1998-2018年藏北申扎县植被NDVI时空变化及其影响因素

为研究1998-2018年申扎县归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）的变化及其驱动力,本研究基于申扎县NDVI、地形和气象等数据,采用线性回归和残差分析等研究方法分析申扎县NDVI年际时空变化特征及其影响因子。结果表明：申扎县NDVI整体呈波动上升趋势,年均增长率为1.595%;年均NDVI随高程和坡度的增加呈现单峰曲线状的变化趋势,峰值分别位于4 900~5 200 m和10°~15°;NDVI与气温的正相关性（r=0.556,P=0.009）较降水（r=0.271,P=0.234）高;气温每升高1℃,NDVI增加0.291;降水量每增加100 mm,NDVI增加0.224;2012年后人类活动总体上开始对植被生长产生正作用;NDVI与人类活动成正、负显著相关的区域占比为24.13%,20.01%。总体上,NDVI增加主要是由于气候暖湿化和地方生态工程的有效实施等共同作用导致的。     

三江源区气候变化及其对牧草产量的潜在影响

对三江源区兴海高寒草地1999-2012年牧草产量与气候因子变化做通径分析,结果表明,近14年来该地区牧草产量呈显著增加趋势,且牧草产量与生长季≥0 ℃积温和降水量之间均呈显著正相关关系。牧草抽穗-开花期产量主要受气温和降水影响,14年来二者均呈显著增加趋势(P<0.05);成熟-枯黄期主要受≥0 ℃积温影响,14年来≥0 ℃积温极显著升高;开花-成熟期主要受平均风速影响,14年来平均风速显著降低。牧草生长中后期热量和水分的增加以及风速的减小均对增产有利。因此,随着未来区域气温的升高、降水增多,可减少土壤水分亏缺,暖湿的气候对该地区牧草产量的提高极有利。     

云雾山不同草地群落土壤活性有机碳分布特征

为探讨黄土高原草地植被演替过程活性有机碳的变化规律,揭示草地退耕后的分布特征,在云雾山草原区采集不同草地群落土壤,采用高锰酸钾氧化法对0~100 cm土层活性有机碳进行分析。结果表明:不同草地群落土壤活性有机碳含量均高于坡耕地,活性有机碳含量大小顺序为:长芒草(Stipa bungeana Trin.)群落>大针茅(Stipa grandis P.Smirn.)群落>铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.ex Stechm.)群落>百里香(Thymus mongolicus Ronn.)群落>退耕草地>坡耕地,且群落间差异达极显著水平(P<0.01);在恢复初期(坡耕地-退耕草地-百里香)活性有机碳含量增加较多,恢复到长芒草群落活性有机碳含量达到最大值,趋于稳定;活性有机碳的密度与含量表现出相同的变化规律,并随着土层的加深而呈现减小趋势。相关性分析表明,活性有机碳含量与土壤总有机碳含量呈极显著线性正相关关系(r=0.9742),土壤活性有机碳比总有机碳更能反映草地植被恢复初期土壤有机碳库的变化。     

黄土丘陵区不同植被对根际土壤微生物特性的影响

为了解黄土高原植被恢复对根际土壤微生物特性的影响,以黄土丘陵区墩山小流域的6种植被为研究对象,分析了不同植被根际、非根际土壤有机碳、微生物量C、微生物量N、基础呼吸以及酶活性的变化趋势。结果表明:6种植被中,柠条(Caragana korshinskii)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)和茵陈蒿(Artemisia capillaris)根际土壤有机碳高于非根际;沙打旺(Astragalus adsurgens)、柳枝稷(Panicum virgatum)、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际pH值均低于非根际;除沙棘(Hippophae rhamnoides)外,其他植被的根际微生物量N高于非根际;沙棘、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际土壤微生物量C高于非根际;6种植被的根际基础呼吸和过氧化物酶显著高于非根际(P<0.05),多酚氧化酶两者无显著差异,蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶变化趋势不同。根际与非根际土壤有机碳、微生物量C、微生物量N、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶之间呈极显著正相关(P<0.01),过氧化物酶与基础呼吸呈显著正相关(P<0.05),与多酚氧化酶呈极显著负相关(P<0.01)。无论是根际土壤还是非根际土壤,天然草地(阿尔泰狗娃花和茵陈蒿)的有机碳、微生物量C、微生物量N、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶及过氧化物酶总体高于人工灌木(柠条和沙棘)和人工草地(沙打旺和茵陈蒿)。     

