Digital regionalization of geomorphology in Xinjiang

National Natural Science Foundation of China [40871177]; Project of State Key Lab of Resources and Environmental Information System [088RA304SA]; CAS Knowledge Innovation Project

鄂尔多斯高原气候变化及典型植物与环境的相互作用

鄂尔多斯高原是一个多层次、复杂的生态地理过渡带，具有复杂多样的环境条件和生态特点。因而，研究该地区植被与环境复杂多变的相互关系有助于我们认识鄂尔多斯高原生态系统的脆弱性和植被对于维持该区生态系统结构和功能过程的重要性。 降水、温度及其组合特点决定了鄂尔多斯高原特殊的生态环境格局，分析其演变趋势有助于理解鄂尔多斯高原生态环境的演变过程。从旬、月、生长季和非生长季及年四个不同的时间分辨率对鄂尔多斯高原八个气象台站近30年的气象资料进行分析。结果表明30年来年平均气温、2、9、12月均温明显增高;年降水未发生显著变化，降水分配模式变化明显。采用与植物生长密切相关的气候因子对整个鄂尔多斯高原的气候特征进行综合分析，将鄂尔多斯高原划分为三个综合气候类型，即：半湿润、低蒸发型，半干旱、半湿润、中等蒸发型和偏干旱、高蒸发型。根据不同的气候类型，确定适宜恢复的植被类型，对目前该区域进行的生态恢复工作具有重要指导意义。 在鄂尔多斯高原从东向西的降水梯度上，选取三个实验点测定柠条的光合、蒸腾和水分利用效率等主要生理生态指标，分析了同种植物对不同环境的反应。鄂托克旗柠条光合速率最高，东胜东部柠条次之，杭锦旗柠条光合速率最低而蒸腾速率最大，东胜东部柠条和鄂托克旗柠条的蒸腾速率相差不大。 植被能够降低其下垫面及其附近的地表温度，从而影响地表蒸发。以鄂尔多斯高原典型植物油蒿和柠条作为研究对象，采用先进的非接触红外测温法，并提出度量植株温度效应的影响指数，对鄂尔多斯高原两种典型植物植株附近地表温度进行了比较分析,结果表明，柠条对地表温度的影响较油蒿明显。

