大兴安岭地区多年冻土区不同深度土壤碳分布特征

高纬度多年冻土区是对气候变化响应最敏感的区域,多年冻土退化严重影响土壤碳循环过程,揭示不同地表覆盖类型下多年冻土区土壤有机碳的垂直分布规律,对于预测未来多年冻土区土壤碳库变化有重要意义。本研究以大兴安岭高纬度多年冻土区森林、森林沼泽、灌丛沼泽为研究对象,利用钻探法采集土柱(7~8m),对3种不同植被下的土壤碳(有机碳、可溶性有机碳)进行测定,进一步分析土壤碳含量的垂直分布特征。结果表明,随着深度增加,土壤碳含量降低,有机碳含量变化范围为14.55~95.98g/kg(森林沼泽)、17.48~132.93g/kg(森林)、2.58~396.50 g/kg(灌丛沼泽),但在多年冻土层中也存在较高碳含量的情况;活动层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为:灌丛沼泽>森林>森林沼泽,多年冻土层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为在森林沼泽>森林>灌丛沼泽;各组分碳在活动层的变异系数表现为30.31%~114.26%,各组分碳在多年冻土层的变异系数表现为30.23%~192.09%;相关分析表明,土壤碳与深度和pH呈负相关,与土壤水分显著正相关。

孢粉记录的晚全新世以来大兴安岭北部多年冻土泥炭地演化及其影响因素

当前泥炭所揭示的区域古植被、古气候与环境变化相关工作已广泛开展,然而对于泥炭地本身演化的研究却很少涉及,尤其是对于大兴安岭北部多年冻土泥炭地演化及其影响因素仍不清晰,阻碍了人们对这一特殊类型泥炭地历史动态和未来发展趋势的认知。为此基于大兴安岭北部多年冻土泥炭岩芯孢粉证据,利用AMS14C测年技术,重建了区域3500 cal a BP以来植被与气候历史,并与其他古气候指标进行对比,从而揭示区域泥炭地演化及其影响因素。结果表明:3500—2900 cal a BP植被以松属、喜暖乔木及水龙骨科为主,气候温暖湿润成为泥炭孕育期;2900—2250 cal a BP植被以松属、喜暖乔木及蒿属为主,气候温暖潮湿成为泥炭发育启动期;2250—1650 cal a BP植被以松属、桦属及水龙骨科为主,气候寒冷湿润成为泥炭发育旺盛期;1650—1150 cal a BP植被以松属和蒿属为主,气候寒冷干燥成为泥炭发育减缓和停滞期;1150—750 cal a BP阔叶林和湿地植被扩张,气候温暖湿润成为泥炭发育再次启动期,完成由富营养沼泽到中营养沼泽类型的转变;750 cal a BP至今植被以松属、桤木属及莎草科为主,气候寒冷湿润成为泥炭发育再次旺盛期,中营养沼泽开始向贫营养沼泽类型过渡。造成多年冻土泥炭地演化的主导因素并不是地质地貌变动和人类活动,而是来自气候变化及其驱动下多年冻土环境的改变,因此气候变化才是影响多年冻土泥炭地演化的主动力,未来多年冻土泥炭地变化取决于全球气候的发展。

数字化赋能高质量教师教育:内涵特征、基本逻辑与发展指向

数字化赋能教师教育高质量发展既是当前教育改革中的重点,也是未来教师教育变革发展的必然趋势。数字时代教师教育的高质量发展以培养“超越信息技术的适应型专家教师”为发展目标,以“多元协同”为发展战略,以“全面发展”为发展宗旨,体现出“四能”特点的目标能力化、“五教”特点的内容实践化以及教育过程一体化的基本特征。借鉴TOE理论框架,从技术、组织和环境等三个层面分析发现,以数字技术嵌入为逻辑起点、以组织结构创新为逻辑进路、以重塑教师教育发展新环境为价值旨归是数字化赋能教师教育高质量发展的基本逻辑。从发展角度看,实现数字化赋能教师教育高质量发展应构建教师教育数字资源体系、加强数字教育环境建设以及构建数字化循证教师教育质量评价体系。

