基于CART决策树模型的北京市春季气传花粉浓度与植被空间结构关系研究

【目的】开展气传花粉浓度与植被空间结构关系的研究,归纳总结不同花粉浓度阈值下植被空间结构,将其应用于植物群落设计及提升过程中,为北京市城市绿地设计、建造及改造提供数据支撑,对城市绿地空间环境的营造具有实际指导意义。【方法】研究应用Durham花粉采集器于2021年04月03日−04月09日对北京市内92个采样点的气传花粉浓度进行监测,通过CART决策树算法对不同花粉浓度的植被空间进行分类,最终归纳总结出高、中、低3个花粉浓度阈值所对应的植被空间结构模式图。【结果】(1)乔木盖度是区别不同植被空间花粉浓度的主要控制指标,其与花粉浓度的关系并非单一线性,而是呈现一定波动性。当0.698<乔木盖度≤0.777时,花粉浓度最小,预测值为74粒/(103 mm2);当乔木盖度>0.777时,花粉浓度最大,预测值为285粒/(103 mm2);当0.600<乔木盖度≤0.698时,花粉浓度预测值为207粒/(103 mm2);当乔木盖度≤0.600时,花粉浓度预测值为133粒/(103 mm2)。(2)除乔木盖度外,区别不同植被空间花粉浓度的控制指标还有灌木平均高度、乔木平均高度、地被平均高度和乔木平均枝下高等高度指标,以及群落结构类型、乔木占比和地被三维绿量等指标。(3)低花粉浓度的植被空间结构主要表现为上层高大、中下层低矮,植被类型主要为分支点高的大型乔木;高花粉浓度的植被空间结构主要有两种情况,一种是上层乔木覆盖程度较低时,中下层植被茂密,另一种是上层乔木覆盖程度极高,植物群落整体浓密,植被类型主要为常绿乔木和树冠浓密的落叶乔木,以及枝杈丰富的灌木。【结论】本研究为气传花粉致敏植物的栽植与优化改造提供科学依据,对于新建城市绿地,致敏植物尽量应用于与高花粉浓度的植被空间结构类似的群落内部;对于已建成包含气传花粉致敏植物的群落,可通过增加植物将原本为低花粉浓度的植被空间改造为高花粉浓度的植被空间,尽可能将花粉在植被空间内部滞留沉降,减少分散到城市内部的花粉量,缓解气传花粉致敏植物对过敏人群的健康威胁。

山地牧道与植被空间异质性研究评述

山地牧道和沿牧道放牧改变植被空间异质性。综合国内外研究进展,将山地牧道的涵义扩展为家畜在山地垂直空间移动的固定路线、放牧往返小道、相对固定的采食路径以及践踏小径等,并总结了山地牧道的形成与分布规律,重点评述了山地牧道与植被空间异质性相互作用机制。山地牧道作为一种线状廊道,为物种扩散提供通道、生境,分割斑块景观,影响植被边界动态,在不同尺度上影响植被空间异质性;家畜沿牧道的选择采食与植被空间异质性相互影响,家畜还通过践踏和排泄改变植被空间异质性;家畜采食、践踏和排泄综合作用于土壤,通过影响土壤异质性间接影响植被的空间分布。山地牧道在动物行为学、放牧生态学研究中具有理论和实践价值,可以为监测植被退化、控制载畜量提供依据。

塔里木河中游荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间格局变化关系研究

土壤水分含量的高低决定了荒漠绿洲过渡带的植被种类及群落构成,因此,掌握植被特征随土壤水分的变化规律,能为干旱区生态环境建设提供科学的理论依据。选择典型的干旱区塔里木河中游流域作为样区,定点采集土壤样品测定其含水量,并调查植被特征,分析了干旱区荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间格局的关系,进行荒漠生态系统土壤水分对植被空间格局的影响研究。结果表明,荒漠绿洲过渡带20~40cm土层土壤湿度、草本密度及植被密度在研究区尺度上具有中等空间自相关,其0~20、40~60、60~80、80~100cm土壤湿度、灌木个数、灌木密度、幼苗个数、胡杨个数、郁闭度和植被群落物种数,在研究区尺度上表现出强空间自相关;土壤水分和植被特征均具有相似且明显的空间分布格局,其数值均呈先升高后降低的趋势即呈M型分布;灌木密度与20~40cm和40~60cm土层的土壤含水量呈显著相关,80~100cm土壤水分与胡杨个数、郁闭度、植物群落物种数有极显著相关关系,研究区生态系统脆弱,植被群落物种数较为单一,土壤水分和植被特征的空间变异性主要是结构性因素作用的结果;由于荒漠河岸林的主要建群树种为胡杨,研究表明20~60cm土层的土壤含水量对灌木的生存与生长起关键作用,而植被空间格局主要由80cm以下的土壤含水量决定。

