约德尔人郭小4
范文一：黄土高原植被建设的建议
黄土高原植被建设的建议
□张信宝 安芷生
今年6月，笔者参加了“黄土高原生态建设的科技支撑问题” 中国科学院院士咨询评议项目组织的陕北黄土高原植被建设考察。考察的总体印象是：退耕、禁牧、封山，措施得力，植被自然修复效果很好；人工林草建设力度很大，但未能吸取50年来“年年造林不见林”的教训，效果不佳。前者如陕北吴旗县根据当地人少地多的特点，1999年以来将占总耕地面积84%的坡耕地全部退耕还林(草)，全县禁牧。实地考察表明，通过3年退耕禁牧，植被自然恢复很好，初步呈现出“沟坡林灌成荫，梁峁芳草铺地”的可喜景观。后者如陕北清涧县1999年油松造林40余万株，仅存活100余株，被群众称为“梁山好汉”。本文现就陕北黄土高原植被建设存在的两个关键问题，谈谈看法，并提出相应的科学建议。
植被分布的非地带性
黄土高原植被分布的地带性规律是毋庸置疑的，自南向北，自然植被呈森林向草原过渡的总体趋势。不同土质、地形部位和坡向的地块，土壤水分状况存在一定差异，适合不同植被群落的生长。但黄土高原的植被分布也存在以下非地带性特征，其植被分布的总体特征应为植被的地带性分布与非地带性分布两者的自然组合。
土质非地带性 笔者在《黄土高原森林分布与黄土厚度的关系》一文中对此已进行了较详细的论述。现将主要观点简述如下：黄土颗粒组成细，孔隙度高，孔隙以细孔隙为主，在降水不丰沛的半湿润、半干旱区，降水入渗浅，地面蒸发耗水多。厚层黄土坡地土壤水分条件相对干旱，自然植被为草原。裂隙发育的岩层，孔隙度低，孔隙以大孔隙为主，降水入渗深，地面蒸发耗水少，在降水不丰沛的半干旱、半湿润区，裂隙发育的岩质坡地，土壤水分条件较湿润，自然植被为森林。薄层黄土坡地，由于下伏不透水岩层埋藏浅，地下水位较高，树木往往可以通过发达的根系吸取地下水，自然植被也为森林。
微地貌非地带性 黄土高原沟壑密集，地形切割深。由于地表径流和土壤重力自由水向下运移，塬面、梁峁等正地形部位，土壤含水量较低，地下水埋藏深；沟谷及沟坡中下部等负地形部位，土壤含水量较高，地下水埋藏浅。在半干旱、半湿润的气候条件下，沟谷及沟坡中下部的土壤水分条件往往适合树木的生长，自然植被为森林，梁峁、塬面及沟坡中上部的土壤水分条件往往适合草灌的生长，自然植被为草原。沟坡森林植被的分布高度，自南向北呈降低的趋势。
坡向非地带性 阳坡坡地的地面蒸发耗水大于阴坡，同一区域阳坡的土壤水分条件往往较
阴坡干旱。因此，阳坡的植被群落往往较阴坡更耐干旱。沟坡的森林分布上限，阴坡高于阳坡。
土壤水分的可持续利用
黄土高原50年来的人工林草建设，没有遵循土壤水分的可持续利用原则，片面追求人工林草的高生长量、高经济效益，结果多以失败告终。如20世纪50-70年代的“山顶戴帽子”，在梁峁顶上造林，树木初期生长尚好，但5至10年后多为小老头树或死亡。20世纪80年代初期，飞播沙打旺，人工种植红豆草，沙打旺、红豆草3年内长势喜人，5年后逐渐衰亡。中科院水土保持研究所等单位对人工林草地的土壤水分进行了深入的研究，发现人工林草地出现了明显的土壤干层，土壤干化现象严重。洛川塬20世纪80年代中期以来大面积发展的苹果园，也已普遍出现土壤干层。
黄土是库容巨大的土壤水库，但降水补给不充分，地面蒸发耗水强烈。土壤水库储存的巨量土壤水是地质历史时期长期积存的。研究表明，黄土土壤水活跃层深度一般在2米左右，2米以下土层的土壤水一旦耗用，很难补充，补充需要很长的时间。这就意味着，2米以下的土壤水是不可动用的净储量，可望而不可及。高生长量的人工牧草和木本植物，根系发达，耗水量大，浅层土壤水分不能满足植物生长需要时，不得不通过发达的根系耗用深层土壤水，一旦根系分布深度内的土壤水被大量耗用，形成土壤干层，植物势必衰亡。追求高生长量的人工林草建设，不可避免地要掠夺性利用土壤水资源，不可能营造出经得起时间考验的秀美山川，只能给后代留下干涸的土壤水库。
科学建议
黄土高原的自然植被具有明显的地带性与非地带性特征。史前时期，黄土高原在土石山区和黄土谷地发育繁茂的森林，而在黄土高原梁峁和塬面上以草原植被为主。根据土石山区和黄土谷地的面积估算，史前时期黄土高原的森林覆盖率不超过50%。黄土高原的植被建设必须按照植被的自然分布规律，遵循土壤水分的可持续利用原则，因地制宜，科学规划。在自然植被为森林的区域，恢复森林植被，在草原区域恢复草原植被。
自然修复恢复的植被，最适应当地的自然环境，形成的群落最为稳定。吴旗县的封禁实践和中科院水土保持研究所的定位观测表明，完全可以依靠自然修复恢复黄土高原的植被，时间也无须很长，3至5年就可以形成较好的植被覆盖。鉴于黄土高原植被建设重点的高位黄土坡地，目前尚无经得起时间考验的稳定人工林草建设的实例及相关营造技术，我们建议黄土高原的植被建设现阶段应以自然修复为主，辅以土壤水分条件较好地段的人工造林。 黄土高原有关省区应创造性地执行贯彻中央“退耕还林(草)、封山绿化、以粮代赈、承包到
户”的政策措施，总结50年来人工林草建设的经验教训，强化退耕、禁牧，封山绿化，淡化人工造林，科学恢复黄土高原的植被。科研单位应加强高位黄土坡地稳定人工林草建设模式及相关技术的试验研究。
(张信宝：中国科学院成都山地灾害与环境研究所、中国科学院地球环境研究所研究员，安芷生：中国科学院地球环境研究所院士)
(据《科学时报》)
范文二：黄土高原的地域特征
黄土高原的地域特征
一、世界最大的黄土堆积区
1．范围
2．成因-----“风成说”
二、严重的水土流失
1．人为因素
2．自然因素
长江沿江地带
一、地理位置和自然条件
1、地理位置和范围
2、得天独厚的自然条件
地形区 四川盆地、巫山、长江中下游平原、长江三角洲 地势低平、以平原、低山丘陵为主，平原东西排列
农业发达，农产品丰富
气候类型 亚热带季风气候 夏季炎热，冬季温和，四季分明，降水丰沛 农业生产，?
河、湖 嘉陵江、汉江、湘江、赣江，洞庭湖、鄱阳湖 河网密布，湖泊众多 水资源丰富，“水能宝库”、“黄金水道”
自然资源 耕地，水能，铁、煤? 种类丰富，储量大 发展工业
二、沿江地带的纽带和辐射作用
1、 沿江地带的纽带作用
（1）“H”形的经济格局
（2）意义：
①联系了长江上游与下游的省内经济区域
②沟通了东西两大经济区
③四条经济通道——产业、技术、信息、商贸通道
④交通通道——自西向东江海联运
2、沿江地带的辐射作用
（1）基础和条件
（2）动力
（3）方向
（4）意义
范文三：基于植被／温度特征的黄土高原地表水分季节变化
基于植被,温度特征的黄土高原地表水分
季节变化
第27卷第11期
2007年11月
生态
ACTAEC0L0GICASINICA
Vo1.27.No.11
Nov.,2007
基于植被/温度特征的黄土高原地表水分季节变化
李正国,王仰麟',吴健生,张小飞
(1.农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室,北京100081;2.北京大学城市与环境学院,北京100871;
3.中国科学院生态环境研究中心,北京100085)
摘要:地表水分是监测土地退化的一个重要指标,是气候,水文,生态,农业等领域的主要参数.选择陕北黄土高原地区作为研
究区域,首先采用基于植被覆盖特征的植被状态指数(VegetationConditionIndex,简称VCI)和基于地表温度特征(LandSurface
Temperature,简称Ts)的温度状态指数(TemperatureConditionIndex,简称TCI)分别评价了区域地表水分状况的季节变化.在此
基础上分析了植被指数与地表温度特征线性关系的季节变化规律,计算了基于两者经验关系的地表干燥度指数(Temperature—
VegetationDrynessIndex,TVDI).该指数对Ts/NDVI特征空间的生态特征的解释,对土壤和作物的水分含量具有综合的指示意
义.文中利用该指数综合评价了研究区域地表水分状况的时空分布差异,进一步对VCI,TCI与TVDI相关关系的季节变化进
行比较分析,并结合气候因子进行了相关验证,从而对不同指数的应用范围做出判定.研究结果表明,单独采用TCI或VCI表
征地表水分会受到明显的季节影响,而TVDI能在不同季节综合体现植被覆盖和
地表温度特征对地表水分的影响,从而能较好
的反映区域地表水分状况的时空变化特征.各区域的TVDI值季节分布上皆为4
—7月份高于10一翌年1月份,但各区TVDI
值的季节变化则存在显着不同,而各流域内部TVDI值的空间变异性也存在季节
差异,其中在10月份较为显着.
关键词:TVDI;地表水分;黄土高原
文章编号:1000—0933(2007)11.4563—13中图分类号:Q149文献标识码:A
Intra-annualsurfacesoilmoisturechangebasedonvegetation&temperature characteristicsinLoessPlateauarea
LIZheng—Guo,WANGYang—Lin一,WUJian—Sheng,CHANGHsiao—Fei
1KeyLaboratoryofResourcesRemoteSensingandDigitalAgricultureofMinistryofAgriculture(MOA),Beijing100081,China
2CollegeofUrban&EnvironmentalSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China
3.ResearchCenterforEco—
EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,P.0.Box2871,Beng100085,China ActaEcologicaSinica,2007,27(11):4563—4575.
