基于多源遥感数据的草地净初级生产力质量评价

植被净初级生产力NPP(Net Primary Production)的遥感估算与分析对全球生态系统具有重要指导意义,不同尺度的遥感影像上占主导地位的地物景观信息是不同的,现代生态研究多尺度分析至关重要。以青海省海北藏族自治州为研究区,使用Landsat 8 OLI遥感影像、天宫二号宽波段成像仪影像、融合影像(Landsat8 OLI影像和天宫二号宽波段成像仪影像融合)联同MODIS影像,作为CASA模型的输入参数,探究不同尺度下的研究区域NPP的空间分布情况,并对比分析不同数据源数据在估算NPP时的精度。结果表明:(1)Landsat 8 OLI数据的NPP值位于150—200 g C m~(-2) a~(-1)所占比例最高;天宫二号宽波段成像仪影像数据和融合后影像的NPP值位于50—100 g C m~(-2) a~(-1)所占比例最高;MODIS数据的NPP值位于小于50 g C m~(-2) a~(-1)比例最高。(2)天宫二号宽波段成像仪影像数据的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)最小,与Landsat 8 OLI影像反演的草地NPP值相关度最高,表明天宫二号宽波段成像仪影像数据在描述草地NPP时精度高于融合影像和MODIS影像;MODIS影像在描述该区域的草地NPP时误差值较大,精度最低。     

2001-2015年天山北坡植被覆盖动态变化研究

利用天山北坡2001-2015年植被生长比较旺盛月份（6-9月）的MODIS NDVI产品数据,结合像元二分法进行植被覆盖度提取,并对其空间分布特征、随时间及地形的动态变化和面积加权重心进行分析。研究表明：（1）天山北坡6-9月多年平均植被覆盖度介于0.4-0.5,以低、中低植被覆盖度为主,各等级植被覆盖度大致呈西北-东南向相间分布;（2）2001-2015年间,植被覆盖度有逐渐上升的趋势;植被覆盖改善区域（54.42%）大于退化区域（45.58%）,西部较东部改善更为明显;植被覆盖度变异类型以弱变异和中等变异为主,植被覆盖度变化类型以稳定型为主;（3）天山北坡区域植被覆盖度变化受海拔高度影响明显：随着海拔高度的上升,较低植被覆盖度比例呈现先上升后下降再次上升趋势,较高植被覆盖度则与之相反;海拔3880 m以上低植被覆盖度占绝对优势,较高的植被覆盖度占比逐渐下降直至几乎绝迹;（4）各等级植被覆盖度面积加权重心集中在沙湾县、石河子市、玛纳斯县及呼图壁县;并呈现由集中到相对分散的趋势。     

和田地区植被覆盖变化及气候因子驱动分析

基于MODIS NDVI(2000—2016年)数据集,结合气温、降水数据,利用最大值合成法、斜率分析法及相关分析等方法,分析和田地区近17年的植被覆盖时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明:(1)近17年和田地区植被覆盖的月际变化表现为先增加再减少,年际变化表现为显著上升趋势,增速为0.452/10a;(2)近17年和田地区植被覆盖增加和减少的区域分别占总面积的4.48%和0.21%,绿洲及昆仑山北部部分区域变化剧烈,高海拔区域基本不变;(3)近17年温度和降水小幅增加,增速分别为0.144/10a和0.156/10a;月尺度上,植被覆盖与温度为正相关,植被生长滞后于温度两个月;与降水以负相关为主,滞后效应不明显。(4)NDVI对气候因子响应的空间分布中,NDVI与平均温度以负相关为主,与降水以正相关为主,与降水的相关性较温度的相关性高;昆仑山北部植被对降水变化更敏感,和墨洛绿洲、策勒-于田绿洲和和田地区西南部山区对温度变化更敏感。     

