江西和福建省植被覆盖时空特征及其地形梯度效应

[目的]探讨华南地区植被覆盖时空特征,为生态系统调查与保护提供参考。[方法]以江西和福建省为例,将1998年、2005年、2010年、2015年、2019年5年的植被覆盖由低到极高划分为6个等级,使用土地利用研究中的动态度、转移等思路分析植被覆盖时空特征,并探讨其地形梯度效应。[结果](1)江西和福建植被覆盖以高和极高覆盖为主(78.47%~89.8%),尤其是在内陆山地丘陵区,而沿江、沿海等人口密集的城市区相对较低、面积较小;1998—2019年该区植被覆盖较好且变化的整体趋势仍是增加;最显著变化发生在2010—2015年由高覆盖转移为极高覆盖。(2)地形梯度指数显示,中等植被覆盖及以下主要分布在海拔低于200 m、坡度小于6°、地形位小于0.48的1~2级地形梯度区;较高覆盖及以上较为分散的分布在各地形梯度内,且随着覆盖度增加有向海拔高于200 m、坡度大于6°、地形位大于0.48的3~5级地形梯度区分布趋势。(3)在植被覆盖不变或改善类中,低覆盖转移主要发生在1级地形梯度,较低覆盖和中等覆盖转移主要发生在1~3级地形梯度区,较高覆盖及以上的转移在5类地形梯度均有发生且相对分散;在植被覆盖恶化类中,中等覆盖及以下的转移多发生在1~3级地形梯度区,较高覆盖及以上的转移在5类地形梯度区多有发生且相对分散;转移等级跨度较大的情况多发生在较低等级的地形梯度区。[结论]研究区植被覆盖率较高,植被覆盖变化存在时空差异,生态系统调查与保护需要考虑不同地形梯度下的影响因素。

南方丘陵区水土保持植物措施减流效应研究

为了探讨南方红壤丘陵区水土保持植物措施的防洪减流效应,采用野外样地和试验小区相结合的方法,对4种措施类型(马尾松林、湿地松林、板栗林和马尾松+板栗林)、3种层次结构(纯草、纯乔、乔-草)的林地水文效应进行科学分析,结果表明:(1)不同人工林地冠层截留效应排序为湿地松林>马尾松林>马尾松+板栗林>板栗林,其枯落物层拦蓄径流效应和土壤截持地表径流效应均为板栗林>马尾松+板栗林>马尾松林>湿地松林;(2)草本单层结构的减流效应要优于乔木单层结构,与对照相比,乔-草复层结构的减流率达到90%以上。

北京北护城河河岸带的温湿度调节效应

以北京北护城河为例,探讨具有不同结构的河岸带对温湿度的调节效应。于2011年5—10月,根据河岸带在宽度、坡度、植物种类、植被覆盖度、距路距离和距路高度等结构指标上的差异,沿南北两岸各选取4类河岸带,并在与河岸带垂直的道路两侧分别设置相应的紧邻不同城市土地利用类型的对照区。在每月下旬的晴天或多云天,从8:00到18:00,对南北8类河岸带及其对照区的气温和相对湿度进行连续10 h的观测。t检验分析表明,与对照区相比,河岸带具有明显的温湿度调节效应,能有效地改善人体的舒适度。各类河岸带的气温极显著低于对照区,而相对湿度极显著高于对照区;河岸带的日气温和日相对湿度变化较对照区和缓,且存在季节差异,河岸带在春秋季表现出更明显的温湿度日极值调节效应。各类河岸带与其对照区在温湿指数上也存在显著差异:对照区在夏季均会使人体感到很不适,而河岸带南岸在6月和8月可有效地提高人体的舒适度,北岸在8月也可改善舒适度。同时,不同类型河岸带的温湿度调节效应也存在差异:南岸对温湿度的调节效应强于北岸,北岸气温显著高于南岸,而相对湿度显著低于南岸。差异显著性的多重比较表明,南北不同类型河岸带之间在温湿度上的差异随季节而异:5月和10月的差异较显著,但6—9月的差异不显著,这些与植被覆盖度、乔木密度、冠层结构、河岸带宽度、距路距离,以及周边土地利用方式有关。研究的结果可作为城市河岸带生态服务功能评价的一部分,并可为城市河岸带的建设、修复和管理提供依据。

