基于遥感的中国草地生产力初步计算

草地生产力研究对于评估草地生态系统食物供给具有重要意义.在基于MODIS的2001年l km中国陆地生态系统土地覆盖类型产品和植被净初级生产力(NPP)产品,运用各种草地生产力计算模型,初步计算了当年中国各草地生产力指标.计算得到:2001年,中国草地生态系统产干草1.44亿t,理论载畜量为1.08亿个羊单位,潜在食物供给为羊肉308.92万t.结果表明,基于遥感的草地生产力计算方法机理性较强,现势性好,可在较短时间内获取大范围年度草地生产力指标,其计算结果较为符合中国草地生产力的实际分布情况.     

利用气象卫星AVHRR资料监测新疆北部天然草地牧草产量

采用1992～1994年牧草产量资料、NOAA/AVHRR资料分析了北疆主要天然草地牧草产量与卫星植被指数的变化特征,结果表明牧草产量和卫星植被指数都存在周年变化,用卫星植被指数可以较好地反映牧草产量的年际变化和不同类型天然草地的牧草产量差异,但对草甸草地和草原草地的监测效果比对荒漠草地监测效果好,利用实测资料建立了新疆北部主要天然草地牧草产量遥感监测模型     

基于遥感和GIS的密云水库上游土壤侵蚀定量估算

密云水库是当前北京唯一的一个地表饮用水源。其上游地区的水土流失一方面将造成土地退化和农业生态环境恶化，另一方面将导致大量泥沙淤积水库，会使水质受到污染，缩短水库使用期限，所以其上游的水土保持生态环境对于水源涵养和水库水环境具有重要意义。该文利用遥感数据，获取水土流失的植被和土地利用信息，收集降雨资料和土壤数据，在通用土壤流失方程的框架基础上建立区域土壤侵蚀模型，对密云水库上游2001年和2002年土壤侵蚀量进行定量估算，认为利用遥感和降雨数据，实现密云水库上游土壤侵蚀量的年度估算是可行的。     

利用GIS与TM资料集成技术估算龙游县早稻面积

提出利用GIS 与TM资料集成技术估算中国南方丘陵山地早稻种植面积的方法。该方法首先利用ARC/INFO对土地利用现状图进行数字化，建立拓朴关系后将其转化为栅格，然后进行投影变换，使土地利用现状图、行政图、TM数据具有相同的坐标，最后利用土地现状图，提取水田分布图，对水田分布图进行分类估算早稻种植面积。不同方法比较结果表明：非监督分类法不能用于提取丘陵山区的水稻种植面积；只用TM资料估算龙游县早稻面积，与统计数据相比，平行六面体分类法、最大似然分类法精度分别达到82.83%和59.95%；而用GIS 与TM资料集成技术对水田分布图进行分类估算早稻面积，平行六面体分类法、最大似然分类法的估算精度分别达到93.98%和60.65%，所以利用平行六面体分类法对南方丘陵山地早稻种植面积估算是可行的。     

基于作物生长模型和遥感数据同化的区域玉米产量估算

为了将遥感观测到的玉米生长期间作物冠层方向反射波谱的时间序列变化信息用于区域玉米产量估算,该文将时间序列中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据和高空间分辨率LandsatTM遥感观测数据相结合,以叶面积指数(LAI)作为耦合作物生长模型(crop environment resource synthesis-Maize,CERES-Maize)和植被冠层反射率模型(scattering by arbitrarily inclined leaves,SAIL)的关键参数,提出了将耦合模型与时间序列遥感观测数据同化进行区域玉米产量估算的方案。该文选择吉林省榆树市为研究区,采用MODIS和LandsatTM2种尺度数据集,利用SCE-UA(shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona)算法分别进行玉米产量同化估产研究,得到玉米单产空间分布的估计结果,结合遥感估算的种植面积求算榆树市玉米总产量。结果表明,与玉米统计总产量相比,2007、2008和2009年遥感数据同化估算的总产量误差分别为9.15%、14.99%和8.97%;与仅利用CERES-Maize模型模拟得到的产量误差相比,3a间遥感估算总产量的误差分别减小了7.49%、1.21%和5.23%,且采用MODIS和TM遥感数据估算的玉米产量表现了其空间差异性。利用榆树市3a间玉米产量的明显差异,分析了时序遥感数据对作物长势和产量变化信息的表达能力,同年份内时序归一化差值植被指数越大,对应的玉米产量越高;年际间遥感观测反射率的差异通过数据同化方法能够反映年际间玉米产量差的变化。该文提出的玉米估产方案为将来进一步结合多源遥感数据、植被冠层反射率模型与作物生长模型进行区域玉米估产研究提供了参考。     

