荒漠啮齿动物群落对开垦干扰的响应及其种群生态对策

开垦对功能相对脆弱的荒漠生态系统是重要的干扰,这种干扰往往导致栖息地破碎化,并对动植物群落产生强烈影响。作为荒漠生态系统的重要成分,啮齿动物群落受到开垦干扰后对环境的响应及其群落中种群的生态对策,是荒漠生态系统生物多样性及其功能维持稳定的重要基础。2006～2011年,采用标志重捕法对内蒙古阿拉善荒漠区未开垦和开垦草地啮齿动物群落格局及其不同生态对策种群的数量组成进行了专门研究。目的（1）明确开垦干扰下啮齿动物群落格局时间尺度变化;（2）验证假设：人为干扰区（开垦区）啮齿动物群落中r?对策者占据优势,未干扰区（未开垦区）以K?对策者为主;（3）依据啮齿动物群落中不同生态对策种群的数量组成来判断群落所受干扰的程度。结果表明,开垦干扰降低了啮齿动物群落多样性,改变了群落中不同生态对策种群的数量组成,种群以r?对策者为优势;未开垦区啮齿动物群落中以K?对策种群为主。开垦区啮齿动物群落受到严重干扰。     

不同材料覆盖对夏季油茶林地水热状况影响

为探讨不同立地条件及不同材料覆盖对油茶林地水热状况的影响,本研究以白膜、黑膜、谷壳、木屑和遮阳网为覆盖材料,分别在油茶林地不同立地条件区域(红壤区、未垦区和砂砾区)进行覆盖试验,旨在为油茶保水抗旱栽培提供依据。结果表明:连续干旱5 d,红壤区覆盖遮阳网地表温度较低,未垦区对照处理地表温度较低,砂砾区覆盖木屑地表温度较低,各种立地类型覆盖木屑25 cm处土壤温度最低,红壤区覆盖黑膜25 cm处土壤含水率较高,未垦区覆盖木屑25 cm处土壤含水率较高,砂砾区覆盖木屑土壤含水率相对较高;连续干旱8 d,红壤区对照处理地表温度相对较低,未垦区覆盖木屑处理地表温度较低,砂砾区覆盖木屑地表温度较低;所有立地覆盖木屑25 cm处土壤温度最低,红壤区覆盖黑膜土壤含水率较高,未垦区覆盖谷壳土壤含水率较高,砂砾区覆盖黑膜土壤含水率相对较高;连续干旱11 d,红壤区覆盖谷壳处理地表温度相对较低,未垦区覆盖木屑地表温度相对较低,砂砾区覆盖木屑地表温度较低,所有立地覆盖木屑25 cm处土壤温度最低,红壤区覆盖木屑土壤含水率较高,未垦区覆盖遮阳网土壤含水率较高,砂砾区覆盖黑膜土壤含水率相对较高。     

新疆玛河流域绿洲农田开垦后土壤环境演变分析

 【目的】研究农田开垦后土壤退化特征及演变规律。【方法】以玛纳斯河流域绿洲为例，利用定位试验、空间替代法及主成分分析法，研究分析冲积扇下部绿洲农田开垦后土壤环境的变化过程。【结果】随开垦年限的增加，农田杂草群落由耐盐性多年生植被演替为1年生植被，演替序列主要集中在6～8年，而后进入平稳阶段。土壤耕层总盐变化呈现先降低后升高的趋势，而土壤养分表现为相反变化。主成分分析表明，农田开垦后土壤质量总体表现为良性发展而后开始退化，在开垦10年土壤整体质量状况趋向最大，而后综合评价值转为负值。【结论】可将10～15年作为反映该区域土壤质量总体退化的预警期。     

三江平原湿地开垦对地表水中可溶性铁分布特征的影响

选取三江平原湿地开垦前后具有代表性的地表水类型,以空间换时间的方法对比分析了湿地开垦对地表水中可溶性铁（WSIFe）含量与形态分布的影响。结果表明,在田块尺度上,湿地地表积水、排水中WSIFe的含量均值分别为2.20、1.75mg·L^-1;开垦为大豆田后地表无积水,排水中降为1.34mg·L^-1;开垦为水田后分别增加为2.76、2.38mg·L^-1,这与使用铁含量较高的地下水灌溉有关。在区域尺度上,虽然湿地开垦导致沼泽性河流中WSIFe含量降低,但目前含量（均值为0.66mg·L^-1）仍高于黑龙江（0.34mg·L^-1）,是黑龙江WSIFe的重要来源;农田排水干渠中WSIFe含量均值为0.42mg·L^-1,也是黑龙江WSIFe的来源之一,但其贡献量低于沼泽性河流;湿地开垦减少了地表水中WSIFe向黑龙江的输出。湿地开垦后地表水中Fe^3＋的相对含量在田块尺度上出现增加,在区域尺度上有所降低,湿地开垦前后地表水中WSIFe的主要存在形态均为Fe^3＋。无论是田块尺度还是区域尺度,湿地开垦后地表水中WSIFe含量的季节变化都与灌溉活动有关。     

