甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区南片植被长势与保护成效

以甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区南片为研究案例,借助高分辨率遥感影像和GIS技术,结合具体的植被类型和功能区划,分析了2000年到2010年间自然保护区内植被长势趋势的变化。结果发现:(1)11年来各植被类型,尤其是以骆驼刺、芦苇、芨芨草为主的天然草地植被表现出了较好的长势和增长的趋势;(2)核心区和缓冲区内不存在退化的植被类型,表明自然保护区基本实现了保护目的;(3)退化的植被位于实验区的布隆吉村、桥子村和双塔村,面积为1319 hm2,占比为0.31%。由此可见甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区南片植被保护成效明显。将植被长势趋势分析同自然保护区功能区划及植被类型相结合,希望有助于识别保护要点,以便为植被保护成效评价提供参考。     

长白山自然保护区总初级生产力时空变化特征及其影响因素

长白山自然保护区是典型的温带原始森林生态系统,其植被总初级生产力(GPP)与地形和气候变化密切相关,开展长白山自然保护区GPP的时空变化特征以及影响因子研究,对于了解植被生长状况和生态环境质量具有重要意义。本研究采用光能利用率模型(VPM)对长白山自然保护区GPP进行估算,并分析坡度、海拔、气温、降水、总辐射对其的影响。结果表明：2000—2020年,长白山自然保护区GPP多年平均值为63～1706 g C·m^-2·a^-1,GPP随海拔的增加而减小。气温是影响长白山自然保护区植被GPP空间分布差异的主要因素,其与GPP之间存在显著正相关性。研究期间,长白山自然保护区年GPP整体呈极显著增加趋势,年均增加值为13 g C·m^-2·a^-1。年GPP增加的区域占总区域的79.9%,且各植物功能型年GPP增加面积的比例存在差异。年降水与长白山自然保护区43.2%区域的GPP呈显著负相关,而年均温和年总辐射分别与长白山自然保护区47.2%和82.4%区域的GPP呈显著正相关。在未来全球气候变暖的背景下,长白山...     

长白山国家自然保护区及其周边地区生态脆弱性评估

在全球变化与人类活动的双重冲击下,探究自然保护区及其周边区域的生态脆弱状况对于保证区域的生态安全和人类自身的可持续发展至关重要.以长白山国家自然保护区及其周边30 km缓冲区为研究区域,结合“敏感度-恢复力-压力度”概念模型和空间主成分分析法评估保护区内外2005和2015年的生态脆弱状况并分析其背后的主要驱动因子.结果表明:2005和2015年,保护区内外的生态脆弱性等级均以潜在脆弱、微度脆弱和轻度脆弱为主,该区域的生态脆弱状况总体处于较好水平;2005—2015年间,保护区内外整体的生态脆弱性呈现略微上升趋势,区内、外发生退化的区域面积分别为254和967 km²,区内、外对该趋势的贡献占比分别为30.8%和69.2%;区内生态脆弱性在空间格局上的变化主要与净初级生产力(NPP)、植被覆盖度和距离道路最近距离的变化有关,而在区外,主要与NPP、植被覆盖度、国内生产总值(GDP)密度的变化有关.     

桂西北喀斯特区域植被变化趋势及其对气候和地形的响应

基于1999—2010年的SPOT NDVI数据,分析了河池市植被变化趋势及空间差异,并结合气象和地形数据分析了植被与气候、地形的关系。结果表明:(1)桂西北喀斯特地区植被变化总体上呈恢复趋势,年均气候因子对植被变化的作用不明显;(2)200—500m的海拔范围内植被恢复显著,但400—500m的海拔范围内有小面积植被退化现象,随着海拔增加,植被变化趋于稳定;(3)6—15°的坡度范围内植被恢复最显著,而2—6°及大于25°坡度范围存在植被退化的现象;(4)不同坡向上的植被恢复差异不明显,但随着坡向由阴坡转阳坡,植被总体恢复呈减小趋势。喀斯特地区人类生态建设取得一定成效,但由于人类活动的负面影响,在海拔400—500m、坡度大于25°的阳坡区域仍存在植被减少的现象。     

