GIS支持下的秦岭山地植被分布与环境梯度关系研究

基于植被与环境的关系这一研究热点.在GIS技术支持下运用植被分布与环境因子关系分析方法,对秦岭山地植被进行多元分析,探讨不同植被类型与降水、温度、海拔、坡度和坡向5个环境因子的关系;研究该地区植被类型分布与环境梯度之间的关系.结果表明:(1)海拔梯度是决定植被分布的主导生态梯度,随着海拔的增加,水热因子发生变化,形成水热因子复合梯度,对应的植被类型相应改变.坡度和坡向的分异作用不明显.(2)较好反映了植被的连续性变化、各植被类型的最优生长环境区间以及植被类型分布与环境梯度的关系,定量描述了区内各植被类型的降水、温度、海拔、坡度和坡向分布,清楚地反映了秦岭山地植被与环境梯度的分布规律,并结合实际给出了理论解释,证明了GIS结合生态分析方法在秦岭山地植被与环境梯度的关系研究中是十分有效的.     

黄土丘陵区典型植物群落根系垂直分布与环境因子的关系

深入研究植被恢复过程中根系与环境因子的响应规律,对于当前西部地区的生态环境建设中有关林草措施的配置问题具有重要理论意义和实践价值。采用对应分析（CA）和典范对应分析（EtA）方法研究黄土丘陵区4种典型植物群落的根系垂直分布特征及其与环境因子的关系。结果表明,所选群落的根系生物量随土层深度增加而明显减小,0～40cm土层根系生物量超过总根量的85％。借助CA分析将根系的垂直分布特征分为T1、T2和T3,其中大多数群落属于T1型,即表层根量聚积型,0～20cm土层根量远高于其他层次;T2和T3型为深根与浅根型根系的组合类型,层次变化相对缓和。群落根系的垂直分布及变化受环境因子的综合影响,T1型分布在硝态氮含量较高且有机质和全氮含量较低的地段;T2和髓型的有机质和全氮含量较高,硝态氮含量较低;土壤水分含量、密度、硝态氮是影响退耕地典型植物群落根系垂直分布特征的主要环境因子。     

基于GIS的秦岭山地植被类型与环境梯度的关系分析

应用地理信息系统技术支持下的环境梯度分析方法，充分利用GIS强大的空间分析功能，选取了海拔、降水量、温度、坡度和坡向5个影响因子，将各环境因子分布图分别与秦岭植被类型分布图叠加，对植被分布与环境梯度的关系进行了研究及统计分析，得出结论：（1）证明植被分布与海拔、降水、温度、坡度和坡向之间是相互制约、相互影响的；（2）海拔是决定秦岭植被分布的主导生态梯度，随着海拔高度的增加，环境中的水热因子发生变化，形成水热因子的复合梯度，生境中所对应的植物种类相应改变；坡度、坡向体现了山体南仰北俯的地形特点，对植被分布的影响是次要的；（3）反映了植被的连续性变化、各植被类型的最优生长环境区间及植被与环境梯度的分布规律，定量描述了各植被类型的海拔、降水量、温度、坡度和坡向分布，结合实际给出了理论解释，证明了GIS结合生态分析方法在秦岭山地植被与环境梯度的关系研究中是十分有效的。     

黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。     

喀斯特生态系统服务价值时空分异及其与环境因子的关系

揭示西南喀斯特生态系统服务价值时空变化特征及其与环境因子的关系是喀斯特地区生态恢复与重建中亟待解决的问题。本研究基于多时相遥感影像、气象观测数据和统计资料,对桂西北典型喀斯特地区1985～2005年的生态系统服务价值进行定量评估与分析,并利用典范对应分析方法对其与环境因子的关系进行探讨。结果表明:1985年-2000年-2005年期间生态系统服务价值呈先降后升的"V"字形变化趋势,3个年份分别是1096.52亿元、1033.84亿元和1062.57亿元;营养物循环、调节气体、有机质生产和土壤形成价值较高,其总贡献率分别为72.69%、70.18%和72.10%;而涵养水源、土壤保持和娱乐文化相对较低,都远低于100亿元。林地和灌木是生态系统服务价值的主要贡献景观类型,两者的总贡献率在3个年份分别是71.22%、73.66%和67.03%;居民用地和石漠化地的生态系统服务价值非常低,3个年份贡献率分别仅有0.62%、0.52%和0.76%。CCA排序图显示生态系统服务价值与环境因子存在紧密关系,坡度、海拔等环境因子对生态系统服务价值的影响较大,且其影响存在显著的空间分异特征。研究区域生态系统服务价值呈由西向东减少的空间分异特征;1985～2005年期间,典型喀斯特地区生态系统服务价值显著增加,而非喀斯特地区生态系统服务价值明显减少。表明生态环境移民和退耕还林等石漠化控制措施实施效果显著,有利于生态系统服务的发挥。     

