阿勒泰地区不同草地类型植被特征

天然草原是新疆阿勒泰地区畜牧业生产赖以生存的主要物质基础之一,也是阿勒泰地区最大的生态屏障。为了弄清阿勒泰地区不同草地类型的植被特征,以及将阿勒泰地区草地生物量空间分布以遥感图形式来展现,利用阿勒泰地区162个草地监测样地(365个草地样方)生物量及其他植被因子监测数据,分析了阿勒泰地区9个草地类型的植被组成、海拔高度、植被高度、盖度、生物量;同时,借助ArcGIS软件制作了2014年的生物量分布图。结果显示:(1)不同草地类型的海拔高度大小排列为:高寒草甸山地草甸温性草甸草原温性草原温性荒漠化草原温性草原化荒漠温性荒漠沼泽低地草甸;(2)植被盖度排序为:沼泽低地草甸山地草甸高寒草甸温性草甸草原温性荒漠草原温性草原温性荒漠温性草原化荒漠;(3)地表生物量排序为:沼泽低地草甸温性草甸草原山地草甸温性草原高寒草甸温性草原化荒漠温性荒漠;(4)植被高度排序为:沼泽低地草甸温性草甸草原山地草甸温性草原温性草原化荒漠温性荒漠草原高寒草甸温性荒漠;(5)实测生物量与归一化植被指数NDVI的关系可用幂函数来模拟:y=7695.807x~(1.327)(R~2=0.421,p0.05);(6)阿勒泰草原生物量在空间上呈现自南向北增加的分布特征,这与该区水分自南向北递增的趋势一致。依据行政区划富蕴、福海、吉木乃县以南地表植被地上生物量水平较低,越向古尔班通古特沙漠方向生物量值越低。     

2000－2008年内蒙古草原MODIS NDVI时空特征变化

该文选用2000－2008年的MODIS NDVI数据,采用统计学的分析方法,研究了内蒙古草原中温性草原、温性荒漠、低地草甸、温性荒漠草原、温性草甸草原、温性草原化荒漠、山地草甸7类主要植被类型9 a来年度NDVImax空间变化趋势、波动程度、出现时间等植被指数时空特征。结果显示,2000－2008年间,内蒙古草原植被总体趋于恢复。各类型草原年度NDVImax平均值趋于增加,NDVImax介于(0,0.4]之间的低盖度草原植被面积趋于减少,NDVImax介于(0.4,1]之间的高盖度草原植被面积趋于增加。在空间上,67.15%的草原面积植被状况趋于好转,32.85%的草原面积植被状况趋于恶化,2008年植被状况是9年来最好的一年。除温性荒漠外,内蒙古草原各植被类型NDVImax从6月底开始集中出现,至9月底结束,其中8月是温性草原和草甸类草原NDVImax集中出现的重要时期。     

基于Landsat TM影像的半干旱牧区天然打草场面积的遥感监测

天然打草场是中国草地畜牧业的物质基础,也是中国内陆的生态屏障。目前中国打草场分布状况、分布面积、产量高低等信息十分缺乏,严重制约饲草储备和救灾应急功能发挥。为解决这些问题,该文基于2009－2011年的Landsat TM5影像数据,并借助野外调查点和目视解译方法对中国半干旱牧区天然打草场状况进行监测分析。结果表明,中国半干旱牧区天然打草场面积达800.35万hm2,目视解译结果的平均解译精度达到76.78%。其中,内蒙古天然打草场面积居首位,面积为688.04万hm2,其次是松嫩平原草原区,打草场面积为91.80万hm2,河北半干旱农牧交错区的打草场面积最小,为20.51万hm2。在内蒙古,呼伦贝尔草甸草原天然打草场约为180.89万hm2,科尔沁沙化草原天然打草场约为96.44万hm2,锡林郭勒典型草原天然打草场面积约为395.40万hm2。研究区天然打草场的植被类型以温性草原类、温性草甸类、低地草甸类为主,少量分布在山地草甸类和温性荒漠草原类。该研究结果可为进一步分析全国半干旱区域打草场变化提供数据支撑。     

