太行山草地建群种远东羊茅地上生物量动态的研究

远东羊茅地上生物量在10．80－979．30gFW/m2或5．00－351．33gDW/m2之间变动,峰期值在902．87－1092．15gFW/m2或331．45－370．53gDW/m2之间变动,地上生物量的季节生长曲线呈单峰型,峰值期出现在7月份,地上生物量的增长与生长高度的增长和投影盖度的扩大呈正直线相关（R＝0．8929和R＝0．9066）,地上生物量和生长高度的最高生长速率出现于同期,而两者的相对生长速率最高值则出现在生物量峰值期之7前,在生长季节期间,降雨量的多少是影响地上生物量变化的主要生态因子,两者的直线回归方程为y=6.2596 1.4089x(R=0.9250)。     

水淹干扰对羊草草地地上生物量影响的初步研究

为在一定程度上揭示水淹干扰后草地净初级生产力变化的机制,对松嫩平原羊草草地水淹干扰梯度上的地上生物量进行了测定和比较,并对经历水淹干扰后土壤水分及主要养分(N、P)的变化以及植被物种组成的变化作了比较分析。结果表明,轻度和重度水淹干扰样带的地上生物量显著高于未受水淹干扰的对照样带,分别高出对照样带89．54％和113.45％,表明水淹干扰消除了对草地生产力起限制作用的因素,使草地净初级生产力有了大幅度提高,水淹干扰首先改变了土壤的水分状况,而水分状况是限制草地生产力的最主要的因素,尤其是在干旱年份,消除了干旱对草地生产力的限制;土壤水分的增加导致土壤养分(N、P等)的有效性显著增加,消除了原来土壤养分匮乏对草地生产力造成的限制;在水淹干扰作用下,群落的物种组成由相对低矮的物种组合趋向于向形态高大的、具有更高生产力潜力的物种组合转变。     

三江源国家公园生态功能时空分异特征及其重要性辨识

三江源国家公园的建立有利于在该区域实行最严格的生态保护,筑牢国家生态安全屏障。为摸清三江源国家公园生态本底,基于遥感数据,地理信息系统平台及生态评估模型模拟等技术手段,分析了三江源国家公园生态系统类型,2000—2015年生态功能的时空分异特征及变化趋势,辨识其重要性,并对其变化驱动因素进行初探。结果表明:(1)三江源国家公园以草地、荒漠、水体与湿地生态系统为主,面积占比达到99.8%。(2)三江源国家公园水源涵养、土壤保持及防风固沙极重要区的占比分别为15.3%、13.7%和22.4%。(3)整体呈现东部以水源涵养、中部以土壤保持、西部以防风固沙为核心生态功能的空间格局。(4)2000—2015年,水源涵养功能量总体下降,但提升区域面积占比达84.5%,极重要区呈现下降态势;土壤保持功能量总体提升,年变化趋势为987万t/a,全区超过95%的地区均呈上升趋势;防风固沙功能由于风速减小及植被覆盖度的降低,出现下降态势,为-356万t/a。(5)气候暖湿化以及三江源生态保护工程的实施是三江源国家公园生态功能总体提升的主要原因,然而草地退化态势尚未完全遏制,局部地区植被覆盖度仍有所下降。为实现国家公园和自然资源的严格保护和永续利用,需对其进行统筹规划、科学布局,在科学把握生态系统自然规律的基础上,分区、分级对其进行生态保护和修复。     

