岷江上游景观格局及生态水文特征分析

基于1994年岷江上游TM遥感影像分类,结合6个不同集水区1992、1993、1995年植被生长季降雨、径流及同期NOAA/AVHRR的N DVI数据,构建了植被保水指数作为表征植被生态水文功能分析的指标。并用此对岷江上游6个不同集水区景观格局与生态水文特征进行分析。结果表明:不同集水区植被组成及景观结构有显著差异;不同集水区植被保蓄降雨能力即保水指数有明显差异;不同集水区景观结构指数与保水指数之间具有很高相关性,其中边界密度、多样性指数与保水指数呈负相关,聚集度指数与保水指数呈正相关。保水指数的构建对植被建设具有一定的科学意义     

岷江上游退化植被不同恢复阶段群落小气候特征研究

按生态恢复的时间序列调查了6个不同类型的群落,测定了群落内光照强度、大气相对湿度、大气温度、土壤温度和土壤水分等参数。结果表明,随植被恢复时间的增加,群落内光照强度、地表温度和气温及其变动幅度逐渐减小;自然恢复群落和人工恢复群落相比较,前者有较高的群落气温和较低的大气相对湿度;随着恢复时间的增加,撂荒地各层的土壤含水量有所提高,人工恢复群落土壤上层(0-15cm)和中层(15—30cm)含水量随林龄增加而降低,而下层(30—45cm)则增加,自然恢复群落的土壤含水量高于其它群落。随之植被恢复的时间加长,群落内小气候向着稳定的方向发展,群落的环境逐渐得到改善。     

生态保护政策对岷江上游地区土地利用/覆被的影响

采用CLUE-S模型模拟方法,对基于历史发展趋势以及“天然林保护工程”和“退耕还林还草工程”政策下2000-2020年间岷江上游地区土地利用/覆被变化进行了预案分析.结果表明：2000-2020年间,按历史发展趋势,作为研究区景观基质的林地面积将不断减少,而灌木林地和草地面积将不断增加,景观破碎化程度将不断加剧;“天然林保护工程”和“退耕还林还草工程”能够有效增加研究区林地面积,并使草地面积不断下降,同时能够扭转景观破碎化趋势,使景观格局向着更加优化的方向发展.     

岷江上游杂谷脑流域景观可视化初探

在空间数据(包括数字高程模型和景观类型图)的支持下,采用景观可视化软件VisualNatureStudio(VNS)2.0对岷江上游杂谷脑流域的景观进行了可视化研究,研究结果比较直观地再现了该流域主要的景观类型,包括林地、灌木、果园、草地和耕地,为流域的管理提供了一种全新的管理工具;并阐明了景观可视化研究未来的发展趋势,对我国开展这方面的研究具有一定的指导意义。     

岷江上游地区人类活动强度及其特征

利用1∶25万国家基础地理信息数据,在ArcGIS支持下,基于地理学自相关理论,采用居民点、道路和地形因子等权重指标,实现岷江上游人类活动强度定量化的空间表达,并分析其空间特征。结果表明:岷江流域各个县域人类活动强度大小和分布均有差异,其中黑水县人类活动最为剧烈,且分布最为均匀;理县和茂县人类活动强度和分布均匀程度基本接近全流域的平均水平;靠近成都平原的汶川县,因卧龙保护区位于该区境内,使该县的人类强度降低,同时其人类活动的空间分布亦不均匀;松潘县地处北部,人类活动强度最低。本研究采用坡度、道路和居民点3个因子来定量化人类活动强度,反映了研究区人类活动强度及其空间分布特征,从而为进一步探讨景观格局演变提供了新的思路。     

人类活动影响下岷江上游景观变化分析

综合利用多种数据源,结合3S技术,分析了岷江上游1986、1995和2000年3个时期的景观格局,重点探讨了森林、草地等主要景观类型在持续人类活动强度作用下的变化,确定了不同景观类型对人类活动强度的敏感程度.结果表明:1)岷江上游景观以草地、森林为主要景观类型.1986、1995和2000年3个时期森林、草地景观类型面积之和均高达96.1%、96.38%和95.23%,其它景观类型作为斑块镶嵌其中,森林和草地共同控制了整个研究区景观格局变化与生态过程;2)不同景观对人类活动强度的敏感性有显著差异.低强度的人类活动有利于有林地景观的恢复;高盖度草地对人类活动很敏感,严格减少干扰活动强度才有利于维持其景观;中盖度草地对中低强度的人类活动(如放牧)很敏感,景观退化,面积减少.     