放水冲刷条件下坡面植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响研究

植被在有效防治水土流失、改善生态环境中具有不可替代的重要作用。研究表明,土壤表面没有植被的降雨侵蚀量是未扰动森林土壤的16倍[1]。Zheng在子午岭林区的研究也发现,当地表植被生长良好时,降雨、地形、坡度等因素对土壤侵蚀量的影响很小。而土壤表层一旦失去植被保护或根系的固结时,

基于ArcGIS的山东省植被空间格局

利用ArcGIS和遥感技术将山东省的TM遥感图像进行预处理与分类,得到了山东省植被分布图.结合其它辅助数据在ArcGIS软件空间分析功能的基础上,研究了山东省植被类型空间分布格局,把对植被类型的空间分布规律从定性理解转为定量描述,并结合实际给出了理论解释.

植被空间配置对凸型坡侵蚀及泥沙颗粒分选的影响

针对黄土高原水土流失严重的问题,结合该地区缺水的现状,在有限的植被措施条件下,以凸型坡为研究对象,将草带布设在上坡面5种不同位置,利用室内放水冲刷试验对不同植被空间配置下坡面侵蚀过程和泥沙颗粒分选特征进行了研究,阐明了植被能够有效发挥水土保持功效的作用,并初步提出在低植被覆盖度下植被发挥水土保持功效的最优植被空间配置。结果表明:(1)不同植被空间配置的产流强度Cv值为10.26%~15.50%,产流强度的波动程度较小,其中配置A的产流强度与配置B和配置F的产流强度表现为显著性差异(p<0.05),不同植被空间配置的产沙强度Cv值均在26.00%以上,配置A的产沙强度与其他配置的产沙强度均表现为显著性差异(p<0.05),在坡面布设草带对产沙过程的影响大于对产流过程的影响;(2)在凸型坡的上坡面种植植被后,总产流产沙量与裸坡(配置A)相比均有不同程度的降低,其中配置F的减水效益达到19.65%,配置B的减沙效益高达70%以上;(3)不同植被空间配置下泥沙颗粒平均重量直径(MWD)的平均值表现为配置A>配置F>配置D>配置E>配置C>本底物>配置B,MWD的平均值随着产流时间的延长逐渐稳定并接近于本底物,在有植被覆盖坡面的水力侵蚀条件下,侵蚀颗粒以细颗粒为主,粉粒含量较高,砂粒含量相对较小,并且植被布设位置距离坡顶越远更容易侵蚀0.002~0.05 mm的粉粒。研究结果有助于加深植被空间配置对坡面侵蚀产沙作用机理的理解。

基于山地牧道与植被空间异质性分析

山地牧道以及沿牧道放牧行为,会对植被空间的异质性带来影响并发生改变。山地牧道属于线状廊道,可为物种的扩散提供必要的生境以及通道,对斑块景观分割,使植被边界动态受到直接影响,进而植被空间异质性也随之发生改变。家畜沿着牧道采食会和植被空间异质性互相产生影响,特别是受践踏与排泄的影响,使植被空间的异质性发生变化。因此,该文以贵州省为例,重点阐述山地牧道和植被空间异质性的相关内容,希望对同行有所帮助。

