澜沧江流域卫星产品降尺度与融合方法

卫星降水产品具有覆盖范围广、更适用于无资料区域的优势,但分辨率较低、精度不足,为获取高时空分辨率、高精度的降水数据,需对卫星产品进行降尺度,并与地面观测数据融合,以提高数据质量。以澜沧江流域为例,在综合考虑地形、地理和植被等要素的基础上,建立地理加权回归（geographic weighted regression,GWR）模型对热带降雨测量卫星（tropical rainfall measurement mission,TRMM）和基于人工神经网络的遥感降水估计-气候数据记录（precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks-climate data record,PERSIANN-CDR）产品进行空间降尺度,再采用集合卡尔曼滤波算法,将地面气象站点经反距离加权插值法（inverse distance weighted,IDW）插值后的数据作为融合算法观测值,对降尺度后的TRMM、PERSIANN-CDR数据进行融合,以进一步提高降水数据精度。结果表明：...     

基于不同时间尺度的喀斯特农业干旱时空演变特征及驱动探测——以贵州省为例

为提高喀斯特农业干旱监测的准确性和进一步揭示其驱动机制,基于MODIS-NDVI/LST数据,利用地理加权回归模型对GLDAS土壤水分进行降尺度研究;并基于SSI对农业干旱进行识别,分析不同时间尺度农业干旱时空演变及联合概率特征;最后运用地理探测器揭示喀斯特农业干旱驱动机制。结果表明：(1)20年间,贵州省不同时间尺度的干旱强度整体上呈减弱趋势,干旱面积也呈减少趋势;干旱强度和干旱频率在空间上呈西高东低分布格局。(2)干旱联合特征值呈秋季>冬季>生长季>夏季>全年>春季规律,说明贵州省秋冬容易发生较高强度和较多面积的农业干旱。(3)岩溶发育强度、降雨和海拔是喀斯特农业干旱主导驱动因子,与其空间分布有较强的耦合关系;不同因子交互作用对SSI均呈双因子增强和非线性增强,且各因子之间无显著性差异的组合较少,说明农业干旱是因子之间协同的结果。研究结果可为喀斯特农业干旱监测和防旱抗旱措施的制定提供参考依据。     

基于不同水文学方法的河流生态基流研究——以渭河甘肃段为例

[目的]明确渭河甘肃段生态基流推荐值,揭示不同水文学方法计算渭河甘肃段生态基流的适用性,进而为渭河甘肃段生态基流保障提供参考。[方法]基于北道水文站近65年月径流资料,采用Tennant法、传统年内展布法、改进年内展布法及基流比例法对渭河干流甘肃段的河流生态基流值进行了计算对比。[结果]Tennant法计算的渭河甘肃段控制站生态基流应控制在1.12～12.38 m³/s;传统年内展布法计算生态基流应控制在0.72～4.13 m³/s;改进年内展布法计算的渭河甘肃段控制站生态基流应控制在1.48～8.19 m³/s;基流比例法计算的渭河甘肃段控制站生态基流应控制在1.76～12.37 m³/s。4种方法计算得出的河流平均生态基流分别占多年平均流量的16.89%,6.59%,12.69%,15.83%。[结论]基流比例法与改进年内展布法对于非汛期基流分配效果较为良好,基流比例法计算结果可作为渭河甘肃段生态基流推荐值,未来应加强河道的生态基流保障研究。     

利用日光诱导叶绿素荧光监测水稻叶片叶绿素含量

快速准确地监测作物叶片叶绿素含量对于研究作物光合作用、氮素营养以及胁迫状况至关重要。该研究基于不同品种、不同密度、不同氮素水平的水稻田间小区试验,分别获取冠层和单叶的辐亮度光谱、反射率光谱及生理生态指标等,计算日光诱导叶绿素荧光（Sun-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF）指数和植被指数,进一步基于线性回归和辐射传输模型2种方法来建立叶绿素含量监测模型,评估多个叶绿素监测模型的精度及适用性。结果表明,1）在冠层尺度,冠层761 nm处SIF强度（F761）与冠层叶绿素含量相关性最高,决定系数（Determination coefficient,R2）为0.72,略高于表现最好的红边叶绿素指数（Red edge Chlorophyll index,CIred edge）（R2=0.63）;2）在单叶尺度,归一化下行SIF指数（↓FY NDFI）与单叶叶绿素含量相关性最高,R2为0.77,比表现最好的上行荧光产量双峰比值指数（↑FY687/↑FY741）R2高出0.10,与表现最好的植被指数CIred edge效果相当（R2=0.81）;3）基于SCOPE（Soil Canopy Observation, Photochemistry and Energy fluxes ）模型反演水稻冠层叶绿素含量的验证R2为0.57,均方根误差（Root Mean Squared Error,RMSE）为56.54 μg·cm-2,效果差于PROSAIL模型（模型检验的R2为0.91,RMSE为22.59 μg·cm-2）;4）单叶Fluspect-B模型反演水稻单叶叶绿素含量的验证R2为0.55,均方根误差RMSE为19.45 μg·cm-2,效果差于PROCWT模型反演结果（R2为0.72,RMSE为6.42 μg·cm-2）。综上,SIF指数在监测冠层和单叶叶绿素含量时效果较好,基于SIF的辐射传输模型也可以用来反演水稻冠层和单叶的叶绿素含量。研究结果可为SIF监测作物叶绿素含量提供理论依据,并对未来利用SIF进行植物光合作用研究提供理论支持。     