中国南部区域植被与气候关系初探

以全球变暖为背景,以中国南部区域18.00°—27.50°N、108.50°—112.50°E样带为研究对象,以纬度为梯度,应用CRU(Climate Research Unit)全球观测数据集和CO2浓度倍增后的2050年模拟气候状况作为平衡态陆地生物圈模型BIOME4的气候驱动,对中国南部样带历史100 a和未来50 a间的潜在植被变化进行模拟和统计分析。结果表明,随时间推移与全球变暖加剧,植被类型变化呈加剧趋势;温度作为植被变化的主要因素导致热带与温带植被的交错带成为气候变化的敏感地带。历史气候条件下,北回归线以北边缘地带的24.5°N的植被变化率最大,其次为以南边缘地带的22.5°N。在CO2浓度倍增导致温度、降雨量、最低温都显著增加后,研究区域植被变化率最大地带由北回归线边缘带北移到25.5°N。

南海低纬地区15kaBP以来高分辨率孢粉记录及植被、气候演变

本文依据南海低纬地区SA09-090孔高分辨率的孢粉记录,从下至上划分了4个孢粉组合带,从孢粉成分的变化,重建了15kaBP以来的植被和气候变化历史。研究结果发现:15.0—12.5kaBP期间研究区花粉主要来自当地出露的陆架,揭示出出露的陆架植被类型是以热带低山雨林和低地雨林为主。海滨地区生长着茂盛的红树林,当时气温比现在低一些,但无明显变干现象。12—10kaBP期间植被中低山雨林花粉增多,红树植物花粉减少,这说明此时海平面上升,气温也回升,花粉源区变远。全新世时(10kaBP至今),花粉主要来源于加里曼丹岛和周围岛屿,植被以低山雨林和海滨红树植物为主,但花粉浓度大幅降低,这种花粉浓度降低说明海平面继续上升,研究区距离花粉源区越来越远。全新世中期时为热、湿的气候环境,后期与现今相近。

东北老工业区植被覆盖度时空特征及城市化关联分析

植被覆盖度研究一直是揭示自然生态系统演化以及人类活动与环境演化关系的重要路径。基于MODIS数据,结合像元二分模型和一元线性回归方法,定量估算东北老工业区2000—2015年的植被覆盖度及其时空变化特征,并特别分析辽宁省植被覆盖度变化与城市化水平的关系。结果表明,1)东北老工业区的植被覆盖度呈现"中部高-东西低-西部最低"的空间分布态势;2)黑龙江省和吉林省高植被覆盖区明显增加,但辽宁省高植被覆盖区面积比重由2000年全省总面积的49.99%下降到2015年的25.99%,这一变化情况在辽宁省城市化水平的空间差异中得到进一步的验证;3)除部分辽西城市植被退化趋势严重并且逐渐向东蔓延,东北老工业区植被覆盖表现出增加的趋势,特别是黑吉两省与内蒙古交界的大部分地区植被覆盖度明显提高。研究结果阐明了东北老工业区植被演化格局与过程,对推动绿色可持续转型及生态文明建设具有重要意义。

华南植被覆盖稀有金属矿集区快速探测评价体系的建立与应用

针对中国华南稀有金属矿集区植被厚、多云雾、地质环境复杂等特点,文章提出了植被覆盖区稀有金属矿床快速评价方法技术体系,通过实践探索实现了稀有金属“空、天、地”一体化快速有效探测。该体系分为3个层次,第一层次是利用多尺度、小比例尺高空光学遥感卫星厘定区域构造格架及活动期次、结合已有地质科技成果确定成矿有利区;第二层次为地表大比例尺物化探技术方法探索伟晶岩脉的空间分布及其矿化范围,利用大比例尺低空高光谱遥感反演矿化蚀变信息;第三层次利用电阻率测深和地气/X荧光探测揭示矿(化)体及其围岩地下展布特征。最后,以近年来实现找矿重大突破的湘东北幕阜山仁里矿田外围黄柏山空白区为例,阐述了此技术方法体系的有效性,以期为国内外此类地理景观区快速、高效综合探测评价稀有金属矿床提供参考。

