近１０年新疆草地生态系统净初级生产力及其时空格局变化研究

 基于２００１－２０１０年遥感监测和气象数据,采用ＣＡＳＡ（Ｃａｒｎｅｇｉｅ Ａｍｅｓ ＳｔａｎｆｏｒｄＡｐｐｒｏａｃｈ）模型模拟分析新疆地区草地植被净初级生产力（ＮＰＰ）及其时空变化特征。结果表明,新疆草地植被ＮＰＰ 空间分布特征受区域水热条件的制约,草地植被大体上由北向南依次出现高山与亚高山草甸、平原草地、草甸、荒漠草地和高山与亚高山草地,其ＮＰＰ也逐渐由３９５ｇＣ／（ｍ^２·ａ）减少到接近０ｇＣ／（ｍ^２·ａ）。１０年间,新疆草地ＮＰＰ总量平均值为５６．４７ＴｇＣ。新疆不同草地类型的ＮＰＰ存在较大差异。其中,草甸的平均ＮＰＰ最高,为１５５．２９ｇＣ／（ｍ^２·ａ）;荒漠草地的平均ＮＰＰ最低,为５７．６８ｇＣ／（ｍ^２·ａ）;总体表现为草甸＞ 高山与亚高山草甸＞ 平原草地＞ 高山与亚高山草地＞荒漠草地;新疆地区草地植被ＮＰＰ整体水平较低,其中,高山与亚高山草甸、平原草地和草甸属于较低生产力的生态系统;而荒漠草地和高山与亚高山草地则属于最低生产力的生态系统。新疆主要草地植被６－８月ＮＰＰ 占全年ＮＰＰ的６３．１７％。不同草地类型的平均ＮＰＰ月际变化差异较大,均在７月达峰值。前７个月平均增长速度最快的是高山与亚高山草甸,最慢的是高山与亚高山草地;后５个月平均下降速度最快的是草甸,最慢的是荒漠草地。除草甸呈增长趋势外,其他４种草地类型的平均ＮＰＰ 总体上表现出一定的下降趋势,其中,平原草地的平均ＮＰＰ下降速率最快。全区草地植被ＮＰＰ 总量在２００７ 年达最高值,为６０．２１ＴｇＣ／ａ,最低值出现在２００６ 年,为５３．４１ＴｇＣ／ａ。草甸是新疆５种草地类型中ＮＰＰ总量唯一呈逐渐增长的草地类型,而其他４种草地类型均呈下降 趋势,其中平原草地的ＮＰＰ总量下降速率最快。近１０年来,新疆全区草地植被总ＮＰＰ的年际变化较大,有进一步下降趋势。     

三江源1982-2012年草地植被覆盖度动态及其对气候变化的响应

采用1982-2012年的多源遥感数据,结合像元二分模型,分析了三江源保护区不同时期代表性河流源区不同类型草地的植被覆盖度及其动态,并研究了草地植被覆盖度对气候因子的响应.结果表明,三江源草地覆盖度整体上呈现出西北低东南高的特征,全区草地平均植被覆盖度为48.73％,黄河源草地覆盖度最高(65.45％),长江源最低(4.25％),草甸、高山亚高山草甸、平原草原、高山亚高山草原和荒漠草原的平均植被覆盖度分别为59.86％、57.390％、39.50％、33.70％和14.13％;31年间全区草地覆盖度整体上呈现上升趋势,增长速度为每年0.230％,黄河源区的增长速度最快(每年0.27％);整体而言,低温比干旱对三江源草地覆盖度增长的限制作用更强,草甸、高山亚高山草甸和平原草原受气温影响较大,高山亚高山草原和荒漠草原受降水影响较大,在月尺度上草地覆盖度对气温表现出明显的滞后效应,而对降水不存在明显的滞后效应;三江源保护区成立(2001年)后,草地覆盖度的增长速度和增长面积都有所提升,全区草地覆盖度对气温的敏感度有所升高,黄河源草地覆盖度对降水的敏感度有明显下降.生态工程和草地保护措施整体上已经取得了一定的成效,但局部草地覆盖度下降趋势有所加剧,以荒漠草原最为突出,应在今后的保护工作中加以重视.     

黑河中上游草地NDVI时空变化规律及其对气候因子的响应分析

植被动态监测以及与气候变化的耦合关系是陆地生态系统研究的热点,而草地NDVI时空动态以及影响其变化的关键气候因子分析,对于草地覆盖变化的动态机理研究具有重要意义。基于遥感和GIS技术,利用黑河流域1999-2007年SPOT-NDVI数据和气象站点数据,分析了黑河中上游草地植被NDVI的时空变化特征以及与气候因子的相关性。结果表明,黑河中上游草地植被NDVI在1999-2007年间呈明显增加趋势;草地植被NDVI增加和减少的面积分别占草地总面积的71.53%和19.43%;增加的区域主要分布在托来山、走廊南山、冷龙岭和河西走廊中段的典型草原和高寒草甸草地,减少的区域主要分布在托勒南山、走廊南山和冷龙岭的荒漠草地向非草地过渡区域;黑河中上游不同草地植被NDVI的年内变化均呈单峰型,7月份达最大值;草地NDVI与气温呈极显著正相关(r=0.942,P<0.01),与降水量呈显著正相关(r=0.922,P<0.05),NDVI与相对湿度呈不显著正相关,与日照时数呈负相关性,并且不同草地类型牧草生长的限制因子不同。近年来伴随西北地区气候向暖湿转型,黑河中上游草地植被覆盖明显增加,气温是影响研究区牧草生长的关键气候因子。     