冀北辽河源自然保护区森林景观格局与环境的关系

利用辽河源自然保护区森林资源二类清查数据,在ArcGIS软件和CANOCO for Windows 4.5软件的支持下,采用网格样方的采样方法运用典范对应分析(CCA)法,对冀北辽河源自然保护区的森林景观要素空间分布与环境因子的关系进行了分析研究。结果表明:(1)森林景观总体表现为人工林分布在低海拔地区,天然林分布在高海拔地区,与CCA排序图上的分布一致。Monte Carlo检验结果表明海拔、坡度是影响森林景观格局分异的主要环境因子。(2)在保护区内,坡向、郁闭度和土壤厚度对森林景观类型的空间分布的影响力极为有限,海拔是控制景观要素空间分布格局的主要因素,其次是坡度,二者间接控制水、热条件,影响林分树种的分布,进而影响森林景观格局。     

洞庭湖典型断面藻类组成及其与环境因子典范对应分析

2010年对洞庭湖6个典型断面进行了浮游藻类生物调查,共鉴定出7门72属（种）,浮游藻类的密度范围在67.2×104～161.9×104cell·L-1;各典型断面间浮游藻类组成以硅藻和隐藻占优势,藻类群落结构存在着明显的差异。藻类Margalef指数及Shannon-Wienner指数范围分别为3.64～4.03和3.03～3.24,水体水质状况良好。应用CANOCO4.5软件对获得的浮游植物数据和环境因子数据进行典范相关分析（CCA）,作出物种与环境因子关系的二维排序图。结果显示,典型断面藻类群落分布受水环境因子影响较为明显,整体上,DO和TN是影响洞庭湖典型断面藻类物种分布格局的主要因素。     

北京山区森林景观格局与环境关系的CCA研究

根据北京山区森林资源调查二类数据,在ArcGIS的支持下,采用网格样方的采样方法,进行典范对应分析(CCA),对北京山区的森林景观格局与环境因子关系进行了分析研究。结果表明,在北京山区,坡向、坡位和土壤厚度与森林景观类型的空间分布相关性较低,森林景观类型的空间格局更多地受到海拔和坡度的影响,海拔是控制森林景观类型空间分布的主要因素,其次是坡度;森林景观在总体上表现为人工林分布在低海拔地区,天然林分布在高海拔地区,这与景观类型在CCA排序图上的分布一致。     

闽西红壤区植被覆盖及管理因子与水土流失强度关系分析

以福建省西部的武平县中山镇为例,运用RS和GIS等相关技术软件提取土地利用、坡度、植被覆盖度、经营管理措施等信息,通过GIS空间叠加分析,获取当地水土流失斑的强度分布特征。研究发现：当地水土流失强度分布特征除了与当地植被覆盖度有关,更与植被后期管理经营密切相关;在一些高植被覆盖度地区如马尾松林地、水源涵养林地等区域,由于经营管理不当也分布相当程度的水土流失。     

雅鲁藏布江中游地区植被与环境的关系

 在调查雅鲁藏布江中游的拉萨河流域海拔3 500～4 500m范围内的植被种类及其分布的基础上,选取5个具有代表性的样方,从中发现植物物种38个,最多的是草本18种,其次是灌木13种;按科分,最多的是禾本科7种,其次是菊科6种。对样方的分析结果表明:该地区水分是植被分布的控制性因素,随着海拔高度的增加,降水增加,气温降低,植被覆盖度及平均厚度增加;特别地,河心沙洲由于河水的补给,供水充分,植被不受水分胁迫,植被覆盖度及平均厚度均远高于同海拔高度的其他地区;该地区风沙地貌十分发育,可以通过水土保持增加植物可利用水量,从而提高植被覆盖度,实现固沙。     

黄土丘陵沟壑区坡沟植被生态序列研究

植被生态序列是小地形对植被空间分布影响的反映。采用样线法,对安塞纸坊沟支沟拐沟中南北向短坡面深沟谷和长坡面浅沟谷断面进行植被调查,分析其植被生态序列特征、物种组成及物种多样性。结果表明：短坡面深沟谷序列主要以灌乔木等演替后期物种为主,而长坡面浅沟谷序列则主要为草本物种;同一序列中,阴坡、沟谷地具有比阳坡、沟间地复杂的演替后期群落;序列中物种主要由菊科（Compositae）、豆科（Leguminosem）和禾本科（Gramineae）构成,生活型主要为多年生草本,生态型以旱生、中旱生为主。α多样性指数在阴坡和短坡面深沟谷序列较高,β多样性指数在地形变化活跃的沟缘线区较高。研究结果可为黄土丘陵沟壑区植被建设人工调节提供参考依据。     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被特征及其与土壤环境的关系

