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基于3种遥感指数的2000~2020年尼泊尔地区植被生长动态的对比

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环境科学 2024年第10期45卷 5924-5930页

作者：刘子源周德成郝璐樊江文张良侠南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室江苏省农业气象重点实验室南京210044 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

遥感指数被广泛用于监测气候变化和人类活动影响下植被生长动态,但基于不同类型遥感指数监测山区植被动态的一致性尚不清楚.本文以尼泊尔地区为例,对比研究了最常用3类遥感指数[归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)和净初级生产力(NP... 详细信息

遥感指数被广泛用于监测气候变化和人类活动影响下植被生长动态,但基于不同类型遥感指数监测山区植被动态的一致性尚不清楚.本文以尼泊尔地区为例,对比研究了最常用3类遥感指数[归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)和净初级生产力(NPP)]量化山区植被生长动态的时空一致性.结果表明:①不同遥感指数多年平均值的空间分布格局差异较大,尤其是低海拔地区,NDVI、LAI和NPP的最高值分别出现在低山区、中山区和高山区;②从长期变化趋势来看,3种遥感指数整体均呈现增加趋势,但NDVI呈现增加趋势的面积占比(82%)明显大于NPP和LAI(58%和56%);③随海拔增加,NDVI和LAI呈增加趋势的面积占比逐渐减小,NPP则呈现出先增加后减小的趋势;④像元尺度上,三者长期变化趋势完全一致(变化方向和显著性水平均相同)的面积占比仅9.6%.研究结果强调了遥感指数监测山区植被动态的极大不确定性和发展更为稳健遥感数据产品的重要性.

关键词：山地植被动态遥感指数完整海拔梯度尼泊尔

三江源国家公园NPP长时序时空变化多模型集成分析

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地理学报 2024年第9期79卷 2356-2371页

作者：刘畅任小丽张黎王军邦赵亮何洪林徐茜张梦宇曾纳高超中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 国家生态科学数据中心北京100101 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430074 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 中国科学院西北高原生物研究所西宁810001 中国科学院大学北京100049 浙江农林大学环境与资源学院杭州311300

三江源国家公园位于青藏高原腹地,拥有独特气候和丰富物种基因,在生态系统中具有特殊地位。然而,气候变化和人类活动的影响使其面临生态挑战。准确监测三江源国家公园植被净初级生产力(NPP)的时空变化对于促进生态环境的保护和改善至关... 详细信息

三江源国家公园位于青藏高原腹地,拥有独特气候和丰富物种基因,在生态系统中具有特殊地位。然而,气候变化和人类活动的影响使其面临生态挑战。准确监测三江源国家公园植被净初级生产力(NPP)的时空变化对于促进生态环境的保护和改善至关重要。模型模拟是陆地生态系统研究的重要方法,但模拟结果存在不确定性。多模型集成技术能够综合不同模型的优点,提高NPP模拟的准确性,为研究NPP长时序变化提供思路,同时为环境治理提供科学支持。本文应用多模型集成分析方法,结合4种生态系统过程模型CLM、DALEC、CEVSA和GLOPEM-CEVSA,分析三江源国家公园2000—2018年NPP的时空变化,并探讨气候因子对NPP变化的影响。结果表明:①2000—2018年三江源国家公园年均NPP为251.17 g C m^(-2)a^(-1),澜沧江源园区最大(267.24 g C m^(-2)a^(-1)),长江源园区最小(121.88 g C m^(-2)a^(-1)),黄河源园区居中(198.81 g C m^(-2)a^(-1)),NPP呈现自东南向西北递减的空间分布。②2000—2018年三江源平均NPP为222.00~298.02 g C m^(-2)a^(-1),年际变化呈显著增加趋势,增速为9.8 g C m^(-2)10a^(-1)。③气候因子对三江源NPP的影响存在区域差异性,长江源园区和黄河源园区主要受到气温和辐射的影响,澜沧江源园区还受降水的显著影响。本文研究结果将为三江源国家公园生态保护成效评估和科学管理提供技术支撑与决策依据。

关键词：植被净初级生产力多模型集成三江源国家公园时空变化

基于时空信息融合模型的2022年鄱阳湖湿地干旱过程监测分析

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1525-1536页

作者：罗佳欢严翼肖飞曹淑慧陈苗苗杜耘中南民族大学资源与环境学院资源转化与污染控制国家民委重点实验室武汉430074 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院环境与灾害监测评估湖北省重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049

2022年鄱阳湖流域发生自1951年有记录以来的严重干旱。为充分利用高时空分辨率影像探究鄱阳湖湿地干旱及生态响应过程,本文采用STNLFFM时空信息融合模型,融合了MODIS与Sentinel-2影像数据,构建出鄱阳湖2021-2022年平均时间间隔为15天的1... 详细信息

