2000—2020年广西植被生态质量变化及驱动力分析

为掌握广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动机制,该文以植被生态质量指数(ecological quality index,EQI)为评价指标,基于气象、地形、土壤和遥感等多源数据,利用线性趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法,分析了2000—2020年广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动力。结果表明:(1)2000年以来广西植被生态质量指数呈显著增加趋势,区域植被生态明显改善。植被生态质量发展经历了缓慢增长、迅速增长、显著提升等演变阶段。在空间上,广西植被生态质量指数呈现四周高,中间低的特征,高值区逐渐由东部向西部和北部扩展。(2)广西植被生态质量时空演变影响因素差异显著。随海拔高度上升植被生态质量总体变化呈“增加—下降—稳定—上下波动”的趋势。壤土的植被生态质量高,砂土的植被生态质量低。森林和灌草的生态质量较高,农田植被的生态质量较低。植被生态质量与气候驱动因素呈显著正相关关系,受气温和降水共同影响,其中以气温为主要驱动(T)的区域面积最广,降水为主要驱动(P)的区域面积次之,气温降水强驱动([T+P]⁺)和弱驱动([T+P]^-)的区域面积较小。(3)广西植被生态质量变化驱动力受地形、土壤、植被、气候、自然灾害和人类活动的共同影响。自然影响因子解释力排序为植被>地形>土壤>气候,其中植被净初级生产力和植被覆盖度是影响植被生态质量时空分异的最主要因素。自然因子对广西植被生态质量变化的影响存在交互作用,均呈非线性增强及双因子增强关系,其中地形与植被、土壤与植被、气候与植被因子交互作用最明显。自然灾害和人类活动加剧了植被生态质量变化的影响,其中干旱和低温冷害等气象灾害抑制了植被生态质量的改善,而林业生态工程等人为活动促进了植被生态质量的提升。该研究结果为合理制定广西植被生态保护与修复措施提供了科学理论依据和技术支撑。     

1973-2020年黄河三角洲滨海盐沼湿地景观格局演化模式和驱动因素

明晰滨海盐沼湿地景观格局演化模式和驱动因素,有助于制定合理的盐沼湿地修复策略、维护区域生态系统健康和可持续发展。以黄河三角洲滨海盐沼湿地为例,基于Landsat系列卫星影像获取1973—2020年共十个时期土地利用/覆被数据,得出盐沼湿地时空变化及其与周边土地利用/覆被的相互转化;利用改进的景观格局状态与演化识别模型(SEDMS),分析盐沼湿地景观格局演化模式,并利用地理探测器探究其空间分异驱动因素。结果表明：(1)1973—2020年,盐沼湿地面积减少了252.35 km²,空间范围总体向外海迁移且趋于集中。盐沼湿地转出类型主要为草地、养殖池/盐田和耕地,转入类型主要为滩涂未利用地和水体。(2)盐沼湿地景观格局演化模式呈明显的阶段性特征：1973—1995年为动荡期,演化模式以消失和破碎为主导;1995—2010为过渡期,格局演化模式逐渐由消失和破碎为主导转变为扩张为主导;2010年后为稳定期,格局发生演化的区域较少,总体以新增和扩张为主。(3)36%的盐沼湿地出现了多次格局演变模式的转变,滩涂未利用地、耕地对于景观格局演化频数的影响最为显著,人工表面、养殖池/...     

近20年防风固沙重点生态功能区植被动态分析

植被是影响防风固沙生态功能的关键指标,也是检验防风固沙区生态保护成效的重要依据。由2010年国务院《全国主体功能区规划》划定的防风固沙类国家重点生态功能区、国家重点生态功能区转移支付县域综合确定研究范围。基于2000-2019年中分辨率成像光谱仪（MODIS）的叶面积指数（LAI）产品,从生态区和像元两个尺度分析近20年防风固沙重点生态功能区植被的时空变化趋势,并进一步探索气候因子对LAI的影响,以期揭示我国北方风沙区生态系统防风固沙功能的现状,为今后生态保护提供支撑。研究结果表明,2000-2019年间,研究区LAI年平均值呈现东高西低的空间格局,随着时间推移有显著增加趋势,平均增幅为0.03 m² m^-2（10a）^-1（P<0.01）。在生态区尺度,LAI在8个生态功能区均表现出不同程度的增长,且2010-2019年间LAI的增长速率高于2000-2009年的,其中,科尔沁草原生态功能区在20年间呈现最为显著的增加趋势,区域平均增幅为0.1154 m² m^-2（10a）^-1（P<0.01）。在像元尺度,近20年LAI显著增长（P<0.05）的区域面积占整个研究区植被面积的41.6%,其中,83.7%的LAI增长区域为草地,11.2%为耕地。增长区域主要集中在研究区东部,呈片状分布,研究区西部的LAI也有一定程度的增长,增长区域呈带状分布。2010-2019年LAI增长的区域面积为7.7%,明显大于2000-2009年LAI增长的区域面积。气候因子对研究区植被的影响为：研究区东部降水的增加对当地植被生长有正向的促进作用,而温度的影响则在整个研究区都较弱。除自然因素外,人为因素（防风固沙政策实施、农业技术进步等）对防风固沙功能区植被状况的改善也至关重要。研究区LAI的显著增加表明我国北方防风固沙屏障的生态功能在近20年有一定程度的提高。     