华北土石山区土壤溅蚀影响因素分析

土壤侵蚀会破坏土地吞食农田,降低土壤肥力,直接影响水土资源的利用和保护。雨滴击溅作用下,地表土壤颗粒会发生位移,引起表层土壤颗粒的分离。以华北土石山区作为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,采用改良后的摩根溅蚀盘和雨滴发生器,利用色斑法结合叶面积系数法测定不同条件下的土壤溅蚀量。结果表明:1)溅蚀量随土壤前期含水量增大而增大、与雨滴动能呈正相关(R2>0.96,P<0.05);2)溅蚀量和植被覆盖度呈非线性负相关(R2>0.99,P<0.05)——植被覆盖度越大,土壤溅蚀量随降雨强度增大的幅度越小;3)植被主要通过叶面积改变雨滴直径,通过株高改变降雨高度,对降雨进行再分配,进而改变雨滴动能。叶面积系数越小、株高越低,植被对溅蚀的阻挡作用越强。

民勤绿洲植被变化与水资源结构响应关系

利用1986—2020年Landsat系列遥感数据和水资源数据,基于趋势分析、相关分析和灰色关联分析等方法,研究民勤绿洲植被变化与水资源结构变化的响应关系。结果表明:民勤绿洲平均植被覆盖度和绿洲面积总体呈增加趋势,总可用水资源量呈持续减少趋势;民勤绿洲的发展可划分为1986—2000年、2001—2009年、2010—2020年3个阶段,分别对应于绿洲面积快速扩张、高位维持、趋于稳定和总可用水资源量缓慢减少、迅速减少、趋于稳定的3个阶段;绿洲面积变化受水资源和人为因素共同影响,绿洲面积和水资源量在第一、第二阶段响应关系很弱,对应于绿洲发展粗放扩张和剧烈调整的时期,二者在第三阶段表现出较好的响应关系,是绿洲发展进入良性阶段的反映;根据民勤绿洲现状水平估计,每1亿m^(3)供水量可支撑绿洲面积277 km^(3)。系统分析其植被变化与水资源的关系对未来西北地区绿洲的建设和发展具有重要参考价值。

长汀县水土保持措施下径流小区的产流产沙及其对降水量和植被覆盖度的响应

以南方红壤侵蚀区5个不同水土保持措施径流小区和1个对照小区作为研究对象,分析不同水土保持措施下的产流产沙及其对降水量和植被覆盖度的响应。结果表明:2007~2017年,全坡面种草、低效马尾松施肥、人工补植马尾松、封禁、乔灌草混交5种水土保持措施径流小区的年均产流量分别比对照小区少0.94m^3、0.90m^3、1.05m^3、1.01m^3和1.21m^3,减流率分别为67.28%、64.74%、75.27%、72.62%和86.73%;年均产沙量分别比对照小区减少834.65kg、743.71kg、710.78kg、742.49kg和859.22kg,减沙率分别为89.26%、79.54%、76.01%、79.41%和91.89%;所有径流小区平均径流量和平均产沙量均与降雨量呈极显著正相关,与植被覆盖度分别呈极显著和显著负相关,表明降雨量是形成产流产沙的重要因素,而植被能够阻控水土流失;不同径流小区产流产沙与降雨量和植被覆盖度的关系存在较大差异,表明这些关系较为复杂,受到多种因素影响。

2000—2020年中国荒漠化潜在发生范围区林草覆被时空变化特征

干旱地区林草植被生长动态变化是研究荒漠化形成发展和演变过程的重要依据。本文基于改进方向性像元二分模型构建的2000—2020年中国荒漠化潜在发生范围区(PEDC)年植被覆盖度数据集,采用Sen+Mann-Kendall时间序列趋势变化检测方法,分析了2000—2020年PEDC,特别是林草覆盖区的植被生长状况时空变化特征。研究结果表明:①2000—2020年,PEDC平均植被覆盖度为0.284,改进的植被覆盖度估算结果能够较好地反映研究区植被覆盖状况,估算精度为86.98%。PEDC植被生长状况不断趋好,其中干旱区表现最为突出,显著增加区域达到了48%,而亚湿润干旱区平均增长量最大为0.1。②林草生态恢复工程措施效果显著,但植被恢复是个长期缓慢的过程,特别是林草面积的恢复。2000—2010年林草面积增加较少(0.002%);2010—2020年增加较多(0.371%)。③2000—2020年PEDC林地植被改善最明显,草地则较为稳定,植被覆盖度显著性增加区域分别为76.4%和71.8%。其中林地植被覆盖度在亚湿润干旱区增长量最大为0.15,而整个研究区草地增长了0.06。本文更深入地掌握PEDC林草覆盖区长时间序列植被生长状况,为进一步制定和实施各项生态工程提供重要信息参考。