荒漠草原牧草生物量的遥感估算及空间分布

应用2005年5-10月份EOS/MODIS资料,采用光能利用率算法,估算了中国西北荒漠绿洲区域NPP,并结合地上生物量观测资料,建立了基于NPP的地上生物量估算模型,同时分析了生物量和NPP时空分布特征。结果表明,2005年牧草生长期内NPP的变化基本是6、7月份最大,其它月份较小,5-6月份是牧草叶面积变化比较大的时期,也是NPP变化比较显著的时期;生物量模型估算得到的44个样本的生物量误差基本都小于20%,说明模型能够反映牧草的实际生长状况;不同荒漠牧草对光的利用能力和对CO2同化能力有很大差异,骆驼刺、红砂、黑果枸杞是荒漠牧草生物量较大的牧草类型;牧草类型、牧草盖度以及平均高度是造成不同牧草产量相差较大的重要原因。     

中国西北干旱区植被碳汇估算及其时空格局

通过修正的CASA模型估算2001—2012年间西北干旱区陆地生态系统的净第一性生产力(NPP),并结合土壤微生物呼吸方程,计算出12a的净生态系统生产力(NEP),分析了植被碳汇的时空变化规律。结果表明:研究区的NPP表现出很强的随季节变化的规律,全年7月份NPP为最高值,12月为最低值,12年间NPP的年均值变化不大。2001—2012年研究区的植被碳汇在波动变化中有所增加,其中2006年的碳汇平均值最小,为609.04 g C m~(-2)a~(-1),2012年最大,为648.02 g C m~(-2)a~(-1);年内碳汇的最大值主要出现在5—7月;碳汇能力由大到小的植被类型为针叶林农田灌丛阔叶林草原荒漠草原。研究区多年平均碳汇量呈现自西向东逐渐增加的规律,西辽河流域草原区的NPP和碳汇平均值最大,塔里木盆地暖温带荒漠区最小。     

中国植被净初级生产力变化的时空格局

利用植被净初级生产力（NPP）遥感估算模型,基于统计学分析方法,研究了1982-2000年我国陆地植被NPP的变化及其年际波动的空间分布特征。结果表明：（1）20年间,我国仅8％的陆地区域植被NPP显著减少,而47％的陆地区域植被NPP显著增加,45％的陆地区域植被NPP变化不明显;（2）从空间分布上看,我国大部地区年NPP增加,仅东部沿海发达地区或工业、城市密集区的年NPP减少,但增减速率在空间上存在明显的差异;（3）1982-2000年间,我国大部地区植被NPP年际波动相对变率较小,但西北地区的荒漠草原,相对变率较大。     

2001—2012年西北干旱区植被净初级生产力时空变化

采用改进的CASA模型估算2001—2012年西北干旱区陆地生态系统的净第一性生产力(NPP),采用线性趋势分析、标准差和Hurst指数等方法,分析了NPP的时空变化特征。结果表明:研究区的NPP表现出很强的季节性变化规律,7月份NPP为最高值,12月为最低值,12年间NPP的年均值整体上呈现增加的趋势,但波动较大,最低值出现在2006年,最高值出现在2012年。NPP稳定性存在显著的地域差异,内蒙古温带草原区的NPP改善最为明显,新疆山地草原针叶林区的NPP退化最为严重,西北温带暖温带荒漠区NPP变化相对稳定。研究区NPP变化总体呈中强持续性特征,中强持续性区域占研究区总面积的比重达77.5%;NPP变化以良性发展为主,强持续性的退化区和弱持续性的改善区需要关注,二者合计占研究区总面积的15.9%。     

青海省牧草产量的遥感估算及其时空分布规律

以青海省为例,基于植被指数(NDVI)和地面实测资料建立了不同草地类型的牧草产量遥感估算模型,并利用地面实测资料对模型精度进行了检验。结果表明,所有模型拟合结果良好(R2≥0.67),精度较高,能够对牧草产量进行动态监测;基于建立的牧草产量遥感估算模型,反演了青海省2004年5~8月基于像元尺度的月牧草产量分布图,并对牧草产量的空间分布特征、时间演变规律进行了详细分析。研究表明,青海省牧草产量空间分布主要与草地类型密切相关,同时也与其地貌、土壤和气候特征有关,而牧草产量的年内季节变化则主要与牧草生长及气候变化规律有关。     