黄土高原水蚀风蚀交错区沙地枯落物的水源涵养功能

[目的] 明确黄土高原水蚀风蚀交错区枯落物对沙地水文效应的影响,为该地区退耕还林后生态水文效益的评估提供理论依据。[方法] 以小叶杨（Populus simonii）、柠条（Caragana korshinskii）和白羊草（Bothriochloa ischaemum）枯落物覆盖样地为研究对象,并以裸沙地作为对照,利用熵权法探究枯落物覆盖对沙地水源涵养功能的影响。[结果] ①枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率和最大吸湿比均表现为：白羊草>小叶杨>柠条,但枯落物持水量和拦蓄量则表现为：小叶杨>柠条>白羊草。②枯落物覆盖降低了土壤容重,提高了总孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和平均入渗速率。③水源涵养功能综合评价值表现为：柠条枯落物覆盖样地（0.889）>小叶杨枯落物覆盖样地（0.484）>白羊草枯落物覆盖样地（0.228）>裸沙地（0.038）。④稳渗速率、土壤有效持水量和土壤非毛管孔隙度的水源涵养功能权重比例最高,分别为15.3%,14.8%和14.8%。[结论] 枯落物有效地改善了沙地水文效应,在优化水源涵养功能的条件下,建议适宜种植灌木,可搭配种植乔木和草本植物。     

咸海中下游流域水质空间分布特征及其与土地覆被的关系

中亚咸海流域的资源和环境问题一直是全球关注的热点。为揭示咸海流域水环境变化及其成因,本文利用2019年中下游流域21个采样点水质数据,通过主成分、聚类和秩次等多元统计分析方法相结合,分析了水体的基础理化属性、氮磷营养元素、其他元素和离子等20种指标的空间分布特征,辨识了该流域主要水质类型、空间分布及成因,探索了不同空间尺度土地覆被类型对水质类型的影响。结果表明:1)电导率、总溶解性固体物质和离子浓度越往河流下游数值越高,其中在咸海最大;不同形态磷元素浓度在阿姆河中游较高,硝态氮浓度在锡尔河较高;碳元素浓度也在阿姆河,特别是阿姆河下游三角洲地区较高。2)所有采样点水体根据水质指标相似性聚类可划分为3种综合性水质类型。第1类型为水质指标浓度均偏低的水体,分布在锡尔河中游和咸海;第2类型为氮磷营养元素浓度偏高的水体,分布在阿姆河中下游;第3类为碳元素和离子浓度均偏高的水体,分布在咸海。第1和2类型水体的元素浓度主要受荒漠地区岩石风化过程控制,阴阳离子来源于硅酸盐岩和蒸发岩的风化;第3类型水体主要受气候干燥导致的蒸发-结晶过程控制,阴阳离子除来源于硅酸盐岩和蒸发岩的风化外,还受碳酸盐岩风化影响。3)当各采样点缓冲区半径从0.5 km增加到10 km时,对第1类型水质浓度变化影响显著的土地覆被类型逐渐从荒地变为水域、灌木、草地和农田与植被混合,其中水域的影响最大;第2类型水质浓度变化与土地覆被类型无显著性关系;对第3类型水质浓度变化影响显著的土地覆被类型从水域变为水域、农田与植被混合等,其中水域的影响最大。因此,咸海流域水质浓度变化与当地干旱缺水和蒸发剧烈等气象条件以及土地覆被类型有密切关系。为改善咸海中下游流域水环境状况,在增加中下游河道流量和咸海的补给,减弱下游和咸海蒸发-结晶作用的同时,还需加大河岸带的植被修复和退耕还林还草,特别是在阿姆河和锡尔河中下游农业区、咸海等地区。     