2022年鄱阳湖流域发生自1951年有记录以来的严重干旱。为充分利用高时空分辨率影像探究鄱阳湖湿地干旱及生态响应过程,本文采用STNLFFM时空信息融合模型,融合了MODIS与Sentinel-2影像数据,构建出鄱阳湖2021-2022年平均时间间隔为15天的10 m高时空分辨率归一化植被指数(NDVI)影像序列,对比分析了不同年份水体面积以及NDVI的时空变化,在此基础上探讨干旱可能造成的生态影响。结果表明:(1)2022年鄱阳湖干旱持续近3个月,退水时间比2021年提前约80天。2022年10月鄱阳湖最小水体面积为680 km^(2),较2021年同期减少约1900 km^(2),较2021年枯水期最小水体面积减少约337 km^(2)。2022年鄱阳湖湿地淹水时长小于90天的面积是2021年的3倍以上,约占总面积的30.77%。(2)2022年干旱过程中,湖区洲滩植被提前开始生长,NDVI均值在7月中旬之后迅速增大,较2021年同期均值最大相差0.27;到11月中旬,NDVI环境。湖区的碟形子湖具有较好的持水能力,对极端干旱具有较好的抵御作用。因此,本文建议在干旱期间,适当对湖区长势迅速的植被进行刈割,促使新芽萌发,保障候鸟的食源;开展高时空分辨率的水体连续变化过程监测和预测工作,以便及时救助非连通水体内被困的水生生物;对碟形子湖空间结构进行保护并适当给子湖补水,以保持碟形湖湿地生态系统的稳定性。

关键词：鄱阳湖湿地干旱时空信息融合归一化植被指数

地形对阿尔泰山草地植物群落物种多样性的影响

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中国草地学报 2024年第7期46卷 57-71页

作者：张西叶茂陈维龙曾国燕李苗苗潘晓婷贺清智新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 新疆干旱区湖泊环境与资源实验室新疆乌鲁木齐830054 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011

阿尔泰山草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,在维护生物多样性、涵养水源、保持水土等方面具有重要作用。本研究以布尔津林区草地为研究对象,采用典型样地调查法,分析了地形因子对植物群落物种多样性的影响。结果表明:(1)随着海拔升... 详细信息

阿尔泰山草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,在维护生物多样性、涵养水源、保持水土等方面具有重要作用。本研究以布尔津林区草地为研究对象,采用典型样地调查法,分析了地形因子对植物群落物种多样性的影响。结果表明:(1)随着海拔升高,草地植物群落物种丰富度、Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现先升高后降低再升高的趋势,Alatalo指数随着海拔升高呈现先降低后升高再降低的趋势。Shannon-Wiener指数和Simpson指数与海拔存在显著相关性,Margalef指数和Alatalo指数与海拔不存在显著相关性。(2)随着坡度逐渐增大,草地植物群落物种丰富度、Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现先升高后降低的“单峰”格局,Alatalo指数随着坡度增大呈现先降低后升高的“U”型格局。Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Alatalo指数与坡度存在显著相关性,Margalef指数与坡度不存在显著相关性。(3)不同坡向草地植物群落物种多样性明显不同,阴坡草地植物群落物种丰富度和物种多样性明显高于阳坡。Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Alatalo指数与坡向存在显著相关性,Simpson指数与坡向不存在显著相关性。以上结果可为布尔津林区草地植物群落物种多样性保护及可持续发展提供理论依据。

关键词：草地植物群落地形因子物种多样性布尔津林区

行星边界下的可持续食物系统评估及策略研究进展

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 394-405页

作者：王鸣雷史文娇中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

以资源环境可持续的方式满足日益增长的食物需求是一项全球性挑战,行星边界概念框架的提出从土地利用变化、淡水利用、氮磷循环和温室气体排放等维度为可持续食物系统研究提供了科学参考.本文在全球和中国尺度,总结了行星边界框架在可... 详细信息

以资源环境可持续的方式满足日益增长的食物需求是一项全球性挑战,行星边界概念框架的提出从土地利用变化、淡水利用、氮磷循环和温室气体排放等维度为可持续食物系统研究提供了科学参考.本文在全球和中国尺度,总结了行星边界框架在可持续食物系统研究中的阈值应用;基于以上阈值,评估了食物系统在耕地、淡水、氮、磷等资源利用和氮磷损失、温室气体排放等环境影响的可持续状况;梳理了改变饮食结构、改进技术和管理水平、减少食物损失浪费、优化农业生产布局等单一和综合管理策略在食物系统可持续方面的作用;最后,提出了未来可持续食物系统研究的发展方向,包括加强食物系统中各行星边界要素之间相互作用机制的研究、加强食物系统中各行星边界在国家和区域等的降尺度研究以及加强中国可持续食物系统政策制定的合理性等.本文能够为全球和中国未来可持续食物系统和农业土地利用管理提供理论基础和策略依据.