植物物候对城市热岛响应的研究进展

城市热岛引起的局地小气候改变对生态系统格局、过程及功能的影响加剧。植物物候是检测这种影响的敏感且易观测的生物指示器,其对城市热岛的响应研究成为城市生态学及全球变化科学关注的热点。本文系统综述近年来相关研究成果,指出物候地面观测、模型模拟及遥感监测是获取城市植物物候的主要途径,联合公众并充分结合照片、多分辨率影像等可丰富物候资料获取;由于城市热岛的影响,城市春季物候早于周围乡村地区,但对于驱动机制仍没有定论;随着城市增温,城市春季物候提前,秋季物候延后,但如何定量区分致使城市增温的热岛效应与气候增暖的影响成为难点;同时,植物功能型、外来种等生物因素及地理区位因素对植物物候响应产生影响。为此,提出未来应抽丝剥茧去除干扰因素,加强植物物候响应机理的研究。     

基于MODIS EVI时间序列的鄱阳湖湿地植被覆盖和生产力的动态变化

鄱阳湖是我国最大的淡水湖, 是与长江保持自由连通的两个湖泊之一, 也是最为重要的候鸟越冬地之一, 其生境质量对全球的生物多样性保护至关重要。枯水期的鄱阳湖由众多子湖构成, 不同子湖具有不同的水文控制与管理模式, 尤其是位于长江上游的三峡大坝2006年正式运行之后, 不同水文控制模式下的子湖展现出不同的退水机制, 对退水期洲滩出露的时间与湿生植被覆盖和生产力产生了不同的影响。近年来, 遥感和生态模型在研究植被变化中应用广泛。本文以MODIS增强植被指数(enhanced vegetation index, EVI)时间序列表示地表属性, 并利用EVI时间序列模型, 建立了2000-2014年植被覆盖和生产力的时空变化趋势。在研究区内建立的网格中, 随机提取了107个斑块, 采集其每16天间隔的MODIS EVI时间序列(2000年2月至2015年4月), 将自适应Savitzky-Golay平滑算法应用于EVI时间序列分析, 提取了4个关键的植被生长指标, 即生长季开始的日期、生长季长度、生长季EVI峰值和生产力。研究结果表明: (1)具有不同水文控制模式下的湿地植被生长特征表现出显著的差异, 尤其位于自由连通子湖的植被与其他模式的子湖相比: 生长季开始的时间更晚, 生长季较短, EVI峰值较低, 并且生长季节的初级生产力较低; (2)由于水文情势的改变, 自由连通子湖2006年前后的双生长周期湿地植被的生长特征差异明显, 秋季生长季提前, 导致了生物量的过度积累, 降低了越冬雁类食源的适口性; 但位于局部水文控制子湖的湿地植被不存在这种差异。(3)自由连通与局部水文控制的子湖对鄱阳湖越冬候鸟的保护均具有十分重要的意义, 需要保证这两种类型子湖的面积, 为越冬候鸟提供更广阔的食源; 当水文情势发生改变时, 局部的水文人为控制可在一定程度上减缓鄱阳湖水情变化对湿地植被生长带来的影响。     

核磁共振成像——2003年诺贝尔生理学或医学奖介绍及研究进展

现代物质理论的基本前提是物质由原子组成,原子由原子核和围绕其运动的核外电子组成,而原子核又是由质子和中子构成.原子是极小的粒子,其半径以(10-10m)表示.如此之小的原子,以前是无法直接观察的.     

