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。     

浙江省钱塘江流域生态环境需水量研究

从浙江省钱塘江流域现有的水资源开发利用中存在的生态环境问题出发,探讨了符合钱塘江流域生态环境特点的多年平均适宜生态环境需水内涵,并在此基础上,建立了河道内多年平均适宜生态环境需水和河道外多年平均适宜生态环境需水两个部分的计算模型.模型计算结果表明,钱塘江流域多年平均河道内生态环境需水量为1.59×10~(10)m~3/a,河道外生态环境需水量为6.70×10~9m~3/a,多年适宜生态环境需水总量为2.26×10~(10)m~3/a.研究结果可为浙江省钱塘江流域的生态环境保护、水资源的可持续利用以及湿润区生态环境需水研究提供决策依据.     

基于多种水文学方法的干旱区内陆河流健康流量重构

[目的]采用多种水文学方法重构叶尔羌河河流健康过程,以期为基于河流健康的生态调控提供科学依据。[方法]以新疆干旱内陆河流叶尔羌河为研究对象,选取卡群水文站1957—2015年逐月实测流量资料,基于叶尔羌河包括河流形态、水文条件、河流生态系统等河流修复目标,兼顾目标的功能需求性与可达性,将河流保护目标分为保守目标和最优目标,采用改进Tennant法、Texas法、月保证率法、河流输沙需水经验公式等水文学方法,重构叶尔羌河各时段健康流量过程。[结果](1)保守河流保护目标下枯水时段、平水时段和丰水时段的平均健康流量分别为4.93,13.35,80.49m~3/s,折算成水量依次为5.20×10~7,1.41×10~8,8.48×10~8 m~3。考虑输沙需水情况,年健康需水量为1.19×10~9 m~3。(2)最优河流保护目标下枯水时段、平水时段和丰水时段的健康流量分别为14.95,24.14,182.12m~3/s,折算成水量依次为1.56×10~8,2.54×10~8,1.92×10~9 m~3。考虑输沙需水情况,年健康需水量为2.33×10~9 m~3。[结论]通过对比相关文献、资料,认为基于多种水文学方法的干旱区内陆河流健康流量重构成果基本合理,可为后续河流健康的水资源调控界定和生态环境保护等方面提供科学指导。     

围栏封育对青海湖流域主要植物群落多样性与稳定性的影响

植物群落多样性与稳定性是群落生态学的核心内容,是现代生态学的热点问题,也是草地资源评价与管理的重要指标.青海湖流域是我国主要牧场之一,研究该地区草地利用现状和封育影响评价对草地可持续利用具有重要意义.本文利用Simpson,Shannon-wiener和Pielou物种多样性指数及改进后的Godron稳定性测定方法,分析了青海湖流域高寒草甸、高寒草原和温性草原三种草地群落的多样性、稳定性及二者之间的关系,比较了相同草地类型围栏内外的植物群落多样性和稳定性,及三种草地类型在围栏内外的情况.结果表明:(1)高寒草甸,多样性:围栏内＞围栏外,稳定性:围栏外＞围栏内;高寒草原,多样性:围栏外＞围栏内,稳定性:围栏内＞围栏外;温性草原,多样性:围栏外＞围栏内,稳定性:围栏内＞围栏外.(2)围栏外不同草地类型多样性大小:高寒草甸＞高寒草原＞温性草原,稳定性大小:高寒草原＞温性草原＞高寒草甸.(3)围栏内不同草地类型多样性大小:高寒草甸＞高寒草原＞温性草原,稳定性大小:温性草原＞高寒草原＞高寒草甸.在高寒草甸、高寒草原和温性草原中多样性与稳定性表现为负相关关系.     

