唐家河保护区主要植被类型景观格局的梯度分析

在遥感图像基础上，利用GIS技术从景观指数方面定量分析了唐家河自然保护区主要植被类型在东西、南北和西北至东南3个方向上的梯度变化。结果表明：次生落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林与针叶林的梯度变化明显，并且在各方向上具有不同的变化特征。其中，常绿落叶阔叶混交林从西北至东南方向的梯度变化最为复杂， 斑块数量与面积分别呈“升—降—升—降”与“升—降—升”的波动变化趋势，而边界密度与平均最近距离呈先升后降的变化趋势，两端破碎度高但连接性好，中部相反。针叶林从北至南的梯度变化最为简单，斑块面积减少，破碎度与复杂度降低，南北两端分布较多，中部较少。唐家河自然保护区植被景观格局在不同方向上的梯度变化研究为地震后该地区的植被保护与管理提供重要指导意义。     

嘉陵江流域植被景观的空间格局特征

在遥感影像基础上利用景观指数从斑块特征、景观异质性、多样性与均匀性以及空间相互关系4个方面比较和分析了嘉陵江流域植被景观的空间格局特征。结果表明：“一年一熟作物田及耐寒经济作物田、落叶果树园” 在流域中的分布面积最大,是整个流域的基质,其它景观要素镶嵌其中。“亚热带常绿、落叶阔叶混交林”分布面积最小,分化程度最弱,异质性最低。 “裸地/城镇”的斑块间距最大,相似性程度低,聚合性弱,异质性最高。 “温带落叶阔叶林”的斑块间隔小,分布紧密,相似性程度高,聚合性强,但自然连接性较低。整个植被景观体现出要素众多、间隔紧密、自然连接性好、景观破碎化程度较高的分布特征,同时也反映出类型丰富、比例协调、均匀性和多样性程度较高的总体特点。     

基于时序NDVI数据的鄱阳湖流域常绿覆被季节性变化特征

选择位于红壤丘陵区的鄱阳湖流域作为研究对象，利用1 km×1 km分辨率的时序SPOT4 VEGETATION数据，对流域内典型土地覆被--常绿覆被的绿度值、峰值、谷值、年均NDVI(NDVI-I)和NDVI年内极差(NDVI MM)等特征值进行了提取。在此基础上，探讨了不同常绿覆被类型的NDVI指数年内季节变化规律。结果表明：时序NDVI指数基本上能够较好地刻画不同常绿覆被类型之间的差异性，植被指数NDVI特征值随覆被的类型及其生长状态有规律地变化，即NDVI年均值和最小值基本上按“常绿阔叶林＞常绿针阔叶混交林＞常绿针叶林＞常绿针叶-落叶混交林”的顺序变化；典型常绿阔叶林的NDVI指数年内变化曲线基本上没有大的起伏波动；常绿针叶林以及常绿针阔叶混交林占主导地位的常绿混交林NDVI指数年内变化比较和缓，但常在8月和11月有所波动；以常绿针叶林为主、但有较多落〖JP2〗叶林混杂其中的常绿混交林，其NDVI指数年内变化曲线基本上呈和缓的单峰型波动。     

庐山不同森林植被类型土壤碳库管理指数评价

土壤碳库管理指数(CPMI)是表征土壤碳库变化的一个重要量化指标,能够反映土壤的碳库变化和碳库质量。选取庐山8种森林植被类型土壤为研究对象,对其土壤有机碳库特征及碳库管理指数进行系统研究。结论表明:(1)土壤有机碳(SOC)主要分布于0~20 cm土层中,随着土层深度增加,不同森林植被类型下SOC含量急剧下降;在0~60 cm土层中,不同森林植被类型下SOC含量的平均值排序为:马尾松林常绿阔叶林灌丛针阔混交林常绿-落叶混交林黄山松林落叶阔叶林竹林。(2)不同森林植被类型下活性有机碳(ASOC)含量为0.24~0.57 g·kg–1,总有机碳(TOC)含量为9.72~14.74 g·kg–1,土壤碳库指数(CPI)为1.63~2.48,碳库活度(A)为0.019~0.062,碳库活度指数(AI)为0.388~1.265。不同森林植被类型下ASOC含量排序:落叶阔叶林黄山松林常绿-落叶阔叶混交林灌丛针阔混交林常绿阔叶林竹林马尾松林;不同森林植被类型下ASOC/TOC(%)排序:落叶阔叶林黄山松林常绿-落叶阔叶混交林竹林灌丛针阔混交林常绿阔叶林马尾松林;不同森林植被类型下CPMI排序为:落叶阔叶林黄山松林常绿-落叶阔叶混交林灌丛针阔混交林常绿阔叶林竹林马尾松林。     

