树种水平的大兴安岭地上生物量变化特征及其与气候和干扰的关系

树种水平地上生物量(每个树种的地上生物量)是衡量森林生态系统结构功能的重要指标。为揭示树种水平森林地上生物量变化机制及其与气候变化和干扰的关系,运用KNN (k-nearest neighbor distance)方法将森林调查数据和MODIS数据相结合,估算了黑龙江大兴安岭2000、2010和2015年树种水平的森林地上生物量,在此基础上运用典型对应分析和随机森林方法,分析了研究区树种水平地上生物量变化特征及其与气候和干扰因素的关系。研究结果表明:2000—2015年期间,研究区总的森林地上生物量增加了8.9%(0.41×10~8 t),其中2010—2015年期间地上生物量的增加速度要明显高于2000—2010年;地上生物量增加最多的树种为白桦(Betula platyphylla Suk.),与2000年相比生物量增加了0.40×10~8 t,其次为樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv.)、山杨(Populus davidiana Dode)和蒙古栎(Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.),落叶松(Larix gmelinii(Rupr.) Kuzen)地上生物量下降了0.08×10~8 t,柳树(Chosenia arbutifolia(Pall.) A. Skv.)和云杉(Picea koraiensis Nakai)基本上没有变化;林火、采伐和造林等森林干扰均对树种水平地上生物量影响显著,林火对树种水平地上生物量的影响要高于造林和采伐;气候要素显示出了比干扰要素更为重要的作用,多年平均温度和降水解释了最多的树种水平地上生物量变异。年均温度与阔叶树种的生物量以及林火干扰有显著的正相关性,与总的森林地上生物量呈现出显著的负相关,与落叶松和白桦表现出微弱的负相关,预示着气候变暖将影响该区域的树种组成并降低该区域的森林生产力。     

武夷山不同海拔黄山松细根性状季节变化

细根作为植物吸收养分和水分的主要器官,其功能性状对森林生态系统功能具有重要影响。以武夷山黄山松为研究对象,通过对不同季节(春季、夏季、秋季和冬季)和不同海拔(1200、1400、1600、1800 m和2000 m)的黄山松细根的功能性状的测定,分析其细根性状特征随海拔和季节变化的规律。结果表明:(1)黄山松细根比根长(SRL),比根面积(SRA)均随海拔先升高后降低,其均值分别为(9.32±0.35) cm/g与(276.41±68.10) cm~2/g;根组织密度(RTD)随海拔先降低后升高,均值为(0.16±0.05) g/cm~3。根平均直径(AvgDiam)随海拔增加变化不显著,均值为(0.097±0.004) mm。SRL和SRA在海拔1600 m处达到最大,而RTD和AvgDiam的最大值出现在海拔1800 m或2000 m处。(2)SRL和SRA在夏季或秋季达到最大,RTD和AvgDiam最大值则出现在冬季或春季。季节和海拔对各细根性状都有显著影响(P0.01),但季节与海拔对根性状并没有产生显著的交互作用(P0.05)。(3)SRL与SRA间的异速生长指数是1.25,显著大于1.0(P0.01);SRL与RTD存在负等速生长关系,而与AvgDiam存在显著负异速生长关系(P0.01);SRA与RTD,以及RTD与AvgDiam间均存在显著负异速生长关系(P0.01),但SRA与AvgDiam之间不存在异速生长关系。黄山松的细根性状在1600 m处倾向于增加比根长和比根面积,而在海拔1800 m或2000 m处则倾向于增加组织密度与根直径,这与黄山松细根性状从夏秋到冬春的季节变化规律相类似。同时,相对于比根面积来说,黄山松的细根在海拔1600 m处和夏秋季节更倾向于投资比根长来增加养分的吸收。     

河北太行山南段树木年轮指示的167年来相对湿度变化研究

研究建立了河北太行山南段侧柏(Platycladus orientalis)树轮宽度年表,分析树木径向生长对水热变化的响应,构建了研究区167年来相对湿度变化序列。结果表明,侧柏树轮宽度与6月降水显著正相关,与5—7月逐月均温和最高温均显著负相关,侧柏径向生长受到春末夏初水热条件的显著制约。研究区167年来干湿变化明显,明显的干旱期有1876—1877,1900—1901,1904—1912,1918—1921,1926—1930和1933—1935年,湿润期有1871—1873,1882—1884,1888—1890,1893—1895,1953—1956,1971—1972和2002—2003年。5—7月相对湿度变化与旱涝等级负相关达到0.01显著水平。周期分析表明,167年来5—7月相对湿度变化存在2—4年、7.71年和60年左右周期,可能与太平洋活动、太阳活动有一定关联。     