湿地生态用水计算方法探讨与应用实例

湿地生态用水是湿地为维持自身发展过程、保证基本生态功能发挥所需要的水量,作为一种特殊的生态系统类型,湿地的生态用水计算比其他生态系统复杂,其中包括湿地植被需水量、满足蒸发需水量、湿地土壤需水量、湿地动物需水量、野生生物栖息地需水量以及景观建设需水量等等。本文介绍了用水量平衡法计算湿地生态系统需水的方法,并分别探讨了湿地中植被、土壤、生物栖息地等诸项生态需水量的计算方法。用这些方法对乌梁素海湿地的生态用水量进行了具体探索。乌梁素海湿地包括内蒙古自治区的第二大淡水湖———乌梁素海及其周围的沼泽地。通过分析计算,得出乌梁素海湿地在汛期、非汛期的生态用水量分别为2 .93×10 8m3 和3.10 9×10 8m3 ,全年的生态用水量为6 .0 2 9×10 8m3 。乌梁素海湿地每年耗水量、出水量占进水总量的12 .88% ,每年需要向湿地补充2 .32 9×10 8m3 的水资源量。所以现在所补水量难以满足湿地生态系统对水的需求问题,使得湿地面临着水资源短缺的危机。乌梁素海湿地属于黄河流域中游湿地,所在区域自然环境恶劣,缺水问题十分严重,湿地退化问题更是突出,因此用生态需水理论计算湿地需水量对于保护和恢复这一地区的湿地具有重要意义     

T-M水量平衡模型在流域产流计算中的应用

[目的]旨在通过研究流域各月度产水量,对水资源管理和农业灌溉用水调度进行指导。[方法]以锦阳川流域为研究对象,运用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)提取和处理空间土地利用、土壤及数字高程模型数据,结合降雨、气温及不同植物的根深数据,采用Thornthwaite and Mather(T—M)模型计算了水分亏缺与剩余,土壤水分补给与利用的周期及月度产流量。[结果]研究区2011年平水年全年总径流量为281.0mm,在1,3—4,6和10月,存在水分亏缺及土壤水分利用,面积加权的水分亏缺值为5.8mm;2月,11—12月降水对土壤水分进行补给;5和7—9月,存在水分剩余,面积加权的剩余值为286.2mm。丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)多年平均产水量分别为8.3×107,4.8×107及2.2×107 m3。[结论]研究区在丰水年(25%)的2,7—11月,平水年(50%)的2—3,7—9月和枯水年(75%)的12—2,7—9月存在水分剩余。     

灌丛化对干旱区草地土壤有机碳化学结构和热稳定性的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的稳定性是指其抵抗微生物降解的能力,它决定着C循环和周转。灌丛化是指灌木的盖度、密度和生物量在草地中显著增加的现象,这种现象在干旱区尤为普遍。研究灌丛化对草地SOC稳定性的影响对于理解全球C循环、气候变化及其两者之间相互作用有着重要的意义。本研究在典型的干旱区新疆,选取沿海拔分布的4类草地,使用固态_¹³C核磁共振技术与热分析技术间接而又完整地揭示灌丛化对草地SOC稳定性的影响。结果表明：灌丛间的芳香碳的比例沿海拔从温性荒漠到山地草甸逐渐降低。在温性荒漠、温性草原化荒漠、温性荒漠草原和山地草甸,烷基C/烷氧C的比值分别增加了0.07、0.12、0.03、0.20。低海拔的温性荒漠和温性草原化荒漠的指标热易分解的SOC质量(较低温度下分解的SOC)与SOC总质量的比值(%Exo₁)、SOC分解一半时的温度(TG-T₅₀)和SOC在能量释放一半时对应的温度(DSC-T₅₀)显著低于高海拔的温性荒漠草原和山地草甸。在草原化荒漠、荒漠草原和山地草甸中,灌丛下的%Exo₁和DSC-T₅₀均高于灌丛间,而TG-T₅₀低于灌丛间。在温性荒漠,从灌丛间到灌丛下,低温时SOC燃烧释放出的能量占总燃烧能量(Q)的比例的减小而高温时SOC燃烧释放出的能量增加。本研究结果表明灌丛化增加了干旱区SOC化学结构的稳定性和热稳定性。     

