沙质荒漠化土地景观分类与制图—以毛乌素沙地为例

 对景观分类理论和方法进行了探索,并以毛乌素沙地为研究对象,提出了一套适用于农牧交错区沙质荒漠化土地景观分类与制图的方法。由于沙丘分布广泛,与地带性植被和土壤的分布相迭加,增加了地表景观的破碎程度,使农牧交错区沙地的主要景观要素类型在结构上具有复合性。为了更好地描述沙地景观的复合性特征,作者提出景观基本结构组分的概念。首先确定景观基本结构组分,根据景观基本结构组分的不同组合确定景观要素类型;然后在野外调查的基础上,通过对遥感数据的解译和判读进行景观要素类型的划分;最后在GIS支持下成图。该方法对我国北方农牧交错区沙质荒漠化土地具有普遍意义。     

基于类型和要素的城市多等级景观分类方法

城市区域的景观格局具有高度的异质性和复杂性,因而单一等级的景观分类方法难以揭示其复杂的多等级景观特征。基于等级斑块动态范式,探讨了针对城市区域基于景观类型和要素的多等级景观分类方法。以北京市为研究区,首先根据其景观类型和景观要素的特征,将城市区域划分为"城市"、"农田"和"森林"3种景观类型,同时确定"植被"、"裸地"、"水体"和"不透水表面"4类景观要素。然后,应用自上而下的分类思路和面向对象的分类方法对研究区进行了景观类型和要素的分类,其总体精度分别为93.36%和87.89%。相比单一等级的景观分类结果,多等级的分类结果不仅体现了城市生态系统不同等级的景观组成,还能揭示多级景观间的隶属关系,因而能更完整的描述城市景观格局,进而为认识城市生态系统的结构和功能提供新的视角。     

农牧交错带西段景观结构和空间异质性分析

农牧交错地区是生态环境问题突出的地区。运用景观学理论,选取典型区域通过具体的景观特征指数分析了西北农牧交错景观的景观结构和景观空间异质性。结果表明地形地貌和人类作用是西北农牧交错区景观异质性的主导因素,地貌越破碎人类作用越强,景观也越破碎,斑块不规则性越高,景观多样性越高。进一步的景观样带分析显示,研究区景观结构呈一定的空间梯度变化,由南向北景观破碎度减小,斑块形状的不规则性降低。     

毛乌素沙地景观格局变化研究

通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算,分析了50年代到90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明,50年代以来,毛乌索沙地景观发生了巨大变化,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加,固定沙地面积迅速减少,农田面积明显增加,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势,而90年代,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展,各种景观要素类型之间相互转化,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化,大型斑块数量减少,小型斑块数量增加;流动沙地面积增加的同时,一方面,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块,另一方面,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透,形成更多的小型斑块,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。     

宁夏农牧交错带村域景观演替及驱动机制

人类活动与景观格局的关系及其调控,一直是景观生态学研究的核心领域之一。农牧交错带因其环境波动、土地宜农宜牧和政策摇摆,自然生态和地方文化逐渐式微,保护和恢复现有的半自然景观以及由此产生的生物、生态和文化等功能的任务越来越紧迫。本研究以位于农牧交错带的宁夏盐池县皖记沟村为对象,运用遥感资料和访谈调查、地学考察相结合的方法,分析1964—2019年景观变化特征,探讨其景观演替规律及其自然和社会驱动机制,以及景观类型之间的互作机制。结果表明: 研究期间,皖记沟村由草地、耕地、沙地为主的景观结构演变为以草地、灌木林地、沙地、耕地为主的景观结构,由景观功能分离竞争向初步整合转变,形成了草地-耕地-沙地-灌木林地等确定的演替路径。景观演变的主要驱动机制是政策、人类需求和环境的综合作用。政策往往通过大型的、集中的人类活动促进景观发生改变,而环境通过生态系统内在驱动力,促使景观朝着与本底条件相适应的方向演替。景观演替的主要机理是土壤物理结构变化引起的土壤水分变化以及能适应新环境的植被变化。在资源密度较低的农牧交错带,景观功能分离是引起土地沙化的主要原因之一,景观功能的整合、协同大大缓解了生态恶化的局面。将景观分离竞争转化为景观共生,实现景观类型的互补乃至与外来资源的整合,是维持农牧交错带可持续发展的关键途径。     

