21世纪以来河南省植被覆盖变化及气候驱动解析

借助MODIS NDVI数据和气象插值数据,采用一元线性回归、Hurst指数及相关分析等方法,从年际尺度探讨河南省21世纪以来植被覆盖时空变化规律,并分析其对气候因素的响应特征。结果表明:河南省植被覆盖区域差异较大,NDVI频度呈单峰结构;近16年来,河南省大部分地区植被覆盖呈现增加趋势,10年平均增速约为4%(P0.01),且阶段性明显;河南省植被变化的同向特征强于反向特征,植被覆盖整体上呈持续改善态势,但郑州、洛阳、焦作等市域局部地区存在持续减小现象;年平均温度的上升是平原区植被覆盖增加的主要驱动因子,但升温尤其是年平均最高温度增加抑制了山区植被生长,植被覆盖对气候因子的敏感程度地域异质性明显。     

蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布及其与细根的关系

采用分层挖掘法对东川蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布特征及其与细根的关系进行了研究,结果表明:除全钾外,土壤表层养分含量相对优越,集聚现象明显,随土层深度的增加土壤养分含量降低且趋于贫瘠;3年生新银合欢林土壤养分表聚程度、土壤养分状况明显优于20年生,20年生与9年生基本一致;新银合欢细根主要集中于0—100cm土层,0—20 cm土层富集明显,且在垂直剖面上呈对数函数递减。回归分析显示,土壤养分(碱解氮、速效磷、有机质、速效钾和全氮)与细根质量间存在极显著的线性关系,其中速效磷同细根质量关系更为密切,在一定程度上决定着新银合欢细根根系的空间分布。     

融合光谱和空间特征的土壤重金属含量极端随机树估算

针对高光谱遥感土壤重金属含量估算研究中光谱特征信息弱、模型反演鲁棒性差的问题,提出构建污染源-汇空间特征量化污染物扩散与汇聚空间影响因子,融合光谱特征建立基于极端随机树（Extremely randomized trees,ERT）的土壤重金属含量估算模型。以济源市耕地土壤为研究区,布设采集土壤样本249个,分析了光谱特征、地形特征和污染源空间特征在土壤重金属铅（Pb）、铬（Cd）含量反演中的有效性及影响机理,采用置换重要性指数优选多源特征,通过与多种回归模型对比,评价ERT模型的预测精度。研究表明,变换后的土壤光谱特征构建ERT模型引入地形特征和污染源空间特征后精度提升显著,尤其是污染源空间特征优势更为明显,Pb的ERT模型均方根误差由43.185mg/kg下降到22.301mg/kg,下降了48.36%。Cd的ERT模型均方根误差由0.738mg/kg下降到0.371mg/kg,下降了49.73%,充分说明引入污染扩散空间特征的有效性。与其他回归模型对比,ERT估算模型在各项指标评价中优势明显,其中Pb的ERT模型的测试集R2达0.964,Cd的ERT模型R2为0.923。     

云南东川蒋家沟银合欢林区原状土抗剪强度试验分析

在中国科学院东川蒋家沟泥石流观测研究站东部银合欢林区,选择5棵不同树龄的银合欢树,于植株附近1 m之外分别挖取深2 m、宽1 m的土壤剖面,在每个剖面上按不同深度取原状土样进行剪切试验,并测定土壤相应层的含根量和机械组成。通过试验发现,原状土的抗剪强度与土体含根量、土层所处深度及土颗粒不均匀系数有着紧密关系,利用MATLAB对试验数据进行回归分析,得到各因子对抗剪强度的影响程度为:含根量>不均匀系数>深度;同时得出,在一定程度上,此区域原状土的抗剪强度与含根量、不均匀系数及深度均呈正相关。     

蒋家沟泥石流区新银合欢细根固土效应

以蒋家沟泥石流区不同龄级新银合欢根系为研究对象,在分析其垂直分布与构成特征的基础上,运用加筋原理研究其固土效应。结果显示,不同龄级新银合欢根系表聚现象明显,随土层深度的增加呈减少趋势,约80%集中在0—120cm土层范围内;细根（D≤1mm）在整个细根根系中所占比例较大,决定着整个细根的分布趋势;10年生新银合欢D≤1mm细根较5年生增幅明显,15年生1mm     

