薇甘菊入侵扩散机制研究进展与改进思考

从薇甘菊(Mikania micrantha H B.k)的入侵分布、入侵能力以及群落可侵入性等方面对其入侵机制研究进展进行了分析和总结.以往的研究工作没有重视对薇甘菊入侵过程的整体性研究、对入侵扩散影响因素分析、空间尺度约束影响分析,以及分析方法和技术手段的缺陷.因此,未来应重点开展薇甘菊入侵扩散过程重建及潜在危害区域预测、景观结构对薇甘菊入侵危害的影响等研究,并完善薇甘菊入侵扩散的动态监测网络及风险评估体系.     

神农架川金丝猴栖息地优势乔木树种遥感识别及其分布特征

针对神农架川金丝猴生境基础研究中乔木树种大范围分布数据难以获取问题,尝试利用多源多时相遥感数据结合专家知识分层次实现树种识别。首先采用冬季Landsat8/OLI数据根据物侯特性分层提取常绿、落叶林的地域范围;进而依据夏季Worldview-2高分遥感影像的实地乔木样本的光谱特征分层次完成常绿树种(巴山冷杉、华山松、青$、刺叶栎)和落叶树种(红桦、日本落叶松、米心水青冈、漆树、锐齿槲栎、椅杨)的识别;并通过实地植被样方及专家知识通过高程数据完成分类结果的修正;最后结合GIS对主要优势树种的地形及地域分布特征进行了空间分析。实验精度表明常绿林中巴山冷杉、华山松、刺叶栎、虫害华山松整体精度较高,落叶林中红桦、漆树等识别精度相对较高,部分树种如椅杨、锐齿槲栎识别精度较低;总体上常绿树种的精度要优于落叶树种。从植物地理学、遥感、GIS三者相结合的角度,将多源、多时相遥感数据与物种物候特性、专家知识进行有效整合,提出了一种乔木树种识别的方法(1)提供了复杂山地环境的主要乔木优势种识别途径,且具有通用性;(2)完成了物种物候特性与遥感数据特性的整合利用,有效降低数据成本费用;(3)配合地面样方及专家知识修正结果,避免了过分依赖光谱特征引起的误判。这将为神农架川金丝猴栖息地保护与恢复提供更精确的数据依据。     

昆虫记忆的形成机制及生态适应性

介绍近十几年来利用蜜蜂Apis mellifera L.、果蝇Drosophila melanogaster Meigen和寄生蜂等昆虫对学习和记忆行为研究的成果。这些研究表明昆虫的记忆形成是多阶段的。从短时记忆向长时记忆的形成过程中,cAMP反应元件结合蛋白(cAMP response element-bindingprotein,CREB)起重要的作用;而蘑菇体是学习、记忆形成的主要位点。已有的研究还表明昆虫记忆的动态是适应于不同物种的生态学需要。这些研究为探索昆虫和其它动物记忆的形成和生态适应性提供了理论基础。     

基于多时相遥感影像的浑善达克沙地沙漠化监测

沙漠化是浑善达克沙地面临的主要环境问题.为了揭示该地区沙漠化过程,特别是其最新状态,利用1987年和2000年的Landsat TM/ETM 及2006年的中巴资源卫星CCD数据,在地面考察资料及地理信息系统(GIS)的支持下,提取了固定沙地、半固定沙地、流动沙地、丘间草原及湿地5种地表覆被类型,建立了浑善达克沙地沙漠化数据库.结果表明浑善达克沙地在过去20a里发生了沙漠化,但是可分为两个阶段.第一阶段从1987年到2000年,为沙漠化快速发展期,固定沙地面积显著减少,而半固定沙地和流动沙地则明显增加;第二阶段从2000年到2006年,为沙漠化缓减期.尽管发生了沙漠化,但固定沙地仍然是浑善达克沙地面积最大的类型.针对流动沙地的空间变化检测表明在过去20a里沙地恶化的面积远远大于逆转的面积,并且已经形成了几条流动沙带,这意味着浑善达克沙地沙漠化的遏制是一个长期的过程.     

