呼伦贝尔沙地樟子松径向生长特征的VS模型模拟分析

利用Vaganov-Shashkin模型对呼伦贝尔地区4个样点的沙地樟子松标准化宽度年表进行模拟研究,在2000年以前时段拟合度较好,而2000年以后时段拟合度较差。进而选取2000年以前的模拟结果进行径向生长过程分析。结果表明: 呼伦贝尔沙地樟子松主要的生长季为每年的5—9月,温度对每年樟子松生长初期与末期具有显著影响,而在树木生长季旺盛期,土壤湿度的不足是制约树木生长的主要因素。极端窄年树木径向生长速率受土壤湿度的影响较极端宽年明显,生长季中期7—8月树木径向生长速率在宽窄年份均呈降低趋势,表明该时期沙地樟子松生长均受到不同程度的干旱胁迫。研究结果与我国半干旱地区树木年轮生理模型分析特征相符,模型对呼伦贝尔沙地樟子松径向生长模拟具有一定的适用性。     

气候和地形对植被覆盖动态演化的影响研究

基于MODIS NDVI 遥感数据, 结合气象和DEM 等资料, 采用线性回归分析、稳定性分析、R/S 分析和相关性统计等数理方法, 反演了2001-2010 年贵州省植被覆盖时空演变趋势, 研究不同因素对植被时空格局变化的驱动作用。研究表明:(1)2001-2010 年贵州省植被覆盖呈增加趋势, 增长率为6.25%, 植被改善区域占比例为77.7%; (2)贵州省植被覆盖变异指数介于0.01-0.16 之间, 总体较稳定; 从持续性来看, 植被持续恢复是主旋律, 反持续性主要集中在西部和东北地区。(3)贵州地区降雨量和温度空间分布格局较为明显, 温度是影响该地区植被覆盖的主导因素, 不同区域对气候因素的响应存在差异性。(4)各等级海拔植被覆盖均有上升, 其中高海拔地区上升最为显著; 中海拔地区是植被的主要分布区域, 所占比例为72.2%且该海拔范围内NDVI 均值差异不大。     

长三角2000-2018年陆地生态系统完整性动态变化与驱动因素

生态系统完整性是维持生态服务功能和生态系统稳定的重要因素,已成为生态系统管理的目标和衡量生态系统价值的重要指标。我国尚未形成统一的陆地生态系统完整性评估体系和综合指数,基于耗散结构理论从生态系统结构、功能和弹性三方面遴选5个一级指标和6个二级指标,构建了一套适用于景观尺度,易于量化评估、动态监测的陆地生态系统完整性指标体系(terrestrial ecosystem integrity index,TEII);并以长三角区域为例,分析了2000-2018年陆地生态系统完整性动态变化及驱动力因素,结果表明:(1)长三角TEII均值整体呈下降趋势,19%的面积显著降低,15%的面积显著增加;(2) TEII显著降低区域呈两带两圈多点分布格局,显著增加区域主要分布在长三角西北部,在空间上聚集分布;(3)耕地转建设用地、草地转建设用地、林地转耕地和林地转建设用地为TEII下降的主要驱动力之一;(4) TEII与GDP呈显著负相关,人口总数与完整性在2000-2005年无显著相关性,2010-2018年呈显著负相关,且负相关紧密程度不断增加,说明长三角区域经济发展和人口增长对完整性形成了日趋严重的胁迫。     

黄土高原旱地冬小麦不同生育期根系呼吸及其温度敏感性

研究农作物生育期对根系呼吸(R_A)及其温度敏感性(Q₁₀)的影响对丰富农田生态系统的碳循环理论具有重要理论和现实意义.在黄土高原雨养农田生态系统,于2009—2014年生长季,利用土壤碳通量系统测量相邻裸地土壤微生物呼吸(R_H)和不施肥小麦地的土壤呼吸(R_S=R_A+R_H),研究生育期对冬小麦R_A和Q₁₀的影响.结果表明:冬小麦净光合速率在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别为5.9、14.4、12.0和4.4 μmol·m^-2·s^-1,根系活力依次为51.0、100.8、84.4和31.8 μg·g^-1·h^-1.冬小麦不同生育期的R_A差异显著,分别为0.26、0.67、0.91和0.56 μmol·m^-2·s^-1,且R_A的变异特征与冬小麦各生育期内土壤水分含量、土壤温度、净光合速率和根系活力密切相关,分别呈抛物线、指数、线性和线性关系模型.Q₁₀在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别为2.61、4.88、2.26和6.93,且Q₁₀的变异特征与冬小麦各生育期内的净光合速率、根系活力和土壤水分含量有关,这一变化的根系呼吸贡献率在各生育期分别为29%、53%、46%和31%.除了环境因素外,冬小麦生育期也是影响R_A和Q₁₀的重要因素.     