Abstract:Vegetationcoverageandsurfacetemperatureareimportantparameterstodescribecharactersoflandcovers,and
canprovideinformationonvegetationandmoistureconditionsatthesurface.Thepresentpaperaimsatdemonstratinghow
Terra/MODISdatamaybeusedtoestimatespatialpatternsofsoilmoisture,akeyvariableindistributedhydrological
models.ThebasicapproachistointerprettheSO—
calledTs/NDVIspaceintermsofsurfacesoilmoisturestatus.Threekinds ofindex,suchasvegetationconditionindex(VCI),temperatureconditionindex(TCI)andasimplifiedlandsurface
基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2006BAD20B07);国家自然科学基金资助
项目(40601001);国家自然科学基金重点研究资助项目
(40635028)
收稿日期:2007—02—08;修订日期:2007—10—25
作者简介:李正国(1980一),男,江西上饶人,博士生,主要从事景观生态与土地利用
的研究.E.mail:lzg.123@263.net
通讯作者Correspondingauthor.E—mail:ylwang@urban.pku.edu.cn
致谢:感谢国家农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室提供TERRA/MODIS
数据产品
Foundationitem:ThepmjectWaSfinanciallysupportedbyNationalScienceandTechnologySuppo~ProgramofChina(No.2006BAD20B07);National
NaturalScienceFoundationofChina(No.40601001);NationalNaturalScienceKeyFoundationofChina(No.40635028)
Receiveddate:2007—02—08;Accepteddate:2007—10—25
Blography:LIZheng—
Guo.ph.D.candidate.mainlyengagedinlandscapeecologyandlanduse.E—
mail:lzg.123@263.net
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4564生态27卷
drynessindex(TemperatureVegetationDrynessIndex,TVDI)basedonanempiricalparameterisationoftherelationship
betweensurfacetemperatureandvegetationindexaresuggested.Theseindexesarerelatedtosoilmoistureand,
in
comparisontoexistinginterpretationsoftheTs/NDVIspace,areconceptuallyandcomputationallystraightforward.These
indexesarebasedonsatellite—
derivedinformationonly,andthepotentialforapplicationisthereforelarge. Using36Terra/MODISimagesfrom2003ofthesemiaridNorthShaanxiLoessPlateau,NDVI(MOD11)andTs
(MOD13)wereinvestigatedasindicatorsofvegetationabundanceandlandsurfacetemperature.Toexaminesoilmoisture
conditionsatthesurface,thespatialpatternandtemporalevolutioninVCI,TCIandTVD1wasanalysedwithTsand
NDVI.Theresultswere:(1)LandsurfacemoisturerepresentedbyVCIorTCIseparatelycouldnoteliminatetheeffects
causedfromseasonalchangeofTsandNDVI.However,TVDI,derivedfromanalysisofthetemperature/vegetationindex
spaceandcreatedbyintegratedanalysesofthesetwokindsofdata,helpedtodeterminemainprinciplesofthetemporaland
spatialvariationofsurfacesoilmoisture.(2)FromtemporalevolutionofTVDI,itcouldbeinferredthatthetrendinTVDI
ishighvaluesinthedryseason(springorautumn)andlowvaluesintherainyseason(summerorwinter).(3)Spatial
evolutionofTVDIindicatesthatsurfacesoilmoistureofeachregionhasitsownseasonalrhythm.MeanTVDIinthe
northernregionincreasedrapidlyfromwintertospringanddecreasedfromsummertoautumninsouth;inthemiddleand
west,theincrementofTVDIfromwintertospringwasalmostequaltodecrementfromsummertoautumn.(4)Similarly,
spatialvariationofsurfacesoilmoistureinwatershedswasseasona1.Typically,inOctoberthevariationinTVD1was
greatestinmostwatersheds,especiallyinnorth.
KeyWords:TVDI;landsurfacemoisture;LoessPlateau
地表水分是监测土地退化的一个重要指标,是气候,水文,生态,农业等领域的主要
参数,在地表与大气界
面的物质和能量交换中起重要作用j.基于小范围内的采样数据来预测地表水分
的程度及分布范围对于
区域以及全球尺度的研究而言,可操作性不强,要实现大范围内的地表水分监测,
还需要借助遥感技术].
近年来,基于遥感技术的地表水分估测方法被广泛应用于森林火灾中对树木可燃性的评估,水文模型的
参数验证以及沙漠化或干旱对植被的水分压力的估测等.
目前遥感监测地表水分的方法主要通过实际蒸散和潜在蒸散比值计算作物缺水指数(CropWaterStress
Index,简称CWSI)评价土壤水分状况卜乃J,但是该比值只适用于裸土或稀疏植被覆盖?.在植被覆盖条件
下,通常采用其他的方法代替,例如利用时间序列植被指数构建的植被状态指数(VCI)?,温度状态指数
(TCI)16],以及McVicar等建立的归一化温度指数
(NormalizedDifferenceTemperatureIndex,简称NDTI),
其中NDTI能很好地描述土壤供水能力,对变化的环境反应比NDVI灵敏.最近的研究结果表明结合植被
指数和地表温度研究区域地表水分状况会得到更加合理的结果.其中具有代表性的是Sandhoh等基
于植被指数和地表温度的关系,提出的温度植被干旱指数(TVDI). 利用TVDI反映地表水分状况的原理主要是植被状态及其水分压力可以通过热红外波段和可见光/近红
外比值之间的互补性得到很好地表现.大量相关研究表明样点在地表温度/植被指数空间中的位置受很
多因素影响_I引,其中具有代表性的是对土壤.植被.大气传输模型(soil—vegetation—atmospheretransfer,简称
SVAT)的模拟结果的研究.利用SVAT模型可以估算地表温度/植被指数特征空间的形状,进而结合
对该特征空间生态特征的解释可以构建对土壤和作物水分含量具有一定的指示意义的TVDI指数川.通
过与地面采样获取的地表水分比较可以发现TVDI所表征的地表水分空间分布及细节变化更为显着.
本文选择陕北黄土高原地区作为研究区域,首先采用基于植被覆盖特征的VCI指数和基于地表温度特
征的TCI指数分别评价了区域地表水分状况的季节变化;其次分析了植被覆盖与地表温度特征线性关系的季
节变化,在此基础上采用能同时反映植被/温度特征的TVDI指数,从而综合评价了植被/温度特征对黄土高
原区地表水分状况季节变化的影响.
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l1期李正国等:基于植被/温度特征的黄土高原地表水分季节变化4565 1研究区概况
研究区地处陕西省北部,东经107.28'至111.15',北纬35.21'至39.34'间,东隔黄河,与山西省相望;西
以子午岭为界,与宁夏,甘肃接壤;北邻内蒙;南接渭南,铜川,咸阳三市.全区总面积80606km,分属延安和
榆林市,下辖25个县区,385个乡镇,911O个行政村.全区属暖温带和温带半干旱大陆性季风气候,四季分
明.区域内不同地区的气温除随纬度的增加而降低外,地势高低也具有显着的影响.通常高温出现在黄土高
原的东南部和低平地区,低温出现在西北部和较高的山区.区内东南部,年均气温一般在12.5?以上,局部
地区可达14.3~C,西北部和北部地区一般在2.5oC以下.7月份平均气温大多超过了22~C,1月份平均气温各
地变化在一1,16oC之间.
N1:Gushanchuan;N2:KuyeRiver;N3:TuweiRiver;
N4:YuxiRiver;N5:JialuRiver;
W1:Toudaochuan;W2:UpperofLuoRiver;W3: InlandRivers;W4:UpperofWudingRiver; M1:QingjJanRiver;M2:DaliRiver;M3:Middleof WudingRiver;M4:LowerofWudingRiver;M5:Upper
ofYanRiver;M6:LowerofYanRiver; S1:YunyanRiverS2:MiddleofLuoRiver;S3:Hulu River;S4:ShiwangRiver;S5:JuRiver. 图1研究区流域划分
Fig.1Thelocationofstudyareaandidentificationofwatershed
本区植被类型多样,具有明显的过渡性特点.随着气候特征的带状更迭,植被变化从东南向西北,由森林
草原,干草原,荒漠草原依次出现.森林草原主要分布在洛河中游地区,植被为白羊草,铁杆蒿,艾蒿,长芒草
为优势组成的草甸草原或草原.沙棘,荆条,酸枣,狼牙刺等较耐旱的灌木比较发达,侧柏,油松等耐旱树种在
林地中分布十分普遍.干草原主要分布在窟野河,无定河中下游,洛河上游等地区.荒漠草原分布在孤山川,
无定河上游等地区.由于该区人类活动历史悠久,强度大,自然植被破坏比较严重.目前该区的森林覆盖率
不足10%,坡耕地面积所占比例较大,导致水土流失十分严重.
由于流域具有相对明确的自然边界,同时也是完整的景观生态系统_2'].为更好地反映景观格局及过
程的动态变化,本文以流域作为基本研究单元.首先基于1:5万的数字地形图,利用ArcGIS平台的水文分析
功能划分了研究区的主要流域,依次为北部区域内的孤山川,窟野河,秃尾河,佳芦河,榆溪河流域,西部区域
的无定河上游,头道川,洛河上游及部分内陆河流域,中部区域的清涧河,大理河,无定河中,下游,延河上,下
游流域及南部区域的云岩河,仕望河,洛河中游,葫芦河,沮水流域等(图1). 2数据及处理方法
2.1数据预处理
在研究中,为了精确评价研究区植被/温度特征的空间分布,本研究使用国家农业部资源遥感与数字农业
重点开放实验室提供的Terra/MODIS数据产品,包括地表温度和NDVI植被指数两种产品格式,空间分辨率
分别为lO00m和250m,影像为2003年逐旬合成数据.数据预处理主要利用ENVI遥感影像处理平台,对照
1:5万地形图选取控制点,进行几何精校正,误差在半个象元以内.采用双标准纬线等积圆锥投影
(ALBERS),椭球体为KRASOVSKY,坐标系为Beijing1954.通过与陕北黄土高原区行政边界掩膜
(MASKING)处理,得到研究区范围内各时相的遥感影像.
