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2001—2020年全球植被对极端气候的响应

应用生态学报 2024年第11期35卷 2992-3004页

作者：焦鹏华牛健植苗禹博李君宜王迪北京林业大学水土保持学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 国家林业和草原局林草调查规划院北京100083

探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征,对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林... 详细信息

探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征,对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林回归模型等方法,探究2001—2020年全球5种植被类型(北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原、农田)NDVI对23个极端气候指数的响应特征。结果表明:研究期间,全球NDVI总体呈增长趋势,增长趋势最显著的植被类型为北方森林和温带森林,最不显著的是农田。极端气候指数方面,除少部分极端高温和低温指数呈降低趋势外,其余指数均呈增长趋势。在不同植被区,对NDVI影响最大的极端气候指数不同。相关性分析表明,在北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原和农田区域,对NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、结冰天数、年降水总量、年降水总量、年降水总量;随机森林结果显示,对各植被区NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、热夜日数、霜冻天数、暖昼日数和寒冷时间持续指数。两种方法结果不同的原因在于相关性分析只反映变量间的线性关系,而随机森林回归模型可以捕捉更复杂的非线性关系。以上研究结果体现了全球植被对极端气候的响应具有显著的区域差异性和复杂性,这种差异性和复杂性可能是不同气候因子交互作用的结果。

关键词：极端气候全球植被归一化植被指数随机森林相关分析

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北京东灵山不同海拔辽东栎径向生长对气候的响应与适应差异

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生态学报 2025年

作者：周京京李宗善刘亚玲王冬梅陈少腾容庆北京林业大学水土保持学院国家林业和草原局水土保持与荒漠化防治重点实验室教育部林业生态工程研究中心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云南大学国际河流与生态安全研究院

在山地森林生态系统中，海拔是影响植被生长和分布的重要地形要素。为探究树木径向生长对气候变化的响应与适应特征随海拔梯度的变异规律，以北京市东灵山优势树种—辽东栎（Quercus wutaishanica）为研究对象，运用树木年轮学方法建立... 详细信息

在山地森林生态系统中，海拔是影响植被生长和分布的重要地形要素。为探究树木径向生长对气候变化的响应与适应特征随海拔梯度的变异规律，以北京市东灵山优势树种—辽东栎（Quercus wutaishanica）为研究对象，运用树木年轮学方法建立辽东栎标准年表，量化并比较不同海拔梯度下（800 m—1100 m—1400 m）辽东栎径向生长与气候因子的相关性以及应对极端干旱的生态弹性。研究结果表明：（1）随着海拔升高，辽东栎径向生长对气候因子的响应逐渐加强，与生长季的降水和标准化降水蒸散指数（SPEI）多呈正相关。低海拔区（800 m）辽东栎的气候敏感性极低，当年9月最低温度及降水对其生长的影响显著。中海拔区（1100 m）辽东栎的气候敏感性较低，其生长受到当年4—7月降水及SPEI的促进作用。高海拔区（1400 m）辽东栎的气候敏感性较高，温度升高对其生长的负影响显著，而当年5—8月降水及SPEI显著促进其生长；（2）随干旱程度加重，各海拔区辽东栎的生长均受到极端干旱的胁迫，呈现出抵抗力降低而恢复力升高的趋势。低海拔区辽东栎的抵抗力始终处于较高水平而恢复力处于较低水平，恢复力和弹性在重度干旱发生后明显增强，上升幅度分别为61.91%和31.9%。中海拔区辽东栎的抵抗力、恢复力和弹性均处于较高水平，表现出较好的生态适应性。高海拔区辽东栎的恢复力较高，抵抗力和弹性均处于较低水平且随干旱加重呈明显下降趋势，下降幅度分别为67.58%和38.83%，干旱胁迫对其生长的抑制作用更为显著。研究结果为预测气候变化背景下东灵山辽东栎随海拔梯度生长和分布的动态格局提供参考，对保护和管理山地森林具有重要意义。

关键词：树木年轮生长-气候响应生态弹性海拔梯度辽东栎

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基于PLUS模型的黄河中游多沙粗沙区土地利用变化模拟及驱动力分析