青藏高原草地地上生物量估算

及时准确评估草地产草量对草地资源的科学管理和可持续发展具有重要意义。青藏高原自然环境特殊,气候差异显著,地形复杂,仅依靠遥感信息准确监测草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)变化有较大限制。基于青藏高原草地AGB野外实测数据与Landsat遥感影像,探索了植被指数表征草地AGB信息的有效性,评估了气象和地形信息对准确估算草地AGB的影响,综合利用气象、地形和遥感信息,在新一代地球科学数据和分析应用平台(Google Earth Engine)上构建了梯度增强回归树草地AGB估算模型,绘制了青藏高原多年草地AGB空间分布图。结果表明:(1)基于单因素遥感因子的线性回归模型仅能解释8%-40%的草地AGB变化情况,其中绿色归一化植被指数(Green Normalized Difference Vegetation Index, GNDVI)对草地AGB解释能力较强(40%)。(2)基于遥感因子构建的梯度增强回归树模型测试集R²为0.57。分别添加气象、地形信息,模型对草地AGB的估测准确性有所提升,测试R²为0.62和0.63。(3)基于气象、地形和遥感因子的多因素估测模型能够提高草地AGB估测精度,经递归特征消除法优选后,基于13个特征变量的梯度增强回归树模型拟合效果最好(训练数据集R²=0.79,RMSE=43.42 g/m²,P<0.01;测试数据集R²=0.66,RMSE=53.64 g/m²,P<0.01),可以解释66%草地AGB变化情况。(4)2010年青藏高原平均AGB为94.58 g/m²,2015年93.63 g/m²,2020年100.78 g/m²。青藏高原西北部草地AGB较低,东南部草地AGB较高,整体呈现自西北向东南逐渐增加的分布格局。研究结果为准确估算青藏高原草地产草量和碳储量等研究提供重要参考。     

西藏自治区草地地上生物量遥感反演研究

草地地上生物量（Aboveground Biomass,AGB）是反映草地生态系统功能和质量的关键指标,大尺度地准确估算草地AGB对草地生态系统经营管理至关重要。研究以MODIS影像为数据源,提取反射率、植被指数和植被产品三种不同类型的特征变量,结合野外实测样地草地AGB数据,构建以多元线性逐步回归为代表的参数模型以及随机森林、支持向量机和kNN等非参数模型进行西藏自治区草地AGB估测及空间分布制图。结果表明：（1）多元线性逐步回归、随机森林、支持向量机和kNN模型在加入植被产品特征变量后,RMSE分别降低了15.8%、13.5%、4.1%和17.3%,表明植被产品作为建模变量用于草地AGB估测可有效提高模型精度;（2）三种组合变量构建的草地AGB估测模型中,反射率、植被指数、植被产品组合构建的模型效果最佳,其中kNN模型估测精度最高,R²达到0.60,RMSE和MAE分别为0.43、0.34 t/hm²;（3）草地AGB空间分布呈现出西北地区较低、中部地区较高且分布形态较破碎和东部地区较高的变化特征;（4）利用MODIS植被产品结合kNN模型的预测值与草地实测的AGB空间分布趋势基本一致。综上,MODIS植被产品结合kNN模型可作为大尺度区域草地AGB遥感估测的有效参考。     

内蒙古温带草地生物量及其与环境因子的关系

利用实际观测的113个地面数据,估算了内蒙古温带草地地上、地下生物量的大小,揭示了其空间分布和地下生物量的垂直分布规律,并探讨了不同环境因素对地上、地下生物量的调控作用．主要结果如下：（1）3种草地类型（荒漠草原、典型草原和革甸草原）的生物量存在显著差异;其地上生物量分别为56．6,133．4和196．7g／m^2,地下生物量分别为301．0,688．9和1385．2g／m^2;（2）地上生物量和地下生物量均呈现自西南向东北增加的空间分布特征;3种草地具有相似的地下生物量垂直分布特征;总体上,温带草地表层（0～10cm）地下生物量约占总地下生物量的一半;（3）降水是导致内蒙古温带草地生物量空间变异的主要因子．地下生物量的垂直分布与降水关系密切,而受土壤质地和草地类型的影响较弱．     

降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响

降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究, 有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据, 系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下: 1) 1982-2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显, 主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势; 小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中, 多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势; 一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中, 多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系, 灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著, 但与I-II类(0.1-10 mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中, 多年生杂类草与I类降水(0.1-5.0 mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系, 与VI类降水(20-25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(>35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量, 小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。     

