基于RS/GIS公路路域水土流失动态变化的研究——以榆靖高速公路为例

基于RS数据源,利用ERDAS和ArcGIS软件技术,对榆靖高速公路两侧300m范围水土流失动态变化开展研究。通过遥感图像数字处理方法,提取对水土流失起主导作用的植被覆盖度、土地利用类型、沟谷密度等因子;在矢量化等高线数据的基础上生成数字高程模型(DEM),提取地形坡度因子,将这4个因子在GIS中进行空间叠加分析。参照《土壤侵蚀分级标准》,生成研究区不同时段水土流失强度等级图,利用GIS属性统计功能对公路沿线各等级水土流失区面积进行统计,参照研究区不同侵蚀类型的土壤侵蚀模数,得出1996年和2006年公路沿线各流失区的水土流失量,并对公路沿线水土流失动态变化进行分析。结果表明：榆靖高速公路修建后沿线600m范围水土流失总量减少19.26万t/a,水土流失呈减弱趋势。公路施工期导致水土流失增强的各种因素随着营运期固化路面的形成而逐渐消失,防沙固沙和生态恢复等措施有效改善了公路路域生态环境,对公路沿线水土流失防治起到了积极作用。     

南岭国家级自然保护区林下植物分布的地形相关性

以南岭国家级自然保护区山地森林群落林下植物为研究对象,探讨地形因子对林下植物分布的影响。该区3个海拔高度下的山地常绿阔叶林林下植物组成丰富,但个体多度在样方中的分布存在很大的空间异质性。在9000m^2的样地中设置的450个4m^2小样方,共记录到林下维管植物255种,隶属于95科、181属,总的物种个体多度为18203株。多响应置换过程（MRPP）分析表明,坡向和海拔（p〈0．0001）及坡度（p〈0．05）这3个地形因子对林下植被分布有显著的影响,其影响程度大小排序为：海拔〉坡向〉坡度。指示种分析（ISA）进一步确定了不同地形条件下具有显著指示值（IV≥50）的指示种。本项研究表明林下植物的空间分布会同时受到多个地形因子的影响,因此需综合各因子间的相互作用全面考虑;同时,MRPP结合ISA对于揭示群落植物分布的空间异质性及其与环境因子作用的相互关系、生物多样性保育、森林恢复以及造林引种等方面均有着重要的理论意义和实践价值。     

重度火烧迹地微地形对土壤微生物特性的影响——以坡度和坡向为例

通过对大兴安岭重度火烧迹地不同坡度和坡向的土壤微生物群落进行调查研究,旨在揭示重度火烧迹地过火6a后森林恢复过程土壤微生物群落的变化规律与影响因素.研究结果表明:平地土壤微生物生物量碳含量(MBC)和土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均高于坡地,其中MBC/MBN达到差异极显著水平.平地土壤微生物的代谢活性AWCD值、对31种4类碳源(糖类、脂类、氨基酸、代谢物)的利用能力和Shannon-Winner多样性指数(H')均极显著低于坡地.西坡土壤微生物AWCD值和H'高于南坡,但AWCD和H'与土壤养分、pH值、EC无显著相关关系,说明坡向可能与土壤微生物代谢活性和多样性的关系并不密切,反映了两坡向土壤微生物群落结构的相似性.坡度由于影响了土壤养分和水分条件,进而影响了土壤微生物的生物量、群落结构、物种多样性和碳源利用能力.火烧迹地恢复初期平地土壤微生物量碳高于坡地,西坡高于南坡;恢复6a后,土壤微生物量碳的差异己不显著,但土壤微生物群落结构、物种多样性以及代谢特性仍具有显著差异,这可能与地形坡度仍然显著影响土壤水分含量的因素有关.     

冰雪灾害对江西九连山常绿阔叶林的影响

以江西九连山国家自然保护区常绿阔叶林为对象,研究林分不同层次优势种受灾程度,分析物种海拔、坡度对受灾程度的影响。结果表明:乔木上层和中层树木以断稍为主,乔木下层树木以断稍和腰折为主,小树和幼树以压弯为主。在平均受损指数MDI(Mean Damage Index)方面,乔木上层米槠MDI值最高,拟赤杨最低; 乔木中层鸭公树MDI值最高,浙江新木姜子最低; 乔木下层米槠MDI值最高,浙江新木姜子最低; 小树米槠MDI值最高,细枝柃最低; 幼树二列叶柃MDI值最高,狗骨柴最低。海拔对不同林分层次树木的部分受损指标有显著影响(P<0.05); 整体上,不同林分层次树木的受损指标在700～760 m海拔生境高于640～700 m海拔生境。不同坡度生境下树木的受损指标均无显著差异(P>0.05)。     

基于RS、GIS的天目山自然保护区植被空间分布规律研究

以RS、GIS技术为工具。将天目山自然保护区的TM遥感影像进行处理与分类得到该区的植被分布图。利用GIS空间分析功能。研究了天目山自然保护区内各植被类型空间分布规律。重点研究了其中的一种植被类型。研究结果定量描述了自然保护区内各植被类型的高程、坡向、坡度分布,给出科学的统计结果。总结了研究区内植被类型的空间分布规律,把对植被类型的空间分布规律的定性理解转为定量描述,结合实际给出了理论解释。为自然保护区的规划、管理和保护提供了科学依据。     

