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.     

湖南大围山杜鹃灌丛木本植物种群空间格局

以大围山山顶杜鹃灌丛为研究对象,设置了6个15 m×15 m的样地。采用方差/均值比率法的t检验对杜鹃灌丛的空间格局进行了分析,同时采用负二项式参数、丛生指数、平均拥挤度指数、聚块性指数、扩散指数、格林指数和Cassic指数分析了群落内木本植物的聚集强度。结果表明:14种常见木本植物(如杜鹃Rhododendron simsii、湖南白檀Symplocos hunanensis、四川冬青Ilex szechwanensis)中,有85.7%的物种表现为聚集分布格局;聚集强度随种群密度的增大而减小;非优势种群直角荚蒾(Viburnum foetidum var.rectangulatum)、水马桑(Weigela japonica var.sinica)、鹿角杜鹃(Rhododendron latoucheae)的聚集强度大于优势种群杜鹃、湖南白檀等;植物对山顶温凉湿润气候条件的适应能力,种子扩散方式、萌生能力和耐荫特性等生物学特性,以及干扰是决定杜鹃灌丛木本植物空间格局的主要驱动因子。     

桔小实蝇抗高效氯氰菊酯品系种群生命参数与相对适合度

系统观察了桔小实蝇抗高效氯氰菊酯品系和敏感品系试验种群在（28±2）℃下的生长发育和生殖情况,组建了两品系的实验种群生命表,分析了抗性种群与敏感种群的生态适合度差异.结果表明：抗高效氯氰菊酯品系(AlR₉₀)不同虫态的发育历期、平均世代历期、产卵前期均显著延长.与敏感品系相比,产卵高峰期抗性品系日产卵量不稳定,单雌产卵量、卵孵化率、成虫羽化率均显著下降,敏感品系平均每雌产卵量为324.0 粒、抗性品系仅为240.7粒.对实验种群生命表进行研究表明：抗高效氯氰菊酯品系的种群趋势指数(I=79.10)显著低于敏感品系(I=116.97);净生殖率R₀和内禀增长率r_m分别为1414.00和7.9463,均显著低于敏感品系(R₀=2184.00、r_m=8.3809).抗性品系的相对适合度仅为0.6474,研究结果表明桔小实蝇抗高效氯氰菊酯品系在繁殖和生长发育上存在明显的生存劣势.     

基于不同光谱指数的植被物候期遥感监测差异

植被物候是陆地生态系统响应气候和环境变化的一项综合性指标.遥感光谱已经被广泛用于提取植被物候期,但遥感提取的物候期与站点观测差别很大,其物理意义尚不明确.本文选取中国东北部的一景MODIS数据(2000—2014年),分析了基于红波段和近红外波段的归一化差值植被指数(NDVI)和简单比植被指数(SR)提取的植被生长季起始期(SOS)和结束期(EOS)的差异.结果表明:两者的物候期存在显著差别,基于NDVI提取的SOS比SR提取的SOS平均早18.9 d,基于NDVI提取的EOS比SR提取的EOS平均晚19.0 d,NDVI得到的生长季长度更长.基于NDVI和SR提取的物候期的年际变化也存在显著差别,超过20%的像元SOS和EOS甚至表现出相反的年际变化趋势.上述差异与两种植被指数自身的季节曲线特征和抗噪性差异有关.NDVI与SR观测数据来源完全一致,仅数学表达形式不同,提取的物候期结果却存在显著差异.说明遥感监测的植被物候期高度依赖于植被指数的数学表达形式,如何建立可靠的植被物候期遥感提取方法仍需进一步研究.     

浑河河岸带六种草本植物氮、磷含量特征

通过实地采样方法,测定了大伙房水库上游浑河河岸带水蒿(Artemisia selengensis)、狼牙委陵菜(Potentilla cryptotaeniae)、水金凤(Impatiens noli-tangere)、茵陈蒿(Artemisia capillaries)、金盏银盘(Bidens biternata)、桃叶蓼(Polygonum persicaria)6种草本植物在7、8和9月根、茎和叶的总氮(TN)、总磷(TP)含量.结果表明:浑河上游6种草本植物TN含量为5.10～45.06 mg· g-1,TP含量为1.60～18.01 mg·g-1,氮/磷比平均值为2.68,范围0.92 ～6.14,显示出该地区P过剩;不同植物之间、同种植物不同器官中的TN、TP含量有显著性差异.综合考虑,水金凤中TN、TP含量高于其他5种植物,可以作为以水体修复为目的的河岸带植被恢复的备选植物.     