基于三江源高寒草甸群落结构变化评估围栏封育对草地恢复的影响

围栏封育是三江源生态保护与修复主要措施之一,目前缺少基于多样地长时间序列监测数据和从植物群落结构变化角度来评估草地生态保护与修复成效的相关研究。基于多样地各经济类型群2005—2017年的地上生物量及其占总生物量比例数据,对比分析三江源草原围栏封育与放牧区植物群落结构变化差异,评价围栏封育对草地恢复的影响。研究结果表明围栏封育显著提高了地上生物量,在围栏封育期间地上生物量稳定,但群落结构出现恶化趋势,研究时段内禾本科和莎草科优良牧草生物量占比分别减少48.2%和23.9%,毒草增加了230.2%。同期放牧区禾莎草生物量占比先减少后增加,毒草杂草生物量占比先增加后减少,群落的种群结构改善可能与草畜平衡措施的实施有关。现有的持续围栏封育措施不可能但降低了草地的经济价值,也带来了一定的生态风险。因此基于草地实际产草量以及生态保护要求,确定更为合理的载畜量,实施更为精准的草畜平衡管理,应该比切断牲畜与草地关系的长期禁牧封育更为有效。     

The spatial pattern of grassland aboveground biomass on Xizang Plateau and its climatic controls

Aims Grassland is the most widely distributed vegetation type on the Xizang Plateau. Accurate remote sensing estimation of the grassland aboveground biomass (AGB) in this region is influenced by the types of vegetation indexes (VIs) used, the grain size (resolution) of the remote sensing data and the targeted ecosystem features. This study attempts to answer the following questions: (i) Which VI can most accurately reflect the grassland AGB distribution on the Xizang Plateau? (ii) How does the grain size of remote sensing imagery affect AGB reflection? (iii) What is the spatial distribution pattern of the grassland AGB on the plateau and its relationship with the climate?Methods We investigated 90 sample sites and measured site-specific AGBs using the harvest method for three grassland types (alpine meadow, alpine steppe and desert steppe). For each sample site, four VIs, namely, Normalized Difference VI (NDVI), Enhanced VI, Normalized Difference Water Index (NDWI) and Modified Soil-Adjusted VI (MSAVI) were extracted from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) products with grain sizes of 250 m and 1 km. Linear regression models were employed to identify the best estimator of the AGB for the entire grassland and the three individual grassland types. Paired Wilcoxon tests were applied to assess the grain size effect on the AGB estimation. General linear models were used to quantify the relationships between the spatial distribution of the grassland AGB and climatic factors.Important findings The results showed that the best estimator for the entire grassland AGB on the Xizang Plateau was MSAVI at a 250 m grain size (MSAVI 250 m). For each individual grassland type, the best estimator was MSAVI at a grain size of 250 m for alpine meadow, NDWI at a grain size of 1 km for alpine steppe and NDVI at a grain size of 1 km for desert steppe. The explanation ability of each VI for the grassland AGB did not significantly differ for the two grain sizes. Based on the best fit model (AGB =^-10.80 + 139.13 MSAVI 250 m), the spatial pattern of the grassland AGB on the plateau was characterized. The AGB varied from 1 to 136g m ?2. Approximately 59% of total spatial variation in the AGB for the entire grassland was explained by the combination of the mean annual precipitation (MAP) and mean annual temperature. The explanatory power of MAP was weaker for each individual grassland type than that for the entire grassland. This study illustrated the high efficiency of the VIs derived from MODIS data in the grassland AGB estimation on the Xizang Plateau due to the vegetation homogeneity within a 1×1 km pixel in this region. Furthermore, MAP is a primary driver on the spatial variation of AGB at a regional scale.     

