基于MODIS NDVI的长江中游区域植被动态及与气候因子的关系

基于1999-2015年的MODIS NDVI时间序列遥感数据，应用趋势分析、变异系数、重标极差分析和偏相关分析等方法，分析了长江中游的植被时空变化特征及其与气象因子的关系。结果表明，长江中游地区NDVI均值总体上呈上升趋势（从0.72增加到0.80）。从空间分布来看，NDVI低值区域（0.1-0.5）占1.40%，高值区域（>0.7）占87.15%；NDVI空间格局呈"西高东低、北高南低"的分布特征，低值区域表现为以三省省会城市为中心向外辐射。Hurst指数显示，研究区大部分区域（60.54%）的NDVI变化趋势具有不确定性，持续性改善区域（34.78%）主要分布在西部山地区，持续性退化区域（3.26%）主要分布在人类活动频繁的较发达城市区域。在年际尺度上，研究区NDVI与各气象因子关系均不显著；月际尺度上，NDVI与降水、相对湿度和日照时数显著相关，降水和日照时数有明显的时滞性。区域内NDVI动态趋势以不确定性发展为主，城市群周边NDVI呈现持续退化的区域应该引起关注。     

滇南喀斯特地区灌木群落和人工林土壤元素化学计量特征

在云南喀斯特地区,为提升退化灌木群落的生态系统服务功能,营造了不同树种的人工林分。这些人工林分如何影响土壤化学性质还未得到充分认识。以云南泸西县灌木群落及三种常见人工林(云南松(Pinus yunnanensis)、赤杨(Alnus japonica)和侧柏(Platycladus orientalis))土壤为研究对象探讨喀斯特地区在人工林建造后土壤的13种元素全量、可利用性含量和化学计量学特征变异格局,为喀斯特石漠化治理提供理论依据。结果表明,1)基于判别分析,四种群落土壤化学计量特征可以显著区分。土壤Fe、P、K、Mn全量及交换性Ca、交换性Mg和NH_4~+-N对区分四种群落土壤贡献最大。2)四种群落之间相比,侧柏林土壤C、N、S、Na全量和NO_3~--N含量均低于其他三种群落,土壤肥力较低;赤杨林铵态氮含量最高;云南松林有效Fe、有效Cu含量/N、C素具有显著相关性,占所有元素对数的38.5%,说明该地土壤元素积累的相互依赖性。与灌木群落相比,人工林土壤元素全量和可利用性含量相关性比例均更高。这些研究结果对今后基于适地适树人工林营造、生态系统服务功能提升和经营利用,均具有重要指导意义。     

近25年长江中游地区土地利用时空变化格局与驱动因素

长江中游地区(湖北省、湖南省和江西省)位于长江经济带中心,是我国"中三角城市群"所在地,也是国家"两屏三带"生态安全战略的重点区域,其土地利用变化受地理环境制约和社会经济发展的影响,也与未来区域可持续发展密切相关。根据1990、2000、2010和2015年Landsat TM遥感影像数据,采用景观格局分析、梯度分析及相关性分析方法,揭示近25年土地利用时空变化格局及其与社会经济因素的关系。研究表明:(1)研究区耕地与林地为主体景观,分别占30%、50%,建设用地占比3%,具有重要生态功能的土地利用类型(林地、灌木、水体、草地、果园)占比达67%。(2)沿中心城区-边缘区梯度,各土地利用类型表现出明显的空间特征,建设用地和耕地面积占比显著减小,破碎化程度增加,而林地呈整体化趋势。(3)近25年来,该区耕地、林地分别减少1.06%、0.49%,建设用地增加1.08%,整体景观破碎化程度加重、景观多样性升高;除林地外,其它地类变化均与社会经济因素(人口、农业人口、非农业人口、GDP、人均GDP、城市化水平、三大产业产值)显著相关。这些结果表明,与沿海地区相比,近25年长江中游地区土地利用变化较小,还有着较好的基于提供生态系统服务的土地利用基础;但生态保护任务仍然艰巨,需划定生态保护红线,保护优质耕地,控制城市扩展规模,加强生态廊道、节点的建设,增强区域景观生态功能,以便满足未来长江经济带可持续发展的需要。     

