0、51.8和1.2Wm−2。非生长季感热稍占优势,生长季潜热占绝对主导地位,波文比全年平均值为0.70,能量平衡闭合率年平均值为0.77。辐射是感热通量的主要气象影响因子,潜热通量则受温度、辐射和饱和水汽压差共同影响。日蒸散量变化范围为0.12～5.09mmd−1,全年平均值为1.82mmd−1。非生长季蒸散主要受土壤表面导度因子控制,生长季则由辐射主导,土壤和植被表面导度因子为次要影响因素。在季节尺度上,蒸散的变化取决于降水分布,全年降水和蒸散量分别为682.7mm和673.6mm,其中生长季分别占全年总量的84%和82%。6−7月降水匮乏抑制了蒸散,此时土壤储水成为蒸散的主要水源,从全年看,降水基本都以蒸散的方式返回大气。与青藏高原上同类观测研究相比,地表能量通量和蒸散都有相似的季节变化趋势,但观测到的年平均波文比和年蒸散量最大,气温、降水、地表植被等因素的共同作用导致这一结果。研究数据可作为地面验证资料,用于若尔盖地区陆面模式参数化方案的优化和卫星遥感反演资料的校验。     

半干旱区人工固沙灌丛发育过程土壤水分及水量平衡研究

在野外条件下测定了不同林龄小叶锦鸡儿人工固沙灌丛区生长季节土壤水分动态和蒸散量变化。结果表明:不同林龄灌丛区土壤水分状态和蒸散量存在明显差异,土壤水分含量随着植被林龄增加而降低,16年生、19年生灌丛区土壤含水量随着深度增加呈下降趋势,在70cm深度产生低含水区,土壤转变为非淋溶性土壤;生长季土壤水分受降水和植被双重影响,在6月期间含水量最低;生长季节蒸散量随着植被林龄增加而增大,以19年生灌丛区最高,所有灌丛区生长季节蒸散量均低于同期降水量,占同期降水量的95%以上。流动沙丘生长季节土壤水分含量高于灌丛区,蒸散量低于灌丛区。     

东祁连山高寒草甸土壤“固-液-气”三相组成对海拔和坡向的响应

为探究不同海拔和坡向下高寒草甸土壤"固—液—气"三相组成变化特征,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了不同海拔(2 800,3 000,3 200,3 400,3 600,3 800,4 000 m)、坡向(阳坡、阴坡)高寒草甸的植被特征和土壤物理特征,结合植被指标拟合探讨高寒草甸"固—液—气"三相的最佳组成比例。结果表明:植被盖度、草层高度和地上生物量均随海拔升高呈先升高后降低,在海拔3 200 m处达最大值,同一海拔的阴坡植被盖度、草层高度、地上生物量均高于阳坡;土壤容重随海拔和坡向的变化规律与植被盖度相反,而土壤含水量、孔隙度和持水性变化规律与植被盖度类似;经方程拟合发现,土壤"固—液—气"三相比例为31∶33∶36时,高寒草甸生产力最优。综上所述,在海拔3 200 m处是东祁连山高寒草甸分布的中心典型区域,海拔和坡向是影响高寒草甸土壤物理质量和"固—液—气"三相组成的重要环境因子,且该区域高寒草甸土壤"固—液—气"最佳比例为31∶33∶36。     

不同退化程度下的高寒草甸主要温室气体通量

青藏高原高寒草甸对于气候变化和人类活动敏感而脆弱,以高寒草甸4个退化阶段:原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM)为研究对象,利用静态箱法研究了草甸退化对于草地主要温室气体通量的影响。结果表明:不同放牧强度对于草地温室气体通量影响显著,重度退化草甸相比原生草甸CH_4吸收显著增加(p0.05),CO_2排放能力逐渐降低,N_2O排放能力显著增强(p0.05),放牧活动对于高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化相比植被更加迟滞,因此退化年限对于草地温室气体通量至关重要。通过逐步回归分析得知,草甸甲烷通量主要影响因子为土壤紧实度、有机质、植被盖度;二氧化碳通量主要影响因子为全磷、植被盖度、全氮;氧化亚氮通量主要影响因子为有机质、紧实度、死根,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