USLE/RUSLE模型中植被覆盖管理因子的遥感定量估算研究进展

通用土壤流失方程（USLE）及其后续修正方程（RUSLE）是区域土壤侵蚀风险评估和水土保持规划的有效工具.植被覆盖管理因子作为USLE和RUSLE的重要参数之一,其合理估算对土壤侵蚀的准确预测尤为重要.基于野外实地调查和测量的传统估算法费时、费力且费用高,无法满足宏观尺度上植被覆盖管理因子的快速提取.近年来,遥感技术的发展为大尺度植被覆盖管理因子获取提供了丰富的数据和方法.本文基于国内外相关研究成果,综述了植被覆盖管理因子遥感定量估算方法的研究进展,评述了各类方法的优劣,以期为进一步开展大尺度植被覆盖管理因子的定量估算及拓展现有研究思路提供借鉴.     

Remote sensing imagery in vegetation mapping: a review

Aims Mapping vegetation through remotely sensed images involves various considerations, processes and techniques. Increasing availability of remotely sensed images due to the rapid advancement of remote sensing technology expands the horizon of our choices of imagery sources. Various sources of imagery are known for their differences in spectral, spatial, radioactive and temporal characteristics and thus are suitable for different purposes of vegetation mapping. Generally, it needs to develop a vegetation classification at first for classifying and mapping vegetation cover from remote sensed images either at a community level or species level. Then, correlations of the vegetation types (communities or species) within this classification system with discernible spectral characteristics of remote sensed imagery have to be identified. These spectral classes of the imagery are finally translated into the vegetation types in the image interpretation process, which is also called image processing. This paper presents an overview of how to use remote sensing imagery to classify and map vegetation cover.Methods Specifically, this paper focuses on the comparisons of popular remote sensing sensors, commonly adopted image processing methods and prevailing classification accuracy assessments.Important findings The basic concepts, available imagery sources and classification techniques of remote sensing imagery related to vegetation mapping were introduced, analyzed and compared. The advantages and limitations of using remote sensing imagery for vegetation cover mapping were provided to iterate the importance of thorough understanding of the related concepts and careful design of the technical procedures, which can be utilized to study vegetation cover from remote sensed images.     

汶川大地震滑坡体遥感识别及生态服务价值损失评估

利用遥感技术,提出了综合遥感指数、非监督分类和监督分类的自动识别滑坡体的方法：先构建4个遥感指数（植被指数SAVI、水体指数MNDWI、建筑指数NDBI和云指数NDCI）合成新影像图,用SAVI指数阈值分割新影像图确定无植被区,最后对无植被区进行非监督分类和监督分类区分滑坡体的方法。以TM／ETM＋影像为数据源,应用此方法提取了地震重灾区——汶川县的滑坡体,分类精度达93％,进而研究了滑坡体空间分布特征并对其造成的生态服务价值损失进行了评价。结果表明,滑坡体面积随着坡度的增加呈现先增后减的趋势,30～40°之间的滑坡体面积最大;地震共产生滑坡体206．5km^2,汶川-茂县,映秀-北川两大断裂带之间的区域受地震影响最大,成为滑坡灾害最为严重的区域,其中映秀镇15．9％的乡镇面积被滑坡体所掩埋;地震造成全县151．08km^2林地、16．13km^2草地和5．11km^2耕地丧失,崩塌的滑坡体填充的河流面积达3．45km^2;各类生态系统服务总价值损失22646万元,其中林地生态系统服务价值损失最大,占89．8％,虽然耕地价值损失所占比重不大,但滑坡灾害使人均耕地减少45．6m^2,加剧了该县耕地面积短缺的局面。     

黄瓜砧用白籽南瓜对不同盐胁迫的耐性评价

采用营养液栽培,研究Ca(NO₃)₂和NaCl胁迫对黄瓜嫁接用砧木南瓜幼苗生长和抗氧化酶活性的影响,并用隶属函数法综合评价其耐盐性.结果表明： 低浓度盐30 mmol·L^-1Ca(NO₃)₂和等渗的45 mmol·L^-1 NaCl处理促进砧木幼苗生长;高浓度盐60、120 mmol·L^-1Ca(NO₃)₂和等渗的90、180 mmol·L^-1NaCl胁迫下,各砧木幼苗的生长和抗氧化酶系统均受到不同程度的抑制,其中,‘青砧1号’的盐害指数最小,生物量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的下降幅度以及相对电导率的上升幅度均小于其他砧木.高盐Ca(NO₃)₂胁迫下,各砧木SOD、POD和CAT酶活性均高于等渗的NaCl,而盐害指数和相对电导率低于NaCl,表明Ca(NO₃)₂对砧木南瓜幼苗生长的危害小于NaCl.4个砧木品种的耐盐性顺序为‘青砧1号’>‘佐木南瓜’>‘丰源铁甲’>‘超霸南瓜’.     

