塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下优势植物化学计量特征

荒漠绿洲过渡带天然植被对于绿洲生态环境的维护具有非常重要的意义。土地利用等绿洲化的人类活动如何影响天然植被对于评估过渡带的植被结构和功能非常重要。生态化学计量学在限制性营养判断和评估生态系统稳定性上得到了广泛利用。以塔克拉玛干沙漠南缘典型植物多枝柽柳、疏叶骆驼刺和花花柴为研究对象,研究不同土地利用方式和强度对植物碳(C)、氮(N)、磷(P)、C∶N、C∶P和N∶P的影响。研究表明,3种植物的C、N、P、C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为385.94 mg·g^-1、13.62 mg·g^-1、1.49 mg·g^-1、30.33、294.01和9.69。与干旱区以及全球其他群落类型相比,植物C和P处于中间水平,而N则普遍低于其他区域。土壤的利用方式、强度以及二者的交互作用能够显著影响大部分指标。过渡带不同利用方式外围荒漠样点C、N、P及其比值差异较大,土地利用后也具有较大的差异。土地利用后,3种植物的总C呈下降趋势,而N和P整体呈增加趋势,利用程度越高,增加越明显,但也受物种差异的影响。土壤与植物元素含量的相关关系在物种间具差异性,土壤与柽柳和花花柴两种植物营养之间相关性非常低。3种植物的N和P之间具有显著相关性。塔克拉玛干沙漠南缘区域植物普遍缺少N素,土地利用在一定程度上缓解这种N素缺乏。随着荒漠绿洲过渡带利用强度的变化,预计过渡带植被的化学计量将发生不同的改变。     

基于遥感分析20年来民勤绿洲防护林带植被变化研究

民勤绿洲三面环沙,为了遏制风沙危害,保护绿洲,民勤人长期不懈的开展绿洲防护带体系建设,监测和评价绿洲防护带的变化趋势,这对于绿洲生态环境的保护及指导干旱区生态建设意义重大。利用1996、2006、2016年民勤绿洲防护带植被生长期内Landsat TM/OLI遥感卫星数据,以ENVI 5.3和Arcgis 10.4为影像处理工具,分别计算3期研究区内的NDVI,基于像元二分模型计算植被覆盖度,研究民勤绿洲不同植被覆盖程度的空间分布和动态变化;基于CART算法的决策树分类技术,组合多元数据进行土地利用类型分类,获得绿洲防护带面积以及转移变化情况。结果表明,2006与1996年相比,低覆盖度和高覆盖度面积有所增加,占民勤绿洲面积比例分别增加了32.48%和27.65%;但是,中低覆盖度、中等覆盖度、中高覆盖度面积有所减少,所占比例分别下降了66.28%、17.94%和2.61%。2016与2006年相比,低覆盖度和中高覆盖度面积有所减少,所占比例分别下降了26.28%和24.00%;此外,中低覆盖度、中等覆盖度和高覆盖度面积有所增加,所占比例分别增加了205.47%、4.12%、44.22%。20年来,低覆盖度面积出现先增加后减少的趋势。土地利用分类结果显示,2006与1996年相比,农田防护林和防风固沙林面积均有所增加,分别增加148.68%和16.47%。2016与2006年相比,农田防护林面积有所减少,所占比例下降了33.99%;但是防风固沙林面积继续保持增加趋势,增幅3.55%。说明20年来,民勤绿洲低覆盖度面积不断减少,生态环境不断改善,防风固沙林面积出现先快速增加后缓慢增加的趋势,这与保护天然植被,大力开展人工造林建立防护林息息相关。     

中国新疆及中亚五国干旱区草地覆盖度反演与分析

干旱区的草地覆盖度较低,在光谱信息中表现较弱,增加了反演的难度。本研究在中国新疆及中亚五国干旱区对比4种植被覆盖度反演模型发现,像元二分模型能够较好地提取大范围内的植被覆盖度信息。在此基础上,反演2000―2013年中国新疆及中亚五国干旱区草地覆盖度并分析草地状况。研究发现,中国新疆及中亚五国草地覆盖度区域性差异较大,整体呈现退化趋势,退化区域主要分布在哈萨克斯坦的北部和西北部地区以及部分流域地区。不同等级草地覆盖度变化趋势为中等、中高和高植被覆盖度的草地有向低、中低植被覆盖度的草地转换。从国家及地区角度分析,哈萨克斯坦草地显著退化,而中国中国新疆的草地覆盖度均值在平稳中显著增长。     

