基于MODIS时序数据的黑龙江流域火烧迹地提取

火烧迹地信息是研究火灾的重要参数和基础数据,也是研究全球生态系统和碳循环扰动的重要依据之一。以受森林火灾影响较为严重的黑龙江流域为研究区,以MODIS时间序列数据为数据源建立了一个分为两阶段的火烧基地提取算法(即首先设定较为严格的提取条件对最有可能发生火灾的像元——核心像元进行提取,然后设定较为宽松的阈值提取距离核心像元一定范围内的火烧像元),对2000—2011年的火烧迹地信息进行了提取,生成了研究区长时间序列火烧迹地分布图,并对其时空分布特征进行了分析。选择黑龙江省为典型验证区对算法精度进行了验证,结果显示算法的整体精度较之以往的算法有了一定程度的提高。     

基于物种多样性与生物量关系的草地群落稳定性对全球变暖的响应研究进展

全球变暖背景下物种多样性和生物量的空间变化格局及其对温度升高的响应是生态学研究的热点内容,是探究群落稳定性响应全球变暖的关键。物种分布是多个生态过程相互作用的产物,温度升高通过改变群落关键种的作用影响物种多样性,从而改变群落稳定性。关于草地群落稳定性对全球变暖的响应过程,国内外学者的相关研究存在很大差异。该文作者结合自己研究团队在青藏高原和黄土高原的研究成果,对近年来国内外有关草地群落物种多样性和生物量的空间变化格局及其对温度升高的响应、以及二者的相互作用关系等方面的研究进展进行了综述,并提出了草地群落稳定性对全球变暖响应研究的重点方向。     

闽东南地区马尾松古树对气候变化和虫灾的生态弹性

马尾松是我国南方地区广泛分布的先锋造林树种。在全球变暖、气候干旱化和虫灾频发的趋势下,研究马尾松对环境干扰的生态弹性对森林管理有重要意义。本文对福建省仙游县百松村的马尾松古树进行树木年轮样品采集,建立区域首个马尾松树轮宽度标准年表(1865—2014年)。结果表明: 当年7—9月低相对湿度和5—9月极端高温是树木生长的主要限制因素。根据树轮极端窄年确定1869、1889、1986、1991和1993是极端事件年。时序叠加分析发现,极端事件发生前两年的持续低值加剧了极端事件的影响。干旱年份更容易引发虫灾。1889年是受虫灾影响最严重的年份,1986和1991年受到虫灾和干旱气候的双重影响,其余极端年主要受干旱气候的影响。树木对虫灾的抵抗力弱于对干旱事件的抵抗力;除1991年外,树木对虫灾的相对弹性力高于对干旱事件的相对弹性力。1889年的相对弹性力最高,1991年受到连续极端事件的影响,相对弹性力最低。2000年以来研究区干旱化趋势加强,马尾松古树遭受干旱和虫灾的干扰加强,部分树木死亡。     

中国石蕊科地衣多样性与区系研究

通过实地调查我国华北、西南等地区的石蕊科地衣多样性,结合前人的研究资料,从物种多样性、生境、区系成分等多方面对我国石蕊科地衣进行研究。结果显示,我国石蕊科地衣共有5属107种,其中石蕊属(Cladonia)占优势,有94种,占石蕊科地衣总种数的87.9%。共鉴定出山西省新记录8种,云南省新记录种3种。石蕊科地衣生境共分为5种:藓丛生、树生、草地生、石生和多生境,其中多生境占比最高(49.5%)。我国石蕊科地衣区系成分多样共分为7种,包括:世界广布成分(除外)、环北极成分(37.8%)、泛热带成分(12.2%)、欧亚成分(6.1%)、东亚-北美成分(9.8%)、东亚成分(24.3%)和中国特有成分(9.8%)。     