受损沙地生态系统景观变化分析——以内蒙古浑善达克沙地为例

 生态系统变化会引起景观结构及格局的改变，而景观格局及其演化可以作为评价环境变化的指标。为了揭示浑善达克沙地生态系统变化特征， 该文使用陆地卫星（Landsat 5、7）的TM/ETM⁺资料及地面调查数据来分析沙地景观变化特征。通过计算机监督分类，获得了研究区1987和2000 年景观类型数据，研究区的景观类型有草地、固定沙地、半固定沙地、流动沙地、灌木林及水体。通过对两期景观数据的基本特征、变化检测 及转移矩阵分析发现 ：1）从1987到2000年，草原、固定沙地、半固定沙地都在减少，斑块破碎，而流动沙地显著增加，成为主要景观类型， 同时斑块相互联合形成两条流动沙带；2）类型转移上，草原转为沙地，固定沙地主要转为半固定沙地，半固定沙地以绝对优势转为流动沙地， 水体转为流动沙地及草原；3）变化监测显示，流动沙地增加面积远远大于减少的面积，而草原、固定沙地、半固定沙地呈现相反趋势，变化区 域的空间分布也不尽相同。结果表明研究区沙地生态系统已经退化比较严重，特别是流动沙带的出现，需要采取积极有效的防治措施，防止进 一步扩大。     

黄河源区沙化草地区域景观特征

以黄河源区玛曲县沙化草地为对象,运用景观生态学原理,借助地理信息系统技术,选取景观异质性指数(景观多样性、景观优势度)、景观破碎化指数(斑块密度、分离度)、形状指数(伸长指数、分维数)3类指标,分析了黄河源区沙化草地不同景观类型的空间分布及景观格局现状特征.结果表明,区域整体景观结构简单,局部变化复杂,自然景观仍是景观变化的主体,景观结构受草地、湿地、灌木林地等少数自然景观类型控制.区域景观斑块呈条带状分布,各景观条带差异较大,从河流阶地带到低山草地带到高山草甸带,景观斑块类型减少,景观多样性减小,景观破碎化程度减弱,景观结构呈简单化趋势.沙化景观尤其是流动沙地对景观结构的影响较大,在区域景观异质性增强及破碎化加剧过程中起主要作用.固定沙地、半固定沙地和潜在沙化土地也不同程度地影响着景观的构成及变化;人工景观比沙化景观对景观结构的影响小,但其潜在变化空间较大.人工景观和沙化景观将是未来区域景观结构变化的共同主导因素.     

基于遥感数据的塔南策勒荒漠-绿洲景观格局定量分析

以新疆塔克拉玛干沙漠南缘中部的策勒绿洲为例,利用SOPT4卫星遥感数据,借助ERDAS image和Arc/View软件,对其荒漠－绿洲景观类型进行分类并形成研究区栅格景观分类图,一共分为14类景观类型。在栅格分类图的基础上生成矢量化的分类图,进而使用ARC／INFO与FRAGSTATS景观格局分析软件计算9种类型的景观参数,并从斑块、类型和景观3个水平上详细列出近70几种相应的参数和景观指数,定量化地揭示了策勒绿洲的景观分布格局与类型特征。     

内蒙古托克托地区景观格局特征分析

内蒙古托克拖地区位于我国农牧交错带黄河中游,农业历史悠久、应用遥感影像,结合地面调查,绘制了研究区植被类型现状图,在GIS支持下,选取多种景观指数,分别从斑块数、斑块面积、班块周长和多样性指数等方面对研究区景观结构特征和多样性进行分析,结果表明,整个研究区景观是一个显著的农林牧景观嵌体,农田面积281.72km^2,占研究区总面积的34.64%,林地景观占22.0%,草地景观占6.65%。研究区东北部景观基底为农田景观,在该基底上,基本上以居民点为中心较密集与规律地分布着杨树＋榆树林班块,共89块,斑块密度达2.568个·km^-2,斑块平均面积仅为0.39km^2,基底与斑块2种景观单元在该区域十分典型。杨树＋榆树林和丘陵沟壑景观类型边界密度值较大,说明杨树＋榆树林景观类型的破碎化程度较大,而丘陵沟壑边界切割破碎,可以认为,该地区在人类活动的影响下,景观结构呈现较明显的人类干扰特征。     

黑河流域景观结构分析

在黑河流域土地利用分类的基础上,利用地理信息系统进行流域景观制图,划分出6个景观区。利用景观结构分析软件FRAGSTATS在流域尺度上计算了各景观区的多种景观结构指标。结果表明：山区的景观结构特征突出表现为连通性强,拼块形状复杂。绿洲－荒漠区的景观结构特征表现为,绿洲主要沿河流和渠道分布,是镶嵌在荒漠基质上的景观异质体。绿洲是干旱区景观结构最复杂,类型最丰富,景观多样性最高的地区,但不同景观区的绿洲其景观结构有显著的差异。荒漠和绿注的过渡地带的过渡生态类型丰富,其共同的景观结构特征是拼块破碎、呈团聚状分布,在极端干旱的北部阿拉善高平原,裸露戈壁是景观模地,占据绝对优势,蔓延度极高,其它类型是面积相对很小的异质镶嵌体。文章最后指出,在使用FRAGSTATS的栅格版本时要特别注意尺度的影响。     

