1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力动态及其对全球变化的响应

东北多年冻土区作为高纬度寒区之一,对全球变化较敏感.本文基于AVHRR和MODIS两种遥感数据源的归一化植被指数,应用CASA模型对1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力（NPP）进行模拟.结果表明： 1982-2009年,东北多年冻土区年均气温、年太阳辐射总量和年日照时数显著上升,年降水量显著下降,CO₂浓度及其年增长率显著增大;植被年NPP呈显著的先增加后降低趋势,变化分异节点在1998年.研究期间,东北多年冻土区植被年均NPP总量为623 g C·m^-2,植被年NPP空间分布差异明显.降水是该区生长季植被生长的主要影响因子,植被NPP对气候变化响应的空间异质性明显.土地利用变化通过改变土地覆被状况使植被NPP发生变化,影响了植被NPP的时空分布特征.植被NPP与CO₂浓度呈显著正相关.多年冻土退化对植被NPP的影响随着各区域环境的不同而有所差异.多年冻土区植被NPP与年均地温呈显著正相关,与年最大冻土深度呈负相关.     

氮磷营养对夏玉米水分敏感性及生理参数的影响

依据盆栽试验数据,采用Jenson模式,研究了黄土区夏玉米的水分模型。结果表明,玉米在拔节—抽穗期和抽穗—灌浆期对缺水最敏感,拔节前和灌浆—成熟期敏感性小;较高肥力水平使需水关键期水分敏感性指数增加相对较多,而在非水分关键期增加较少。较高的N、P水平增大了玉米叶片的光合速率,中度干旱条件下,N、P肥对Pn的增加幅度大于充分供水时的增加幅度;施用N、P增加了玉米叶片的蒸腾速率,但土壤水分条件影响了N、P对蒸腾速率的作用;施用N、P肥可以提高玉米的单叶WUE,随水分条件的改善而增加。高N处理的玉米根重均低于相应的低N处理,施P对玉米根系生长有明显的促进作用,中度干旱条件下的增幅大于充分供水时的增幅;不同施P处理玉米地上生物量的增幅明显大于不同施N处理的增幅;随水分条件的改善,玉米的根冠比增加,不同水分条件下施N均降低了根冠比,而施P增加了根冠比。     

中国东北地区植被NDVI对气候变化的响应

结合1982—2003年GIMMS-NDVI数据集和GIS技术,应用基于像元的相关分析方法,分析了东北地区植被NDVI对气候变化的响应。结果表明：1）1982—2003年,东北地区年平均气温呈上升趋势,而年降水量呈下降趋势;东北地区植被NDVI与年平均气温呈显著正相关的像元占12.84%,主要分布在松嫩平原南部、三江平原中部和西辽河平原,植被类型为农田、阔叶林、草原。植被NDVI与年平均气温几乎不存在显著负相关性;植被NDVI与年降水呈显著和极显著正相关的像元比例为4.55%,主要植被类型为草原和农田;植被NDVI与年降水量呈显著负相关的像元比例为7.52%,主要植被类型为针叶林和阔叶林。2）东北地区植被与生长季气温显著正相关和显著负相关的比例分别为3.96%和4.35%;植被与生长季降水显著正相关和显著负相关的比例分别为8.81%和8.54%。3）东北地区58.21%的植被像元与春季气温显著或极显著正相关,主要分布在大兴安岭中部、小兴安岭、长白山及完达山-张广才岭等地区,主要植被类型为阔叶林、农田、针叶林和草甸;植被NDVI与春季气温几乎不存在显著负相关性。植被NDVI与春季降水呈显著正相关和显著负相关的比例分别为4.81%和1.67%。4）东北地区植被NDVI与夏季气温和降水呈显著相关的比例明显少于春季,与夏季气温正相关的比例为7.61%,与夏季降水显著负相关的比例为6.29%。秋季气温和降水对东北地区植被NDVI影响较小,其中植被NDVI与秋季气温显著正相关的像元占植被像元总数的6.05%,几乎不存在与秋季气温显著负相关的植被像元;植被NDVI与秋季降水显著负相关的比例为5.43%,几乎不存在与秋季降水显著正相关的植被像元。     

