喀斯特石漠化演替中植物多样性及其与土壤理化性质的关系

为探明西南喀斯特石漠化演替过程中植物多样性演变规律、土壤理化性质的变化趋势以及土壤理化性质对植物多样性演变的影响,选取西南典型石漠化区贵州黔西县猴场为研究区,采用野外样方调查和室内试验分析方法,运用方差分析、多重比较、相关性分析等数理统计手段,研究了喀斯特石漠化不同演替阶段植物群落物种多样性、土壤理化特性以及二者的内在关系。结果显示:石漠化环境植被物种组成简单,植物多样性的4种指数均偏低,均匀度指数、多样性指数变化与石漠化等级演替有明显耦合关系;土壤理化性质在不同等级石漠化环境土壤中也具有显著差异,且随着石漠化等级的增加呈现先退化后逐渐改善的演变趋势;喀斯特石漠化土壤理化性质与植物多样性指数具有明显的相关性,喀斯特石漠化环境土壤理化性质的变化极易影响植物多样性的特征。研究结果对我国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有明显的理论意义和实践指导价值。     

近30年来川中紫色丘陵区土壤碳氮时空演变格局及其驱动因素

基于1981年全国第二次土壤普查数据和2012年555个表层土壤实测数据,探讨近30年来川中紫色丘陵区土壤碳氮时空演变特征及其驱动力。运用方差分析和回归分析对比了地形、成土母质、土壤类型、土地利用方式、植被对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)时空演变的影响。结果表明研究区1981年和2012年表层SOC含量上升110%,TN含量上升27.27%,变异系数均呈下降趋势。近30年来,SOC、TN由于受结构性因素和随机性因素共同影响变为更倾向于受随机性因素的影响,时空演变上大部分区域SOC、TN含量均有增加。近30年来土地利用方式对研究区SOC、TN时空变异的影响增强并成为主导因素,土壤类型的影响下降,地形因子的影响程度大幅下降而植被贡献率上升。全区碳氮含量及碳氮比值上升,碳氮之间的相关系数有所下降。     

粤北典型岩溶区石漠化过程中植被退化对土壤有机质和养分含量的影响

以阳山县江英镇为例,通过典型样地调查和取样分析,研究了粤北典型岩溶区石漠化过程中植被退化对土壤有机质及养分含量的影响。结果表明:(1)随着石漠化程度的加深,石灰岩植被的生境向旱生化和岩生化发展,植物群落结构越来越趋于简单。(2)石漠化过程与土壤养分状况有密切关系,随着土地石漠化的发展,土壤有机质、全N,以及碱解N、有效P、速效K含量呈现出显著下降趋势,土壤逐步贫瘠化。(3)土壤有机质和养分含量下降与植被退化形成正反馈关系,并具有退化方向的一致性和退化过程的同步性。     

北京市门头沟山区农业气候资源细网格数值模拟研究

采用地形追随坐标系中三维大气 土壤耦合模式对北京市门头沟山地气候效应进行模拟试验研究表明 ,山区气温和地表温度随海拔高度的升高而降低 ,温度场等值线大体按地形等高线方向分布。山区谷地冬季温度高于东部平原地区 ,夏季温度日变化最明显。地温场分布与近地层气温变化关系极密切 ,二者分布特征相似。山区地表相对湿度向山顶方向逐渐增大 ,山顶相对湿度较高 ,而山谷相对湿度则较低。低层风矢量分布受门头沟山区“X”型沟谷地形的影响 ,白天近地层风有向山脊、山顶辐合且形成谷风趋势 ,而夜晚则有向山谷辐合形成山风趋势     

贵州东部石漠化地区不同生态模式下土壤氮素变异特征

以贵州东部石漠化地区不同生态模式下土壤为研究对象,采集了林地、草地、农用地和退耕还林地的土壤样品,进行室内分析。结果表明：土壤有机质、氮素水平总体较低,其含量随植被覆盖率的提高而上升,随土壤侵蚀程度的加强而降低,且退耕土壤氮素水平随退耕年限增加而提高。据此结论,该区域可在自然条件下恢复土壤氮素肥力。     

贵州西部喀斯特石漠化环境下土壤氮磷变异特征

贵州西部地区是石漠化非常严重的地区,在喀斯特石漠化的大环境下,研究分析土壤氮磷特征对该区域生态恢复与治理石漠化有十分重要的意义.采集了贵州西部地区不同石漠化程度、不同利用方式的土壤样品,进行室内理化分析.结果表明:土壤有机质、全氮、全磷、速效磷含量总体较低,以无明显石漠化地区最高,随石漠化程度的加深而降低,但土壤有机质、全氮在极强度石漠化地区略有提高.在不同利用方式下,以林地土壤含量最高,随植被覆盖率的降低而降低,随垦殖率的提高而降低.     