内蒙古地区参考作物蒸散变化特征及其气象影响因子

为深入了解不同草原类型下参考作物蒸散特征及其对气候变化的响应,该文利用FAO Penman-Monteith公式研究了内蒙古地区46个站点1961－2010年参考作物蒸散量及其辐射项和动力学项的时空分布规律和变化特征,并对其主要影响因素进行了分析讨论。研究结果表明：近50a来内蒙古各站点参考作物蒸散量的年平均值均介于570～1 674 mm之间,该地区参考作物蒸散量及其构成项的值西高东低,而且从高到低的5个草原类型依次为：荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原、典型草原、草甸草原。各区生长季内参考作物蒸散量约占全年的80%。内蒙古各站点年参考作物蒸散量的变化率在-48～50 mm/10a之间,荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原和典型草原参考作物蒸散量变化均不明显,草甸草原参考作物蒸散量显著上升（P=0.001）。各区域参考作物蒸散量辐射项的年值和月值均呈显著的上升趋势,除草甸草原外各区域参考作物蒸散量动力学项的年值和月值呈下降的趋势。风速是影响荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原和典型草原西部地区参考作物蒸散量变化的首要因子,风速下降导致该地区蒸散呈下降的趋势;日平均温度是次要因子,但气温升高对参考作物蒸散量变化的作用有限,参考作物蒸散量并未随气候变暖而显著增大;相对湿度是第三因子,与参考作物蒸散量呈负相关（P=0.006）;日照时数是第四因子,其值降低导致参考作物蒸散量的下降。典型草原东部和草甸草原地区各站点受气象因子综合影响使参考作物蒸散量呈上升的趋势。该研究探讨了内蒙古各类型草原参考作物蒸散对气候变化的响应,为内蒙古各类型草原的生态保护和可持续发展提供科学依据。     

不同土地管理措施对高寒嵩草草甸植被及土壤理化特征的影响

在青海玛沁地区,选择 4 种处于不同退化阶段以及 2 种人工处理的高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧强度和人工干预措施下,植被特征、土壤营养元素和土壤物理性状的变化过程,为合理利用和提高草地生产力提供依据.结果表明:随着退化的加剧,高寒草甸的盖度、高度、地上生物量和种类呈下降趋势,可食性牧草逐渐让位于杂草;土壤 N、C 含量以及含水量逐渐降低,体积质量逐渐增大.与重度退化草甸相比,经人工干预处理后草甸的生物量、盖度、高度以及土壤营养元素和物理性状都有所增加提高.这些结果表明随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.人工干预能够在一定程度上改善土壤物理特征,提高草地的生物量.     

高寒草甸蒸散量及作物系数的研究

利用FAO Penman-Monteith计算法(FAO P-M法)、Penman修正公式法(P法)、Irmark-Allen拟合公式法(I-A法)分别计算了海北高寒草甸参考作物蒸散量,并以FAO P-M法计算结果为标准,与其它两种方法的结果进行比较。结果表明,海北高寒草甸地区年参考作物蒸散量为812.0mm,其中植物生长季的5-9月为500.9mm。FAO P-M法计算参考作物蒸散量较为合理,造成其他两种方法计算结果偏差的原因主要是辐射项的选取及土壤热通量的影响。利用实测土壤含水量资料和水量平衡方法计算的植物生长期的5-9月植被实际蒸散量为425.5mm,与FAO P-M法得到的参考作物蒸散量相比计算作物系数,得到植物生长初期、中期和末期的作物系数分别为0.51、0.96和0.87。     

矮嵩草草甸土壤温湿度对植被盖度变化的响应

利用5—9月植物生长期间所观测的不同植被盖度条件下土壤温、湿度资料，分析了矮嵩草草甸植被盖度对土壤温、湿度的影响。结果表明：有植被覆盖区随季节进程，植被盖度增加，土壤温度升高，湿度下降；8：00-19：00土壤温度随植被盖度的增加而增加，14：00土壤温度随植被盖度增加而降低；不论是早晚还是中午，土壤湿度都随植被盖度的增加而增加。     

中国草地覆盖度时空动态格局及其影响因素

为了探究近几十年来中国草地覆盖度的动态变化,基于多源遥感数据,采用像元二分模型模拟分析了1982—2016年中国草地覆盖度的时空动态格局,并从植被类型、地形要素、气候区及气候变化等角度分析了其主要影响因素。结果表明:35 a间中国草地覆盖度平均值为36.21%,呈极显著增加趋势(0.12%/a)。高山亚高山草甸、坡面草地及湿润地区、半干旱地区草地覆盖度的增加对于中国草地恢复具有重要贡献。草地覆盖度随海拔的升高呈降低趋势,DEM<500 m及3 500 m相似文献   

2001-2015年伊犁河谷草地蒸散发时空变化分析

蒸散发（Evapotranspiration,ET）是陆地生态系统环境调节的重要方式。草地退化背景下,研究草地蒸散发的时空变化,对掌握草退化生态效应具有重要意义。选择草地退化严重的伊犁河谷作为研究区,利用2001-2015年MODIS ET和NDVI遥感数据以及气温和降水站点数据,借助于GIS空间分析技术,反演植被覆盖度,插值生成气温和降水空间分布数据,进而进行差值和相关性计算,对该区草地ET时空变化及其影响因素进行分析和探讨。结果表明:（1）伊犁河谷草地多年平均ET为395.74 mm;空间上43.21%区域ET位于400~500 mm;全区ET不仅海拔分异明显,且与覆盖度的空间分异总体一致;（2）近15 a伊犁河谷全区草地平均ET减少11.06%,空间上ET发生减少面积占到98.07%,其中51.82%的减少比例位于10%~20%,主要分布在海拔较低的洪积平原和低山区;（3）2011-2015年时段ET变化的空间分异发生较大转变,低海拔区ET减少比例明显缩减,而高海拔区ET减少比例扩大;（4）伊犁河谷草地植被覆盖度与ET的相关性最高,植被覆盖度是决定草地ET空间分布及时空变化的关键因素,降水对草地ET空间分布及变化的影响高于气温。伊犁河谷植被覆盖度、降水及气温的降低均构成草地ET降低的驱动因素,但复杂的地形使伊犁河谷草地ET与其影响因素的相关性呈现明显且多样的空间差异。     