国家生态保护重要区域植被长势遥感监测评估

国家生态保护重要区域植被长势对于维持区域生态系统结构和功能的稳定性至关重要.以国家重点生态功能区、国家重要生态功能区、国家生物多样性保护优先区和国家级自然保护区等四类生态保护重要区域为研究区,选取年累积NDVI作为指示因子,监测评估了1998-2007年间国家生态保护重要区域的植被长势特征.结果表明:(1)国家生态保护重要区域总面积为536.59万km2,占全国陆地国土面积的55.89％.国家生物多样性保护优先区与国家重点生态功能区、国家重要生态功能区的重叠面积较大,分别占到相应生态功能区总面积的53.36％和50.20％.国家级自然保护区与其他三种类型区域的空间叠加关系较好,尤其与国家重点生态功能区,重叠面积占国家级自然保护区总面积的75.10％.国家重点生态功能区和国家重要生态功能区的重叠面积分别占各自面积的63.73％和39.15％.(2)对于植被长势总体状况,国家生态保护重要区域中东部的植被状况好于西部.植被状况较差的区域面积为10.59％,植被状况一般的区域面积为29.59％,植被状况好的区域面积为23.44％,植被状况较好的区域面积为36.39％.国家级自然保护区和生物多样性保护优优先区的植被状况好于国家重要生态功能区和国家重点生态功能区.国家级自然保护区的空间分布差异最大.(3)对于植被长势变化趋势,国家生态保护重要区域的植被状况整体呈现出变好趋势.62.39％区域面积的植被状况较为稳定,22.69％区域面积的植被状况呈现出变好趋势,14.93％区域面积的植被状况呈现出变差趋势.国家重要生态功能区的植被变好趋势最为明显,其次为国家生物多样性保护优先区.国家生物多样性保护优先区的植被变化趋势空间差异最大,国家级自然保护区的植被变化趋势空间差异最小.     

国家级自然保护区生态系统格局十年变化(2000-2010年)评估

为揭示国家级自然保护区生态系统格局构成及变化状况,基于2000年和2010年319个国家级自然保护区生态系统类型与分布数据,根据生态系统类型转化及其转化幅度,考虑自然保护区各功能区的重要性,构建生态系统格局变化指数,分析国家级自然保护区生态系统格局动态变化。结果表明,国家级自然保护区草地生态系统面积最大,2000年和2010年分别占全国国家级自然保护区总面积的57.88%和57.74%,其次为荒漠生态系统,两期占比约17%,其他依次是湿地、森林、灌丛、农田、冰川/永久积雪、海洋、城镇等生态系统类型。2000-2010年,国家级自然保护区内森林、湿地面积明显增加,城镇有一定程度扩张,冰川/永久积雪略微减少。总体上,国家级自然保护区生态系统格局基本保持稳定,基本维持的保护区数量219个,占国家级自然保护区总数的68.65%,生态系统格局改善的保护区数量略多于退化的数量,10年来国家级自然保护区生态系统格局保护取得一定效果。国家级自然保护区生态系统格局在基本维持的基础上,表现出一定的地域不平衡性。生态系统改善的保护区多分布在秦岭、大巴山、大娄山、南岭一带,而东部省份、内蒙古高原、东北平原一带生态系统退化的保护区数量较多,主要是荒漠、内陆湿地和水域、野生动物、自然遗迹等类型自然保护区。最后,提出3点建议为提高国家级自然保护区管理水平提供参考。     

基于NDVI的云南省自然保护区保护成效分析

保护成效评估是自然保护区管理和优化的重要基础。选取云南省国家级和省级自然保护区,以SPOT_Vegetation提供的归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,简写NDVI）,基于NDVI变化趋势（采用一元线性趋势法）和NDVI变化稳定性（采用变异系数法）,比较分析了自然保护区内外的植被生长状况,评估了自然保护区的保护成效。结果表明：（1）1998-2015年,云南省国家级和省级自然保护区内、外部NDVI总体呈显著增长,内、外部NDVI呈显著增长的自然保护区分别占总数的64.81%、79.63%,体现自然保护区总体具有较好的保护成效,其集中分布于滇中、滇东北及滇东南。（2）云南省国家级和省级自然保护区内、外部NDVI变异系数无显著性差异,51.85%的自然保护区内部植被长势比其外部稳定,具有较好的保护成效,其主要分布在滇西、滇西南、滇东南和滇东北,但未能反映出自然保护区带来的保护成效的内外部明显的分异。（3）云南省国家级自然保护区的保护成效总体上要好于省级自然保护区。（4）就不同类型的自然保护区而言,森林生态类自然保护区保护成效较好,野生植物类和野生动物类保护成效一般,湿地生态类较差。该研究能为区域自然保护地保护成效评价方法的探索提供参考,研究结果可以为云南省自然保护区优化和完善提供支撑。     