神农架植被及其生物多样性与垂直分布格局-兼论中国中、北亚热带植被带的划分

本文主要通过样线法和样方法相结合，进行了大量的群落学调查和分析，分别从植物区系、物种多样性的垂直分布格局和森林群落类型三个方面分析了神农架植被的基本特征及其物种多样性，结果表明： 1．神农架地区具有很高的物种丰富度，有高等植物3，479种，隶属于1，010属，202科。 其中，蕨类植物305种，80属，32科;种子植物3，174种，930属，170科，其中裸子植物32种，19属，6科，被子植物3，142种，911属，164科;单子叶植物501种，175属，21科，双子叶植物2，641种，736属，143科。植物区系属的分布区类型中北温带分布型最多，其次为东亚分布、泛热带分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布。中国特有成分占5.65%，较全国的8.12%低。温热比(温带分布型(8-11)属数与热带分布型(2-7)属数的比值）为1.200，比全国(0.385)高。 调查样方中共出现高等植物784种，隶属于454属，144科，其中蕨类植物41种，32属，16科;种子植物743种，422属，128科，其中裸子植物20种，14属，5科，被子植物723种，408属，123科;单子叶植物86种，58属，11科，双子叶植物637种，350属，112科。属的分布区类型中北温带分布型最多，其次为东亚分布、泛热带分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布。温热比为1.52，草本层>乔木层>灌木层分别为2.18、1.76和1.14。 2．神农架植被类型多样，具有常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、亚高山针叶林、硬叶常绿阔叶林和亚高山灌丛草甸等自然植被类型。本文，依据乔木物种的重要值将神农架地区的森林植被划分出了69个类型。用Twinspan将调查的森林群落划分为32组，能基本上反映群落间相似的关系。 3．神农架地区具有完整的植被垂直带谱：海拔900 (1300) m以下为常绿阔叶林带;海拔900 (1300) m～1500 (1800)ⅡI为常绿落叶阔叶混交林带;海拔1500 (1800) m-2000 (2200)m为落叶阔叶林带;海拔2000 (2200) m～2400 (2600)m为针阔混交林带：海拔2400 (2600)m以上为亚高山针叶林带。神农架地区植被的垂直带的分化从总体上比较显著，但由于小生境的异质性和人为干扰，垂直带谱又具有一定的模糊性和次生性。南北坡具有一定的差异，但不十分明显，也说明神农架植被的过渡性。 4．神农架物种多样性的垂直分布格局。神农架的物种多样性与海拔的关系，类似于“中间膨胀”规律(mid-altitude bulge)，在中低海拔处生物多样性最高。通过二次多项式回归拟合，得到如下拟合曲线： 1)海拔与总体物种数：y= _14.445x2+ 34.74lx+42.07，Xd=1.203km; 2)海拔与乔木层物种数：y=-6.9707x2+ 21.334x+0.2004，Xdrl.530km; 3)海拔与灌木层物种数：y=-6.1599x2+ 9.9747x+30.991，Xd=0.8 lOkm: 4)海拔与草本层物种数：y= _3.9907x2+ 10.455x+15.35，Xd-1.308km; 5）海拔与乔木层Shannon-Wiener指数：y=_0.3337x2+ 0.9877x+0.2537，Xd' 1.480km; 6)海拔与灌木层Shannon-Wiener指数：y=-0.1938xz+ 0.422lx+1.2103，Xd=1.089km： 7)海拔与草本层Shannon-Wiener指数：y=_0.1072x2+ 0.294lx+0.9954，Xd=1.372km; x为海拔( km)，y为各物种多样性指标，Xd为物种多样性的最大时的海拔。 从这些拟合曲线中可以看出：总体物种多样性在海拔1200m左右的常绿落叶阔叶混交林带最高：乔木层物种多样性在海拔1500m左右的常绿落叶阔叶混交林带与落叶阔叶林的过渡带最高;灌木层物种多样性在海拔800-llOOm左右的常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林带的过渡带最高;草本层物种多样性在海拔1300-1400m左右的常绿落叶阔叶混交林带最高。 但物种多样性随海拔变化有许多的起伏和波动。这些波动有些反映了群落的垂直带谱随海拔梯度变化的特点，在垂直带谱的过渡区物种多样性往往较高;有些波动反映了一些特殊的生境，有些反映了人为活动的影响，造成了神农架植被的次生性。因此，影响神农架物种多样性垂直分布的因素有：植被本身的性质和特点、过渡带的特点、生境的异质性和人为活动。 5．神农架植被水平地带性的过渡性。海拔1300m以下的植物属的分布区类型的温热比南坡总是比北坡小，而且相差十分显著，反映了神农架作为植被分界线的价值。神农架南坡的基带植被是常绿阔叶林，因此南坡属于中亚热带。北坡的基带植被，虽然也有常绿树种的零星分布，甚至有小块的常绿阔叶林，完全由于小生境所至，分布的主要类型是常绿落叶阔叶混交林，应属于北亚热带。因此，神农架是中、北亚热带重要的过渡地带。神农架地区中北亚热带的具体分界线宜按照分长江干流和汉水的水岭来划界，即猴子石、大窝坑、神农架、神农顶、老君山一线，南坡属于中亚热带，北坡属于北亚热带。 总之，神农架处于我国中、北亚热带的过渡带，具有过渡带的性质，具有很高的物种多样性，拥有完整的植被垂直带谱，具有多种多样的植物群落及其组成的生态系统。而且，具有我国许多特有植物和珍稀濒危保护植物和许多资源植物。因此，神农架植被在我国植被体系中具有重要的地位，是我国生物多样性最丰富的地区之一，是生物多样性保护的关键地区，也应是生物多样性研究的热点地区。 另外，调查分析了黄山和万朝山植被及其物种多样性与垂直分布格局，结果表明： 6．黄山样方中共出现高等植物259种，隶属于263属，110科，其中蕨类植物14种，II属，8科，种子植物345种，152属，105科，其中裸子植物9种，8属，6科，被子植物336种，144属，99科，其中单子叶植物37种，27属，6科，双子叶植物299种，117属，90科。属的分布区类型中北温带分布最多，其次为东亚分布和泛热带分布，再次为东亚北美间断分布、热带亚洲分布以及旧世界温带分布，与神农架和万朝山也较相似，但热带分布的属更多一些。温热比为1.1875，灌木层>草本层>乔木层，分别为1.3818、1.2609和1.2143。 黄山的森林植被类型有针叶林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林、落叶阔叶林和竹林。Twinspan将调查的森林群落划分为22组，反映群落间相似的关系，比较清楚和适用。依据乔木物种的重要值将森林植被划分出了34个类型。黄山物种多样性的与海拔的关系不十分明显。黄山植被的垂直带谱不是十分明显，将其垂直带谱划分为：海拔1300m(1500m)以下为常绿阔叶林带;海拔1300m(1500m)-1500m(1600m)常绿落叶阔叶混交林 带;1500m(1600m)以上为落叶阔叶林、黄山松林、山地灌木草丛带。垂直带谱在不同坡向上有差别，东、南、西坡的相似性较大，而北坡与其差别较大。 7．万朝山样方中共出现高等植物490种，隶属于339属，124科，其中蕨类植物21种，18属，11科，种子植物469种，321属，113科，其中裸子植物9种，7属，4科，被子植物460种，314属，109科，其中单子叶植物47种，37属，11科，双子叶植物413种，277属，98科。植物属的分布区类型中，北温带分布所占最多，其次为泛热带分布、东亚分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布，。温热比为1.3366，草本层>乔木层>灌木层，分别为1.5429、1.4063和1.0645。 万朝山的植被类型包括针叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和常绿落时阔叶混交林，但没有典型的常绿阔叶林。依据乔木物种的重要值将森林植被划分出了20个类型。万朝山物种多样性与海拔的关系则不十分明显。万朝山的人为干扰比较强，植被的次生性很大，南、北坡物种多样性随海拔升高的起伏较大。