大兴安岭呼玛河流域多年冻土区森林土壤有机碳和有效氮分布特征及影响因素

多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。

冻融作用对兴安型多年冻土区森林腐殖层土壤温室气体通量的影响

多年冻土区森林土壤是重要碳库,对于全球CO_(2)、N_(2)O和CH_(4)平衡具有重要意义,冻融循环是多年冻土区的重要特征,但冻融作用对不同林型腐殖土有机质分解和温室气体排放的影响需进一步研究。本研究对兴安落叶松林(针叶林)、白桦林(阔叶林)、兴安落叶松和白桦混交林(针阔混交林)三种林型的腐殖层土壤进行了42天的短期室内培养实验,探索冻融作用对土壤理化性质和温室气体排放的影响。结果表明,冻融导致森林腐殖层土壤溶解性有机碳(DOC)增加,针叶林、阔叶林和针阔混交林分别增加了314.8%、91.4%和43.2%,但冻融后短期内土壤有机碳分解的温度敏感性(Q_(10))均明显下降,CO_(2)排放量在25℃时分别下降24.7%、36.4%和29.5%。同时冻融作用也降低了森林土壤吸收CH_(4)的能力,但没有发现对土壤N_(2)O排放产生明显影响。冻融作用短期内降低了森林土壤温室气体全球增温潜势(GWP),其中对CO_(2)的抑制作用最为明显,阔叶林腐殖层土壤受到冻融作用的影响比其他两种林型更加明显。

两种土壤冻融判别算法在东北冻土区的判别精度评价

本文基于AMSR2被动微波数据和0 cm地表温度数据,对比分析冻融判别函数算法和双指标算法在东北冻土区的判别精度及适用性。结果表明:(1)两种算法的Kappa系数都在0.7以上,总体判别精度在87%以上,具有较好的性能。(2)两种算法在升轨时期的总体判别精度高于降轨时期。在使用升轨数据时,双指标算法判别精度略高于冻融判别函数算法;使用降轨数据时,冻融判别函数算法判别精度更高。(3)冻融判别函数算法对冻土的判别精度高,双指标算法在识别融土方面具有优势。(4)两种算法对多年冻土区的土壤冻融判别精度高于季节冻土区。本研究的评价结果可为东北冻土区制备高精度、长时序地表冻融数据集提供基础数据资料,为选择合适的土壤冻融判别算法提供参考。

遗传算法优化的支持向量机湿地遥感分类——以洪河国家级自然保护区为例

湿地遥感分类作为湿地管理、监测与评价的重要手段,受到了广泛的关注。遗传算法(GA)借鉴了生物进化规律进行启发式搜索寻优,支持向量机(SVM)是一种新型的空间数据挖掘方法,二者相结合可以发挥各自的优势,寻找到支持向量机的全局最优参数,从而较准确地对湿地进行遥感分类。以洪河自然保护区为例,采用遗传算法优化的支持向量机方法进行了湿地遥感分类研究。同格网搜索下的支持向量机湿地遥感分类及最大似然监督分类对比,结果表明,遗传算法优化较格网搜索方式总精度提高了7.29%,较最大似然监督分类提高了12.06%,方法改善了沼泽、草地与裸地三种地物间的区分,是湿地遥感分类的有效手段。

资源型城市土地利用变化的景观过程响应——以黑龙江省大庆市为例

土地利用与土地覆盖变化直接或间接地改变着景观生态系统的结构和功能,进而影响地表各种景观过程。地表景观过程的改变,必然对人类赖以生存的生态环境产生程度不同的影响。黑龙江省大庆市作为典型的资源型城市(以石油、草场和耕地资源发展起来),是人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域。揭示该区域土地利用的时空变化特征和变化规律,探讨土地利用变化的景观生态趋势及对生态环境的可能影响等,对于资源型城市生态环境改善,产业结构调整及实现资源型城市可持续发展尤为重要。为此,基于大庆市1978,1988,1992,1996,2001年5个时段的MSS和TM影像,获取20余年不同时期的土地利用信息,以GIS技术为数据集成分析平台,计算土地利用转移概率矩阵,景观格局指数和主要景观组分的转移过程贡献率,以期从景观格局的角度定量刻画区域景观过程对土地利用变化的响应。结果表明,区域内耕地不断增加,草地持续减少,建设用地和林地逐渐扩大,而湿地则一直大幅度减少;耕地和草地是区域的主要景观类型,但二者的景观动态及过程却不相同,耕地的景观过程表现为空间集中性加强,而草地的破碎化程度加强,景观组分间的转移过程频繁,景观不稳定;对维持当地生态系统稳定起重要作用的湿地景观,其破碎化过程最为明显且面积和平均斑块面积都在迅速减少,这种景观过程将对当地生态环境变化造成负面影响。草地退化,湿地萎缩和功能减退,沙化和盐碱化日趋严重等生态过程,是土地利用变化的景观生态过程响应,恢复与建设生态脆弱的资源型城市的景观生态系统,须对景观尺度上的土地利用方式进行合理的调控,而这一调控的有效途径在于政策、体制的调整和观念的变化。