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。     

主要草原生态系统生产力对气候变化响应的模拟

利用历史气候数据(1961-2010年)和气候情景数据(1961-2100年)驱动CENTURY模型模拟高寒草甸、温性草甸草原、温性草原和温性荒漠4类主要草原生态系统的地上净初级生产力(ANPP),分析考虑和不考虑大气CO2浓度增加的直接效益(以下简称“CO2增益”)未来气温和降水量变化对ANPP的影响.结果表明:(1)1961-2010年,高寒草甸的ANPP呈极显著增加趋势(P＜0.01),与生长季内最低气温上升密切相关;温性草甸草原、温性草原和温性荒漠的ANPP变化趋势不显著,但年际波动较大,均与同期降水量具有极显著的正相关(P＜0.01),而与同期气温的相关性较弱.(2)若不考虑大气CO2增益,在A2和B2情景下2020s(2011-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2100年)时段该4类草原生态系统的ANPP相对于基准时段(1961-1990年)的平均增幅分别为4.9％、12.0％、18.6％和3.0％、6.6％、8.9％,其中温性草原的ANPP增幅最大,其次是温性荒漠,而温性草甸草原和高寒草甸的ANPP有增有减,变幅较小.(3)若考虑大气CO2增益,在A2和B2情景下2020s、2050s、2080s时段该4类草原生态系统的ANPP较不考虑大气CO2增益均有显著增加(P＜0.05),平均增幅分别为20.0％、31.8％、45.6％和9.0％、13.7％、18.0％,其中温性草原的ANPP增幅最大,其次是高寒草甸和温性荒漠,而温性草甸草原的ANPP增幅稍小.     

呼伦贝尔天然打草场分布及生物量遥感估算

天然打草场在中国草地畜牧业中具有非常重要的功能,是保障草畜季节平衡、确保家畜安全过冬,灾后应急救援的饲草储备资源。目前关于天然打草场的资源分布与生物量高低等信息的研究欠缺,限制了区域性饲草储备资源的有效利用。该研究利用遥感技术和实地调查相结合的方法对陈巴尔虎旗天然打草场的资源分布及生物量估算进行了全面调查。结果表明:陈巴尔虎旗天然打草场面积达80.28×104 hm~2,其中鄂温克民族苏木打草场面积居首位,为22.69×104 hm~2,巴彦哈达苏木、东乌珠尔苏木、呼和诺尔镇及西乌珠尔苏木的打草场面积次之,面积均大于9.00×104 hm~2,宝日希勒镇面积最小,为0.64×10~4 hm~2。基于MODIS-NDVI与打草场实测量建立的反演模型相对误差为20.56%,能够比较准确地估算牧草产量;陈巴尔虎旗天然打草场平均生物量为1.24×10~3 kg/hm~2,总生物量为992.90×106 kg,生物量空间分布呈东高西低,鄂温克苏木打草场总生物量较高,为304.21×10~6 kg,巴彦哈达苏木次之,为221.01×10~6 kg,其他苏木占47.10%;研究区天然打草场面积和生物量主要分布在温性草原和温性草甸草原,少量分布在低地草甸草原、山地草甸草原及沙地草原。该研究结果可为将来分析典型牧区陈巴尔虎旗天然打草场变化提供数据支撑。     