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水土保持研究 2024年第6期31卷 309-318页

作者：杜洲牛健植樊登星张卓佩杨智勇北京林业大学水土保持学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心北京100083

[目的]分析黄河中游多沙粗沙区土地利用演变规律及其驱动因素,探究不同情景下区域土地利用变化趋势,以期为保障区域生态安全及未来土地利用合理规划提供依据。[方法]基于2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,进行黄河中游多沙粗沙区... 详细信息

[目的]分析黄河中游多沙粗沙区土地利用演变规律及其驱动因素,探究不同情景下区域土地利用变化趋势,以期为保障区域生态安全及未来土地利用合理规划提供依据。[方法]基于2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,进行黄河中游多沙粗沙区土地利用变化特征及驱动力分析,并结合多情景设定,利用PLUS模型预测了2030年3种不同情景下区域土地利用空间格局。[结果]2000—2020年研究区土地利用变化总体趋势体现为耕地持续减少,林地、草地先增加后减少,水域和未利用地先减少后增加,建设用地持续增加;PLUS模型对2000—2020年区域土地利用变化的驱动力挖掘效果较好,其中建设用地的扩张受距县政府距离、GDP和距铁路距离等社会经济因子影响为主;自然发展情景下,耕地、林地和草地面积有所下降,水域、建设用地和未利用地的面积上升,经济建设情景下,建设用地大幅增加,对其他各类用地侵占作用显著,生态保护情景下,建设用地扩张得到有效约束,主要转入草地,面积缩减。林地、草地和水域面积明显上升,区域生态用地显著增加。[结论]不同发展情景下,黄河中游多沙粗沙区土地利用格局变化差异显著,区域未来土地利用规划应以可持续发展方式为导向,结合具体发展目标制定政策,注重典型生态脆弱区生态保护与经济建设的协调发展。

关键词： PLUS模型土地利用变化多情景模拟多沙粗沙区

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全球土壤含水量对植被和气候的响应

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生态学报 2025年第6期45卷 2682-2697页

作者：李君宜牛健植余新晓苗禹博王迪焦鹏华北京林业大学水土保持学院北京100083 中国林业科学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 国家林业和草原局林草调查规划院北京100013

气候、植被和土壤含水量(Soil Moisture,SM)的变化密切相关,分析长时间序列SM、植被覆盖、气温和降雨的变化以及植被、气候对SM的影响,有助于揭示全球变暖背景下土壤含水量-植被-大气间相互作用关系,为水资源短缺、土地退化、水资源保... 详细信息

气候、植被和土壤含水量(Soil Moisture,SM)的变化密切相关,分析长时间序列SM、植被覆盖、气温和降雨的变化以及植被、气候对SM的影响,有助于揭示全球变暖背景下土壤含水量-植被-大气间相互作用关系,为水资源短缺、土地退化、水资源保护等生态环境问题提供理论支持。以全球MODIS产品和ERA5-Land为数据源,获取2001—2020年0—7 cm土壤层中的含水量SM1、7—28 cm土壤层中的含水量SM2、28—100 cm土壤层中的含水量SM3、28—289 cm土壤层中的含水量SM4、降雨、气温和归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)时序数据集,采用Sen趋势分析(Theil-Sen Median)、非参数统计检验(Mann-Kendall)、偏相关分析和复相关分析等方法,探究全球不同干湿气候区SM、降雨、气温和NDVI的时空变化特征及SM对降雨、气温和NDVI的响应关系。结果显示:(1)近20年来,全球不同干湿气候区SM总体呈现下降趋势,植被覆盖总体呈上升趋势;降雨量具体表现为“增-减-增”的变化趋势;气温总体呈上升趋势。(2)不同干湿气候区,SM与降雨的相关性随土壤深度的增加而减弱;除湿润区外,SM与NDVI均在SM2土壤层呈现较高的偏相关关系;除SM1土壤层外,不同干湿气候区SM与气温呈显著的负相关关系;除极干旱区,SM随土壤深度的增加对气温的敏感性减弱。(3)通过复相关分析探究各因子的驱动区(共同驱动区、气候驱动区、植被驱动区),SM变化主要受气候和NDVI的共同影响,受NDVI主导的区域面积较少,随着土壤深度的加深受气候主导的区域面积逐渐减小。