京津冀城市群地区植被覆盖动态变化时空分析

基于MODIS NDVI遥感数据,采用线性回归分析、稳定性分析、重新标度极差分析等数理方法,反演了2005—2015年京津冀地区植被覆盖时空演变趋势和稳定性,并在此基础上对植被未来变化趋势进行评估和预测。结果表明:(1)2005—2015年京津冀地区植被覆盖度呈上升趋势(增长速率0.065/10年),增长过程经历两次飞跃期后,进入平稳波动阶段;(2)京津冀地区植被恢复以显著改善为主(47.45%),不显著变化区域占全区面积的三分之一(33.9%),主要以华北平原为中心展布,退化区域比重为6.8%,零星散布于各大城市周边;(3)京津冀地区植被持续恢复为主,植被覆盖持续改善区域比重超过一半以上(58.8%),反持续性改善比重为34.4%,主要集中在张家口、沧州以及保定东南地区;持续退化比重为4.8%,主要分布在天津、廊坊、沧州一带。研究结果将有助于辨识京津冀城市群地区的植被动态演化和生态网络连通性现状和趋势。     

模拟降雨下草地植被调控坡面土壤侵蚀过程

采用人工模拟降雨的方法,定量研究了黄土高原地区不同生长阶段黑麦草(Lolium perenne L.)和红豆草(Onobrychis viciaefolia Scop.)及裸地坡面的降雨产流产沙过程,并通过降雨前剪掉冠层的方法对比分析了两种牧草根系与冠层在减少坡面径流与侵蚀产沙中的贡献率。试验结果表明:与裸土坡面相比,两种牧草都能有效的控制坡面土壤侵蚀,在试验末期黑麦草和红豆草的减流效益分别为65%和45%,而两者的减沙效益均在93%以上。两种牧草根系与冠层减少坡面径流与泥沙贡献率存在一定的差异,黑麦草冠层比根系具有更大的减流贡献率,除最后试验阶段冠层减流贡献率为44.7%外,在其他试验阶段黑麦草冠层的贡献率大于60%。相反,红豆草对坡面径流的减少则主要依赖于根系的作用。植物根系在控制坡面土壤侵蚀产沙中发挥着很大的作用。从实验初期到实验末期,黑麦草和红豆草根系的减沙贡献率分别由72%和16%增加到96%和93%。     

生长季川陕不同地带植被覆盖对气候变化的时空响应

川陕地区处于中国800mm等降水量线过渡带的南北两侧,区内分山、川、原3种地形,是退耕还林(草)最早实施区域。基于2001—2014年的MODIS、气温和降水量数据,选取10种植被地带数据,采用Sen+MK检验和时滞偏相关等方法,结合重分类后的4种地貌类型和6类土地利用/覆盖数据,分年内生长季、年际生长季和非生长季的对比、以及植被生长最好的8月与5月、6月、7月、8月、5—6月、6—7月、7—8月、5—8月共8个时间段的相关性3种时间尺度,对川陕地区植被NDVI与气候因子的关系进行了深入探讨。结果表明:1)川陕、陕西和四川年均气温分别以0.02℃/10a、0.01℃/10a和0.03℃/10a(通过0.01显著性水平)的线性速度增加,低于近50年来(1951—2001年)全国的气温增速(0.22℃/10a);2)川陕、陕西、四川尺度上,植被NDVI与同季气温、降水量的相关性一致,与上季的相关性不具一致性。植被NDVI与上季气温、降水量的相关性均高于同季,相较于降水量,与气温呈现出更多的负相关性,其中陕西地区最为显著;3)川陕地区气温变化趋势与全球变暖不同步,植被生长受气温的影响较小或无影响;降水量相较于气温对陕西地区植被生长的影响更大;气温是四川植被生长的主要限制因素。植被覆盖与气温、降水量的相关性在草地、林地和农耕区最为显著。     

