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黄土高原不同植被覆被类型NDVI对气候变化的响应

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生态学报 2020年第2期40卷 678-691页

作者：刘静温仲明刚成诚中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

植被与气候是目前研究生态与环境的重要内容。为探究黄土高原地区植被与气候因子之间的响应机制,利用线性趋势分析、Pearson相关分析、多元线性回归模型以及通径分析的方法,对黄土高原2000—2015年全区和不同植被覆被类型区内NDVI与气... 详细信息

植被与气候是目前研究生态与环境的重要内容。为探究黄土高原地区植被与气候因子之间的响应机制,利用线性趋势分析、Pearson相关分析、多元线性回归模型以及通径分析的方法,对黄土高原2000—2015年全区和不同植被覆被类型区内NDVI与气候因子的变化趋势以及相互作用关系进行分析。植被覆被分类数据和植被指数数据分别来源于ESA CCI-LC(The European Space Agency Climate Change Initiative Land Cover)以及MODND1T/NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)。结果表明:(1)2000—2015年黄土高原全区植被年NDVImax显著增加的区域占总面积的74.25%,不同植被覆被类型年NDVImax分别为常绿阔叶林>常绿针叶林>落叶阔叶林>落叶针叶林>镶嵌草地>农田>镶嵌林地>草地>灌木,并且都呈显著增加趋势,其中常绿阔叶林和农田增加幅度最大,为0.012/a。(2)黄土高原全区NDVI与气温、日照、降水和相对湿度等气候因子之间没有显著相关性,但在不同植被覆被类型区,气候因子对NDVI存在显著作用,且不同植被覆被类型差异明显。(3)在全区和不同植被覆被类型区NDVI仅对降水的响应比较一致,气温无论在整个区域尺度还是不同植被覆被类型区对植被的影响均不显著。(4)常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿针叶林及镶嵌林地等以乔木为主的植被覆被类型受年均相对湿度和年总日照时数的显著负效应驱动,草地、镶嵌草地等以草本为主的植被覆被类型则受到年总降水量的显著正效应影响。这说明对植被类型进行区分,更有利于揭示气候对植被的作用机制。

关键词：植被覆被类型 NDVI 气候变化黄土高原

基于随机森林模型的黄土高原草地净初级生产力时空格局及未来演变趋势模拟

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干旱区研究 2023年第1期40卷 123-131页

作者：刘欢欢陈印刘悦刚成诚西北农林科技大学草业与草原学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

准确估算草地净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是了解草地生态系统碳循环过程和科学评估草地对气候变化响应与适应机制的关键。以黄土高原草地生态系统为研究对象,基于1788个草地生物量数据及19个环境因子数据(包含气候、植... 详细信息

准确估算草地净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是了解草地生态系统碳循环过程和科学评估草地对气候变化响应与适应机制的关键。以黄土高原草地生态系统为研究对象,基于1788个草地生物量数据及19个环境因子数据(包含气候、植被、土壤和地形因子),利用随机森林模型模拟了2002—2020年黄土高原草地NPP的时空动态,并估算了共享社会经济路径(Shared Socioeconomic Pathway,SSPs)4个未来气候情景下,黄土高原草地NPP的未来演变趋势。结果表明:(1)随机森林模型的模拟精度较好,可用于黄土高原草地NPP估算;(2)黄土高原草地NPP在空间上整体呈现“东南高西北低”的空间分布特征,年均值为276.55 g C·m-2,其中陕西关中地区草地NPP最高;(3)2002—2020年,黄土高原草地NPP总体呈现增加趋势,其中55.01%的区域草地NPP增加,主要集中在陕西关中地区、甘肃西部地区以及山西北部地区;(4)在气候暖湿化背景下,到本世纪末,黄土高原草地NPP均呈增加趋势,其中SSP585情景下草地NPP增加最多,SSP126情景下增加最少。利用随机森林模型能够较好模拟黄土高原草地NPP时空格局及未来演变趋势,为黄土高原草地生态系统保护及可持续发展提供数据支持。

关键词：草地生态系统净初级生产力随机森林共享社会经济路径黄土高原

1982—2010年中国草地净初级生产力时空动态及其与气候因子的关系

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生态学报 2017年第13期37卷 4335-4345页

作者：周伟牟凤云刚成诚官冬杰何锦峰李建龙重庆交通大学建筑与城市规划学院重庆400074 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 南京大学生命科学学院南京210093