贺兰山地区植被冠层物候与树干形成层物候的关系

基于贺兰山地区98棵油松树轮样本的宽度数据、植被归一化指数(NDVI)数据以及土地覆被数据,采用VS-oscilloscope模型模拟的油松径向生长过程,研究植被冠层与树干形成层物候之间的联系.结果表明:林地冠层与油松形成层生长结束期(EOS)显著相关,且高于草地与形成层之间的相关.油松生长开始期(SOS)和EOS分别...     

粤港澳大湾区湿地遥感监测与评估:现状、挑战及展望

粤港澳大湾区水热丰沛河网密布,岸线曲折峡湾众多,复杂的自然条件孕育了丰富的湿地资源,构成了区域生态安全屏障的重要防线。近几十年来气候变化与区域高强度人类活动的双重胁迫下,大湾区湿地资源面积衰减、质量退化趋势明显,亟需开展湿地资源监测与评估研究,为国家战略提供基础保障。现阶段湿地遥感已实现由最初的湿地面积、形态提取向湿地生物物理参量提取的过程转变,然而粤港澳大湾区特有的气候特征,限制了传统光学影像在湿地遥感领域的应用,大大提升了此区域长时间序列湿地遥感数据获取的难度。此外,如何实现湿地生态价值与生态资产对接与评估,也是现阶段自然资源监测管理面临的重大课题之一。本文基于粤港澳大湾区建设的国家战略需求,讨论湿地资源在构建大湾区生态安全保障体系中的重要地位,厘清大湾区湿地资源保护与利用存在的关键技术瓶颈与核心科学问题,围绕湿地遥感监测、湿地资源生态资产价值评估、湿地生态功能分区与定位等关键问题,指出开展粤港澳大湾区湿地遥感监测与评估面临的挑战,明确构建"天-空-地"湿地遥感监测的综合技术体系实施方案,并展望粤港澳大湾区湿地常态化监测与资产评估的几个重要方向:1构建适用于不同自然环境特征的湿地分...     

天山北坡前山带降水分布型对荒漠植被的影响——基于逐日降水数据和NDVI分析

降水分布型对荒漠植被的影响规律的揭示是理解全球气候变化下干旱区地表植被覆盖变化过程的基础。基于新疆天山北坡前山带1999—2014年生长季MODIS 1B逐日遥感资料和7个气象站点降水观测数据,运用GIS软件提取出气象站点周围荒漠植被的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)值,利用相关分析、决策树判识分析等方法,系统分析天山北坡前山带生长季荒漠植被NDVI在不同量级降水和降水型下的时空变化及其持续性等特征,并探究两者的相关程度。研究表明:生长季NDVI在不同时间、空间尺度上对降水存在一定规律的响应特征。从时间尺度来看,NDVI对降水的响应延迟现象随时间越来越不明显,两者相关性先增后减,在生长季中期相关性最强;空间尺度上,各区域差异较大,NDVI对降水的响应快慢与研究区各地的降水量大小明显相关。不同地区的年内NDVI变化趋势也不相同,18天以上的干期长度影响显著。无论研究区域中任一地区年均降水量大小,都一致表现出在生长季期间降水较多的时期,植被覆盖普遍出现为基本不变或轻微改善的趋势,相反在降水较少的时期,植被覆盖普遍出现轻...     