中国西部地区植被净初级生产力的时空格局

利用基于Monteith光能利用率理论的碳通量估算模型C- FIX,1km分辨率逐旬SPOT/ VEGETATION遥感数据和全球1.5°×1.5°格网化逐日气象数据,估算了2 0 0 2年中国西部地区植被净初级生产力(NPP)。对西部地区植被NPP的空间分布格局、季节变化及不同土地利用类型植被的NPP总量和平均生产力水平进行了初步研究。结果表明:2 0 0 2年我国西部地区植被年NPP总量约为0 .96 Pg C(1Pg=10 1 5g)。西部地区年NPP空间分布基本格局是东南和西北两区域高,然后以东南西北方向为轴心逐渐向内陆中心迅速递减,该分布格局与各区域的水热条件差异和植被类型的地带性分异规律紧密相关。西部地区陆地生态系统NPP具有显著的季相变化规律,这与温度、降水的季节变化以及人为生产活动安排有很高的相关性。西部地区尽管土地面积广阔,由于区域气候和自然条件相对恶劣,导致土地资源可利用率差,生态系统整体生产力水平相对低下,区域内各种土地利用类型植被的生产力水平差异大且空间分布十分不均衡,是我国生态环境相对脆弱的区域。     

基于机器学习估算青藏高原多年冻土区草地净初级生产力

净初级生产力(NPP)的估算还存在很大的不确定性。本文利用机器学习算法(RF和RBF-ANN)估算了2002—2018年青藏高原多年冻土区草地NPP,分析了青藏高原多年冻土区草地NPP的时空格局、变化特征及其对气候因子的响应。结果表明:(1)机器学习估算结果可靠,简单易行。(2)青藏高原多年冻土区草地NPP表现为东南向西北逐渐递减的趋势;NPP总量为175.39 Tg C·a^-1,单位面积均值为164.10 g C·m^-2·a^-1,呈波动上升的趋势。(3)青藏高原多年冻土区草地NPP增加的面积占20.49%;各草地类型的NPP增长幅度不一致表现为高寒沼泽草甸>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。(4)温度是青藏高原多年冻土区草地NPP变化的主导因子,降水的影响沿东南向西北逐渐减弱。     

2001-2010年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系

利用MODIS NDVI数据、气象数据和植被分类数据,基于改进的光能利用率模型CASA模型对2001-2010年内蒙古不同植被类型净初级生产力(NPP)进行估算,并分析其时空分布特征及对气候因子的响应.结果表明:(1)10年间内蒙古植被年NPP的平均值为340.0 gCm-2a-1,且空间分布呈明显的经度地带性,由西向东的变化速率为每10度增加200.5 gCm-2a-1;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、草地、农田和荒漠植被的NPP平均值分别为521.9、270.3、405.7和85.3 gCm-2a-1;(3)10年间内蒙古植被NPP总量的平均值为322.7 TgCa-1,波动范围为276.8-354.4 TgCa-1.从NPP年际变化的空间分布来看,阿拉善沙漠、毛乌素沙地西部、河套平原以北地区、浑善达克沙地东西缘和呼伦贝尔平原西北部植被的NPP呈极显著上升,而内蒙古中部的草地植被NPP呈极显著下降;(4)不同植被类型NPP对气候因子的敏感性有较大差异.森林植被NPP主要受温度的限制,而农田、草地和荒漠植被NPP主要受降水量控制.     

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.     