基于IRS-P6遥感影像的高原区土地利用动态变化监测

[目的]对青海省天峻县重点区域2005—2014年的土地利用变化情况进行监测,为生态环境保护和土地利用政策制定提供依据。[方法]利用2005—2014两期IRS-P6卫星影像数据,研究了针对该区域土地利用变化遥感监测的技术方法和操作流程。实践表明,该方法用于对土地利用变化的监测与制图能够有效地提高土地利用信息提取的精度和效率。[结果]2009年,土地利用仍以草地为主,虽比2005年略微减少,但基本保持平衡;内陆滩涂和未利用地总面积则略微增加,面积占比最小的依然是建设用地,虽然年均增长速度较快,但占比仅为0.29%。从年均变化上看,10a间,水域面积减少近66.2%,年均减少速度达到了6.62%;建设用地增长过快,10a间增长了59.98%,年均增长达到了6.00%。[结论]当地经济在这10a间有了较快的发展,城镇化水平得到一定程度的提高,但占总面积比例不足。监测区土地利用总体变化不大,年均变化率仅为0.13%。     

多源卫星遥感农作物秸秆焚烧过火区面积估算方法

秸秆焚烧过火区面积是秸秆焚烧影响评估的重要参数之一。该文针对卫星遥感秸秆焚烧过火面积估算中因作物秸秆焚烧后农田翻耕速度较快,对卫星观测频次要求高,且由于下垫面多种类型混杂,对卫星空间分辨率要求高的双重问题,提出利用风云三号气象卫星数据高观测频次和高分一号数据高空间分辨率特点,基于卫星遥感图像光谱分析和混合像元分解技术的多源卫星遥感农作物秸秆焚烧过火区面积估算方法。使用该方法对河南省驻马店市平舆县和正阳县进行了秸秆焚烧面积估算,并采用高分一号数据进行了验证,平均精度达到94%以上,说明该文提出的方法既解决了秸秆焚烧过火区监测的高时效需求问题,又保证了过火区面积估算精度。     

基于RS和GIS的敦煌市沙漠化动态监测

[目的]研究敦煌市沙漠化动态变化特征,为敦煌市沙漠化防治和文物保护工作提供理论依据。[方法]基于遥感和GIS技术,选取2004和2009年的TM和ETM遥感数据进行调查判读。[结果]敦煌市沙漠化土地面积为1.97×106 hm2,占土地总面积的73.8%;研究期内沙漠化土地总面积减少9 102.59hm2,年变化率-0.001%;极重度沙漠化向重度、中度和轻度沙漠化转变,沙漠化程度整体减轻。[结论]研究区植被盖度有所好转,沙漠化程度在减缓,但土地沙漠化趋势尚未根本改变,防沙治沙仍是敦煌市的长期任务。     

荒漠草原金属矿区NDVI时空动态变化与生态质量评价

[目的]采用遥感技术明确草原金属矿山开采的影响范围,综合评价矿区及影响区生态质量,为草原矿山及周边区域的生态修复与环境保护提供科学依据。[方法]以地处生态脆弱区荒漠草原的金矿区为研究对象,基于长时间序列遥感数据分析研究区植被指数动态变化特征,采用遥感生态指数(RSEI)对研究区生态质量进行综合评价。[结果]研究确定荒漠草原金矿开采影响区为矿区边界向外半径5 km范围内;矿山开采期间(2009—2021年)研究区NDVI值呈波动性增加,井工开采运行期矿区内NVDI年平均值比露天开采运行期提高了51.9%,露天开采对研究区植被影响更大;矿区及影响区遥感生态指数表现出先增加后减小随后趋于稳定的变化规律,整体以不显著增加为主;根据遥感生态指数的空间分布,矿区及影响区生态环境质量较差的区域主要为排土场及周边区域。[结论]荒漠草原金矿开采对周边植被的影响主要集中在5 km范围内。采取边开采边治理的生态修复方式能使矿区及影响区的生态环境逐步得到改善。荒漠草原金矿生态建设过程中,应重点加强排土场及周边区域的生态修复与环境治理。     

利用气象卫星AVHRR资料监测新疆北部天然草地牧草产量

采用1992～1994年牧草产量资料、NOAA/AVHRR资料分析了北疆主要天然草地牧草产量与卫星植被指数的变化特征,结果表明牧草产量和卫星植被指数都存在周年变化,用卫星植被指数可以较好地反映牧草产量的年际变化和不同类型天然草地的牧草产量差异,但对草甸草地和草原草地的监测效果比对荒漠草地监测效果好,利用实测资料建立了新疆北部主要天然草地牧草产量遥感监测模型     