基于改进关键场的干旱风沙草原牧区草畜平衡评价

牧区合理载畜量的确定是进行草畜平衡评价的核心工作之一,对指导牧区经济、社会和生态环境的可持续发展具有重要意义。中国西北干旱风沙草原受不合理放牧的影响,草地退化、沙化、盐碱化问题突出,为保护草原生态系统而实施的季节性间歇放牧制度使得牧区草畜供需关系进一步复杂化,牧区合理载畜量的确定缺乏有效的计算方法,草畜平衡评价的指导意义不强。该研究选取鄂托克旗牧区作为典型研究区,引入载畜量年内波动系数和草地生产力丰平枯系数2个动态参数,构建了一种基于改进关键场的牧区合理载畜量计算方法,并结合草畜平衡指数(Balance of Grassland and LivestockIndex,BGLI)对鄂托克旗牧区的草畜平衡状况进行了分析。结果表明,干旱风沙草原牧区草畜供需过程非一致性显著,牧业年度内形成了包含5个子过程的动态周期;改进关键场方法充分考虑了这一供需节律匹配关系,对传统和关键场方法进行了改进和完善,其在干旱风沙草原牧区合理载畜量计算中更具适用性,合理载畜量计算结果表明牧区各分区的冷季草场占比过高,现状年桌子山及山前平原分区、都斯图流域分区以及内流河分区的全年合理载畜量分别为8.60、53.49和27.66万羊单位;基于改进关键场方法对鄂托克旗牧区进行草畜平衡评价可知,现状年内流河分区超载最为严重,牧区各草场及全年的BGLI值均在105%左右,桌子山及山前平原分区次之,均在40%以上,而都斯图流域分区草畜平衡状况相对良好。     

荒漠草原不同植被恢复模式的水土保持生态效益

[目的]以内蒙古四子王旗境内退化荒漠草原为研究区域,研究不同植被恢复模式对植物群落组成、土壤含水量、土壤侵蚀的影响,为退化草原水土流失治理和草原生态建设提供理论依据。[方法]针对退化草原特点、水土流失特征,分析不同植被恢复模式下植物群落特征、土壤水分、地表径流和侵蚀量的变化,运用主成分分析对不同植被恢复模式的水土保持生态效益进行评价。[结果]退化荒漠草原的3种植被恢复模式试验样地的植物种类组成、群落总盖度、地上生物量均高于放牧天然草地,"围栏封育+灌木条带+施肥复壮"、"围栏封育+松土补播+草种包衣"2种植被恢复模式的地上生物量与放牧天然草地之间变化差异达到显著水平(p0.05);3种植被恢复模式的实施有效控制了土壤侵蚀,径流量和土壤侵蚀量均低于天然草地。[结论]"围栏封育+松土补播+草种包衣"植被恢复模式在保持水土资源,增加群落稳定性等方面的生态效益最好。     

锡林郭勒草原蒸散发月季动态及相关因子分析

蒸散发(Evapotranspiration,ET)的时空动态对理解水热对植被的影响具有重要作用。利用MODIS MOD16A2和MOD13A3月产品数据及气象数据,通过回归分析和相关分析等方法,研究了锡林郭勒草原不同类型草地近15年(2000—2014年)的ET月季动态及相关因子。结果表明:3—10月的ET均表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原,1—2月和11—12月的ET均表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原。荒漠草原11月ET最大,其余各类草原均在7月达到最大值;各类草原的最小ET均为5月。各类草原3—5月和10月的ET均为下降趋势,而1月、6月、7月和12月的ET均为上升趋势。春季、夏季和秋季的ET均表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原,而冬季的ET表现出草甸草原典型草原和沙地植被荒漠草原。荒漠草原冬季ET最大,其余各类草原的ET均在夏季达到最大值。各类草原春季和秋季的ET均为下降趋势,而夏季和冬季的ET均为上升趋势。Pearson相关分析表明3—10月及春季、夏季和秋季的ET与NDVI和降水量显著正相关,与平均气温显著负相关(p0.05);相反,1—2月、11—12月及冬季的ET与降水量负相关,而与平均气温显著正相关(p0.05)。     