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生态27卷
2.2基于植被指数的地表水分估测模型
由于从植被指数反演出的土地表面绿度与植物的生长状态及其密度密切相关,因此,植被指数可用于监
测对作物生长的环境条件,尤其是对地表水分环境的监测].影响植物生长的因素很多,主要有气候,土壤,
天气和人类活动等,在这些因素中,在一定的连续时间内,可以认为气候和土壤处于相对不变的状态,只有天
气变化对植物生长具有短期的效应.因此,植被指数可用于表示植物的水分状况.在应用植被指数测量
地表水分状况的研究中,较有代表性的为植被状态指数VCI,应用VCI动态监测地表水分变化的范围比应用
其它方法如NDVI和降水量的监测更有效,同时认为NDVI适用于研究大尺度范围的气候变异,而VCI适用于
估算区域级的干旱程度_6J.植被状态指数的定义为?:
NDvI—NDvl
VCIN—D—V—IL——×100(1)
m
式中,为某一特定年第个时期的值:x
,
-
NDVIm~
和
"
NDVI~iNDVINDND分别代表所研究年限内第个时期
NDVI的最大值和最小值.
式中的分母部分是在研究年限内第i个时期植被指数的最大值和最小值之差,它在一定意义上代表了
NDVI的最大变化范围,反映了当地植被的生境;分子部分在一定意义上表示了某一特定年第i个时期的当地
气象信息,若ND和NDi之间差值小,表示该时段植物长势很差,此时VCI偏低,地表水分状况较差.
2.3基于地表温度的地表水分估测模型
地表温度是控制地球表面大多数物理,化学和生物过程的参数之一,对裸土来说地表温度指的是土壤表
面温度,浓密植被覆盖的地表温度可以认为是植物冠层的表面温度.植物冠层温度升高是植物受到水分胁迫
和干旱发生的指示器,这是因为植物叶片气孔的关闭可以降低由于蒸腾所造成的水分损失,进而造成地表潜
热通量的降低,从而将导致地表感热通量的增加,而感热通量的增加又进一步造成植被冠层温度的升
高Il也].因此,地表温度可用于对地表水分状况的监测,其中较有代表性的为TCI与NDTIL4'I.TCI的定义
与VCI的定义相似,但它强调了温度与植物生长的关系,即高温对植物生长不利.TCI的定义为Ll:
TCI=
等
式中,为某一特定年第i个时期的地表温度值,和i分别表示所研究年限内第i个时期地表温
度的最大值和最小值.TCI愈大,表示愈干旱.TCI的缺点是未考虑白天的气象条件,如净辐射,风速,湿度等
对热红外遥感的影响及地表温度的季节性变化.
2.4基于Ts/NDVI特征空间的地表水分估测模型
如果单独以遥感获取的地表温度作为指标,在植被覆盖不完全条件下,较高的土壤背景温度会严重干扰
土壤湿度信息J.植被指数提供了绿色植被的生长状况和覆盖度信息,如果结合光谱植被指数和陆表温度
的综合信息监测土壤湿度,可消除土壤背景的影响引.
国内外学者研究了各种空间尺度和时间分辨率的地表温度和植被指数的关系,发现和NDVI之间存在
明显的负相关关系,3.从理论的角度来看,对于水分条件良好的地表,地表温度和NDVI的关系与地表土
壤水分(土壤水分增加可以加大土壤的热惯量)更为直接相关,而不是作为对潜在热能的限制性控制.相
关研究表明,以NDVI和为横纵坐标的散点图呈三角形I3或梯形口.Sandholt等基于上述关系,提出了
温度植被干旱指数(TVDI)估测土壤表层水分状况?.相关研究认为,在相同大气和地表湿度状况下,不同
的地表类型有着不同的Ts/NDVI斜率和截距.
图2展示了Ts/NDVI特征空间的概念框架,主要体现了与NDVI的关系.左侧边代表了不同湿度的裸
土的温度变化,横轴代表随着植被绿度的上升,最大地表温度下降.斜边表示在干旱条件下,对于某一给定的
地表类型和气候条件,地表温度所能达到的极限,可通过在Ts/NDVI特征空间中定义等值线来代表不同的干
旱程度.例如,TVDI值为1是干边(Dryedge),代表有限的水分供应;TVDI值为0则
是湿边(Wetedge),具有
最大的土壤蒸发蒸腾总量和无限的水分供应.TVDI的计算公式为:
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11期李正国等:基于植被/温度特征的黄土高原地表水分季节变化 彻,(3)
0+6V上』一m
式中,;为三角形中最小的地表温度,定义了相 应的湿边,为给定像元的观测温度,NDVI为观测的 归一化植被指数值,a和b分别为定义干边的线性拟合 方程(Ts=a+bNDVI)中的参数,为给定NDVI 值下的最大地表温度.通过在从湿到干,从裸土到全植 被覆盖的各种条件下,对大范围区域内的像元采样来估 算参数a和b.
需要指出的是,像元在/^w特征空间位置受到 诸多因素的影响.首先,TVDI的计算主要取决于和 ?Dw;而稀疏植被地区的和NDVI的提取同时受到 土壤和植被的影响而变得更为复杂?J,更重要的是 .与NDVI的线性关系随着季节不同发生显着的变 化(图3),直接影响对参数a和b的估计.
一
邕
一
地表温度
Vegetationindex
图2TVDI原理示意图[]
Fig.2DefinitionoftheTVDI[] 图3Tsmax与NDVI各月线性关系
Fig.3LinearrelationshipsbetweenTsmaxandNDVIinmonths
3结果与分析
3.1VCI的时空分布
本文基于MODIS数据的植被指数产品,计算了研究区逐句的VCI数据集(图4).统计结果表明(表1),
VCI均值的季节变化并不显着,其中在植被生长季节(5,8月份)均处于0.2,0.4之间,表明期间植被生长
均不同程度受到水分条件的约束;另一方面,VCI方差的季节变化也不甚明显,仅在植被生长季节略高于其他
月份,表明期间植被生长受约束程度空间差异较大.
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4568生态27卷
图例Legend
—?—豳口==】翻黼一
00.20.40.60.81.0
图例Legend
——鞠]疆——一
00.20.40.60.81.0
N0100200km
AL——-L—
图例Legend
——霸戮藿==【强疆_
OO.20.40.60.81.O
图4研究区地表土壤水分特征的空I司分布(2003)
F谤4Distributionoflandsul'facewaterstatusinstudyRiga(2003)
为研究VCI的时空分布规律,对各流域VCI的均值和方差的统计结果表明(表1),北部区域秃尾河和榆
溪河流域一月的VCI均值高于其他流域,变化范围多在0.20,0.45间,各流域VCI方差值均在0.1左右;4月
份各流域均值维持在0.25—0.35间,方差值下降到0.05左右;7月份各流域均值基本在0.25左右,方差值保
持不变;10月份除佳芦河流域有所上升外,均值保持在0.25左右,方差值稍有下降.南部区域各流域1月份
的VCI均值多在0.45左右,方差值也在0.10左右;4月份均值略有下降至0.40左右,方差值基本保持不变;7
月份均值则大幅上升至0.60,0.70间,方差值也有所上升;10月份各流域的均值下降至0.60左右,而方差
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l1期李正国等:基于植被/温度特征的黄土高原地表水分季节变化4569 值回复至0.10左右.西部区域各流域1月份均值多在0.30,0.40间,方差值也在0.1左右;4月份均值下降
至0.25,0.30间,方差值亦降至0.05以下;7月份均值回升至0.30左右,方差值略有上升;10月份均值基本
维持不变,方差值维持在0.05左右.中部区域各流域1月份均值多在0.20,0.30间,方差值也在0.10以
下;4月份均值略有下降,方差值亦降至0.05以下;7月份均值进一步上升至0.30,0.40左右,方差值在0.10
以下;10月份均值略有上升,方差值则小幅下降.
表1研究区各流域VCI的统计值
Table1StatisticsofVCIinwatershedsinstudyarea
3.2TCI的时空分布
基于MODIS数据提取的地表温度,计算了研究区逐句的TCI数据集(图4).TCI均值的季节变化则较为
显着,在植被生长季节均处在0.4以上,其中5月份达0.55,表明期间地表蒸发强烈,导致地表水分条件较
差,而其他月份均在0.25左右,此时地表水分相对较为湿润;另一方面,TCI方差在植被生长季节较高,普遍
在0.15以上,表明期间地表水分状况的区域内部差异较大.
为研究TCI的时空分布规律,对各流域TCI的均值和方差的统计结果表明(表2),北部区域各流域1月
份的TCI均值在0.10,0.20间,TCI方差值均在0.05左右;4月份各流域均值上升至0.50左右,方差值上升
到0.05,0.10间;7月份各流域均值基本维持不变,方差值则略有下降;10月份回落至0.40以下,方差值上
升至0.10,0.25间.南部区域各流域1月份均值为0.30,0.35间,方差值均在0.05左右;4月份各流域均
值上升至0.55,0.60间,方差值略有上升;7月份各流域均值明显回落至0.35以下,方差值则基本不变;10
月份进一步降至0.10,0.2间,方差值差别较大,取值在0.05,0.15间不等.西部区域各流域1月份均值多
在0.25,0.35间,方差值也在0.1以下;4月份均值上升至0.50,0.55间,方差值则基本不变;7月份均值除
无定河上游流域外均下降至0.50以下,方差值变化很小;10月份均值则进一步降至0.36以下,方差值上升
至0.10以上.中部区域各流域1月份均值多在0.20,0.30间,方差值均在0.05左右;4月份均值则大幅上
升至0.40以上,方差值轻微上升至0.05,0.10间;7月份清涧河与延河流域的TCI均值有所下降,其他流域
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生态27卷
均继续上升,而方差值基本维持不变;10月份各流域均值明显下降,方差值保持在0.10以下.
