祁连山南坡表层土壤有机质含量反演

文章采用对数函数模型, 借助有机质含量的实测数据, 结合MODIS遥感影像, 反演祁连山南坡表层土壤有机质含量, 揭示其空间分布特征, 进一步为祁连山生态环境保护与土壤质量评价提供可靠的依据。结果表明: (1)MODIS遥感影像可见光波段为表层土壤有机质的敏感波段, 且该波段与表层土壤有机质含量具有良好的负相关关系; (2)土壤有机质含量呈现西北低东南高的空间分布特征; (3)土壤有机质含量的空间异质性与植被的空间异质性一致。     

祁连山南坡主要河谷NDVI时空变化及影响因素分析

为进一步保护祁连山生态环境及合理开发利用河流沿线的植被资源,该文基于MODIS数据的NDVI产品及DEM数据集,对祁连山南坡主要河流谷地2000—2018年植被生长季的NDVI时空分布特征进行了研究,并提取研究区的主要地形因子,分析其对河流谷地植被生长季NDVI的影响。结果表明:随着河流两侧缓冲区距离逐渐增大,各年份的NDVI值呈现先增加后平稳再减少的分布特点;2000—2018年研究区河谷NDVI的变化趋势基本一致,整体表现出2010年出现了近20年的峰值;祁连山南坡河流谷地NDVI值,从斜坡(16°~25°)至急坡(41°~45°)增加的速率最大,说明该区间为NDVI值突变区间。2000—2018年祁连山南坡主要河流谷地的NDVI时空分布,可能受地形、气温和降水等自然因素影响较大,其受人为干扰因素影响较小,其中降水并非影响研究区河谷植被NDVI分布的主导因素,而气温可能是影响研究区河谷植被NDVI分布的主导因素。在地形因子中,存在较适合植被生长的特定坡度区间,且太阳辐射能量的增加有利于植被的生长。     

植物叶片水分利用效率研究综述

植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(WUE)是其生存的关键因子.就近来研究最多的叶片水平上的WUE,从叶片WUE的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而δ13C的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的δ13C和WUE的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE及其之间的转换研究.     

青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征

通过对青海湖流域不同退化程度矮嵩草草甸土壤容重和有机碳含量的测定,确定了其土壤有机碳密度。结果表明:不同退化程度下矮嵩草草甸土壤有机碳含量和变化特征各有不同。从未退化-重度退化,0—100 cm土壤剖面平均有机碳含量分别为(25.17±4.73)g/kg,(17.51±3.06)g/kg,(20.79±1.30)g/kg和(14.53±1.20)g/kg,即未退化中度退化轻度退化重度退化;0—20 cm土壤平均有机碳含量从(64.47±11.70)g/kg减少为(14.52±1.52)g/kg,减少了77.48%。土壤剖面有机碳密度变化趋势与其有机碳含量变化趋势一致。0—100 cm土壤剖面有机碳密度分别为(18.16±4.12)kg/m3,(14.24±3.52)kg/m3,(18.64±2.82)kg/m3和(13.27±2.28)kg/m3,即中度退化未退化轻度退化重度退化;土壤有机碳集中分布在0—40 cm深度,从未退化到严重退化,该深度有机碳密度分别为(32.06±6.41)kg/m3,(25.10±4.20)kg/m3,(22.68±3.17)kg/m3和(17.10±2.77)kg/m3,比整个剖面有机碳密度高出76.53%,76.25%,21.68%和28.88%。不考虑其他因素,以空间尺度代替时间尺度,这一结果说明矮嵩草草甸的退化导致土壤逐渐释放有机碳,其作为储存碳的功能在减弱,必须加强对矮嵩草草甸生态系统的保护,以防止其碳库变为碳源。     

祁连山黑河源区植被NDVI时空变化特征及影响因素分析

对于极度缺水的西北内陆干旱地区, 植被覆盖度俨然成为了该区生态环境的“指示剂”, 其发挥的核心作用不容小视。选取西北内陆干旱区核心区域—黑河源区为研究对象, 利用MODIS NDVI数据, 采用最大合成法和趋势分析法, 探讨该区植被NDVI时空变化特征, 并分析地形因素和降水量对NDVI的影响。结果表明: (1)研究区自2000年开始NDVI整体自西北向东南呈逐渐增加趋势, 增加面积显著大于减少面积且累计增加面积占研究区面积的50.58%, 表明整个研究区生态环境发生了明显改善; (2)对年、月际降水量和NDVI进行拟合后发现, NDVI与降雨量呈极显著正相关关系, 表明研究区植被覆盖程度随降雨量的增加呈增加趋势; (3)不同海拔梯度范围内, NDVI以3000—3300 m为界, 界上植被NDVI呈增加趋势, 界下呈明显减少趋势; (4)从坡度来看, NDVI以坡度25°为界, 界下NDVI值随坡度增加呈增大趋势且增幅明显, 界上NDVI值开始减少, 减幅较小; (5)不同坡向上, NDVI以正东向半阴坡和正西向半阳坡为界出现明显的高低值分区, 其中最高值出现于正东向半阴坡, 最低值出现于西南—正南向阳坡。     