黑河上游天涝池流域灌丛地上生物量空间分布

祁连山自然保护区是河西地区重要的水源涵养区,而灌丛作为祁连山主要植被类型之一,对该区水源涵养功能具有举足轻重的作用。以黑河上游天涝池流域灌丛为研究对象,基于野外调查结合研究区机载Li DAR(Light Detection And Ranging)数据和Geoeye-1影像,研究灌丛地上生物量的空间分布。结果表明:样方生物量与易测因子(平均丛高和样方盖度)呈幂函数关系;机载Li DAR数据能够较精确地反演灌丛平均高度以及样方盖度;利用其反演数据获得研究区灌丛地上总生物量为141 t;单位面积最大地上生物量为691.8 g/m2;在海拔3300—3400 m高度带灌丛地上生物量最大,为40.4 t;在海拔2655—3300 m高度带,随着海拔的升高灌丛地上总生物量在增加;在海拔3400—3750 m高度带,随着海拔的升高而灌丛地上总生物量逐渐减少。     

Evidence for the promotion of aboveground grassland production by native large herbivores in Yellowstone National Park

We examined the effect of native large herbivores on aboveground primary production of nonforested habitat in Yellowstone National Park, Wyoming. Productivity of vegetation grazed by elk (Cervus elaphus) and bison (Bison bison) was compared with that of ungrazed (permanently fenced) vegetation at four sites. Two methods were used that, we believed, would provide the most accurate measurements under the different grazing regimes encountered in the study. Production of ungrazed vegetation in permanent exclosures (10×10 m or 15×15 m, 3 per site) and that of vegetation that was grazed only in the winter was taken as peak standing crop. Production of vegetation grazed during the growing season was the sum of significant increments (P<0.05) in standing crop inside temporary exclosures (1.5×1.5 m, 6 per site) moved every four weeks to account for herbivory.Aboveground productivity of grazed vegetation was .47% higher than that of ungrazed vegetation across sites (P<0.0003). This result could be explained by either a methodological or grazer effect. We believe it was the latter. Results from a computer simulation showed that sequential sampling with temporary exclosures resulted in a slight underestimation of production, suggesting that the reported differences between treatments were conservative. We suggest that stimulation of aboveground production by ungulates may be, in part, due to the migratory behavior of native ungulates that track young, high quality forage as it shifts spatially across the Yellowstone ecosystem.     

岷江上游亚高山林区老龄林地上生物量动态变化

中国川西亚高山森林中的天然林大部分为成过熟的老龄林,对其生物量动态研究有助于了解其碳储量的动态变化规律.利用全国森林资源连续清查的27个固定样地数据,基于地上各器官生物量与树干胸径(D)和树高(h)的异速生长方程,估算了岷江上游亚高林山老龄林地上生物量密度的动态变化特征及其时空变化规律.结果表明,(1)从1988～2002年期间,老龄林地上生物量密度净增量为(27.311±15.580)Mg·hm-2,平均每年增长率为(1.930±1.091 )Mg·hm-2·a-1,平均每年枯损率为(2 271±1.424)Mg·hm-2·a-1;(2)地上生物量变化受各径级保留木生长量、枯损量及进界生长量影响,其中20～40cm径级保留木生长量与生物量净增量最大,>80cm径级生物量增量最小,40～60cm和60～80cm径级生物量在调查期间净增量出现负增长.(3)岷江上游老龄林地上生物量动态变化具有时空异质性,同一样地在不同调查间隔期或同一调查期间不同样地间生物量变化不同,不仅有增量数值大小差异,还表现为生物量增量的正负差异.     

Spatial variations in aboveground net primary productivity along a climate gradient in Eurasian temperate grassland: effects of mean annual precipitation and its seasonal distribution