西北干旱区气候变化及其对生态环境影响

在全球气候变化的大背景下,中国西北干旱区气候在过去50 a也发生了相应的变化,对该区域的生态环境已经产生了较大程度的影响.利用西北干旱区128站点1961-2010年逐日气温降水量资料,结合DEM数据和GIDS插值分析方法,探讨了西北干旱区气候变化特征及其对生态环境的影响.结果表明:西北干旱区气温普遍升高,但变暖的幅度因季节和地域而存在差异,其中冬季增暖最为明显(0.506℃·10 a-1),夏季增暖缓慢;增温趋势最大区域主要在伊犁河谷、塔城等地区,天山东部和祁连山区变暖趋势也较大,天山中部及沙漠周边地区变暖趋势一般;降水量也呈增加趋势,年和冬季降水增加显著,春季降水有逐步增加的趋势,秋季降水增加则比较缓慢;降水变化趋势山区最大,干旱区东部、沙漠腹地及周边地区有下降趋势;近几十年来西北干旱区气候的暖湿化趋势,导致冰川强烈的消融退缩,对干旱区水资源和生态环境产生重大影响;而沙尘暴频次减小主要与新疆和内蒙古等沙源区向暖湿化发展有关,由暖干化向暖湿化转型对沙尘暴的发生有一定的弱化作用.湖泊水位的升降、面积的变化对气候变化有一定的响应.     

基于Landsat8 遥感影像和SEBS 模型的呼图壁县蒸散量时空格局分析

利用Landsat8 影像, 采用SEBS 模型, 结合呼图壁县气象站观测的温度风速、日照时数等气象数据, 对新疆昌吉回族自治州呼图壁县2013 年4 月22 日、6 月9 日、8 月28 日 10 月15 日的蒸散发量进行了估算。从时间上看, 估算结果存在明显的季节变化规律: 夏季最大, 春季次之, 秋季最小, 以耕地为例四天蒸散发量分别为: 1.938, 3.136, 2.641 和1.314 mm·day–1。从空间上看, 县域蒸散发量整体变化趋势为: 北部荒漠区<中部平原区<南部山区。四天当中最大值出现在南部山区6 月9 日达到了4.128mm·day–1。对SEBS 的估算结果与呼图壁县气象站的观测结果和利用彭曼公式计算的结果进行比较,表明SBES 模型的结果是合理的, 可以在实践中用来反映天山北坡典型县域蒸散量的时空变化特征。     

古尔班通古特沙漠某些短命植物叶片N、P化学计量特征的季节变化

短命植物是荒漠生态系统的重要组成部分。为了解短命植物叶片N、P化学计量特征随生长季变化的特点,选择古尔班通古特沙漠6种优势短命植物(3种一年生短命植物,3种多年生类短命植物)为研究对象,对比了2种生活型短命植物叶片N、P化学计量特征随生长季变化特点。结果表明,3种一年生短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、小花荆芥(Nepeta micrantha)以及条叶庭芥(Alyssum linifolium)N含量平均值(±标准差)分别为(11.23±7.16)、(14.11±6.38)和(10.85±6.14)mg·g–1;P含量平均值分别为(2.82±0.73)、(3.12±1.24)和(3.43±0.55)mg·g–1;3种多年生类短命植物独尾草(Eremurus chinensis)、雅葱(Scorzonera pusilla)和簇花芹(Soranthus meyeri)N含量的平均值分别为(19.97±5.94)(15.08±4.01)和(17.94±9.03)mg·g–1;P含量平均值分别为(3.55±0.83)、(2.73±1.11)和(5.03±0.65)mg·g–1。由此可见,短命植物在生长过程中叶片N-P化学计量特征存在一定差异。各物种N、P含量在生长初期都大于其它生长季节,在生长旺季随叶片生物量增加,N、P含量呈下降趋势;而在生长末季N、P含量又有所回升。相关性分析表明,不同生活型短命植物元素间的关系存在差异,但同一生活型短命植物元素间的关系并无显著差异,体现了种内一致性。     

新疆近15年草地NPP动态变化与气象因子的相关性研究

为揭示新疆不同时空格局下气候因素变化对植被生产力的影响, 探讨草地植被生产力与气候因子的相关关系, 采用2000-2014年8月MOD13A1遥感数据集, 利用CASA模型分析新疆草地植被净初级生产力的空间格局及动态变化, 结合降水量、温度数据分析新疆不同草地植被类型NPP的变化趋势, 并对其与气象因子的相关关系进行分析。结果表明: (1)从空间上, 草地植被NPP各年呈北高南低的空间格局, 不同的草地类型的NPP也存在较大差异, 总体大致表现为草甸>高山亚高山草甸>平原草地>高山亚高山草地>荒漠草地。(2)从时间上, 2000—2014年, 草地植被NPP总体呈波动式下降趋势, 在2006年、2012年、2014年降到谷底, 分别为50.520 g C·(m²·a)-1、54.438 g C·(m²·a)-1、54.213 g C·(m²·a)-1。(3)新疆草地植被NPP与降水呈显著正相关, 与温度呈不显著负相关。表明降水是影响该地区植被NPP的主要气候因子。     