 为给黄土高原退耕地的植被恢复和重建提供科学依据,以黄土高原丘陵沟壑区的安塞县为例,用系统聚类和逐步多元回归的分析方法,对退耕地自然恢复植被的演替阶段进行划分,并定量分析群落演替过程中的植被特征及其与土壤环境的关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复草地的演替,依次经历猪毛蒿群落→赖草群落→长芒草群落、铁杆蒿群落、达乌里胡枝子群落→白羊草群落。随着退耕地植被恢复的不断进行,Gleason指数、Margalef指数等丰富度指数以及群落Pielou指数,都呈现出先减小后增大的趋势,Simpson指数在演替初期及平衡阶段较大,群落生态优势度与物种丰富度的变化趋势相反。在群落的演替过程中,土壤有机质、全N、有效N和速效K的含量不断增加,土壤pH值和速效P含量不断减小,土壤表层密度变小,孔隙度变大。A层土壤全N、有效N含量、土壤pH值和C层土壤全N含量与物种丰富度呈显著正相关,A、C层土壤有机质含量和B层土壤速效K含量与其关系相反;B层土壤速效P的含量与群落生态优势度呈显著正相关;A、B层土壤速效K含量与植被群落盖度呈正相关关系,B层土壤速效P含量与其关系相反。     

晋西黄土区侵蚀沟坡面植被群落特征研究

以晋西黄土区侵蚀沟坡面植被为研究对象,通过对植被不同生境的分布状况、生长状况和多样性的研究,在同一地区不同小生境植物演替的规律是不一样的。对不同生境的优势度指数、多样性指数及均匀度指数的计算分析表明,进行人工干预的群落,生长较为稳定,多样性指数和植被群落的稳定性呈反比。     

晋西黄土区不同植被覆盖小流域的产流输沙特性

为了进行不同植被覆盖小流域的产流输沙研究,以山西省吉县蔡家川流域内部嵌套的3个典型小流域为研究对象,采用对比分析的方法,探索降雨特性和植被覆盖条件对流域产流输沙的影响。结果表明:小流域产生的径流量和输沙量均随着降雨量的增大而增大,但并不成一定比例;小流域的径流量和输沙量也随降雨强度的增大而增大,泥沙量的增长幅度大于径流量;在黄土区,短历时的暴雨易产生严重水土流失,应该作为水土流失预防的重点;在不同植被覆盖条件下,以封禁植被为主的小流域产生的径流量和输沙量最小,人工植被为主的小流域次之,水平梯田为主的小流域最大;在封禁条件下自然恢复植被为主的小流域对黄土区典型暴雨的水土流失预防效果最佳。因此,如何在水土流失严重的黄土高原地区仿拟自然进行植被恢复,是有效控制水土流失的关键。     

黄土高原不同植被带草本植物叶片与土壤碳氮分布特征

【目的】黄土高原植被受水热因子作用明显,植被分布自东南向西北总体呈现出森林向草原过渡的地带性规律。本研究选取黄土丘陵区从南向北形成的4种典型植被带(森林带、森林.草原带、草原带和草原.荒漠带)作为研究对象,探讨不同植被带草本植物叶片与土壤碳?、氮(N)的分布差异及影响因素,为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的植物营养元素和土壤养分状况提供理论依据。【方法】以陕北黄土丘陵区富县、甘泉县、安塞县、靖边县、横山县以及榆林市榆阳区为研究区域,基于野外取样调查和室内分析相结合的方法,分别测定研究区4种植被带草本植物叶片和不同土层碳氮含量,最后利用方差分析研究不同植被带草本植物叶片及土壤碳氮差异,并与全球、中国尺度等研究结果进行比较;同时采用相关分析,阐明4种不同植被带植物叶片和不同土层有机碳、全氮的相关关系。【结果】1)土壤有机碳和全氮含量在0—10、10—20、20—40cm各个土层中均表现出极显著的相关性(P<0.001),在0—40cm土层中,随着深度增加,土壤有机碳和全氮整体呈下降趋势,由高到低依次为森林带、森林.草原带、草原带、草原.荒漠带,但不同植被类型的垂直变化规律差异较大。2)草本植物叶片有机碳和全氮含量存在显著的相关关系(P<0.01),植物叶片碳含量平均值为442.9g/kg,略低于全球492种陆地植物叶片碳含量的平均值464.2g/kg;而氮含量平均值为25.8g/kg,略高于全球水平20.6g/kg,说明黄土高原4种不同植被带在碳氮积累上存在差异,且该地区草本植物的C∶N相对较低。3)植物叶片C、N、C∶N与土壤SOC、STN含量表现出较为显著的相关关系(P<0.05),总体来看与不同土层相关关系各不相同。【结论】不同植被带土壤C、N空间分布具有一致性,且C、N含量均存在一定的相关关系。黄土高原由南向北,呈现植物叶片C含量降低而N含量升高的趋势,因此C/N呈现减小趋势。植物叶片C、N、C/N与不同土层的土壤C、N均存在一定相关关系。     