植被空间类型对城市绿地碳中和绩效的影响

【目的】通过构建城市绿地植被碳中和绩效评估体系,分析植被空间类型对绿地碳中和绩效的影响,为“双碳”目标下的城市绿地建设提供理论参考。【方法】基于生命周期评估视角,以安徽省青阳县三角洲公园为例,将绿地营建分为材料生产与运输、场地施工与种植、绿地运营与维护3个阶段,并结合开敞型、半开敞型、覆盖型和遮蔽型4种植被空间类型,进行碳排放与碳汇的模拟计算,进而分析碳中和绩效。【结果】植被空间由开敞转向遮蔽时,总碳排放量快速增长且趋势加快,3个阶段碳排放量占比依次表现为下降、持平和上升;总碳汇量及净碳中和量表现为趋势放缓的逐步增长,而碳中和所需年限对应表现为趋势放缓的逐步减少,由开敞型的43.9 a减少到遮蔽型的24.6 a,两者放缓的趋势都意味着植被空间的遮蔽程度对于碳中和绩效的提高是有限度的。【结论】城市绿地植被空间类型对碳中和绩效存在影响,针对其“开敞—遮蔽”特征总结了碳排放与碳汇两方面对策:碳排放方面,提倡减少机械使用、选择环保材料、控制施工破坏及提高能源利用效率等策略;碳汇方面,提倡选取当地碳汇优势树种、调节植被群落结构和结合生命周期进行绿地调控管理等策略,以因地制宜地改善绿地碳中和绩效。

毛乌素沙区地下水对植被盖度空间格局影响分析

通过在榆溪河流域沿地下水埋深增大方向设置植被调查样带,基于植被盖度、地下水埋深及土壤含水量等数据,利用多元经验模态分解(MEMD)获取植被盖度及其影响因子所表征的空间尺度,结构方程解析植被盖度空间分布的驱动因素,并结合聚类分析划分了植被群落自然恢复演替空间格局状态变化特征。结果表明:(1)MEMD将空间多元数据分解为3个本征模态函数,经希尔伯特转换得到各模态函数相应的空间尺度分别为14,27,38 km;(2)结构方程模型和MEMD分解后的最大表征尺度相关分析表明,地下水埋深与植被盖度在整个样带尺度上呈显著负相关(R 2=-0.95,p<0.001);土壤含水量与植被盖度以地下水埋深5 m空间尺度为分界点,<5 m的区域呈显著正相关(路径系数为0.68,p<0.001),>5 m的区域呈显著负相关(路径系数为-0.43,P<0.01);(3)在此基础上,结合系统聚类分类结果将植被盖度划分为核心区(地下水埋深0~3 m)、过渡区(地下水埋深3~4 m)、稳定区(地下水埋深4~5 m)、外围区(地下水埋深5~10 m)及边缘区(地下水埋深10~15 m)。研究表明,植被盖度对地下水埋深的响应在空间上存在多尺度特征,该结果可为沙地生态恢复及地下水资源的保护与利用提供科学依据。

旱区排水沟植被空间分布格局与土壤因子的关系

揭示旱区排水沟植被空间分布格局与土壤因子间的关系,可为旱区农田排水沟渠湿地的生态环境修复与生态灌区构建提供理论依据和技术指导。以陕西富平卤泊滩盐碱地的排水干沟和斗沟为例,采用野外调查、方差分析、相关性分析、典型相关分析和RDA分析方法,研究了排水沟边坡植被和土壤因子(含水率、电导率和pH)的时空分布特征以及植被和土壤因子间的相关关系。结果表明:(1)排水沟边坡植被分区明显(芦苇区、过渡区和共生区),干沟物种多样性高于斗沟、物种优势度低于斗沟;干沟和斗沟不同分区的植被Simpson优势度指数均随距排水沟距离的增大而减小,物种丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数随着距排水沟距离的增大而增大;(2)3月土壤含水率(均值23.7%)最高,9月土壤电导率(均值576.97μS·cm^(-1))和pH(均值8.95)最高,但不同时期间差异不显著;干沟芦苇区的土壤含水率、电导率和pH最大,斗沟芦苇区的土壤含水率最高、过渡区的土壤电导率和pH最大,且不同分区间差异显著;(3)决定旱区排水沟植被空间分布和物种丰富度的关键土壤因子是含水率与电导率。根据研究结果,本文提出了控制排水和铺设预制植被毯来调控旱区生态排水沟植被演替和植被构建的人工干预方法和措施,研究结果可为生态灌区建设提供科学依据。

