利用郁闭度与H J-1多光谱数据估算马尾松林叶面积指数

以福建中部的三明市、沙县和将乐县以及福建西部的长汀县为研究区,利用郁闭度(CD)与H J-1多光谱数据(B1、B2、B3和B4)并结合实地踏查数据,对马尾松(Pinus massoniana Lamb.)林叶面积指数(LAI)进行估算.结果显示:利用多光谱波段及归一化差值植被指数(NDVI),得到三明市、沙县和将乐县马尾松林郁闭度估算模型为CD=-0.008B1+0.031B2 +0.016B3-0.037B4 +0.012NDVI-O.815,平均检验精度为87.76％;长汀县马尾松林的郁闭度估算模型为CD=-0.024B1 +0.130B3-0.083B4 +0.026NDVI-2.355,平均检验精度为86.78％.采用线性、对数、二次、幂和指数模型构建了2个研究区马尾松林的LAI-CD模型,经检验分析,均以指数模型综合预测效果最佳;综合分析后获得研究区马尾松林LAI-CD模型LAI=0.193e3.259CD,检验精度达0.898.研究结果说明:利用国产HJ-1多光谱数据可较精确地估算马尾松林郁闭度,所构建的LAI-CD数学模型预测效果较好,具有较强的适用性.     

样地数量对气候变化背景下树种分布预测的影响

基于不同景观破碎化程度下的中性景观,探讨了气候变化背景下样地数量对景观尺度树种分布预测的影响.采用模型耦合的方法进行树种分布预测,设置了3个样地数量预案与1个参考预案.分别在每一破碎化程度下检验3种样地数量预案的预测结果与参考预案之间的差异.结果表明:样地数量会影响树种分布预测结果,具有不同生活史属性的树种对样地数量的需求不同,对普适性树种进行分布预测需要的样地数量较多;除极度特异种外,景观的破碎化程度也会影响样地数量对树种分布预测的影响;随着模拟时间的增加,样地数量对景观尺度树种分布预测的作用会发生变化,对于一些普适种树种来说,长期模拟需要较多的样地.     

温带森林展叶物候学

物候学是研究自然事件的周期性变化的科学,是一门古老的传统学科.在全球温带地区,春季开始时问已经显著提前.随着气候变化日益得到关注,物候学也重新引起了人们的重视.植物在春季的展叶对温度特别敏感,展叶时间决定着许多基本的生态系统过程,因此,近年来生态学家们对展叶物候学表现出极大兴趣.本文综述了最新文献,介绍了展叶物候的不同研究方法、温带木本植物展叶的控制因子,以及气候变化对展叶物候的影响.除了传统的地面监测方法之外,一些使用遥感和专用相机的新方法已经被用来在更大尺度上监测春季开始时间.未来的研究工作应聚焦于植物的展叶物候如何应对气候变化,及其对不同营养级物种问相互作用的影响.     

Responses of the distribution pattern of Quercus chenii to climate change following the Last Glacial Maximum

Aims Quercus chenii is a representative species of the flora in East China, with high ecological and economic values. Here, we aim to simulate the changes in the distribution pattern of this tree species following the Last Glacial Maximum (LGM) and to explore how climatic factors constrain the potential distribution, so as to provide scientific basis for protection and management of the germplasm resources in Q. chenii.
Methods Based on 55 presence point records and data on eight environmental variables, we simulated the potential distribution of Q. chenii during the Last Glacial Maximum, mid-Holocene, present and the year 2070 (the scenario of greenhouse gas emission is Representative Concentration Pathway 8.5) with MaxEnt model. The novel climate area and main factors influencing the changes in distribution pattern were evaluated by multivariate environmental similarity surface analysis and the most dissimilar variable analysis. The importance of environmental variables was evaluated by percent contribution, permutation importance and Jackknife test. Response curves were used to estimate the suitable value range of each variable.
Important findings The accuracy of MaxEnt model is very high, as indicated by the value of the area under the receiver operator characteristic curve of 0.9869 ± 0.0045. The highly suitable region for the present distribution covers southern Anhui, western Zhejiang, northeastern Jiangxi and eastern Hubei. The main factors affecting the potential distribution of Q. chenii are temperature and precipitation, with the former being more important. Mean temperature of the driest quarter is likely the main factor restricting Q. chenii growing in the north. During the LGM, the East China Sea Shelf occurs as the highly suitable region for the distribution of Q. chenii. In the mid-Holocene, the outline of the suitable area for the distribution of Q. chenii is similar to the present. The potential distribution region will likely move northward and experience an area expansion under the climate condition in 2070. At that time, climate anomaly will also be most severe compared to the LGM, mid-Holocene and present. Temperature seasonality and precipitation seasonality may be the main climatic factors promoting changes in the distribution pattern of Q. chenii.     