表2研究区各流域TCI的统计值
Table2StatisticsofTCIinwatershedsinstudyarea
3.3与NDVI线性关系的季节变化
采用光谱植被指数和地表温度的综合信息监测地表水分,必须首先确定在不同的季节,某一植被覆盖条
件下,最大可能的地表温度,从而确立定义干边的线性拟合方程参数. 从对研究区像元随机采样的统计结果分析来看,在一月,NDVI与呈现正相关关系(图3a),当NDVI
值每上升10(0—255),Ts升高1.6~C,两者相关系数高达0.83.表明在冬季月份,植被覆盖较好的地区,地
表温度相应也较高.这主要是因为期间南部的平均气温要明显高于北部,而植被覆盖良好的南部地区其水分
条件也相应较好,从而起到了保温的作用,两者叠加使得与NDVI呈现正相关关系. 在4月份,NDVI与呈现的相关程度较低(图3b),当NDVI值每上升1O,升高0.6~C,两者相关系
数仅0.19.主要是因为此时研究区北部的气温要略高于南部,一定程度上抵消了南部植被覆盖的保温效果,
两者共同作用导致与NDVI几乎不相关.
在7月份,NDVI与呈现负相关关系(图3c),当NDVI值上升每上升1O,下降2.O~C,两者相关系
数高达0.95.表明在夏季月份,植被覆盖较好的地区,地表温度相应也较低.这主要是因为此时研究区北部
的气温要显着高于南部,而植被覆盖良好的南部地区水分条件也相应较好,其蒸发效应起到了降温的作用,两
者共同作用使得.与NDVI呈现显着的负相关关系.
在1O月份,NDVI与的相关关系亦偏低(图3d),当NDVI值每上升1O,一升高0.7?,两者相关系
数仅0.35.表明在秋季月份,植被覆盖的程度与地表温度的线性关系并不明显.这主要是因为此时研究区
南北的气温差异并不显着,而植被的凋零使得植被覆盖的差异也不缩小,两者共同作用导致与NDVI几
乎不相关.
3.4TVDI的时空分布
基于MODIS数据提取的植被指数与地表温度数据,参照其对地表水分的指示意义,计算研究区逐旬的
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11期李正国等:基于植被/温度特征的黄土高原地表水分季节变化 TVDI数据集(图4).TVDI均值的季节变化非常显着,在植被生长季节均在0.5以上,其中6月份达0.70,表
明期间地表水分状况较差;另一方面,TVDI方差也表现为在植被生长季节较高,普遍在0.15以上,表明期间
地表水分状况的区域差异较大.
为研究地表水分特征的时空分布规律,对不同区域内各流域TVDI的均值和方差加以统计分析(表3).
结果表明,北部区域内的各流域TVDI值变化的趋势主要表现为在冬季(如1月份)整体均值最低,同时空间
差异性最小;到4月份时均值达到较高的水平(0.50—0.55),空间差异仍较小;至7月份则进一步上升至
0.65左右,方差值保持不变;10月份TVDI的均值下降到0.35以下,方差值上升到0.1—0.2间.南部区域各
流域1月份的TVDI均值多在0.35左右,方差值也在0.05左右;4月份TVDI的均值上升到0.55,0.60间,方
差值基本保持不变;7月份均值基本维持在0.60左右,方差值均不足0.10;10月份各流域的均值下降至0.20
—
0.25间,方差值基本维持不变.西部区域各流域1月份均值多在0.30—0.40间,方差值也在0.1以下;4
月份均值上升到0.50以上,方差值保持不变;7月份均值进一步上升至0.70左右,方差值维持不变;10月份
均值下降到0.40以下,方差值也上升到0.10—0.15间.中部区域各流域1月份均值
多在0.20,0.30间,方
差值也在0.10以下;4月份均值上升到0.50以上,方差值维持不变;7月份均值进一步上升至0.60左右,方
差值不变;10月份均值下降到0.20,0.30间,方差值不变.
表3研究区各流域TVDI的统计值
Table3StatisticsofTVDIinwatershedsinstudyarea
3.5VCI,TCI与TVDI的相关关系
为比较各地表水分指标的相关性,对各月VCI,TCI及TVDI的相关系数进行统计分析(表4).计算结果
表明,VCI与TCI的相关系数有明显的季节变化,在春夏季(如1—6月份)及秋冬季(如11,12月份),两者均
表现为相关关系不明显,表明在上述季节采用植被覆盖与温度表征地表水分的差异较大;而在夏秋季(如7
9月份),两者则表现为较强的负相关关系,其中9月份的相关系数值达一0.81,表明在该季节两者对地表水
分的表征能力基本相当.
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生态27卷
TVDI与VCI的相关系数总体偏低,并存在一定程度的季节变化.在冬春季(如ll,3月份),两者表现为
微弱的负相关关系,表明在上述季节两者对地表水分的表征能力差异较大;在夏秋季(如5,9月份),两者相
关程度较高,其中9月份达一0.70,表明在该季节两者对地表水分状况的表征能力大致相当.
TVDI与TCI的相关系数全年均在0.70以上,部分月份甚至达0.85以上,表明两者对地表水分状况的表
征能力完全相当.总的来看,单独采用TCI与VCI表征地表水分会受到明显的季节影响,而TVDI虽然和TCI
关系更为密切,但能在不同季节综合体现植被覆盖和地表温度特征对地表水分的影响,从而能较好地反映区
域地表水分状况的时空变化特征.
表4VCI,TCI与TVDI各月相关系数
Table4CorrelationcoefficientsofVCI,TCIandTVDIinmonths
?CorrelationcoefficientsbetweenVCIandTCI;?CorrelationcoefficientsbetweenVCIandTVDI;?CorrelationcoefficientsbetweenTCIand TVDI;}通过0.05显着性水平检验Significant(0.01<P<O.05)
3.6TVDI的相关检验
上文的分析表明TVDI相对于其他指数能较好地体现地表水分的分布特征,为了进一步验证其与地表水
分的对应关系,本文通过利用相关的气候因子对TVDI进行了空间验证.首先对各月TVDI进行累积并求取
其均值,进一步对该计算结果按密度分级,共划分为10级(图5a).结合该地区年均降雨量,年均温以及相应
的湿润系数(图5b)的空间插值结果,统计了不同分级内各指标的均值与方差(表5).结果表明,随着TVDI
值增加,地表干燥度随之升高,表现为年均温从2.36%持续上升到12.03%,且空间变异有所加大;年均降雨
量从556.93mm下降至349.35mm;而湿润系数则从一5.54降低至一25.70.上述指标的变化规律表明,TVDI
能有效地反映研究区地表温度,降水以及植被覆盖对地表水分空间分布的综合影响.
表5TVDI与验证因子的关系
Table5RelationshipofTVDIanditsvalidatingfactors
4结论与讨论
从利用植被指数测量地表水分状况的结果来看,各区域VCI均值的季节分布上存在较大差异,其中在北
部区域表现为4月份较高,10月份较低的分布规律;中部区域与北部恰恰相反,为4月份偏低,10月份较高;
南部区域与之类似,仅7月份偏高;西部区域则基本是4月份较低而1月份偏高.同时各区地表水分状况的
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11期李正国等:基于植被/温度特征的黄土高原地表水分季节变化4573 aTVD1分级TVDIclass
图5TVD1分级及其相关验证因子
Fig.5ClassificationofTVDIanditsvalidatingfactors
季节变化亦存在不同的特点,其中北部区域中秃尾河和榆溪河在1,4月份的VCI均值下降最为明显,反映期
间上述流域地表水分状况有明显变干的趋势;南部区域的地表水分状况则是在4,7月份上升最为显着;西部
及中部区域地表水分状况全年均处于偏低的水平.地表水分特征的空间变异性也存在季节差异,区内大部分
流域在1月份的VCI方差值达0.10以上,其中北部区域尤为明显,反映了各流域内部地表水分状况差异在冬
季较为显着.
从利用地表温度测量地表水分状况的结果来看,各区域的TCI均值皆为4—7月份高于10一翌年1月份,
表现了区域地表水分状况的季节分布规律.但各区地表水分状况的季节变化存在不同的特点,其中北部区域
1—4月份的TCI均值上升最为明显,反映期间区域地表水分状况明显变干;南部及中部区域的地表水分状况
则在7—10月份间显着趋湿;而西部区域地表水分状况在1—4月份的变化幅度与7—10月份大致相当.
从植被指数与地表温度的线性关系来看,在1—7月份,区域植被覆盖的分布格局会进一步增加南部与北
部气温的差异;而4月份和10月份,则会缩减南北气温的差异.因此,采用TVDI评价地表水分状况时,必须
考虑地表气温与植被覆盖线性关系的季节变化.同时地表水分特征的空间变异性也存在季节差异,区内大部
分流域在10一翌年1月份的TVDI方差值达0.10以上,其中北部区域尤为突出,表明期间各流域内部地表水
分状况差异较为显着.
从综合反映植被覆盖和地表温度特征的TVDI的时空分布来看,各区域的TVDI均值皆为4—7月份高于
10一翌年1月份,表现了区域地表水分状况的季节分布规律.但各区地表水分状况的季节变化存在不同的特
点,其中北部区域1—4月份的TVDI均值上升最为明显,反映期间区域地表水分状况明显变干;南部区域的地
表水分状况则在7—10月份间显着趋湿;而西部及中部区域地表水分状况在1—4月份的上升幅度与7—10
月份的下降幅度大致相当.同时地表水分特征的空间变异性也存在季节差异,区内大部分流域在10月份的
TVDI方差值达0.10以上,其中北部区域尤为突出,反映期间各流域内地表水分状况差异较显着的特征.
从分析结果来看,单独采用TCI与VCI表征地表水分会受到明显的季节影响,而TVDI虽然和TCI关系更
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4574生态27卷
为密切,但能在不同季节综合体现植被覆盖和地表温度特征对地表水分的影响,从而能较好的反映区域地表
水分状况的时空变化特征.从与气候因子的相互验证来看,TVDI能有效地反映研究区地表温度,降水及植被
覆盖对地表水分空间分布的综合影响.
TVDI原理简单,应用性较强,但尚存在不足之处,主要表现在,在较高的NDVI值
下,TVDI等值线间距变
小,导致TVDI不确定性增加;其次,TVDI方法将Ts/NDVI特征空间由?