高寒草甸恢复演替过程中生产力与植物功能特征关系的研究

研究选择甘肃省玛曲县阿孜牧场高寒草甸,利用空间序列代替时间序列的方法,分别于同质高寒草甸内选择弃耕后恢复1,3,7,10,15年的5个演替梯度的草地各0.5 hm²,于每梯度样地内选5个0.5 m×0.5 m的样方,分别于2010年5月(牧草萌发期)和8月底(生物量高峰期)分种测定植物高度、盖度、密度和生物量。同时按照生物量比率理论,测定样方中生物量之和达80%的优势物种的株高、相对生长率、叶面积、叶鲜重等,就高寒草甸恢复演替过程中生态系统初级生产力与4种涉及养分获取及养分利用且简单易测的植物功能特征(植株高度、相对生长率、比叶面积和叶干物质含量)的关系进行了研究。 结果表明, 植株高度(y=-12.299x+410.3, R²=0.678 2, P<0.001)、相对生长率 (y=-0.022 9x+0.624 7, R²=0.699 2, P<0.001)、以及比叶面积(y=-61.171x+2 756.5, R²=0.595 6, P<0.001)等功能特征均与演替时间呈显著负相关关系,叶干物质含量与演替时间呈显著的正相关关系(y=0.170 5x+0.106 3, R²=0.506 5, P<0.001)。地上净初级生产力也与演替时间呈显著负相关关系(y=-0.228x+7.386 7, R²=0.495 4, P<0.01)。同时, 地上净初级生产力与株高(y=0.014 7x+0.942 6, R²=0.457 5, P<0.01)、相对生长率(y=8.695 4x+1.869 9, R²=0.519 1, P<0.001)和比叶面积(y=0.002 4x+0.942 6, R²=0.361 7, P<0.01)间呈显著正相关关系,与叶干物质含量的相关性不显著(y=-0.435 5x+6.797, R²=0.101 5, P>0.05)。此结果证明,植株高度、相对生长率、比叶面积等功能特征对高寒草甸生态系统生产力响应演替变化具有一定的指示意义。 在高寒草地生态系统管理和利用中, 可将此特征作为预测草地系统功能响应环境变化的参考依据。     

不同放牧强度对多年生黑麦草─白三叶草地叶片数量特征的影响

不同放牧强度在同一季节对黑麦草和白三叶的叶片数及单位面积总叶量的影响均不显著,单枝叶片数也不显著。随着季节的变化黑麦草叶量减少而白三叶则增加,但草地总叶量呈减少趋势。在7～8月两种草的叶面积指数在中、低放牧强度下显著(P<005)高于高放牧强度。黑麦草的单叶面积受季节影响较大。叶面积指数与生物量的回归分析表明,白三叶在中、低放牧强度下呈强正相关(P<001)。在高放牧强度下则呈显著相关(P<005)。草地总叶面积指数与生物量在中等放牧强度下呈强正相关(P<0.01),这与此时黑麦草的叶面积指数与其生物量间相关显著(P<005)有关。     

基于MODIS数据的青海省草地地上生物量估算及影响因素研究

利用EOS/MODIS植被指数产品（NDVI）、实测草地地上生物量和气象监测资料,结合实测资料和NDVI之间的关系建立了青海省草地地上生物量卫星遥感估算模型,并通过研究青海省气温和降水量变化特征分析了影响草地地上生物量的主要因素。结果表明：在草地生长季,生态监测站草地地上生物量与NDVI之间具有较好的正相关关系（P<0.01）。利用模型估算的青海省草地地上生物量在2003-2017年表现出弱的增加态势,2003年平均草地地上生物量最低,仅为2622 kg·hm^-2,2010年最大,达3252 kg·hm^-2; 2003-2017年,青海省草地地上生物量变化表现出明显的空间分布特征,从东南向西北逐渐递减;其中,青海省果洛州东南部、玉树州南部、黄南州东南部和海北州东南部草地地上生物量最高;西北部的柴达木盆地最低;2003-2017年青海省绝大多数地区草地地上生物量均呈现保持不变或者趋好的变化特征,其中曲麻莱、都兰以及甘德等地区部分草地地上生物量明显减少。气温升高热量条件充足的背景下,青海省草地受降水量增多带来的水分条件趋好的有利影响,对高寒地区草地植被的生长发育起到了促进作用,最终导致草地NDVI升高,地上生物量增加。     

