基于分形维数的中小河流滩地沉积物空间分布研究

以浙江省龙游县灵山港滩地沉积物为研究对象,在现场监测和室内测定的基础上,运用分形方法,分析了山丘区中小河流滩地沉积物空间分布格局及其影响因素。结果表明:滩地沉积物在空间分布上具有明显的分段、分区、分层特征。土壤分形维数从上游至下游呈增大趋势;在河道横断面上,离水0～16 m为土壤分形维数的高变幅区,离水16～49 m为低变幅区,离水49 m到滩地边界为平稳区;垂向上,0—20 cm层土壤分形维数小于20—40 cm层。砾石分形维数从上游至下游逐渐增大;在河道横断面上,砾石主要分布在离水边缘4～33.5 m范围内,在该范围内,砾石分形维数随离水距离增大而增大。沉积物空间分布差异性主要受水流、植被、采砂、滩地地形和周期性洪水等因素的影响。对于采砂严重的滩地,修复中需要考虑沉积物分布的分段、分区、分层特点,配置组成适宜的基质,保证滩地的稳定和功能的有效发挥。     

基于形态指数的山丘区中小河流滩地分类方法及演变分析

滩地是河道生态系统的重要组成部分,具有保护生物多样性、维持生态系统的动态平衡、提高河流的自我修复能力等作用,对河道水土保持与河流健康具有重要意义.为探究中小河流滩地的分类方法,笔者选取浙江省龙游县灵山港滩地为研究对象,利用ImageJ获取河道滩地几何特征参数,在计算圆形率、紧凑度、延伸率、形状率和平均曲率等基本形态指数的基础上,应用主成分分析法,获得描述滩地形态的2个主成分,以其构建平面直角坐标系,根据形态指数数对所在象限,对滩地的几何形态进行定量分析.结果表明:山丘区中小河流滩地可划分为短宽规则型、窄长规则型、窄长不规则型与短宽不规则型等4种类型;分别在2003、2010及2013年,对龙游灵山港各类型滩地的面积与数量进行统计,发现灵山港滩地面积减少约17.82％;其中,短宽不规则型滩地面积减少幅度最大,约达60.76％,且滩地几何形态明显呈窄长化与不规则化趋势.本文提出的滩地形态分类方法,能够反映滩地的纵横比例和边缘规则程度,并用于分析不同类型滩地的增长与衰退趋势.     

区域尺度河道对达里亚博依绿洲植被群落的影响

研究干旱区绿洲天然荒漠植被的分布规律和制约因素,对荒漠地区的植物保护和生态恢复提供一定的理论依据,而干旱区水资源控制着荒漠河岸植被的分布格局,河流对植被的发生、发展和演变起到决定性作用。在于田县克里雅河中下游河道基础上,应用经典统计学和相关分析法分析了达里亚博依绿洲植被群落特征同距河道远近和土壤水分数据间的相关性,探讨了区域尺度基于河流因素的植被群落特征。结果表明:距河道从近到远依次为芦苇（Phragmites australis）群落（0～200 m）、柽柳（Tamarix chinensi）群落（200～800 m）和胡杨（Populus euphratica Oliv）群落（800～1 700 m）;植物群落距河道距离与植被盖度和土壤水分呈负相关;同种植被群落植被盖度、土壤含水率与河道具有同样的相关性,而且离河道越远植被长势越差。     

论山丘区中小河流滩地生态修复体系构建

滩地具有维护河流系统健康的重要功能,开展中小河流滩地保护和生态修复是当前河流建设管理的重点和难点。以浙江省灵山港龙游段滩地生态修复实践为例,提出了"稳定为主、适度整理,因势利导、曲直相宜,滩潭相间、安全为要,自然为主、硬化为辅,资源保护、合理利用"的中小河流滩地生态修复原则和"清、整、通、护、种、景"的修复思路。通过实施安全防护、破碎化处理、水系连通、基质修复、植物修复、景观营造等措施,在灵山港龙游段滩地建立了较为完善的生态体系,成效显著。     