内蒙古大青山国家级自然保护区植被归一化指数时空变化及其与环境因子的关系

选取2000—2020年MODIS影像的归一化指数(NDVI)数据及同期的气象数据,采用趋势分析、变异系数、相关分析等方法,从海拔、坡度和坡向的角度分析了内蒙古大青山国家级自然保护区生长季NDVI的时空变化特征,并进一步探讨了NDVI时空变化与气候因子的相关性。结果表明：(1)2000—2020年,内蒙古大青山国家级自然保护区植被总体覆盖状况良好且呈增长趋势,增长速率为0.058/10a;(2)保护区NDVI空间分布呈现出西部低、东部高的从西到东逐渐增加的特征。保护区生长季NDVI均值随着海拔的升高而明显增加,随着坡度的增加呈缓慢增加趋势,在不同坡向上,生长季NDVI均值大小依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡;(3)从NDVI变化趋势分析来看,2000—2020年大青山自然保护区植被覆盖改善的面积占总面积的61.75%,其中,显著改善、极显著改善面积分别占总面积的41.13%、20.62%,基本保持不变的面积占总面积的38.17%,退化面积占总面积的0.07%。在空间分布上,NDVI显著、极显著增加的区域主要分布在保护区西部和东部,中部以变化不显著为主。保护区各功能区N...     

砒砂岩区植被覆盖度环境驱动因子量化分析——基于地理探测器

砒砂岩区地形破碎,生态环境恶劣,降水量少且以暴雨为主,研究该区植被覆盖变化及环境驱动因子作用机制对区域植被建设具有重要的理论意义。基于1999—2018年的NDVI数据分析了砒砂岩区近20年植被覆盖度时空变化特征,利用了地理探测器方法量化分析了不同环境因子对植被覆盖度的影响。结果表明：1)近20年砒砂岩区平均植被覆盖度为42.3%,时间尺度上1999—2018年区域植被覆盖度呈增加趋势,平均上升幅度为0.086/10 a,空间尺度上植被覆盖度呈现从东南向西北递减的空间分布特征;2)近20年区域植被覆盖整体得到改善要比退化的区域面积大,45.5%的区域面积植被覆盖度极显著增加,主要分布在砒砂岩区东部区域,该区植被覆盖度未来变化趋势将以持续性改善为主,但仍有约41.6%的植被将由改善向退化方向变化;3)降水、土壤水分和气温是影响砒砂岩区植被覆盖空间分布的主导环境因子,且降水同其他环境因子的交互作用对植被覆盖影响最大。     

基于SPOT-VEGETATION数据的神农架林区1998-2013年植被覆盖度格局变化

基于1998-2013年的SPOT-VEGETATION归一化植被指数（normalized differential vegetation index,NDVI）数据,利用二分模型法、相关性分析和空间分析的方法,结合同期降水量和平均温度数据,估算了神农架林区及神农架国家级自然保护区的植被覆盖度,并分析了空间格局及植被覆盖度变化的影响因素。结果表明,1998-2013年间,神农架林区平均植被覆盖度为66.8%,年最大植被覆盖度为93.8%,保护区内最大植被覆盖度显著高于保护区外;林区植被覆盖度变化率为1.45%,保护区植被覆盖度变化率为2.26%,植被整体呈增加的趋势,保护区保护效果较好。温度、降水量、年最低气温、距道路和居民地距离的远近是影响植被覆盖度变化的重要因子,而海拔对植被覆盖度变化无影响。     

长白山苔原草本植物入侵与土壤环境的关系

在对长白山高山苔原西坡样带内132个样方进行植被调查和土壤取样分析的基础上,应用冗余分析(RDA)和典型相关分析方法,探讨了草本植物入侵苔原带程度与苔原土理化性质及环境之间的关系。研究表明,长白山苔原带西坡草本入侵程度区域差异明显,可分为5个不同的入侵等级;海拔、坡度、全钾含量、粘粒含量、有机质含量等10种土壤环境因子与草本植物入侵程度明显相关。RDA分析表明土壤环境因子能解释93%的植物物种多度信息,影响草本植物入侵的主要土壤因子是有机质含量,粘粒含量和坡度;第一对典型变量说明有机质含量与牛皮杜鹃多度正相关,与大白花地榆多度负相关,粘粒含量则相反;第二对典型变量说明海拔、速效氮含量与笃斯越桔、长白老鹳草多度呈负相关。长白山苔原带西坡草本植物在空间分布上是离散的,呈斑块状。可见,草本植物入侵,对生境是有所选择的。土壤有机质含量与灌木多度呈正相关,说明在草本入侵过程中,土壤有机质含量会减少;或者有机质含量减少的地方,灌木生长退化,草本由此开始侵入定植。     