休牧对贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog-Eco微平板技术和氯仿熏蒸浸提法,以自由放牧地(zero rest grazing, RG₀)为对照,研究了休牧不同年限(RG_3a、RG_6a和RG_9a)贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的变化。结果表明,休牧后贝加尔针茅草原土壤微生物群落代谢活性显著升高。反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)呈以下变化趋势:RG_6a>RG_9a>RG_3a>RG₀。RG_6a和RG_9a样地AWCD值差异不显著(P>0.05),但均显著高于RG₀样地(P<0.05),RG_3a与RG₀样地差异不显著(P>0.05)。休牧不同年限贝加尔针茅草原土壤微生物群落Shannon-Wiener物种丰富度指数(H)、Shannon-Wiener物种均匀度指数(E)和Simpson优势度指数(D)均为RG_9a最高,其中RG_9a样地H值与其他样地差异显著(P<0.05);不同处理E值差异不显著(P＞0.05),RG_9a样地D值与RG₀差异显著(P<0.05)。主成分分析结果表明,RG₀,RG_3a和RG_6a样地土壤微生物群落碳源利用方式及代谢功能相似,而RG_9a样地土壤微生物群落具有不同的碳源利用方式和代谢功能。对不同碳源的分析结果表明,糖类、氨基酸类、脂类为土壤微生物利用的主要碳源。随休牧年限的增加,土壤微生物量呈增加趋势。RG_9a土壤微生物量碳、微生物量氮(soil microbial biomass C, N)含量均最高,分别为590.20和72.86 mg/kg。相关分析表明,AWCD值与土壤微生物H值呈显著正相关(P<0.05),与D值呈极显著正相关(P<0.01);H值与D值呈极显著正相关(P<0.01)。H值、D值均与土壤微生物量碳(SMBC)呈显著正相关(P<0.05);H值与土壤微生物量氮(SMBN)呈显著正相关(P<0.05)。由此可知,休牧使草原土壤微生物代谢功能增强,土壤微生物繁殖快、数量大,从而促进土壤微生物量碳、氮含量的增加。     

放牧强度对高寒混播人工草地群落特征及地上现存量的影响

为探讨高寒牧区牧草生长季放牧强度对多年生混播人工草地群落特征及地上现存量的影响,从2003年至2005年在垂穗披碱草(Elymus natans)/星星草(Puccinellia tenuflora)混播草地上开展了牦牛放牧控制试验。结果表明:植被盖度随放牧强度的增加而降低,放牧强度对放牧区植物群落盖度的影响极显著(P<0.01);放牧强度与物种丰富度S、多样性指数H′、多样性指数D(除了第1年)和均匀度指数J′(除了第2年)均呈显著或极显著的二次回归,各放牧区与对照区植物群落的相似性系数与放牧强度成显著负相关(R=-0.9205),说明各放牧区植物群落朝着远离对照群落的方向演替;放牧强度和放牧时间对地上生物量的影响极显著(P<0.01),且随着放牧强度的增加,各处理组同一时期地上生物量逐渐减小。     

宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤粒径分形特征

以宁夏东部荒漠草原-人工灌丛地典型镶嵌区域为研究对象,根据生态界面理论,选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为主要转变样地,利用野外采样室内分析的方法,研究荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤性状、土壤粒径分形维数变化特征及其相互关系。结果表明,转变过程各样地土壤颗粒体积百分含量均表现为砂粒>粉粒>黏粒,且砂粒比例随着过渡逐渐增加,灌丛地最高,达98.97%;土壤分形维数变化介于1.02~2.58,随着转变过程呈降低趋势,抗土壤侵蚀能力逐渐降低,其中荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘间无显著差异（P>0.05）,但均显著高于灌丛地36.79%~41.48%（P<0.05）。土壤分形维数变化在转变过程中与黏粒含量（<2 μm）、粉粒含量（2~50 μm）呈显著正相关关系（P<0.05）,与砂粒含量（50~2000 μm）呈显著负相关关系（P<0.05）;与土壤水分含量、毛管孔隙度、有机碳含量、全磷含量呈极显著或显著正相关关系（P<0.01,P<0.05）,与土壤容重呈极显著负相关关系（P<0.01）。主成分分析表明,土壤粉粒、土壤砂粒、土壤毛管孔隙度、土壤容重、土壤有机碳,土壤全磷在草地向灌丛地人为转变过程中对土壤粒径分形维数影响较大（P<0.05）。     

