秦巴山地极端气候变化特征及其对植被动态的影响

[目的]为探究秦巴山地极端气候事件的时空变化及其对植被的影响。[方法]基于秦巴山地及其周边115个气象站逐日气象资料(1960—2020年)及MODIS NDVI数据集(2000—2020年),分析秦巴山地NDVI的时空变化特征及其对19个极端气候指数的响应,并利用地理探测器定量评估极端气候指数对NDVI的影响。[结果](1)2000—2020年秦巴山地大部分区域NDVI呈显著增加趋势(80.34%),少数区域呈显著下降趋势(1.09%),研究区年际变化速率约为0.03/10 a。(2)1960—2020年秦巴山地经历显著增温,夜间增温幅度大于白天,极端气温事件变化幅度较大的区域主要集中在西秦岭;极端降水事件呈微弱变化,具有明显的空间分异,研究区西南部极端降水强度增加,东部极端降水强度降低,极端降水频率增加。(3)极端降水事件是影响西秦岭地区NDVI的主要因素,而极端气温事件是影响秦岭和大巴山地区NDVI的主要因素;极端气候事件对NDVI的影响不是独立的,极端气候指数间的相互作用以双因子或非线性的方式增强单因子对NDVI的影响。[结论]揭示秦巴山地极端气候事件及植被动态的时空变化特征,明确两者间的相互关系,可为应对全球气候变化下秦巴山地植被保护与恢复提供科学依据。

秦巴山地植被冠层降雨截留时空分异特征及驱动因素

冠层截留研究对于了解区域水资源分配和评估生态水文功能至关重要,山地复杂多样的环境使其存在较大的不确定性,遥感的发展为揭示山地系统冠层截留的特征提供了机遇。以秦巴山地为研究区,基于降雨数据和叶面积指数遥感数据,耦合植被冠层降雨截留模型,定量模拟和分析秦巴山地2003—2020年植被冠层降雨截留能力及其时空变化特征,并验证其精确性;采用地理探测器、相关分析和约束线法探究冠层截留的驱动因素。结果表明:(1)与PML_V2数据集和实测数据相比,3.5以下的均方根误差和0.75以上的有效系数证实了A.P.J.DE ROO模型模拟的可靠性。(2)近18年截留量和截留率整体呈上升趋势,截留率在2015年发生逆转,由增(0.08%/a)向减(-0.15%/a)转变。(3)秦巴山地冠层截留总体上呈西部高山区和东北部边缘低,秦岭和大巴山区高的空间格局,其随海拔上升呈现“上升-稳定-下降”的分布特征;空间变化以上升趋势为主,显著下降的区域主要分布在汉江河谷的中心;低海拔区域变化差异较大,中海拔区域以显著增加为主,高海拔区域无显著变化。(4)叶面积指数和降雨量是影响冠层截留的主要因子,约束关系分别为正线型和正凸型;阔叶林截留率与小降雨事件的相关性高,针叶林、灌丛截留率与强降雨事件相关性较强,气候因子对冠层截留的影响在类别和解释程度上存在空间差异。研究可为区域尺度冠层截留的估测提供思路,且有助于评估气候变化背景下生态系统对水循环的影响。

神农架森林土壤养分及生态化学计量特征

以神农架山地森林土壤为例,研究有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)等土壤养分含量及其生态化学计量特征沿海拔梯度(1300~3100 m)的变化,阐明其对地形、植被和土壤因子的响应。结果表明:SOC、TN、TP和TK含量分别在14.32~35.39 g/kg、2.20~5.62 g/kg、0.28~0.46 g/kg、20.75~22.96 g/kg。SOC、TN、TP含量随海拔升高呈增加趋势,TK含量则呈相反变化趋势。C/N、C/K、N/K、P/K均随海拔升高呈线性增加,最大值出现在海拔3100 m处。山地不同垂直植被带土壤养分含量及其生态化学计量比存在显著差异,山地灌丛草甸土壤SOC和TN含量较高,TP和TK含量较低,且该植被带的生态化学计量比显著高于其他植被带。相关分析表明,海拔与C、N、P、K之间生态化学计量比呈正相关,C/K、N/K与海拔之间相关性显著。相较于北坡,南坡土壤生态化学计量比受海拔影响更显著。