MODIS/FAPAR在呼伦贝尔草原区的精度验证与分析

验证MODIS/FAPAR产品在温性草原地区的精度,以提高NPP估算精度,为区域碳平衡监测及合理安排草地畜牧业生产提供服务。该文选取两块2 km×2 km温性草甸类草地设计和进行FAPAR实测试验。以分辨率为32 m的北 京-1号卫星遥感数据对样地进行异质性分析,然后进行尺度上推,利用地面实测数据对1km的MODIS/FAPAR草原地区产品进行验证。结果表明,在草地生长季,MODIS/FAPAR产品的草地FAPAR季节变化与实测FAPAR季节变化趋势基本一致,但总体要比实测FAPAR要高,针茅样地MODIS/FAPAR值比实测值要高约13.7%,羊草样地为18.7%。MODIS/FAPAR算法对于局部区域过于粗糙,对草地类型多样的中国来说,需更多的野外试验资料,以反演适合不同草地类型的FAPAR算法。     

黑河中上游典型地区草地植被退化遥感动态监测

选择黑河中上游草地植被的典型区域,利用卫星遥感、GIS以及GPS定位测量技术,结合实地调查和采样测定,构造基于地面实测数据的草地植被退化指数,建立草地植被退化的遥感监测模型,并利用研究期2003年TM影像GPS定位点所对应的灰度数据,对1986年TM影像进行辐射特征标准化处理,监测草地植被退化的时空变化规律,旨在探讨通过TM影像数据结合野外样方数据,简单而快速评价草地植被退化的定量方法。结果表明：利用卫星遥感数据和地面草地样方实测数据,分析草地植被退化地面评价指标与遥感评价指标之间的关系,建立草地植被退化的遥感评价模型,能够较为快速、准确地监测和评价区域尺度的草地植被退化。研究区1986年轻度、中度和重度退化的面积分别为499.86、772.67和916.74 km2,2003年轻度、中度和重度退化的面积分别为322.23、815.20和1 015.84 km2。从草地植被的变化幅度、变化趋势和变化强度方面对比分析1986年和2003年的草地植被退化情况表明草地植被退化过程是一种慢速的渐变过程,重度退化、中度退化的比例较高而且呈增长趋势,总体态势仍旧呈现退化加剧、局部改善、整体恶化的变化格局。草场退化呈现由草原草场向荒漠化草原草场再向荒漠化草场演替的趋势。     

基于GIS的河北省丰宁县土地沙化演变及驱动力分析

[目的]综合分析河北省丰宁县土壤沙化区沙化演变规律和驱动因子,为沙化土地治理及合理开发利用土地资源上提供技术依据。[方法]以遥感和GIS作为信息获取和分析工具,通过对河北省丰宁县2009,2014年2期土地沙化遥感影像解译,研究了该区土地沙化的时空演变规律,并对引起其演变的驱动因子进行了探讨。[结果]沙化土地在空间分布上具有明显的区域性,主要分布于中部以西地区,且沙化类型以固定沙地为主;近5a来,尽管中度沙化面积有所增加,但沙化土地面积总体呈减少趋势,轻度沙化减少了560.9hm2,重度沙化减少了1 872.6hm2,沙化土地总面积减少了809.2hm2;高原区较低山区易发生土地沙化,干旱区土壤沙化程度重于半干旱地区。[结论]以当地地貌环境条件为基础,合理开发利用土地资源,增加林地面积,可有效减弱土地沙化。     

基于改进三维生态足迹模型的张家口市生态可持续性评价

[目的]定量分析张家口市2003—2013年的生态可持续发展状态,并对未来生态可持续发展趋势进行预测,以期为张家口市生态系统结构优化及生态建设和管理提供决策依据。[方法]应用改进三维生态足迹模型,核算张家口市各土地利用类型的三维生态足迹,并运用GM(1,1)灰色预测模型预测其未来生态可持续变化趋势。[结果]2003—2013年张家口市人均生物承载力整体不断减少,人均生态足迹、人均生态赤字、人均生态足迹深度与人均生态足迹广度均呈整体增加趋势;化石燃料土地、建筑用地、水域、耕地、草地与林地的人均生态足迹均呈增加趋势;除草地和林地外,其他生物生产性土地人均生物承载力不断减少;建筑用地、耕地与林地表现为生态盈余,人均生态足迹深度处于自然原长;化石燃料土地、草地与水域呈生态赤字状态,草地与水域人均生态足迹深度不断增加;2014—2020年人均生态足迹将逐年增加,人均生物承载力将逐年减少,张家口市生态发展处于不可持续状态。[结论]未来应采取开发新型能源,发展生态农业、旅游业,增加生态用地面积等措施来缓解生态环境压力,提高区域可持续发展能力。     

