草原工程侵蚀区植被恢复模式的水土保持效应

以内蒙古草原大型露天煤矿开采形成的人工再塑地貌为研究对象,针对水土流失特点,结合自然气候、立地条件等因素,以快速恢复工程侵蚀区受损植被、减少水土流失为目的,通过水土保持措施组合配置试验,研究草原工程侵蚀区人工再塑地貌不同植被恢复模式的水土保持效应。结果表明:人工再塑地貌平台植被恢复采用“栽植灌木+种草”的措施配置灌木保存率为85.4%,草本植物盖度76%,土壤风蚀量比其他样区减少30%~85%;边坡植被恢复采用“栽植灌木+种草”模式和“生物笆+灌木”模式植物盖度达60%以上,抗蚀保土能力较强;通过秩和比法进行综合效益评价,“生态袋+种草”和“栽植灌木+种草”两种模式在治理投资成本与水土保持效益方面结合较好,水土流失防控效果明显,可在草原工程侵蚀区人工再塑地貌边坡水土流失治理中优先应用。     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件(<5mm)发生次数较多,占当年降水频次的60.00%～82.54%;大雨(≥25 mm且≤49.9 mm)和暴雨等级(≥50 mm)降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3～6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层(10 cm)土壤含水量较次表层(20 cm)和深层(60 cm)的变幅大;次表层(20 cm)土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层(60 cm)土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400～1600μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在...     

高寒草甸植物叶片生态化学计量特征对长期氮肥添加的响应

氮(N)是植物生长发育所需的基本元素,人为N添加已成为陆地生态系统N输入的主要形式。施N作为改善土壤养分条件的重要途径,可改变土壤理化性质,也会对植物叶片生态化学计量特征产生影响。本研究在2012年5月设置0(CK)、10(N₁₀)、20(N₂₀)、30(N₃₀)g·m^-2·a^-1的N添加试验,并于2018年8月采集禾本科、莎草科、豆科和杂类草叶片,测定其碳(C)、N、磷(P)含量,分析不同水平N添加下植物叶片生态化学计量特征的差异,探索长期N添加下植物叶片生态化学计量特征变化的影响因素。结果表明:1)N添加显著提高了禾本科叶片碳(LC)含量而显著降低了豆科LC含量(P<0.05),莎草科和杂类草LC含量变化不显著(P>0.05)。随施N量增加,4种功能群叶片氮(LN)含量均显著增加(P<0.05),而叶片磷(LP)含量变化趋势不一致。2)N添加下4种功能群植物叶片碳氮比(LC/N)整体呈下降趋势,叶片氮磷比(LN/P)和叶片碳磷比(LC/P)呈上升趋势。3)...     

基于随机森林的高寒湿地地区土地覆盖遥感分类方法

高寒湿地是青藏高原典型独特的生态系统,是全球气候变化的敏感地带和预警区。利用遥感技术快速、准确地分类提取高寒湿地的土地覆盖信息,对当地生态安全监测和保护具有重要意义。本文以若尔盖湿地国家级自然保护区为研究区,首先,以高分一号(GF-1)遥感影像为数据源,融合光谱特征、水体指数、地形特征、植被指数和纹理信息等26个变量进行随机森林(Random forest,RF)分类实验;然后,根据袋外数据(Out of bag,OOB)的特征变量重要性得分和精度评价结果,选出高寒湿地地区土地覆盖类型的最优分类方案和特征;最后,对特征变量进行降维,并基于相同的变量,采用极大似然法(Maximum likelihood classification,MLC)、支持向量机(Support vector machine,SVM)、人工神经网络(Artificial neural network,ANN)和RF等方法进行分类,比较不同方法的优适性。结果表明:结合GF-1影像光谱、水体、植被、纹理特征和地形信息,使用26个变量的RF模型的分类精度最高,总体精度(Overall accuracy,OA)为90.07%,Kappa系数为0.86;通过RF模型的变量重要性分析可以有效选出重要的特征信息,在降低特征变量维度的同时,还能保证较高的分类精度; 4种分类方法中,RF算法是高寒湿地地区较合适的分类方法,OA比MLC基准方法高17.63个百分点,比SVM和ANN等机器学习算法分别高6.98、6.56个百分点。     

高寒草原不同种草方式对流动沙丘植被恢复的影响

[目的]研究种草方式对流动沙丘植被恢复效果的影响,为高寒草原沙化土地治理提供技术支持.[方法]在甘肃省玛曲县流动沙丘,设置不同播种方式、不同草种和不同种草模式试验,分析不同种草方式对植被恢复的影响.[结果]撒播和条播对植被恢复无显著影响.总体上草种对植被恢复影响不大,流动沙丘植被恢复中只需种植垂穗披碱草(Elymus ...     

锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析

以MODIS地表辐射率数据对内蒙古自治区锡林郭勒草地进行研究,分析了2001—2013年生长季(4—10月份)草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种草地类型植被覆盖度(fv)的时空变化特征,用变异系数(C_v)衡量各类草原f_v的变化程度,并结合气象和放牧数据分析气候变化和人类活动(放牧)对草地f_v的影响。结果表明,在不同年份各类型草原f_v均表现为由东向西递减的规律,同类型草原年际间fv呈不显著波动变化。研究区多年f_v的Cv结果表明有78.66%地区属脆弱和很脆弱水平,其中典型草原和沙地草原属脆弱级别,而荒漠草原属很脆弱级别,只有草甸草原属稳定级别。降水量对f_v的影响较大,呈显著正相关关系;而温度对fv的影响较小,呈不显著负相关关系;牲畜养殖数量对f_v影响较大,锡林郭勒盟草原的适宜综合牲畜养殖数量为39只/km~2(以标准羊计)。     

基于无人机遥感与随机森林的荒漠草原植被分类方法

荒漠草原是草原中最旱生的类型,属于草原的极限生态状态,也是气候变化和生态系统演变的预警区。利用无人机高光谱遥感技术快速、准确地提取荒漠草原草地植被类型,对动态监测草原生态安全和合理开发草地畜牧业具有重要意义。以无人机搭载高光谱成像系统采集内蒙古荒漠草原遥感图像,获得具有高空间分辨率和高光谱分辨率的图像;通过光谱连续统去除变换,增强草地植被之间的光谱差异,并构建植被指数;采用分步波段选择法选择荒漠草原植被的特征波段,实现高光谱数据降维;构建融合光谱特征、植被特征、地形特征和纹理特征等24个变量的随机森林分类模型,并与支持向量机（SVM）、K-最近邻（KNN）和最大似然分类（MLC）法进行比较。结果表明,在4种分类方法中随机森林分类算法分类效果最好,总体分类精度达到91.06%,比SVM、KNN和MLC等机器学习算法分别高7.9、15.61、18.33个百分点,Kappa系数达到0.90,比SVM、KNN和MLC算法分别高0.13、0.23和0.26。无人机高光谱低空遥感和随机森林算法的结合为荒漠草原草地植被分类提供了新途径。     

黄土高原高寒区不同人工林土壤养分及生态化学计量特征

[目的]通过分析黄土高寒区不同人工林和不同土层的土壤养分和生态化学计量变化,旨在阐明不同人工林土壤养分和化学计量特征,揭示土壤养分和化学计量随土层深度的变化规律.[方法]以青海黄土高寒区退耕的人工林地(包括青海云杉、华北落叶松、青杨、白桦)为研究对象,以自然退耕的草地和农田为对照,测定了6种植被类型在0～20 cm、2...     

北方草地及农牧交错区草地植被碳储量及其影响因素

【目的】 草地生态系统在全球碳平衡中有重要的意义,草地植被碳库及其变化机制研究是植被生态学的重要命题。本文研究北方草地和农牧交错区草地植被碳密度及其空间格局,解析不同区域草地植被碳密度的关键影响因素,分析了气候、土壤、放牧等因素对地上地下植被碳库的相对贡献。【方法】 基于2002—2009年北方草地及农牧交错带草地植被调查数据,结合同期MODIS/NDVI遥感影像和1﹕100万草地类型图,建立了我国主要草地类型的生物量估算模型;整合野外考察数据和前人研究结果,探讨了研究区地上地下生物碳库及其空间格局;基于研究区255个县级行政单元,分析了不同类型草地植被碳库与气候要素、土壤要素及家畜承载量的关系,应用一般线性模型（GLM）解析了不同影响因素对草地碳密度的相对贡献。【结果】 （1）北方草地与农牧交错区草地地上平均生物碳密度为36.9 g C·m^-2,地下生物碳密度为362.9 g C·m^-2,地下生物碳密度高于地上10倍,均呈从东到西递减的趋势,频率分布图基本服从对数正态分布,不同草地类型的生物碳密度存在明显差异;（2）整个研究区及草原亚区、荒漠亚区、农牧交错亚区内,地上生物量与年降水量（MAP）呈极显著正相关、与年均气温（MAT）均呈极显著负相关,与土壤黏粒含量（Clay%）呈显著正相关、与土壤砂粒含量（Sand%）呈显著负相关,整个研究区家畜承载量与草地地上生物量之间呈极显著正相关;（3）一般线性模型（GLM）分析结果表明,年平均降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤黏粒含量（Clay%）、放牧强度对地上生物量空间变异的解释率分别达到29.6%（P<0.001）、5.8%（P<0.001）、0.8%（P<0.05）、1.3%（P<0.001）;地下生物量的空间变异主要来自于年降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤砂粒含量（Sand%）,对方差的解释率分别达到12.1%（P<0.001）、6.8%（P<0.001）、1.9%（P<0.005）,放牧强度没有明显贡献。【结论】 气候条件尤其是年降水量是草地生物量碳库的主要影响因素,但对地上生物量影响更为明显;土壤质地对植被生物碳库也有显著贡献,尤其对地下生物量的影响更加显著;放牧强度只能解释地上生物量变化的1.3%、对地下生物量没有显著贡献,这一发现意味着气候对生物量碳库的贡献远大于放牧影响。