安徽省森林碳储量现状及固碳潜力

为阐明安徽省不同林龄的森林生态系统的碳储量现状, 以及现有自然环境条件下顶极森林生态系统的固碳潜力, 采用野外样地调查和BIOME4模型方法对此进行研究。安徽省森林生态系统的现状总碳储量为714.5 Tg C, 其中植被碳402.1 Tg C、土壤碳312.4 Tg C。从幼龄林至过熟林的生长过程中, 森林生态系统的总碳密度和植被碳密度都呈现增长趋势。但土壤碳密度从幼龄林至近熟林阶段呈增加趋势, 近熟林以后出现减少趋势。安徽省幼龄林和中龄林占森林总面积的75%, 若幼、中龄林发展到近熟林阶段, 将增加125.4 Tg C。BIOME4模拟显示: 当森林发展到气候顶极森林时, 安徽省森林生态系统将增加245.7 Tg C, 即总固碳潜力包括植被固碳153.7 Tg C, 土壤固碳92.0 Tg C。     

基于MSPA分析方法的市域尺度绿色网络体系构建路径优化研究——以招远市为例

市域绿色空间是市域尺度内连接城市生态系统与自然生态系统的纽带,是维护市域整体生态系统稳定的基本保障。现阶段以中心城区为核心的城市绿地系统空间规划忽视了城市化过程中自然与城市之间发生的动态变化,忽视了市域绿色空间对城乡人居环境质量的决定作用。构建良好的市域尺度绿色空间体系,能够实现市域层面的生态环境稳定,协调城市化发展与自然资源保护之间的矛盾,对城市可持续发展有着积极意义。以招远市域绿色空间为研究对象,借助形态学空间格局分析(MSPA)方法,利用其研究尺度兼容性强、景观要素生态内涵明确、所得成果便于量化评估等优势特性,首先对招远市域绿色空间中的重要景观要素核心区、桥接区进行识别,并提取具有生态拓补潜力的景观要素孤岛作为未来绿色空间优化潜力节点的空间落点;其次选用可能联通性(PC)、斑块重要度等指数量化景观要素对绿色空间的重要度并进行评价分级;然后将核心区和潜力节点作为生态源,通过不同景观要素对物种流通的阻力构建消费阻力面,以最小路径方法得出场地内的潜力生态廊道;再次,通过通量分析定性不同生态斑块在生态过程中的功能角色,并借助核密度分析对潜力生态网络的发展趋势进行测度;最终以发展趋势较弱区域中对整体生态网络联通具有较高贡献度,并在生态过程中扮演踏脚石的一二级潜力节点斑块作为未来生态发展中的重要关键点进行生态质量提升,得出招远市域绿色空间发展结构,并提出科学的空间优化指引和发展建议。本研究可以为高度破碎化地区的绿色空间构建提供一定的理论依据,对我国城市化发展中其他地区的市域绿色空间构建也具有一定的参考和示范意义。     

20世纪90年代以来中国西南地区土地覆被变化

西南地区是我国重要的生态安全屏障区,也是气候敏感区和生态脆弱区。20世纪90年代以来,西南地区土地覆被发生了巨大变化,对生态环境和生态系统服务功能产生重大影响。基于全国30 m土地覆被数据集,分析了近20 a来西南地区土地覆被格局、变化及驱动因素。同时,基于MODIS-NDVI数据,利用像元二分模型估算了2000—2010年250 m分辨率年最大植被覆盖度,对森林、灌丛和草地的植被覆盖度变化进行分析。结果表明:1)2010年西南地区土地覆被以森林和草地为主,分别占总面积的29.08%和24.11%。2)1990—2010年西南地区森林、湿地和人工表面分别增加1.39%、5.86%和48.57%,灌丛、耕地和裸露地分别减少2.12%、2.88%和0.64%,变化的区域主要集中在生态建设重点区、城市圈、地震灾区、三峡库区、三江源区、青藏高原东南部和云南南部。3)2000—2010年西南地区森林、灌丛和草地植被覆盖度呈增加趋势的面积分别占26.54%、32.53%和28.87%,但汶川地震重灾区、横断山区、云南南部等地的森林及灌丛植被覆盖度下降,青藏高原东南部、川西高原草地退化。近20 a来,尽管气候变化对西南地区的土地覆被有一定影响,但人类活动仍然是导致其变化及时空差异的主要原因。     