基于“3S”技术的和田河流域植被空间格局研究

以和田河流域为研究区,基于"3S"技术,以TM/ETM+、SPOT影像为数据源,从TM/ETM+影像上提取植被信息,同时基于高分辨率的SPOT影像对和田河流域植被空间格局及其与距离河岸的距离、河面高差间的关系进行了系统的研究,对和田河流域植被分布特征有一个更为全面的认识。研究结果表明,研究区植被覆盖度与其距离河岸的距离及河面高差呈负相关。     

砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征

土壤水分是水文循环的重要组成部分,是干旱半干旱地区植被重建和生态环境修复的重要影响因素.探明坡面土壤水分的空间分布特征,对于植被重建具有指导意义.采用经典统计学和地统计学相结合的方式,分析坡面土壤水分的分布规律、变异特征和空间结构.结果表明:1)坡面0～200 cm 土壤平均含水量介于9.93％～13.88％之间,随土...     

北江干流河岸带不同植被类型植物物种多样性分析

以北江干流河岸带4种典型植被类型(竹林、草地、混交林和桉树林)为研究对象,采用样方法调查分析其群落特征和物种多样性,运用冗余分析(RDA)探讨北江河岸带植物物种多样性与环境因子之间的关系。结果表明:北江河岸带植物物种受热带季风气候影响,植物种类繁多,共调查到59科116属136种植物,群落科属组成分散;4种植被类型的物种丰富度、Shannon-Wiener多样性和均匀度指数变化规律一致,均以混交林最高,竹林次之,桉树林最低,但各植被类型间差异并不显著,说明北江河岸带不同植被类型维持物种多样性的异质性较小,其作用更多体现在为不同物种提供栖息地;RDA结果显示,植物物种丰富度、均匀度和多样性指数与乔木层高度、草本层盖度和海拔均呈正相关,而与至河流距离和土壤含水量呈负相关,在选取的7个环境因子中,海拔对北江河岸带植物物种多样性的影响最大,土壤含水量影响次之,至河流距离影响最小。     

汾河河岸带土壤氮、磷的时空分布规律及其影响因素研究

为明晰汾河临汾段河岸带土壤氮、磷时空分布规律及其影响因素,采用现场检测、空间分析及数理统计方法,探讨了自然河岸带及强人工干扰河岸带土壤氮、磷的化学计量学特征、时空分布特征及其与土壤、水文特性的相关性。结果表明:(1)各水期强人工干扰河岸带土壤TN、TP储量及其变异系数均大于自然河岸带,自然河岸带土壤氮、磷元素的生态化学计量存在弱稳态性;(2)汾河临汾段河岸带土壤TN、TP含量随枯水期—平水期—丰水期表现为先减小后增大的趋势,横向来看河岸带近岸土壤TN、TP含量大于远岸部分,土层深度方向上TN、TP含量随土层深度增加而减小;(3)河流水质、土壤容重和土壤孔隙度是影响汾河河岸带土壤TN含量的相关因子,土壤容重、土壤孔隙度和N/P是影响河岸带土壤TP含量的相关因子。研究结果表明汾河河岸带土壤氮分布与河流水文特性有一定的响应关系,土壤磷分布与河流水文特性无明显的响应关系。     

锡林河流域植被叶面积指数时空变化特征及其对地形因子的响应

为了摸清欧亚大陆大草原重要的组成部分锡林河流域在外界环境和人类活动干扰下植被的时空变异规律及其与地形因子的响应关系,利用遥感影像数据及基于大气阻抗植被指数(ARVI)的统计模型,反演了1985—2015年4个典型代表年份的LAI,从长时间尺度上分析了LAI的时空变化特征以及地形因子对其空间分布格局的影响。结果表明:近30 a,锡林河流域LAI总体呈上升趋势,多年平均值为0.8～1.5,从上游至下游逐渐降低。植被恢复状况空间差异明显,主要发展态势为恢复。LAI在0.78～0.82,0.82～0.86所占面积比例随着海拔、坡度的升高而降低,在东南方向上的面积占比大于其他方向;LAI在0.92～1.5,1.5～3.0所占面积比例随着海拔、坡度的升高而增大,在西、西南方向上的面积占比大于其他方向。高程对LAI的直接影响效应为0.438,远大于坡度和坡向对LAI的影响。本研究可为草原型流域陆面过程及生态水文研究提供理论基础和科学依据,对于天然生态系统的健康维持、退化生态系统的恢复重建等也具有一定的参考价值。     