利用卫星遥感和GIS技术进行昭通地区土壤侵蚀调查研究

在分析了昭通地区土壤侵蚀成因和规律后,本研究选择了植被盖度和坡度作为确定土壤侵蚀等级的主导因子。利用1999年昭通地区TM卫星图像进行判读,提取植被盖度、土地类型和土地利用方式等信息;从地形图提取坡度信息;最后应用地理信息系统(GIS)的通用软件工具ARC/INFO7.11和AR-CVIEW3.2进行土壤侵蚀等级的空间分析,得到了土壤侵蚀等级空间分布图。根据土壤侵蚀等级图的统计分析结果对长防林(云南部分)实施后产生的生态效益尤其是土壤侵蚀的治理作出了科学评价。     

用遥感和GIS技术评价留用地的土壤特性

美国国会确定留用地保护项目（CRP）的最初国的是为减少农用地边缘的土壤侵蚀。全美目前有2.43×1.06hm2农田登记纳入该项计划。对该项目减少侵蚀的有效性评价将对其令后的实施修订有很大应用价值。在堪萨斯州Finney县利用卫星图像导出土壤使用和覆差情况图。通过地理信息系统（GIS）将该图与计算机编程的土壤探测信息（SSURGO）结合，对每种利用地块类型（去除了该县的最高侵蚀系数和最易受侵蚀的地块）土壤特性和侵蚀系数进行分析，该研究表明CIS和遥感技术对评价和监测该留用地保护计划有许多优点。     

牧草产量的遥感估算与载畜能力研究

为了切实保护草地生态环境,实现草畜平衡,以畜牧业大省青海省为例,利用经过GPS定位的青海省牧草地面观测资料,分析牧草产量与NOAA/AVHRR植被指数NDVI之间的关系,分类建立青海省牧草产量估算线形模型与指数模型.模型的拟合结果良好,相关系数平方(R2)超过0.67.大部分时次的地面实测值与遥感估算值所处的产量等级基本一致,模型精度可以应用于大范围的牧草产量预测.根据牧草遥感估测结果,计算分析青海天然草场的载畜能力.结果表明,青海省县级天然草地年最高载畜量基本呈南高北低的态势.南部大部分县以及北部的祁连县在100～200万只绵羊单位之间,海西州和海东大部分县在50万只绵羊单位以下.     