区域尺度喀斯特区石漠化强度对土壤流失的影响

石漠化和水土流失是西南喀斯特区突出的生态问题,制约着社会经济的发展。目前,石漠化与土壤流失的耦合关系尚未系统探明,石漠化强度评价因子植被盖度、土层厚度和基岩裸露率的交互作用如何影响土壤流失知之甚少。基于石漠化现状的调查,采用RUSLE模型、Getis?OrdGi*、地理探测器等方法,测算了贵州喀斯特区土壤侵蚀状况并识别了冷热区分布,量化了石漠化强度评价因子与土壤侵蚀之间的关系,解析了因子组合对土壤流失的交互影响。结果表明：1）贵州喀斯特区土壤侵蚀以中度和微度侵蚀为主,平均土壤流失率17.69 t/(hm2·a),侵蚀热区（重点防治区）主要集中在贵州西部经济相对欠发达区,侵蚀冷区（轻微区）则主要集中在黔北遵义市和黔中贵阳市等经济相对发达区。2）土壤流失随石漠化强度评价指标植被盖度、土层厚度的增加呈降低趋势,随基岩裸露率的增加则呈增加趋势;石漠化与土壤流失之间并非简单的线性关系,而呈复杂的非线性关系,3个评价因子分别以三次曲线函数、指数函数和反正弦函数拟合优度最高。3）石漠化强度评价因子对土壤流失空间分异的解释力依次为植被盖度、基岩裸露率和土层厚度,且因子组合对土壤流失的交互影响均呈非线性增强,其中基岩裸露率与植被盖度的交互作用起主导作用,其次是土层厚度与植被盖度,基岩裸露率与土层厚度的解释力最小。研究结果可为喀斯特区水土流失、石漠化的协同防治提供理论参考。     

基于文献计量的贵州喀斯特地区石漠化等级土壤养分状况分析

明确贵州喀斯特地区不同石漠化等级土壤养分状况,为石漠化防治和生态系统恢复提供参考。收集公开发表的涉及贵州不同石漠化等级土壤养分的研究论文,对有关数据进行整理和分析。研究发现:(1)随石漠化等级增加,土壤容重不断增加,0.001 mm黏粒含量有下降趋势,0.05 mm砂粒含量则有增加趋势,但不同石漠化等级之间黏粒和砂粒含量均无显著差异;(2)土壤有机质、全氮、全磷、速效养分含量均表现为无石漠化(ND)轻度石漠化(LD)中度石漠化(MD)重度石漠化(SD),随石漠化等级增加呈幂函数下降,衰减速度为有机质有效磷碱解氮全氮速效钾全磷,从无石漠化到轻度石漠化演替过程土壤养分下降幅度最大;(3)土壤有机质和全氮与其他土壤理化指标之间极显著相关,且对石漠化地区土壤肥力贡献极大,可作为表征土壤-石漠化关系的敏感性土壤指示因子;(4)不同土地利用方式对石漠化地区土壤养分影响明显,土壤养分高低为林地草地耕地。土壤养分和地表植物群落结构与石漠化演替进程密切相关,贵州喀斯特石漠化地区增加地表覆盖度和开展有机培肥对防止土壤退化和石漠化生态恢复具有重要意义。     

粤北岩溶山区土地石漠化过程的植被特征与多样性初步研究

粤北岩溶山区是广东省石漠化土地面积最大、程度最严重的区域。为了确定石漠化对植被生产力和物种多样性的影响,选择英德市岩背镇等地为研究样地,系统地调查了不同石漠化程度的植被特征和物种多样性变化,结果表明：随着石漠化程度的加深,石灰岩植被的生境向旱生化和岩生化发展,植物群落结构越来越趋于简单。植被盖度从轻度石漠化土地94.65%,降低到极重度石漠化的12.14%以下;现存生物量同样随着石漠化过程显著降低。同时,石漠化造成物种的数量和分布发生变化,物种多样性显著降低,从轻度石漠化到极重度石漠化,丰富度指数从1.61降到0.36,除从中度到重度石漠化阶段,丰富度指数都呈显著性下降趋势;Shannon-Wiener指数从轻度到中度、极重度显著下降;而Simpson指数显著增加。植被退化是石漠化发展的重要原因和标志。     

鄂北不同程度石漠化环境植物多样性与土壤物理性质

为了探析鄂北石漠化地区植被与土壤相关性,为区域石漠化综合治理提供参考,以鄂北岩溶石漠化生态系统为对象,采用野外定点样地监测调查及室内分析相结合的方法,研究了区域性不同程度石漠化环境中植物多样性与土壤物理性质及相关性。结果表明:鄂北岩溶石漠化地区植被结构简单,群落空间结构、植物组成、植物多样性随石漠化程度增强而递减,强度石漠化植物仅有13科18属18种;石漠化程度越高,植物形态特征越相近,以铁仔、黄栌及忍冬科、豆科的带刺植被为主;石漠化土壤物理结构随石漠化等级呈退化趋势,而持水性能则是先退化后趋于稳定;环境土壤的容重、干密度、孔隙度与植物多样性显著相关,其中非毛管孔隙度同丰富度、植物多样性呈显著正相关,均匀度指数与毛管孔隙度呈显著正相关;总孔隙度、均匀度、多样性、丰富度、毛管孔隙度是基于植物多样性和土壤物理性质评价石漠化的关键指标。     