基于Landsat 8 OLI影像的渭-库绿洲植被地上生物量估算

干旱区绿洲植被地上生物量估算研究可为绿洲生态系统稳定性评价与区域碳储量估算提供重要依据。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区，利用ENVI 5.3软件对Landsat 8 OLI 影像数据进行预处理，提取反映植被地上生物量信息的植被指数和波段因子，并结合样地实测数据，采用常规统计模型、多元逐步回归和偏最小二乘回归方法建立研究区植被地上生物量最优估测模型，从而揭示该绿洲植被地上生物量的空间分布特征。结果表明：1）所选的20个遥感因子与实测植被地上生物量呈极显著正相关关系，相关系数为0.5~0.7（P<0.01）。2）乔木与灌木地上生物量最优估测模型均为多元逐步回归模型，草本与农作物地上生物量的估测模型以偏最小二乘回归模型为最优，模型验证决定系数均在0.6以上，均方根误差和平均绝对误差均较小。3）研究区植被地上生物量主要在280~1450 g·m^-2 分布，面积约为6973.82 km²，低水平地上生物量（ABG<65 g·m^-2）分布区域约占研究区总面积的15.02%。地上生物量由高到低依次为：农作物>乔木>灌木>草本。根据不同的植被类型，基于地物光谱特征构建的遥感估测模型可准确估算干旱区绿洲植被地上生物量，并对其空间分布特征进行遥感定量反演。     

加强绿洲研究 促进绿洲建设和绿洲学创建——黄盛璋先生《绿洲研究》评介

绿洲是干旱区独特的地理景观,是干旱区自然生态系统与人类社会文明相互作用的产物。它寓于荒漠,并与荒漠共存。虽然其面积仅占干旱区总面积的3%~5%,但在整个人类文明的演进过程中,绿洲占据着重要的地位,是人类文明的重要发祥地之一,创造了灿烂的绿洲文明。时值近日,乃至将来,要实现干旱区的可持续发展,绿洲仍然是重要依托。尤其是我国西北干旱地区,面积占国土面积的30%,还是我国农业发展潜力较大,资源富集的区域,也是国家实施西部大开发战略的重要区域。因此,认识绿洲,系统地开展对绿洲的科学研究成为实现干旱区PRED(人口、资源、环境和发展)系统良性演替和可持续发展的核心。基于此,我国著名地理学家黄盛璋教授从20世纪80年代就积极从事绿洲研究,并倡导建立独立的绿洲学。     

基于NDVI的植被覆盖度的变化分析——以甘肃省张掖市甘州区为例

为了分析张掖市甘州区自1987-2006年19年间的植被覆盖的变化,以归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度遥感定量模型为基础,以1987年、2006年2期的TM影像和张掖市1∶10万地形图为数据基础,提取两期的植被覆盖等级图,定量的分析该地区植被覆盖度的变化情况。结果表明：近19年来,该区的植被盖度总体略呈下降趋势,荒漠化草地等植被覆盖状况较差的地区植被退化较为严重,绿洲地区的植被覆盖较为稳定,部分地区植被盖度呈上升趋势。     

畜牧业成为新疆兵团经济发展的助推器——访新疆生产建设兵团总畜牧师苗启华

有人说:来到新疆,才能真切地了解祖国的辽阔宽广。而我要说:来到戈壁滩上的绿洲,才能真正了解新疆生产建设兵团的伟大贡献。想当年,左宗棠在新疆戈壁滩上栽种了几千棵柳树,即引得春风渡玉关,千古留名。那么,兵团人在万古荒原上栽种了上亿棵树,创建了数千万亩绿洲,在世界第二大沙漠——塔克拉玛干沙漠和世界第十一大沙漠——古尔班通古特沙漠的边缘,创造了"人进沙退"的世界奇迹,真可     

春季与秋季刈割对疏叶骆驼刺叶片功能性状的影响

本研究以塔克拉玛干沙漠南缘策勒县荒漠-绿洲过渡带为研究区,探讨了春季刈割与秋季刈割对自然植被疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)叶片功能性状的影响。结果表明,骆驼刺经刈割处理后,比叶面积均极显著升高(P0.01),且春季刈割比秋季刈割升高幅度更大;叶干物质含量极显著降低(P0.01),而春季刈割与秋季刈割之间差异不显著(P0.05);各处理对全碳含量和叶绿素a/b无显著影响(P0.05);而春季刈割与自然生长和秋季刈割相比,全氮含量、氮磷比、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均极显著升高(P0.01)。从叶片功能性状对植物适应环境的指示作用分析,刈割可能会造成骆驼刺植被的养分保有能力和资源利用效率下降。但在经济效益方面,秋季刈割会增加骆驼刺的生物量。因此,综合考虑对骆驼刺植被最小程度的破坏以及满足牲畜饲草供应量的要求,推荐秋季刈割作为一种适时利用骆驼刺资源的管理措施。     