关键词：土壤含水量(SM) 归一化植被指数(NDVI) 气候-土壤-植被全球相互作用

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黄河中游多沙粗沙区土壤侵蚀敏感性变化

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中国水土保持科学 2025年第2期23卷 55-65页

作者：王淼牛健植杨涛王迪苗禹博贾梦柔北京林业大学水土保持学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京100083 林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 国家林业和草原局林草调查规划院北京100714

黄河中游多沙粗沙区土壤侵蚀十分严重。为明晰区域土壤侵蚀发生的潜在几率,笔者应用修正通用土壤流失方程(RUSLE)与ArcGIS,综合评价土壤侵蚀敏感性(2010、2015和2020年),并识别敏感性关键因子。结果如下:1)研究区土壤侵蚀敏感性整体由... 详细信息

黄河中游多沙粗沙区土壤侵蚀十分严重。为明晰区域土壤侵蚀发生的潜在几率,笔者应用修正通用土壤流失方程(RUSLE)与ArcGIS,综合评价土壤侵蚀敏感性(2010、2015和2020年),并识别敏感性关键因子。结果如下:1)研究区土壤侵蚀敏感性整体由东南至西北呈现降低趋势,中部、东部地区为极敏感和高度敏感主要分布区。2)2010—2020年土壤侵蚀敏感性整体上表现为先增后减。研究区西侧敏感性等级较低,研究区南部、北部以及东部偏南区域表现出较为明显的等级降低,约占研究区面积的21%;东南部与东部偏北区域敏感性等级有所增加,约占研究区面积的15.8%。3)植被覆盖度C因子主要在不敏感具有较大影响;土壤可蚀性K因子控制着研究区中部与东部绝大部分区域,主要为轻度及以上敏感等级,在各影响因子排序中均>90%;降雨侵蚀力R因子在研究区东部与西部对植被覆盖不足与土壤破坏严重地区具有较大影响;地形起伏度LS因子对整个研究区土壤侵蚀的影响较小。此结果可为未来区域防治、水土保持治理规划提供理论支撑。

关键词：修正通用土壤流失方程(RUSLE) 土壤侵蚀敏感性时空变化关键因子识别黄河中游多沙粗沙区

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中国履行《联合国防治荒漠化公约》:行动、问题与对策

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中国沙漠 2023年第6期43卷 229-236页

作者：刘帅飞曲海华高广磊丁国栋赵媛媛于明含张英北京林业大学水土保持学院林木资源高效生产全国重点实验室/林业生态工程教育部工程研究中心/宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站/中国防治荒漠化培训中心北京100083 国家林业和草原局国际合作司北京100013

《联合国防治荒漠化公约》是全球环境保护和可持续发展领域的重要多边协定,推进了全球在解决荒漠化问题和应对干旱等领域的交流合作。中国政府自签署《联合国防治荒漠化公约》以来积极开展国际履约工作,国内荒漠化防治工作也取得显著成... 详细信息

《联合国防治荒漠化公约》是全球环境保护和可持续发展领域的重要多边协定,推进了全球在解决荒漠化问题和应对干旱等领域的交流合作。中国政府自签署《联合国防治荒漠化公约》以来积极开展国际履约工作,国内荒漠化防治工作也取得显著成效,但土地荒漠化仍然是国际国内面临的重大挑战。通过梳理历届缔约方会议主要内容,将国际履约进程划分为履约机制构建、探索和实质进展3个阶段,在此基础上系统回顾和总结中国在履约机制和机构运作、法治体系建设、防治技术发展、生态工程建设、沙产业发展和国际交流合作等方面的履约进展和国际影响,讨论了中国履约工作存在的主要问题,并提出了在新时代山水林田湖草沙系统治理理念下中国履约工作的对策建议,以期构建更完善的荒漠化防治体系。

