青海祁连瑞香狼毒的光谱差异特征提取

瑞香狼毒是分布在青海省高寒草甸的主要毒害草之一,近年来其迅速蔓延对当地畜牧业危害严重并使草地生态系统日趋退化.在海北州祁连县选取狼毒分布的典型退化草甸,采用2012—2014年狼毒盛花期获取的实测光谱数据,分析狼毒与牧草的光谱差异性.结果表明： 在350~900 nm的可见光 近红外波段,狼毒顶花的光谱反射特征明显异于狼毒叶片和同期牧草等绿色背景,顶花与绿色背景的光谱反射率差异主要体现在红谷和蓝谷.随着盖度的增加,狼毒群落光谱反射率整体升高,在近红外反射峰处狼毒群落与牧草群落光谱反射率具有最大差值,且不同盖度狼毒群落之间的差异性最明显.顶花与绿色背景以及狼毒群落与牧草群落的一阶导数光谱差异均体现在黄边幅值和蓝边幅值.狼毒群落盖度与光谱特征参量的线性回归分析表明,红谷与狼毒群落盖度的相关性最好(R²=0.94),反演狼毒群落盖度的精度最高.盛花期区分狼毒与牧草的主要光谱特征参量为红谷、蓝谷与近红外反射峰,其对应的红、蓝及近红外波段的组合可用于构建狼毒提取的敏感指数.     

退化高寒草甸狼毒发生区土壤真菌多样性的空间变异

狼毒是青藏高原危害最严重的毒草种类之一,其快速蔓延对高寒草甸生态系统的影响日益严重。选取祁连山中段退化高寒草甸为研究区,综合采用高通量测序技术、地统计学和GIS空间分析方法,分析狼毒发生区土壤真菌多样性的空间变异特征,研究狼毒群落与土壤真菌多样性的空间相关性。结果表明: 与非发生区相比,狼毒发生区土壤真菌群落物种丰富度下降而优势度显著增加,α多样性降低;土壤真菌群落物种构成差异增强,β多样性明显升高。狼毒入侵对土壤真菌多样性的空间格局有一定扰动,发生区各多样性指数的斑块破碎化程度增加,土壤真菌群落物种构成的空间异质性明显增强,α和β多样性的空间稳定性降低。狼毒盖度与土壤真菌α和β多样性指数呈现显著正相关及显著负相关的区域交错镶嵌分布,空间相关性规律不明显,表明狼毒入侵草甸土壤真菌多样性的空间变异可能受地上植被和土壤环境的共同作用。     

黄河流域中上游林草生态调节服务功能价值核算

科学评估林草生态系统服务功能价值，对于掌握流域生态资产储量，推动高质量发展与生态保护具有重要基础性意义。基于多源数据开展林草生态服务功能价值的高分辨率核算及空间格局分析，结果表明：集成运用遥感产品、气象数据以及生态统计调查数据等多源数据，并参考已有生态服务价值评估规范和文献资料，构建的1km×1km像素尺度林草生态系统调节服务功能价值体系，克服了传统统计监测数据在准确度和研究粒度方面的局限，为系统、协同的区域生态治理提供依据；2015年黄河中上游流域林草生态调节服务功能价值为18997.69亿元，其中森林提供11833.11亿元，草地提供7164.58亿元；单位面积林草生态调节服务价值高值区域为青海-甘肃、陕西-山西境内水热条件较好的山地，低值连片区域广布在中部黄土高原，这与森林郁闭度、草地盖度以及区域降水、地形等自然条件有关；在黄河流域生态保护与高质量发展中，应注重以生态服务功能为基础，突破行政区边界限制，建立生态产品价值实现机制，提升区域高质量发展中生态效益的价值权重。     