植被净初级生产力(NPP)及其与气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。论文基于长时间序列遥感数据和气象数据,通过光能利用率模型(Carnegie-Ames-Stanford approach,CASA模型)模拟了1982—2010年中国草地NPP,进而分析其时空变化... 详细信息

植被净初级生产力(NPP)及其与气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。论文基于长时间序列遥感数据和气象数据,通过光能利用率模型(Carnegie-Ames-Stanford approach,CASA模型)模拟了1982—2010年中国草地NPP,进而分析其时空变化特征及其与气候水热因子的相关性。结果表明:(1)1982—2010年中国草地年平均NPP为282.0 g C m-2a-1,年总NPP的多年平均值为988.3 Tg C;空间分布上呈现东南部高西北部低的特征。(2)近30年中国草地NPP增加速率为0.6 g C m-2a-1,呈增加趋势的面积占中国草地总面积的67.2%;总体上,中国草地NPP呈极显著和显著增加的比例(35.8%、8.0%)大于呈极显著和显著减少的比例(5.8%、4.8%);NPP明显增加的区域主要包括青藏高原西部、阿拉善高原、新疆西部;明显降低的区域主要分布在内蒙古地区;不同年代际和不同草地类型的NPP变化趋势差异明显。(3)草地NPP与降水量的相关性高于与温度的相关性。不同草地类型NPP对气温、降水量的响应程度不同,其中温性荒漠草原、温性草原、温性草甸草原的NPP与降水量均达到显著正相关(P<0.05)。

关键词：草地净初级生产力时空动态气温降水量耦合关系分析

1982-2010年中国草地覆盖度的时空动态及其对气候变化的响应

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地理学报 2014年第1期69卷 15-30页

作者：周伟刚成诚李建龙章超斌穆少杰孙政国南京大学生命科学学院南京210093 南京农业大学动物科技学院南京210095

基于1982-2006年的GIMMS NDVI数据和2001-2010年的MODIS NDVI数据反演中国草地覆盖度的空间格局和变化趋势,结合1982-2010年中国气象站点气温和降水数据,分别从不同时空尺度和不同草地类型上分析中国草地覆盖度的年际和月际变化对气候... 详细信息

基于1982-2006年的GIMMS NDVI数据和2001-2010年的MODIS NDVI数据反演中国草地覆盖度的空间格局和变化趋势,结合1982-2010年中国气象站点气温和降水数据,分别从不同时空尺度和不同草地类型上分析中国草地覆盖度的年际和月际变化对气候变化的响应。结果表明:(1)1982-2010年间中国草地分布区气温呈上升趋势(0.04oC/年),降水量呈减少趋势(-0.39 mm/年),西北干旱区气候暖湿化趋势明显。(2)中国草地覆盖度空间上呈现东南高西北低的特征,29年间草地覆盖度平均值为34%,坡面草地覆盖度最高为61.4%,荒漠草地覆盖度最低为17.1%。(3)29年间中国草地覆盖度总体呈现上升趋势,平均为0.17%/年,西北干旱和青藏高原地区草地覆盖度增加趋势明显。坡面草地覆盖度增加趋势最明显,平均值为0.27%/年,平原草地和草甸增加趋势较小,平均值仅为0.11%/年和0.10%/年。总体上,中国草地覆盖度呈极显著增加(46.03%)和显著增加的面积比例(11%)大于极显著减少(4.1%)和显著减少的面积比例(3.24%)。(4)从年际变化上,草地覆盖度与气温和降水量均呈不显著正相关(R=0.21;R=0.1);从不同草地类型上,荒漠草地和平原草地覆盖度受降水量影响较大,而高山亚高山草甸、高山亚高山草地、坡面草地和草甸覆盖度与温度相关性较大。(5)从月际变化上,草地覆盖度与当月气温、降水量具有显著的相关性(R=0.80;R=0.76),表明水热因子的季节波动对牧草生长的影响更大;并且所有类型植被覆盖度与前一月气温和降水量的相关系数最大,表现出明显的时滞效应。

关键词：草地覆盖度气温降水时空动态相关性滞后效应

利用不同化学方法处理水蜜桃保鲜效果的对比研究

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食品科学 2012年第6期33卷 269-273页

作者：刚成诚李建龙王亦佳陈奕兆范娟南京大学生命科学学院江苏南京210093

以江苏省张家港市凤凰镇的凤凰水蜜桃(Prunus persica)为实验材料,在冷藏条件下,研究了分别用质量分数2%的CaCl2、0.3g/L水杨酸、0.5g/L赤霉素对凤凰水蜜桃浸泡15min的保鲜效果,并对其结果进行比较。结果表明:经过处理后的水蜜桃各种指... 详细信息