基于RUSLE模型的秦岭—大巴山地土壤侵蚀时空特征分析

[目的]秦岭—大巴山地(秦巴山地)是我国重要的南北地理—生态过渡带主体,对秦巴山地的土壤侵蚀研究将有助于该区域的生态保护和水土资源管理。[方法]基于RUSLE模型计算秦巴山地的土壤侵蚀模数,并量化分析了该区域的土壤侵蚀的时空分布格局。[结果](1)2000—2020年秦巴山地的微度侵蚀面积呈上升趋势,轻度侵蚀及其以上等级的土壤侵蚀面积均呈下降趋势;从空间来看,秦巴山地东北和西南部的土壤侵蚀等级较高,中间较低;(2)秦巴山地的土壤侵蚀相对集中在500~1500 m、坡度15°~25°区域内;(3)秦巴山地发生土壤侵蚀最主要的土地利用类型为林地,耕地、林地的微度侵蚀以及草地的微度、剧烈侵蚀面积呈上升趋势;(4)秦巴山地土壤侵蚀主要分布在陕西、四川和甘肃,且甘肃和四川的剧烈侵蚀呈上升趋势。[结论]2000—2020年秦巴山地的侵蚀面积和强度呈“双下降”的态势,其整体侵蚀状况好转,但侵蚀分布存在明显空间差异。

秦巴山地植被绿度特征及其对地表水热的响应

地表水热通过影响土壤和大气间的水分交换以及植被生长用水对植被格局起关键作用。使用2000—2020年MODIS叶面积指数(Leaf area index,LAI)作为秦巴山地植被绿度的评价指标,基于遥感技术获取同时段地表温度(Land surface temperature,LST)和温度植被干旱指数(Temperature vegetation drought index,TVDI),用于指示地表水热状况。结合坡向和海拔等地形因素,使用均值和趋势法分析了秦巴山地植被绿度的时空特征;采用时滞相关性分析、主导因素分析探究了植被绿度与地表水热的相关关系,以及影响植被绿度变化的主导因素;借助广义可加模型,结合植被类型探讨了植被绿度与地表水热的非线性关系。结果表明:(1)秦巴山地LAI集中在1—5之间,LAI均值随海拔先增后减,不同坡向LAI差异较大,表现为大巴山北坡>大巴山南坡>秦岭南坡>秦岭北坡>西秦岭。秦巴山地LAI高值区与地表水热较好的地区在空间分布上具有一致性,LAI低值区与LST低值区或TVDI高值区较为一致。(2)秦巴山地LAI以由增变减趋势为主,变化趋势的海拔分异大于坡向分异。在LAI由增变减区,地表水热以由增变减为主,其次是持续增加。(3)秦巴山地LAI与LST主要为显著正相关,与TVDI主要为显著负相关。LAI对地表水热的时滞响应不明显,LAI受TVDI的影响较受LST的影响面积广。(4)除LST增加导致落叶阔叶林和混交林LAI单调递增外,地表水热对各植被类型LAI均为非线性影响,即存在一定阈值,阈值两侧LAI的响应规律不同,不同植被类型对地表水热响应的阈值差异较大。

昼夜不对称性增温对秦巴山地植被NDVI的影响研究

通过收集1982—2020年秦巴山地94个气象站点逐日观测资料、2000—2020年MODIS归一化植被指数(NDVI)以及中国1100万植被数据集,利用Mann-Kendall检验、趋势分析以及二阶偏相关分析等方法,综合分析秦巴山地昼夜增温时序变化及增速差异,探讨秦巴山地植被NDVI对昼夜不对称增温的响应特征,分析昼夜不对称增温对不同植被类型生长的影响。结果表明:(1)1982—2020年秦巴山地日最低气温和日最高气温存在明显上升趋势,夜间增温速率是白天增温速率的1.3倍,表明昼夜增温存在不对称性。(2)昼夜增温对秦巴山地植被生长促进作用更明显,显著性分析结果存在空间差异,但通过显著性检验的站点数量不多。(3)不同植被类型对昼夜增温响应特征有所差别,白天增温促进草丛、草甸、灌丛、阔叶林、农作物的生长,抑制了针叶林的生长,而夜间增温对植被生长的影响仅对草甸起积极影响,对其他植被类型均为消极影响。