基于遥感数据的东北三省水域与农田用地时空演变

水域与农田用地是粮食生产的重要资源,其时空变化过程维系着区域农业的可持续发展。东北三省是人类活动对土地覆盖变化产生显著影响的地区,对于从人类-环境耦合系统的角度分析水域、农田变化及其驱动机制具有重要意义。通过2000、2005、2010、2015年东北三省遥感解译而得的土地利用分类数据,运用空间分析与可视化方法量化表达了水域用地和农田用地的时空演变特征。研究表明:15年间水域用地面积呈现"微减-微增-骤减"的变化态势,年平均减少面积为213.48 km~2,主要原因是滩地、湖泊等水域流转为农田,其中松花江上中游以及东辽河流域水域用地显著缩减;农田用地面积持续增加,增长速率为707.94 km~2·a~(-1),主要原因是毁林开荒和土地垦殖等;减少的农田回转为水域的面积小于水域向农田的转移面积。研究结果为东北三省制定农业资源管理政策以及实施农业可持续发展规划方案提供了科学依据。     

汶川地震区灾后植被恢复时空过程及特征——以都江堰龙溪河流域为例

定量评估地震区灾后植被恢复,对于灾区生态系统恢复重建及区域社会经济可持续发展规划具有重要科学意义.以都江堰龙溪河流域为案例区,采用MODIS-NDVI的时间序列数据,确定植被恢复评估的Landsat影像时间,并以Landsat影像定量揭示龙溪河流域植被在“5.12”汶川地震前后的动态变化;进而根据区域水系和地形因子,定量解析并揭示植被覆盖度受损恢复率的时空变化特征.结果表明:研究区植被覆盖受损恢复情况整体较好,但植被覆盖度对地震损害的响应存在滞后现象;受损植被恢复率与河流水系距离、海拔、坡度和坡向存在显著的相关性.本研究结果可为地震灾后植被恢复的决策干预提供技术支撑.     

东北老工业区植被覆盖度时空特征及城市化关联分析

植被覆盖度研究一直是揭示自然生态系统演化以及人类活动与环境演化关系的重要路径。基于MODIS 数据,结合像元二分模型和一元线性回归方法, 定量估算东北老工业区2000-2015 年的植被覆盖度及其时空变化特征, 并特别分析辽宁省植被覆盖度变化与城市化水平的关系。结果表明, 1)东北老工业区的植被覆盖度呈现“中部高-东西低-西部最低”的空间分布态势; 2)黑龙江省和吉林省高植被覆盖区明显增加, 但辽宁省高植被覆盖区面积比重由2000 年全省总面积的49.99%下降到2015 年的25.99%, 这一变化情况在辽宁省城市化水平的空间差异中得到进一步的验证; 3)除部分辽西城市植被退化趋势严重并且逐渐向东蔓延, 东北老工业区植被覆盖表现出增加的趋势, 特别是黑吉两省与内蒙古交界的大部分地区植被覆盖度明显提高。研究结果阐明了东北老工业区植被演化格局与过程, 对推动绿色可持续转型及生态文明建设具有重要意义。     

虚拟生态技术：概念、体系与应用展望

虚拟生态技术是构建数字化生态系统底座、模拟生态演化过程并建立其在统一时空基准下全局知识分析体系的新技术，是生态学和地理信息科学、计算机科学等多学科交叉融合向现代化、信息化和智能化发展的新方向。研究、发展和应用虚拟生态技术，对生态学学科发展、生态系统管理及区域可持续发展具有重要意义。目前，虚拟生态技术的研究总体处于起步阶段，仍缺乏完备和边界清晰的定义、体系，难以支撑系统性迭代发展和科学性分析。本文从现代生态学主要理论和目的出发，总结了虚拟生态建设的主要内容及技术需求，重点提出了结合虚拟地理环境和数字孪生体技术的虚拟生态关键技术体系，并从应用场景角度分析了虚拟生态技术在大气污染、能源分析中的应用能力，最后，从局部计算点突破和全局技术点融合两方面总结新一代信息技术背景下虚拟生态技术在生态环境全局数字化建设、智能化计算、真实化表达等不同层次递进的发展潜力，丰富和发展支撑我国生态空间资源转型的技术能力。