基于水文与土地覆盖的三江平原湿地恢复

以RS为数据源,GIS为数据处理和分析平台,在获得三江平原2005年土地覆盖数据和相对土壤湿度数据的基础上,确定了三江平原受保护的区域与适合进行湿地恢复的区域,再引入临近度准则、斑块面积准则,构建湿地恢复地点选择模型,分析了三江平原湿地恢复的潜力等级,依照恢复潜力的大小来确定湿地恢复的空间位置以及先后顺序。结果表明,耕地是现有湿地恢复区的主要来源,尤其是相对土壤湿度高的耕地。一级恢复区的面积为529261 hm²,占三江平原总面积的4.86%,该区域一般地势低洼,水分供应充足,恢复成湿地的潜力最大,是近期实施湿地恢复的区域;二级恢复区的面积为73724 hm²,占三江平原总面积的0.68%,该区域具有较大的斑块面积,且距离现有的湿地或水域不远,如果恢复成湿地,对于进一步增加湿地斑块之间的连通性、减少栖息地破碎化,将有很大贡献,可以作为中远期实施湿地恢复的区域;三级恢复区在整个研究区范围内都有分布,占三江平原总面积的21.11%,考虑到三江平原作为中国商品粮豆基地的重要性,以及目前的经济发展水平,该区域为目前不需要进行湿地恢复。     

基于小波分析的大豆叶绿素a含量高光谱反演模型

 2003和2004年分别在长春市良种场和中国科学院海伦黑土生态实验站实测了大田耕作与水肥耦合作用下大豆（Glycine max）冠层高光谱反射率 与叶绿素a含量数据,对光谱反射率、微分光谱与叶绿素a含量进行了相关分析;采用归一化植被指数(Normalized diffe rence vegetation index, NDVI)、土壤调和植被指数(Soil-adjusted vegetation index, SAVI)、再归一植被指数(Renormalized difference vegetation index, RDVI)、第二修正比值植被指数(Modified second ratio index, MSRI)等建立了大豆叶绿素a反演模型;应用小波分析对采集的光谱反 射率数据进行了能量系数提取,并以小波能量系数作为自变量进行了单变量与多变量回归分析,对大豆叶绿素a进行了估算。研究结果表明,大 豆叶绿素a 与可见光光谱反射率相关性较好,并在红光波段取得最大值(R²>0.70),但在红边处,微分光谱与大豆叶绿素a的相关性较反射率好 得多,在其它波段则相反;由NDVI、SAVI、RDVI、MSRI等植被指数建立的估算模型可以提高大豆叶绿素a的估算精度（R²>0.75）;小波能量系 数回归模型可以进一步提高大豆叶绿素a含量的估算水平,以一个特定小波能量系数作为自变量的回归模型,大豆叶绿素a回归决定系数R²高达 0.78;多变量回归分析结果表明,大豆叶绿素a实测值与预测值的线性回归决定系数R²均高达0.85。以上结果表明, 小波分析可以对高光谱进 行特征变量提取,并可在一定程度上提高大豆生理参数反演精度。     

三江平原桦南县景观格局时序变化与驱动因素研究

基于RS和GIS技术,集成地形图与遥感影像(MSS、TM)数据,对1954～2005年三江平原桦南县景观格局动态变化特征与驱动力进行分析。结果表明,过去50年间,桦南县景观格局发生了剧烈变化,耕地和林地是研究区面积最大的2种景观类型,1986年以后,耕地成为研究区面积最大的景观类型。1954～1976年期间耕地面积增加速率较大,主要是草地、湿地大面积被开垦为耕地;1976～1986年期间,有大面积湿地、林地转化为耕地;1986年以后,各景观类型面积变化趋势变缓。景观指数在过去几十年期间都发生了重大变化,农业的大规模开发与以上景观指数的变化规律存在密切关系。气候变暖和人类活动的增强共同作用于区域景观格局。     