黄土塬区苹果园土壤有机碳分布特征

以黄土塬区塬面和梁坡梯田5、10、15a和20a苹果园为对象,在行间距果树1.0、1.5m和2.0m处用土钻法分层采集0-100cm土样,LiquiTOCⅡ测定样品土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)含量,分析两种地形条件下各龄果园SOC的分布特征。结果表明:塬面5、10、15a和20a果园SOC分别为6.39、6.46、6.66g/kg和6.47g/kg,梁坡分别为5.83、6.05、6.54g/kg和6.09g/kg,两种地形条件下同龄果园SOC差异显著(P0.05),但龄间SOC消长趋势相似,均有15a的20a的10a的5a的;水平方向上,5a果园SOC沿树干向外增大,10a果园减小,15a和20a果园变化较小,塬面和梁坡同龄果园间SOC水平分布格局较一致;垂直方向上,同梁坡相比,塬面果园4个层次(0-10cm、10-20cm、20-50cm和50-100cm)的平均SOC较高;梁坡果园50-100cm土层的SOC龄间差异较大,20-50cm土层龄间差异较小,塬面果园50-100cm土层的SOC龄间变化较小;在"纯果园"利用阶段,果园利用方式并未引起SOC下降,深层SOC有明显的积累效应。     

秦岭太白山北坡土壤有机碳储量的海拔梯度格局

土壤碳库是陆地生态系统的重要碳库,山区大约占全球25%的陆地表面积,因此研究山区土壤有机碳储量的变化特征及其影响因素对丰富陆地生态系统土壤碳循环理论具有重要的意义。在秦岭太白山北坡上,海拔高度每隔50 m设置一个采样点,研究土壤有机碳储量的海拔梯度变化特征及其影响因素。海拔梯度对太白山北坡的SOCD影响显著,且不同土层厚度的SOCD均呈现出随着海拔梯度的增加而增加的趋势,增加幅度高达10%—88%。不同气候带上的SOCD差异显著,呈现出亚寒带(3.63 kg/m~2)大于寒温带(3.40 kg/m~2)大于温带(3.39 kg/m~2)大于暖温带(3.30 kg/m~2)的趋势。SOCD也因植被带发生显著差异,最小值出现在低山扰动带仅为2.15 kg/m~2,而最大值出现在高山草甸带高达3.63 kg/m~2,平均2.94 kg/m~2。SOCD随着土层厚度的增加呈现出减少的趋势,减少幅度为14%—70%。在太白山北坡上,随着海拔梯度的增加,土层深度从低山区的78 cm减少到中山区的33 cm和高山区的10 cm,相应的总SOCD从低山区的35.45 kg/m~2减少到中山区的28.84 kg/m~2和高山区的12.29 kg/m~2,但是对应单位土层深度上的SOCD却从低山区的0.51 kg/m~2增加到中山区的0.87 kg/m~2和高山区的1.23 kg/m~2。因此,在秦岭太白山北坡上,除了海拔梯度、气候带、植被带、土层厚度等因素以外,土层深度对土壤有机碳储量的影响不容忽视,这对准确预测该区域的土壤碳储量具有重要的理论和实际意义。     

渭北旱塬不同龄苹果细根空间分布特征

以渭北旱塬3龄、10龄、15龄和20龄苹果树为对象,采用根钻法,沿3等分园半径方向(径向)、距树干1.0、1.5m和2 0m处设置采样点,研究了不同树龄的细根空间分布特征.结果表明,3龄苹果细根主要分布于径向1.5m以内和垂向0.5m以上,15龄和20龄苹果细根分布超出径向2.0m和垂向1.4m,10龄细根分布范围大于3龄,与15龄和20龄接近.在根系主要分布区内3龄和10龄细根分布稀疏,15龄和20龄细根分布密集;细根空间分布演化过程可分为3个阶段,即3～10龄为细根范围扩张阶段,10～15龄为细根密度扩张阶段,15～20龄为细根密度退化阶段;苹果细根空间分布无明显方向性差异;10龄、15龄和20龄苹果表层(0～20cm)平均根长密度低于下层(20～40cm),高峰值一般出现在40～80cm,此深度以下根长密度随深度递减,3龄苹果表层平均根长密度高于下层;在径向2.0m内随径向距离增大,3龄、15龄和20龄平均根长密度逐渐降低,而10龄根长密度逐渐增加.根长密度在径向变化上存在局部变异现象.