以江苏省张家港市凤凰镇的凤凰水蜜桃(Prunus persica)为实验材料,在冷藏条件下,研究了分别用质量分数2%的CaCl2、0.3g/L水杨酸、0.5g/L赤霉素对凤凰水蜜桃浸泡15min的保鲜效果,并对其结果进行比较。结果表明:经过处理后的水蜜桃各种指标都好于对照组,说明以上3种化学方法均起到了保鲜作用,CaCl2处理在保持果实硬度、可溶性固形物,降低细胞膜透性、丙二醛含量和抑制多酚氧化酶活性方面要好于其他处理;水杨酸处理在保持可溶性糖含量,抑制呼吸强度方面要好于其他处理;赤霉素处理保鲜效果不如其他2种处理效果明显。此外,由于CaCl2通过果实体内的生理生化反应来发挥作用,无环境污染,因此符合食品安全的要求,而且方便获得,成本较低,所以利用CaCl2处理水蜜桃是经济实用、有效可行的最佳的化学保鲜方法。

关键词：凤凰水蜜桃水杨酸氯化钙赤霉素化学保鲜方法

不同生育时期玉米秸秆酸解还原糖产量变化及工艺条件优化

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江苏农业科学 2011年第2期39卷 377-379页

作者：范娟李建龙余醉李鹤刚成诚周红南京大学生命科学学院江苏南京210093

为了确定酸解预处理秸秆还原糖产量较高的玉米生育时期,为乙醇发酵生产提供较优原料,以"渝单8号"玉米为材料,采用DNS法测定不同稀硫酸预处理和酶解条件下拔节期、抽雄期、抽丝期、乳熟期、成熟期秸秆的总还原糖产量。对水解温度、水解... 详细信息

为了确定酸解预处理秸秆还原糖产量较高的玉米生育时期,为乙醇发酵生产提供较优原料,以"渝单8号"玉米为材料,采用DNS法测定不同稀硫酸预处理和酶解条件下拔节期、抽雄期、抽丝期、乳熟期、成熟期秸秆的总还原糖产量。对水解温度、水解时间、稀硫酸体积分数、固液质量比进行单因素试验,再通过正交试验优化预处理条件。结果表明:在稀硫酸预处理条件下,抽丝期的玉米秸秆总还原糖产量较高,更适合乙醇发酵生产;在处理温度110℃、处理时间40 m in、硫酸体积分数2%、固液质量比1∶15的最优预处理条件下,还原糖产量达549.42 mg/g。

关键词：玉米生育时期秸秆稀酸预处理还原糖产量工艺条件

欧亚大陆草原带1982-2008年间净初级生产力时空动态及其对气候变化响应研究

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草业学报 2017年第1期26卷 1-12页

作者：陈奕兆李建龙孙政国刚成诚南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 南京大学生命科学院江苏南京210093 南京农业大学草业学院江苏南京210095 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

欧亚大陆草原带主要包括哈萨克草原和蒙古草原,是世界上最大的过渡生态系统。同时该区域属于典型的干旱半干旱地带,因此对气候变化较为敏感。但是,针对该区域的净初级生产力(net primary productivity,NPP)研究尚有诸多不足,特别是哈萨... 详细信息

欧亚大陆草原带主要包括哈萨克草原和蒙古草原,是世界上最大的过渡生态系统。同时该区域属于典型的干旱半干旱地带,因此对气候变化较为敏感。但是,针对该区域的净初级生产力(net primary productivity,NPP)研究尚有诸多不足,特别是哈萨克草原。本研究在原有BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型的基础上,对光合最大羧化效率(Vc,max)和自氧呼吸等过程算法进行了优化,以地面实测样方数据对改进后的模型进行精度验证,进而利用改进后的BEPS模型模拟了1982-2008年间的欧亚大陆草原带植被净初级生产力。结果表明,改进的BEPS模型与3个地区(哈萨克斯坦,内蒙古和新疆)的样地观测数据相比均具有较好的拟合精度,且预测能力较原有BEPS模型均有一定程度的提升;27年间,区域内NPP的平均值为120g C/m2,其中蒙古草原为116.9g C/m2,哈萨克草原为122g C/m2。在区域暖干化的背景下,蒙古草原的NPP呈现上升趋势,而哈萨克草原则在前苏联解体前后先上升后下降。区域内草地主要与年降水具有显著的正相关关系,而对温度的响应普遍较弱,表明降水是该区域植被生长的主要气候影响因子。

