基于遥感的生态服务价值测算与土地利用动态变化

生态服务价值是反映一个区域生态环境状况的优劣和整体生态效益大小的重要概念与指标。根据研究区土地利用特点和生态系统类型特征,选取适合研究区的植被净初级生产力、植被覆盖度等生态参数,利用Landsat TM遥感影像、地面观测、气象数据、统计资料等数据,建立了基于遥感定量测算的生态服务价值评估指标与评估模型,对研究区单项和单位面积生态服务价值进行了定量计算。结果表明:研究区在2000-2010年10年间,随着不同土地利用类型之间的相互转换,研究区生态服务价值总量呈逐渐减少的趋势。其中,耕地生态服务价值减少了11.92%,湿地减少了11.75%,总价值减少了5.74%,虽然林地、水域和滩涂的生态服务价值有一定程度的增加,但是未能改变研究区总体生态服务价值不断减少的趋势。在此基础上分析了研究区生态服务价值时空变化规律,揭示了其土地利用与生态服务价值变化之间的内在关系。     

气候因子和地表覆盖对沿海滩涂土壤盐分动态的影响

为探明气候因子对沿海滩涂表层土壤盐分季节性变化规律的影响,并探讨植被和秸秆覆盖对滩涂土壤脱盐效果及控盐的作用。2014年5月—2015年5月,在江苏沿海滩涂盐碱地(中重度盐分),设置4种处理进行田间试验,分别为对照(裸地,CK)、秸秆覆盖(覆盖量为15 t·hm-2,SM)、植被覆盖(PC)和植被+秸秆覆盖(覆盖量为7.5 t·hm-2,PC+1/2SM),监测了气候因子和表层土壤盐分的季节性动态变化。结果表明:1)在沿海滩涂裸地中,土壤盐分具有一定程度的季节性规律,表现为在10—12月具有明显的积盐效果,且在10月EC1︰5达到最大值为3.90 d S·m-1。2)相关分析表明:采样前7 d降雨累积量与土壤盐分变化有着极密切负相关关系;气候因子的多因子及互作逐步分析表明:降雨量增加可以促进土壤脱盐作用,大气温度升高可加剧土壤盐分表聚,降雨量和大气温度的互作效应增加会对土壤盐分累积产生正效应。3)地表覆盖(包括PC和SM)显著地改变了气候因子对土壤盐分动态变化的影响,累积降雨量和大气平均温度与土壤盐分无显著相关性,且大量秸秆覆盖对滩涂表层土壤脱盐具有更明显的效果。因此,在沿海气候向暖湿方向发展的趋势下,综合考虑脱盐及控盐作用,选择适量秸秆覆盖(如覆盖量15 t·hm-2)或适量秸秆覆盖结合植被种植覆盖,同时充分利用沿海地区降雨量集中的特点,可能是未来滩涂盐碱盐渍土快速脱盐和土壤改良的重要措施。     

黑龙江省热量资源变化及其对作物生产的影响

气候变暖背景下,热量资源变化势必对寒地农作物生产环境、生长发育及种植制度产生重要影响。本文利用黑龙江省1971—2014年67个观测站逐日气象资料,计算了≥10℃活动积温和≥0℃活动积温(以下简称积温)及无霜期等农业热量指标,采用线性倾向率、累计距平、M-K检验和经验正交函数(EOF)方法等统计方法,分析了热量资源变化特征及突变特征,以及对农业生产的可能影响。结果表明:≥10℃积温和≥0℃积温分别以86.7℃?d?(10a)-1和80.5℃?d?(10a)-1的速率显著增加,无霜期呈延长趋势[倾向率为3.8 d·(10a)-1];≥10℃积温和无霜期在1993年发生突变,突变后二者初日提前,终日延后。≥10℃积温和≥0℃积温的增加幅度西部大于东部,无霜期延长幅度中西部大于东北部,农业热量资源变化幅度大的地区亦是热量敏感区域。热量资源增加对农业的影响,表现在农作物适宜生育期延长;适宜水稻和玉米种植的区域向北、向西扩张,大豆种植重心北移;原适宜种植极早熟、早熟品种的区域逐步被中熟、中晚熟品种替换。热量增加使水稻、玉米和大豆三大作物产量的进一步提高成为可能。     

北京市3种道路防护林春季滞尘规律研究

[目的]研究不同道路防护林的滞尘能力及滞尘的动态变化和空间分布规律。[方法]在春季对3种道路防护林(油松林、圆柏林、银杏林)距道路不同宽度的滞尘量进行连续观测,对比3种道路防护林滞尘能力,分析降雨、极大风速、相对湿度、PM10等因子对滞尘动态的影响以及3种道路防护林滞尘的空间分布特征。使用单位叶干质量滞尘量(mg·g-1)表征叶面滞尘能力。[结果]表明:(1)3种植物叶面滞尘能力差异显著,圆柏银杏油松,分别为4.79±0.20、2.48±0.07、1.42±0.04 mg·g-1,单株和单位林分面积滞尘量均为圆柏林油松林银杏林;(2)3种道路防护林在外界影响下滞尘量处于动态变化之中,油松林具有比银杏和圆柏林更高的滞尘稳定性;(3)降雨量较低时3种道路防护林滞尘量均增加,降雨量较高时3种道路防护林滞尘量均降低,油松和银杏林的滞尘量更容易受降雨影响而降低;随着风速增大,3种道路防护林滞尘作用不断加强,风速继续增大时,油松和圆柏林滞尘量均有减少,银杏林滞尘量仍有显著增加。(4)3种道路防护林滞尘量在五环路侧(北)均高于香山路侧(南),油松和圆柏林均呈现为道路防护林中间位置为最低点,银杏林中间位置滞尘量最高。(5)油松和圆柏林滞尘量外部比内部变化大,银杏林滞尘量内部比外部变化大。[结论]道路防护林的滞尘效益受树种、林分结构、所处环境、天气条件等多方面因素共同影响,在营建和管理过程中应充分考虑各种因素,充分发挥滞尘作用。     