秦巴山地气候变化特征与旱涝区域响应

[目的]气候变化对自然环境和人类活动产生重要影响,厘清全球变化背景下极端气候灾害发生的频次和强度对于维护人民生命财产安全具有重要意义。[方法]根据1970-2017年秦巴山地内102个气象站点的逐日数据,运用线性回归、Mann-Kendall非参数检验、反距离权重法(IDW)、Z指数法和Morlet小波变换等方法,分析近48年秦巴山地气候变化特征及西部大起伏高山区、秦岭大起伏高中山区、大巴山大起伏中山区和豫西汉中中山谷地4个地貌单元上的区域旱涝灾害响应研究。[结果]近48年来秦巴山地气温以0.3℃/10 a增加,降水以0.87 mm/10 a的速率增加,全区气候朝暖湿化趋势发展。研究时段内,不同地形区气温都呈上升趋势,但增加速率不同,大巴山大起伏中山区增速最大(0.7℃/10 a)、豫西汉中中山谷地最低(0.2℃/10 a),从降水量及变化趋势来看,大巴山大起伏中山区降水量明显高于其他地形区,变化倾向率最大(13.45 mm/10 a),西部大起伏高山区变化倾向率最低为0.06 mm/10 a。秦巴山地旱涝灾害发生的程度年际差异明显,且1970-2017年有加剧的趋势,4个区域旱涝灾害对气候变化的响应存在差异:大巴山大起伏中山区旱涝灾害对气候变化的响应表现为总体偏涝,涝灾出现的频率与强度均有加剧态势;豫西汉中中山谷地、秦岭大起伏高中山区及西部大起伏高山区总体表现为偏旱,旱灾频率和强度明显高于涝灾。[结论]1997-2017年秦巴山地呈暖湿化现象,极端气候事件的频率和强度呈增加趋势,研究结论为不同区域分类、分级制定水土保持规划提供依据。

山区土地利用/覆被变化对土壤侵蚀的影响

本文以福建省山区为例 ,在对福建省水土保持实验站、建瓯市牛坑龙水土保持试验站长期观测、实验资料深入分析对比的基础之上 ,探讨了土地利用 /土地覆被变化对土壤侵蚀的影响规律。分析结果表明 ,土地利用 /土地覆被变化对径流的产生和土壤侵蚀有重要影响 ,植被的覆盖度的变化直接影响着径流系数和土壤侵蚀模数 ;植被的覆盖度和径流系数呈负线性关系 ,随着覆盖度的增加径流系数逐渐减小 ;植被覆盖度和土壤侵蚀模数为负指数关系 ,随着植被覆盖度的增大 ,土壤侵蚀模数急剧下降。

山区农业土地利用模式的设计

本文分析了市场经济条件下我国山区农业可持续发展所面临的问题 ,提出了山区农业土地利用模式的构想。指出影响我国山区农业土地利用模式的因素主要包括自然地理因素、市场因素和土地制度因素 ,特别是市场因素和土地制度因素对于农业土地利用模式设计的影响在新的历史时期尤为突出 ;强调山区农业土地利用模式设计必须遵循自然地带规律性、与农业经济多样化和规模经营相结合、与开拓产品市场相结合的原则 ;以河南省洛宁县为例具体说明了山区农业土地利用模式设计的技术路线。

土壤有机碳研究进展

土壤有机碳在全球变化研究中具有重要地位,其固存与排放对全球气候变化有重要影响.本文回顾了国内外土壤有机碳的研究进展及趋势,阐述了土壤有机碳的含量与分布、测度指标以及测定方法,指出了我国在土壤有机碳研究方面存在的问题及今后的发展方向.

土壤侵蚀研究中的“3S”技术应用进展

随着地球信息科学的进步与发展,"3S"技术成为土壤侵蚀研究的有效工具。本文介绍了"3S"技术在土壤侵蚀研究中应用的途径和使用的限制条件,在对大量研究文献分析的基础上,认为国外学者利用"3S"技术主要集中在全球和区域土壤侵蚀调查、土壤侵蚀的生态效应等2个方面。而国内学者主要开展了区域土壤侵蚀调查、土壤侵蚀动态研究和土壤侵蚀模式的构建等3个方面的工作。指出目前和GIS技术结合应用最为广泛的土壤侵蚀模式是USLE和RUSLE,这两个模式都是基于统计的经验模式,缺乏充足的实测资料,精度不高;利用"3S"技术对于区域土壤侵蚀因子的研究缺乏与综合评价方法或模型间的协调。展望未来"3S"技术在土壤侵蚀研究中应用的可能趋势。

我国土地征收补偿制度的演变及其改革研究

通过文献资料法和对比分析法,对各个阶段我国的土地征收补偿制度进行了研究,提出完善我国土地征收补偿制度的改革建议。研究发现,在不同的时期,我国土地征收补偿制度由于所处的背景不同,征收补偿对象、测算方法和补偿标准等都发生了很大变化。由于补偿制度的演变存在路径依赖问题,使得我国土地征收补偿制度虽然经过多次有益的改革,但许多问题仍没有得到改善。

全球变化对陆地生态系统的影响研究

在对前人研究成果分析总结的基础上,介绍了大气温室气体含量增加、气候变暖、海平面上升等全球变化的事实,认为全球变化很大程度上取决于自然的变异,但人为活动也是不可忽视的主要原因。从水热平衡失调、气候异常、海平面上升、快速荒漠化和生物多样性减少等方面探讨了全球变化对农业生态系统中粮食种植、畜牧业生产、农业自然灾害的影响,森林生态系统、水生态系统和生物多样性的变化,以及全球变化对陆地生态系统影响的地域差异,不同生态系统对于全球变化响应的变化。最后探讨了今后研究面临的形势和任务。