黄土高原植被覆盖时空变化及其对气候因子的响应

为研究黄土高原地区退耕还林(草)后,植被覆盖变化及其对水热条件的响应,利用1999—2013年SPOT VGT NDVI 1km/10d分辨率数据,采用最大合成法、一元线性回归法和偏相关分析法,系统分析了黄土高原地区NDVI(归一化植被指数)的时空分布及变化趋势,及其与气候因子的关系。结果表明:黄土高原1999—2013年年最大NDVI的平均值为0.31,NDVI较高的区域位于黄土高原南部,而西北部植被覆盖度较低;自1999年开始,黄土高原地区NDVI呈极显著(P0.01)增加趋势,年最大NDVI的变化斜率为0.0099;不同季节(春、夏、秋、冬)和生长季的植被状况均呈现良性发展趋势;1998—2013年间,黄土高原地区气候呈现不显著的"冷湿化"特征;NDVI年际(及生长季和季节)变化与降雨和温度的相关性不显著,而在月时间尺度上,呈显著的相关性,并且月NDVI与当月降雨量的相关性要强于与当月温度的相关性;植被生长对温度的响应存在一个月的滞后期,而对降雨的响应无滞后效应。     

长白山国家级自然保护区植被时空变化及其驱动因子

基于MODIS NDVI数据,采用一元线性回归趋势分析和相关系数检验法对长白山国家级保护区2000—2010年间植被时空变化及其驱动因子进行研究。结果表明:10年来,长白山国家级自然保护区中88.95%的植被保持稳定,9.71%的植被显著改善,1.34%的植被显著退化,植被的总体保护效果较好。从植被变化的驱动因子来看,气温对植被的影响略强于降雨,气温和降雨与植被变化的关系总体上都呈负相关,但显著相关的面积均不足8%,10年间气温和降雨对自然保护区内植被的影响总体有限。自然保护区内不同地形上的植被变化存在一定空间差异,海拔1 800 m以上,坡度26°—35°范围内的岳桦林和苔原植被出现较明显退化。自然保护区内规模日益扩大的旅游活动以及不合理的开发建设与部分植被的退化有一定关系。尽管自然保护区内植被显著退化的面积仅占1.34%,但必须引起管理部门的高度重视。据此,提出三点建议以更有效地保护现有植被和恢复已退化植被,为长白山国家级自然保护区的科学管理提供参考。     

区域种植业气候适宜度及其对种植活动的响应——以四川省盐亭县为例

在分析盐亭县近63年来(1950—2012)种植业生产发展的基础上,选取该县农村社会经济条件相对稳定的近32年(1981—2012)为研究时段。运用农业生态气候适宜度方法,依据水稻、红薯、玉米、小麦和油菜等5种主要作物生育期的光、热、水等气候条件,分别估算各种作物的资源适宜指数、效能适宜指数和利用指数,构建小尺度区域种植业气候适宜度模型和种植活动对区域种植业气候适宜度的影响度模型,进行小尺度区域种植业气候适宜度以及种植活动对种植业气候适宜度的影响度估算,并对种植业生产对气候变化的适应进行探讨。研究结果表明,(1)近32年来盐亭县大春作物的平均资源适宜指数、效能适宜指数和利用指数(分别为0.578、0.281和48.37%)均大于小春作物(分别为0.304、0.128和42.24%),大春作物的气候适宜度高于小春作物,且作物间的气候适宜度差异较大。(2)受季风气候波动的影响,该县作物气候适宜度有明显的年际波动;该县近32年来气候变化对大春作物气候适宜度有轻微不利影响,而对小春作物气候适宜度趋于有利。(3)盐亭县近32年来种植业平均的资源适宜指数为0.466、效能适宜指数为0.212、利用指数为45.49%;受5种作物资源适宜指数、效能适宜指数,以及作物播种面积与产量年际波动的综合影响,该县种植业气候适宜度亦有明显的年际波动;气候变化对该县种植业气候适宜度总体上有不利影响。(4)近32年来该县种植活动对种植业气候适宜度的影响度平均值为0.00092,其年际波动较大。通过作物种植组合结构的调整,在20世纪90年代中期前对种植业气候适宜度的提高有微弱的正向影响,对气候变化有一定程度的适应;而后期则有负向作用。     