基于GIS的大庆市土地利用生态风险分析

基于2001年卫星遥感TM影像获取的土地利用信息,以大庆市区为研究区域,根据其土地利用结构特征,构造了综合性生态风险指数;同时利用空间分析方法对生态风险指数进行了变量空间化,通过对生态风险指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值,编制了大庆市生态风险程度分布图,以分析解释研究区的生态风险空间分布特征和形成机理。结果表明,研究区域的生态风险表现出明显的区域不均匀性,形成了两个土地利用生态高风险区域,即萨尔图、让胡路、龙凤3个高度城市化区域和市区东南部大同区所在地,这些都是急需采取保护性措施的重点区域。

黑龙江省森林防火地理信息辅助决策支持系统设计

为实现我国最大林区森林火灾的准确预测预报和快速扑火,黑龙江省森林防火地理信息决策支持系统以先进的计算机、遥感、地理信息系统和全球定位系统等技术为手段,集地理信息、森林资源信息和防火专题信息为一体,实现了森林防火信息管理与更新,火情监测与定位,森林火险天气预测预报,火险等级预测预报,林火行为预测、模拟和仿真,森林防扑火应急指挥,森林防扑火方案辅助决策,扑火力量GPS实时监控与现场指挥,以及森林火灾损失评估等多项功能.为省级防火部门进行宏观管理,分析决策提供多要素、多层次、多功能、多时态的空间信息服务.其目的是实现森林防火指挥快速化、决策科学化、调度实时化和防火信息资源化.

资源型城市转型与循环经济发展——以黑龙江省伊春市为例

随着人类对资源的不断利用,资源型城市大都面临着转型问题,如何实现资源型城市的可持续发展,既是一个需要研究的理论问题,更是一个亟待解决的实际问题。通过伊春市经济资本和技术资本发展困境分析,采用生态足迹方法计算了资源型城市伊春市2003年的生态足迹,得出此地区尚未出现生态赤字,但对它的转型却迫在眉睫,据此提出了伊春市应向循环经济型生态城市转型的思路及实现路径和方法。

基于生态足迹模型的资源型城市可持续发展定量评估——以黑龙江省石油城市大庆市为例

大庆市作为全国重要的石油和石油化工工业基地，但同时作为资源型城市也不可避免地具有产业结构单一、结构失衡、基础设施不足、经济辐射力弱、生态环境破坏严重等先天性弱点。目前大庆市的石油开采已进入中后期阶段，如何借振兴东北老工业基地的东风，培养替代产业，实现经济的持续稳定发展是大庆市的当务之急。1983-2001年其生态足迹供需严重失衡，生态赤字持续扩大。可见，无论在经济意义上，还是在生态意义上。大庆市的可持续发展都成为一个无法回避的重大现实问题。然而，大庆市的可持续发展十分复杂，涉及到区域经济学和生态经济学等多方面的重大理论问题。基于生态足迹模型，对大庆市的可持续发展做一理论探讨。

森林资源可持续利用空间格局分析

森林资源的经营管理一直很少注重其空间格局分析。以大兴安岭林区塔源林场的森林资源为对象,采用GIS技术对该地区森林资源现状结构进行了分析,生成森林资源保护作业区划图,同时绘制了分别与采伐、抚育和更新造林等信息相对应的多层专题图。将这些专题图与保护作业区划图进行叠加分析,显示1996～1998年该地区森林资源可持续利用的空间格局,为森林资源保护与管理提供科学依据。

资源型城市土地利用变化与湿地生态安全响应——以黑龙江省大庆市为例

黑龙江省大庆市作为典型的资源型城市(以石油资源、草场资源和耕地资源发展起来),是人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域。揭示本区域土地利用的时空变化特征和变化规律,探讨土地利用变化引发的生态安全问题.对于资源型城市生态环境改善,产业结构调整及实现资源型城市可持续发展尤为重要。为此,本研究基于大庆市1978、1988、1992、1996和2001年5个时段的MSS和TM影像.获取20a来不同时期的土地利用信息。以GIS技术为数据集成分析平台,计算湿地景观格局指数和各湿地景观类型的时空转移过程.以期从景观格局的角度定量刻画区域湿地景观过程对土地利用变化的响应和由此产生的湿地生态安全威胁。结果表明,区域内耕地不断增加,建设用地的扩大,以及湿地盐碱化和草甸化过程,是湿地减少的重要原因之一;土地利用造成的湿地景观分割、景观破碎和景观迅速减少,对生物多样性安全、水资源安全和人类健康安全等产生威胁;因而,应根据人类与自然共生原理,对不同湿地进行景观生态的分析、评价、规划和设计,逐步恢复原有的自然湿地景观,使其发挥多种湿地功能。

