温带草原区气候变化及其对植被影响的研究进展

为了深入研究温带草原区气候变化及其对自然-社会-经济系统的影响、系统响应及适应,回顾了温带草原区气候主要要素（如温度、降雨）与旱灾的变化及未来区域气候趋势预测等方面的研究进展,重点总结了气候变化对温带草原植被影响的最新研究成果。研究发现,温带草原区呈现总体气温明显升高,降水区域差异显著,干旱年份增多、旱灾增加的变化趋势。受此影响,植物物候、生理特征、生产力、覆盖度等发生明显的变化。最后指出,在气候变化核心要素预测、研究的时空尺度等方面还不完善,今后应重视开展大尺度气候变化的时空格局,微地形下气候变化的时空异质性等方面研究,同时加强气候变化对草原植被的影响与生态系统响应以及气候变化适应等方面的研究。     

高速公路绿化隔离带灌溉系统优化设计研究

针对高速公路中央绿化隔离带的灌溉,从管材选择、灌水器选型、控制系统建立等几个方面详细介绍高速公路节水灌溉系统的技术问题。研究表明：高速公路绿化隔离带灌溉系统应采取滴灌方式,系统管材采用PE管为宜;设计灌水时间一般为4h左右,以此选择相应灌水器的设计流量;系统的单向干管适宜长度为2km,采取双向供水干管适宜为长度4km左右,干管经济流速为0．8～1．2m／s。     

村规民约对牧民减畜决策行为的影响

牧民的减畜行为在草原退化过程中起着关键的作用。村规民约作为一种基层自治方式,在一定程度上,对实现草原环境治理的制度化和法制化具有积极作用。因此,本研究通过探讨村规民约对牧民减畜决策行为的影响,以期从非正式制度视角,提出控制牧民超载过牧行为的政策建议。本研究在对村规民约对牧民草原保护决策行为影响机制进行分析的基础上,以内蒙古和新疆193户牧民的实地调研数据为依据,运用Double-Hurdle模型,实证分析村规民约对牧民草原生态保护决策行为的影响。研究发现,以书面形式制定,且近5年内容未发生变化的村规民约,可显著提高牧民的减畜意愿;宗教信仰对牧民的减畜意愿有显著的制约作用;汉语水平越好的牧民,其减畜意愿越高。本研究认为村规民约对其生产生活影响程度越高的牧民,其减畜比例越高;牧民的受教育水平和家庭收入水平与其减畜比例均显著负相关。因此,重视村规民约制定形式的规范性和内容的稳定性,提高牧民对村规民约的遵守程度和认可程度,定期开展牧民汉语培训工作,提高牧民的汉语水平等方式对引导牧民做出有利于保护草原生态的决策行为有积极作用。     

基于离散元法的板结草地破土切根刀优化设计与试验

不同结构形式的破土切根刀作业性能差异较大,为更好的打破草地土壤板结结构,对破土切根刀进行了结构设计与参数优化。应用离散元法构建土壤模型,并通过直剪试验对该模型进行参数标定;以破土切根刀的刃口角、滑切角及切齿角为试验因素,以耕作阻力、土壤扰动失效面积及比阻为目标参数,进行单因素试验和三因素五水平二次正交旋转中心组合设计试验,得到最优结构参数组合并加工优化破土切根刀进行草地试验。参数优化试验结果显示,当刃口角为37.8°、滑切角为33.6°、切齿角为51.8°时,破土切根刀作业效果最佳;草地试验表明,与三角形破土切根刀相比,优化破土切根刀在不同坚实度草地土壤的减阻率分别为11.8%和12.8%,作业后地表平整度更小且未出现明显翻垡,更符合草地作业农艺要求。研究结果可为破土切根刀的标准化设计提供理论依据。     

基于无人机遥感与卷积神经网络的草原物种分类方法

基于无人机高光谱成像遥感系统,在400～1 000 nm波段内采集低矮、混杂生长的荒漠草原退化指示物种的高光谱图像信息。分别在退化指示物种的开花期、结实期和黄枯期进行飞行实验,飞行高度30 m,高光谱图像地面分辨率2. 3 cm。采用特征波段提取与深度学习卷积神经网络相结合的方式,提出一种荒漠草原物种水平分类的方法,结合植物物候给出了中国内蒙古中部荒漠草原物种分类的推荐时相,总体分类精度和Kappa系数平均值分别达到94%和0. 91。研究结果表明,无人机高光谱成像遥感技术及深度卷积神经网络可以较好地实现荒漠草原退化指示物种的分类,与基于径向基核函数的支持向量机、基于主成分分析的深度卷积神经网络分类法相比,基于特征波段选择的深度卷积神经网络分类法效果最好,分类精度最高。无人机搭载高光谱成像仪低空遥感和卷积神经网络法提供了一种草原物种水平分类的途径。     

荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对不同植被覆盖下土壤水分进行测定,研究了荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响,结果表明:植被覆盖度与土壤水分之间具有显著的相关关系,尤其是10 cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加(R2=0.904 9);由于根系层分布的差异使得土壤剖面不同深度上对这种影响的水分响应不尽相同,灌丛植被覆盖的土壤水分含量在剖面0～40cm范围内明显大于其他植被类型,以坡顶土壤含水量最低;荒漠草原植被覆盖状况变化不仅影响土壤水分含量大小,而且显著影响土壤水分的空间分布,退化较轻的河滩草甸植被有利于维持相对均匀的土壤水分空间分布.     

干草覆盖对草地土壤蒸发的影响研究

通过在希拉穆仁草原典型地带进行不同干草覆盖下的土壤蒸发实验,结果表明:在蒸发过程中,覆盖干草阻止了水分的垂直蒸发,提高了土壤湿度,降低了土壤的蒸发速度,延长了有限土壤水的持续期,且土壤蒸发量随着覆盖度的增加而减小,盖度为100%的土壤试样蒸发量最小。     

基于分数阶微分的荒漠土壤铬含量高光谱检测

为解决高光谱检测土壤中痕量级重金属含量存在的困难,提高土壤重金属铬含量检测的准确度,利用新疆准东煤田周边168个荒漠土壤样本的重金属铬含量及其对应的高光谱数据,运用分数阶微分算法进行光谱数据预处理,最后利用全部波段进行偏最小二乘建模并进行可视化分析,旨在探讨分数阶微分预处理在高光谱数据估算荒漠土壤重金属铬含量的可能性。结果表明:原始光谱与吸光率变换的分数阶微分模型均在1.8阶微分处达到了最好的精度效果。吸光率变换1.8阶微分模型为最优模型,模型的校正均方根误差为7.68 mg/kg,R_c~2=0.83,预测均方根误差为8.39 mg/kg,R_p~2=0.78,相对分析误差为2.14。最后利用铬含量实测值与光谱预测值通过反距离加权法插值获得研究区土壤重金属铬含量的空间分布,说明利用该方法对土壤重金属铬含量定量检测并进行大尺度的空间分布反演在一定程度上是可行的,为荒漠土壤重金属污染状况的高光谱检测提供了一定的科学依据和技术支持。     

2006—2014 年民勤4 种典型荒漠群落结构 及物种多样性变化研究

根据2006—2014 年民勤荒漠植物4 个样区36 个样方调查数据,对该区沙蒿、梭梭、麻黄和白刺4种典型荒漠植物群落结构及物种多样性进行分析。结果表明：该区群落结构简单,物种相对单一且数量较少,植物都是以较低的芽位适应生境条件;灌木层物种的变化不大,草本层物种有所增加;多样性指数沙蒿群落、梭梭群落和白刺群落的略有增加,而麻黄群落略有减小;该区群落结构和物种多样性的变化主要由于草本层的物种变化引起。了解和掌握民勤荒漠植物群落的结构和物种多样性变化规律,对于推动干旱荒漠区植被恢复和物种多样性的保护提供依据。     

草原生态环境发展与创新——由“补助奖励”到“精确放牧”

为增进草原生态保护政策的有效性,本研究考察了国内草原"补助奖励"政策的实施效果与存在问题。具体以268个牧区半牧区县牧业人口、牲畜超载率和农牧民纯收入变化情况为研究对象,运用比较分析对比"补助奖励"政策前后全国草畜平衡状况,并结合BGLI模型计算"补助奖励"政策的实施对草原超载问题的改善情况。结果表明"补助奖励"政策对全国的超载现状有很好的改善作用,增加了牧区半牧区县的人口和牧民纯收入,尤其对半牧区县的正面影响更加突出,牧区半牧区县整体对该政策的满意度很高。但无差别化的补助标准在一定程度上造成了"补助奖励"政策实施效率的低下,预期效果并不理想。因而本研究认为,应通过建立数据库的办法实施"精确放牧"政策,并提出先减后补,根据超载程度做好多补,中小牧户为补贴主体等建议。