基于秸秆补饲的青藏高原草地载畜量平衡遥感监测

为了快速准确地掌握青藏高原草地生产力/产草量及草畜平衡情况,促进藏区草地资源可持续利用,实现青藏高原生态与生产协调发展,有必要对青藏高原不同行政区域天然草地及补饲后的载畜能力和草畜平衡问题开展研究。该研究首先结合MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据、青藏高原草地类型图、气象数据、土壤质地数据等数据,利用改进的CASA(carnegie-ames-stanford-approach)模型,对青藏高原草地产草量进行了估算,并分析了青藏高原草地天然产草量的空间分布情况。然后利用草谷比法估算了青藏高原饲用秸秆资源量及空间分布情况,计算得出各县市可利用的秸秆资源的载畜量情况。最后根据草地产草量、秸秆资源载畜量和实际载畜量,利用草畜平衡模型,模拟得出各县市的超载过牧情况。结果表明:2010年,青藏高原年产草量区域差异十分明显,西藏年产草量最大为2642.89万t,青海藏区次之,为2 307.60万t;云南藏区最低,为37.36万t。青藏高原天然草地总载畜量为8 363.04万只(羊单位,以下同),其中,青海省藏区为2 889.10万只,西藏为2 789.35万只,四川藏区为1 854.10万只,甘肃藏区为796.42万只,云南藏区为34.09万只。青藏高原饲用秸秆资源量为372.16万t,其中青海藏区和西藏的饲用秸秆资源总量占整个藏区的74.77%;其他3个省份的可饲用秸秆总量比例仅占25.23%。青藏高原饲用秸秆资源可饲养牲畜293.53万只,其中青海省藏区为172.48万只,西藏为46.80万只,四川藏区为31.94万只,甘肃藏区为19.69万只,云南藏区为22.65万只。青藏高原各县市超载过牧十分突出。在未补饲情况下,超载率超过5倍的县市占7.69%,2~5倍的占13.46%,1~2倍的占28.84%,超载率小于1倍的占38.82%,未超载的仅占11.19%。通过补饲秸秆资源,未超载过牧的县市比例未发生变化,但各县市的超载过牧情况有所改善。超载率超过5倍的县市比例下降了3.2个百分点,2~5倍的下降了4.49个百分点,1~2倍的增加了5.49个百分点,超载率小于1倍的增加了2.2个百分点。因此,今后青藏高原需根据草地资源及饲用秸秆资源的承载能力严格控制牛羊的养殖数量,实现生态环境和畜牧业的可持续发展。     

湖北省秸秆和畜禽粪污还田化肥替减潜力与环境承载力分析

湖北省畜禽业规模化养殖水平显著提高,秸秆资源量逐年提升,农业废弃物还田不仅可以减少农业面源污染,还可以减少化肥施用。该研究将湖北省分为5个种植区域(即鄂东南低山丘陵区、鄂北低山丘岗区、鄂西北山地区、鄂中平原区以及鄂西南山地区)。基于2019年-2020年统计数据,收集不同区域主要畜禽(猪、肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡)的存栏量、出栏量以及饲养周期,主要农作物种植面积和经济产量,计算湖北省畜禽粪污的养分供给量,评估不同区域的畜禽养殖现状是否超过土地承载畜禽粪污的最大容许数量。根据不同农作物的草谷比以及秸秆养分含量,计算出湖北省农作物秸秆的养分资源量以及养分还田量。湖北省不同区域畜禽养殖量均未超出当地最大承载容纳量,其中鄂北地区的土地承载力指数最高,达到了0.35～0.78,鄂中地区的土地承载力指数仅在0.17～0.54,有较大的空间来发展畜禽养殖业。2019年湖北省畜禽粪污养分资源量分别为36.89万tN、14.03万t P₂O₅、52.06万tK₂O。按照畜禽粪污肥料化还田率65%计算,畜禽粪肥的养分还田总量分别为23.9...     

Influences of continuous grazing and livestock exclusion on soil properties in a degraded sandy grassland, Inner Mongolia, northern China

Overgrazing is one of the main causes of desertification in the semiarid Horqin sandy grassland of northern China. Excluding grazing livestock is considered as an alternative to restore vegetation in degraded sandy grassland in this region. However, few data are available concerning the impacts of continuous grazing and livestock exclusion on soil properties. In this paper, characteristics of vegetation and soil properties under continuous grazing and exclusion of livestock for 5 and 10 years were examined in representative degraded sandy grassland. Continuous grazing resulted in a considerable decrease in ground cover, which accelerates soil erosion by wind, leading to a further coarseness in surface soil, loss of soil organic C and N, and a decrease in soil biological properties. The grassland under continuous grazing is in the stage of very strong degradation. Excluding livestock grazing enhances vegetation recovery, litter accumulation, and development of annual and perennial grasses. Soil organic C and total N concentrations, soil biological properties including some enzyme activities and basal soil respiration improved following 10-year exclusion of livestock, suggesting that degradation of the grassland is being reversed. The results suggest that excluding grazing livestock on the desertified sandy grassland in the erosion-prone Horqin region has a great potential to restore soil fertility, sequester soil organic carbon and improve biological activity. Soil restoration is a slow process although the vegetation can recover rapidly after removal of livestock. A viable option for sandy grassland management should be to adopt proper exclosure in a rotation grazing system in the initial stage of grassland degradation.     