气候波动频率与古人类演化

正随着时代的发展和人类文明的进步,人们越来越意识到自然环境是人类生存、繁衍的物质基础,气候、环境的变化对人类生存产生的重大影响。面对日益多变的气候变化,人们采取如何的应对策略是目前人类面临的重要问题。今天的气候变化的特点是晚新生代地球环境演变而来的,那么在漫长的人类起源和演化历史上,气候变化如何影响我们祖先的起源、演化和灭绝等事件呢?古人类学研究表明,人类起源和演化具有阶段性,随着考古发现和环境科学的发展,科     

中国植物分布模拟研究现状

在过去的20年里, 物种分布模型已广泛应用于动植物地理分布的模拟研究。该文以植物物种分布模拟为例, 利用中国知网、维普网以及Web of Science文献数据库的检索与统计, 分析了2000-2018年间, 中国研究人员利用各种物种分布模型对植物物种分布模拟研究的发文量、模拟模型、物种类型、数据来源、研究目的等信息。最终共收集到366篇有效文献, 分析表明2011年以来中国的物种分布模型应用发展迅速, 且以最近5年最为迅猛, 在生态学、中草药业、农业和林业等行业部门应用广泛。在使用的33种模型中, 应用最广的为最大熵模型(MaxEnt)。有一半研究的环境数据仅包含气候数据, 另一半研究不仅包含气候数据还包括地形与土壤等数据; 环境及物种数据的来源多样, 国际及本土数据库均得到使用。模拟涉及有明确清单的562个植物种, 既有木本植物(52.7%), 也有草本植物(41.8%), 其中中草药、果树、园林植物、农作物等占比较高。研究目的主要集中在过去、现在和未来气候变化对植物种分布的影响及预测, 以及物种分布评估与生物多样性评价(包括入侵植物风险评估)两大方面。预测物种潜在分布范围与气候变化影响等基础研究, 与模拟物种适生区与推广种植等应用研究并重, 物种分布模型在生态学与农业、林业和中草药业等多学科、多行业开展多种应用, 多物种、多模型和多来源数据共同参与模拟与比较, 开发新的机理性物种分布模型, 拓展新的物种分布模拟应用领域, 是今后研究的重点发展方向。     

气候变化背景下近30年祁连山高寒荒漠分布时空变化

高寒荒漠作为青藏高原植被带谱的顶端类型广泛分布于祁连山高海拔地区, 其生长和分布条件与周边区域差异明显, 对气候变化的响应更为敏感, 且研究较少。该文利用1990年以来的Landsat TM、OLI数据, 采用决策树分类和人工目视解译方法, 提取了祁连山高寒荒漠的分布范围。结合气候变化情况, 综合分析了气候变化背景下近30年祁连山高寒荒漠分布的动态变化及其时空差异。结果表明: (1)近30年增温气候变化过程中, 祁连山高寒荒漠分布范围呈萎缩趋势, 萎缩速率约为348.3 km ²·a ^-1, 萎缩变化幅度表现为西段>中段>东段, 局部地段上存在扩张现象。上述现象导致高寒荒漠下界平均海拔以每10年约15 m的平均速率向更高海拔推进, 向上推进幅度为西段>东段>中段; (2)受水热条件控制, 近30年祁连山高寒荒漠分布动态变化集中分布在低坡度地区。由于水热背景条件的空间差异, 祁连山东段和中段阳坡上高寒荒漠分布动态变化大于阴坡, 而在祁连山西段表现相反; (3) 1990年以来, 祁连山增温显著, 降水量微弱增加。在气候变化以及区域地形限制共同影响下, 祁连山高寒荒漠分布变化时空差异明显, 且过渡带上归一化植被指数与气温相关性高于降水量。以上结果表明, 气候变化影响祁连山高寒荒漠分布动态变化及其空间差异, 但气温是主要的影响因子, 增温促进了高寒荒漠下接植被带主体高寒草甸的生长。