基于多时相GF-1影像的施工期生产建设项目分布信息提取

[目的]开展基于高分遥感的生产建设项目提取技术的研究,全面、及时地掌握生产建设项目分布信息,满足水土保持监管的迫切需求。[方法]以陕西省榆林市的部分区域为研究区,利用2013和2014年两个时相的GF-1影像,通过面向对象的直接比较法,提取变化信息,并结合光谱、形状等特征,去除伪变化,获取区域范围内新增的裸地和不透水面。另外,结合专家知识,提取疑似施工期生产建设项目信息。[结果]新增裸地和不透水面的发现精度达到83.53%,疑似施工期生产建设项目的发现精度为95.56%。[结论]该方法能够有效地提取施工期生产建设项目分布信息。     

基于MODIS数据和植被特征估算草地生物量

准确估算草地生物量,对全球气候变化背景下的陆地生态系统碳循环研究具有重要意义。过去几十年,草地生物量估算研究大多集中在北方,而南方草地具有类型繁多和分布零散等特征,对其生物量进行评估的报道较少。本文以云南省为例,应用2012—2014年草地生物量野外调查资料和同期MODIS遥感数据,建立草地地上生物量(AGB)遥感估算模型;再引入草地植被群落特征(高度和盖度)信息对统计模型进行优化,并进行生物量空间反演。结果表明:优化后模型的估算精度由原来的35.0%提升为43.7%;反演得到云南省3年年均AGB的总量介于1 026.86万~1 408.54万t,平均为1 221.11万t;从空间分布上看,云南省草地AGB密度总体上呈现西部高东部低、南部高北部低的格局。本研究首次将遥感植被指数数据与实测植被群落特征参数结合,使估算精度比传统的纯粹光学遥感模拟方法显著提升24.9%,但精确估算大面积的草地AGB,需要进一步探索如何将激光雷达数据或遥感立体影像中提取的植被特征信息应用于草地AGB估算研究。     

长江经济带坡面土壤保持服务功能时空格局及其变化特征

[目的]分析长江经济带2010—2015年坡面土壤保持服务功能的时空格局及其变化特征。[方法]采用修正的通用水土流失方程(RUSLE)分析长江经济带剖面土壤保持服务功能变化。[结果]2010—2015年,长江经济带年均剖面土壤保持量为1.88×1010 t/a,单位面积土壤保持量为91.54t/(hm2·a)。森林、草地、农田生态系统的单位面积坡面土壤保持量依次为129.09,111.47,40.38t/(hm2·a)。5a间,长江经济带坡面土壤保持服务功能总体呈现上升态势。国家级优化开发区、重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区的坡面土壤保持服务功能依次增强。[结论]森林、草地、农田生态系统的坡面土壤保持能力依次降低。主体功能区战略的实施对于提升长江经济带生态安全保障能力具有重要意义。     

多功能土壤改良剂对河西内陆灌区棕漠土的改良效果

[目的]解决棕漠土保水肥能力弱,有机质含量低,制种玉米产量低而不稳的疑难问题,为河西内陆灌区制种玉米产业可持续发展提供技术支撑。[方法]选择甘肃省酒泉市肃州区棕漠土,采用田间试验方法,进行多功能土壤改良剂配方筛选及对棕漠土改良效果研究。[结果]多功能土壤改良剂最佳配比为:有机生态肥∶保水剂∶制种玉米专用肥∶聚乙烯醇为0.978 3∶0.000 9∶0.019 6∶0.001 2。多功能土壤改良剂最佳施用量为68.75t/hm~2,制种玉米理论产量为6.64t/hm~2。施用多功能土壤改良剂与传统化肥比较,棕漠土总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、团聚体、饱和持水量、毛管持水量、非毛管持水量分别增加22.75%,22.76%,22.74%,9.50%,22.75%,22.76%和22.74%;有机质、CEC、碱解氮、速效磷和速效钾增加35.01%,21.64%,0.63%,2.26%和2.09%;真菌、细菌和放线菌分别增加93.97%,35.35%,20.78%;蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶分别增加61.82%,44.64%,40.00%和64.29%;制种玉米增产值和施肥利润增加39.23%和31.82%。[结论]施用多功能土壤改良剂,能有效地改善棕漠土理化性质和生物学性质,提高制种玉米产量。     