河西山地绿洲荒漠植物群落种群多样性研究——I 生态地理及植物群落的基本特征

河西山地绿洲荒漠区包括祁连山北坡中段森林草原区、张掖荒漠绿洲区和东大山森林草原区第3个地理地段，海拔在1450～4200m之间。近50年气候的变化趋势是20世纪60年代冬冷夏热春雨多；70年代冬暖夏冷，夏秋雨多；80年代至本世纪末，年平均气温偏低，降水量增加。相应地，祁连山发育的现代冰川今后将出现稳定乃至前进现象。黑河流量动态变化与降水量的变化趋势一致。主要植被类型有红砂荒漠、山地荒漠草原、典型草原、寒温性针叶林、高山灌丛及高山流石滩植被等。祁连山北坡产高等植物1064种。植物区系从区第特征上可以分为两个区系小区，即祁连山坡中段、东大山森林草原区和河西荒漠区。东大山与祁连山北坡中段属于同一个植物区系类型，是一个年轻衍生的温带植物区系，区系发生在晚第三纪至第四纪。河西荒漠区是一个古老的植物区系。维管植物生活型谱组成中，地面芽植物占优势，其次是高位芽植物、一年生植物、隐芽植物和地上芽植物，分别占60%、17.6%、11%、6.5%和4%。植物生活型谱表现出明显的垂直地带性变化格局。     

塔里木河流域上游生态输水后植被覆盖度与遥感影像变化的对比

试验采用2000年和2006年的CBERS一1影像数据,通过归一化植被指数(NDⅥ)计算,分析比较输水前后塔里木河流域上游地区植被覆盖度及植被类型面积的变化,结果表明:生态输水后该地区的植被盖度总体呈现上升趋势,但部分草地、林地、灌丛被开垦为农田。     

基于遥感分析13年来石羊河上游山区植被变化研究

NDVI是监测区域植被生长状况及植被覆盖度最常用的指标。基于2002和2015年9月上旬植被生长期内的Landsat TM遥感卫星影像,以ENVI 5.2软件为影像处理工具,分别获取两期影像的NDVI,研究内陆河石羊河流域上游祁连山山区植被覆盖度的变化;利用主成分分析法对两期影像进行了监督分类,获得各植被类型的面积以及变化情况。结果表明,2015与2002年相比,石羊河上游地区高覆盖度、中等覆盖度、低覆盖度植被面积均有所下降,分别下降了18.4%、13.4%、10.1%,而极高覆盖度和极低覆盖度面积均有所增加,分别增加了0.5%、26.6%。NDVI差值植被指数结果显示,上游地区植被发生退化的面积为6935.6154 km²,占总面积的51.26%,而发生改善的面积为6595.2834 km²,占总面积的48.74%。通过监督分类获得的各植被类型的面积显示,乔木林面积增长显著,13年间增长了108.75%,但是灌木林和草地的面积缩小严重,分别减少了49.87%、19.78%。祁连山石羊河流域上游森林植被在13年间呈现退化趋势。     

锡林浩特市不同景观类型草地对气候的响应

基于锡林浩特市气温、降水、NDVI、海拔、地形地貌等数据,将其划分为9个景观类型,在景观尺度上对NDVI变化及对气候的响应、不同景观在不同时空尺度上植被生长状况差异等进行研究。同时,选取6个特征年,结合景观空间差异对研究区草地的适应性、脆弱性及敏感性进行划分,分析不同年份水分状况的景观响应。结果显示,降水、海拔、温度的综合效应导致了景观时空分异。温度高、水分较好的景观类型受气候影响较小,温度较高、水分条件差的景观类型比其他景观更加脆弱。低温、水分充足的景观类型更喜好高温气候。气候暖干化大背景下,水分条件优越区将是畜牧业发展重要依赖区域。“暖湿型”气候年份,所有景观草地生长状况都达到了最高值,“冷湿型”气候年份所有景观植被生长状况都受到了抑制;“暖干型”气候年份对水分优越景观类型起正效应,对高温、水分条件差的景观产生负作用。     

内蒙古锡林河流域草地生态系统土壤保持功能及其空间分布

草地生态系统是陆地表面最大的生态系统类型,其土壤保持功能对于维持敏感而脆弱的草地生态系统服务具有重要意义。在遥感和GIS技术支持下,采用改进的通用土壤流失方程(RUSLE)对内蒙古锡林河流域的土壤保持功能及其空间分布特征进行了研究。结果表明,全流域年土壤保持总量为1.65×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为168.18 t/hm²;流域土壤保持功能从上游至下游呈递减趋势;草甸草原的土壤保持功能最高,农田和典型草原其次,沙地植被和草甸最差;草地生态系统的土壤保持功能随植被覆盖度的增加呈非线性增长。可见,提高草地植被覆盖度,保持典型草原生态系统的结构与功能的完整性,有助于维持锡林河流域草地生态系统服务和区域生态安全。     

锡林郭勒盟草地MODIS-NDVI植被指数和估产牧草产量季节变化特征——以2005年4-9月的变化为例

利用新一代卫星遥感数据TERR/MODIS,结合地面调查数据,以内蒙古自治区锡林郭勒盟草地为研究区域,分析了草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种代表性草地植被指数和草地生物量的季节变化特征,以2005年4-9月时间变化为例,较详尽地反映草地在其生长期内各个阶段植被指数和草地生物量的变化趋势,进而反映草地牧草生长发育状况.     