基于IBIS模型的东北森林净第一性生产力模拟

集成生物圈模型(the integrated biosphere simulator, IBIS)作为目前最复杂的基于动态植被模型的陆面生物模型之一,已经成为模拟大尺度(全球区域)的植被地理分布、净第一性生产力和碳平衡以及预测气候变化对陆地生态系统潜在影响的有效工具.应用IBIS模型对2004～2005年大小兴安岭的植被净第一性生产力(net primary productivity, NPP)进行了定量估算,模拟与研究了大小兴安岭森林生态系统植被NPP的空间分布格局以及不同植被类型的NPP季节变化特征,结果表明:大小兴安岭森林植被年均NPP值为494.7 gCm-2 · a-1,年吸收0.06Pg的大气碳.研究区年均NPP的空间分布主要受热量条件的影响,大兴安岭地区基本上呈现出由北向南增加的趋势,小兴安岭地区除单位面积年均NPP大于1.1kgCm-2 · a-1在小兴安岭北部孙吴和逊克地区分布外,基本上呈现出均匀分布的趋势.加强基础数据研究的同时如何根据中国的实际合理确定模型参数,使模型在我国典型生态系统中应用是值得进一步研究的.     

北京地区野生草种资源及其开发利用

本文论述了北京市的野生草种资源及其利用现状,分析了北京市开发野生草种的前景,指出北京市在野生草种的开发利用中,应重点加强野生草种的引种驯化、野生草种的新品种选育,确定野生草种的发展方面,加强宣传,增强人们对野生草种的认识,保护性的开发利用野生草种等工作,使之成为北京市的主要产业之一.     

GROWTH OF CYMBOPOGON CITRATUS AND VETIVERIA ZIZANIOIDES ON Cu MINE TAILINGS AMENDED WITH CHICKEN MANURE AND MANURE-SOIL MIXTURES: A POT SCALE STUDY

The Rakha Cu mines are located at East Singhbhum, Jharkhand, India and their activities ceased in 2001. The tailings (residue) were permanently stored in tailings ponds that require vegetation to reduce their impact on the environment. A pot scale study was conducted to evaluate the suitability of Cymbopogon citratus (DC.) Ex Nees and Vetiveria zizanioides (L.) Nash for the reclamation of Cu tailings and to evaluate the effects of chicken manure and soil-manure mixtures on the revegetation of such tailings. Application of manure and soil-manure mixtures resulted in significant increase in pH, EC, OC, CEC and nutritional status of Cu tailings. The environmentally available and DTPA extractable Cu and Ni concentration reduced in amended tailings, while Mn and Zn content increased significantly. Plants grown on amended tailings accumulated lesser Cu and Ni but higher Mn and Zn. Plant biomass increased proportionally to manure and soil-manure mixtures application rates. Lemon grass produced more biomass than vetiver grass in either of the amended tailings. From the pot experiment, it can be suggested that application of chicken manure @ 5% (w/w) and in combination with lemon grass, could be a viable option for reclamation (phytostabilization) of toxic tailings.     

辐射处理对冷季型草幼穗分化的影响

以C60Or射线对一年生黑麦草(品种:冠军)、多年生黑麦草(品种:爱神特)、早熟禾(品种:歌来德)及高羊茅(品种:知音)4个禾本科草坪草干种子进行辐照,剂量分别是15000rad(处理Ⅰ)、25000rad(处理Ⅱ)、35000rad(处理Ⅲ).播种生长后,田间取样观察;实验结果表明,所用剂量对冷季型草的幼穗分化进程影响不大,相对而言高剂量对多年生黑麦草的生殖生长有一定延长作用.     

Neotropical C3/C4 grass distributions – present,past and future

Changes in C₄ grass distribution and abundance are frequently observed in Quaternary, Holocene and future environmental‐change scenarios. However, the factors driving these dynamics are not fully understood, and conflicting theories have been reported. In this paper, we present a very large dataset of modern altitudinal distribution profiles of C₃ and C₄ grasses covering the entire Neotropical Andes, which was compared with actual climate data. The results of multivariate analysis demonstrate that, in the Neotropical Andes, mean annual temperature is the main factor governing the modern altitudinal distribution of C₃ and C₄ grass species. The C₃ and C₄ grass distributions were compared with simulations based on the Lund‐Potsdam‐Jena dynamic global vegetation model (LPJ‐DGVM), which allowed the present grass distribution to be estimated. Finally, the DGVM was employed to simulate past and future scenarios, using the IPCC's climate projections for 2100 and PMIP2 models for the Holocene Optimum (HO, 6000 years bp ) and the Last Glacial Maximum (LGM, 21 000 years bp ). The results were found to be significantly different from those obtained using a simple photosynthetic model. According to LPJ forced with the PMIP2 models for the LGM, during the LGM, the C₄ grasses would not have reached higher altitudes than found in the present day.     

