植被指数遥感演化研究进展

近年来,众多学者对植被指数开展了大量的研究,而卫星遥感作为监测全球植被指数变化最有效的手段之一,其内涵深意还不被人们所熟知。同时,作为已经具有多年发展史且用途广泛的植被指数来说,截至目前,还缺乏一个系统性和科学性的归纳与总结。鉴于此,该研究旨在针对不同遥感数据源的主要植被指数进行了概括与总结。其中,重点探讨了植被指数的类型及其发展史、不同植被指数的遥感数据类型及来源、植被指数的影响因素及其应用领域,进而在一定程度上为相关领域的研究者提供一个系统性和全面性的参考价值及指导意义,提高其普适性和熟知度。     

基于红外热成像技术的沙冬青衰退等级划分

由于生境严酷及人类活动影响,古老孑遗物种沙冬青群落出现不同程度的衰退,生存现状岌岌可危。基于此,本研究利用红外热成像技术通过野外现地获取热红外影像,运用ENVI软件提取植被冠层表面温度,并根据"三温模型"计算植被蒸腾扩散系数hat,探明不同衰退等级下沙冬青植被蒸腾扩散系数与其光合参数(净光合速率Pn、蒸腾速率Tr及气孔导度Gs)之间的相关关系。结果表明:(1)依据hat日均值,将沙冬青植株衰退等级划分为:未衰退(hat<0. 50),轻中度衰退(hat在0. 50～0. 65),重度衰退(hat> 0. 65)。(2) Pn、Tr及Gs随hat的升高呈递减趋势。此外,各衰退等级沙冬青光合参数与hat的日变化规律相反。(3)hat与Pn、Tr及Gs能同步反映出植物的生长状态。hat与光合参数的最优回归模型为:Y=a-blnx。因此,热红外成像技术是划分沙冬青衰退程度的一种简单易行的无损伤诊断方法。     

封育措施下荒漠草原针茅植物-土壤C、N、P化学计量特征

以内蒙古希拉穆仁典型荒漠草原封育措施(完全封育、季节封育)下优势植物短花针茅及克氏针茅为研究对象,通过测定其叶片、枯落物和土壤C、N、P 含量及化学计量特征,分析封育措施下两种针茅养分变化特征及养分限制因素。结果表明:1)两种针茅叶片及枯落物C、N、P含量均表现为完全封育>季节封育,土壤N含量为完全封育(2.54 g·kg^-1)<季节封育(2.75 g·kg^-1);2)两种针茅植物叶片C/N、C/ P表现为季节封育>完全封育(P<0.05),说明完全封育降低了两种植物的固碳能力,土壤C/N与C/P均表现为完全封育(6.03、39.80)>季节封育(4.92、36.58)且差异显著(P<0.05);3)不同封育措施两种针茅叶片N/P>16,说明封育下两种针茅植物在研究区内主要受P的限制。研究结果进一步为荒漠草原可持续恢复管理提供科学指导。     

光伏电站建设对沙区生态环境的影响

[目的]研究沙漠地区光伏电站建设选址、设计规划、科学管理及生态环境建设等问题旨在为建立光伏与生态相结合的产业可持续发展提供借鉴。[方法]通过对大量文献归纳整理及相关课题研究,分析光伏电站建设期和运营期对土壤、植被、气候、动物及微生物等生态因子的影响,指出现有光伏电站在生态环境建设方面存在的不足,并对光伏电站未来的应用前景和发展方向进行展望。[结果]电站施工期会对站内植物和环境造成一些短期的不利影响。但在运营期间,由于光伏阵列的阻风固沙与遮阴增湿作用和人工管护,有利于站内植被恢复、土壤改良,沙区局地小气候的改善。[结论]今后应深入研究光伏电站对生态环境的影响机制,并制定相应的防治措施,保证生态平衡,实现光伏发电与生态环境的友好协调发展。     

基于土壤粒度参数的荒漠草原地表粗粒化过程

草原退化特征已由植被变化为主演变为土壤退化的阶段,其植被覆盖变化可在一定程度上反映退化状况与过程,探明荒漠草原不同退化阶段(覆盖度)地表风蚀状况,对合理利用与保护草地资源意义重大。以希拉穆仁荒漠草原7个覆盖度(裸地,5%,20%,40%,60%,80%和100%)下的表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量表层0—1cm土壤粒度组成,分析不同覆盖度下的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态及分形维数等粒度参数变化情况及颗粒频率分布。结果表明:(1)土壤粒度组成均以沙粒和粉粒为主,黏粒含量较低;偏度可作为有效粒度参数指标。(2)随着盖度降低,平均粒径数值越大,分选性越好,频率曲线由近于对称—正偏—极负偏转变,峰态由尖锐变平缓,分形维数先增加后降低。(3)粒径分布基本呈双峰分布,盖度越小第二波峰滞后越明显,且分布均匀程度越低,易风蚀颗粒范围为144~869μm。     