青海湖沙柳河流域土壤水氢氧稳定同位素组成空间变化特征

土壤水氢氧同位素组成的空间变化特征, 对于水循环以及不同水体之间相互关系的研究具有重要意义。以青海湖沙柳河流域为研究对象, 基于该流域2018—2019年7、8月土壤水氢氧稳定同位素组成(δ2H、δ18O)数据, 借助ARcGIS空间插值方法, 对土壤水δ2H和δ18O空间变化特征进行了研究。结果表明: 青海湖沙柳河流域2018—2019年7、8月土壤水δ2H和δ18O的变化范围为–126.53‰— –16.13‰和–16.48‰— –1.26‰。研究期内0—30 cm土壤水δ2H和δ18O平均值的土壤水线分别为: SWL2018.07 (δ2H=5.83δ18O–8.36, R2=0.93)、SWL2018.08 (δ2H=6.28δ18O–8.35, R2=0.93)、SWL2019.07 (δ2H=6.53δ18O–5.70, R2=0.94)、SWL2019.08 (δ2H=6.86δ18O–1.37, R2=0.92)。整体上SWL的斜率随深度的变化整体上呈现先增大后减小的趋势, 截距则表现出随着深度增加逐渐增大的特点, 2019年8月SWL的斜率表现为随着深度增加而逐渐减小, 截距的变化差距不大。大气降水是土壤水的重要来源, 蒸发富集作用导致不同深度SWL斜率小于局部大气降水线(LWML)斜率。空间分布上, 青海湖沙柳河流域土壤水稳定氢氧同位素的海拔效应并不明显, 但它还是受到了局地蒸发强度、地形地势、植被盖度等的影响, 在流域面上呈现出斑块状分区。研究结果可为进一步研究流域水分循环, 土壤水补给机制等提供数据支撑和理论参考。     

青海湖流域植被碳利用效率时空动态研究

【摘要】植被碳利用效率(CUE)是度量生态系统植被固碳能力和效率的标尺, 对评估生态系统碳储量和揭示碳平衡机理具有重要意义。以青海湖流域为研究对象, 利用MOD17A2H数据估算了2000-2018年青海湖流域植被CUE, 揭示了植被CUE的动态变化特征, 并分析其影响因子。得到如下结果: (1)青海湖流域植被CUE年内变化表现为从3月开始逐渐增加, 6、7月达到最大, 然后减小; 年均植被CUE为0.58, 其值在0.55-0.63之间变化且呈略微下降趋势, 线性递减率为0.01 (10 a)–1; (2)青海湖流域内植被CUE呈现以青海湖为中心“高-低-高”的环带状空间分布特征, 其值在0.54-0.76之间变化(除水域之外), 且平均值为0.58; (3)青海湖流域植被CUE主要受气温和降水影响, 气温对植被CUE的影响较降水明显, 随气温升高和降水增加, 植被CUE呈减小趋势。研究结果可为明确该区碳循环过程中的源/汇问题提供数据支撑, 并为高寒内陆地区植被CUE的研究提供方法借鉴, 同时对理解全球变化和预测生态系统对全球变化的响应具有重要意义。     

祁连山南坡不同植被类型枯落物及其土壤持水特性分析

祁连山南坡地处青藏高原东北部, 是西北内陆重要的水源涵养区和高寒生态脆弱区, 近年来由于全球变暖和人类活动共同影响, 该区生态环境发生了明显变化, 基于此对该区不同植被类型枯落物和土壤持水性能进行分析,并利用不同植被类型土壤理化性质对其持水差异原因进行分析。研究发现: 不同植被类型枯落物持水性能存在显著差异,其中枯落物蓄积量为青海云杉(17.80 t·hm–2)>混合灌丛(15.50 t·hm–2)>祁连圆柏(6.08 t·hm–2)>高寒草甸(4.08 t·hm–2)>高山草地(3.33 t·hm–2), 自然含水量为混合灌丛 (7.58 t·hm–2) >青海云杉(2.13 t·hm–2) >高寒草甸(1.25 t·hm–2) >高山草地(1.17t·hm–2) >祁连圆柏 (0.75 t·hm–2), 最大持水量为青海云杉(30.33 t·hm–2)>混合灌丛(19.67 t·hm–2)>祁连圆柏(10.25 t·hm–2)>高寒草甸(4.08 t·hm–2)>高山草地(3.17 t·hm–2); 不同植被类型土壤质量含水量(P<0.01)、贮水量(P<0.05)及饱和蓄水量(P<0.001)之间存在显著差异; 不同植被类型土壤容重、总孔隙度、砂含量、粉砂含量、黏粒含量及有机质含量因不同植被类型立地条件和生长环境的影响而具有明显差异。经分析后发现, 各土壤理化指标都不同程度的影响着各植被类型的持水性能, 其中土壤容重和砂粒越大, 相应的土壤持水能力越差, 土壤粉砂、黏粒、总孔隙度及有机质越大,相应的土壤持水能力越好。