陕北黄土区退耕还林（草）地土壤质量特征及其对降水的响应

为了解陕北黄土区退耕还林（草）地土壤质量差异特征及其对降水的响应,该研究沿370～470 mm的降水梯度,选取了陕西省吴起县境内的王洼子（370～395 mm）、大吉沟（440～445 mm）和白豹（460～470 mm）3个降水梯度区作为研究区,并结合土壤质量指数法,定量评价降水梯度区广泛栽植的刺槐林（Robinia pseudoacacia）、沙棘林（Hippophae rhamnoides）和草地的土壤物理结构、持水性、盐碱度、碳汇指标以及速效养分指标方面的综合得分,明确植被恢复后土壤质量随降水梯度的变化特征。结果表明：1）降水量、植被类型以及二者的交互作用对土壤指标影响显著（P<0.05）。2）在460～470 mm降水量区,刺槐林对土壤质量改良效果最好,其土壤质量综合指数为0.829,其次为沙棘林（0.808）,二者土壤质量均达到肥沃水平,且差异不显著,草地土壤质量综合指数最低为0.679,土壤质量为较肥沃水平;在440～445 mm降水量区,刺槐林、沙棘林和草地的土壤质量综合指数分别为0.672、0.764和0.527,其中刺槐林和沙棘林下土壤质量达到较肥沃水平,草地土壤质量等级为中等水平;在370～395 mm降水量区,3种植被类型土壤质量综合指数由大到小表现为沙棘林（0.792）>刺槐林（0.433）>草地（0.270）,沙棘林土壤质量等级最高为较肥沃水平,其次为刺槐林和草地,二者土壤质量分别为中等水平和贫瘠水平。3）在370～470 mm降水梯度内,3种植被类型土壤质量综合指数均随着降水量的减少而降低,其中沙棘林土壤质量综合指数变异系数较低为2.34%,刺槐林和草地土壤质量综合指数变异系数较高,分别为25.27%和34.34%。该研究结果可为陕北黄土区不同降水梯度下的植被恢复与重建等林业生态工程实施提供数据支撑与理论支持。     

Using Cs‐137 fingerprinting technique to estimate sediment deposition and erosion rates from Yongkang depression in the karst region of Southwest China

Understanding the erosion and deposition rates is very important for designing soil and water conservation measures. However, existing methods of assessing the rates of soil loss present many limitations and are difficult to apply to in karst areas, and there is still very little data in this areas. Karst depressions comprise geomorphologically important sources and sinks for sediments and can provide the long‐term history records of environmental changes. But there have been few similar studies focused on its sediments in the world. In this paper, the Cs‐137 technique was employed to estimate the sediment deposition rate of karst depression to assess the surface erosion. The results indicate that the average deposition rate, deposition amount and specific deposit yield for the Yongkang catchments since 1963 were estimated to be 4·32 mm y⁻¹, 3·16 t y⁻¹and 20·53 t km⁻² y⁻¹, respectively. The results obtained were consistent with the actual monitoring data of local runoff plots, and confirm the validity of the overall approach. So it was suggested that the mean specific sediment yields of 20 t km⁻² y⁻¹ can be representative of the soil loss rates in the regions. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

水氮添加对内蒙古多伦县退耕还草地生物量、 生产力及其分配的影响

以内蒙古多伦县退耕还草地为研究对象,调查了施肥[N10:10 g(N)?m?2?a?1]和加水(180 mm?a?1)对其植被生物量、生产力和分配方式的影响,并与围封草地作比较。结果发现:1)施肥使退耕还草地地上生物量增加近1倍;加水使退耕还草地地上生物量提高17%~37%,但未达到统计显著性;2)无论施肥还是加水都没有显著影响退耕还草地地下生物量,加水使其地下净初级生产力(BNPP)提高35%~90%;3)施肥降低了退耕还草地根冠比和地下、地上净初级生产力比(BNPP/ANPP),而降水增加对两个指标无显著影响;4)施肥使退耕还草地禾草类植物比例增加,生物量均匀度降低;加水处理后,退耕还草地的杂类草生物量提高128%,而优势种猪毛蒿(Artemisia scoparia)和蒙古冰草(Agropyron mongolicum)的地上生物量对加水处理不敏感;5)水肥处理后,退耕还草地总生产力、根冠比和生物量远小于围封草地。表明水氮添加对退耕还草地生物量的影响主要在地上部分,且与物种组成有关。     