范文四：陇东黄土高原天然草地植被类型及特征
陇东黄土高原天然草地植被类型及特征 西北植物,2006,26(4):0805--0810
ActaBot.Borea1.一Occident.Sin
文章编号:1000—4025(2006)04—080506
陇东黄土高原天然草地植被类型及特征
李师翁,薛林贵,冯虎元,徐世健,安黎哲
(1兰州交通大学化学与生物工程学院,兰州730070;2兰州大学生命科学学院,兰州730000)
摘要:陇东(庆阳)黄土高原天然草地植被可划分为草甸草原区和典型草原区2个植被区域,包括温性疏灌草丛,
草甸草原和典型草原3个植被型14个群系,分别是:酸枣一杠柳一蒿类温性灌草丛,蕤核一红花锦鸡儿一蒿类温性灌草
丛,杠柳一蕤核一蒿类一白羊草温性灌草丛,酸枣一蒿类一白羊草温性灌草丛,酸枣一河蒴荛花一白羊草温性灌草丛,自草一
鹅观草一达乌里胡枝子一蒿类暖性灌草丛,白羊草草原,白草草原,赖草草原,蒿类一白羊草草甸草原,长芒草草原,百
里香草原,铁杆蒿一茭蒿草原,毛沙芦草草原.
关键词:黄土高原;草地;植被类型;陇东
中圈分类号:Q948.156文献标识码:A
TypesandCharacteristicsofNaturalGrasslandVegetations
intheLoessPlateauLyinginEastGansuProvince LIShi—weng,XUELin—gui,FENGHu—yuan,XUShi—jian.ANLi—zhe (1SchoolofChemicalandBiologicalEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou7
30070,China;2SchoolofLifeScience. LanzhouUniversity,Ianzhou730000,China) Abstract:NaturalgrasslandvegetationsintheLoessPlateaulyingineasternGansuProvincec
anfallinto
twovegetationareas,meadowsteppeandtypicalstepperegionsandinclude14formationsan
d3vegetation
types.Thethreevegetationtypesaretemperatehassockwithsparselydistributedshrubs,mea
dowsteppe
andtypicalsteppeandthefourteenformationsareAss. Ziziphusjujubavar.spinosa—Periplocasepi"—
Artemisiaspp.hassock,Ass.Prinsepiau~iflora—Caraganarosea—
Artemisiaspp.hassock.Ass.Periplocasepi—
um—Prinsepiauniflora—Artemisiaspp.一
Bothriochloaischaemumhassock,Ass.Ziziphus7"7"bavar.pio口一
Artemisiaspp?一Bothriochloaischaemumhassock,Ass.Ziziphusjujubavar.spinosa—
Wikstroemi口
chamaedaphne—Bothriochloaischaemumhassock,Ass.Pennisetumflaccidum—
Roeg-neriakaoji—LespPdP2口
davurica—Artemisiaspp.hassock,Ass.Bothriochloaischaemumgrassland,Ass. Pennisetumflaccid"grass-
land'Ass?Aneurolepidiumdasystachysgrassland,Ass.Artemisiaspp.一
13othriochloaischaemumgrassland.
Ass.Stipabungeanagrassland,Ass.Thymusmongolicagrassland,Ass. Artemisiagmelinii—A.girnldi
grassland,andASS.Agropyronmongolicumvar.villosumgrassland. Keywords:LoessPlateau;meadow;vegetationtype;eastGansuProvince 西北地区由于地理与气候特点,草地植被盖度
极低,生长发育不良,因此草地植被在生态系统中更
显重要,研究该区域草地植被对生态恢复和重建具
有非常重要的意义.长期以来,对暖温带和温带草原
收稿日期:2005—11—04;修改稿收到日期:2006一.卜17
差旱:兰銮通大学"青些"人才工程资助项目;中国西部环境与生态科学重大项目
(9O3O2O1O);交通部交通建设科技项目资助作者简介:李师翁(1964一),男,教授,
主要从事植物学研究..
8O6西北植物26卷
的研究给予了很大的重视,尤其对内蒙古高原和东 北样带草地植被的研究有很多资料发表l_1].陕北 黄土高原草地植被的研究,近年来也受到很大重视, 赵广琦等报道了陕北黄土高原天然草场的类型, 张娜等E5,6]研究了陕北黄土高原丘陵沟壑区长芒草 和铁杆蒿群落的地上,地下生物量及其与土壤水分 之间的关系等.陇东黄土高原处黄土高原腹地黄河 中游地区,黄土高原风貌保存较完整,由于草地植被 的破坏,而成为黄河流域水土流失极严重的地区之 一
,该区域草地植被尚无研究资料报道.研究本区域 内草地植被的历史演替,时空分布规律,当前草地植 被的基本特征及人为扰动对草地植被的影响等问 题,对草地植被的恢复与重建及抑制水土流失等都 具有重要的实践意义.同时该区域位于森林向草原 过渡区,又是北方农牧交错地带,因此本区草地植被 的研究对黄土高原植被研究,森林草原过渡带植被 的分布规律,农牧交错带植被的分布及人类活动对 草地植被的影响等也具有重要的理论意义.本文在 前文E7,8]工作的基础上,报道该区域草地植被类型及 特征研究的初步结果,以期为黄土高原植被研究,生 态环境建设和农牧业发展提供基础资料. 1研究区自然环境概况与研究方法
庆阳黄土高原位于东径106.20,108.45,北纬 35.15,37.1O,东部,东北部,东南部与陕西接壤, 北部,西北部与宁夏接壤,北部与毛乌素沙地相连.
总面积27119km,人口252万,为黄土高原残原沟 壑,丘陵沟壑,梁峁状沟壑地貌,海拔885m(南部正 宁政平),2089m(北部环县马家大山).东部为子 午岭天然次生林区,年降水600650131131,属温凉 湿润性气候,土壤为灰褐色森林土;中部为残原沟壑 农业区,属温和半干旱性气候,降水500,550mro, 多为黑垆土;北部和西北部为梁峁状丘陵沟壑农牧 区,属温凉干旱性气候,降水350~450mm,土壤为 黑垆土,黄绵土和粗黄绵土;全区年均温7,9C,自 然植被属森林草原植被地带l_8]. 研究于2002年8月进行,采用路线调查研究的 方法,在研究区范围内随机设置调查路线,并在调查 路线上随机确定若干调查点,详细研究不同生境条 件下(海拔,坡向,坡度等)草地植被的群落物种组 成,高度,盖度及时空分布的一般规律,物种组成以 采集鉴定的植物种为依据,群落高度为最高物种的 高度(生殖枝),盖度为目测相对盖度.植被类型依照 《中国植被》L9和《植被生态学》l_1..分类系统进行. 2研究结果
2.1温性疏灌草丛
2.1.1酸枣一杠柳一蒿类温性灌草丛Ass.Ziziphus
]ujubavar.spinosa—Periplocasepium—Artemisia spp.子午岭以西,环县以南陇东黄土高原沟坡荒 坡的主要植被类型之一,分布于海拔11O0, 1400ITI的阴坡半阴坡及阳坡,群落盖度90左右, 高度110crfl,优势种类以蒿类为主,有铁杆蒿 (Artemisiagmelinii),猪毛蒿(.scoparia),茵陈蒿 (.capillaries),白叶蒿(.1eucophylla)等,在生境 较优处酸枣,杠柳(Periplocasepium)形成优势.次
优势种为牛枝子(Lespedezadavuricavar. potaninii),长芒草(Stipabungeana),中国委陵菜
(Potentillachinense)等,伴生种为绢毛蔓茎委陵菜
(P.reptansvar.sericophylla),太阳花,翠雀花
(Delphiniumgrandiflorum)等.灌木成分酸枣,杠
柳散生,数量较少.半灌木和草本成分为达乌里胡枝
子(Lespedezadavurica),多花胡枝子(L.floribun—
da),白羊草(Bothriochloaischaemum),长芒草,西
山委陵菜(P.sishanensis),二色棘豆,飞廉(Carduus crispus),莳萝蒿(Artemisiaanethoides)等.
2.1.2蕤核一红花锦鸡儿一蒿类温性灌草丛Ass. Prinsepiauniflora-Caraganarosea-Artemisiaspp.
分布在葫芦河流域及其以北海拔13001TI左右,
60.的土壤为黄绵土的阴向山坡,群落盖度80%,优
势植物为铁杆蒿,柔毛蒿,牛尾蒿(.subdigitata), 白叶蒿等蒿类,其次有羊草(Aneurolepidiumchi—
nense),瓣蕊唐松草(Thalictrumpetaloideum),阿尔
泰狗哇花(Heteropappusaltaicus),益母草(Leonu—
rUSartemisia),并头黄芩(Scutellariascordifolia),
莓叶委陵菜(P.fragarioides),狗尾草,糙葶韭(A1一
liumanisopodiumvar.zimmermannianum),赖草,
灌木铁线莲(Clematisfruticosa),角蒿(Incarvillea sinensis),大籽蒿(.sieversiana),大针茅,黄菅草
(7'hemedatriandravar.japonica)等.灌木成分蕤
核,红花锦鸡儿,杠柳伴生.
2.1.3杠柳一蕤核一蒿类一白羊草温性灌草丛Ass. Periplocasepium—Prinsepiauniflora-Artemisiaspp.
-
Bothriochloaischaemum分布于蒲河流域海拔
1300m石质山坡,以杠柳,铁杆蒿,茭蒿(Artemisia giraldii)为优势种,盖度80%,高度150ClTI,伴生灌 木主要是蕤核,其它成分为猪毛蒿,白羊草,羊草,牛 枝子,异叶败酱,鹅观草(Roegneriakamoji),丛生隐
4期李师翁,等:陇东黄土高原天然草地植被类型及特征一! 子草(Cleistogenescaespitosa),阿尔泰狗哇花,田旋 花,蚓果芥(Torulariahumilis),灌木铁线莲等.
2.1.4酸枣一蒿类一白羊草温性灌草丛Ass.Zizi- phusjujubavar.spinosa—Artemisiaspp.一Bothri— ochloaischaemum分布在蒲河流域南段海拔1200 1TI向阳山坡,盖度8o9/6,高度120cm,灌木成分除酸 枣外,还有杜梨散生,优势植物为酸枣,铁杆蒿,茭 蒿,猪毛蒿,白羊草,赖草等,其次为野古草
(Arundinellahirta),无芒隐子草(Cleistogenes
草木犀状黄芪(Astragalus songorica),牛枝子,
melilotoides),鸡峰山黄芪(A.kifonsanicus),j匕柴胡 (Bupleurumchinense),中国委陵菜,西山委陵菜, 细叶韭(Alliumtenuissimum),野韭(Alliumradio— sum),麻黄(Ephedrasinica),甘草,大针茅,丝叶唐
松草(Thalictrumfoeniculaceum),二色棘豆,二色
补血草,阿尔泰狗哇花,羊草,黄菅草,灌木铁线莲, 骆驼蓬,须根亚麻(Linumperenne),赖草,互叶醉鱼 草(Buddlejaalternifolia),锋芒草(7'ragusracemo— sus),鹅绒藤(Cynanchumchinense)等.