沿民勤绿洲荒漠过渡带分布的4种优势植物光合生理响应

绿洲荒漠过渡带植被在防止荒漠化过程中起到重要作用,因而对其优势植物的光合生理特征和健康状况评价尤为重要。本试验研究了过渡带不同分布区(从绿洲到荒漠方向依次为:绿洲边缘区、过渡带2区、过渡带3区和荒漠边缘区)4种优势植物的光合生理生态特性。结果表明,在民勤绿洲荒漠过渡带沿荒漠方向梯度下,4种植物叶片(同化枝)含水量和总叶绿素含量逐渐降低,而类胡萝卜素含量逐渐增加,从而减轻过渡带植物的氧化胁迫,说明4种植物受到不同程度的干旱胁迫;4种植物的光合能力随着绿洲向沙漠的延伸逐渐降低,但下降幅度不一致,白刺下降最小,梭梭和芦苇下降较大,沙拐枣在绿洲边缘和过渡带3区较高,而在过渡带2区和荒漠边缘较低;它们的气孔导度与光合能力变化趋势一致,与植物叶片(同化枝)水分利用效率和蒸腾速率变化趋势不同。芦苇和白刺在过渡带2区水分利用效率最高,沙拐枣在过渡带3区最高,梭梭则为逐渐降低。4种植物叶绿素荧光参数F_v/F_m和F₀变化趋势表明梭梭在过渡带梯度下,发生了伴随着光系统破坏的长期光抑制,从而降低其光合活性,而白刺叶片光系统却没有明显受到环境因子的胁迫;芦苇和沙拐枣只有在荒漠边缘才受到严重的胁迫,这些结果表明白刺比芦苇和沙拐枣更适应于过渡带旱化生境,梭梭的适应能力最差。总之,上述研究结果为认识荒漠绿洲过渡带优势植被退化的生理生态学机制和植被恢复过程中物种的选择提供了有力的科学依据。     

斥资13亿元防沙治沙新疆和田地区生态建设工程启动

今年 1 0月中旬 ,国务院正式批准实施《和田生态建设规划》。这个总投资 1 3.2 5 5 8亿元的规划 ,对改善和田地区恶劣的生态环境以及经济发展和社会稳定都具有十分重要的战略意义。和田地处塔克拉玛干沙漠南缘 ,风沙危害十分严重 ,汉唐以来和田绿洲被迫向昆仑山南移 1 0 0～1 5 0ｋｍ ,皮山、策勒、民丰县城曾经 3次搬迁。近几年浮尘天数平均每年增加 2 .5ｄ ,已经达到年 2 60ｄ ,每平方公里的最高月降尘量 61 9.0 8ｔ。生态环境的恶化严重影响了和田地区经济发展 ,导致农牧民生活水平低下。目前全地区有 7个县属国家重点扶持的贫困县 ,2 0 …     

中国西北干旱区潜在植被模拟与动态变化分析

潜在植被是指在没有人为干扰、在现有的环境条件下,植被的全部演替系列完成时立地应该存在的植被状况。西北干旱区生态环境问题突出,以潜在植被为研究对象来探究西北干旱区植被背景及其变化规律,成为西部生态环境恢复重建的基础性工作。本研究以IOCSG(integrated orderly classification system of grassland)模型为潜在植被评定模型,在GIS研究方法的支持下,对西北干旱区潜在植被进行了模拟,并对其动态变化进行了分析,得出以下结论: 1)采用IOCSG评定模型对中国西北干旱区潜在植被分布进行了模拟,通过检验得出,IOCSG评定模型对研究区植被模拟精度达到了78%,较好的重现了研究区潜在植被分布格局。2)分布在研究区的潜在植被类型有21类,不同区域植被的多样性差异较大。天山、阿尔泰山一带及大兴安岭地区植被分布较为丰富。相比之下,准噶尔盆地、塔里木盆地、巴丹吉林沙漠地区分布比较单一,主要以荒漠、半荒漠为主。3)由于立地气候环境的改变,区域植被系统表现出不稳定性,主要表现为4个特点:扩展变化、缩减变化、波动性变化以及消亡变化。4)气候环境适应性的改变使潜在植被发生了演替过程,从2个周期的变化来看,天山、阿尔泰山、大兴安岭及以西地区以及呼伦贝尔高原地区成为植被演替的敏感区。     