全球变化背景下野火研究进展

野火是森林和多种植被生态系统面临的最重要自然干扰,也是一种重要的自然灾害;而人类活动已在全球范围内显著影响了野火的发生与分布,因此野火成为全球变化及其环境影响研究的关键议题之一。本文基于国际野火研究的文献搜索和统计分析,从野火的观测-评估-预警技术、野火时空格局研究、气候变化和人类活动对野火的影响、野火的环境-生态-进化效应等方面入手,综述了自21世纪以来的国际野火研究进展。概括起来,遥感技术的快速发展,推动了野火观测的时空分辨率不断提高,对野火时空格局的刻画从单一因子向多重指标的火烧体系评估转变。气候变化在某些区域已经显著影响了野火的发生频率,预计随着全球变暖野火风险将进一步加大,并且极端大火的发生机制和生态影响越来越受到关注。人类活动一方面通过增加火源提高了野火频率,另一方面又通过提高生态系统管理的强度、扑救火灾以及降低可燃物的连通性抑制了野火的发生。植被在长期演化过程中形成了一系列适应火的功能机制,这些功能属性影响着生态系统对野火的响应,并对火后生态恢复和重建具有科学指导价值。未来野火研究将向跨时空尺度、观测和模拟深度融合、典型机制和大尺度效应相结合的方向发展。     

基于随机森林回归的草场植被盖度反演模型研究——以新疆阿勒泰地区布尔津县为例

作为草地资源大国,我国正面临严峻的草场退化形势。掌握草场植被盖度的历史演变趋势,是草场退化驱动力识别及风险评估的基础。目前已有研究多以参数回归方法估算植被盖度,但并未充分考虑其苛刻的使用条件。利用Landsat系列卫星遥感影像及地面植被盖度监测资料建立非参数回归——随机森林回归模型,并与传统线性回归方法进行比较,在此基础上应用随机森林回归模型估算近10年来布尔津县草场植被盖度的变化趋势,并对结果的不确定性进行分析。结果显示:传统的线性回归方法很难满足其基本的统计学假设条件,而随机森林模型不但无需进行假设条件检验,而且预测的准确性也优于以往普遍应用的线性模型。基于Landsat ETM+标准数据得到的反演结果较之TM和OLI数据普遍偏小,地表反射率数据虽然可以大幅降低传感器不同对反演结果所造成的影响,但结果仍存在约±10%的不确定性。涉及的草场类型众多,为了提高反演精度,后续研究需要分别计算其植被指数,并尽量减低传感器差异带来的不确定性。     

基于遥感技术的森林健康研究综述

遥感技术可以有效完成复杂时空尺度海量信息的收集处理,其与森林健康研究的交叉、融合大大提高了复杂时空尺度上森林健康研究的表达能力.目前,森林健康遥感研究正处于各学科交叉、融合、调整,由静态向动态、单一向复杂、零散向系统转变的关键发展时期,但缺乏对森林健康问题的全面考量、逻辑安排和系统的顶层设计.在把握森林健康活力、组织结构和恢复力核心理念的基础上,从森林资源调查、森林生态功能评估、森林健康风险控制和森林植被参数提取四个方面构建和丰富基于遥感技术森林健康研究体系,对国内外森林健康遥感研究进行综述.通过对以上研究内容的总结分析,明确基于遥感技术的森林健康研究各领域的研究进展,及其在理论、技术和应用方面的不足.分析认为:(1)未来应加强森林生态和遥感技术重大基础理论研究,以明确森林结构、过程、功能与遥感数据之间的耦合关系;(2)发展完善新型遥感技术、遥感数据解译算法与软件工具,提高遥感数据的精确度、利用率和利用效率;(3)提升森林健康遥感研究成果的科技转化水平,推进快速分析评价与辅助决策功能研究,指导相关森林健康经营活动和科学研究的开展,以及林业政策的制定.     

重金属污染土壤原位钝化修复研究进展

重金属原位钝化技术是一种污染土壤的修复方法,指向污染土壤添加一些活性物质（钝化修复剂）,以降低重金属在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态,从而有效降低其迁移性、毒性及生物有效性.本文基于原位钝化修复剂种类、研究方法、评价指标、作用机制以及风险评价等方面的研究,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点.目前广泛使用的钝化修复剂主要有粘土矿物、磷酸盐、有机堆肥及微生物材料等.由于土壤结构和组分的复杂性,钝化修复剂的作用机制尚不完全清楚,其可能的机制主要包括沉淀反应、化学吸附与离子交换、表面沉淀、有机络合和氧化还原等.今后应加强从分子水平研究重金属的钝化机制,重点关注钝化修复重金属污染土壤时存在的潜在风险以及钝化修复的长期田间效应.     