Geographical distribution of testate amoebae in Tibet and northwestern Yunnan and their relationships with climate

In Asia, especially in China, our knowledge of the distribution of testate amoebae is still limited. In this paper, the geographical distribution of testate amoebae in Tibetan Plateau and northwestern Yunnan Plateau, southwest China and their relationships with the climatic factors have been studied. We found testate amoebae shifted in the most dominant species and increased in species (or genus) richness from northwest to southeast. Further, the linear regression analyses revealed that both species richness and genus richness have higher positive correlations with the mean temperature of the warmest month and annual mean precipitation as contrasted with the mean altitude, which showed weak negative correlation. This indicates that the temperature and precipitation are more significant influences on the richness than the altitude. The cluster analysis based on the community structure, defined by Sorenson's coefficient matrix, suggested four groups from the 10 physiographical regions. This geographical distribution pattern was also closely related with the climatic regionalization. The present climatic regionalization pattern of the study area originated from the uplift of Tibetan Plateau and mainly occurred in or after the late Pleistocene. Therefore, the geographical distribution of testate amoebae in our study area may have experienced complicated and drastic changes corresponding to the variation of the climate caused by the geological events.

黄土高原环境异质性与植被的恢复与重建

黄土高原是一个独特的地理区域,由于对其原生植被的不同认识,自然区划历来富有争议。为因地制宜地进行植被建设,在辨析植被属性有关论点(黄土无林、草原次生等)的基础上,主要由现代植被证据进一步讨论黄土高原的自然地带。分析了生物气候条件在不同地域之间的分异性,阐述了植被地带特征。为充分说明植被地带性,还从历史的角度探讨了植被建设的效果。表明黄土高原环境的非均质性可表征为森林、草原等地带,不能认为黄土高原不具有森林发育的地带性环境。相对于森林地带北界森林线,森林草原地带北界应为树木线。植被建设不应局限于一种土地利用模式,不能无视疏林及稀疏灌丛在森林草原地带的客观存在。

黄土高原地区耕作制度区划探讨

黄土高原地区气候类型多样、地貌特征复杂、水土流失严重,造成农业生产条件在区域上存在很大差异,因此,有必要对耕作制度进行分区,以指导该区农业生产发展。以热量(≥0℃积温)、水分(降水量、干燥度)、地貌等作为分区指标,以县(区)为基本单元,采用地理位置-地貌-水旱作-熟制的命名方法,将该区划分为10个耕作区,并描述了各区的自然与社会条件、作物类型、主要耕作方式及发展方向等。