干旱区土地利用/覆盖变化与生态环境效应研究——以渭-库绿洲为例

利用ARCGIS和ENVI软件,以2005年、2015年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到2期渭库绿洲土地利用/覆被类型图,在空间尺度上将研究区进行土地利用类型分级处理分析土地利用/覆被变化特征,并从时空分布和生态系统服务价值及区域环境质量3个方面进行生态效应研究,通过计算土地利用/覆被类型的面积,从而获得区域环境质量指数,最终建立渭-库绿洲土地利用类型与生态环境之间的变化关系,并对研究区进行生态环境质量动态分析。结果表明2005—2015年期间该地区土地利用变化主要表现为耕地、水体和未利用土地的面积呈现出逐渐减少的趋势,与此相反,草地、林地和盐渍地面积呈增加的趋势;10年间渭-库绿洲的生态系统服务价值从3.90亿元增加到5.50亿元,总价值增加的主要原因是草地和林地面积的增加;渭-库绿洲的区域生态环境质量指数从0.38上升至0.43。生态环境质量在维持着相对平衡的同时,呈现出一种上升态势。本文通过对干旱区土地利用/覆被变化定性定量分析,有助于干旱区生态脆弱区域水资源的合理利用。     

不同供水量和种子处理对疏叶骆驼刺种子出苗的影响

疏叶骆驼刺是塔克拉玛干沙漠南缘荒漠-绿洲过渡带的优势植物种,也是当地防风固沙和草食家畜重要草种。本研究通过人工控制试验,设置6个水分梯度(4.4,8.8,13.2,17.7,26.4,35.4mm/d)和4个种子处理(对照,水分浸泡24和48h,98%浓硫酸浸泡20min),研究疏叶骆驼刺种子的出苗特征。结果表明,疏叶骆驼刺种皮对种子出苗有抑制作用;对于当年成熟的种子,水分浸泡是较佳的处理方式,浓硫酸浸泡20min对于前一年成熟的种子出苗则有明显的促进作用;对照处理的种子在13.2mm/d供水量时,达到最高出苗率,水分浸泡24,48h和浓硫酸浸泡20min处理后的种子都在4.4mm/d供水量时出苗率达到最大值,较对照处理最佳供水量有所降低;在供水量为4.4和8.8mm/d时,经过处理的种子开始萌发所需时间较对照处理缩短1~4d。疏叶骆驼刺种子有较长的出苗期,种子出苗具有持续性和连续性,这对于塔南地区植物种子萌发过程规避风险,提高种子萌发成功率具有很好的促进作用。     

黑河流域典型下垫面土壤水分动态

土壤水分是重要的水资源,是制约西北(半)干旱区自然资源分布的重要因子。以水为纽带,位于西北寒旱区的黑河流域形成了由“冰雪/冻土-森林-草甸-绿洲-荒漠-湖泊”自然景观构成的生态体系。本研究选取黑河流域典型下垫面站点连续自动定位观测数据,以流域为单元对站点土壤水分数据进行了日、月、年不同时间尺度分析,采用方差分析、绘制等值线等方法,结合遥感反演土壤水分产品,研究了上游草地(高寒草甸、沼泽化高寒草甸、亚高山山地草地)、森林[青海云杉(Picea crassifolia)]、中游人工绿洲和荒漠[(玉米(Zea mays)农田、盐爪爪(Kalidium foliatum)荒漠)]、下游天然绿洲和荒漠[柽柳(Tamarix chinensis)林、红砂(Reaumuria songarica)荒漠]等下垫面土壤水分的动态变化,发现在降水(灌溉、河渠水)、蒸散发、植被、地下水等因素的影响下,各典型下垫面土壤水分具有明显的流域特征：上游寒区降水丰富、蒸散发小,土壤水分较高(生长季20%以上),具有严格的冻融转换变化特征;中、下游干旱区降水稀少,蒸散发强,从绿洲到荒漠,土壤水分从高水分(20%以上)趋...     

西北地区不同类型区生态恢复的途径与措施

根据西北地区自然条件,生态退化现状及生态恢复的要求,把西北地区分为黄土高原区,青藏高原区、荒漠－绿洲区及中高山地４个类型区,提出了相应的恢复措施,黄土高原区应以退耕还林还草为主,生物措施与工程措施相结合,逐步恢复以水土保持植被为主的生态系统;青藏高原区应保护植被和恢复植被并重,根据退化程度分别采取复垦种草、人工促进和自然保护等不同措施;荒漠－绿洲区应根据绿洲的区位资源优势,在绿洲内部进行防风固沙和     