滇南喀斯特地区不同季节土壤和灌木叶片化学计量特征及对水分添加的响应

干旱是影响南方喀斯特地区植物生长的重要限制因子, 气候变化会影响该地区的降水量和分布格局。研究该地区土壤和植物化学计量特征及其水分响应格局, 具有重要意义。自2017年4月开始, 在云南建水喀斯特植物群落进行加水试验, 2018年4月(旱季)和8月(雨季)分别采集土壤和优势灌木鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)和假虎刺(Carissa spinarum)叶片样品, 测定碳、氢、氮、磷、硫、钾、钙、镁、铝、钠、铁、锰、锌、铜14种元素含量。结果表明, 水分添加影响了表层土壤中碳、氮、钠的含量, 相比于旱季, 雨季土壤中钠和硫含量明显减少, 其余土壤元素在水分添加和季节变化下并未表现出明显差异。土壤水分含量的增加使得鞍叶羊蹄甲和假虎刺叶片中钾含量下降, 钙含量上升。在水分条件变化下, 两种植物叶元素含量的稳定性与植物中元素的含量有关, 含量越接近极大值(基本元素碳、氢、氮等)或极小值(微量元素铜、锌等)的元素其变异系数越小(越稳定), 两种植物中含量接近于1 mg·g^-1的元素磷、硫、镁的变异系数最高。在土壤水分条件变化下, 假虎刺中碳、氮、磷等大量元素含量的稳定性显著高于鞍叶羊蹄甲。降水变化和水分添加导致的土壤水分变化, 对滇南喀斯特地区土壤和植物中不同元素含量的影响不同, 这些结果将为该地区的土壤、植被修复和管理提供科学参考。     

中国森林凋落量时空分布特征

通过构建全国尺度上森林叶凋落量和总凋落量与年平均温度、年平均降雨量和实际蒸散量的关系模型,应用地统计学分析方法,并结合遥感解译的森林覆盖信息,分析2001、2006和2012年中国森林叶凋落量和总凋落量的空间分布及其变异格局.结果表明: 与年平均温度和降雨量相比,区域尺度上实际蒸散量对森林叶凋落量和总凋落量有更好的解释预测关系;分布于中南地区的常绿阔叶林的年凋落量最高,为636.2 g·m^-2,分布于东北地区的温带落叶阔叶林的年凋落量范围为339～385 g·m^-2,其中,森林叶凋落量约占总凋落量的70％.2001、2006和2012年,全国森林凋落总量分别为801、865和1032 Tg,呈明显增长趋势,而基于遥感图像解译的森林年覆盖率分别为18％、20％和24％,呈增长趋势.我国人工林面积的迅速增加和林分生长,极大影响了森林凋落物量及其动态变化,进而对森林生态系统物质循环产生重要影响.     

植物叶片气孔性状变异的影响因素及研究方法

气孔是陆生植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,在全球水和碳循环中发挥着重要作用.植物的气孔性状包括气孔密度、气孔形状和大小、气孔指数等,是植物在进化过程中对外界环境因子长期适应的结果,并对环境因子变化表现出高度的敏感性.本文评述了国内外近30年来植物气孔性状与大气CO₂浓度、温度、水分、光照等环境因素的关系研究的主要方法和成果,展望了今后植物气孔性状对气候变化响应的主要研究方向.     

温带-亚热带栓皮栎种子形态的变异及其与环境因子的关系

在区域尺度上(25.14°-40.25° N, 99.87°-122.07° E), 采集20个栓皮栎(Quercus variabilis)种群的种子样品, 测定种宽、种长, 并计算宽长比形态指标, 探讨了区域尺度上种子形态变异特点及其与环境因子的关系。结果表明, 栓皮栎种子的宽度和长度变化幅度分别为1.21-2.18 cm和1.20-2.96 cm; 宽长比的变化幅度为0.57-1.10。栓皮栎的种宽与种长呈显著的正相关关系。单因素方差分析表明, 种宽、种长和宽长比在种群间差异显著(p < 0.001)。种长与等效纬度呈负线性(R² = 0.18; p = 0.05), 与经度呈凸型的变异关系(R² = 0.43; p = 0.009)。种宽和种长与最热月平均气温呈极显著正相关(R² = 0.35; p = 0.006; R² = 0.30; p = 0.012), 而与最湿季降水量呈显著负相关(R² = 0.28, p = 0.019; R² = 0.24, p = 0.017)。种子宽长比没有明显的变化趋势, 大致趋于恒定(0.88 ± 0.08)。     