山西省西山地区退耕还林还草后续产业的发展与保障问题分析

本文通过随机抽取5个典型县区的有关数据,从退耕与林草建设的模式入手,利用比较和综合分析的方法,分析了山西省西山地区以林牧业发展为主的退耕还林还草后续产业的现状和趋势,以及后续产业发展的保障性等问题。结果认为,从整体上看,山西省西山地区退耕还林还草后续产业发展过程可分为倒退式发展(2000—2003年)、明显加快发展(2003—2006年)和迅速发展(2006—2009年)3个时段。选定的典型县区总体情况表明,在区域耕地减少、人口增多的情况下,粮食总产量和人均粮食产量均有所增长,表明典型区域耕地质量明显提高和后续产业持续发展的趋势;从典型县区个案情况看,在某一定时段内粮食总产量和人均粮食产量均出现不同幅度的负增长态势,也显示了该区后续产业存在严重的发展问题。最后提出了稳定耕地数量、保障人均粮食拥有量是后续产业发展的根本,以及需要进一步分析的主要问题。     

Contribution of fertilisation,precipitation, and variety to grain yield in winter wheat on the semiarid Loess Plateau of China

Wheat yield is influenced by fertilisation, precipitation and variety, among other factors. There is limited research identifying the most important factors affecting wheat yield and assessing their relative importance in the long run. In this study, we evaluated the contribution of fertilisation, precipitation and variety to wheat yield using a long-term field experiment (1984–2014) on the semiarid Loess Plateau in China. The experiment consisted of six treatments: fertilisation with nitrogen (N), phosphorus (P), manure (M), NP, NPM, and a control without fertilisation. We monitored the yield of three varieties of winter wheat over time and assessed the changes in grain yield, soil properties, fertiliser-contribution rate (FCR) and precipitation-use efficiency (PUE) with different fertilisation treatments and precipitation patterns. Stepwise multiple linear regression was used to identify the most important factors affecting wheat yield and examine their relative importance. The results showed that fallow-season precipitation and annual precipitation (AnP) positively correlated with wheat yield in the N, M, NP, and NPM treatments. The amount of fertilisation, AnP, and monthly precipitation of February and September were included in the linear regression model; however, the influence of variety on yield could be ignored. With 30 years of fertilisation, soil organic matter, total nitrogen, and available potassium levels with NPM was higher than the control by 70.6%, 70.5%, and 319.2%, respectively. Yield, FCR, and PUE with M increased annually at rates of 89?kg?ha^?1?y^?1, 1.47?kg?kg^?1?y^?1, and 0.13?kg?mm^?1?y^?1, respectively. The yields and FCR, but not PUE, of all fertilised treatments were higher in wet than normal and dry years. The FCR with P was negative in all the three precipitation patterns. This study has implications for maximising the long-term winter yield with various factors in the rain-fed winter wheat cropping system of the Loess Plateau.     

利用Landsat热红外遥感调查广西平果县石漠化现状和变化特征

喀斯特石漠化是我国西南地区严重的生态问题,通过对喀斯特地区岩石热特性的探究,提出基于热红外遥感的石漠化监测方法.以平果县为研究区,利用2006年Landsat 5和2014年Landsat 8热红外遥感影像计算亮温,参考高分影像建立典型样本区并分析样本区亮温,确定不同石漠化等级的亮温阈值,最后对全县石漠化进行等级划分,并分析平果县石漠化变化.平果县2014年石漠化分级结果显示:非石漠化占18.47％;潜在石漠化32.9％;轻度石漠化占24.8％;中度石漠化占18.94％;重度石漠化占4.89％.平果县2014年石漠化整体情况较2006年有所好转,局部区域石漠化有恶化的趋势.本研究通过确定适当的夏冬季亮温差阈值可以有效地对石漠化程度进行分级划分,该方法与已有方法相比,具有物理意义明确、方法简单有效、结果客观等优点,具有推广应用价值.