关键词：欧亚大陆草原带 BEPS模型净初级生产力气候变化

2001-2010年内蒙古植被覆盖度时空变化特征

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地理学报 2012年第9期67卷 1255-1268页

作者：穆少杰李建龙陈奕兆刚成诚周伟居为民南京大学生命科学学院南京210093 南京大学国际地球系统科学研究所南京210093

基于MODIS-NDVI遥感数据反演了内蒙古地区2001-2010年植被覆盖度的空间格局和变化规律,并结合该地区同期降雨量和温度数据,分别从不同空间和时间尺度上分析了森林生态区、草原生态区和荒漠生态区植被的年际变化和月际变化对气候变化的... 详细信息

基于MODIS-NDVI遥感数据反演了内蒙古地区2001-2010年植被覆盖度的空间格局和变化规律,并结合该地区同期降雨量和温度数据,分别从不同空间和时间尺度上分析了森林生态区、草原生态区和荒漠生态区植被的年际变化和月际变化对气候变化的响应。结果表明:(1)内蒙古植被覆盖度在空间上呈现东高西低的分布特征,自西向东的变化速率为0.2/10°N,10年间森林、草原和荒漠生态区的年均植被覆盖度分别为0.57、0.4和0.16;(2)2001-2010年,内蒙古植被覆盖度总体上呈上升趋势,研究区内植被覆盖度极显著增加和显著增加的面积分别占总面积的11.25%和29.13%,二者之和大于植被覆盖度极显著减少和显著减少的面积比例之和,后者分别为7.65%和26.61%;(3)在年际水平上,内蒙古植被生长总体上与降雨量的关系更加密切,而在月际水平上,降雨量和温度对植被生长的影响作用相当,说明年内植被生长更依赖于水热组合的共同作用,而与单一气候因子的相关性降低;(4)森林生态区植被覆盖度在年/月际水平上均与温度的相关性较强,荒漠生态区植被覆盖度在年/月际水平上均与降雨量相关性较强,而草原生态区植被覆盖度在年际水平上主要受降雨影响,在月际水平上与二者相关性相当;(5)草原区月植被覆盖度对降雨量的响应存在时滞效应。

关键词：内蒙古植被覆盖度降雨量温度相关性

降雨和植被因子对延河流域土壤侵蚀影响的定量评估

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水土保持通报 2021年第2期41卷 35-42,F0003页

作者：刘悦刚成诚温仲明陈同德西北农林科技大学草业与草原学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

[目的]进一步明确降雨和植被因子在土壤侵蚀过程中的作用,为水土保持措施的制定和生态工程的成效评价提供科学依据。[方法]基于气候数据、Landsat遥感影像和DEM数据,通过设置“自然状态”、“降雨因子(降雨侵蚀力R)固定—植被因子(植被... 详细信息

[目的]进一步明确降雨和植被因子在土壤侵蚀过程中的作用,为水土保持措施的制定和生态工程的成效评价提供科学依据。[方法]基于气候数据、Landsat遥感影像和DEM数据,通过设置“自然状态”、“降雨因子(降雨侵蚀力R)固定—植被因子(植被覆盖管理因子C)变化”和“C固定-R变化”3种情景,利用修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)分析2000—2018年延河流域土壤侵蚀强度时空动态,并定量评估降雨和植被因子对土壤侵蚀的相对贡献。[结果]①在自然状态和R固定-C变化的情况下,2000—2018年延河流域土壤侵蚀模数均呈现下降的趋势,而在C固定-R变化的情况下,土壤侵蚀模数呈现上升的趋势;②2000—2018年,在自然状态和R固定-C变化的情景中,延河流域强烈、极强烈和剧烈土壤侵蚀的面积均呈现下降的趋势,主要分布在延河的中、下游地区;③在2000—2018年,植被因子有效地抑制了土壤侵蚀强度的增加,其正向贡献率为77.20%,而降雨因子则对控制土壤侵蚀起负作用,贡献率为22.80%。[结论]植被因子是延河流域土壤侵蚀量下降的主导和控制因子,上游地区土壤侵蚀强度仍较高,未来应加强水土保持措施,合理配置植被资源。

关键词：土壤侵蚀植被恢复定量评估结构化植被指数延河流域