黄土高原六盘山生态经济圈功能区规划研究

六盘山区位于黄河中上游,是黄土高原西部天然生态屏障和水源涵养区,在中国生态环境建设中具有重要战略地位。本区土地资源丰富,生态环境洁净,旱作农业潜力大,草畜业兴旺。六盘山生态经济圈规划了4个功能区和7大特色农业基地产业,以六盘山国家自然保护区为中心,加大退耕造林种草与管护力度,到2015年基本修复六盘山区受损的森林生态系统和灌丛草原植被;以旱作农业技术体系为支撑,建立高效可持续发展的生态农业系统和绿色农牧产品基地,为经济社会发展和新农村建设提供良好的生态环境和农业基础。

辽宁省生态系统评价与生态功能分区研究

生态系统评价是为了向决策者提供生态系统管理信，息而对生态系统结构、功能进行分析，并根据其变化趋势及驱动力提出相应措施的综合研究过程。生态功能分区是依据生态系统胁迫过程与效应、生态环境质量、敏感性和生态系统服务功能重要性等特征空间分异规律而进行的地理空间分区，目的是辨析区域生态环境问题与生态环境脆弱区和良好区，明确优先保护的生态系统和地区，为生态保护与建设、产业结构调整与优化及区域生态系统分区管理提供科学依据。本研究以辽宁省域生态系统为对象，在生态环境调查的基础上，分析了生态环境状况及变化趋势，进行了生态环境质量、敏感性和生态系统服务功能重要性评价，辨析了存在的生态环境问题及驱动力，明确了生态环境质量、敏感性和生态系统服务功能重要性空间分布格局，然后对辽宁省进行了生态功能区划分，并指出了各功能区生态保护与建设的重点和措施以及产业结构调整与优化的对策和方向研究结果表明，在经济和人口增长的长期胁迫作用下，辽宁省生态环境问题依然严峻，主要表现为：土地退化，地表水污染严重，森林质量下降和功能减弱，草地减少与退化并存，天然湿地萎缩，滩涂和海岸带生境恶化，生物多样性面临威胁，农业面源污染凸显，生态系统抗干扰能力下降，生态灾害加剧。全省生态环境质量超过2／3属于一般以下水平，其中优级面积仅占12.56％，良好级面积占18.71％，主要分布在东部及东南部；一般级面积占34.25％，主要分布在中部、北部和南部；较差级面积占34.48％，主要分布在西部及西北部。全省县级市及县有44个，其中生态环境质量为优的仅有4个市县，占总县数的9.09％；生态环境质量为良的有7个市县，占总县数的15.91％；生态环境质量一般的有19个市县，占总县数的43.18％，生态环境质量较差的有14个市县，占总县数的31.82％。全省处于轻度至高度敏感区域。高度敏感区占34.00％，主要分布在辽东山地丘陵、辽东半岛、辽西低山丘陵、辽西北、柳绕地区和大洼县。辽东山地丘陵、辽东半岛和辽西低山丘陵主要是土壤侵蚀高度敏感。辽西北和柳绕地区主要是土地沙漠化高度敏感。大洼县是土壤盐渍化高度敏感。中度敏感区占能．66％，与高度敏感区相间分布。轻度敏感区占3.34％，零星分布在辽东，在辽西和辽河平原也有少量分布。全省生态服务功能均处于比较重要以上。极重要地区占60.66％，基本分布在辽东、辽西和辽河平原的北部与盘锦滨海地区，辽东主要为水源涵养、生物多样性保护、土壤保持、营养物质保持，辽西主要为土壤保持、生物多样性保护、水源涵养、营养物质保持，辽北主要为土壤保持，盘锦滨海地区主要为生物多样性保护。中等重要地区占37.01%，基本分布在辽河平原，在辽东、辽西也有分布，辽河平原主要为土壤保持、水源涵养，沙漠化控制，辽东和辽西主要为土壤保持，辽西北为沙漠化控制。其它地区为比较重要地区，仅占2.33％，主要分布在辽东和辽河平原，在辽西也有少量分布，主要为土壤保持。在生态系统评价的基础上，首先根据地貌和气候划分出4个生态区，即辽东山地丘陵温带湿润半湿润生态区、辽河平原温带半湿润生态区、辽西低山丘陵温带半湿润生态区、辽南环黄渤海海岸带生态区。在明确生态区的基础上，依据生态系统类型与过程的完整性，以及生态服务功能类型的一致性，划分出21个生态亚区。依据生态环境质量、敏感性及生态服务功能重要性等的一致性，进一步划分出52个生态功能区。