海岛型城市生态安全格局研究——以平潭岛为例

在快速城市化带来的城市生态安全严重威胁着城市可持续发展的这一时代背景下,构建城市生态安全格局是实现区域和城市生态安全的基本保障和重要途径。结合平潭综合实验区总体规划,从城市生态安全角度出发,在对平潭岛生态环境本底条件的调研基础上,选取与平潭岛的城市生态安全关系密切的6个关键生态因子进行深入分析,并通过层次分析法和GIS空间叠置法综合多要素分析了平潭岛的生态敏感性,最终有针对性地提出了面向新一轮大规模城市开发热潮的平潭岛城市生态安全格局。研究成果可为平潭岛的城市开发建设提供决策支持,对维护平潭岛城市生态安全、促进平潭岛可持续发展具有重要的理论和现实意义,同时也对其它海岛型城市的生态安全格局研究具有一定的借鉴意义。     

中国东部草原植被绿度时空变化分析及其对煤电基地建设的响应

利用1981—2010年连续30 a的GIMMS AVHRR NDVI 3g数据,应用最小二乘法线性拟合,分析了30年间呼伦贝尔市(呼盟)与锡林郭勒盟(锡盟)的地表植被覆盖绿度的变化,并在研究区内选取了24个煤矿产区,分析了矿区及其周围10、20 km和50 km的缓冲区的绿度变化趋势,通过分析矿区及对应缓冲区生长季NDVI(GNDVI)的相关性,揭示如下规律:(1)30年间,呼盟和锡盟绿度减少的区域分别为59.16%和73.13%;(2)呼盟植被绿度减少的像元散落在呼盟各个方位,增加的像元主要分布在东北部;锡盟植被绿度减少的像元分布在锡盟东部和西南部,植被绿度增加的像元分布在锡盟西北部;(3)矿区及缓冲区的GNDVI整体呈下降趋势,且锡盟的下降速度更快;(4)不管煤矿露天还是井工开采,对矿区及周边植被绿度都有影响,矿区及缓冲区GNDVI两组变量在0.05水平上显著相关;(5)GNDVI能反映植被复垦状况。     

河口三角洲湿地健康生态圈构建:理论与方法

河口三角洲湿地生态环境保护和区域开发的矛盾突出,对湿地生态圈健康和栖息地生态功能产生直接而强烈的影响.健康的河口三角洲湿地生态圈是由自然过程的连续性、生态系统的连通性、生境的异质性以及食物网的多样性等多种因素共同决定的.本文讨论了健康湿地生态圈构建的基础理论,综述了景观生态网络构建、水文连通性网络构建、食物网构建以及生境异质性栖息地营建的理论与方法.在区域和景观尺度上,以土地利用-生态系统完整性为主线,阐明了湿地破碎化对湿地生态功能的影响,特别强调景观完整性、水文连通性对湿地栖息地的影响;在生态系统和群落尺度上,以食物网-生态系统稳定性为主线,强调食物网多样性、生境异质性对湿地生物圈构建的支撑作用.基于景观完整性、水文连通性、生境异质性和食物网多样性构建健康湿地生态圈,可为湿地生态环境保护和建设提供科学依据和技术支撑.     

城市黑臭水体遥感监测与筛查研究进展

持续改善城市水环境,加强黑臭水体整治,不仅是“水污染防治行动计划(水十条)”的国家战略需求,也是人民群众的关注热点.国内外以往的研究侧重于黑臭水体的成因、评价方法和治理措施,而关于遥感手段监测黑臭水体的研究十分少见,很难满足国家的业务化监测需求.本文总结了黑臭水体遥感监测与筛查迫切需要解决的问题,包括完善城市黑臭水体的识别和分级标准,开展遥感监测黑臭水体的关键技术研究,构建城市黑臭水体遥感筛查体系.其中,重点归纳了核心关键技术,主要包括: 面向黑臭水体提取的高分影像预处理技术,城市水体提取技术,黑臭水体分类技术,基于星、空、地基遥感的黑臭水体识别与分级模型.本文总结基于高分遥感技术手段监测与筛查城市黑臭水体的研究进展、提出研究思路,将利于全面掌握黑臭水体的空间分布状况、治理进展情况,为城市黑臭水体整治提供有力的技术支撑.     