岷江上游两种生态系统降雨分配的比较

植被的降雨分配作用对理解生态系统的水文功能具有重要的意义。该文对四川岷江上游岷江冷杉(Abies faxoniana)针叶林和川滇高山栎(Quercus aquifolioides)灌丛两种生态系统的降雨分配及降雨截留的影响因素进行了研究,探讨了植被分配降雨及截留降雨的影响机制和影响因素。文中采用定位观测的方法研究降雨分配。针叶林中冠层降雨截留占33.33%,树干茎流占0.07%,穿透雨占66.60%;而灌丛的冠层截留降雨为24.95%,穿透雨为75.05%;针叶林地被物的蓄留水能力(1.746 mm)要大于灌丛地被物的持水能力(0.941 mm);针叶林土壤的容积含水率(39.66%)也要高于灌丛土壤的容积含水率(38.19%);两种生态系统中的穿透雨率与降雨量的关系均可用逻辑斯谛方程较好地模拟。文中还选取了降雨量、降雨强度、降雨持续时间、两次降雨的间隔时间和次降雨期间的气温等5种因子分析影响两种生态系统降雨截留的主要因素。根据截留降雨与上述5种因子的偏相关分析结果:针叶林冠层的降雨截留主要受降雨量、降雨持续时间和间隔时间的影响;灌丛的降雨截留主要受降雨量、气温与降雨持续时间的影响。文中从当地的降雨特征与两种生态系统微气候差异的角度分析了两种生态系统降雨分配及降雨截留影响因素差异的原因。     

岷江上游干旱河谷岷江柏的光合与水分生理特征干湿季对比研究

岷江柏（Cupressus chengiana）是干旱河谷地区的重要生态恢复物种,为探讨岷江柏对干旱河谷环境的适应策略,以生长于岷江上游干旱河谷自然生境中的岷江柏为研究对象,研究分析了其在湿季（7月）和干季（11月）的水分生理特征和光合生理特征。结果表明：（1）水分生理方面,相较于湿季,干季岷江柏的脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、过氧化物酶（POD）显著增加（P<0.05）,比叶重（LMA）、黎明水势（Ψ_pl）、正午水势（Ψ_ml）则显著下降（P<0.05）;（2）光合生理方面,相较于湿季,岷江柏在干季的气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、饱和光下最大净光合速率（P_nmax）、初始羧化效率（CE）、光合能力（A_max）、CO₂补偿点（Γ）、光呼吸速率（R_p）、最大羧化速率（V_cmax）、最大电子传递速率（J_max）、磷酸丙糖利用率（TPU）、J_max/V_cmax、光能捕获效率（F_v''/F_m''）、PSII实际光化学效率（Ф_PSII）、光化学猝灭系数（qP）、电子传递效率（ETR）均显著下降（P<0.05）,而暗呼吸速率（R_d）、水分利用效率（WUE）、非光化学猝灭系数（NPQ）则显著上升（P<0.05）。干季,岷江柏采取增加水分获取能力并降低水分散失的水分利用策略、增加光合产物消耗策略、增加热耗散的光合器官保护策略等,以适应干季干旱、低温等环境胁迫,进而表现出较强的环境适应性。     

岷江上游土地利用与生态系统服务价值的动态变化

岷江上游是中国西南典型生态脆弱区之一,研究岷江上游土地利用与生态系统服务价值（Ecosystem Services Values,ESV）的动态变化,对区域生态保护,实现可持续发展具有重要意义。基于岷江上游2000、2005、2010和2015年四期遥感解译数据,利用CA-Markov模型预测了2035年土地利用格局,并引入空间异质系数、社会经济调整系数和资源稀缺系数对生态系统服务价值进行修正,构建适用于研究区的ESV评估模型,分析了岷江上游2000-2035年土地利用及ESV的时空动态变化。结果表明：1）岷江上游土地利用类型以林地和草地为主。建设用地和耕地面积持续增加,草地、水域和未利用地呈现波动变化;2）2015-2035年和2000-2015年相比,ESV增幅下降,土地提供生态系统服务的能力有所降低。维持生物多样性、保持土壤、气体调节、水文调节和气候调节是岷江上游生态系统的主要功能;3）岷江上游中东部及河谷地带是ESV低值及损失冷点集中区,西部地区是ESV高值及增加热点集中区;4） ESV对系数缺乏弹性,林地和草地面积的变化是引起生态系统服务价值变化的主要敏感因子。研究结果对研究区土地利用格局优化以及推行生态文明建设具有重要参考意义。     