不同地表覆盖类型对城市地表热环境的调节

以南宁市高速环道范围内的主城区为研究对象,通过Landsat TM遥感影像反演地表温度(LST),提取归一化差值植被指数(NDVI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、改进的归一化建筑指数(NDBI),用最大似然分类法将研究区地表覆盖类型分为水体、林地、园地和建筑用地。同时将研究区按照3km×3km规格分为47个统计小区域,利用ArcGIS中的空间分析功能,统计每个小区域各地表覆盖类型的面积比例及其平均地表温度,并对两者进行相关分析。从而在像元(30m×30m)和小区域(3km×3km)2个尺度上定量研究地表覆盖类型对地表温度的影响。结果表明,在像元尺度上,地表覆盖类型的地表温度排序,从高到低依次为建筑用地、园地、林地、水体;LST与NDBI呈显著线性正相关,LST与NDVI和MNDWI呈非线性关系;LST与正的NDVI和正的MNDWI均呈显著线性负相关;在小区域尺度上,平均地表温度最高的是以建筑用地为主的15号小区域达33.2℃,平均地表温度最低的是以绿地和水体为主的36号小区域仅27.8℃,小区域的水体、林地、园地的面积比例和小区域的平均地表温度呈负相关关系,建筑用地面积比例与小区域平均地表温度呈明显正相关关系。不同地表覆盖类型对地表温度的影响不同,绿地与水体均具有降温作用,且绿地比水体降温效果好。因此,在城市规划中,通过适当设置水体和绿地可以达到调节地表热环境,缓解热岛效应的目的。     

基于结构相似度的太谷县LST空间特征

为研究地表温度(LST)在太谷县域内整体的变化规律和趋势,以Landsat8数据为基础,通过辐射传输方程计算地表温度,并利用结构相似度(SSIM)对LST空间结构及分布规律进行研究。结果表明:太谷县域内LST的空间结构特征具有明显的差异性且结构相似度对地形地貌和水热条件反应敏感,具体表现为西北平原区SSIM值高于东南山区且整体呈递减趋势。下垫面覆盖类型和人类活动在小范围内对结构相似度有一定影响,县城和过渡地带SSIM值较低,而平原耕地区域和水域SSIM值较高。引入图像结构信息的参量SSIM,可以具体描述太谷县域内LST的分布结构特征以及变化规律。     

秸秆覆盖对农田土壤磁化率测量结果的影响

【目的】土壤磁化率是环境污染监测领域的常用参数,一般在裸土表面测量。农田土壤通常覆盖有作物秸秆,本文主要研究作物秸秆覆盖对农田土壤磁化率测量的影响。【方法】在水稻田、甘蔗地1、甘蔗地2和玉米地4块试验田分别设置测量点并人为均匀叠加秸秆,测量不同秸秆材质和覆盖厚度下农田土壤磁化率,分析秸秆覆盖对农田土壤磁化率测量的影响。【结果】随秸秆覆盖厚度的增加土壤磁化率不断减小,当厚度在0~5 cm时,磁化率测量值迅速衰减,但其值可在一定程度上反映裸土磁化率;当厚度超过6 cm时,磁化率测量值衰减趋缓;当超过10 cm时,磁化率测量值趋于0。试验中大部分测量点数据可用指数模型拟合,少数测量点用线性模型拟合。分别整合水稻田、甘蔗地1、甘蔗地2和玉米地所有测量点的数据,土壤磁化率与秸秆覆盖厚度之间分别表现为指数、指数、指数和线性负相关。不同秸秆覆盖厚度所对应的检测距离是造成土壤磁化率测量值衰减的主要因素,秸秆本身材质对测量值影响很小。【结论】利用MS2D型磁化率仪测量农田土壤磁化率时,最好直接对裸土进行测量,如果有秸秆覆盖,覆盖厚度不宜超过5 cm。秸秆覆盖厚度对土壤磁化率测量值的影响可用指数或线性负相关函数模型表征。     