基于Landsat系列数据的盐分指数和植被指数对土壤盐度变异性的响应分析——以新疆天山南北典型绿洲为例

基于不同地理区域,借助目前已有或者构建新的盐分和植被指数定量评估研究区的土壤盐度状况。但多数指数并未在盐渍化较为严重的中国新疆地区进行系统性对比分析。因此,以新疆阜北地区(采样数=37),玛纳斯河绿洲(采样数=68)和渭干河-库车河绿洲(采样数=38)为研究区,以灌区农田和盐渍地采样数据和Landsat TM/ETM+/OLI为数据源,利用线性模型和多个非线性模型(10个)测试上述指数(14个指数)和原始波段对于研究区土壤盐度的敏感性。结果显示,阜北地区基于遥感获取的扩展的增强型植被指数Extented Enhanced Vegetation Index(EEVI)在全样本和部分样本(盐渍化样本,土壤盐度0.3%)两种模式下(0—10cm),较其他指数和波段而言较为敏感。在全样本和部分样本(土壤饱和溶液电导率2ds/m)两种模式下,与玛纳斯流域各层土壤盐度最为敏感的为band 2,部分样本模式下土壤盐度变异性显著性探测最大下探深度为30cm。渭干河-库车河绿洲全样本模式下,最大土壤盐度变异性显著性探测深度为40cm,0—10cm和10—20cm深度表现最为敏感的是土壤盐分指数SI-T,20—40cm深度则为植被指数TGDVI。部分样本下(土壤饱和溶液电导率2ds/m),0—10cm深度最为敏感的为band5,10—20cm深度最为敏感的为TGDVI,20—40cm深度则为EEVI。其他指数因地理环境的差异性(气候,土壤盐分类型,土壤类型,采样时间),与土壤盐度之间并未达到显著性(sig=0.05或者0.01)的水平。以上结果只是初步结论,但也暗示其中的某些指数在本区具有一定土壤盐度的识别潜力。此外,由于土壤本身的复杂性,需要采集更多的样本以深入分析不同盐度等级下上述指数的具体表现。     

塔里木盆地北缘典型荒漠植物根系化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

荒漠植物根系直接与高度盐渍化、严重缺水的土壤环境接触,是执行物质吸h收的重要营养器官,对其化学计量的研究有助于深入了解旱生植物功能特征和生存策略。以塔里木盆地北缘6种典型荒漠植物:甘草、芦苇、花花柴、骆驼刺、柽柳、盐爪爪为研究对象,分析植物根系化学计量特征,结合冗余分析探索其与土壤理化因子的相关关系。结果表明,研究区植物根系C、N、P含量分别为(443.62±70.84)mg/g,(7.44±3.59)mg/g,(0.46±1.92)mg/g;其中P的变异系数最大,C的最小;C/N、C/P、N/P的值分别为63.37、964.39、15.22,C、N、P含量及N/P值低于全球平均水平,C/N高于全球平均水平。通过冗余分析得出土壤理化因子对植物根系化学计量特征影响的重要性排序为:土壤含水量土壤电导率土壤P含量土壤C含量土壤N含量,即研究区土壤含水量与电导率是影响植物根系化学计量的重要因子。     

N、P施肥对塔里木河上游绿洲棉花C、N、P生态化学计量特征的影响

施肥通过外源物质的添加直接干预了农田生态系统中作物元素的运移循环过程。通过野外N、P施肥试验,测定棉花各生育期碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其生物量,分析棉株C、N、P元素的分配规律,探讨棉株对生长速率调控的内在机制,获得棉株体内N、P元素的内稳性指数,并判断其限制性元素类型。结果表明:棉花C、N、P元素平均含量分别为388.7、20.97、3.43 g/kg;棉花比生长速率与N∶P、C∶P间均存在负相关关系,棉花生长符合生长速率假说;N、P元素内稳性指数H分别在1.02—5.28、1.01—4.55范围内。叶片N∶P可表征植物限制性元素类型,棉花最大生长速率所对应的叶片N∶P为13,是判断限制元素的标准;综合棉花生长速率和内稳性指数研究可知研究区棉花生长受到N、P元素的共同限制,同时,在生长前期更易受P元素的限制,生长后期更易受N元素的限制。