长江上游坡地景观特征对河流水质的影响

景观组成及景观格局特征决定了污染物的来源和地表景观的拦截消纳潜力，地表坡降会加剧土壤侵蚀，坡地景观特征是影响河流水质的重要因素。研究基于长江上游重庆段2015年水质监测数据和30 m空间分辨率土地利用数据，提取河岸带100 m、200 m、300 m、500 m、1000 m和子流域6种空间尺度上景观格局和景观组成，并进一步将景观组成分为总地类、缓坡地类和陡坡地类三种不同坡度尺度，再采用相关分析和冗余分析（RDA）等方法定量探讨了坡地景观特征（坡地景观组成、景观格局）对河流水质的多时空尺度影响。结果表明：坡地景观特征对2015年长江上游重庆段河流水质的影响具有空间尺度效应；坡地景观特征对河流水质的影响在河岸带尺度强于子流域尺度，其中关键尺度为河岸带100 m至300 m，最有效尺度为河岸带200 m。坡地景观特征影响水质的季节差异随空间尺度不同而变化，在河岸带100 m至300 m尺度为汛期强于非汛期，在河岸带1000 m尺度相反，在子流域尺度无季节差异。建设用地面积比与溶解氧（DO）和高锰酸盐指数（COD_Mn）正相关，耕地面积百分比与氨氮（NH₄⁺-N）参数正相关，两者为水质污染"源景观"，且缓坡耕地对水质的解释率高于总地类耕地；林地与水质参数呈负相关，对缓解水质恶化具有积极作用；集聚度（COHESION）、聚合度（AI）指标与NH₄⁺-N参数及斑块密度（PD）、边缘密度（ED）与DO、COD_Mn参数均呈正相关。在集水区尤其是河岸带300 m范围内，严格把控建设用地污水收集与处理，种植河岸带防护林，采取横坡耕种方式，并通过优化景观结构（如种植植物篱）以增强景观拦截力以减少污染物的集中输出，从而改善河流水质。     

利用多时相近地面反射波谱特征对不同退化等级草地的鉴别研究

 草地各退化等级群落反射波谱特征之间的差异性大小与草地类型和生长季节有关,羊草(Leymus chinensis)草原不同退化等级群落反射波谱特征之间的差异在6月底最为显著,在5月底的差异最不明显, 大针茅(Stipa grandis)草原不同退化等级群落反射波谱特征之间在7月底、8月底的差异最为显著,在5月底和6月底的差异最不明显。植被指数(NDVI)在5月底、6月底和9月底在各草地类型的不同退化等级群落中都无显著差异,而在7月底、8月底差异显著程度也小于各波段反射率。主分量分析(PCA)和模式识别分析结果表明：对于羊草草原退化生态系列的不同退化等级群落分类效果最佳的鉴别函数是蓝光、红光和近红外波段反射率的线性组合,最佳分类时间在6月底,平均错误概率仅为0.7%,5月底进行分类效果最差,平均错误概率为12%左右,7月底、8月底、9月底的分类效果居中;对大针茅草原退化生态系列的不同退化等级群落分类效果最佳的鉴别函数是蓝光、绿光和近红外波段3个反射率的线性组合,在7月底和8月底进行分类效果最好,分类的平均错误概率为4％左右,9月底的分类效果最差,平均错误概率达10%左右。     

基于地学信息图谱的重庆岩溶石漠化植被恢复演替研究

重庆岩溶石漠化区的植被恢复演替动态变化研究对于该地区的石漠化治理和生态恢复具有十分重要的指导意义。而多时相的遥感数据和地学图谱分析法为植被恢复的研究提供了一种动态性和综合性的研究方法。以重庆市中梁山的典型植被恢复区为例,在基于1996、2001、2007和2013年4期遥感影像解译分类的基础上,采用"空间代替时间"的生态学植被演替研究方法,建立重庆市中梁山区退耕还林前后的植被恢复演替图谱,并结合地学图谱的相关分析方法,得到该区的植被恢复演替动态格局演变规律,体现了空间信息科学技术、生态学方法和地学信息图谱分析法在植被恢复演替研究中的有效结合。结果表明:(1)运用BP神经网络和BP算法进行分类,分类精度达到87.42%,比传统监督分类提高了5.57%。(2)自2002年全国范围内的"退耕还林(草)"工程全面启动后,该区域植被恢复演变特征明显,耕地面积明显减少而植被面积明显增加。(3)从2001—2013年,植被演替在该时期内依然存在着进展演替和逆向演替两个方向。虽然逆向演替比例仅占到18.63%,但它却使该区的演替研究变得复杂。(4)质心反映了各植被类型在恢复演替过程中的聚散与迁移,1996—2013年,马尾松群落和落叶阔叶林群落的质心变化较小,其他植被群落的质心都有很明显的变化。     