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤环境因子对植被分布影响研究

湿地植被生长的影响因素包括非生物因素和生物因素两部分。其中,非生物因素中对湿地植被格局影响较大的主要是水文和土壤环境因子,也是当今湿地生态水文过程研究的热点和重点。通过研究鄱阳湖典型洲滩湿地4种植物群落带下各土壤环境因子的含量变化特征,结合研究区20个植被样方的典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)排序,分析了鄱阳湖典型洲滩湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明:不同植被群落下的全氮含量有明显差异,依次为苔草带藜蒿-狗牙根带芦苇-苔草带苔草-虉草带;总有机碳与全氮含量大小在不同植被群落带的分异趋势相同,二者存在极显著相关关系;土壤全磷含量随植被群落不同的变化规律不明显;随植被群落带离湖泊水体距离逐渐减小,土壤中速效钾含量有增大的趋势,但程度较小。鄱阳湖典型洲滩湿地土壤有机碳与全氮、有效磷呈极显著相关关系,土壤含水量与土壤有效磷呈显著负相关关系,有效磷与全氮呈极显著相关关系。土壤含水量是影响鄱阳湖湿地研究区植被分布的最主要因素,土壤pH、全钾含量也是影响湿地植被分布的重要土壤环境因子。     

关帝山云杉次生林土壤的空间异质性及其与地形相关性

为揭示森林土壤空间变异特征及其变异机制,参照CTFS样地土壤采样方案,在关帝山4 hm2云杉次生林样地199个采样点进行土壤取样和测定,运用经典统计方法分析寒温性云杉林土壤pH值、有效氮、有效磷、有效钾和有机质的水平和垂直空间分布特征,应用地统计学和ArcG IS插值的方法,重点分析了0～ 10 cm层土壤性质的空间异质性及其分布格局,并基于RDA排序和方差分解定量评价地形因子对土壤各指标空间变异的影响程度和解释量.结果表明:云杉次生林土壤的pH值、有效氮、有效磷、有效钾和有机质含量呈明显的水平及垂直空间变异,0 ～ 10 cm层土壤上述5个指标的变异系数分别为8.78％、41.15％、58.36％、46.60％和48.38％;土壤变异的空间自相关范围为4.9～58.8 m,pH值和有效氮呈中等程度的空间自相关,有效磷、有效钾和有机质呈强烈的空间自相关变异;有效氮、有机质和有效钾呈相似的空间斑块状分布格局,即样地有效氮含量高的斑块中有机质和有效钾含量也高.pH值和有效磷则表现出相反的斑块分布格局;地形因子中,pH值、有效氮和有效磷受海拔影响最大,其中,海拔与pH值、有效磷呈正相关,分别解释其空间变异的40.43％和28.81％,而与有效氮呈负相关,能单独解释其空间变异的19.48％.凹凸度对有效钾和有机质的影响最大,可分别解释9.37％和6.88％的有效钾和有机质的空间变异,与这2个土壤性质指标为负相关.研究可为深入认识华北地区植物分布和物种共存提供基础依据.     

黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征——以桥子沟流域为例

为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5-8月0～ 100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响.结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72％)约3.70％,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高.土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm.两流域含水量均遵循阴坡＞半阴坡＞半阳坡,δo18的分布不符合这一规律.以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约.以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展.     

Conservation value of variable connectivity: aquatic invertebrate assemblages of channel and floodplain habitats of a central Australian arid-zone river, Cooper Creek

Rapidly expanding water resource development in arid and semi-arid zones of Australia threatens the flow regime and ecological integrity of the few large dryland rivers and their immense floodplains. Efforts to manage and conserve the surface waters of these rivers are hampered by limited scientific data on the ecology of their flora and fauna and on their responses to the high natural variability of flow regime that typifies dryland rivers. Irregular floods connect channel and floodplain wetlands to differing degrees and for varying periods of time but the ecological significance of this connectivity is poorly understood. On Cooper Creek, a large dryland river in central Australia, we explored the degree to which assemblage composition varied with connectivity and hydrological regime. Shortly after protracted regional flooding, we sampled aquatic macroinvertebrate assemblages from the principal microhabitats in 12 channel and floodplain wetlands. Ephemeral and temporary lakes tended to have fewer taxa than semi-permanent channel or terminal lake habitats. Although hydrological connection had only recently been lost for some wetlands, there was already evidence of divergence in aquatic macroinvertebrate assemblage composition. Disruption of the natural variability in connectivity and hydrological regime by excessive water abstraction or river-flow regulation threatens the ecological integrity and aquatic macroinvertebrate biodiversity of dryland rivers. Preservation of the irregular flow regime and sporadic connectivity underpins conservation of the mosaic of floodplain wetlands that play such a crucial role in the ecosystem functioning of rivers such as Cooper Creek.     

辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物持水性对比

为对比分析辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物的持水性差异,为辽西森林植被恢复提供科学依据和技术支撑,选取3个针叶林(红松林、油松林、兴安落叶松林)和3个阔叶林(榆树林、山杨林、紫椴林)下的枯落物作为研究对象,采用野外现场采样与室内浸水相结合的方法对枯落物的持水特性进行测定.结果表明:针叶林平均蓄积量大于阔叶林,其中针叶林蓄积量在14.65 ～ 17.75 t/hm2,阔叶林在8.44 ～ 16.92 t/hm2;针叶林枯落物平均厚度(2.79 cm)大于阔叶林(2.44 cm);针叶林最大持水率在148.88％ ～ 173.19％,阔叶林在145.42％ ～156.91％;针叶林有效拦蓄水量为19.47～25.59 t/hm2,阔叶林有效拦蓄水量为10.56～ 22.04 t/hm2,表现为针叶林下枯落物的拦蓄能力更强;针叶林半分解层拦蓄水量显著大于未分解层,阔叶林未分解层拦蓄水量大于半分解层;阔叶林未分解层吸水速率大于针叶林.     

基于GIS的热带县域居民点分布特征及空间格局优化——以海南省陵水黎族自治县为例

为了探究热带地区居民点分布特征及优化模式,采用Voronoi图变异系数与景观格局指数,分析海南省陵水县居民点空间分布特征,利用ArcGIS的空间分析技术,选取高程、坡向、水源、道路、城镇、商业点、居民点规模和聚集度共8个指标,使用多指标综合评价法,进行陵水县居民点人居适宜性评价及空间格局优化.结果显示:1)陵水县居民点在县级和乡镇级别均呈现高度集群模式.2)高程、坡度和道路对居民点分布有显著影响,90％以上的居民点集中在高程低于海拔100m、坡度＜6°的滨海台地及中部平原地区;60％的居民点集中在距道路距离＜500 m的范围内;城镇对于农村居民点的吸引力在2 000m以内逐级增加,2 000m以外减少,该值可作为城镇划分的参考半径.3)根据人居适宜性,将居民点分为城镇转化型、内部挖潜型、并地改造型和异地迁移型4类,并提出相应优化措施.研究成果将为陵水县居民点空间格局优化,提供可行决策依据.     

基于MODIS数据的陕西省植被净初级生产力与实际蒸散的变化关系分析

[目的]分析陕西省植被净初级生产力(NPP)及实际蒸散量(ET),为生态环境中碳循环、水循环特征提供理论支持。[方法]基于美国航天局(NASA)提供的净初级生产力产品(MOD17A3)及蒸散产品(MOD16)数据,利用GIS与数理统计等方法,对陕西省2000—2014年植被NPP与ET的时空分布特征及其关系进行分析。[结果]陕西省植被NPP与ET的分布特征均为南高北低;2000—2014年陕西省植被NPP在波动中呈现上升趋势,其中陕北地区增加最大,陕南地区增加最不显著;陕西省ET年际变化呈波动状态。植被NPP与ET空间相关性较显著,陕北地区相关系数极高,而陕南地区相关性并不显著。[结论]在较为干旱区域植被NPP与ET的关系更为密切。     