不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min、5.2 L/min)的放水冲刷实验,研究了不同放水流量、不同植被覆盖度、不同植被布设部位对坡-沟系统及沟坡侵蚀产沙的影响。结果表明,在实验条件下,不同植被布设部位在相同放水流量、相同植被覆盖度条件下对坡沟系统侵蚀产沙有明显影响,而对产流量无明显影响;沟坡部分侵蚀产沙量不随坡面植被覆盖度的增大而减小,相反呈增大趋势。说明在实验条件下,对坡沟系统而言,仅在坡面部分布设植被,尽管能在一定程度上减少坡沟系统侵蚀产沙,但并不能有效减小沟坡部分的侵蚀产沙,甚至引起沟坡部分侵蚀产沙的增大。因此,水土流失治理过程中采取有效措施进行坡沟兼治将是减少水土流失的有效手段。

大香格里拉地区植被空间分布的环境特征

以植被种类丰富的大香格里拉地区为研究区,利用气象站点数据、数字高程数据(DEM)以及该地区植被分布图,通过最大熵模型(Maxent)和ArcGIS软件的空间分析功能,研究该地区典型植被空间分布的环境特征,分析了大香格里拉地区植被分布的气候特征和地形特征,量化了植被空间分布的气候范围,并根据二者的关系特征,得到了植被与气候因子关系模型。同时,界定了不同植被分布的海拔、坡度、坡向范围。发现大香格里拉地区影响不同植被空间分布的气候因子不同,影响草甸分布的是多年平均最低气温和多年7月平均气温,影响针叶林分布的是多年平均最低气温和多年平均日照时数,影响灌丛分布的较分散。同时不同植被的海拔分布界限和坡度不同,坡向对植被分布的影响不明显。研究结果可为该地区植被保护和管理,以及植被的气候变化响应提供基础参考。

不同利用程度对典型草原植被空间异质性的影响

在生态学研究中,植被空间异质性一直是众多研究者关心的主要问题之一。但是不同植被指数空间异质性的多尺度效应尚未引起人们的重视。因此,文中采用Mann-Kendall秩次相关法在内蒙古鄂温克旗对典型草原不同利用程度的植被空间异质性进行了分析。研究结果表明:Mann-kendal秩次相关法用于植被异质性分析可解释异质性的多尺度特征。禁牧可导致典型草原NDVI的异质性增加,在50m的样线内出现显著性变化的拐点5次,从禁牧到重牧过程异质性呈降低趋势。轻度放牧可促进植物种丰富空间异质性增加,在样线内出现显著性变化的拐点2次,高于其他放牧强度。过度放牧使植被的丰富度和均匀度异质性程度极大降低,使植被特质趋向均质化。不同放牧强度对植物多样性空间异质性影响较小,在样线内都未出现显著性的拐点。

银川平原植被空间分异研究

土壤盐渍化是制约银川平原内部植被生长最主要的生态环境地质问题,根本的影响因素则是土壤中的水盐运移与水盐平衡,而地形及微地貌条件对于土壤中的水盐运移过程具有控制作用,从而影响植被的生长和发育。文中以银川平原为研究对象,借助遥感数据中的植被指数方法定量地描述该地区植被的生长状况和空间分布,通过与数字高程模型的空间叠加与复合分析,合理地揭示了银川平原由于土壤盐渍化在不同地貌中的发育特点而产生的植被空间分异规律。

通用温度-植被指数特征空间农田干旱遥感监测

针对单一时段温度-植被指数特征空间干、湿边不稳定的问题,提出利用通用温度-植被指数特征空间改进TVDI指数进行农田干旱遥感监测的方法。利用2006-2015年各年单一时段特征空间干、湿边构建通用特征空间,拟合得到旬通用特征空间干、湿边。采用通用特征空间计算TVDI,结合实测数据进行旬土壤含水量反演模型率定和结果验证,并在河南省小麦种植区进行干旱监测应用分析。结果表明,与单一时段特征空间相比,基于通用特征空间的TVDI与实测数据的相关性更高,指数稳定性更强,土壤含水量估算绝对误差小于10%,均方根误差小于11%,能够有效监测农田旱情。