关键词：《联合国防治荒漠化公约》履约行动系统治理问题与对策中国

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喀斯特区不同植被恢复措施土壤质量评价

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林业科学研究 2022年第3期35卷 169-178页

作者：董茜王根柱庞丹波董亮张梅刘玉国万龙周金星北京林业大学水土保持学院林业生态工程教育部工程研究中心水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083 北京林业大学云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站北京100083 宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地宁夏银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏银川750021 云南省建水县林业和草原科技推广站云南建水654300 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

[目的]本研究旨在评价滇东南喀斯特区不同植被恢复措施的土壤质量,以期为石漠化治理和植被生态恢复提供依据。[方法]以云南省建水县不同植被恢复措施为研究对象,基于聚类分析及主成分分析法建立最小数据集,利用全量及最小数据集土壤质... 详细信息

[目的]本研究旨在评价滇东南喀斯特区不同植被恢复措施的土壤质量,以期为石漠化治理和植被生态恢复提供依据。[方法]以云南省建水县不同植被恢复措施为研究对象,基于聚类分析及主成分分析法建立最小数据集,利用全量及最小数据集土壤质量指数进行土壤质量评价。[结果]显示:(1)不同植被恢复措施的土壤理化性质差异显著(p<0.05),随土层深度增加而降低(土壤密度除外);车桑子灌木林有机碳、速效钾含量显著高于其他恢复措施;云南松针叶林总孔隙度及速效钾含量低于其他恢复措施。(2)基于主成分分析法的最小数据集适合作为喀斯特区最小数据集提取方法;最小数据集由有机碳、全氮、氨态氮、总孔隙度、非毛管孔隙度、全镁组成。(3)5种恢复措施土壤质量排序为:马尾松针叶林>车桑子灌木林>天然次生林>直杆蓝桉阔叶林>云南松针叶林。[结论]喀斯特区进行人工林恢复时可优先选择马尾松针叶林进行种植。

关键词：喀斯特植被恢复土壤质量聚类分析主成分分析最小数据集

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陕北典型退耕地沙棘群落与土壤因子的耦合关系

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中国水土保持科学 2020年第2期18卷 1-9页

作者：周文洁魏天兴刘广全朱清科北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 中国水利水电科学研究院北京100038

沙棘作为水土保持林的先锋树种,在黄土高原水蚀风蚀交错区广泛种植。研究沙棘与土壤的耦合关系,分析其在该区域的种植适应性以及对土壤的改良效果,可以为现有沙棘林的可持续经营和沙棘群落的合理配置提供理论依据。本研究依据陕西省吴... 详细信息

沙棘作为水土保持林的先锋树种,在黄土高原水蚀风蚀交错区广泛种植。研究沙棘与土壤的耦合关系,分析其在该区域的种植适应性以及对土壤的改良效果,可以为现有沙棘林的可持续经营和沙棘群落的合理配置提供理论依据。本研究依据陕西省吴起县典型退耕地沙棘群落植被生长状况和土壤理化性质的观测数据,通过方差分析、主成分分析和灰色关联模型探究陕北黄土区沙棘群落与土壤因子的耦合关系。结果表明:1)土壤理化性质在不同土层深度有显著差异,林分类型和坡向对土壤全氮和毛管孔隙度具有显著的交互作用,沙棘油松混交林阳坡的土壤全氮质量分数和毛管孔隙度要显著高于阴坡和其他林分类型。2)有机质、全氮和毛管孔隙度可以作为反映土壤理化性质状况的主导因子,阳坡的沙棘油松林和阴坡的沙棘纯林对土壤的改良效果较好。3)各土壤因子与沙棘群落的灰色关联度均值排序为:毛管孔隙度>全氮>有机质>非毛管孔隙度>速效磷>土壤密度>速效钾。沙棘群落植被的生长与土壤理化性质的改良之间存在较强的相互促进作用,表明沙棘适宜于陕北黄土区种植。为了促进沙棘对土壤的改良以达到植被演替的目的,在阳坡沙棘纯林适宜朝向沙棘混交林改造,而在阴坡则更适合沙棘纯林这一配置模式。

关键词：沙棘林分类型土壤理化性质相互作用水蚀风蚀交错区

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