西南干热河谷休闲农田温度与蒸发量日变化规律及协同关系

针对西南干热河谷旱季休闲农田面积扩大的实际，选择旱季初和旱季末2个时段，研究24 h休闲农田温度与农田蒸发量的变化规律及协同关系。结果表明：休闲农田温度曲线和蒸发量累计曲线大致呈现波形函数曲线变化，随着土壤深度和农田覆盖物的增加，曲线依次向后推移，波幅也逐渐变小，表明农田覆盖物对土壤起到一定的稳温和保水作用，可明显降低农田土壤水分散失；休闲农田温度与农田蒸发量的协同函数均呈现正向协同关系，且协同系数普遍较大，随着土壤深度和地表覆盖物逐渐增加，协同关系逐渐减弱，而干旱却有利于协同关系加强，说明在气候干燥区，农田温度升高，农田蒸发量增大，温度与蒸发量的协同关系增强，农田温度仍然是农田蒸发的主要推动因素。故西南干热河谷地区要开发利用季节性休闲农田，就必须做好旱季农田土壤水分的保蓄，增加地表覆盖物，减少农田水分的无效蒸发，为休闲农田的开发利用奠定良好的水分基础。     

不同利用方式对小针茅荒漠草原土壤有机碳储量及其结构的影响

在围封、3个放牧梯度[0.50羊单位·hm~(-2)(G0.50)、0.94羊单位·hm~(-2)(G0.94)、1.25羊单位·hm~(-2)(G1.25)]和开垦5种处理条件下,对内蒙古小针茅荒漠草原土壤容重、土壤有机碳含量、有机碳密度和有机碳储量的影响开展野外监测试验,并利用核磁共振波谱法测定0~20 cm土层土壤有机碳结构。结果表明:同一土层,不同利用方式下,放牧区和开垦区与围封区相比,土壤有机碳含量、有机碳密度有降低的趋势,土壤容重有增加的趋势。随着放牧强度的增加,土壤有机碳含量、有机碳密度表现为逐渐降低的趋势。同一处理,随着土层的加深,小针茅荒漠草原土壤容重先降低后增加,而土壤有机碳含量和有机碳密度先增加后降低,在30~40 cm土层达到最大值。放牧和开垦与围封相比,土壤有机碳储量下降。其中,G1.25和开垦区的土壤有机碳储量显著(P0.05)低于围封区。随着放牧强度的增加,土壤有机碳储量逐渐降低。不同利用方式和放牧强度下小针茅荒漠草原土壤有机碳化学组分没有发生变化,各组分的相对比例出现差异。其中,烷氧碳(34.86%~37.85%)、烷基碳(26.05%~33.87%)、芳香碳(10.60%~17.69%)和羰基碳(14.57%~16.90%)是土壤有机碳结构的主要组成成分。放牧区和开垦区与围封区相比,烷基碳和羰基碳的相对比例减小,烷氧碳和芳香碳的相对比例增加,随着放牧强度的增加,烷基碳的相对比例逐渐降低,烷氧碳相对比例逐渐增加。围封草原土壤腐殖化指数最大(表现为围封区开垦区G0.50G0.94G1.25),而芳香性最小(表现为G1.25G0.94开垦区G0.50围封区),说明围封区土壤有机碳更趋稳定,在土壤固碳方面有一定的意义。     

利用单通道算法对MERSI数据进行地表温度的反演研究

选取2008年8月16日MERSI 1km遥感数据,以新民为中心截取170×170像元区域作为研究区,选用具有普适性的单通道算法对其进行地表温度的反演。结果表明:MERSI LST数值低于观测值12k左右,低于MODIS LST18k左右。虽然MERSI LST反演结果未能达到理想偏差范围,但是反演温度的趋势与实际观测值和MODIS LST趋势基本一致,最高值均出现在康平,最低值则都出现在本溪。     

冬小麦拔节期遥感监测方法研究

遥感数据因其空间连续成像和重复采样的特点,可用于区域尺度小麦拔节期监测,为冬小麦晚霜冻害监测研究提供基础数据。以河南省冬麦区为研究区,建立气象台站获取的积温与遥感获取的陆面温度（LST）累积值间的关系方程,在此基础上,将冬小麦返青-拔节期间的积温需求量转化成累积LST需求量,利用Terra/MODIS LST数据产品MOD11A2,从返青日期开始求算累积LST值达到返青-拔节期间的累积LST需求量的日期,获得拔节期开始时间。结果表明,河南省小麦拔节期开始日期集中在3月下旬至4月上旬;年际间同期气温差异会引起小麦拔节期开始时间显著波动;空间分布上,除信阳地区外,河南省冬小麦拔节期开始时间大致由南到北逐渐推迟;小麦拔节期开始时间监测值与观测值之间的误差大部分能控制在5 d之内,说明利用LST遥感数据结合积温法可以监测冬小麦的拔节期。     