基于多源遥感的红树林监测

红树林是生长在热带以及亚热带海岸潮间带上的生态群落, 其生产力高, 固碳能力强, 对保持海岸带生物多样性具有十分重要的价值。本文介绍了利用多源遥感数据监测红树林的一些主要研究内容, 分为3个方面: (1)在时空模式研究方面, 利用高空间分辨率影像像素和对象结合的方法对红树林树种进行分类以及利用Landsat影像对红树林进行动态变化监测并分析其驱动因素; (2)在结构参数研究方面, 利用无人机多光谱数据及地面激光雷达数据对红树林叶面积指数进行反演; (3)在生理生化参数研究方面, 探讨了红树林叶绿素含量对淹没状况的响应、互花米草(Spartina alterniflora)入侵是否影响红树林光能利用率, 以及光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)与光能利用率(light use efficiency, LUE)的关系。上述系列研究为提取红树林相关信息要素时如何选择合适的分析方法提供了有力的参考, 强调了遥感在研究红树林时空模式, 提取结构参数和生物生化参数监测的有效性, 从而更好地促进红树林生态系统的生物多样性保育工作。     

菌丝形态分化与头孢菌素C合成的关系

利用显微图像分析法对顶头孢霉菌的菌丝形态进行了定量研究,并统计分析了头孢菌素C发酵过程中的菌丝形态的变化规律,具体对菌丝长度、菌丝宽度和菌丝生长单位进行了定量分析,分析了菌丝形态分化与头孢菌素C合成的关系。研究表明头孢菌素C的合成是在细长菌丝分化成膨大菌丝片段后才启动的,头孢菌素C可能主要是在膨大菌丝分化成节孢子的过程中被合成。     

湖州市生态资产遥感测量及其在社会经济中的应用

 该文利用高空间分辨率Landsat 7 TM卫星影像及中空间分辨率MODIS卫星影像获取生态系统类型、质量状况等参数,计算湖州市各类生态系统的净第一性生产力(Net primary  productivity, NPP),结合地理属性数据及统计数据计算出各类生态系统的生态资产,并应用于当地社会、经济活动分析。结果表明：1) 4年间湖州市林地、水田、灌丛、裸地4 类占有明显优势,占全市的面积比例平均达87%以上,草地、水域/湿地、旱地3类占全市面积的13%左右;2) 湖州市生态资产平均为203.33亿元·a^-1,森林对生态资产的平均贡献率为 73.22%,森林及耕地在全市的生态资产构成中占主要地位,各县(区)的生态资产呈波动递减,平均生态资产依次排列为：安吉县(91.76亿元·a^-1)>长兴县(41.33亿元·a^-1)>吴兴区(29.31亿元·a^-1)> 德清县(28.27亿元·a^-1)>南浔区(12.66亿元·a^-1); 3) 4年中生态资产在国民经济中的比重由大到小排列均为：安吉县＞长兴县＞德清县＞市辖区,但各县（区）生态资产占GDP的比重均逐年下降（市辖区仅在2002年略高于2001年,但4年中总体趋势也在下降）;4年中人均及地 均生态资产均按安吉县＞德清县＞长兴县＞市辖区的顺序排列。各县(区)人均及地均生态资产与国民生产总值的变化均呈相反趋势,即经济发展相对较快的地方,其人均及地均占有的生态资产相对低,同时其人均及地均污染水平高,这些都反映出目前当地经济增长特点,即经济高速发展的同时也带来了较为严重的环境问题。     

基于小波理论的干旱区内陆湖泊叶绿素a的TM影像遥感反演

叶绿素a(Chl-a)是衡量湖泊富营养化的重要指标,利用遥感技术动态监测面积较大的湖区水体中Chl-a浓度对了解湖区水质具有重要意义。以内蒙古乌梁素海为例,提出利用TM影像中的水体实测光谱进行小波去噪和光谱信号重构,并结合水质采样实测数据进行神经网络拟合,建立光谱反射率比值与Chl-a浓度的反演模型的方法。结果显示:小波理论和神经网络相结合的模型可以适用于估算乌梁素海Chl-a浓度,去噪后Chl-a浓度与光谱信号的相关系数(-0.575)较去噪前(-0.417)明显增强,去噪后的采样点光谱信号与Chl-a浓度之间表现出比原始信号更强的负相关性,证明了去噪后的观测值可进一步减弱随机误差的干扰和去除噪声,使观测数据更加逼近Chl-a浓度的真实情况,图像去噪重构结果显示重构后的光谱范围较之前有所缩窄,部分信号点得到了增强,但基本剖面结构并没有产生较大变化,反演模型的平均相对误差为0.142,与其他研究相比差别不大。反演得出的乌梁素海Chl-a浓度分布反映了污染源的分布,同时说明了乌梁素海Chl-a浓度在时空分布上呈现一定的差异,表现为丰水期呈现浅水区Chl-a浓度值高于湖心区,来水区高于其他湖区的分布趋势,枯水期乌梁素海中部呈现由西向东Chl-a浓度逐步降低的分布规律,西部呈均一化分布。反演模型基本可以满足实际预测的需要。但模型在具体应用中在影像数据采集、数据量及算法方面还有很大的改进空间,该方法的提出为干旱区大型内陆水体富营养化的实时定量遥感监测提供了新的解决方案。