基于C5.0决策树和时序HJ-1A/B CCD数据的神农架林区植被分类

我国神农架林区海拔高、气候复杂,森林类型多样,结构破碎,森林遥感分类难度较大。将2013年时间序列HJ-1A/B CCD遥感影像作为数据源,计算出植被指数(NDVI、DVI、RVI)和主成分第一分量(PC1),使用DEM数据生成地形因子(高程、坡度、坡向),构建植被分类时序因子集。运用C5.0决策树分类法将神农架林区植被细分为七类:针叶林;针阔混交林;落叶阔叶林;常绿和落叶阔叶混交林;常绿阔叶林;灌丛和草甸。结果表明:该方法的总体精度为72.7%,Kappa系数为0.67;在6~8月,针叶林、草甸和灌丛的植被指数明显低于常绿阔叶林、常绿和落叶阔叶混交林、落叶阔叶林和针阔混交林,对分类的贡献较大,称为植被分类的"窗口期"。PC1、NDVI和高程因子对神农架林地的区分度较高,而坡度、坡向和RVI因子对分类帮助不大。作为一种智能分类方法,C5.0决策树分类方法应用于30m分辨率的时间序列HJ-1A/B CCD数据,能够将地貌复杂的神农架林区植被分为七类,提高了类别精度,具有更高的应用价值。     

基于时序NDVI数据的鄱阳湖流域常绿覆被季节性变化特征

选择位于红壤丘陵区的鄱阳湖流域作为研究对象,利用1 km×1 km分辨率的时序SPOT4-VEGETATION数据,对流域内典型土地覆被--常绿覆被的绿度值、峰值、谷值、年均NDVI(NDVI-I)和NDVl年内极差(NDVIMM)等特征值进行了提取.在此基础上,探讨了不同常绿覆被类型的NDVI指数年内季节变化规律.结果表明:时序NDVI指数基本上能够较好地刻画不同常绿覆被类型之间的差异性,植被指数NDVI特征值随覆被的类型及其生长状态有规律地变化,即NDVI年均值和最小值基本上按"常绿阔叶林＞常绿针阔叶混交林＞常绿针叶林＞常绿针叶一落叶混交林"的顺序变化;典型常绿阔叶林的NDVI指数年内变化曲线基本上没有大的起伏波动;常绿针叶林以及常绿针阔叶混交林占主导地位的常绿混交林NDVI指数年内变化比较和缓,但常在8月和11月有所波动;以常绿针叶林为主、但有较多落叶林混杂其中的常绿混交林,其NDVI指数年内变化曲线基本上呈和缓的单峰型波动.     

基于MODIS数据的安徽省植被水分利用效率时空变化及影响因素

水分利用效率是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标。基于MODIS数据、土地覆盖类型数据和气象数据,估算安徽省植被水分利用效率(WUE）,采用趋势分析法和相关分析法对安徽省2000~2014年植被WUE的时空格局、变化趋势及影响因素进行研究。研究表明:（1）不同植被类型的WUE年均值差异明显,常绿阔叶林和常绿针叶林的WUE均值较高,分别达到1.66和1.69 gC?mm-1?m-2,而耕地的年均WUE最低,各植被类型的年均WUE按照“常绿针叶林>常绿阔叶林>灌木>草地>落叶阔叶林>针阔混交林>耕地”的顺序递减。植被年均WUE具有较强的空间分异性规律,整体上呈现南北高中间低的趋势,植被WUE的高值区主要分布在大别山区和皖南山区,分布范围与常绿针叶林、常绿阔叶林的分布范围基本一致。（2）安徽省2000~2014年植被WUE年内变化呈现出“增加-减小-增加-减小”的M状“双峰型”趋势,具有明显的季节差异,呈现出春季＞秋季＞夏季＞冬季的特征,各季节植被WUE的均值分别占植被WUE的32.58%、24.91%、29.27%、13.24%。（3）安徽省植被WUE动态变化受到降水影响显著的区域占比3.88%;气温显著影响的区域占比2.19%;降水显著影响的地区主要分布在林地范围内,温度显著影响的地区则位于耕地范围内,降水和气温综合显著影响所占面积最小,为0.11%;而植被WUE受气温和降水影响均不显著占比为93.82%;整体上,安徽省大部分地区的植被WUE变化主要受非气候因素影响。     