元谋干热河谷冲沟坡度与植物优势种关系

在元谋干热河谷冲沟发育典型的三个样区(沙地村、金雷村、苴林村)采集48条冲沟的植物样方数据和冲沟沟底的坡度数据,运用重要值方法对植被优势种进行判别和筛选,以灌木优势种和草本优势种为主要研究对象,探讨植被优势种与冲沟沟底坡度的关系。结果表明：(1)灌木优势种为车桑子Dodonaea viscosa和山合欢Albizia kalkora,重要值分别为0.486和0.342,占灌木总体的83%;草本优势种为扭黄茅Heteropogon contortus、孔颖草Bothriochloa pertusa和茅草Imperata cylindrica,重要值分别为0.386、0.140及0.196,占草本总体的72%。(2)除草本优势种中的茅草盖度与坡度相关性显著(P<0.05)外,样区冲沟沟底坡度与灌木优势种和草本优势种相关性均不显著(P>0.05),表明在元谋干热河谷地区,冲沟沟底坡度对植被优势种生长状况影响较小。     

大兴安岭不同火烧年限森林凋落物和土壤C、N、P化学计量特征

测定大兴安岭林区不同火烧年限(火后4、14、40、70和120年内未火烧)、不同坡度(坡地、平地)凋落物和土壤C、N、P含量及其化学计量比,分析火烧对凋落物和土壤养分的长期影响及两者之间的关系.结果表明: 不同火烧年限凋落物和土壤C、N、P化学计量特征差异显著,凋落物C含量变化不大.凋落物N、P含量随火烧年限的增加而增加,在火后4和14年较低,在火后40年恢复到对照(未火烧)水平.凋落物C∶N和C∶P值随火烧年限增加而下降,N∶P值则呈上升趋势.土壤C、N、P含量及其比值随土层深度增加而降低.坡地土壤C含量随火烧年限增加而增加,在火后70年显著高于对照,在平地差异不显著.火烧年限和坡度的交互作用影响土壤P含量和C∶P值.坡地土壤P含量在火后4年高于对照,而平地在火后40年高于对照;坡地C∶P值在火后14年达到对照水平,而平地与对照差异不显著.冗余分析表明,有机质层土壤的坡度效应大于年限效应,矿质层土壤主要受年限效应影响.火后4和14年凋落物及土壤养分含量低于对照,随着火烧年限的增加,植被生长迅速同时凋落物分解加快,凋落物质量及土壤养分质量不断提高,在火后40年恢复到未火烧水平,趋于稳定状态.     

基于耦合模型的干旱区植被净初级生产力估算

净初级生产力是陆地生态系统物质与能量运转研究的基础, 在干旱区生态环境演变及其与气候相互作用和影响方面极为敏感,是揭示干旱区生态环境特征的重要指标.本研究基于RS和GIS技术,利用地面气象数据、涡度相关数据、Landsat 8数据和MODIS数据,通过SEBAL模型和光能利用率模型的耦合,估算了新疆玛纳斯河流域植被净初级生产力(NPP),分析了其空间格局及与高程和坡度的关系.结果表明: SEBAL模型与光能利用率模型的耦合对玛纳斯河流域山地-绿洲-荒漠生态系统植被NPP的模拟效果较合理,能较好地反映植被净初级生产力的实际情况;2013年,玛纳斯河流域植被NPP总量为7066.72 Tg C·a^-1,平均值为278.06 g C·m^-2·a^-1,总体分布趋势是自南向北先增加后减少再增加最后减少,随着地貌和土地利用类型的变化呈现明显的分布规律,且其月变化比较明显,7—8月达到最大值,占总量NPP的52.2%;植被净初级生产力随海拔和坡度的增加整体呈下降趋势,但随海拔增加植被NPP出现3次波动.这些波动主要由地表植被覆盖类型和环境因素所引起.     

坡度对农田土壤动物群落结构及多样性的影响

为了研究坡度对土壤动物群落的影响,于2010年3月和9月分别对川中丘陵区坡度为5°、15°、25°的3种农田土壤动物进行了调查。共采集土壤动物11657只,隶属4门11纲21目,弹尾目、蜱螨目、颤蚓目和线虫为优势类群。土壤动物群落的类群数在3月随坡度增加无显著变化(P>0.05),9月则呈波动性上升(P<0.01)。群落密度在3月随坡度增加而显著下降(P<0.01),9月的变化趋势则相反(P<0.05)。群落多样性指数在3、9两月均随坡度增加呈显著波动性变化(P<0.05)。坡度对弹尾目、蜱螨目和线虫等主要类群的密度影响显著(P<0.05),并具季节差异。主成分分析(PCA)结果表明坡度对农田土壤动物的群落结构有明显影响,Sorenson和Morisita-Horn相似性系数进一步表明坡度在3月份主要影响土壤动物群落的类群组成,在9月主要影响优势类群的密度。研究结果表明坡度对土壤动物的群落结构、多样性及主要类群的密度有显著影响,并存在季节差异。     

坡改梯工程对胡家山小流域非点源污染负荷时空变化的影响

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总氮(TN)负荷的时空变化及其影响因素.结果表明: 由于坡改梯工程的实施,流域内坡度15°以上区域的耕地面积明显增加,林地和荒地面积有所减少.流域非点源污染TN负荷由工程实施前的63028 kg增加到2010年的72778 kg ,实施后则降低到46876 kg.其中,农村生活的贡献率较高,3期平均贡献率为53.5%,但呈逐年减少趋势;土地利用的贡献率平均为45%,呈逐年增加趋势;畜禽养殖贡献率始终较低.流域非点源氮素负荷强度的空间分布在工程实施前后发生了较为明显的变化.实施前,高负荷强度区主要集中在5°～15°坡度区间,实施后高负荷强度区集中在15°～35°区间,5°～8°区间成为低负荷强度区;在时间变化上,0°～8°坡度区间的TN负荷强度随时间的变化较小,8°以上坡度区间,表现为先增加后减少的趋势.随着村落污水、垃圾和畜禽粪便得到治理,居民生活、畜禽养殖非点源氮素输出明显减少;由于坡改梯工程的实施,耕地面积增加了31%.