基于RGB模式的一种草地盖度定量快速测定方法研究

盖度是研究植物群落结构的一个重要数量指标,传统目视估算法精度低且受人的影响较大。本研究分析了大量荒漠草地实地照片的RGB颜色模式特征,构造了RGB颜色判别决策树区分植被与非植被像元来计算植被的覆盖度,同时在Matlab 7.0平台上将数码照片的导入、地物判别、盖度计算、划分结果显示、对照等功能模块集成,构建用户界面友好、人机交互便捷软件模块,从而能够准确、高效地计算草地盖度,方便了草原实地调查工作。与针刺法相比,该方法计算得到的植被覆盖度最大偏差绝对值不超过5%,精度在95%以上,解决了常规人工方法中估测草地盖度工作量大、不能准确定量测定的问题。     

气候变化与人为活动对三江源草地生产力影响的定量研究

近数十年来在气候变化和生态工程实施的背景下,作为我国重要的生态屏障的三江源地区的气候条件和人为干扰都发生了明显的变化。本研究借助CASA模型和气候生产力模型,结合对土地利用/覆盖变化(LUCC)的分析,定量评估了气候变化、LUCC和草地管理措施对三江源草地净初级生产力(NPP)变化的影响。结果表明,1)2001-2012年间,三江源草地总面积增加了6749 km²,草地的平均NPP下降了5.47%,总NPP下降了5.00%。 2)由新增加的草地带来的NPP总量为1293.12 Gg C,由转出草地带来的NPP总量损失为215.42 Gg C。 3) 2012年气候总NPP比2001年下降了20.27%,而人为总NPP增加了41.51%。12年间气候变化的趋势不利于草地植被的生长,而人为活动对草地植被的负面影响力有明显减弱。4)由气候因素引起的草地总NPP变化量为-165.28 Tg C,而管理措施引起的总NPP变化量为140.03 Tg C; LUCC导致的草地总NPP变化量为2.22 Tg C。草地管理措施的改进对遏制草地退化起到了决定性作用。     

2001-2010年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系

利用MODIS NDVI数据、气象数据和植被分类数据,基于改进的光能利用率模型CASA模型对2001-2010年内蒙古不同植被类型净初级生产力(NPP)进行估算,并分析其时空分布特征及对气候因子的响应.结果表明:(1)10年间内蒙古植被年NPP的平均值为340.0 gCm-2a-1,且空间分布呈明显的经度地带性,由西向东的变化速率为每10度增加200.5 gCm-2a-1;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、草地、农田和荒漠植被的NPP平均值分别为521.9、270.3、405.7和85.3 gCm-2a-1;(3)10年间内蒙古植被NPP总量的平均值为322.7 TgCa-1,波动范围为276.8-354.4 TgCa-1.从NPP年际变化的空间分布来看,阿拉善沙漠、毛乌素沙地西部、河套平原以北地区、浑善达克沙地东西缘和呼伦贝尔平原西北部植被的NPP呈极显著上升,而内蒙古中部的草地植被NPP呈极显著下降;(4)不同植被类型NPP对气候因子的敏感性有较大差异.森林植被NPP主要受温度的限制,而农田、草地和荒漠植被NPP主要受降水量控制.     

蒙古高原草地退化程度时空分布定量研究

为了实现大面积遥感定量评估蒙古高原草地退化状况,利用NDVI数据反演1982-2013年草地植被覆盖度,并以1982-1985年覆盖度作为基准数据,计算1986-1999年和2000-2013年草地退化指数。结果表明,1986-1999年和2000-2013年,蒙古高原草地覆盖度分别达到14.60%和18.43%,呈上升趋势;1986-1999年显著(P0.05)和极显著(P0.01)增加的面积分别为298.86和189.67 km2,2000-2013年增加面积分别为443.32和92.46 km2;相对1986年,2007年的草地覆盖度最差,2001和1995年也较差,而2013年草地覆盖度最好,表现为初期一般、中期变差、后期变好且好于初期;草地退化程度方面,1986-1999年重度退化草地面积所占百分比最大,达50.35%;2000-2013年中度和重度退化草地面积百分比分别是39.42%和30.34%,总和接近70%,草地退化状况有由极重度、重度向中度和轻度转变的趋势,草地趋于好转。     

江苏沿江地区杂草稻的生物学特性及危害调查

【目的】明确江苏沿江地区杂草稻的发生现状、危害和生物学特性,掌握其鉴别方法。【方法】采用目测法和样方法点面结合,调查江苏沿江地区6个市的28个县（市、区）的直播稻田杂草稻的发生率、发生密度、综合危害指数,定点研究6个地点的杂草稻生物学特性及其危害性。【结果】杂草稻在各县（市）的发生率从78%-100%不等,发生密度最低的县（市）约2株/m2,平均最高约9株/m2,综合危害指数都在20%以上,导致栽培稻减产8.3%-82.3%;泰州、扬州和常州的危害相对更重。综合6个地点的调查结果显示杂草稻与栽培稻主要区别为：杂草稻的叶环和叶耳呈紫红色,植株基部褐色;苗期生长旺盛,分蘖力强、分蘖角大于栽培稻20°以上,株高高出8-10 cm;株型松散;单株结实量高于栽培稻3倍以上,繁育系数显著高于栽培稻,但结实率较低,为78%-86%,千粒重仅为18.93-20.10 g;成熟期早1月左右并显早枯。【结论】江苏沿江地区的杂草稻发生量大且危害严重;杂草稻与栽培稻有形态学差异;杂草稻的分蘖初期、扬花期是人工拔除的适宜时期。