基于多时相SAR数据和SPOT数据的盘古林场林分类型识别

林分类型信息的提取是遥感影像分类中的热点和难点。而大兴安岭地区又是我国重点林区和天然林主要分布区之一,植被类型丰富,种类繁多,为林分类型精确识别带来了很大的难度。为了比较和提高林分类型的分类精度,研究以大兴安岭地区盘古林场为实验区,综合利用SPOT-5影像和不同时相的RADARSAT-2全极化SAR影像,采用3种分类方案及最大似然分类方法对研究区遥感影像进行分类,并比较不同分类方案对林分类型识别的精度。3种方案分别是:(1)单独采用SPOT影像对林分类型进行识别;(2)对全极化SAR数据进行极化分解提取参数并结合SPOT数据参与分类;(3)结合SPOT数据与多时相全极化SAR分解参数进行分类。结果表明:对比SPOT、加入单时相和加入多时相3种方案的分类结果,方案三加入多时相SAR影像与SPOT数据对白桦林、落叶松林、樟子松林和云杉林的分类中总分类精度最高,为84.64%,Kappa系数为0.79,对林分类型的识别最为有效,而单用SPOT数据对林分类型识别的精度最低,精度为76.66%,Kappa系数为0.70。     

鄱阳湖农业区多熟种植时空格局特征遥感分析

农业土地利用活动是人类作用于地球系统最为直接的扰动因素,其变化会因改变生态系统过程与格局以及生态系统资源有效性而对生态系统功能在局地到全球尺度都产生重要的影响.中国南方普遍实施的多熟种植制度是高强度土地利用的重要特征之一,在中国传统的三熟农业区之一--江西省鄱阳湖区域,以农户为管理单元的农业种植制度由于受到洪水风险、经济效益及农业政策的调节,其时空格局动态也因此更加复杂.以分布在鄱阳湖平原的农田为研究区,结合多时相MODIS影像表达的作物生长规律和农业物候观测记录,检测并分析农业多熟种植的时空格局特征.研究结果表明空间分辨率500m、8d合成的MODIS/EVI时间序列数据能够定量表达出农业种植的多熟制特征,可以应用于区域农业多熟种植制度时空分析,研究区种植制度时空格局的形成是农户对气候、社会经济及粮食安全状况响应及适应的结果.在空间和时间上清晰地认识农业多熟种植的特征,将会对掌握高强度土地利用的过程和特点,模拟与评估土地利用对粮食安全及生态环境安全的影响有重要的意义.     

秦岭南坡子午河中下游流域土地利用/土地覆被信息提取及其应用

精确的土地利用/土地覆被数据不仅可以反映区域的生态环境状况,为环境部门提供决策支持,也为实现区域生态环境更高质量发展发挥重要作用。以子午河中下游流域为研究区,利用多源多时相的landsat8卫星遥感数据,结合地面调查数据、文献调研等,探讨并研究支持向量机分类法（SVM）和随机森林模型（RFM）对该区的植被类型和土地利用现状类型进行识别,对两种方法的分类精度进行对比,并分析和评价光谱特征变量对模型的重要性和适用性。利用满足要求的土地利用现状数据,再结合修正的通用土壤流失方程RUSLE模型进一步计算出研究区的土壤侵蚀模数,绘制研究区土壤侵蚀分布图,结合土地利用/植被覆盖信息计算研究区的生态环境状况指数,从宏观上对子午河中下游流域进行生态环境评价。结果表明：①随机森林模型可以有效利用样本的特征因子,并与地形约束因子结合,从而对植被和土地利用类型进行分类,分类总体精度均达到80%以上,kappa系数分别为0.73和0.86,与传统的SVM方法相比,RFM方法均提高了森林类型和土地利用类型的分类精度。②研究区总体生态环境状况指数为87.12,生态环境状况为优,其中水源区附近由于土壤侵蚀流失量相对较大,所以生态环境状况为良,占研究区总面积的15.69%。