江西庐山自然保护区主要森林植被水土保持功能评价

随着环境压力的与日俱增以及森林过度采伐带来的生态危机的加剧,森林生态系统控制水土流失与涵养水源功能的量化及机理研究已成为各国生态学家、林学家、水土保持学家共同关注的课题。以江西庐山自然保护区的6种主要森林植被为研究对象,基于野外调查和室内实验获取的相关数据,采用层次分析法,选取郁闭度、丰富度指数、土壤容重、毛管孔隙度、土壤稳渗速率、枯落物储量、枯落物分解强度、海拔、坡度等15个指标构建多层次多指标的水土保持功能评价体系,根据层次总排序结果,分别计算出各指标的权重,并利用线型评分函数求出各森林植被类型水土保持功能的综合评价值,即6种主要森林植被类型水土保持功能排序为:常绿阔叶林玉山竹林常绿-落叶阔叶混交林落叶阔叶林黄山松林马尾松林。     

赣江河岸带植被的数量分析

河岸带是河流-陆地生态系统的重要生态交错带,具有独特的生态系统结构和功能。基于植物群落的野外标准样方调查,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)的多元分析方法,对赣江河岸带植物群落进行数量分类与排序。TWINSPAN将所调查的109个样方分为7组。DCA排序将TWINSPAN分成7组的第1和2组合成了一个植被类型,其余类型与TWINSPAN分类的结果比较一致。结合分类与排序结果,可将赣江河岸带植被分为6个植被类型：河岸带草丛、河岸落叶阔叶群落、河漫滩草甸、河岸常绿阔叶林、河岸针阔混交林、岗地马尾松林,这6个植被类型在赣江河岸带有明显的分布格局。赣江河岸带植被为典型的隐域性植被,然而其物种组成又兼具中亚热带常绿阔叶林地带的烙印。受人为活动影响,河岸带植被结构及其功能均发生退化。因此,亟需加强河岸带恢复重建和生态系统管理     

四川省甘孜州松茸栖息地动态变化研究

应用3S技术结合野外调查,对甘孜州松茸栖息地10 a间（1994~2004）的动态变化特征进行综合分析。结果表明：（1）根据建群种的生活型可将松茸栖息地划分为3大栖息地类型（12个群系）,分别为硬叶常绿阔叶林栖息地、针阔叶混交林栖息地以及针叶林栖息地;（2）松茸栖息地破碎化整体上呈增加趋势,主要表现为最大斑块指数减小,斑块边界总密度、形状指数及多样性指数增大;（3）至2004年松茸栖息地总面积达1 728 96309 hm2,较1994年面积增加4329%;新增川滇高山栎川西云杉混交林和高山松黄背栎混交林两大斑块类型,面积分别为409 95468 hm2和24 61428 hm2;栖息地面积、类型及数量的增加,对破碎化的发展速度起到一定的延缓作用;（4）鳞皮冷杉林、高山松林、川滇高山栎川西云杉混交林以及高山栎鳞皮冷杉混交林为栖息地的优势斑块类型,有必要对其乔木层片与灌木层片中栎类植物的组成比例进行调整,改善栖息地环境质量     