西鄂尔多斯高原5种荒漠灌丛土壤碳排放特征

为了进一步厘定西鄂尔多斯高原地区5种天然荒漠灌丛土壤碳排放的主控因子,估算灌丛土壤碳排放量,并阐明不同灌丛土壤的碳排放特征,选用5种典型荒漠灌丛林为研究对象,通过土壤碳通量ACE(automated soil CO_2exchange station)监测系统分别测定了5种灌丛土壤呼吸速率、土壤温湿度及碳排放量。结果表明:(1)5种灌丛土壤碳排放速率日动态总体呈现"不对称钟形"单峰曲线特性,峰值在11:30—13:30。5种灌丛生长季土壤碳排放速率均显著高于非生长季,其中半日花灌丛(Helianthemum songaricum Schrenk)比其他灌丛高0.76~1.67倍。土壤年平均碳排放量沙冬青灌丛为8 090.63 kg·hm~(-2)·a~(-1)、四合木灌丛7 868.16 kg·hm~(-2)·a~(-1)、霸王灌丛7 287.40kg·hm~(-2)·a~(-1)、半日花灌丛8 375.69 kg·hm~(-2)·a~(-1)和红砂灌丛7 618.47 kg·hm~(-2)·a~(-1);(2)在3种未来气候情景(低排放情景B1、中等排放情景A1B和高排放情景A2)下,5种灌丛土壤碳排放量将比基准情景高达8.30%,其中霸王灌丛变化最为明显。不同类型灌丛地土壤碳排放对气温变化的响应存在差异,但差异不显著。本研究可为全球环境变化下中国西北干旱、半干旱地区碳平衡估算提供数据基础和参考依据。     

3种低立式沙障内表层沉积物粒度特征研究

以库布齐沙漠兴巴高速南铺设3 a的3种(PLA沙障、沙柳沙障、HDPE沙障)同种规格不同材料沙障为研究对象,通过采集沙障内表层0～2 cm沉积物样品,利用激光粒度仪测定样品机械组成,分析了平均粒径、标准偏差、偏度、峰态和分形维数等参数。结果表明:(1)以中、细砂为主,其含量约为77.83%～98.00%,黏粒和粉粒的含量均不超过5%;沙丘迎风坡坡底PLA和HDPE沙障内表现为轻度风蚀,颗粒粒径偏粗;沙柳沙障自坡底到坡顶,障格内粒径逐渐增大,在坡顶处发生蚀积转换。(2)整体上沙障内沉积物分选性较差,偏度向正偏或负偏发展,峰态向尖窄发展,分形维数在1.94～2.20,优势粒级向细砂转变。(3)不同类型沙障对沉积物的影响具有一定差异性,HDPE沙障和PLA沙障内沉积颗粒分布更为广泛,而沙柳沙障则相对集中,且都趋于细化;对土壤颗粒组成优化表现为HDPE沙障沙柳沙障PLA沙障。     

3种滨藜属植物幼苗叶片对NaCl胁迫的生理响应

以灰白滨藜变种1、灰白滨藜变种2和四翅滨藜的1年生实生幼苗为试验材料,采用沙土盆栽试验,对不同质量浓度(0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1.0%)NaCl单盐胁迫条件下3种滨藜属植物幼苗叶片盐害指数、耐盐阈值及生理特性等指标进行了测定。结果表明:盐胁迫提高了3种滨藜属植物幼苗各器官Na+浓度,降低了K+浓度,灰白滨藜变种2较其他2种植物各器官保持了相对较低的Na+和较高K+浓度,有利于维持较高的K+/Na+平衡;随着土壤盐浓度的增加,灰白滨藜变种2叶片受盐害起始浓度、耐盐阈值及耐盐极限浓度均高于灰白滨藜变种1和四翅滨藜,最终确定出灰白滨藜变种1、灰白滨藜变种2和四翅滨藜的耐盐阈值分别为0.59%、0.68%和0.63%;叶片丙二醛含量、细胞膜相对透性随着盐胁迫程度的加剧而增加。经隶属函数综合评价认为3种滨藜属植物耐盐性强弱顺序依次为:灰白滨藜变种2(0.686)＞四翅滨藜(0.532)＞灰白滨藜变种1(0.102);与灰白滨藜变种1相比,灰白滨藜变种2和四翅滨藜各项生理指标特征对盐土环境的适应能力更强。      

基于土壤粒度和大风日数的风蚀风险预报

为寻求一种较为简便、广泛适用的土壤潜在风蚀风险评价方法体系,选取内蒙古中西部的吉兰太戈壁、乌兰布和半固定沙地、毛乌素沙地、武川农田和希拉穆仁草原5种典型风蚀试验区,基于数字图像技术,获取地表不可蚀颗粒含量,结合地区大风日数资料,建立土壤潜在风蚀风险指数方程,并进行实地验证。结果表明:吉兰太戈壁、灌丛地表已经处于粗化过程后期,抗风蚀能力较强,平均抗风蚀指数分别为91.40%和81.40%。由于灌丛群落的存在,乌兰布和沙漠半固定沙地土壤颗粒空间分布差异明显,导致土壤抗风蚀能力呈现不同程度的差异。毛乌素沙地风成沙物质颗粒较细,抗风蚀指数仅为13.40%,极易起沙。应用土壤潜在风蚀风险方程实地表征所得结果与实际情况吻合,与人类活动关系最为密切的农田、草原土壤潜在风蚀风险最高。研究结果可实现科学、有效地预测地表潜在风蚀风险,为干旱、半干旱地区风蚀荒漠化监测提供理论依据和技术支撑。     

内蒙古鄂尔多斯地区城市园林绿化树种优选研究

以内蒙古鄂尔多斯市不同立地条件下9种绿化树种为调查对象,采用实地踏查与历史资料搜集相结合的方法,研究了内蒙古鄂尔多斯市4个旗区3种立地条件下城市绿化树种的长势、树高、冠幅、胸径及新生枝条长度等指标,并对现有树种的优势及存在的问题进行了分析。结果表明:油松、云杉、樟子松3种树种在当地生长情况均较好,其中樟子松的长势稍好于其它2种树种,可作为今后绿化树种的骨干树种;水蜡适宜干燥环境中生长;云杉、水蜡、樟子松、国槐、金叶莸在风沙土中生长较好,而油松和金叶榆则更适宜在栗钙土中生长。