2.1.5酸枣一河蒴荛花一白羊草温性灌草丛Ass. Ziziphusjujubavar.spinosa-Wikstroemiachamae-
daphne—Bothriochloaischaemum分布在马莲河流 域南段,九龙河流域,海拔1180m左右较湿润肥沃
的山坡,群落盖度8O%以上,高度90cm,以酸枣,白 羊草,茭蒿为优势种,其次有河蒴荛花,羊草,黄菅 草,铁杆蒿,猪毛蒿,二色补血草,牛枝子,赖草,野 韭,鹅绒藤,长芒草等.
2.1.6白草一鹅观草一达乌里胡枝子一蒿类暖性灌草 丛Ass.Pennisetumflaccidum—Roegneriakamoji-
Lespedezadavurica-Artemisiaspp.在合水川流域 海拔1i00m的山坡该群落盖度达9O以上,高度 达11ocm,群落由白草,鹅观草,白叶蒿,铁杆蒿,达 乌里胡枝子,绢毛蔓茎委陵菜,翠雀,茵陈蒿,三齿萼 野豌豆(Viciabungei),飞廉,并头黄芩,远志,柔毛 蒿,野苜蓿(Medicagolcata),平车前,沙参
(Adenophorastricta),大火草(Anemonetomentosa),
甘草,狼尾花(simachiabarystachys),草木犀状黄 芪,仙鹤草(Agrimoniapilosa),风毛菊(Saussurea japonica),灌木铁线莲,细叶柴胡(Bupleuruman— gustissimum),鸡峰山黄芪,西山委陵菜,长芒草,黄 菅草,泥胡菜(Hemisteptalyrata)等组成.
2.2草甸草原
2.2.1白羊草草原Ass.Bothriochloaischaemum
为暖温带森林草原带的代表类型,分布于海拔1500 m以下的山坡,土壤为砾石质山地或黄土,黑垆土. 优势建群种除白羊草外,还有达乌里胡枝子,茭蒿, 铁杆蒿,猪毛蒿,无芒隐子草等,伴生成分主要有鹅 观草,长芒草,赖草,羊草,大针茅,锋芒草,披碱草, 拂子茅(Calamagrostisepigeios),细叶韭,阿尔泰狗 哇花,甘草,西山委陵菜,二色棘豆,二色补血草,灌 木铁线莲,野亚麻(Linumstelleroides),麻黄等.在 有些地域也有酸枣,蕤核,互叶醉鱼草,河蒴荛花等
灌木成分.该草原类型虽有分布,但往往不很典型, 主要表现在在大部分分布区白羊草并不是优势种或 建群种,在水分条件较好的区域可以形成以蒿类为 优势的群落.
2.2.2白草草原Ass.Pennisetumaccidum白草 是一种喜暖,中生的根茎禾草,分布于森林草原地 带,多出现于次生裸地植被恢复的初期阶段,很不稳 定,分布区海拔1100m,群落盖度可达9O%以上, 草层高度达110cm,白草为优势建群种,其他种类 为鹅观草,绢毛蔓茎委陵菜,白叶蒿,多花胡枝子,翠 雀,远志,狼尾花,铁杆蒿,紫花地丁,中国委陵菜,狗 尾草,黄菅草,野豌豆,并头黄芩等.
2.2.3赖草草原Ass.Aneurolepidiumdasystachys
赖草为根茎型旱中生禾草,该群系是弃耕地上或 原生植物群落受破坏后,处于群落恢复演替的早期 阶段,不是自然条件下的稳定植物群落.广泛分布于 草甸草原区,是塬面,沟壑,梁峁等弃耕地,田边地埂 等处的优势群落,优势种赖草叶层高度6O,80cm, 生殖枝高度1O0,120cm,在生境条件较优越处,盖 度可达100,建群种赖草分盖度为6o,1O0%, 伴生植物常见的有黄花蒿(Artemisiaannua),阿尔 泰狗哇花,沙篷(Agriophyllumsquarrosum),黄鼠 草,太阳花,刺儿菜,无茎委陵莱(P.acaullis)等.该 群落鲜草产量高,非常适于割草草场.
2.2.4蒿类一白羊草草甸草原Ass.Artemisia spp.-Bothriochloaischaemum该类型广泛分布于 华池,庆阳,镇原一线东南部,多与白羊草草原成复 区分布,分布区海拔1100,1500Iri,群落盖度 5O9/5,8O9/5,优势建群种为茭蒿,铁杆蒿,猪毛蒿,白
羊草,隐子草等,伴生种主要为牛枝子,羊草,赖草, 长芒草,鹅观草,灌木铁线莲,细叶韭,西山委陵菜, 二色棘豆,二色补血草,阿尔泰狗哇花,须根亚麻等, 灌木成分常见的为酸枣,蕤核,河蒴荛花等. 2.3典型草原
主要分布于环县及镇原西北,可划分为丛生禾 草草原,半灌木及小半灌木草原.
808西北植物
2.3.1长芒草草原Form.Stipabungeana是丛 生禾草草原的主要和基本类型.主要分布在环县县 城以北的黄土高原梁峁,干旱山坡,分布区海拔 13O0,1900m.典型分布地群落为:
(1)长芒草一隐子草群落.分布于环县洪德海拔 1410m西向阳坡,盖度30,高度50cm,1m样 方内有长芒草,糙隐子草(Cleistogenessquarrosa),
猪毛蒿,二色棘豆,细叶韭,阿尔泰狗哇花,矮锦鸡儿 (Caraganapygmaea)等8种,分布区还见到多裂骆 驼蓬(Peganumnigellastrum),蕤核等.
(2)长芒草一牛枝子群落.分布于环县山城海拔 1500m西北向坡,盖度10,20,高度10cm,1 m样方内有长芒草,牛枝子,山蒿(Artemisia brachyloba),棘豆,栗麻,猪毛菜,野亚麻,甘蒙锦鸡 儿(Caraganaopulens)等8种,分布区还有多裂骆驼 蓬,獐牙菜(Swertiabimaculata),阿尔泰狗哇花等. (3)长芒草一冷蒿群落.分布于山城海拔1500m 西北向坡,群落盖度10,1m.样方内有长芒草,冷 蒿,山蒿,牛枝子,羊草,贺兰山岩黄芪(Hedysarum petrovii)等6种.在山城海拔1850m烟囱山,该群
落盖度为10,1m样方内仅有长芒草,冷蒿,山 蒿,柠条锦鸡儿4种.在甜水堡大梁洼村海拔1700 m东向坡,该群落盖度30,40,高度40cm,1 m样方内有长芒草,冷蒿,阿尔泰狗哇花,山蒿等4 种,分布区还有骆驼蓬,地构叶(Speranskiatubercu— lata),黄花软紫草(Arnebiadeclinatum),牛枝子等. (4)长芒草一羊草群落.分布于车道王家川海拔 1730m东向坡,群落盖度8O,高度120cm,建群 植物为长芒草,羊草,冰草(Agropyroncristatum),
达乌里胡枝子,在1m样方内还有细叶韭,细叶沙 参(Adenophorapani'culata),天蓝苜蓿(Medicago lupulina),无茎委陵菜,二裂委陵菜,二色棘豆,黄花 角蒿,牛枝子,大针茅等共14种.在毛井海拔1780 m东向坡该群落盖度为80,高度1O0cm,综合3 个1m样方分布有长芒草,羊草,隐子草,猪毛蒿,
披针叶黄花(Thermosislanceolata), 二裂委陵菜,
野亚麻,老鹳草,黄花角蒿(1ncarvillealutea),达乌 里胡枝子,冰草,冷蒿,阿尔泰狗哇花,细叶韭,二色 棘豆,硬质早熟禾,大针茅,茭蒿,小苜蓿(M.mini— ma),猫眼草(Euphorbialunulata),翠雀,达乌里龙 胆(Gentianadahurica),苣葜菜等25种.
(5)长芒草一百里香群落.分布于卢家湾崔家渠 海拔1910m山峁,群落盖度50,高度50cm,1 m样方内有长芒草,百里香,山蒿,冷蒿.
(6)长芒草一铁杆蒿群落.分布于山城乡丰台村 海拔1630m东南向山坡,群落盖度30,高度30 cm,1m.样方内有长芒草,铁杆蒿,山蒿,牛枝子,阿 尔泰狗哇花,糙隐子草等6种.
(7)长芒草一山蒿群落.见于山城丰台村,盖度
10,1m.样内有长芒草,山蒿,冷蒿,糙隐子草,牛 枝子,二色棘豆,阿尔泰狗哇花,草木犀状黄芪,狗尾 草等9种.
2.3.2百里香草原Ass.Thymusmongolicus系长 芒草草原受到不同程度破坏后而形成的次生小半灌 木草原.分布于环县毛井至卢家湾一带海拔1900 m山顶梁峁,群落盖度859,6,高度50cm,建群种以 百里香占绝对优势,1m样方内有百里香,狼毒,无 茎委陵菜,长芒草,二色棘豆等5种,此外分布区还 有冷蒿,赖草,醉马草(Achnatheruminebrians),阿 尔泰狗哇花等.