基于波段比模型的地形调节植被指数组合算法构建与验证

为消除山区植被遥感监测中的地形影响,该文根据山区主要地物波谱曲线特征和波段比模型等基本原理,构建地形调节植被指数(topography-adjusted vegetation index,TAVI)组合算法。首先,提出TAVI研究思路。其次,利用山区Landsat8多光谱遥感影像分析山区主要地物波谱曲线特征,阐释TAVI光谱原理。接着,用红光波段数据构建新的阴影植被指数(shady vegetation index,SVI),并优选比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)与SVI形成TAVI组合算法,再结合地形调节因子"极值优化"算法计算TAVI结果。最后,采用目视比较、统计分析和差值分析证明TAVI组合算法达到经大气加地形校正后遥感影像计算的NDVI的削减地形影响的效果,其与太阳入射角余弦值一元线性回归方程斜率降至0.035,相关系数降至0.075。TAVI组合算法可应用于山区植被信息和有关参数的遥感监测与估算。     

黄河源区玛曲县植被覆盖度及其气候变化研究

以MODIS—NDVI遥感数据为基础,利用像元二分模型对玛曲县2000—2010年的植被覆盖度进行估算,对植被覆盖度的时空变化特征进行分析,并探讨了植被覆盖度与降水量和气温之间的响应关系。结果表明:近10a来玛曲县植被覆盖度变化呈明显波动起伏且总体略有增加趋势,高植被覆盖度和较高植被覆盖度的数量变化剧烈,中植被覆盖度、较低植被覆盖度和低植被覆盖度分布相对稳定;不同等级植被覆盖度在各乡范围及基于地形特征的空间分布差异十分显著;在年际与生长季的变化水平上,气温与降水量都对植被覆盖度有影响,其中气温比降水量的影响更加显著。     

基于GIS的植被空间格局特征与地形因子的相关关系--以陕西省耀县为例

以陕西省耀县为例,通过GIS空间分析方法,分析了耀县植被空间分布格局与地形因子(高程、坡度和坡向)的关系,研究了植被指数随地形的变化趋势。研究结果表明,植被空间分布与地形因子关系密切,并呈现一定的规律性。     

Estimating Soil Salinity in the Yellow River Delta,Eastern China——An Integrated Approach Using Spectral and Terrain Indices with the Generalized Additive Model

Soil salinity is one of the most severe environmental problems worldwide. It is necessary to develop a soil-salinity-estimation model to project the spatial distribution of soil salinity. The aims of this study were to use remote sensed images and digital elevation model (DEM) to develop quantitative models for estimating soil salinity and to investigate the influence of vegetation on soil salinity estimation. Digital bands of Landsat Thematic Mapper (TM) images, vegetation indices, and terrain indices were selected as predictive variables for the estimation. The generalized additive model (GAM) was used to analyze the quantitative relationship between soil salt content, spectral properties, and terrain indices. Akaike’s information criterion (AIC) was used to select relevant predictive variables for fitted GAMs. A correlation analysis and root mean square error between predicted and observed soil salt contents were used to validate the fitted GAMs. A high ratio of explained deviance suggests that an integrated approach using spectral and terrain indices with GAM was practical and efficient for estimating soil salinity. The performance of the fitted GAMs varied with changes in vegetation cover. Salinity in sparsely vegetated areas was estimated better than in densely vegetated areas. Red, near-infrared, and mid-infrared bands, and the second and third components of the tasseled cap transformation were the most important spectral variables for the estimation. Variable combinations in the fitted GAMs and their contribution varied with changes in vegetation cover. The contribution of terrain indices was smaller than that of spectral indices, possibly due to the low spatial resolution of DEM. This research may provide some beneficial references for regional soil salinity estimation.     