中国东北科尔沁沙地两种建群植物的抗旱机理

在土壤田间持水和干旱胁迫条件下 ,对冷蒿和差巴嘎蒿的多个抗旱性生理指标进行了测定 ,结果表明 :1、在两种土壤水分状况下 ,冷蒿的水势低于差巴嘎蒿 ,水分相对亏缺、束缚水含量、束缚水与自由水比值、综合抗旱性指数均明显高于差巴嘎蒿 ,且胁迫前后冷蒿上述指标的变化幅度高于差巴嘎蒿。 2、土壤田间持水量条件下冷蒿干物质累积量、硝态氮含量和硝酸还原酶活性高于差巴嘎蒿 ,可溶性蛋白质含量和叶绿素含量低于差巴嘎蒿。水分胁迫发生时 ,冷蒿蛋白质降解的幅度高于差嘎蒿 ;冷蒿体内脯氨酸的累积量可达胁迫前的 8.2倍 ,差巴嘎蒿只达原来的 2 .2倍 ;冷蒿可溶性糖含量达胁迫前的 1 .2 9倍 ,差巴嘎蒿只达胁迫前的 0 .3 7倍 ;胁迫条件下冷蒿的叶绿素含量高于差巴嘎蒿。 3、严酷的沙区环境条件下 ,冷蒿在一日内各时刻的蒸腾速率和水势均低于差巴嘎蒿 ,且日间波动平缓     

不同类型沙地上差巴嘎蒿细根的分布状态

 以生长于流动沙地和固定沙地上,处于植被演替不同阶段的半灌木差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)种群为对象,用土钻取样法研究了生长季（2000年）降雨期前后差巴嘎蒿的根系随土壤深度的分布、生长动态及其与根际土壤含水量的动态关系,观察到：1)降雨期前各土层的根际土壤含水量随深度的增加而升高,增加的幅度为流动沙地>固定沙地;降雨期后根际土壤含水量随深度的增加而减少,减少的幅度为固定沙地>流动沙地。2)表土层（0～15 cm）中差巴嘎蒿的主根分布量在流动沙地显著高于固定沙地。3)降雨期前,差巴嘎蒿细根(直径<1 mm)分布比例在两种不同类型沙地上的差异表现为:在土层0～45cm中固定沙地(84.9%)极显著高于流动沙地(61.9%),而在深土层（>45 cm）中流动沙地（38.1%）显著高于固定沙地（22%）;降雨期后,不论是在固定沙地还是流动沙地细根多集中于0～15 cm的表土层中,流动沙地的细根分布比例由降雨期前33%增至降雨期后的78%,固定沙地由降雨期前的49%增至降雨期后的63%。表明流动沙地差巴嘎蒿种群细根的生长比固定沙地活跃,能够在生长季降雨期后迅速调整细根的分布比例,使细根分布适应降雨期后浅层土壤含水量高的特点。固定沙地的细根分布难以迅速适应土壤水分的变化,不利于差巴嘎蒿对水分的吸收,成为种群衰退的一个重要因素。     

科尔沁沙地差巴嘎蒿种群生态位适宜度分析

 以生长在科尔沁沙地的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)为研究对象,对其在不同类型沙地上的综合活力指数和生态位适宜度进行计算,主要结论如下：1)在生长旺季,差巴嘎蒿种群综合活力指数随着沙地的固定显著下降。2)在同一生长季内,综合生态位适宜度表现为半固定沙地>固定沙地和流动沙地;水分生态位适宜度表现为流动沙地>半固定沙地>固定沙地。随着土壤含水量的变化,土壤水分的限制土层深度也有所不同：7月各类型沙地均为15～30 cm土层;8月随着雨水的下渗,限制土层也有所加深,为45～60 cm土层;9月除流动沙地为15～30 cm外,半固定沙地和固定沙地均为30～45 cm。3)在同一生长季内的不同生境上种群的限制因子(NFmin)不同：在流动沙地上为土壤有机质,而在半固定沙地和固定沙地上为土壤含水量,且土壤有机质和土壤水分的配置关系直接影响综合生态位适宜度值的高低。在一定范围内,二者的比值可直接反映有机质对植物细根的有效性,同时种群通过调节细根生长状况来适应限制因子间的配置关系。     