基于遥感和空间分析的上海城市森林生物量分布特征

城市森林发挥着改善和维护城市生态环境质量的作用, 研究城市森林生物量和分布特点对其生态系统服务评价和林分经营均具有重要意义。该文根据上海城市森林的种植分布和经营状况利用2011年6月-2012年6月样地实测森林生物量数据和同期Landsat ETM+遥感图像, 在基于逐步回归分析建立森林生物量反演模型的基础上, 引入回归残差及空间分析, 研究了城市森林及其主要优势树种樟(Cinnamomum camphora)林分的生物量分布特征, 探讨了区域尺度森林生物量的遥感估测方法。结果表明: (1)上海城市森林生物量密度总体呈现中心城区(静安区、黄浦区等)较高, 生物量密度集中在35-70 t·hm^-2之间, 郊区(嘉定区、青浦区等)空间分布状况相对较低, 生物量密度介于15-50 t·hm^-2之间的变化特征。上海优势树种樟林分生物量密度范围为20-110 t·hm^-2; 空间上呈现出东北部较高、西南部较低的变化特征。(2)上海城市森林及樟林分的生物量总量分别为3.57 Tg和1.33 Tg。林地面积小, 具有较高森林生物量密度的上海中心城区, 其森林生物量占总量的6.1%, 其中林地面积最小的静安区生物量最低, 仅占总量的0.11%。在所有区县中, 林地面积最大的崇明县、浦东新区具有较高的森林生物量, 分别占总量的20.08%和19.18%。(3)所建立的基于回归反距离插值的城市森林生物量估测模型, 其标准误差、平均绝对误差、平均相对误差分别为8.39、6.86、24.22%, 较回归模型分别降低了57.69%、55.43%、64.00%, 较空间插值的方法分别降低了62.21%、58.50%、65.40%。残差的引入减少了由于空间变异引发的城市森林生物量遥感估测的不确定性。相比基于实测数据通过空间插值的估测, 遥感为快速便捷、客观高效的森林生物量监测提供了可能, 更加完善的结果和模型的优化有待引入其他信息源如高分高光谱信息或改善残差空间分析方法获得。     

基于DNDC模型模拟气候变化影响下的中国水稻田温室气体排放

当前国内外开展了很多农业温室气体对气候变化的响应研究,但气候变化对农业温室排放的影响机制研究还很少见.本文利用国际上广泛应用的生物地球化学过程模型——DNDC模型,模拟了中国过去40年(1971—2010年)气候变化对水稻田温室气体排放的影响.结果表明:与1971—1990年相比,1991—2010年的全国稻季平均气温上升了0.49℃,稻季平均降雨上升了11 mm;由于稻季气候变化导致全国水稻田1991—2010年的平均CH4排放量上升了0.25 kg C·hm-2,平均N2O排放量上升了0.25 kg N·hm-2.表明温度升高会促进CH4排放,降雨量增加会促进N2O排放,气候变化影响了水稻温室气体排放机制.     

中国大陆第四纪冰期潜在植物避难所研究进展

研究第四纪冰期潜在植物避难所,对了解当今植物分布格局和未来的演变具有重要意义,是全球变化生态学研究的热点问题。根据已发表的文献,本文综述了我国大陆第四纪冰期冰川的发生规模、范围和对植物分布的影响,探讨了冰期潜在植物避难所形成的特点,包括特殊地理位置的生物多样性和避难所残遗种分布等问题。本文还讨论了孢粉分析和分子生物技术的方法在确定冰期植物避难所方面的应用,以及我国科学家在该领域重要研究结果。同时,本文还介绍了国外在该领域的研究进展和我们存在的问题,以期促进我国第四纪冰期植物避难所研究工作的深入开展。