祁连山北坡及河西走廊蝶类垂直分布及群落多样性研究

1998-2004年,对祁连山北坡及河西走廊蝶类的垂直分布进行了调查,依据植被、海拔、气候、土壤等不同因子将该地区蝶类分布的生境划分为5种类型,对不同生境(垂直带)蝶类区系组成及群落多样性进行了研究。结果表明,祁连山北坡及河西走廊蝶类共有128种,分属8科74属,不同生境蝶类群落的组成中,科、属、种3级组成顺序大致为:高山亚冰雪稀疏植被带<走廊绿洲、山地荒漠带<亚高山灌丛草甸带<山地草原带<山地森林草原带。不同等级的多样性指数结果排序基本一致:山地森林草原带>山地草原带>亚高山灌丛草甸带>走廊绿洲、山地荒漠带>高山亚冰雪稀疏植被带,多样性指数与物种丰富度相关(r=0.987 8,P＜0.01),而与均匀度不相关(r=0.377 4,P＞0.05)。 G-F指数可以简便而有效地反映昆虫区系中物种多样性信息,同时使用Shannon-Wiener 指数和 G-F指数,将科、属多样性与物种多样性综合考虑,较为全面地评价了蝶类群落多样性。各垂直带之间相似性系数较低,蝶类垂直分布差异非常明显。     

疏勒河上游冻土区高寒草地NDVI分布特征及制约因素分析

全球变暖对多年冻土最直接的影响就是地温升高和活动层厚度增大,导致表层土壤含水量减少,从而对多年冻土区植被产生影响。以祁连山西段干旱－半干旱区的疏勒河上游地区为研究对象,分析不同冻土类型区高寒草地归一化植被指数（NDVI）的分布特征及变化趋势,建立不同冻土类型区NDVI和地表温度（LST）的关系。结果表明,从极稳定型冻土区到季节性冻土区,NDVI呈倒“U”形分布特征;1995年以来,极稳定型和稳定型冻土区NDVI略有增加,亚稳定型和过渡型冻土区NDVI增加相对明显,植被覆盖有所增加;不稳定型和季节性冻土区NDVI减少。从极稳定型冻土区到季节性冻土区,植被生长的限制因素从热量过渡到水分。     

基于MODIS-NDVI的天山北坡中段草地动态估产模型研究

利用EOS/MODIS卫星遥感数据,以天山北坡中段山地草原带为典型研究区,进行草地生物量变化动态监测。运用植被指数最大合成法,分析了研究区草地植被指数的时空变化特征,以及植被指数NDVI与地上生物量的相关关系,建立了MODIS NDVI在山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原上不同季节的生物量动态估测模型。结果表明：3种草地类型的最优动态估产模型分别是一元线性回归模型、二次曲线回归模型、幂函数曲线模型,估产精度分别达到83.06%、90.85%、88.06%。     

贺兰山西坡草地土壤碳特征及潜在退化损失分析

本研究分析了干旱区贺兰山西坡山前草地土壤碳的分布特征及其与气候、植被和土壤因子的关系,并探讨了潜在退化状态下土壤碳的变化特点。结果表明,随着海拔的增加,土壤有机碳含量和密度逐渐增加,表现为山地草原荒漠草原草原化荒漠;而土壤无机碳、全碳含量和密度随海拔增加先逐渐增加随后有所降低。偏相关及逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与全氮显著相关,而影响土壤无机碳含量的因素因土层不同而有所差异,土壤无机碳与土壤容重显著相关,且受年降水量和年均温因子的共同影响。土壤碳密度受土壤碳含量的影响大于土壤容重。另外,当各高海拔草地群落潜在退化为低海拔草地群落时,土壤有机碳含量及密度变化较大,呈减少趋势,无机碳和全碳表现不一致,但当草地类型发生改变时,两指标减少幅度较大。上述结果表明,草地退化对土壤有机碳和无机碳影响显著,且土壤无机碳受土壤母质的影响也强烈。