北京市灵山亚高山草甸植被群落特征

[目的]计算分析北京市灵山亚高山草甸区内自然坡面和侵蚀沟道两种立地类型上的植物群落特征差异,为侵蚀沟道植被人工修复提供理论依据和技术支撑。[方法]采用野外调查和统计分析相结合的方法,对不同立地类型上的植被群落特征进行了研究。[结果](1)Shannon-Wiener指数、Margalef指数均表现为:侵蚀沟道自然坡面,而Simpson指数、Pielou指数表现为:侵蚀沟道自然坡面;(2)侵蚀沟道与自然坡面群落相似性系数为0.884,β多样性指数为0.178,表明侵蚀沟植物群落组成与自然坡面的相似性较高;(3)自然坡面和侵蚀沟道内硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin)、苔草(Carex dispalata)的重要值和生态位宽度均较大,为主要的优势种;多数物种之间存在生态位重叠,但重叠值较小。[结论]侵蚀沟道处于演替初期,趋向于恢复到群落自然状态,硬质早熟禾和苔草为主要的先锋优势种。     

鄂西犟河流域表层土壤有机碳时空变化及其影响因素

[目的] 研究土壤有机碳（SOC）在小型丘陵山地集水区的分异规律及其影响因素,为土壤资源的可持续利用以及保护南水北调水源地提供科学依据。[方法] 基于数字高程、Landsat 8 OLI影像和2016—2018年实测土壤有机碳等数据,运用相关分析、主成分分析法等研究湖北省十堰市犟河流域表层土壤有机碳含量的时空变化,厘清其影响因子和主导因素。[结果] 犟河流域SOC含量整体呈条带状分布的格局,由东北向西南逐渐增加,呈中等强度变异。夏秋两季SOC处于流失状态,而冬季SOC含量明显增加。不同质地SOC的平均含量：石灰性冲积土 > 简育高活性淋溶土 > 不饱和雏形土。不同覆盖下SOC平均含量：农田 > 园地 > 混交林 > 针叶林 > 灌木。土壤SOC含量呈现随地表曲率绝对值增大而增大,随比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）增加而增加的趋势。[结论] 地形因子（地表曲率）是影响犟河流域土壤有机碳的主导因子,植被因子（NDVI和RVI）是次要因子。改变局部小地貌、增加林种、改善水肥管理等措施均可以提高流域土壤有机碳含量。     

晋西北不同植被类型土壤水分时空变化特征

[目的]对晋西北黄土丘陵区不同植被类型不同季节土壤水分的动态进行研究,为今后该区域植被建设过程中选择适宜的树种提供理论依据。[方法]以山西省岢岚县西北黄土丘陵区不同类型植被和撂荒地为研究对象,以当地3类有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林及撂荒地)为研究对象,系统地对旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量动态变化规律进行分析。[结果]各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明显大于4月,从土壤表层到600cm深处呈现出先增加后减少再增加的变化趋势;而干燥化程度由强到弱依次表现为:小叶杨>沙棘>撂荒地;将3种不同植被类型在0—600cm深度的土壤水分利用情况分为3个层次:土壤水分的微弱利用层、利用层(过渡层)和稳定层(调节层)。[结论]晋西北黄土丘陵区在恢复重建植被的过程中,要调整土地利用利用结构,改善乔木、灌木和草的比例,实现植被的多样化,建立合理类型的混交林和复层林,分配好种群密度,构建一个相对平衡的植物群落,保证植物耗水和环境供水处于平稳的状态。     

汶川地震灾区植被覆盖度变化与地形因子的关系

[目的]分析植被覆盖度变化与高程、坡度、坡向3种地形因子关系,为汶川地震灾区环境监测及修复、水土保持、灾害评估与防治等工作提供一定依据。[方法]通过构建汶川地震灾区像元二分模型估算植被覆盖度,分析植被覆盖度与地形因子之间的关系。[结果]高程小于3 000m的各高程带、各坡度带中平均植被覆盖度、高植被覆盖度减少,低植被覆盖度增加的比例均与高程、坡度呈负相关。高程低于500m,500~1 000m区域和坡度小于5°的区域其植被受地震影响大,恢复周期更长,截至2015年5月,尚未达到震前水平。各坡向区平均植被覆盖度,高、中、低植被覆盖度比例变化趋势较为一致,无明显差异,东、南、东南、北方向各等级植被覆盖度比例已达到震前水平。[结论]植被覆盖度与地形因子之间关系密切,植被覆盖的动态监测可以从地形变化出发。