山区植被覆盖度变化的地形分异特征——以贵州开阳县为例

植被覆盖度是生态恢复的重要指示器,研究其变化特征可为资源合理利用、生态恢复提供科学参考。以贵州省开阳县为研究区,基于landsat4-5 TM,Landsat8 OLI遥感影像,获取2002年、2019年30 m分辨率植被覆盖度数据,从阴坡与阳坡视角研究山区植被覆盖度变化和地形分异特征。结果表明:(1)2002—2019年阴坡与阳坡植被覆盖度总体呈南高北低分布,期间阴坡与阳坡植被总体处于恢复趋势。(2)研究时段内阴坡与阳坡植被覆盖度随海拔上升表现为增加趋势; 海拔小于600 m的地区阳坡和阴坡植被覆盖度差距最大; 2019年二者植被覆盖度在海拔小于600 m的地区下降明显,高于800 m的地区均有较大提升。(3)阴坡和阳坡植被覆盖度随坡度增加总体呈上升趋势,坡度大于35°后二者差异增强; 植被覆盖度增量随坡度增加总体表现为上升—下降特点。(4)阴坡和阳坡植被覆盖度随地形起伏度增加呈上升趋势。2002年阳坡各等级地形起伏度的植被覆盖度总体高于阴坡,2019年二者植被覆盖度差异性随地形起伏度上升而增强。综上,阴坡和阳坡植被覆盖度与海拔、坡度、地形起伏度呈正相关关系,二者在不同等级地形梯度上具有较大差异性。地形因子对山区阴坡、阳坡植被覆盖度的影响是多方面的,不仅从海拔和坡向上影响水热组合条件,也从坡度和地形起伏度上影响人类对山区林地资源的开发利用。     

引入地形因子的黑土区大豆干生物量遥感反演模型及验证

为了对田块尺度农作物地上干生物量进行估测,提高大豆地上干生物量反演模型的精度和稳定性,该文获取了研究区地块2016年7、8月份的SPOT-6多光谱数据,并测定不同地形坡位的大豆地上干生物量,以归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)为输入量,建立田块尺度大豆地上干生物量一元线性回归模型;加入与地上干生物量相关的地形因子,建立逐步多元回归和神经网络多层感知反演模型.结果表明:1)使用传统的单一植被指数模型预测大豆地上干生物量有可行性,但模型精度和稳定性不高.2)加入地形因子(海拔、坡度、坡向)的神经网络多层感知器模型,有较高的精度和可靠性,模型准确度达到90.4％,验证结果显示预估精度为96.2％.反演结果与地块的地形、地貌、气温和降水特征基本吻合,反映了作物长势的空间分布特征,可以为田块尺度大豆地上干生物量动态监测和精准管理,提供借科学依据.     

基于栅格数据估算侵蚀量方法在蔚汾河流域的应用

在分析土壤侵蚀形成的主要影响因子基础上,提出了基于栅格数据的流域土壤侵蚀量估算的指标模型.结合山西蔚汾河流域,以降雨、地形、沟谷密度、植被盖度、成土母质为主要影响因素,对流域土壤侵蚀量进行了估算和土壤侵蚀分级,并对土壤侵蚀量的空间分布进行了划分和分析.模拟计算结果与实测数据较为符合.     

群落尺度植被水土保持功能评价模型的构建——以大别山北麓安徽省金寨县为例

[目的]探索群落尺度植被水土保持功能评价模型,为大别山区植被水土保持与生态建设提供参考依据.[方法]基于已有研究通过文献计量法、专家经验法筛选建立植被水土保持功能初选指标(包括植被类型、植被结构、地形等30项).通过野外调查获取指标实测值,利用随机森林法、决策树法分析、衡量各指标,以指标实测值与土壤侵蚀量建立多元逐步回...     

基于GIS的高原植被空间格局与地形因子相关关系研究

以青海省境内黄河上游茨哈峡为例,运用GIS空间分析方法,对该地区的地形因子(高程、坡度和坡向)进行提取,并与植被类型图进行叠加,运用多样性指数、均匀度等植被指数分析该区植被空间分布格局与地形因子的关系,研究了植被指数随地形的变化趋势。结果表明,植被空间分布与地形因子关系密切,亚高山暗针叶林最优生长区间为海拔3290~3880 m,坡度25°~45°的阴坡;山地圆柏林则适宜生长在同样坡度,海拔3880~4470 m的阳坡;针阔混交林、高山落叶阔叶林最优生长区间分别为15°~25°,2700~3290 m的阴坡和2995~3290 m的(半)阴坡;高寒灌丛和高寒草原在各坡度和坡向分布范围都比较广。     

地形效应下的区域蒸散遥感估算

在地表起伏地区,由于受到坡度、坡向等的影响,地表能量通量表现出与水平地表不一样的特征,为了定量表征起伏地表条件下的蒸散格局,以位于陕甘宁交界区的华池县、庆城县、镇原县、西峰区和合水县为研究区,从能量平衡原理入手,对各能量通量进行了量化计算,并着重考虑了蒸散的能量来源即地表净辐射的地形效应;同时,针对研究区地表特征,确定了土壤热通量的计算方案和感热通量的参数化方案,如零平面位移、动量粗糙长度、热量粗糙长度、动量和热量的稳定度校正项等算法;在此基础上,计算了研究区的瞬时蒸散,计算结果表明采用的蒸散遥感估算方案