基于InVEST与倾向评分匹配模型评估秦岭国家级自然保护区水源涵养服务保护成效

自然保护区在保障水源涵养等生态系统服务方面发挥了重要作用, 对区域水资源的可持续利用具有重要意义。然而, 自然保护区水源涵养服务保护成效的主要影响因素仍然不清, 不利于自然保护区的有效管理和区域可持续发展目标的实现。本文拟探讨: (1)秦岭区域水源涵养服务的总体情况; (2)自然保护区对水源涵养服务的保护成效; (3)自然保护区水源涵养服务保护成效的主要影响因素是什么。本文采用InVEST模型计算秦岭区域19个国家级自然保护区2010-2015年的水源涵养量, 基于倾向评分配比法研究了自然保护区水源涵养服务保护成效, 并通过随机森林回归判断自然保护区水源涵养服务保护成效的主要影响因素。研究结果表明, 虽然在2010-2015年秦岭区域水源涵养服务整体降低, 但与自然保护区外的配对样本相比, 大多数自然保护区(63.16%)水源涵养服务保护成效显著(N = 12, P < 0.05); 少数保护区(26.32%)在减缓水源涵养服务降低的作用不如自然保护区外(N = 5, P < 0.05); 也有个别自然保护区(10.52%)对水源涵养服务保护成效不明显(N = 2, P > 0.05)。从主要影响因素来看, 自然保护区水源涵养服务保护成效主要受降水量变化和自然保护区资金投入的影响。结果显示: (1) 2010-2015年间秦岭区域水源涵养量减少较为明显, 但总体来看自然保护区在减缓水源涵养服务降低方面取得了积极成效。(2)降水量变化对水源涵养服务保护成效起到主导作用; (3)管理因素也对保护区水源涵养服务保护成效有一定影响, 在管理因素中资金投入的大小对水源涵养服务保护效果影响最大。因此, 建议进一步增加资金投入, 以提升自然保护区水源涵养服务的保护成效。     

Plant species richness of nature reserves: the interplay of area, climate and habitat in a central European landscape

Aim To detect regional patterns of plant species richness in temperate nature reserves and determine the unbiased effects of environmental variables by mutual correlation with operating factors. Location The Czech Republic. Methods Plant species richness in 302 nature reserves was studied by using 14 explanatory variables reflecting the reserve area, altitude, climate, habitat diversity and prevailing vegetation type. Backward elimination of explanatory variables was used to analyse the data, taking into account their interactive nature, until the model contained only significant terms. Results A minimal adequate model with reserve area, mean altitude, prevailing vegetation type and habitat diversity (expressed as the number of major habitat types in the reserve) accounted for 53.9% of the variance in species number. After removing the area effect, habitat diversity explained 15.6% of variance, while prevailing vegetation type explained 29.6%. After removing the effect of both area and vegetation type, the resulting model explained 10.3% of the variance, indicating that species richness further increased with habitat diversity, and most obviously towards warm districts. After removing the effects of area, habitat diversity and climatic district, the model still explained 9.4% of the variance, and showed that species richness (i) significantly decreased with increasing mean altitude and annual precipitation, and with decreasing January temperature in the region of the mountain flora, and (ii) increased with altitudinal range in regions of temperate and thermophilous flora. Main conclusions We described, in quantitative terms, the effects of the main factors that might be considered to be determining plant species richness in temperate nature reserves, and evaluated their relative importance. The direct habitat effect on species richness was roughly equal to the direct area effect, but the total direct and indirect effects of area slightly exceeded that of habitat. It was shown that the overall effect of composite variables such as altitude or climatic district can be separated into particular climatic variables, which influence the richness of flora in a context‐specific manner. The statistical explanation of richness variation at the level of families yielded similar results to that for species, indicating that the system of nature conservation provides similar degrees of protection at different taxonomic levels.     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示：（1）长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;（2）在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;（3）在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;（4）长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示:(1)长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;(2)在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;(3)在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;(4)长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