新疆艾比湖流域耕地面积变化对艾比湖湖面面积的影响分析

基于1950～2009年艾比湖流域耕地面积与湖面面积历史数据和卫星影像数据,研究艾比湖流域耕地面积变化对艾比湖湖面面积的影响。结果表明,艾比湖每年3～4月湖面面积最大,而4月以后特别是7月后,湖面面积减小;2000～2009年艾比湖湖面面积最大的是在2003～2004年,湖面面积最小的是在2008～2009年,且湖面面积呈逐年减小的趋势;艾比湖流域的耕地面积不断增加,且增速逐年增长,以2005～2009年的增加速度最高;相关性分析显示,艾比湖流域耕地面积与湖面面积之间呈线性负相关,且显著相关,表明流域耕地面积的增加会直接导致湖面面积的减少。     

黑龙江流域黑河江段的水资源承载能力评价研究

根据黑龙江流域黑河江段的概况,在构建指标体系基本原则的基础上,建立了黑龙江流域黑河江段的水资源承载能力指标体系(包括3层结构和15个指标)。在充分考虑到流域的基本特点和各种方法的利弊后,用层次分析法和数理统计方法相结合的状态趋势建立评价模型,对该地区的水资源承载能力进行综合评价和综合分析。最后,提出了提高水资源承载能力的对策和建议。     

河西地区土地利用变化的生态环境效应研究

1990~2000年间,河西地区土地利用方式发生了较大的变化。耕地面积和居民地、工矿、交通等建设用地持续扩大,草地、未利用地和水域面积趋于减少;动态过程以未利用地向耕地和建设地转化,草地向耕地转化最为明显。主要土地利用转变类型大多与耕地有关。土地利用/覆盖变化导致了诸多生态环境问题如:土地荒漠化、水资源短缺、水质恶化、植被破坏等,使该区的生态环境更加脆弱。     

干旱区内陆河流域典型灌区土地利用变化与耗水量研究

【目的】以阿克苏河灌区为例,研究干旱区内陆河流域土地利用变化与耗水量的关系,为干旱区土地资源开发与保护提供科学依据。【方法】基于2000~2014年TM遥感影像,运用GIS技术和土地利用模型,结合灌溉用水量和土壤含水量的变化趋势,分析近15 a阿克苏河灌区土地利用/覆被变化现状以及耕地扩张与灌区耗水量的关系。【结果】阿克苏河灌区土地利用变化明显,灌区耕地面积以159.8 km²/年的速度增加,以塔河灌区耕地增加最为明显;随着灌区耕地面积的急剧增加,灌区内耗水量加大;灌区内土壤含水量减少,平原荒漠区的一些浅根系荒漠植物因干旱胁迫死亡,中、低覆盖草地面积大幅下降,灌区外围荒漠化风险加大。【结论】在全球变暖背景下,耕地面积的不断扩大,是导致灌区耗水量增加的主要原因。     

不同土地利用方式对陕西黄河湿地土壤水分物理性质的影响

[目的]研究不同土地利用方式对陕西黄河湿地土壤水分物理性质的影响。[方法]以陕西黄河湿地为研究区域,通过对不同土地利用方式下湿地土壤水分物理性质的比较,研究了湿地退化过程中土壤水分物理性质及其变异规律。[结果]在不同土地利用方式下,黄河湿地从河滩湿地、开垦湿地（农田）到因盐碱化最终废弃后的退化过程中,土壤容重均随着土壤深度的增加而增大,土壤容重的平均值分别为1.474、1.522、1.593 g/cm3。土壤变得更紧实;土壤孔隙状况（总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）的各项指标也随着土地利用方式的改变有所降低,其中毛管孔隙和总孔隙随着土地利用方式的改变达到极显著水平,非毛管孔隙也达到显著水平。土壤孔隙度状况的改变而改变,加剧了土壤的退化;3种不同土地利用方式下,土壤最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量,表现出相同的规律。与湿地土壤相比,开垦湿地（农田）和废弃盐碱地的最大持水量平均值分别减少了5.7%和22.3%。毛管持水量平均值分别减少了0.2%和19.4%。最小持水量平均值分别减少了6.1%和22.2%;3种不同土地利用方式中,河滩湿地的蓄水能力和排水能力均优于开垦湿地（农田）和废弃盐碱地,与河滩湿地相比,开垦湿地（农田）和盐碱化荒地总土壤蓄水能力分别降低了12.4%和15.2%。总的排水能力分别降低了2.7%和15.9%。[结论]采取合理措施安排湿地周边集体林地、农田及湿地资源开发关系对黄河湿地保护区涵养水源,调节水分循环和抵御旱涝灾害的能力具有重要作用。     