山西亚高山草甸植被生物量的地理空间分布

以山西省境内分布的典型亚高山草甸为对象,采用收获法获取植被生物量数据,结合经度、纬度和海拔3个地理因子,分析总生物量(TB)、地上生物量(AGB)、地下生物量(BGB)及根冠比(R/S)沿不同地理梯度的变化规律,从群落水平上探究山西亚高山草甸植被生物量的地理空间分布特征。结果表明:(1)TB、AGB、BGB在地域上表现较大变异。AGB变异最大,在32.50~756.00 g·m-2;BGB次之,变化范围为140.50~1586.50 g·m-2;TB波动最小,在248.25~2342.50 g·m-2。(2)TB随海拔升高显著减小(P0.05),随经度增加缓慢增大(P0.05),随纬度增加略微减小(P0.05),在1700~1800 m、113.4°E—113.85°E、35°N—35.5°N处最大(平均为896 g·m-2)。(3)AGB随纬度增加、海拔升高显著减小(P0.001),随经度增加逐渐增大(P0.05),在1700~1800 m、112.05°E—112.5°E、35°N—35.5°N处最大(平均为366.06 g·m-2)。(4)BGB随纬度增加呈"降低-升高-降低"的变化趋势,整体略有增大(P0.05),随经度增加也略有增大(P0.05),而随海拔升高显著增大(P0.05),在3000~3100 m、113.4°E—113.85°E、35°N—35.5°N处最大(平均为745.63 g·m-2)。(5)R/S随纬度增加、海拔升高显著增大(P0.05),随经度增加略有增大(P0.05);与纬度、海拔呈显著的幂指数函数关系(P0.05),且表现为等速增长(幂指数平均为1.025)。RDA分析结果表明,在一定范围内,对亚高山草甸植被不同生物量特征影响较大的为纬度和海拔因子,最小影响因子是经度,地上生物量与经纬度和海拔均呈显著的负相关,生物量更多地分配到地下部分。     

吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2) 3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。     

中国壳斗科植物属的空间多样性及差异

该文采用地理信息系统技术,以县为空间数据的基本单元,以壳斗科植物为研究对象,制作属的空间分布图,计算空间相似性系数,分析壳斗科各属的空间多样性及其差异。结果表明,三棱栎属为连续分布,与其他属的空间分布最不相似,其他属均为间断分布,其中锥属、青冈属、柯属空间分布最相似,这3个属的多样化中心均有云南南部,水青冈的多样化中心比前3个属偏北,栎属多样化中心是四川西南部和云南西北部,西北地区东南部是联系南方与北方栎属植物的重要通道。     

基于贝叶斯网络的生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子分析——以陕北黄土高原为例

了解生态系统服务的权衡协同关系及其驱动因子效应是实现生态系统有效管理和改善人类福祉的基础。以陕北黄土高原为例，定量评估其2018年土壤保持、产水服务、粮食供给和固碳服务，在构建贝叶斯网络生态系统服务模型的基础上，通过节点的重要性分析识别影响生态系统服务的关键节点，利用联合概率分布、概率推理和情景模拟探讨生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子效应。结果表明：（1）陕北黄土高原各类生态系统服务空间异质性较强。其中，土壤保持、产水服务和固碳服务的空间分布情况较为一致，高值区集中在东南部，低值区在西北部，呈"南高北低"的分布特征；粮食供给呈"中部高、南北低"的分布特征。（2）土壤保持、产水服务和固碳服务之间互为协同关系，粮食供给分别与土壤保持、产水服务、固碳服务为权衡关系。其中，产水服务与固碳服务的协同关系、产水服务与粮食供给的权衡关系较强。（3）土地利用、降水和NPP （Net primary production）是影响生态系统服务权衡协同关系的主要驱动因子，其中土地利用主要影响生态系统服务的协同关系，而降水和NPP在影响协同关系的同时对权衡关系也有一定的制约作用。研究发现：不同驱动因子在不同状态下产生相同的协同（或权衡）方式，相同驱动因子在不同状态则会造成协同（或权衡）方式的差异。研究对于认识多种生态系统服务间的复杂关系及其驱动因子差异，为后续提出改善生态系统管理和提高人类福祉的对策与措施，具有重要的理论和实践价值。     