岷江上游地区近30年森林生态系统水源涵养量与价值变化

根据岷江上游地区自然地理环境条件的差别,将该区森林植被划分为暗针叶林、其它针叶林、阔叶林和灌木林等4个类型,利用年降雨量、林冠截流量数据、径流系数以及"影子价格"等方法,计算和评述了该区森林生态系统水源涵养效益;并利用遥感4期影像分析了岷江上游地区森林生态系统水源涵养量的变化原因.结果表明:2000年岷江上游森林生态系统年水源涵养量最高,为1.3892×1010 m3,经济价值为93.07亿元.去除降雨量的影响后,在各时期年降雨量为705 mm的情况下,岷江上游地区1986年的水源涵养量最高,为1.3348×1010 m3,经济价值为89.43亿元;1995年水源涵养量下降,为1.2320×1010 m3,经济价值为82.54亿元;2000年水源涵养量及经济价值与1995年基本持平.造成这一现象的主要原因是20世纪90年代岷江上游森林景观受到人为的严重破坏,而随后实施的"天然林保护工程"与"退耕还林还草"政策,加强了人工植被恢复建设,改善了森林生态系统,使森林生态系统水源涵养量有所恢复.     

Vegetation Dynamics and Forest Landscape Restoration in the Upper Min River Watershed, Sichuan, China

The Upper Min River (UMR) watershed, with an area of 23,000 km² in the Upper Yangtze basin in Sichuan province, is ecologically and environmentally fragile. This situation is due to natural catastrophes and increasing anthropogenic disturbance. Forest cover has decreased dramatically, especially along the main Min River. Restoration of the vegetation in a watershed needs to consider the natural vegetation distribution and dynamics. In the UMR watershed, 625 sample plots were randomly placed to study the soil types, current vegetation distribution, vegetation dynamics, afforestation, and potential tree species for restoration. We investigated the relationship between vegetation types and soil orders, predicted the percentages of potential tree species for forest landscape restoration using logistic regression, identified priority areas for rapid restoration, and pinpointed areas for forest restoration where low precipitation is a constraint. The results showed that the vegetation types were well correlated with soil orders, and the latter could be used to deduce the potential vegetation for areas of degraded secondary forest. Priority areas for rapid restoration were demonstrated, and the difficult areas with precipitation as a limiting factor for vegetation restoration were specified. Suitable tree species were suggested for restoration on different soil orders at different elevations.     

海河流域森林生态系统服务功能评估

森林生态系统在流域中发挥着极其重要的生态作用,为流域发展提供着巨大的服务功能。本研究根据生态系统服务功能的内涵,建立了流域森林生态系统服务功能评价指标体系,利用市场价值法、影子工程法和生产成本法等,定量评价了海河流域森林生态系统服务功能的经济价值。结果表明：海河流域森林生态系统总价值2349.4亿元,其中直接价值358.7亿元,间接价值1990.7亿元。从不同的服务功能类型来看,其价值量大小依次为：涵养水源>固碳释氧>环境净化>提供产品>土壤保持>营养元素循环;从不同的森林类型来看,其价值量大小依次为：松柏类>灌丛>栎类>桦木类>混交林>杨树类>松杉类。但是从各种森林类型单位面积价值量来看,大小依次是：松杉类>松柏类>桦木类>混交林>栎类>杨树类>灌丛。从研究结果来看,海河流域森林生态系统服务功能价值巨大,该结果有利于加强人们对森林生态系统的认识,可以为流域生态系统管理、生态保护和生态补偿提供依据。     

Composition and structure of phytoplankton in lowland rivers of the upper Ob basin

Taxonomic composition and structure of the phytoplankton were studied in the lowland rivers of the upper Ob basin: Barnaulka, Bol’shaya Losikha, and lower Inya. It has been shown that the phytoplankton of a large river system in Eurasia, exemplified by the Ob basin, is characterized by spatial heterogeneity in its taxonomic composition.     