1999-2019年青藏高原不同植被类型NDVI时空演变特征及其对气候因子的响应

研究青藏高原不同植被类型NDVI时空变化特征,探讨不同植被类型NDVI对气候因子的响应机制,为青藏高原生态保护提供科学依据。基于1999—2019年的SPOT/VEG NDVI数据、植被类型和气象数据,采用线性趋势分析、Pearson相关分析及偏相关分析方法,对1999—2019年青藏高原不同植被类型NDVI时空变化特征进行了分析,并探讨了不同植被类型NDVI变化对气候因子的响应。结果表明：(1)青藏高原整体植被生长状况良好,青藏高原各植被类型生长季平均NDVI均值从高到低依次为森林(0.6)、灌丛(0.48)、草甸(0.37)、草原(0.16)、高山植被(0.13)。(2)除高山植被有轻微退化趋势外,其他植被类型均有显著改善,改善面积占比依次为灌丛58.46%(p<0.05)、森林52.78%(p<0.05)、草甸51.60%(p<0.05)、草原32.65%(p<0.05)。(3)气候因子对植被NDVI的影响具有明显的地域差异性,平均气温对青藏高原植被生长季NDVI变化的影响更为显著,且影响范围更为广阔;而降水主要影响青藏高原北部地区的草原、草甸等植被的ND...     

藏西南高原植被NDVI时空变化及其与海拔梯度的关系

青藏高原植被分布不仅与区域水热条件密切相关,而且受海拔和地形的共同影响,认知植被与海拔梯度的关系对青藏高原生态保护具有重要科学和现实意义。基于MODIS NDVI数据和植被类型数据,分析了藏西南高原近21年来不同植被类型生长季NDVI时空变化特征,探讨了植被覆盖与海拔梯度的关系。结果表明:藏西南高原植被类型有森林、荒漠、草原、草甸、高山植被、栽培植被、灌丛和其他植被8种; 随时间推移,各植被类型NDVI均显著增加且在2017年达到最大值。研究区草原、草甸、灌丛和高山植被的增加速率依次为0.006/10 a,0.004/10 a,0.01/10 a和0.006/10 a。除了局地植被呈退化趋势外,绝大部分植被覆盖不断改善。草原、草甸、灌丛和高山植被主要集中分布在海拔4 000 m以上的地区,NDVI在各海拔梯度上均存在较大差异。不同植被类型NDVI随海拔升高均呈现不同的减小趋势,不同年份间同种植被NDVI随海拔梯度变化具有相似的变化趋势。研究结果可为藏西南高原生态建设、植被恢复和畜牧业发展提供一定的科学依据和决策支持。     

1981-2006年藏西北地区草地植被盖度动态变化分析

基于长期遥感数据和地面实测数据,以植被盖度为例,监测了藏西北地区牧草长势及其变化趋势。结果表明:藏西北地区草地植被盖度不高,多年平均值仅为27.2%。1981-2006年,藏西北地区大部分区域(约占草地总面积的60.7%)高寒草地植被盖度年际变化属于正常波动范围;显著降低区域约占总面积的3.6%,主要分布于植被盖度相对较高的东南部地区;植被盖度显著增高区域约占35.7%,主要分布于植被盖度相对较低的中部和北部地区。在整体上,藏西北地区草地植被平均盖度略有增高趋势。     

2000-2016年黄河源区植被NDVI变化趋势及影响因素

NDVI是研究区域植被变化的重要表征性指数。基于2000—2016年的MODIS NDVI遥感数据和同时期地面气象数据,采用非参数检验方法曼—肯德尔法（Mann-Kendall）检验法、斜率变化趋势分析法、复直线回归分析法等多种时间与空间分析方法,研究了黄河源区生长季植被覆盖时空变化及其与气候因子的相关性,探索黄河源区植被与气候变化的时空耦合关系,分析了气候因素及人类活动对植被覆盖的影响。结果表明:黄河源区NDVI在2000—2016年期间没有特别明显的突变年份;源区70.4%的区域植被NDVI是增加的,增长率大部分处于0～0.004/a。复直线回归分析显示气象因素对源区植被生长变化起到主要的促进作用,99%的区域NDVI气候因素贡献值为正值。人类活动促使植被NDVI增加的区域占总面积的比例是55%,说明人类活动等因素对黄河源区的生态环境产生一定的积极影响,但仍有接近50%的区域人类活动使NDVI减少,高寒草地的退化的趋势没有得到有效遏制。