关键词：食物系统资源利用环境效应可持续策略行星边界

海河流域生态系统净初级生产力对气象干旱的响应与弹性

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植物生态学报 2024年

作者：黄砺成莫兴国中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室中国科学院大学资源与环境学院中国科学院大学中丹学院

干旱强度和频率上升严重威胁陆地生态系统结构和功能。为保证未来逆境下生态系统服务功能的正常发挥,生态系统生产力对气象干旱响应与弹性的时空特征亟待探究。该研究以海河流域2001–2018年标准化降水蒸散指数(SPEI)度量气象干旱,基于... 详细信息

干旱强度和频率上升严重威胁陆地生态系统结构和功能。为保证未来逆境下生态系统服务功能的正常发挥,生态系统生产力对气象干旱响应与弹性的时空特征亟待探究。该研究以海河流域2001–2018年标准化降水蒸散指数(SPEI)度量气象干旱,基于流域自然植被净初级生产力(NPP),分析NPP与SPEI的数量关系,评估自然植被的干旱风险及植被在干旱后呈现的弹性。结果显示:(1)海河流域自然植被NPP和NDVI在研究期内均呈显著上升趋势;(2)植被NPP对干旱的滞后时间呈草原、稀树草原郁闭灌丛>多树草原>落叶阔叶林>稀树草原>落叶-常绿混交林;(4)流域75%以上植被NPP明显偏低不超过1个月,弹性较强;森林类植被的弹性强于灌草类,两者年内变化趋势相反,年际均呈增长趋势;NPP响应和弹性特征随植被型和干旱强度而变。基于植被干旱风险和弹性调整造林还草措施,优化植被结构,提升物种多样性,可提高流域生态系统的稳定性。

关键词：气象干旱干旱风险弹性净初级生产力 SPEI 海河流域

白洋淀上游不同树龄侧柏人工林土壤水分运移过程对次降雨的响应

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生态学报 2024年

作者：叶鑫马英高光耀王洁中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程院重点实验室中国科学院大学资源与环境学院中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室陕西延安森林生态系统国家定位观测研究站保定市水土保持试验站

山区植被恢复能有效控制水土流失，但随树种恢复年限增加和极端降雨事件频发，森林土壤水分运移规律发生改变。研究不同林龄树种土壤水分对次降雨的响应规律，对山区植被建设和提升森林生态系统水源调蓄功能具有重要意义。选取白洋淀上... 详细信息

山区植被恢复能有效控制水土流失，但随树种恢复年限增加和极端降雨事件频发，森林土壤水分运移规律发生改变。研究不同林龄树种土壤水分对次降雨的响应规律，对山区植被建设和提升森林生态系统水源调蓄功能具有重要意义。选取白洋淀上游山区崇陵流域内两种典型人工侧柏林（90a成熟林和60a中龄林）为研究对象，于2021（极端丰水年）和2022（平水年）降雨集中时段实时监测了林地土壤层（0—100 cm）水分动态变化过程，研究侧柏人工林土壤水分运移过程对不同降雨事件的响应规律。结果表明：（1）成熟林和中龄林土壤水分对降雨的总响应次数均随土层加深而减小，在10 cm处最大，分别为31和34次。土壤水分峰值与峰值雨强的时间差随土层加深而增大，在100 cm处最大，分别为82 h和42 h。（2）降水入渗过程中不同林龄侧柏地的湿润锋运移速率(Vwf)和土壤含水量最大增幅(Δθmax)差异明显。成熟林Vwf和Δθmax随土壤深度增加而减小，而中龄林在50 cm以下土层湿润锋运移速率明显加快（深层比浅层快6.9 cm/h），土壤含水量最大增幅变大（深层比浅层增幅大0.021 m3/m3），且均大于成熟林（分别大出3.3 cm/h和0.037 m3/m3）。中龄侧柏林需要较小的降雨量（18.8 mm）即能入渗至100 cm土层，且入渗过程中优先流发生频繁。（3）次降雨事件下中龄侧柏林0—100 cm土壤储水量（W）增量显著大于成熟侧柏林，2021和2022年研究时段内降雨使中龄侧柏林W最大分别增加291 mm和234 mm，使成熟侧柏林最大增加199 mm和167mm。（4）降雨量和峰值雨强与响应次数、响应最大深度、土壤含水量最大增幅和湿润锋运移速率均呈显著正相关关系（P研究可为气候变化下白洋淀上游流域水土保持、洪涝灾害防御和森林生态系统可持续发展提供科学依据。