黑河流域景观结构分析

在黑河流域土地利用分类的基础上,利用地理信息系统进行流域景观制图,划分出6个景观区。利用景观结构分析软件FRAGSTATS在流域尺度上计算了各景观区的多种景观结构指标。结果表明：山区的景观结构特征突出表现为连通性强,拼块形状复杂。绿洲－荒漠区的景观结构特征表现为,绿洲主要沿河流和渠道分布,是镶嵌在荒漠基质上的景观异质体。绿洲是干旱区景观结构最复杂,类型最丰富,景观多样性最高的地区,但不同景观区的绿洲其景观结构有显著的差异。荒漠和绿注的过渡地带的过渡生态类型丰富,其共同的景观结构特征是拼块破碎、呈团聚状分布,在极端干旱的北部阿拉善高平原,裸露戈壁是景观模地,占据绝对优势,蔓延度极高,其它类型是面积相对很小的异质镶嵌体。文章最后指出,在使用FRAGSTATS的栅格版本时要特别注意尺度的影响。     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

干旱区内陆河流域生态脆弱性评价——以新疆塔里木河流域为例

生态脆弱性是景观或生态系统在特定时空尺度上相对于干扰而具有的敏感反应和恢复状态 ,它是生态系统固有属性在干扰作用下的表现[6] 。关于生态脆弱性的研究 ,可追溯到 2 0世纪初 ,美国生态学家 Clements提出了生态过渡带 ,自 80年代以来 ,该领域成为生态学研究的一个热点。干旱内陆河流域气候条件 ,尤其是水热条件和地貌特征 ,是植被生态、土壤环境及水环境形成与分异最主要的控制性因素 ,几大环境要素之间相互联系 ,相互制约 ,形成内陆河流域生态环境空间分布规律和生态系统功能在空间不同地带上的差异性 [2 ] ,并表现出不同程度的脆弱性…     

黑河上游排露沟流域不同时期草地蒸散发的日变化

蒸散发是水循环的重要组成部分,但高海拔山区的观测难度导致对于该区实际蒸散发时空变化规律的认识相对缺乏.本文利用称重式蒸渗仪对黑河上游山区排露沟流域的草地蒸散发进行实地观测,研究了不同生长阶段草地蒸散发的日变化规律.结果表明:冻结期蒸发过程为冰雪升华,有着与其他3个时期大为不同的蒸发日变化规律,表现为冰雪升华量在无太阳辐射的时段几乎无变化,在一天中总辐射最大和相对湿度最低的时段,冰雪升华量有所增加.生长前期是一年中的冰雪消融期,以融雪蒸发和土壤蒸发为主.生长期是蒸散发最旺盛的时期,受连续降雨事件的影响,极端大值和极端小值出现于同一时刻.生长后期以土壤蒸发为主,不同于生长前期和生长期蒸散发的日变化呈单峰型,生长后期蒸发的日变化有3个波峰.     

不同土地利用情景下汾河上游地区碳储量评估

陆地生态系统碳储量对预测气候变化、温室气体排放和减少等具有重要意义,而土地利用格局变化是研究陆地生态系统碳储量的基础,它直接影响陆地生态系统结构及分布情况,进而改变陆地生态系统碳储量。运用SDCLUE-S复合模型模拟了未来不同情景下汾河上游土地利用情况,并采用InVEST模型测算了不同时期下研究区碳储量情况。结果表明:2007—2017年汾河上游草地、未利用地及水体面积减少,耕地、建设用地、林地增加,自然增长情景与生态保护情景下2030年土地利用格局差异较大,耕地、建设用地、林地及水体呈相反趋势发展。2017年汾河上游生态系统碳储量和碳密度分别为58977910.98t和147.54t/hm²,与2007年相比增加了1237143.02t和3.09t/hm²。2017—2030年自然增长情景下汾河上游生态系统碳储量和碳密度显著下降,主要原因是林地、草地面积减少,建设用地增加,生态保护情景下显著增加,碳储量和碳密度分别为59142210.16t和147.95t/hm²。生态保护情景能够有效提高区域生态系统碳储量,但同时要考虑社会经济可持续发展,因此研究区在未来发展规划中应基于生态保护情景,统筹各项资源,保障经济发展。     

基于“源-汇”生态过程的长江上游农业非点源污染

景观空间格局是农业非点源污染的主要影响因素之一,关于二者的相互关系缺乏定量研究.针对长江上游的农业非点源污染问题,应用基于"源-汇"生态过程理论提出的景观空间负荷对比指数,选取9个典型的行政单元,探讨了长江上游流域景观空间格局和非点源污染之间的定量关系.结果表明,景观空间负荷对比指数对非点源污染负荷有显著的响应关系,说明景观空间负荷对比指数可作为非点源污染空间风险评价的有用方法之一.在此基础上,进一步分析了长江上游典型行政单元景观空间负荷对比指数时空演变规律.探讨了指数演变时空差异原因,认为该指数主要受到区域景观的坡度、与污染出口相对距离、高程、土地利用类型比重和农业与农村经济政策的影响.最后提出了长江上游非点源污染空间风险控制与管理的对策.     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.