关于黄土丘陵典型地区植被建设中有关问题的研究Ⅰ、土壤水分状况及植被建设区划

根据植被调查和土壤水分调查资料 ,讨论了黄土丘陵典型地区的造林的水分条件和植被地带的划分。水分不足是造林的限制因子 ,在现有天然林及人工林中普遍存在土壤干层 ,所以 ,延安研究区南部应属干旱森林区 ,北部属森林草原区。并根据土壤水分现状和植被现状 ,进行了植被建设区划 ,其划分两个一级区和两个二级区

Spatial patterns and driving forces of land use change in China during the early 21st century

Land use and land cover change as the core of coupled human-environment systems has become a potential field of land change science (LCS) in the study of global environmental change. Based on remotely sensed data of land use change with a spatial resolution of 1 km x 1 km on national scale among every 5 years, this paper designed a new dynamic regionalization according to the comprehensive characteristics of land use change including regional differentiation, physical, economic, and macro-policy factors as well. Spatial pattern of land use change and its driving forces were investigated in China in the early 21st century. To sum up, land use change pattern of this period was characterized by rapid changes in the whole country. Over the agricultural zones, e.g., Huang-Huai-Hai Plain, the southeast coastal areas and Sichuan Basin, a great proportion of fine arable land were engrossed owing to considerable expansion of the built-up and residential areas, resulting in decrease of paddy land area in southern China. The development of oasis agriculture in Northwest China and the reclamation in Northeast China led to a slight increase in arable land area in northern China. Due to the "Grain for Green" policy, forest area was significantly increased in the middle and western developing regions, where the vegetation coverage was substantially enlarged, likewise. This paper argued the main driving forces as the implementation of the strategy on land use and regional development, such as policies of "Western Development", "Revitalization of Northeast", coupled with rapidly economic development during this period.

Analysis of spatio-temporal dynamic pattern and driving forces of urban land in China in 1990s using TM images and GIS

China has witnessed fast urban growth in the recent decade. This study analyzes spatio-temporal characteristics of urban expansion in China using satellite images and regionalization methods. Landsat TM images at three time periods, 1990/1991, 1995/1996, and 1999/2000, are interpreted to get 1:100000 vector land use datasets. The study calculates the urban land percentage and urban land expansion index of every 1 km(2) cell throughout China. The study divides China into 27 urban regions to conceive dynamic patterns of urban land changes. Urban development was achieving momentum in the western region, expanding more noticeably than in the previous five years, and seeing an increased growth percentage. Land use dynamic changes reflect the strong impacts of economic growth environments and macro-urban development policies. The paper helps to distinguish the influences of newly market-oriented forces from traditional administrative controls on China's urban expansion. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Study on spatial pattern of land-use change in China during 1995-2000

It is more and more acknowledged that land-use/cover dynamic change has become a key subject urgently to be dealt with in the study of global environmental change. Supported by the Landsat TM digital images, spatial patterns and temporal variation of land-use change during 1995 -2000 are studied in the paper. According to the land-use dynamic degree model, supported by the 1km GRID data of land-use change and the comprehensive characters of physical, economic and social features, a dynamic regionalization of land-use change is designed to disclose the spatial pattern of land-use change processes. Generally speaking, in the traditional agricultural zones, e.g., Huang-Huai-Hai Plains, Yangtze River Delta and Sichuan Basin, the built-up and residential areas occupy a great proportion of arable land, and in the interlock area of farming and pasturing of northern China and the oases agricultural zones, the reclamation I of arable land is conspicuously driven by changes of production conditions, economic benefits and climatic conditions. The implementation of "returning arable land into woodland or grassland" policies has won initial success in some areas, but it is too early to say that the trend of deforestation has been effectively reversed across China. In this paper, the division of dynamic regionalization of land-use change is designed, for the sake of revealing the temporal and spatial features of land-use change and laying the foundation for the study of regional scale land-use changes. Moreover, an integrated study, including studies of spatial pattern and temporal process of land-use change, is carried out in this paper, which is an interesting try on the comparative studies of spatial pattern on change process and the change process of spatial pattern of land-use change.