草地改良对陆地生态系统养分的影响——以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例

以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例,研究了土地覆被类型从荒坡地到人工草地的转变所引起的陆地生态系统养分含量和营养元素循环系数的变化。结果表明,随着土地覆被类型由荒坡地到人工草地的转变,陆地生态系统土壤中N、P、K的含量增加,而Al的含量逐渐降低;植被中的养分也经历了从无到有的历程,整个陆地生态系统养分贮存量的变化中N、P、K总量增加,而Al的总量减少。在陆地生态系统的两个群落中,所有元素的循环系数都发生了相应变化,这种变化是陆地生态系统对土地覆被类型变化的一种响应。

基于RS和GIS的土壤侵蚀量估算方法研究——以陕西省杏子沟流域为例

土壤侵蚀量的估算是土壤侵蚀研究的核心问题之一.本文以陕西省杏子沟流域为例,通过对影响土壤侵蚀地形、植被因子的研究,探讨了利用遥感技术和地理信息系统手段对土壤侵蚀量进行估算的方法和技术路线.在地形信息的获取方面,利用数字高程模型,派生出地形坡度、坡向、相对高度等要素;在植被覆盖度的提取中,采用遥感技术与非遥感手段,分析了植被类型对土壤覆被变化的指示作用.利用修正后的通用土壤侵蚀模式,模拟了小流域土壤侵蚀模数的空间差异,计算了土壤侵蚀总量,具有重要的理论意义和实践意义.

农村居民点土地集约利用研究——以河南省柘城县为例

农村居民点土地集约利用是实现城乡统筹用地的关键环节之一,平原地区是我国农村人口集中分布的区域,因而进行平原地区农村居民点土地的集约利用研究就显得尤为重要.文章根据资源稀缺理论、可持续发展理论和帕雷托最优理论,探讨了农村居民点集约利用的运作模式、集约潜力计算的指标选择、影响评价和生态、经济社会效益分析.该研究选择河南省东部平原地区的柘城县,进行了实证分析,虽然目前还不能较准确地用数字来定性地研究社会效益和生态效益,但农村居民点集约利用对农村社会经济的发展和生态环境建设具有积极的意义.

基于地理实践力培养的野外实践教学模式设计

根据强化地理学科核心素养,提高地理实践力的根本理念,在河南高校地理科学相关专业学生中进行了问卷调查,以此分析研究了学生对地理实践力内涵的理解、教师对培养学生地理实践力的重视程度、学生野外实践教学的收获、观察获取和处理地理信息的能力和水平、学生期待的实习模式和如何开展教学效果评估等.依据目前高校地理野外实践教学的现状,提出了提高地理实践力的“探究型地理野外实践教学模式”,“点、线和面结合的综合自然地理野外实践教学模式”和“任务驱动野外实践教学模式”,以期有效地锻炼同学们的创新能力,实现学习方式的转变.

草地改良对土壤有机碳的影响——以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例

在分析影响土壤有机碳源/汇的主要因素的基础上,利用定位观测的方法,对福建省建瓯牛坑龙草地生态系统试验站中影响土壤碳循环的主要因子,如草被覆盖度、土壤侵蚀模数、土壤温度、土壤水分含量和土壤有机碳含量及密度等,在草地改良过程中的变化进行观测研究.探讨了草地改良对土壤有机碳影响的机理和规律,指出进行草地改良、增加植被覆盖度是提高土壤碳汇能力、减少土壤碳排放的关键.

区域管制在实现国家资源安全过程中的作用研究

本文分析了国家资源安全的特点 ,提出区域管制是实现国家资源安全的重要手段。认为建立资源市场 ,对自然资源进行资产化管理 ,制定资源开发利用技术标准 ,实行资源开发许可审批制度 ,采取激励政策 。

豫西黄土丘陵山区土壤侵蚀及其对农业可持续发展的影响

在分析豫西黄土丘陵山区自然地理条件的基础上 ,研究了该区土壤侵蚀的现状特点 ,进而分析了水土流失的原因和对社会经济持续发展的危害 ,指出地形崎岖、坡度较大 ,黄土层深厚疏松 ,降水集中、暴雨较多 ,土地利用结构不合理 ,森林资源过伐 ,陡坡开荒是造成该区严重土壤侵蚀的主要原因。土壤侵蚀不仅造成河道堵塞 ,水库防洪、灌溉能力降低 ,同时还引起土壤的进一步贫瘠化 ,加剧山区生态系统的进一步退化。