2.3.3铁杆蒿一茭蒿草原Ass.Artemisiagmelinii-
A.giraldii为暖温带森林草原半灌木草原类型,是 陇东黄土高原天然植被的典型类型之一,深入到森 林破坏后的次生植被之中,与铁杆蒿草原,白羊草草 原等成复区分布.分布于子午岭林区中北段,华池县 城以西,以北,环县洪德以南,合水以西,以北,庆城 县全部,镇原县全部等广大区域,分布区海拔11O0 ,
1800m.该类型在部分地域以铁杆蒿为优势,在 部分地域以茭蒿为优势,更多生境下二者共同为优 势,可分为以下几种群系:
(1)铁杆蒿一茭蒿群落.分布于在华池悦乐上堡 村海拔1250m山坡,群落盖度80以上,高度120 cm,群落组成主要为铁杆蒿,茭蒿,白叶蒿,猪毛蒿, 鹅观草,大针茅,羊草,硬质早熟禾,长芒草,苔草 (Carexspp.),大萼委陵菜,中国委陵菜,西山委陵 菜,多花胡枝子,牛枝子,阿尔泰狗哇花,糙葶韭,细 叶沙参,蓬子菜,腺毛翠雀花,天蓝苜蓿,毛莲菜,北
柴胡,飞廉,披碱草,西北利亚远志,掌裂草葡萄 (Ampelopsisaconitifoliavar.glabra),并头黄芩等 30余种.在华池王家咀至上里原海拔1310m西北 向坡,群落盖度达80以上,主要组成成分优势种 为铁杆蒿,茭蒿,牛枝子,其次有白叶蒿,掌裂草葡 萄,糙葶韭,鸡峰山黄芪,茜草,中国委陵菜,茼蒿,鹅 观草,青海鳍蓟(Olgaeatangutica),毛莲菜,风毛 菊,地八角(Astragalusbhotanensis),北柴胡,草木 犀状黄芪,蓬子菜,紫花地丁,野苜蓿,大针茅,并头 黄芩,飞廉,茅莓,麻花头,沙参,短尾铁线莲(Clema— tisbrevicaudata),黄香草木犀,猫眼草,苣莫菜,二
4期李师翁,等:陇东黄土高原天然草地植被类型及特征! 色棘豆,老鹳草,山苦荚,阿尔泰狗哇花,狼尾草等 34种.
(2)茭蒿一铁杆蒿一冷蒿群落.分布于环县木钵海 拔1350m西向山坡,群落盖度3o%,6o%,主要组 成成分为茭蒿,铁杆蒿,冷蒿,山蒿,长芒草,阿尔泰 狗哇花,贝加尔针茅,糙葶韭,二裂委陵菜,牛枝子, 山苦荬,二色棘豆,大针茅,鸡眼草,草原沙参,芨芨 草(Achnatherumsplendens),并头黄芩,苦马豆 (Swainsoniasalsula),披针叶黄花,二裂委陵菜,二 色补血草,赖草,多裂骆驼蓬(Peganumnigellas— trum),车前,黄花铁线莲(Clematisintricata),野亚 麻,狭叶草原丝石竹,蚓果芥,西山委陵菜,银柴胡 (Bupleurumyinchowense),无茎委陵菜,贺兰山岩 黄芪,鹅观草,风毛菊,飞廉,麻花头(Serratulaten— tauroides),草木犀状黄芪,二色补血草,黄香草木 犀,老鹳草,隐子草,会宁黄芪,长花天门冬(Aspara—
guslongiflorus),獐牙菜,灌木成分有蕤核,红柳,共 计47种.
(3)茭蒿一长芒草一牛枝子群落.分布于环县山城 乡海拔1500m南向山坡,群落总盖度7O,8O%, 茭蒿分盖度5O%,6O%,高度lOOcm,主要成分为 茭蒿,长芒草,牛枝子,矮脚锦鸡儿,二色棘豆,二裂 委陵菜,獐牙菜,猪毛菜,银灰旋花(Convolvulusam— mannii),苦荚菜,阿尔泰狗哇花,地构叶,蒙古芯芭 (Cymbariamongolica)等14种.
(4)茭蒿一铁杆蒿一柠条锦鸡儿群落.分布于洪德 海拔1320m北向山坡,盖度5O,高度110cm,组 成成分主要为茭蒿,铁杆蒿,牛枝子,柠条锦鸡儿 (Caraganakorshinskii),二色棘豆,羊草,糙葶韭,长 芒草,冷蒿,猫眼草,猪毛蒿,西山委陵菜,阿尔泰狗 哇花等.
分布于环县虎 (5)茭蒿一猪毛蒿一黄花角蒿群落.
洞乡海拔1400m北向山坡,盖度1009/6,高度90 cm,主要成分为茭蒿,猪毛蒿,黄花角蒿,二色补血 草,骆驼蓬,二裂委陵菜,茵陈蒿,牛枝子,羊草,菊叶 委陵菜(P.tanacetifolia),硬质早熟禾,达乌里胡枝 子,芨芨草,灌木成分有蕤核,甘蒙锦鸡儿等. (6)茭蒿一猪毛蒿一牛枝子群落.分布于镇原孟坝 一
带海拔t360m山坡,盖度4O%,5O%,高度4O cm,主要成分为茭蒿,猪毛蒿,牛枝子,铁杆蒿,长芒 草,阿尔泰狗哇花,白羊草,骆驼蓬,田旋花,蚓果芥, 灌木成分有百里香,蕤核,杠柳.
(7)茭蒿一铁杆蒿一白羊草群落.广泛分布于庆阳 中南部山坡,与白羊草草原成复区分布,海拔1100
,
1500m,在镇原三岔,方山至宁县均有分布,主要 成分为茭蒿,铁杆蒿,白羊草,猪毛蒿,白叶蒿,长芒 草,披碱草,拂子茅,达乌里胡枝子,牛枝子,细叶韭, 西山委陵菜,二色棘豆,二色补血草,阿尔泰狗哇花, 羊草,赖草,须根亚麻,野韭等,灌木成分主要有酸 枣,杠柳,蕤核,互叶醉鱼草,河蒴荛花等.
(8)茭蒿一铁杆蒿一益母草群落.见于环县山城海 拔1800m东向山坡,坡度6o.,7o.,群落盖度 5O%,高度6O,8Ocm,建群种除茭蒿,铁杆蒿外,共 建种为益母草,香青兰,白花枝子花(Dracocephalum
heterophyllum),此外有冷蒿,长芒草,黄花角蒿,草 原丝石竹(Gypsophiladavurica),头花丝石竹,灌木 成分有柠条锦鸡儿,互叶醉鱼草.
2.3.4毛沙芦草草原Ass.Agropyronmongolicum
为环县北部与宁 var.villosum分布于草原带北部,
夏盐池交汇地带的主要植被.见于环县甜水堡一带, 海拔1570m,土壤为栗钙土,群落盖度5%,1O%, 毛沙芦草生殖枝高度25cm,1m样方分布毛沙芦 草,细叶韭,山蒿,砂珍棘豆(Oxytropispsam— mocharis),糙隐子草,长芒草,贺兰山岩黄芪,牛枝 子,野亚麻,猪毛菜等10种.
3结论与讨论
(1)本文支持将本区归属暖温带草原区域,包括 暖温带森林草原地带草甸草原植被区和暖温带典型 草原地带典型草原植被区[9].群落特征表明,本区与 陕北南部的草地植被具有相似性[4].草地植被的植 物种组成也与陕北黄土高原(安塞,吴旗等)基本相 同,典型草原的特征性植物种为长芒草,大针茅,糙
隐子草,阿尔泰狗哇花,铁杆蒿,百里香,冷蒿,达乌 里胡枝子,茭蒿,白羊草等,草甸草原的特征性植物 种为白羊草,赖草,白草,长芒草,阿尔泰狗哇花,茭 蒿,铁杆蒿,黄菅草等.
草甸草原植被区.本区包括子午岭森林植被区 以外的华池县大部分(干燥度1.39),庆城县全部 (干燥度1.44),西峰区全部(干燥度1.26),镇原县 东南部(干燥度1.50),宁县大部(干燥度1.31),合 水西部(干燥度1.27)等庆阳黄土高原大部,地貌为 黄土高原残塬,丘陵沟壑,梁峁沟壑等,海拔约1000 ,
1500m,全年降水量400520mm,?lOC积温 27003200C.草地植被景观的典型特征是以铁 杆蒿,茭蒿,猪毛蒿等蒿属植物为主要成分组成蒿类 草甸草原,反映出由森林向草原过渡的特征.主要灌 木成分为蕤核,杠柳,山桃,土庄绣线菊,酸枣,河蒴
81O西北植物
荛花,互叶醉鱼草,红花锦鸡儿等,半灌木为铁杆蒿, 茭蒿,达乌里胡枝子,多花胡林子,牛枝子等,草本成 分有猪毛蒿,柔毛蒿,茵陈蒿,黄花蒿,白叶蒿,白羊 草,白草,羊草,鹅观草,长芒草,赖草,野古草,无芒 隐子草,黄营草,中国委陵菜,二裂委陵菜,绢毛蔓茎 委陵菜,二色补血草,野韭,细叶韭,糙葶韭,翠雀,龙 牙草,异叶败酱,草木犀状黄芪,阿尔泰狗哇花等. 典型草原植被区.本区仅位于环县以北,以西的 大部分(干燥度1.80,2.50),镇原县西北部(干燥 度1.56,2.O0),年降水量小于400mm,?10C积 温约3000C.地貌为黄土高原丘陵沟壑与梁峁沟
壑,海拔约13o0,1900m.天然植被主要是长芒草 草原,以及长芒草一蒿类草原,主要成分为长芒草,赖 草,冰草,大针茅,糙隐子草,丛生隐子草,二裂委陵 菜,二色棘豆,黄花角蒿,野亚麻,细叶韭,硬质早熟 禾,狼毒,獐牙菜,砂珍棘豆,阿尔泰狗哇花,黄鼠草, 猪毛蒿,贺兰山岩黄芪,银灰旋花,骆驼蓬等,半灌木 成分主要有百里香,铁杆蒿,茭蒿,冷蒿,山蒿,达乌 里胡枝子,牛枝子,灌木成分有柠条锦鸡儿,矮脚锦 鸡儿等.
(2)本区草地植被占全区面积的47,约127.4 万hmz.长期以来,对草地植被的利用缺乏科学的认 识和重视,草地植被由于大量开垦而减少和破坏,加 剧了水土流失.近年来由于退耕还林还草和生态环 境建设力度的加强,草地植被得到迅速的恢复.北部 大面积的长芒草草原是很好的放牧草场;南部白羊
塬 草草原,蒿类一白羊草杂类草草原多分布在山坡,边,梁峁等处,比较破碎,但由于降水丰沛,草原生长 茂盛,更宜建立割草草场.