东北地区农业土地资源潜力评价模型及其应用

对一个地区的农业土地生产潜力进行估算,可以反映该地区的气候生产力水平和农业资源协调的程度及其地区差异.选择应用目前通用的土地潜力分析评价模型进行参数调整,在此基础上形成东北地区农业土地资源潜力评价模型,并在GIS的支持下,计算了东北地区主要作物-玉米和大豆的农业气候生产潜力,并分析了各地农业自然资源利用率的空间差异.结果表明,东北地区各地光合潜力差异不大;由于南北跨度大,各地光温潜力差异非常大,且从北到南呈带状增加趋势;由于各地作物生育期降水呈地带性分布,使得各地气候生产潜力具有较大差异,由西向东逐渐增加.各地主要作物农业自然资源利用率差别较大,东北西部地区资源利用率较低,增产潜力巨大.     

松嫩平原玉米带农田土壤氮密度时空格局

基于1980年吉林省第二次全国土壤普查剖面资料和2003—2006年的实测数据,估算了松嫩平原玉米带不同土壤类型农田表层(0—20 cm)土壤氮密度和储量,分析了该地区土壤氮密度的25a时空变化特征及其原因。结果表明,两个时期松嫩平原玉米带农田土壤氮密度的空间分布格局基本一致,中部高、边缘低,平均土壤氮密度变化不大,均为0.31 kg/m2,但25 a间不同土壤类型和土地利用方式的土壤氮密度变化趋势存在差异,暗棕壤、水稻土和沼泽土的氮密度上升,其它类型土壤的氮密度不变或下降,旱田的氮密度不变,水田的氮密度明显下降,25 a间研究区内的农田土壤总氮储量每年减少7.6×105kg。25 a间土壤氮密度的变化与1980年的初始值负相关,土壤氮密度的新稳定状态值为0.32 kg/m2。如保持1980年的土地利用方式和栽培耕作措施不变,该地区农田土壤总固氮潜力为5.18×106kg/a。但实际上,与固氮潜力相比,2005年该区农田土壤总氮储量偏低了1.20×108kg。因此,今后该区应多注重肥料的合理施用,加强农田管理,尤其是旱田改水田的管理。     

东亚地区夏季干旱、强台风事件与松树枯萎病的关系

松树枯萎病的发生和流行给东亚的日本、中国和韩国带来了不小的损失,引起许多国家的重视. 本文应用实地观测和气象数据分析等方法,研究了东亚地区松树枯萎病的发生和流行特点,以及与灾害气象事件之间的关系.结果表明: 在日本、中国和韩国,持续的夏季干旱少雨和强台风等极端气象事件能够诱发松树枯萎.在极端干热的环境中,松树常出现能量代谢失调, 以至于受胁迫的松树整株枯萎;而在低温多雨的年份,松树枯萎少,甚至没有发生枯死现象.在松材线虫及其媒介昆虫侵染之前,松树的活力业已下降.松树枯萎病似乎应该局限在台风频发和持续干热的地区.在自然环境优越、少有台风和干热事件出现且没有不当扩大松树栽培范围的地区,松树枯萎病大面积发生的可能性不大.     

东北地区植被物候期遥感模拟与变化规律

使用1982—2003年GIMMS-NDVI数据,借助GIS空间分析功能,提取东北地区不同植被NDVI时间序列数据,使用分段式Logistic函数模拟了东北地区不同植被物候期,分析了1982—2003年不同植被物候期的变化趋势。结果表明:针叶林、阔叶林、草丛、草甸和沼泽植被生长季开始日期提前,生长季延长,其中沼泽植被生长季开始日期提前和生长季延长的趋势明显,针叶林次之;结束日期的变化趋势表现不一,针叶林和沼泽植被生长季结束日期推迟,阔叶林、草丛和草甸植被呈现微弱提前趋势;针阔混交林、灌丛、草原和农田植被生长季开始日期推迟,生长季缩短,其中农田植被生长季开始日期推迟和生长季缩短的趋势明显,草原次之;针阔混交林、灌丛、草原和农田4种植被生长季结束日期呈现提前的变化趋势,其中灌丛结束日期的提前趋势明显。