泥石流源区新银合欢林地土壤微团聚体分形特征

采用统计分析手段研究了泥石流源区新银合欢林土壤微团聚体分形特征及其与土壤养分之间的关系。结果表明:土壤微团聚体分形维数随土层深度的增加呈现出增加趋势,0-40cm土层尤其明显;大粒径微团聚体(0.02mm)构成土壤微结构的主体;0.02mm粒径可作为土壤微团聚体分形维数的临界值,大于这一粒径的微团聚体含量越多,土壤微团聚体分维值越小,反之,分维值越大。土壤微团聚体分形维数与土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾呈显著负相关,这说明土壤微团聚体分形维数能够客观地表征本区新银合欢林土壤肥力状况,从而为抑灾林管理提供依据。     

水分胁迫及土壤质地对新银合欢幼苗根系生长的影响

新银合欢是生物措施治理泥石流的重要树种,但在金沙江干热河谷的泥石流源区,干旱少雨和土壤砾石含量高已成为新银合欢生长的主要限制因子。为揭示新银合欢幼苗在生境中的抗逆特性,利用盆栽模拟试验,从水分胁迫和土壤质地的角度研究了非生物因素对新银合欢幼苗根系生长的影响,结果表明:对根系生长的影响水分胁迫程度大于土壤质地状况;在相同土壤质地条件下,水分胁迫程度与根系长度、累积表面积及根尖数量均呈负相关;在相同土壤水分条件下,低砾石含量的土壤对根系生长的促进作用总体优于高砾石含量的,但在极端水分条件下这种差异不明显;低砾石组和高砾石组对根系生长构成限制条件的土壤水分含量分别在8.25%、11.46%以下。     

基于GEE云平台和数据融合的地表覆盖产品制作方法

地表覆盖产品是地理国情监测、生态系统评估、国土空间规划等活动的重要基础数据。GEE、PIE、微软行星云等遥感计算云平台具备丰富的数据源和强大算力。利用GEE云平台融合多套公开产品制作训练样本,可以显著降低产品更新的成本和周期,具有重要研究价值。本文以淮河流域为例,将欧洲航天局(ESA)和美国环境系统研究所(ESRI)存储在GEE平台上的2020年分辨率10 m地表覆盖产品作为训练样本数据源,选用Sentinel-1雷达和Sentinel-2多光谱影像构建特征空间,利用随机森林分类方法制作分辨率10 m的地表覆盖产品。为验证方法效果,进行了2组对比实验。实验1随机抽取1 116个公开产品类别一致的样点作为训练样本,并通过目视解译方式验证本文产品与多套公开产品的精度。结果显示,本文产品总体精度为80.35%,相较于公开产品的总体精度提升2.89～8.94个百分点,局部刻画也更加精细;在Sentinel-2基础上加入雷达影像,总体精度提高3.52个百分点,雷达影像辅助效果明显。实验2设置8组不同数量的训练样本,并分别以人工判读、ESA、ESRI、DW、GlobeLand30为参考数据源,研究...     

泥石流源区新银合欢细根质量动态与垂直分布特征

 以中国科学院东川泥石流观测站人工林中3、5、9、14和20年生新银合欢为研究对象,采用分层挖掘法对距树干1.0 m处细根质量动态与细根质量密度分布进行研究。结果表明:新银合欢细根质量在相同范围剖面中并非随树龄的增加而单一增大,而是先减小后增大;不同树龄细根质量密度最大值都出现在0～20 cm土层,呈现出明显的表聚特征,但随树龄的增加,根系集中化特征减弱,表现为向深层化扩张、均匀化方向发展;细根质量密度与土层深度相关性关系明显,垂直分布特征遵循指数函数分布,其中根径D≤2 mm细根在细根分布特征中起主导作用,而2 mm<D≤5 mm细根对细根分布特性影响不大。研究结果可为生物措施防治泥石流提供重要依据。