防洪滨水绿地空间景观设计探索与实践——以会昌县湘水文武坝段综合整治提升工程为例

为贯彻落实党中央生态文明建设和江西省“绿色崛起”的战略部署,推动城市生态滨水景观的发展,会昌县将湘水文武坝段综合整治提升工程作为三江六岸滨水公园景观带的重要组成部分,也是打造城水共融生态新局面的主要廊道。为此,以该项目为例,通过现状空间地形梳理、植被空间营造、植物色彩搭配、质感与形态的对比等方面,探索如何让狭长的防洪滨水绿地空间更富多样化。

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型(坡长、坡形、坡度)和植被组合进行野外土壤采样,利用137Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现:1坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,"直-凹"组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到"汇"的作用;但"凹-直/凸"组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到"源"的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、"直-凸"和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。2坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合(自坡顶至坡脚)为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定"汇"的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面(无水土保持措施)具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的"源"区。

新疆阿勒泰两河源自然保护区植被信息提取与分析

高山地区地形复杂,植被分布无序,且森林植被光谱信息相近,因而高山植被类型的确定依然成为遥感植被分类的难点。以2014年资源三号卫星影像作为基础数据,分别采用面向对象法和像元法提取了两河源保护区植被信息,并在面向对象法中引入了海拔(DEM)信息辅助分类,基于分类结果,分析讨论了不同植被类型的面积比例和空间分布格局。结果显示:(1)面向对象法的分类精度明显高于像元分类法,总体分类精度达到了93.11%,Kappa系数为0.89。(2)研究区植被类型以针阔混交林和草甸为主,分别占研究区总面积的26.37%和22.87%,灌丛、草原占15.2%和10.98%,水体和高山植被占8.23%和5.57%。(3)针阔混交林主要分布在阴坡或山地河谷,草甸在平原、低地河漫滩、森林、高山均有分布,地带性规律不明显。草原成窄条状、斑块状贯穿整个研究区,灌丛呈块状镶嵌在草原内部。高山植被呈斑块状零散分布于两河源的流石滩、砾石山坡和高山准平原上。(4)研究区发育了5个完整的自然垂直带谱,自下而上依次为草原带、灌丛带、针阔混交林带、草甸带、高山植被带和冰川积雪带。

流域植被整体防蚀作用及景观结构剖析

根据景观生态学的观点 ,对流域的产沙特征及其与林草植被的关系进行了探讨 ,表明流域土壤侵蚀状况是由其农、林、草地等生态系统之间产流与拦蓄两种作用相互影响的结果 ,其中作为地表径流滞纳区的林草植被斑块起重要作用。林草覆盖率越高 ,植被对侵蚀的绝对控制能力越强 ,否则流域地形因素的影响亦不可忽视。还分析了流域临界林草覆盖率的定义 ,表明临界林草覆盖率随其平均坡度的增大而增大。当流域林草植被整体覆盖率达 50 %以上时 ,植被可稳定高效地抑制水土流失。进一步分析认为 ,利用计算机技术并借助有关图件深入研究植被的空间格局才能完整阐明植被的整体防蚀作用 ,同时探讨植被斑块对富集叠加径流的滞纳作用也是必要的。

基于地表温度和植被指数的农业干旱遥感监测方法

农业旱灾是人类面临的最主要自然灾害之一,对我国农业生产影响非常大。土壤含水量是农业干旱监测的重要指标,通过遥感地表温度(LST)与植被指数(NDVI)结合,可以估算土壤湿度,监测农作物旱情。重点研究了LST/NDVI特征空间中干湿边的提取方法,通过14年全国NOAA/AVHRR的8km合成数据集分析发现,在LST/NDVI特征空间中,曲线斜率与实测土壤湿度显著相关(R=0.78,P<0.01),干边的截距和斜率与湿边有比较稳定的关系,但干湿边存在较大的空间和时间变异性。将全国分为6个区,分别确定LST/NDVI特征空间,根据特征空间干湿边参数反演土壤湿度,在土壤湿度分布图和全国耕地分布图基础上,进行旱情分级,得到全国耕地旱情分布图,可以为农业抗旱救灾提供快速宏观的信息服务。