气候条件对典型草原牧草生长发育影响浅析

采用兴安盟扎赉特旗2004年～2011年气候生态环境监测站监测的典型草原牧草生长发育及地上生物量等基本资料。典型草原主要牧草种类有贝加尔针茅、野古草、羊草等禾草,伴生中旱生杂草、灌木及半灌木组成,草丛一般高30～50 cm。本文详细分析了当地气候条件对典型草原牧草生长发育及产量的影响。结果表明,典型草原牧草的高度、盖度及地上生物量受温度和降水量影响最明显,其中降水量的影响超过温度的影响。降水量多的年份地上生物量明显增加,而干旱年份地上生物量减少,其最大值一般出现在7月份,并滞后于降水量最大值。     

香根草属与狼尾草属植物对土壤线虫营养类群的影响?

对广州华南植物园香根草属泰国香根草(Vetiveria nemoralis)、普通香根草(V.zizanoides)的2个品种Sunshine和Karnataka以及狼尾草属象草(Pennisetum purpureum)、皇草(P.purpureum×P.thyphoides)和杂交狼尾草(P.americanum×P.purpureum)的地下土壤线虫各食性类群在根区和非根区的分布特征进行了对比研究,结果表明:线虫主要集中在0-15 cm的浅层土壤中,在不同生境下食细菌和植物寄生性线虫占优势,两类线虫的比例在香根草属植物生境下为87.7%-97.6%,狼尾草属植物生境下为88.5%-94.0%,而食真菌、捕食性和杂食性线虫数量则很少,其相应的比例分别为2.4%-12.3%和6.0%-11.5%。两属植物根区的线虫数量显著高于非根区,但不同营养类群的线虫在根区和非根区的分布有较大差异。香根草属植物和杂交狼尾草非根区植物寄生性线虫的比例高于根区,而食细菌线虫的比例低于根区;但象草和皇草非根区植物寄生性线虫的比例低于根区,而食细菌线虫的比例高于根区。除皇草外,两属植物非根区食真菌线虫的比例一般高于根区。在所选的植物中,Karnataka和杂交狼尾草在土壤改良和土壤生物学效应方面有更好的潜力。     

百喜草及其在南方果园生草栽培和草被体系中的应用

果园立地条件差、土壤肥力不足是影响我国果树产量和果实品质的重要因素。百喜草是优良的果园生草栽培和草被体系草种。在我国南方果产区推广应用百喜草,对于防止水土流失、改善果园生态环境、培肥果园土壤、提高果实产量和品质具有重要意义。     

Recent advances in genetic transformation of forage and turf grasses

Summary Forage and turf grasses are critical to sustainable agriculture and contribute extensively to the world economy. Tremendous progress has been made in genetic transformation of forage and turf grasses in the past decade. The rapid advancement of cellular and molecular biology and transgenic technology provides novel methods to accelerate and complement conventional breeding efforts. This review summarizes the latest developments in genetic transformation methods and the applications of molecular techniques for the improvement of forage and turf grasses.     

Utilization of Grasses for Potential Biofuel Production and Phytoremediation of Heavy Metal Contaminated Soils

This research focuses on investigating the use of common biofuel grasses to assess their potential as agents of long-term remediation of contaminated soils using lead as a model heavy metal ion. We present evidence demonstrating that switch grass and Timothy grass may be potentially useful for long-term phytoremediation of heavy metal contaminated soils and describe novel techniques to track and remove contaminants from inception to useful product. Enzymatic digestion and thermochemical approaches are being used to convert this lignocellulosic feedstock into useful product (sugars, ethanol, biocrude oil + biochar). Preliminary studies on enzymatic hydrolysis and fast pyrolysis of the Switchgrass materials that were grown in heavy metal contaminated soil and non-contaminated soils show that the presence of lead in the Switchgrass material feedstock does not adversely affect the outcomes of the conversion processes. These results indicate that the modest levels of contaminant uptake allow these grass species to serve as phytoremediation agents as well as feedstocks for biofuel production in areas degraded by industrial pollution.