庐山不同森林植被类型土壤特性及其健康评价

土壤作为森林生态系统的一个重要因子,评价森林土壤健康状况对森林健康的维护经营以及森林系统功能的发挥具有重要意义。在系统调查和分析庐山8种森林植被类型土壤特性的基础上,评价指标分别从物种多样性以及不同的森林土壤特性中进行筛选,包括物种多样性系数、枯落物层厚度、腐殖质层厚度、土层厚度、容重、粘粒含量、有机质、p H值、阳离子交换量、全氮、水解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶活性等指标,基于SPSS19.0软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重,应用合适的土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,最后通过加权综合法,计算其土壤健康指数,并对不同森林植被类型土壤健康状况进行评价。结果表明,8种森林植被类型下最终的土壤健康指数大小排序为:针阔混交林(0.78)常-落混交林(0.72)灌丛(0.69)常绿阔叶林(0.67)落叶阔叶林(0.64)竹林(0.59)马尾松林(0.53)黄山松林(0.46)。     

三峡库区建坝前后森林生态系统服务动态

基于六期Landsat TM/ETM+/OLI影像数据,利用生态系统服务功能评估规范及GIS空间统计方法,对三峡库区1990~2015年间森林生态系统服务价值动态变化进行分析。结果表明：三峡库区森林面积与森林覆盖率逐年增加,森林面积增长率71.04%,森林覆盖率由31.27%增加到53.48%。库区整体的森林类型结构比较稳定,表现为针叶林>混交林>灌木林>阔叶林。时间上,三峡库区森林生态系统服务价值呈上升趋势,具体表现为快-慢-快的增长特征。三峡库区单位面积森林生态系统服务价值在总体增长趋势下出现局部负增长趋势,各森林类型的单位面积价值与三峡库区整体的单位面积价值有着相同的变化趋势,均表现为增加-减少-增加的变化特征。三峡库区各类型服务价值的贡献表现为：涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质>森林防护。空间上,1990~2015年,三峡库区森林生态系统服务价值的地域分布大致以巫溪至武隆一线为界,呈现出东南高、西北低的特征。1990~2015年三峡库区森林生态系统服务价值变化幅度呈现出“西增加快,东增趋缓”的格局特点。     

三峡库区不同林型土壤的入渗能力研究

利用环刀入渗法,观测了三峡库区山地不同海拔地段森林土壤的入渗过程,对比分析了典型林型下土壤各发生层的入渗率和常用入渗模型的适宜性。结果表明：不同林型下土壤入渗能力的差异在各发生层内表现不一致;腐殖质层和淋溶淀积层的入渗率差异相似,温性落叶阔叶林山地棕壤<常绿落叶阔叶混交林山地黄棕壤<暖性针叶林山地黄壤,入渗主要受土壤质地的影响,质地较重的粉壤土入渗能力比质地较轻的砂质黄壤差;母质层则相反,山地棕壤>山地黄棕壤>山地黄壤,黄壤母质风化度低,土壤密度大,渗透性能较差;同一林型土壤的不同发生层相比较,山地棕壤和山地黄棕壤的入渗能力随土层深度增加而增大,腐殖质层<淋溶淀积层<母质层,而山地黄壤则呈相反趋势。温性落叶阔叶林山地棕壤和常绿落叶阔叶混交林山地黄棕壤的入渗率随时间下降明显,而暖性针叶林山地黄壤降低幅度较小,趋于稳定入渗的时间较短。入渗曲线拟合显示,Horton方程对3种森林土壤入渗过程的模拟效果较好,是描述三峡库区森林土壤入渗过程的适宜模型     

亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种幼苗功能性状差异研究

以湖南八大公山25 hm~2常绿落叶阔叶混交林动态监测样地中24个常见物种为研究对象,按照不同生长阶段(H_1:5≤H20 cm、H_2:20≤H40 cm、H_3:40≤H80 cm、H_4:80≤H130 cm、H_5:H≥130 cm且DBH1 cm)获取了826株幼苗并测量了叶片和茎干功能性状,分析了不同生长阶段、冠层和叶片习性幼苗功能性状变异,以及不同功能性状对幼苗存活的影响。结果表明:(1)幼苗功能性状在不同生长阶段差异显著,随着幼苗生长,比叶面积(SLA)、叶片碳氮比(C/N)呈现下降趋势,比茎密度(SSD)、叶柄长度(PL)、叶片氮磷比(N/P)和叶绿素含量(Chl)呈现升高趋势;(2)SLA在灌木层、亚乔木层和乔木层间无明显变化,叶片厚度(LT)、Chl和N/P在3个冠层间变化显著,SSD和PL均在灌木层和乔木层间无明显变化,C/N在灌木层和亚乔木层间无明显差异;(3)常绿树种幼苗具有较高的Chl和LT,落叶树种幼苗具有较高的SLA、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)和PL;(4)个体大小对幼苗存活具有显著正效应,LPC促进落叶树种幼苗存活,抑制常绿树种幼苗存活。在植物生活史早期,不同功能群植物针对林下低光环境采取了不同生长适应策略,不同生长阶段幼苗也根据光环境的改变调整自身功能性状。另外,八大公山常绿落叶阔叶混交林中幼苗的生长主要受氮素限制,且这种限制作用随着幼苗生长逐渐减弱。     

Applications of a hydro-biogeochemical model and long-term simulations of the effects of logging in forested watersheds

We simulated hydrological and biogeochemical responses to logging in a forested watershed to determine the vulnerability and/or resiliency of the forest ecosystems in the Lake Shumarinai Basin in northern Hokkaido, Japan. We used a biogeochemical model (PnET-CN) and a rainfall–runoff model (HYCYMODEL) to predict ecosystem responses. The PnET-CN model simulated well the observed NO₃ ⁻ concentrations in streamwater, particularly at high concentrations during snowmelt; however, the model could not simulate small increases in NO₃ ⁻ during the summer. By considering hydrological processes within the watershed and combining the model with the HYCYMODEL (PnET + HYCYMODEL), the seasonality of streamwater NO₃ ⁻ concentrations was better simulated. Using these models, the long-term effects of logging were simulated for coniferous, deciduous, and mixed forests. NO₃ ⁻ concentrations in streamwater increased in response to the logging disturbance in both coniferous and deciduous forests. In the coniferous forest, NO₃ ⁻ concentrations reached a maximum 10 years after logging, and high concentrations persisted for 30 years. In contrast, NO₃ ⁻ concentrations in the deciduous forest reached a maximum within 3–4 years and recovered to pre-disturbance levels after 15 years. We also used the models to determine the effects of different sizes and types (coniferous, deciduous, and mixed forest) of logging areas on Lake Shumarinai. The model results indicated that large areas of cutting require more than 100 years for complete lake recovery. Whereas the annual discharge to the lake minimally increased, the annual NO₃ ⁻ load greatly increased. Our simulation results elucidate the vulnerability and resiliency of forest ecosystems and provide valuable information for ecosystem management.     

Vegetation distribution on Tibetan Plateau under climate change scenario

The impact of climate change on distribution of vegetation is an important aspect in studies on the responses of ecosystems to the climate change. Particularly in the sensitive environments of the Tibetan Plateau, vegetation distribution may be significantly affected by climate change. In this research, the coupled biogeography and biogeochemistry model, BIOME4, was modified according to the features of vegetation distribution on the Plateau, and the Kappa statistic was used to evaluate the modeling results by comparing the simulated vegetation distribution with the existing 1:1,000,000 vegetation map of China. The comparison showed that modified model was appropriate for simulating the overall vegetation distribution on the Plateau. With the improved BIOME4 model, possible changes in the vegetation distribution were simulated under climate change scenarios. The simulated results suggest that alpine meadows, steppes, and alpine sparse/cushion vegetation and deserts would shrink, while shrubs, broad-leaved forests, coniferous-broad-leaved mixed forests, and coniferous forests would expand. Among these types, shrubs, alpine meadows, and steppes would change the most. The shrubs vegetation would expand toward the northwest, replacing most alpine meadows and part of steppes, and thus causing their shrinkages. Yet broad-leaved forests and coniferous-broad-leaved mixed forests demonstrated smaller changes in their distributions. For all the forest types, the area of coniferous forests would increase the most by spreading to the interior of the Plateau.