太行山干瘠山地土壤厚度空间变异及草灌群落分布特征

在自然条件下,太行山低山区干瘠山地土层浅薄,易形成一定的裸地斑块造成水土流失等灾害,天然林覆盖率低,植被丰富度、物种多样性也受到限制。为探讨土壤厚度与植物群落分布特征的关系,选择太行山低山区干瘠山地东北向和西南向2个坡面,运用地统计学方法研究了土壤厚度的空间变异特征,比较了不同土壤厚度下群落分布、物种多样性和物种丰富度的差异。研究表明:1)东北向和西南向2个坡面的土壤厚度在0—50 cm间,平均厚度分别为11.69 cm和12.77 cm;在0—15 cm的土壤厚度分别占总数的71.43%和62.81%。2)东北向和西南向2坡面土壤厚度呈斑块状分布,但具有显著的空间异质性和强烈的空间相关性,属于中等偏强空间变异,结构性因素是造成土壤厚度空间变异的主导因子。3)所选取坡面的植物主要以草灌为主,共有22科33属38种。土层厚度在10 cm以下时,植物以草本为主;土层厚度在10 cm以上时,植物以灌木为主。其中,土层厚度在10—20 cm时,胡枝子为优势种;土层厚度在20 cm以上时,荆条、酸枣为优势种。4)随着土壤厚度的增加,植物群落组成发生显著变化,在土壤厚度小于15 cm时,物种多样性...     

热激和烟熏对大兴安岭三种灌木种子萌发的影响

研究了大兴安岭地区珍珠梅(Sorbaria sorbifolia)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、金露梅(Potentilla fruticosa)种子对热激和烟熏的萌发响应。热激分为干热激和湿热激。干热激处理水平分别为:60℃5 min、60℃15 min、90℃5 min、110℃5 min、150℃5 min;湿热激处理水平分别为:60℃5 min、60℃15 min、95℃5 min;烟熏处理水平分别为:5 min、10 min、20 min。结果表明:(1)在对干热激的响应上,珍珠梅种子的萌发率在60℃干热激处理15 min后显著提高(P<0.05),在110℃、150℃干热激处理5 min后显著下降(P<0.05);绣线菊种子的萌发率在干热激处理后显著提高(P<0.05),平均萌发时间显著缩短(P<0.05);金露梅种子的萌发率在150℃干热激处理5 min后显著下降(P<0.05);(2)在对湿热激的响应上,珍珠梅和绣线菊种子在湿热激处理后停止萌发;金露梅种子在60℃湿热激处理15 min后停止萌发,在95℃湿热激处理5 ...     

大兴安岭永久冻土区7种沼泽类型土壤温室气体排放特征

气候变暖及永久冻土退化将会增加冻土湿地的温室气体排放,但关于大兴安岭永久冻土区沼泽湿地温室气体通量及主控因子尚不明确。采用静态箱-气相色谱法,同步原位观测大兴安岭永久冻土区7种天然沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B、落叶松苔草沼泽-LT、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松泥炭藓沼泽-LN)土壤CO₂、CH₄和N₂O通量及土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量、碳氮比、pH值及含水量,揭示永久冻土区沼泽土壤温室气体通量及其主控因子。结果表明:1) 7种沼泽类型土壤CO₂年均通量(125.12—163.33 mg m^-2 h^-1)相近;2) CH₄年均通量(-0.007—0.400 mg m^-2 h^-1)呈草丛显著高于其他沼泽5.6—65.7倍(P<0.01);3) N₂O年均通量(1.52—37.90μg m^-2 h<...     

2001—2015年天山北坡植被覆盖动态变化研究

利用天山北坡2001—2015年植被生长比较旺盛月份(6—9月)的MODIS NDVI产品数据,结合像元二分法进行植被覆盖度提取,并对其空间分布特征、随时间及地形的动态变化和面积加权重心进行分析。研究表明:(1)天山北坡6—9月多年平均植被覆盖度介于0.4—0.5,以低、中低植被覆盖度为主,各等级植被覆盖度大致呈西北-东南向相间分布;(2)2001—2015年间,植被覆盖度有逐渐上升的趋势;植被覆盖改善区域(54.42%)大于退化区域(45.58%),西部较东部改善更为明显;植被覆盖度变异类型以弱变异和中等变异为主,植被覆盖度变化类型以稳定型为主;(3)天山北坡区域植被覆盖度变化受海拔高度影响明显:随着海拔高度的上升,较低植被覆盖度比例呈现先上升后下降再次上升趋势,较高植被覆盖度则与之相反;海拔3880 m以上低植被覆盖度占绝对优势,较高的植被覆盖度占比逐渐下降直至几乎绝迹;(4)各等级植被覆盖度面积加权重心集中在沙湾县、石河子市、玛纳斯县及呼图壁县;并呈现由集中到相对分散的趋势。