中国金缕梅科植物属分布区特点的定量研究

利用ArcGIS软件制作以县为单元的中国金缕梅科植物属的空间分布图,并从图中提取每个属的斑块个数、面积及周长,计算斑块的形状指数、最大斑块指数、Simpson均匀度指数和Shannon均匀度指数,定量分析中国金缕梅科植物各属的空间分布区特点,为金缕梅植物资源的保护、开发和利用提供依据。结果表明:(1)山铜材属、银缕梅属、四药门花属、牛鼻栓属、金缕梅属、壳菜果属均为单种属,其中前三属总面积较小且分布狭窄,后三属的总面积与分布范围均大于前三属;双花木属、山白树属、红花荷属、秀柱花属、半枫荷属、马蹄荷属、蕈树属、水丝梨属、蚊母树属、檵木属、蜡瓣花属、枫香树属均为多种属,随着属的面积增加,其属的分布区范围基本呈递增的趋势,且多种属的数量是单种属的2倍。(2)枫香树属分布区的总面积和最大斑块面积均最大,它能够整体体现出中国金缕梅科植物的空间分布和特点。(3)中国金缕梅科植物属的空间分布类型全部为间断分布,山铜材属、蚊母树属、檵木属和枫香树属呈现主分布区,牛鼻栓属、金缕梅属、壳菜果属、山白树属、半枫荷属、马蹄荷属、蕈树属、水丝梨属和蜡瓣花属呈主次分布区,银缕梅属、四药门花属、双花木属、红花荷属和秀柱花属呈星散分布。     

太原市土地利用/覆被变化及驱动因素研究

目前人类面临的诸多资源环境问题都与土地利用有关, 土地利用/覆被变化是人类-资源-环境耦合系统研究的理想切入点。基于Landsat TM遥感影像数据、自然环境和社会经济数据, 运用GIS空间分析和统计学方法, 定量研究了改革开放以来太原市土地利用/覆被变化的空间格局、转移特征、变化规律及驱动机制。结果表明: (1)目前太原市的土地利用类型以植被(670 km2)、建筑用地(385 km2)和耕地(296 km2)为主, 分别占总面积的47%、27%和21%。1981—2018年, 建筑用地和未利用地的变化速度和强度最大, 其次是植被和耕地, 水域的变化不大。(2)改革开放以来, 建筑用地持续向主城区西部和南部扩张, 大量的耕地(128.45 km2)、植被(77.21 km2)和未利用地(67.63 km2)转化为建筑用地; 土地利用变化动态度和强度分别为5.77和0.50。(3)未利用地主要分布在城区北部, 改革开放以来, 呈持续减少的趋势, 主要被转化为植被(256.54 km2)、建筑用地(83.12 km2)和耕地(57.18 km2)。土地利用变化动态度和强度分别为-2.36和-0.59。(4)植被主要分布在地势较高的东部和西部地区, 自1981年以来呈先轻微、缓慢下降, 后明显、较快增加的趋势, 2000前后的土地利用动态度分别为-0.25和1.39, 土地利用强度分别为-0.10和0.53。(5)耕地主要分布在河谷地带, 改革开放以来呈先向河流西面扩张而增加, 后随着建设用地的增加在城区南面和北面开始萎缩而降低的趋势。1981—2018年, 耕地的土地利用变化动态度和强度分别为-0.40和-0.10。(6)地形、地貌、水文等自然条件决定了太原市土地利用/覆被的整体格局, 并限制了土地利用/覆被变化的方向; 人口数量和结构、经济发展水平、退耕还林还草政策等影响了太原市各土地利用类型的面积及分布。