广西中南部耕地土壤有机质和全氮变化的遥感监测

以1981年、2011年土壤数据为基础,以AVHRR和MODIS遥感影像为数据源,通过研究广西中南部土壤有机质、全氮及其变化与归一化差异植被指数(NDVI)、植被覆盖度、植被净初级生产力(NPP)等遥感因子之间的耦合关系,建立表层土壤有机质、全氮含量变化的遥感监测模型。研究表明:近30年来,研究区土壤有机质、全氮变化均呈极显著上升趋势,分别增加了5.43g/kg和0.21g/kg;1981—2011年间,NDVI、植被覆盖度和NPP 3个遥感因子变化趋势一致,均呈现缓慢上升趋势,且遥感因子变化与有机质、全氮变化均具有显著正相关关系;利用逐步线性回归方法,建立土壤有机质、全氮变化的遥感监测模型,分别能够解释有机质、全氮变化的16.9%和20.3%;根据所建模型对研究区耕地土壤有机质、全氮变化可进行空间预测制图。结果表明,研究区内耕地土壤表层有机质、全氮分别上升了6.65g/kg和0.31g/kg,验证结果显示遥感模型能够反映出不同区域土壤有机质和全氮长期变化的空间特征。     

Microwave sensing of physiological movement and volume change: a review.

The ability non-invasively to detect and monitor the movement of tissues and organs from outside the body provides many worthwhile areas of potential biomedical applications. Several non-invasive microwave techniques for contact and remote sensing of circulatory and respiratory movements and volume changes have been developed. In general, these systems consist of a microwave generator, a sampling device, a transmitting-receiving antenna, a set of signal-conditioning and processing devices, and a display unit. They operate at continuous-wave frequencies between 1 and 35 GHz and make use of amplitude and phase information derived from the received signal. The average power density of energy radiated by present systems ranges from approximately 0.001-1.0 mW/cm2. These systems are capable of registering instantaneous changes in fluid volume, pressure pulse, heart rate, and respiration rate in contact with body surface or at distances greater than 30 m, or behind thick layers of non-conductive walls.     

基于GIS和遥感技术的生态系统服务价值评估研究进展

生态系统服务价值评估是当前生态系统管理领域研究的热点,密切联系着人类的生活福祉.本文系统综述了基于地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的生态系统服务价值评估的研究进展,归纳为以下3个特征：生态经济学理论作为价值定量计算的核心方法被普遍采纳;GIS和RS在数据获取、时空分析和集成平台方面发挥着关键作用;运用生态系统服务功能机理模型模拟自然现象与人类活动之间的关系.根据目前该领域的研究现状及不足,提出了可扩展、分布式的集成研究框架--“生产线”框架,探讨了GIS和RS技术与生态系统服务价值评估集成研究的未来发展趋势.     

城市黑臭水体遥感监测与筛查研究进展

持续改善城市水环境,加强黑臭水体整治,不仅是“水污染防治行动计划(水十条)”的国家战略需求,也是人民群众的关注热点.国内外以往的研究侧重于黑臭水体的成因、评价方法和治理措施,而关于遥感手段监测黑臭水体的研究十分少见,很难满足国家的业务化监测需求.本文总结了黑臭水体遥感监测与筛查迫切需要解决的问题,包括完善城市黑臭水体的识别和分级标准,开展遥感监测黑臭水体的关键技术研究,构建城市黑臭水体遥感筛查体系.其中,重点归纳了核心关键技术,主要包括: 面向黑臭水体提取的高分影像预处理技术,城市水体提取技术,黑臭水体分类技术,基于星、空、地基遥感的黑臭水体识别与分级模型.本文总结基于高分遥感技术手段监测与筛查城市黑臭水体的研究进展、提出研究思路,将利于全面掌握黑臭水体的空间分布状况、治理进展情况,为城市黑臭水体整治提供有力的技术支撑.     

基于TM的渤海海岸带1988～2000年生态环境变化

海岸带作为海陆之间的过渡地带,是全球生态环境最为复杂和特殊之处。研究海岸带土地利用变化对于了解该区域生态环境演变具有重要意义。利用1988和2000年的Landsat-TM数据,在GIS技术支持下,通过一系列空间分析,得到渤海海岸带土地利用/土地覆盖变化,结合社会经济统计资料分析该区域生态环境的动态变化情况及其驱动因素。结果表明,1988~2000年,由于渤海海岸带社会经济的快速发展,海岸带土地利用格局发生了巨大的变化。耕地大面积减少,城乡工矿用地、养殖池塘、盐田急剧扩张;林地、湿地等具有重要生态价值的土地类型面积显著下降。表明强烈的人类活动已经使自然生态系统受到破坏,渤海海岸带生态环境质量总体上呈现下降趋势。