The nature of spatial transitions in the Arctic

Aim Describe the spatial and temporal properties of transitions in the Arctic and develop a conceptual understanding of the nature of these spatial transitions in the face of directional environmental change. Location Arctic tundra ecosystems of the North Slope of Alaska and the tundra‐forest region of the Seward Peninsula, Alaska Methods We synthesize information from numerous studies on tundra and treeline ecosystems in an effort to document the spatial changes that occur across four arctic transitions. These transitions are: (i) the transition between High‐Arctic and Low‐Arctic systems, (ii) the transition between moist non‐acidic tundra (MNT) and moist acidic tundra (MAT, also referred to as tussock tundra), (iii) the transition between tussock tundra and shrub tundra, (iv) the transition between tundra and forested systems. By documenting the nature of these spatial transitions, in terms of their environmental controls and vegetation patterns, we develop a conceptual model of temporal dynamics of arctic ecotones in response to environmental change. Results Our observations suggest that each transition is sensitive to a unique combination of controlling factors. The transition between High and Low Arctic is sensitive primarily to climate, whereas the MNT/MAT transition is also controlled by soil parent material, permafrost and hydrology. The tussock/shrub tundra transition appears to be responsive to several factors, including climate, topography and hydrology. Finally, the tundra/forest boundary responds primarily to climate and to climatically associated changes in permafrost. There were also important differences in the demography and distribution of the dominant plant species across the four vegetation transitions. The shrubs that characterize the tussock/shrub transition can achieve dominance potentially within a decade, whereas spruce trees often require several decades to centuries to achieve dominance within tundra, and Sphagnum moss colonization of non‐acidic sites at the MNT/MAT boundary may require centuries to millennia of soil development. Main conclusions We suggest that vegetation will respond most rapidly to climatic change when (i) the vegetation transition correlates more strongly with climate than with other environmental variables, (ii) dominant species exhibit gradual changes in abundance across spatial transitions, and/or (iii) the dominant species have demographic properties that allow rapid increases in abundance following climatic shifts. All three of these properties characterize the transition between tussock tundra and low shrub tundra. It is therefore not surprising that of the four transitions studied this is the one that appears to be responding most rapidly to climatic warming.     

退化中的长白山西坡灌木苔原优势种分布差异

长白山苔原带植被正在发生显著变化,灌木苔原中灌木植物分布范围萎缩,重要值下降。通过样方调查数据,分析灌木苔原中优势种的变化,灌木分布格局和灌木群落结构特征沿海拔的差异,旨在揭示长白山灌木苔原退化的区域差异,为明确其退化机理提供基础数据。研究表明:(1)长白山西坡灌木苔原退化严重,多种草本植物已经侵入,并成为优势种。目前7个优势种中灌木仅占2席,草本植物占据5席,与1979年的样方调查结果相比灌木优势种的数量和地位都明显下降。7个优势种均为聚集分布,各优势种分布呈现斑块化、分离化,统一的灌木苔原面临解体;大部分灌木苔原群落中,出现了草本层,苔原带下部灌木苔原中草本层高于灌木层,物种组成和群落形态接近草木苔原。(2)灌木在各海拔均仍有广泛分布,但其空间分布格局明显不同。在海拔2300m以下,灌木的分布产生较强的聚集现象,特别是在海拔2100m以下这种聚集分布现象更为突出;在海拔2300m以上灌木的聚集程度较弱。(3)长白山西坡灌木苔原退化的区域分异明显,在海拔2100m以下灌木苔原退化严重,成为草-灌苔原;在海拔2100—2300m之间,灌木苔原退化较严重,成为灌-草苔原;在海拔2300m以上,退化较轻,仍为灌木苔原。由此推断,长白山西坡灌木苔原的退化机理应包括两个方面:草本植物入侵,种间竞争导致灌木退化,以及环境变化导致灌木退化,二者皆可能是全球气候变化的结果。     

Directional change in upland tundra plant communities 20‐30 years after seismic exploration in the Canadian low‐arctic

Question: What is the disturbance response of low‐arctic plant communities two to three decades after seismic exploration. Location: Mackenzie River Delta, low‐arctic, northwestern Canada. Methods: Plant communities in two upland tundra vegetation types were compared between winter seismic lines, created between 1970 and 1986, and adjacent “reference” tundra. Also, we used aerial surveys to quantify the total area impacted by visible linear features. Results: Vascular plant cover was significantly higher, and lichen cover significantly lower, on seismic lines than in reference tundra. The increase in vascular plant cover was attributable to deciduous shrubs and graminoids. There were significant differences in plant community composition between seismic lines and reference tundra but no differences in species diversity or richness. Betula glandulosa and Arctagrostis latifolia were significant indicator species for seismic lines, while Saussurea angustifolia was a significant indicator for reference tundra. Based on the aerial surveys, these effects apply to at least 90% of seismic lines from two‐dimensional programs in these habitat types during the 1970s. Conclusions: Vegetation composition and structure on 20‐30‐year‐old seismic lines differs from reference upland tundra despite no persistent differences in organic layer depth or depth to permafrost. We propose that this reflects: (1) successional redevelopment following changes in soil conditions and nutrient availability arising from the disturbance, and/or (2) disturbance‐initiated succession towards a community reflecting current climatic conditions.