基于MaxEnt模型的毛红椿适生区预测

[目的]了解环境因子对毛红椿适生区分布的影响,为其资源保护、引种及其人工林的发展提供参考。[方法]基于MaxEnt模型能利用现存不完整、小样本、离散型分布数据构建物种适生区预测模型,用受试者工作曲线线下面积(AUC)检验预测模型的精度,面积越大精度越高等优点,本研究应用毛红椿在云南的分布数据及1个地型因子和6个气候因子,来构建其适生区分布模型。[结果]毛红椿适生区分布MaxEnt模型平均训练AUC和平均测试AUC分别为0.891、0.885,说明对毛红椿适生区的预测是可靠的;降水量变异系数和最干季度降水量是决定毛红椿适生区分布的主要因子,年均气温变化范围、最冷季度平均气温、最湿季度降水量、最冷季度降水量是次要因子。在当代和未来(2050S、2070S)气候变暖条件下(RCP2.6情景),云南省和全国适生区面积计算结果直观、定量的反应了全球变暖对毛红椿适生区变迁的影响。[结论]预测云南省及全国的毛红椿适生区随全球变暖而小幅萎缩。     

气候变化对牧草生长发育的影响研究综述

牧草作为草地生态系统的特殊群落,对气候变化响应十分敏感,因此,牧草生长动态及其与气候变化相互关系一直是草原管理及研究的重要内容。本文系统归纳了近几十年来国内外气候变化对牧草生长发育的影响研究进展和成果,提出了当前研究存在的问题:资料密度和序列长度不够;单一气候因子及其多因子协同影响选择方法困难;缺乏系统的集成方法,机理模型较少或半统计半机理模型共存。并探讨了气候变化对草原生态系统研究领域的重点任务,深入研究站点资料转化成面域资料技术及多源资料融合或资料同化技术;集中力量研究多个因子综合影响牧草生产技术方法;建立能完整反映气候要素对牧草生长发育综合影响的机理模拟模型;制定科学的、开放性的、动态的草原管理方案。为草原生态平衡和可持续发展提供科学依据。     

离体嫁接红地球葡萄试管苗的光合特性日变化

测定不同砧木嫁接红地球葡萄及自根苗红地球的光合参数日变化,以探讨嫁接亲和性与光合速率的关系。结果表明,亲和性高的嫁接组合红地球+贝达光合速率最高,而亲和性一般的嫁接组合红地球+双优光合速率次之,亲和性弱的嫁接组合红地球+LDP294光合效率最低。4个葡萄嫁接组合的净光合速率日变化均为双峰型,在13:00时出现"光合午休"现象。嫁接葡萄组合红地球+双优、红地球+贝达的水分利用效率高于嫁接组合红地球+LDP294。净光合速率在每天11:00时达到最高峰。     

干旱区内陆河流域典型灌区土地利用变化与耗水量研究

【目的】以阿克苏河灌区为例,研究干旱区内陆河流域土地利用变化与耗水量的关系,为干旱区土地资源开发与保护提供科学依据。【方法】基于2000~2014年TM遥感影像,运用GIS技术和土地利用模型,结合灌溉用水量和土壤含水量的变化趋势,分析近15 a阿克苏河灌区土地利用/覆被变化现状以及耕地扩张与灌区耗水量的关系。【结果】阿克苏河灌区土地利用变化明显,灌区耕地面积以159.8 km²/年的速度增加,以塔河灌区耕地增加最为明显;随着灌区耕地面积的急剧增加,灌区内耗水量加大;灌区内土壤含水量减少,平原荒漠区的一些浅根系荒漠植物因干旱胁迫死亡,中、低覆盖草地面积大幅下降,灌区外围荒漠化风险加大。【结论】在全球变暖背景下,耕地面积的不断扩大,是导致灌区耗水量增加的主要原因。     

气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势。上述各要素分别于1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。     

基于去趋势分析的中国温带旱柳开花始期对气候变暖的响应

为了更准确地揭示植物在物候水平上对气温变化的响应与适应机制,在去气温和物候时间序列趋势的基础上,建立日尺度的气温?物候回归模型,分析中国温带地区40个站点1986-2011年旱柳开花始期对气温变化的响应与适应机理。结果表明：中国温带地区77.5%的站点旱柳开花始期呈提前趋势,相应的敏感时段春季气温则呈上升趋势（0.8±0.5℃·10a-1）。其中,75%的站点物候期或气温时间序列存在显著变化趋势。进行去趋势处理后,17.5%的站点相关性发生变化,去趋势前其相关性较低,去趋势后,表现为显著负相关;模拟的均方根误差（RMSE）从去趋势前的5.5d降至去趋势后的4.9d,说明去趋势方法能提高气温-物候响应关系诊断的精确度。基于去时间序列线性趋势的气温－物候回归模型,得到92.5%的站点旱柳开花期与敏感时段春季气温呈显著负相关关系,即随着气温的升高,旱柳开花期呈提前趋势,其线性响应速率为-2.5±2.1d·℃-1。