长三角地区麻栎林生长季小气候调节效应研究

为了揭示长三角地区不同下垫面水热时空变化和小气候特征动态变化的规律,以南京铜山林场麻栎林为对象,采用气候定位对比观测法,研究2012年5-9月林内外土壤温湿度、气温和大气相对湿度等小气候因子的变化特征。结果表明,麻栎林生长季对小气候要素有显著的调节作用。土壤温度随深度增加而降低,深层土日变化波动幅度较小,但表层土温度随时间呈余弦曲线变化。当土层深度>20 cm时,林内土壤温度日较差逐渐接近于0,裸地大约在30 cm处。6、7月林内土壤湿度随土层变化趋势基本一致,先上升后下降。7月林内与裸地气温均值相差最大为1.05℃。林内和裸地的月均大气相对湿度在6-9月差异性较大,最大差异值出现在7月为4.16%,6月和9月次之,8月差异性最小。林内气温月均值和月较差均<裸地。林内外太阳辐射强度日变化均呈现先增加后减弱的趋势,且林内波动幅度<裸地。     

商洛市地表温度的时空变化及影响因素

研究旨在分析秦岭腹地东部商洛市的地表温度时空变化特征及影响因素,以期为应对气候变化及合理指导农业生产研究提供科学依据。利用陕西省商洛市7个地面气象监测站1960—2020年逐日 0 cm地面温度、气温、降水、日照时数等观测资料,采用M-K检验和小波分析等方法,对商洛市地表温度的时空变化及其影响因素进行分析。结果表明：1960—2020年商洛市年平均地表温度空间上从西北向东南呈逐渐升高的分布。地表温度平均值的季节排序为夏季>春季>秋季>冬季,在1月最低,7月最高。地表温度以0.37℃/10 a的气候倾向率显著上升,且各地的上升幅度自西向东逐渐减小。春季、冬季和年平均地表温度均呈现逐年代变暖趋势,并在1997年发生了突变。地表温度存在6、10、14、28年4个周期振荡频率,且6年为地表温度变化的第一主周期,10年为第二主周期。海拔是影响商洛市地表温度的主要地理因子,气温和日照时数是主要的气象因子。地表温度的升高可以缓解低温对农业生产造成的灾害,在一定时间内对农业结构调整有利。     

潮河上游土地利用/覆被变化对年径流影响模拟

该文以北京潮河密云水库上游流域为研究对象,分析了1961—2000年期间降雨、径流以及土地利用和覆被变化情况,利用一个集总式的水文模型(IHACRES模型)模拟土地利用和覆被变化对年径流的影响。结果表明,40年来,潮河上游流域降雨--径流的演变过程可划分为3个阶段:1961—1978年(第一阶段)、1979—1993年(第二阶段)、1994—2000年(第三阶段)。相对第1阶段而言,第2和第3阶段流域降雨的产流能力总体上呈减少趋势。20世纪80年代末以来,流域内土地利用和覆被变化比较明显,主要变化趋势是林地面积持续增加,耕地、草地及未利用土地向林地的转换构成了土地覆被变化的主导过程,成为影响流域年径流的主要因子。第2阶段,耕地和林地的面积分别增长了7.47%和7.78%,流域内水库和塘坝等水利设施的修建及大规模利用也发生在这一阶段;第3阶段,土地利用和覆被变化主要表现为林地面积的大幅度增加(11.81%)。利用IHACRES模型模拟了第2和第3阶段的"基准年径流",通过对比实测年径流和基准年径流的差异,得出了土地利用和覆被变化减少了流域年径流的结论。其中第2阶段土地利用和覆被变化的影响程度为27.76%,第3阶段为26.15%。     

黄河流域耕地生态安全动态演进及时空异质性

耕地生态安全是粮食安全的基础。基于国家公顷生态足迹模型测算2000—2021年黄河流域耕地生态安全，采用标准差椭圆和时空地理加权回归模型，揭示黄河流域耕地生态安全的时空演进特征，识别其驱动因素的时空异质性。结果表明：黄河流域耕地生态安全总体呈现"N"型变动趋势，仍具有较大提升空间。从空间格局来看，黄河流域耕地生态安全呈现"东北—西南"方向收缩、"西北—东南"方向扩散态势，耕地生态安全差距变大。城镇化、财政支农及降水有利于提高黄河流域的耕地生态安全，农村居民收入及化肥施用强度则具有抑制作用，各影响因素存在明显的时空分异性。