科尔沁沙地植被恢复系列上群落演替与物种多样性的恢复动态

通过对科尔沁沙地植被恢复系列上不同阶段的群落取样,研究了植被恢复过程中群落物种组成、物种多样性的变化过程.在演替时间分别为1年、3年、5年、12年、20年和30年的群落中,物种丰富度分别为7、11、17、14、28和30种,而物种多样性指数分别为1.458 8、2.610 0、3.108 4、1.696 8、3.738 6、3.639 6.在生活型结构上,一年生植物的种类数量占绝对优势,但随着演替进展,多年生植物的种类数量增加且单种植物的优势度超过了一年生植物,表明多年生植物在群落功能维持中占据重要地位.随演替进展,来自不同科属的植物增加.藜科植物在演替过程中种类数量较为稳定,特别是在演替早期藜科植物占有很高的优势度.禾本科种类随演替进展不断增加,且在群落中的优势度逐渐上升.总体上,随演替进展群落种类组成与物种多样性增加,群落生态优势度下降,而均匀度增加,群落趋向稳定.     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境 ,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明 ,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落 ,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力 ,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

 毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地高效生态经济复合系统诊断与优化设计

 在分析毛乌素沙地自然、社会经济、人文等条件与现状的基础上,诊断高效生态经济复合系统运行的限制因素及有利条件。运用线性规划的理论与方法进行系统的优化设计。当降水量分别在80％保证率的280mm、中等雨量350mm、较强雨量400mm时,径流园林区中种植作物覆盖度分别为65％、82.5％、95％;高效农牧区的种植覆盖度分别为75％、92％、100％。但在毛乌素沙地降水达到400mm的保证率很低,350mm的降水保证率也较低,为保证高效生态经济复合系统的持续发展,降水量以280mm计算为宜,也即径流园林区的种植覆盖度可达到65％;高效农牧区的种植覆盖度可达到75％,最大不超过80％。同时表明在毛乌素沙地高效生态经济复合系统持续发展的限制因子主要是水分。     

沙地云杉种群调节的研究

 本文运用种群密度调节的-3/2原则研究沙地云杉种群的自疏过程,模拟种群密度变化的动态规律。由于可塑性生长的影响,不同林型中沙地云杉种群的平均胸径、单株平均干重与种群密度关系之间的变化幅度也不相同,但都表现出幂函数的变化特征。运用主成分分析的方法探讨影响沙地云杉种群密度调节的主要因素,表明影响沙地云杉种群自疏过程的主要因子为：坡向、群落类型、坡位、土壤含水量、海拔、土壤平均容重、针叶密度7个因子。分析了沙地云杉种群自疏过程的机制及其在种群密度管理中运用的可能性,对沙地云杉种群的经营管理具有重要的理论与实践意义。     

内蒙古草原沙地白扦年轮生长指数的变异

The variation in ring growth indices of Picea meyeri was assessed by dendrochronological techniques including response functions, correlation functions and single-year analysis on sandy dunes in the Xilin River basin steppe. The results show that growth of Picea meyeri was sensitive to climate change. Furthermore, it was determined that mean monthly temperature and total monthly precipitation from September of the current year to August of the preceding year can account for about 70% of the variance in the tree-ring width. The rainfalls in February and May of the current year together with that of the previous September were significantly correlated with the current year’s growth pattern. Additionally ,radial growth was negatively correlated with mean monthly temperature in current May. In this region the sandy substrate is characterized by high water infiltration and low soil moisture evaporation rates. As a result, relatively high precipitation from prior August to prior October can be reserved in the sandy soil and the Picea meyeri trees show strong adaptation to the sandy substrate in these se- mi-arid grasslands. Therefore, the establishment of Picea meyeri forest plantations in the sandy belt along the middle reaches of Xilin River are deemed feasible.     

内蒙古草原沙地白扦年轮生长指数的变异内蒙古草原沙地白扦年轮生长指数的变异

运用响应函数、相关函数、单年分析等树木年轮气候学的方法 ,研究了锡林河流域草原沙地上白扦年轮生长指数的变异。结果表明 :白扦的生长对环境的变化相当敏感 ,当年 9月至上年 8月的月平均温度和月降雨量解释年轮宽度方差量的约 70 % ;白扦当年的生长量与上年 9月、当年 2月、5月的降雨量之间具明显的正相关性 ,而与当年 5月的大气温度具显著负相关关系。由于沙地具有渗透性较强和防止土壤深层水分蒸发的特点 ,特别是上年 8～10月的降雨可部分保存于沙地内 ,便于植物下年利用。由此认为 ,在沿锡林河流域中部的沙带上 ,建立以现有白扦为分布中心的人工白扦林将是完全可行的