水平沟整地措施对黄土丘陵区草原土壤水分动态平衡的影响

三峡水库消落带是库区水域与周边陆地环境的关键过渡地带,周期性反季节干湿交替使其具有强烈的物质交换特征。辨析消落带泥沙及其吸附的颗粒态磷的来源对消落带土壤污染防治和环境效应评估以及三峡水环境保护具有重要意义。以三峡库区汝溪河支流不同高程（145～155、>155～165、>165～175 m）消落带为研究对象,运用复合指纹技术查明,消落带泥沙中颗粒态磷的主要来源是长江干流悬移质和汝溪河上游悬移质。淹水期间长江干流江水顶托引起的泥沙沉积是颗粒态磷的主要来源,在>165～175 m高程带对颗粒态磷的贡献达到最大（54.5%）。雨季初期支流上游悬移质对145～155 m高程消落带的颗粒态磷贡献最大（51.6%）,而随高程的增加贡献率减少。消落带上方的土壤侵蚀产沙主要堆积在>155～165和>165～175 m高程范围内,导致消落带上方土壤对泥沙和颗粒态磷的贡献率都随高程的增加而增加。     

Grassland conversion along a climate gradient in northwest China: Implications for soil carbon and nutrients

Soil organic carbon (SOC) stocks and nutrient availability are key indicators of soil quality, and both can be influenced by land-use change. However, it is still unclear whether the impact of land-use change on SOC and nutrient stocks differs between ecoregions. Grasslands near the northeast border of the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP) occur across several ecoregions that have recently been subjected to substantial land-use change. Based on long-term land-use history, we conducted a field investigation comparing soil C and nutrient stocks between natural grassland (NGL) and three types of converted grassland (agricultural grassland, AGL; farmland, FL; and abandoned farmland, AFL) in three ecoregions along a climate gradient: alpine meadow, temperate steppe and temperate desert. Compared with NGL, soil C stocks in converted grasslands were 22%–30% lower in the alpine meadow, but 60–82% higher in the temperate steppe and 6%–76% higher in the temperate desert. Converted grasslands also contained higher stocks of available nitrogen and phosphorus than NGL in the temperate steppe and desert. Soils (0–40 cm) in NGL contained 14.8 ± 0.1 kg C m⁻² in alpine meadow, 6.7 ± 0.6 kg C m⁻² in temperate steppe and 1.7 ± 0.3 kg C m⁻² in temperate desert. Together, our results indicate that the responses of soil C and nutrients to grassland conversion differed between ecoregions. Thus, to optimize soil C sequestration rates and overall soil quality, we suggest that land-use policies in this area should take into account local environmental conditions.     

草原生态建设与草地灌溉耦合效应研究

草地退化、沙化是我国牧区脆弱生态系统失衡急需整治的重大环境问题。在分析草地生态环境现状的基础上,从提高草地综合生产力和恢复保护草地植被改善生态环境二个方面,阐述了牧区发展灌溉草业的必要性和可行性;提出各类草地灌溉草业发展模式;对如何确定灌溉发展规模和灌溉草业与生态恢复的耦合效应作了探讨,提出相应的定量计算方法。     

北方风沙区放牧和封育对水土保持植被效益的影响分析

为了从宏观层面科学认识北方风沙区放牧和封育对草地水土保持生态效益的影响,搜集并筛选了大量文献,从中采集相关数据,采用荟萃分析方法,研究了典型草原和荒漠草原放牧强度、放牧年限和封育年限对植被地上生物量和植被盖度的影响。结果表明:(1)无论是荒漠草原还是典型草原,随着放牧强度增加,植被相对地上生物量和植被盖度均明显下降;(2)放牧年限对植被地上生物量的影响极显著,长期的放牧会使草原植被地上生物量显著降低;(3)随着封育年限的增加,荒漠草原与典型草原的植被地上生物量和植被盖度都明显增加。综上,放牧和封育都是影响北方风沙区植被生态效益的重要因素,应重点关注其对植被水土保持效益的影响,以实现对该区域的水土保持生态效益进行综合分析,为该区做好水土保持工作提供技术支撑。