黄河三角洲农田土壤含水率空间变异特征研究

基于传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌水前、后田块尺度下土壤含水率的空间变异性。结果表明,除灌水前10～20cm土层土壤含水率呈非正态分布外,其余各土层含水率均服从正态分布;随着土层深度的加深,灌水前、后各土层含水率均逐渐增加;除灌水前20～40cm土层及灌水后10～20、20～40cm土层土壤含水率呈中等变异性外,其余各土层均呈现弱变异特征;除灌水后20～40cm及40～60cm土层属于指数模型外,其余各土层含水率最优拟合模型为球状模型;灌水前、后各土层含水率均表现为强空间自相关性。     

黄土高原雨水资源化潜力与时空分布特征

为了缓解黄土高原干旱缺水与水土流失并存的现状,基于可变下渗容量模型计算了整个黄土高原近40 a逐月雨水资源化潜力,并对各分区可利用潜力大小、构成及其时空变化特征进行了对比分析.结果表明:黄土高原可利用雨水资源化潜力总量较为可观;土壤有效水是雨水资源化潜力的主要组成部分;雨水资源化潜力较丰富的黄河河龙区间、泾洛渭流域和汾河-伊洛沁河流域,其地表径流占雨水资源化潜力比例相对较高,该区域同时又是黄河泥沙主要来源地,可重点研发和应用降雨径流汇集、蓄存和集雨补灌等技术,以达到合理调控利用地表径流、减缓水土流失的双重目的;近40 a各分区雨水资源化潜力均呈现出略微下降趋势,但该趋势并不显著;黄土高原雨水资源化潜力空间上呈由东南向西北递减趋势,可利用潜力较大的区域主要分布在黄河中游地区.     

北京西山地区大山雀与其它鸟类种群种间联结分析

引入2*2列联表联结指数法,用固定样带法月连续全天定位调查数据,以森林鸟类广布种山雀科大山雀(Parus major)为目标种,研究了北京西山地区该种与留鸟、夏候鸟、冬候鸟、旅鸟的种间联结关系,结合前人关于营巢行为、取食行为、生态位等方面成果分析了产生联结的原因,首次确立了鸟类群落种间联结的研究方法。结果表明： （1）用固定样带法月连续全天定位调查,引入2*2列联表以日尺度的定性数据检验与测定联结度,与月尺度的联结频率结合起来,分析鸟类群落的种间联结是可行的;鸟类群落的种间联结具有时间与空间尺度的双重属性,鸟类群落的种间联结度不仅是鸟类群落时空结构与格局的表征,同时,反映了鸟类群落的动态性,而且,鸟类群落的种间联结对栖息的植物群落具有依赖性与关联性。 （2）日尺度上,选择χ2统计量、PCC与PC指数相结合进行种间联结检验、测度,能充分反映鸟类群落的种间联结特征,但由于鸟类的居留、繁殖、迁移等季节动态性特征,种间联结度存有不确定性。 （3）月尺度上,鸟类总体种间联结8月份为显著负联结,其余各月为显著正联结;根据PCC联结度的月联结频率,可将鸟类划分为正联结组、正负联结均较弱组、负联结组;大山雀与留鸟、夏候鸟、冬候鸟、旅鸟等不同居留型的联结关系,随着种数的减少,显著联结种对、联结度、联结复杂程度呈递减趋势。大山雀与留鸟的联结：与鸦科鸟类呈明显正联结,与同科鸟类呈正负均等的弱联结并趋于负联结,与体型较大的雉、啄木鸟、乌鸦等鸟类呈负联结。大山雀与夏候鸟的联结：与杜鹃科四声杜鹃呈正联结,与同科的黄腹山雀、鹟科的白眉姬正负联结均较弱,与莺科的黄腰柳莺、鸫科的北红尾鸲等呈负联结。大山雀与冬候鸟的联结：与岩鹨科棕眉山岩鹨的正负联结均较弱,与鸫科的斑鸫、鹀科多种鸟类呈明显的负联结。大山雀与旅鸟的联结：与莺科鸟类由正负联结均较弱到明显的负联结。     

城市生物多样性分布格局研究进展

城市生物多样性分布格局由自然生态环境和城市化过程所决定;其动态和机理与自然生态系统迥然不同.城市生物多样性为城市生态系统提供了诸多生态系统功能和服务,对改善城市环境、维持城市可持续发展有着重要的意义和作用.城市化过程深刻改变了城市的生物多样性分布格局,导致了诸如本地物种多样性降低、外来物种多样性增加、物种同质化等一系列问题.近年来,城市生物多样性受到学界高度关注,大量研究结果既回答了一些关键性问题,又提出了诸多新的论题和挑战.分析了当前城市生物多样性分布格局研究的若干热点问题,总结了影响城市生物多样性格局的主要因素,探讨了城市生物多样性格局研究方法的关键问题,指出了未来城市生物多样性研究的发展方向,特别强调了城市生物多样性的生态系统功能研究在未来城市生物多样性研究中的重要地位.