鄂尔多斯高原北部不同植被类型下土壤性状的分异

运用样带调查法对鄂尔多斯高原北部19个土壤剖面、68个土壤样品进行了取样，以比较和分析不同植被类型下各土壤要素的差异性。结果表明，流动沙丘与其它植被类型相比土壤颗粒较粗，有机质含量贫乏，速效钾和pH也较低，但全氮和速效磷的含量却相对较高；地带性植被的出现使土壤细粒成分显著增加、土壤养分有所改善；沙生植被的增加会显著增加土壤中细粒物质的含量，但多年生草本对风蚀的减缓作用低于灌木；对研究区而言，在基于水量平衡与提高土壤质量的前提下，选择合理的物种配置与立地条件是植被恢复与生态系统稳定的关键。     

黄土高原植被水分利用效率对气候和植被指数的敏感性研究

生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)连接了碳循环和水循环,是碳水耦合的重要参数。全面深入理解WUE的时空分布及其影响因素对预测陆地表面-大气相互作用和陆地生态系统的动态变化至关重要。该文基于大尺度遥感归一化植被指数(normalization difference vegetation index,NDVI)以及温度和降水栅格数据,采用中分辨率成像光谱仪的总初级生产力和蒸散产品计算2000—2014年黄土高原生态系统WUE,运用岭回归探究黄土高原WUE对温度、降水和NDVI的敏感性。结果表明:1)沿西北-东南随降水量的增加,黄土高原多年均WUE逐渐降低,且黄土高原西南部高海拔地区WUE最低;同时,WUE的年际变化明显,以2011年为转折点,2012—2014年WUE明显高于其他年份。2)WUE对温度的敏感性在整个黄土高原呈现正值,WUE对降水和NDVI的敏感性存在阈值效应,即小于500mm降水量,WUE随降水和NDVI的增加而升高,超过550mm降水量,WUE则随降水和NDVI增加而降低。3)草地和灌丛WUE与NDVI正相关,森林WUE与NDVI负相关;灌丛WUE对温度和降水的敏感度明显高于森林和草地。     

贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度分布特征及其影响因素

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的试验方法,对高寒草原生态系统植被碳密度的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明:贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度平均为0.8435±0.6048 kg/m2,变异系数71.69%。在海拔4424～4804 m范围内,随着海拔升高,植被碳密度表现出增加→减少的分布特征。影响植被碳密度的关键环境因子是:植被高度、0—10 cm地下生物量、10—20 cm地下生物量、0—40 cm土壤含水量、0—20 cm土壤容重、20—40 cm土壤容重、土壤有机质、土壤速效钾含量和土壤速效氮含量。     

鄂尔多斯高原西部清代洪涝灾害与气候事件特征

[目的]揭示鄂尔多斯高原西部清代洪涝灾害发生规律和等级。[方法]根据历史文献统计分析,并应用小波分析等方法开展研究。[结果]鄂尔多斯高原西部清代发生洪涝灾害89次,平均每3a发生1次。鄂尔多斯高原西部清代洪涝灾害可分为5个阶段,第1阶段在1644—1733年,第2阶段在1734—1783年,第3阶段在1784—1813年,第4阶段在1814—1863年,第5阶段在1864—1912年。第1,3,5阶段是洪涝灾害低发阶段,第2,4阶段是高发阶段。在该区清代发生洪涝灾害89次中,轻度灾害占24.7%,中度灾害占65.2%,重度灾害占10.1%。[结论]该区清代水涝灾害变化主要有65,32,17,10和3~4a的周期。该区清代洪涝灾害的发生主要是年降水增加和年内降水集中造成的。鄂尔多斯高原西部清代出现了2次湿润气候事件,分别出现在1774—1783和1814—1823年。     

应用地表温度与植被指数梯形空间关系估算陆面蒸散量

提出了以Priestley-Taylor方程为基础,综合利用地面气象观测数据与卫星遥感观测数据的陆面蒸散量估算方法。其基本思路是:基于地表能量平衡原理,利用遥感观测与地面气象观测数据,计算给定气温条件下全植被覆盖与祼土地面在极湿、极干状况下的地表温度,构建每个像元的地表温度(Ts)与植被指数(VI)的理论梯形空间,进而根据该象元Ts-VI坐标点在该梯形中的位置,计算其Priestley-Taylor系数,并利用Priestley-Taylor方程估算像元的蒸散比。利用美国一个半干旱地区的地面观测数据进行了精度验证,结果表明该方法具有较理想的精度,蒸散量估算的平均绝对误差约为35.5%。