黄土高原半干旱区林草植被建设措施

水分是黄土高原半干旱区林草植被建设的主要限制因子。在借鉴前人进行林草植被建设取得的经验和教训的基础上,从水分与林草植被建设的相互效应出发,提出了以土壤水分平衡为核心的黄土高原林草植被建设3项措施:1)不同地带天然植被类型的林草植被建设;2)不同植被地带的水分生态条件和立地条件的林草植被建设;3)注重林草植被布局,加强草地建设。认为要提高林草植被的成活率、保存率和最大限度发挥林草植被的生态效益,黄土高原半干旱区林草植被建设必须要仿拟天然植被结构和遵循适地、适树、适草的原则进行,并探讨了今后进行林草植被建设的方向和措施。     

基于综合分段优势的植被覆盖度模型比较

基于Landsat 8 OLI遥感影像选取9种植被指数,与野外实测植被覆盖度进行相关性分析,采用分段方式选择敏感植被指数,构建回归模型及FCD模型(forest canopy density mapping model,FCD)对渭干河–库车河三角洲绿洲植被覆盖度进行反演。结果表明:1)根据实测数据计算不同植被指数在不同植被覆盖度范围内的变化比例,从而确定0.3和0.7作为研究区植被覆盖度的分段点;2)分段回归模型与综合分段优势的FCD模型建模精度均约为79%,但综合分段优势的FCD模型建模集R2较高,RMSE较小,其验证结果优于分段回归模型,验证集R2为0.832,RMSE为0.154,精度为82.018%。综合分段优势的FCD模型更适合用于研究区总体植被覆盖度反演,可为干旱区植被覆盖度定量监测与生态环境评价提供依据。     

中东亚干旱区土地覆盖变化和人类占用强度变化特征

研究中东亚干旱区2001-2013年期间土地覆盖变化特征和人类活动对潜在自然植被的影响程度,对保护生态环境和合理利用土地资源具有重要意义。本研究首先基于气象数据和综合顺序分类法(comprehensive and sequential classification system,CSCS)模型模拟了中东亚干旱区的潜在自然植被分布状况,其次基于2001-2013年的MODIS土地覆盖数据集分析了土地覆盖变化情况,最后在前两者的基础上研究了潜在自然植被的人类占用强度及其变化特征。结果表明,1)潜在自然植被以林地、草地、冻原、荒漠四大类为主;2)中东亚干旱区土地覆盖变化较大,其中中亚灌丛面积波动增加,中国华北干旱区农田面积扩张明显,蒙古国中西部灌丛和草地覆盖面积明显减少;3)研究区人类占用强度增强。其中,2010-2013年增长较为明显,4年间人类占用面积占研究区面积的比例增长了1.45%。潜在草地人类占用比例在2009-2013年间增幅最大,为2.88%;潜在林地人类占用比例在2001-2005年间增幅最大,为6.99%。4)在北哈萨克斯坦三州(北哈萨克斯坦州、阿克莫拉州、库斯塔奈州),人口迁移是潜在自然植被人类占用强度变化的主要因素,2006-2013年间人类占用强度比例增长了11.38%;中国的呼伦贝尔和山西干旱区,农业开发是人类占用强度增大的主要因素,2001-2013年间人类占用强度比例分别增长了6.62%和17.64%。     

宁夏中北部荒漠生态系统特征分析及其保护对策

在分析宁夏中北部地区的荒漠生态系统特征、植被类型、荒漠植被多样性及其植被覆盖等状况的基础上,初步探讨了该区荒漠生态系统的治理及生态恢复建设的可行性对策,提出了荒漠植物群落生态保护的4点建议:1)合理开发利用荒漠区丰富的植物资源;2)因地制宜发展人工草地;3)加强国际交流与合作,引进和推广国外先进的技术;4)利用沙漠绿洲生态系统加快荒漠化治理.     

基于综合分段优势的植被覆盖度模型比较

基于Landsat 8 OLI遥感影像选取9种植被指数,与野外实测植被覆盖度进行相关性分析,采用分段方式选择敏感植被指数,构建回归模型及FCD模型(forest canopy density mapping model,FCD)对渭干河–库车河三角洲绿洲植被覆盖度进行反演.结果表明:1)根据实测数据计算不同植被指数在不同植被覆盖度范围内的变化比例,从而确定0.3和0.7作为研究区植被覆盖度的分段点;2)分段回归模型与综合分段优势的FCD模型建模精度均约为79％,但综合分段优势的FCD模型建模集R2较高,RMSE较小,其验证结果优于分段回归模型,验证集R2为0.832,RMSE为0.154,精度为82.018％.综合分段优势的FCD模型更适合用于研究区总体植被覆盖度反演,可为干旱区植被覆盖度定量监测与生态环境评价提供依据.