生态退化与恢复对三江源区土壤保持功能的影响

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。[结果]三江源地区从2000—2010年的生态系统经历了显著的退化和恢复过程。不同覆被类型下土壤保持能力依次为:林地耕地高覆盖度草地中覆盖度草地低覆盖度草地湿地未利用地。在研究区生态退化及恢复的过程中,2000—2010年的单位面积潜在流失量从1.25×10~4 t/hm~2增加到1.50×10~4 t/hm~2,单位面积实际流失量从2000年的3 200t/hm~2增加到2005年的3 500t/hm~2,至2010年持续增加到3 800t/hm~2。在生态恢复过程中,三江源区高覆盖度草地及湿地面积增加,从一定程度上减轻生态系统退化的趋势,三江源区单位面积土壤保持量从2000年的9 300t/hm~2,增加到2005年的1.03×10~4 t/hm~2,直至2010年三江源区单位面积土壤保持量为1.11×10~4 t/hm~2。[结论]土地覆被类型及植被覆盖程度对土壤保持功能有重要影响,三江源的生态退化与恢复过程与源区土壤保持功能变化联系紧密。     

西部黄土丘陵区不同草地土壤侵蚀对侵蚀性降雨的响应

[目的]研究西部黄土丘陵区人工和天然草地对不同类型侵蚀性降雨的响应,为该区植被建设和水土流失防治提供指导。[方法]利用甘肃省定西市安家沟径流场2007—2015年的观测数据,分析侵蚀性降雨因素对坡度为20°的人工草地和天然草地土壤侵蚀的影响。[结果]西部黄土丘陵区的侵蚀性降雨分布在5—9月,其中7—8月的侵蚀性雨量较大,其侵蚀量占年均侵蚀的70%以上。两种不同类型的草地侵蚀量均与PI10相关性最好。该区域侵蚀性降雨主要是中雨和大雨,造成的草地侵蚀量占年均侵蚀的86%。中、高雨强型降雨的侵蚀量分别占人工、天然草地总量的90.8%和91.2%,其侵蚀量与PI10,PI30呈较好的幂函数关系。大于300 MJ·mm/(hm2·h)的高侵蚀力型降雨引起的侵蚀量最大,分别占人工、天然草地总侵蚀量的32.3%和33.4%;50~100MJ·mm/(hm2·h)的中侵蚀力型降雨次数最多,而引起人工、天然草地的侵蚀占相应总量的26.0%和29.1%。[结论]人工草地(盖度75%~82%)和天然草地(盖度80%)的侵蚀性降雨量标准分别为11.3和11.9mm,最大I10标准分别为10.4和11.7mm/h。天然草地比人工草地具有更好的水土保持效果。     

安徽省1995-2013年粮食生产与耕地压力动态变化特征及驱动因素

[目的]探索安徽省粮食安全与耕地压力动态变化及驱动因素,为管理层制定粮食安全政策提供决策参考.[方法]运用耕地压力指数模型、C-D生产模型,采用偏最小二乘回归方法,对安徽省1995-2013年粮食生产与耕地压力的动态特征及驱动因素进行综合分析.[结果](1)人口增长与耕地面积减少的矛盾突出.人口由1995年6 000万,增至2013年6 929万,呈线性增长态势,而耕地面积则由1995年4.29×106 hm2减少至2013年4.19×106 hm2,呈下降态势;(2)研究时序内,耕地压力指数均值为0.345,承载力指数均值为0.747,耕地资源禀赋尚处盈余状态,为全国商品粮盈余地区,平均盈余率达25.32％;(3)粮食作物播种面积、农业固定资产投资对粮食生产具有正向影响,边际弹性系数分别为0.001 458,0.116 508,有效灌溉面积、劳动力、农机总动力、化肥、农膜、农药、农村用电量对粮食生产具有弱负向影响.[结论]加大财政支持力度,加快推进农业现代化进程,增强科技对粮食生产的贡献率,是保障安徽省粮食生产可持续发展的重要途径.