Concomitant changes of annual precipitation and its seasonal distribution within the context of global climate change have dramatic impacts on aboveground net primary productivity (ANPP) of grassland ecosystems. In this study, combining remote sensing products with in situ measurements of ANPP, we quantified the effects of mean annual precipitation (MAP) and precipitation seasonal distribution (PSD) on the spatial variations in ANPP along a climate gradient in Eurasian temperate grassland. Our results indicated that ANPP increased exponentially with MAP for the entire temperate grassland, but linearly for a specific grassland type, i.e. the desert steppe, typical steppe, and meadow steppe from arid to humid regions. The slope of the linear relationship appeared to be steeper in the more humid meadow steppe than that in the drier typical and desert steppes. PSD also had significant effect on the spatial variations in ANPP. It explained 39.4% of the spatial ANPP for the entire grassland investigated, being comparable with the explanatory power of MAP (40.0%). On the other hand, the relative contribution of PSD and MAP is grassland type specific. MAP exhibited a much stronger explanatory power than PSD for the desert steppe and the meadow steppe at the dry and wet end, respectively. However, PSD was the dominant factor affecting the spatial variation in ANPP for the median typical steppe. Our results imply that altered pattern of PSD due to climate change may be as important as the total amount in terms of effects on ANPP in Eurasian temperate grassland.     

道路对三江源国家公园黄河源园区藏野驴和藏原羚种群数量及其栖息地的影响

为探究道路对三江源国家公园黄河源园区藏野驴(Equus kiang)和藏原羚(Procapra picticaudata)种群数量及其栖息地的影响,于2020年冷季采用截线取样法在黄河源园区进行实地调查.通过设置4种不同等级的道路情景,使用MaxEnt模型评价藏野驴和藏原羚的生境适宜性,模拟了不同等级道路变量情景下两种...     

祁连山国家公园植被时空变化及其对人类活动的响应

祁连山国家公园地处青藏、蒙新、黄土三大高原交汇地带的祁连山北麓,作为国家公园体制试点之一,是我国重要的生态功能区、水源涵养地和生物多样性保护优先区域,其生态功能不可忽视。以祁连山国家公园2000—2019年归一化植被指数(NDVI)和净初级生产力(NPP)数据为基础,结合气温、降水、土地利用、矿产开采和旅游发展数据,利用泰尔-森趋势分析(Theil-Sen趋势分析)、曼-肯德尔检验(Mann-Kendall显著性检验)、土地转移概率矩阵和多元残差分析方法,分析该区域的植被时空分布特征、变化趋势特征及其对气候变化和人类活动的响应。结果表明：(1)2000—2019年祁连山国家公园内NDVI和NPP在空间上呈现出东南高西北低,由东南向西北递减的格局。时间上呈现上升趋势,上升速率分别为0.0053/a和0.0014/a;(2)祁连山国家公园内NPP提高、降低和稳定区域分别占总面积的87.29%、0.40%和12.30%。降低区域零星分布于整个国家公园,其中在走廊南山和冷龙岭交汇处,靠近甘青两省交界边缘分布最为集中。提高区域分布广泛,尤其以国家公园东部最为明显;(3)祁连山国家公园NDVI与气...     

三峡库区澎溪河鱼类时空分布特征的水声学研究

为了解三峡库区支流澎溪河鱼类时空分布变化,2009—2010年的秋季、冬季和春季,使用Simrad EY60鱼探仪对澎溪河的鱼类资源量及其时空分布特征进行3次声学调查。结果表明:3个季节鱼类水平分布不均匀,鱼类最大密度分别为67.07尾/1000 m3,19.66尾/1000m3,17.25尾/1000m3且不同季节上层、中层鱼类密度水平分布有显著性差异(P≤0.01,P=0.03);各季节鱼类密度垂直分布也有一定差异,冬季上层鱼类密度和下层鱼类密度差异较为显著(P=0.05);另外鱼类密度昼夜分布有显著性差异(P<0.05),造成该现象的原因主要是由于鱼类的昼夜垂直节律(Diel Vertical Migration,DVM)引起;3个季节的鱼类目标强度(TS值)的差异极其显著(P<0.01),其中秋季鱼类TS最高((-57.0±5.6)dB),春季TS值最低((-58.6±4.9)dB),造成该差异的原因是4—6月是长江上游鱼类繁殖季节,仔稚鱼居多。鱼类空间分布及其位点的水深关系分析显示,鱼类密度水平分布秋季、冬季与水深不相关(︱r︱<0.2),春季与水深中度负相关(r=-0.5,P≤0.05)。