关键词：白洋淀上游侧柏林龄土壤水分降雨事件

基于生命周期评价的东南沿海农村生活污水处理环境影响研究

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环境科学学报 2024年第1期44卷 451-461页

作者：付博林向宇章雨柔成晙杰肖黎姗上海师范大学环境与地理科学学院上海200234 中国科学院城市环境研究所中国科学院城市污染物转化重点实验室厦门361021

污水处理系统是全球最大的温室气体排放源之一.我国污水处理能力极强,但农村生活污水处理率仍偏低.目前,城市污水处理厂的环境影响已得到广泛关注,而农村污水处理系统的全生命周期所产生的环境影响尚不清晰,减污降碳潜力还有待开展系统... 详细信息

污水处理系统是全球最大的温室气体排放源之一.我国污水处理能力极强,但农村生活污水处理率仍偏低.目前,城市污水处理厂的环境影响已得到广泛关注,而农村污水处理系统的全生命周期所产生的环境影响尚不清晰,减污降碳潜力还有待开展系统研究.因此,本研究以东南沿海农村地区的典型污水处理系统为研究对象,采用生命周期评价方法,评估其建造、运行和拆除全生命周期的环境影响,并利用情景分析探讨其减污降碳潜力.结果显示,该系统处理每吨污水的全球变暖潜力为2.19 kg CO_(2)-eq,建造、运行和拆除3个阶段分别占29.9%、62.3%和7.8%,主要来源于投加的化学药剂、消耗的建筑材料以及运行期间的耗电.运行阶段对生态系统、人体健康和资源3个终点指标的贡献都最高,建造阶段对终点指标的贡献为18.4%~39.0%,与集中式污水处理系统相比,农村分散式污水处理系统建造阶段的环境影响不可忽视.敏感性分析表明,该系统碳排放更容易受到管道系统的长度和建筑垃圾回收率的影响.情景分析表明,清洁电力情景具有最优的减污降碳潜力,未来该污水处理系统若在采用清洁电力的同时,实现污泥资源化处理,并提高建筑垃圾回收率,系统可最大碳减排约55.2%,还能额外降低对3个终点指标影响的36.2%~61.7%.本研究有助于为进一步改善农村人居环境和实施农村减污降碳提供科学依据.

关键词：生命周期评价污水处理温室气体减污降碳农村

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岩浆热液系统氟的富集与成矿

岩石学报 2024年第6期40卷 1943-1958页

作者：刘金宇舒启海张为张方方张玉光陈福川吴华英王庆飞邓军国家自然博物馆北京100050 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013

氟元素具有中等不相容性、强流体迁移性和挥发性,在岩浆作用和热液成矿等地质过程中扮演着重要角色。萤石(CaF 2)是自然界中最重要的含氟矿物之一,广泛应用于化工、航天、医药等重点领域,对国家战略安全、国民经济和社会发展有着深远影... 详细信息

氟元素具有中等不相容性、强流体迁移性和挥发性,在岩浆作用和热液成矿等地质过程中扮演着重要角色。萤石(CaF 2)是自然界中最重要的含氟矿物之一,广泛应用于化工、航天、医药等重点领域,对国家战略安全、国民经济和社会发展有着深远影响。本文系统总结了氟的地球化学性质、在地球上不同储库中的含量及其在岩浆和热液系统中的富集成矿机制,同时探讨了全球主要萤石成矿带的大地构造背景以及萤石矿床的成因分类等问题,得出如下认识:(1)地壳和地幔是氟主要的储库,全硅酸盐地球地幔和亏损地幔中氟含量较低,而交代地幔和陆壳(包括中酸性上地壳和下地壳镁铁质麻粒岩)相对富氟,其部分熔融形成的富氟岩浆为萤石成矿提供主要物质来源;(2)国内外对萤石矿床的分类存在不同。国外学者划分了三类萤石矿床:即与碳酸岩、碱性岩或高硅花岗岩相关的岩浆萤石矿床,由断裂控制的角砾状、脉状和与地层不整合相关的构造萤石矿床,以及层控沉积萤石矿床;而国内学者则依据主要控矿要素进行类型划分,包括沉积改造型和热液充填型等类型;(3)全球大规模的萤石成矿带通常呈线性或带状分布,其成因与大洋板块俯冲作用或大陆裂谷作用密切相关;(4)热液的pH值、温度、组成、含氟矿物在其中溶解度等因素显著影响热液中氟的富集和沉淀过程。由于氟在地质样品中含量相对较低,未来研究亟需提高测试分析能力;萤石矿床的定年具有挑战性,提高萤石定年的精度与准确性亦是未来研究的重点。

关键词：氟萤石矿床岩浆热液系统富集机制

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