黑龙江省二龙山水库流域景观生态评价与规划研究

从景观生态学的基本理论出发 ,采用地理信息系统 (GIS)技术 ,借助于大型统计分析软件包SPSS中的主成分分析和空间系统聚类分析方法 ,对黑龙江省二龙山水库流域的景观生态环境进行了定量分析与评价 ,获得了 4个景观生态评价类型 .其中 ,良好状态的景观生态类型占全流域面积的比重最大 ,为36 % ,一般状态次之 ,为 31% ;较差状态和理想状态分别为 17%和 16 % .并按景观空间生态结构 ,将全流域规划与设计为 3个景观功能区 ,即农业景观功能区 ,其景观过程以作物生产为主 ,发展方向为兼顾经济、生态和社会多种效益的生态农业、观光农业和高效农业 ;生态环境保护功能区 ,其景观过程以水土流失、植被覆盖减少等退化过程为主 ,主要执行生态环境保护功能 ,大力发展水土保持林 ,努力提高植被覆盖率 ,是本区发展利用的方向 ;森林景观功能区 ,森林资源的合理采伐利用、林种的空间优化配置、森林的抚育以及天然林的保护成为该区发展的主要方向 .

黑龙江省大庆市生态风险评价研究

为保障大庆市的生态安全,利用该市1978、1988、1992、1996、2001年5个时段的MSS和TM影像,以GIS技术为数据集成分析平台,获取20余年不同时期的土地利用信息.在此基础上,引入层次分析法,确定不同土地利用类型的生态风险的权重值,构造不同时段综合生态风险指数.利用空间采样法和空间插值法,表达大庆市区域生态风险的时空动态分布特征.结果表明,1978—2001年,大庆市的生态风险除了个别集中治理的区域有所减轻外,总体上强度和范围都不断增大;1988—2001年生态风险区域分布的不均匀性增大,大庆市内形成了2个高生态风险区.根据分析结果,提出了大庆市生态环境的重点保护与治理区及相应的土地利用与生态建设对策.

变权组合预测模型的建立及其在区域生态风险预测中的应用

为探讨变权组合预测模型在区域生态风险预测中的应用,该文以黑龙江省大庆市为研究对象,利用该市1976、19881、9921、996、2001、2003年各年的TM遥感影像数据,以GIS技术为数据集成分析平台,获取了20余年不同时期的土地利用信息.在此基础上,引入层次分析法,确定不同土地利用类型的生态风险权重,构造各土地利用类型不同时段的综合生态风险指数,采用基于回归预测法、灰色预测法和神经网络预测法的变权组合预测方法模拟了大庆市2010年生态风险程度空间分布预测图.结果表明,生态风险指数的空间分布是基本沿着城区和主要交通干线的轮廓呈线状或点状逐步向外减小的,这说明干道交通系统建设以及城市开发活动在区域生态风险程度增加中的重要贡献;大庆市生态风险程度分布中,高、中生态风险程度区的范围都有所扩大,这表明大庆市的生态风险在不断的提高,范围也在不断扩大.

GIS支持下的森林资源可持续利用规划

本文应用GIS技术来获得大兴安岭林区塔源林场合理的森林资源开发利用布局和减少浪费森林资源的新方法。其核心就是保证在时间和空间上合理地安排森林资源。并通过GIS模型的运算 ,给出了该林场森林资源可持续利用的规划方案 ,以期为指导天然林保护与制定林业可持续发展战略提供科学依据。

黑龙江省大庆市土地利用/覆被变化及其驱动力分析

为探讨资源型城市土地利用/覆被变化的驱动力,该文以黑龙江省大庆地区为研究对象,基于该研究区1978、1988、1992、1996、2001年5个时段的MSS和TM影像数据,获取20余年不同时期的土地利用信息,以GIS技术为数据集成分析平台,采用单一动态度、土地利用转移矩阵模型,定量刻画该研究区土地利用/覆被动态变化过程,并结合大庆地区发展实际,归纳总结出其土地利用/覆被变化的驱动因子.利用主成分分析和多元回归分析模型,分析了大庆地区五类主要土地利用/覆被类型变化的驱动机制.结果表明,大庆地区草地面积变化主要由该地区总人口、第二产业比值和天然气产量所决定;耕地面积变化主要由单位油井产油量、农村机械总动力决定;盐碱地和沙地面积变化主要由单位油井产量和工业产值决定;湿地面积变化主要由人口的快速增长和工业的快速发展决定的;而建筑用地面积变化主要由人口的增长以及油田建设用地增加所决定.总之,大庆地区土地利用/覆被类型的变化主要是石油资源的开发与利用驱动的.

基于GIS的优势树种与地形空间关系格局探讨

基于ＧＩＳ的空间分析功能．分析了大兴安岭林区塔源林场优势树种与海拔、坡度和坡向之间的空间分布格局．绘制了该林场优势树种按海拔、坡度和坡向的空间分布图。并对林分潜在生境和现实分布进行了比较．以期为优化树种结构、培育优质森林资源提供可视化的科学依据。