巢湖碳氮地球化学沉积记录揭示全新世以来的环境演化

通过对巢湖湖泊沉积物的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素（δ¹³C_org）、氮同位素（δ¹⁵N）和粒度参数的研究，重建了全新世以来湖泊初级生产力的变化，从而揭示了巢湖地区全新世环境变化历史。早全新世时期（10100-8200 cal a BP），较高的TOC和TN、在波动中逐渐升高的δ¹³C_org值以及高δ¹⁵N值、高黏土（<4 μm）含量指示了较高的湖泊初级生产力，反映气候温暖较湿；中全新世时期（8200-4200 cal a BP），TOC、TN、δ¹³C_org值和黏土（<4 μm）含量总体上较高但呈波动降低趋势，粉砂（4-64 μm）含量升高，δ¹⁵N值总体较低但变化幅度较大，指示初级生产力由较高水平开始逐渐降低，气候由温暖湿润逐渐向凉干方向发展；7300-5800 cal a BP和4300-3800 cal a BP的低δ¹⁵N和高TN值可能受到固氮蓝藻的影响，分别对应着7500-7000 cal a BP和4200-4000 cal a BP气候事件时期夏季风强度的减弱；晚全新世前期（4200-2000 cal a BP），TOC、TN、δ¹³C_org值、黏土（<4 μm）含量的低值和较高的δ¹⁵N值、高粉砂（4-64 μm）含量代表初级生产力继续降低，气候环境进一步向冷干转变。全新世以来湖泊初级生产力的逐渐下降反映了季风的逐步减弱，而逐渐减少的30°N夏季太阳辐射是驱动季风减弱的主要因素。晚全新世后期（2000 cal a BP至今），各环境代用指标的变化表现出不同于全新世环境演化趋势的异常，说明湖泊环境及沉积物受人类活动的影响加剧。     

三江源大型食草动物数量无人机自动监测方法

应用无人机进行动物调查的研究越来越多,但是缺乏有效的自动处理图像方法,使得目视解释的工作量较大。为研究快速与准确估算三江源区域大型食草动物数量的方法,本文使用两种无人机进行7个站点的遥感影像采集。首先对无人机影像进行灰度化,使矩阵维数下降但梯度信息仍然保留,使运算速度大幅度提高;其次对影像开展高斯滤波,高斯滤波将数据进行能量转化,排除掉属于低能量部分的噪声;第三开展阈值处理得到二值化图像;采用样本中动物形态学特征开展形态运算,先用开运算消除小物体尽可能排除干扰,同时不误删牲畜,再用闭运算排除小型黑洞将同一对象连通不重复计数;最后从二值图像中检索轮廓,并返回检测到的轮廓的个数;从而自动获得主要大型食草动物物种数量与空间分布。精度检验方法为手工计数与自动计数结果比较,相对误差3.1%~6.5%,大多数情况均可达到此水平。采用计算机自动处理图像后,每张图像处理和计数的平均时间小于3 s。无人机影像的自动处理方法可为今后大规模进行藏羊、牦牛、西藏野驴和藏原羚等动物调查提供一种有效、可靠的技术途径。     

基于Google Earth Engine与机器学习的大尺度30m分辨率沙地灌木覆盖度估算

相较于降雨充沛的南方,中国北方沙地植被呈现覆盖整体偏低、空间异质性强的特点。灌木作为该区域的优势植被,对于风沙固定、食品/木材供给起着极为重要的作用。针对当前大尺度、中高分辨率干旱地区灌木覆盖度遥感产品缺失的现状,研究提出了一套通过Collect Earth样本收集器进行样本采集、利用Google Earth Engine遥感云平台的数据与计算优势开展大尺度灌木覆盖度估算的方法,并选取中国北方四大沙地之一的毛乌素沙地开展了示范应用。研究结果表明:(1)Collect Earth样本收集器可以有效地获取地面灌木覆盖度样本数据集,可以将灌木与高大乔木与草本植被进行有效区分,为灌木覆盖度估算样本集的建立打下了基础;(2)利用Landsat数据与其他辅助数据,机器学习算法可以较好地实现灌木覆盖度的估算,CART模型确定性系数R~2为0.73,均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)为13.66%,预测精度(Estimated Accuracy, EA)为61.8%,SVM模型R~2为0.72,RMSE为13.73%,EA为61.6%;(3)提出的基于GEE的灌木覆盖度估算体系可为我国乃至全球尺度干旱地区沙地灌木覆盖度信息提取提供有效支撑,具有较大的应用潜力。