本区处于森林草原带,草甸草原和草原是主要 的自然植被类型,发展和利用草地植被更适宜于本 区的地理气候特点.'同时本区是黄土高原水土流失 严重地区之一,充分认识草地植被在水土保持上的 意义,在草地植被的利用上应注意倡导"宜农则农, 宜牧则牧"的方针,在开垦严重的宜牧区,如子午岭 林区,华池及环县山区必须全面退耕还草;在北部草 原区建立轮牧制度,在南部水土流失严重草甸草原 区,许多优良的草场没有被利用,应建立割草草场. 研究表明,近年来由于对自然植被建设的重视,本区 草地植被已经恢复到较好的水平,尤其在禁牧区草
地植被发育良好,已经在改善生态状况和保持水土
方面发挥重要的功能.
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范文五：黄土高原小流域植被特征及其季节变化
黄土高原小流域植被特征及其季节变化 1 引 言
降雨导致的土壤侵蚀是一个世界范围内的大问题, 植被覆盖对水土流失影响很大。溅蚀在水蚀中是一个重要的因素, 而在有充分植被覆盖的情况下, 却很少甚至不发生土壤侵蚀 , 植被对土壤的保护作用主要是其消耗了雨滴的动能。植被在降雨过程中截留并储存了部分降雨, 并且改变了雨滴的特性, 如雨滴的体积和空间分布。植被同时还对入渗和地表径流产生影响。植被特征是进行土壤侵蚀预报的一个重要参数。例如,L ISEM 模型—— 一个基于次降雨过程的土壤侵蚀模型, 就用到了植物盖度、高度和叶面积指数来计算截留和溅蚀。植被特征随季节发生很大变化, 为了准确预报1 年中不同时间的土壤侵蚀, 有必要了解1 年中植被特征的变化情况。本文选择了黄土高原安塞县小南沟小流域(面积3. 57 km2) , 于1998 年、1999 年和2000 年3 年, 每年5, 10 月, 每隔2 周对其植被特征及其季节变化进行了测量, 并对结果进行了分析和讨论。
2 测量方法
进行测量的植被特征包括植物盖度、高度和叶面积指数。由于在不同的土地利用情况下, 其植被特征和季节变化不同, 故选择了17 个不同的土地利用类型来进行测量, 主要包括林地、果园、荒草地、灌木、休闲地和农地, 其中农地又分不同作物分别进行测量, 主要有谷子、糜子、玉米、马铃署和荞麦。此外还在流域内安放了5 个自动雨量筒记录降雨情况。 2. 1 植被盖度测量
本文使用了两种方法进行测量: (1) 目估法: 方法是肉眼垂直向下看, 参考一张附有各种覆盖比例的黑白图表依据经验进行判断, 确定其植被覆盖率; 如果覆盖不均匀, 则对每个样地进行10 次估侧, 取其平均值; (2)照相法, 使用相机在距离地表3, 4 m 处垂直向下拍摄, 将照片扫描进入计算机, 用图像处理方法计算获得植被覆盖率, 这种方法主要用于农地。 2. 2 叶面积指数测量
对草地、农地和林地采用不同的方法进行测量。对于草地, 选择1 块0. 25m2 (0. 5m × 0. 5m ) 的样地, 采集样地上所有的草, 在实验室将其扫描成黑白图像并计算出所有叶子的面积A , 最后草地的叶面积指数由以下公式获得: LA Ig= A ? 0. 25。对于农地, 选择1 块1 m 2 (1m × 1m ) 的样地, 统计该样地内的作物株数N , 然后选择有代表性的15 株作物统计每株作物的叶子数(n1, n2,. . . , n15) , 然后采集有代表性的20 片叶子, 将其扫描并计算每片叶子的平均面积a , 最后农地叶面积指数计算如下: L A IC = N × ((n1 + n2 + . . . + n1515) × a
对于林地, 选择1 块100 m 2 (10m × 10m ) 的样地, 统计样地内树木的株数N , 选择15株有代表性的树木, 统计其每株树木的树枝数(n1, n2, . . . , n15) , 并统计每枝树枝平均的叶子数m , 然后采集20片有代表性的叶子, 将其扫描并计算每片叶子的平均面积a, 最后林地的叶面积指数计算如下: L A Iw = N × ((n1 + n2 + . . . + n1515) ×m× a?100 2. 3 植被高度的测量
对于草地和农地, 随机选择10 株植物, 用卷尺测量其高度, 然后计算其平均值。对于林地, 则使用三角形相似原理测量其高度。
3 结果与讨论
3. 1 植被特征
在大南沟流域, 近一半的土地利用方式是农地, 主要的农作物是玉米、谷子、糜子、马
铃署、荞麦和大豆。除了农地之外, 还有荒草地、休闲地、灌丛、林地和果园。表1 所示的是1999 年测得的结果。本流域内最高的是柳树和刺槐, 其高度超过10 m , 主要分布在切沟和冲沟底部, 林地同时还具有最大的叶面积指数(大于7) , 其盖度可以超过80% 。果园果树的高度一般在3 m 左右,叶面积指数最大可到3. 48, 盖度中等(小于40%)。灌丛主要分布在流域南部, 高度不超过1 m , 但其最大盖度可达90% 。休闲地和荒草地的植被特征类似, 叶面积指数可到2, 小于45à 的盖度, 高度一般小于0. 5 m。对于农地, 玉米具有最大的高度和叶面积指数, 这两项指标在1998 年9 月分别达到1. 995 m 和4. 49。农地的平均盖度一般小于50% , 但间作农地可达80% 甚至90% 。由于降雨量的年际变化大, 农作物的特征值, 尤其是叶面积指数所能达到的最大值也有很大的年际变化。
3. 2 植被盖度的季节变化
大南沟流域冬季没有植被覆盖, 也几乎没有降雨。植被在春天开始生长, 夏天达到鼎盛, 秋天衰落。林地、果园、灌丛和荒草地的盖度要高于农地, 并且在5 月份即能达到30% , 而后在整个夏天持续增长, 可以将较高的盖度保持到9 月甚至10 月。休闲地盖度的季节变化与上述特征相似, 但其最大值在1999 年仅为20%。如表1 中的是1999 年(旱年) 上述植被盖度的季节变化。1998 年(平水年) 林地和果园盖度的季节变化与1999 年相似, 但1998 年的平均盖度较大。1998 年和2000 年荒草地和休闲地盖度的季节变化也与1999 年相似。而灌丛的盖度在1998 年持续增长, 在9 月份达到90% , 而1999 年只达到50%。
农作物盖度的季节变化与上述植被不同(表1)。农作物盖度春天的增长较慢且晚, 一般8 月份才能达到其最大值, 在此之前的5, 7 月其平均盖度低于其它植被。通常农作物的最大盖度低于50%。此外, 气象灾害比如冰雹可以使其盖度大降, 比如2000 年8 月29 日, 大南沟流域一场夹带冰雹的高强度降雨使所有作物遭到严重破坏, 其盖度在大雨后的9 月份迅
速下降, 而其中的某些作物比如荞麦遭到毁灭性打击, 几乎颗粒无收。由于林地、荒草地、果园、灌丛和休闲地比农地具有较高的盖度, 而且达到最大盖度的时间较早, 因而具有比农地更好的水土保持效果。
3. 3 降雨的影响
由于大南沟植被的生长主要依赖于降雨, 因而降雨对其植被特征的影响很大, 对于农作物尤其如此。本地的年平均降雨量为522 mm (1956, 1990 年) , 1998 年、1999 年和2000 年3 年雨季大南沟小流域的降雨量分别是568, 223, 250 mm。1998 年为平水年, 1999 年和2000 年为干旱年。降雨对叶面积指数LA I 的影响最大, 农作物的LA I 值1998年明显高于1999年。例如1998年(平水年) 玉米的LA I 最大可达到4, 由播种至收获期的平均值为1. 6, 而1999年(干旱年) 玉米LA I 的最大值仅为1. 4, 平均值仅为0. 8。其它农作物的LA I 也有类似的结果。对于同种作物, 1998年的盖度也明显高于1999年, 如大豆1998年的盖度大于40% , 并保持这个盖度达1个半月(8月至9月中旬) , 而在1999年, 其最大盖度小于10% (表1)。除了年降雨总量影响植被特征外, 次降雨也对植被特征产生重要影响。一次“好雨”过后, 作物生长迅速,盖度、LA I 和高度等发生很快的变化。所谓“好雨”指的是降雨量大而雨强小的降雨, 这样将有利于渗透而非产生径流。1999 年6 月份以前由于降雨稀少, 作物生长缓慢, 7 月20 日, 7 月21 日下了一场降雨总量为40mm 的大雨, 所有作物迅速生长, 在短期内盖度达到最大值(表1)。在黄土高原, 降雨通常集中在夏季。而农作物一般在大雨过后才能达到较大的盖度, 因此作物在夏季, 对保持水土的作用十分有限。 4 结 论
就植被特征而言, 非农地和农地有较大的差别。非农地中的林地叶面积指数较大, 可达3, 7, 盖度在湿润年份为40%, 80% , 干旱年份也为30%, 50%。灌丛高度一般不超过1 m , 叶面积指数1, 2, 盖度在湿润年份为50%, 90%, 干旱年份为40%, 50%。对于荒草地, 叶面积指数在湿润年份为1, 2, 干旱年份为0. 3,0. 5; 盖度在湿润年份为30%, 40%, 干旱年份为20%, 30%。对于休闲地, 叶面积指数在湿润年份为0. 5,1, 干旱年份为0. 2, 0. 5; 盖度在干旱和湿润年份均为10%, 20%。对于农地, 叶面积指数、作物高度和盖度随农作物品种、种植方式和季节发生很大的变化。植被盖度的季节变化是明显的, 对非农地而言, 盖度从4 月份开始增加, 5, 6 月份达到较大值, 并保持至9月甚至10 月份。但对农地而言, 盖度值在春天增长既慢且缓, 并且一般在8 月份达到其最大值, 只是在8, 9 月份保持较大的盖度。非农地比农地具有较好的水土保持效果, 而大南沟流域一半以上为农地, 这种土地利用状况对水土保持十分不利。
降雨对植被特征尤其是农作物有很大影响, 在3 种植被特征中, 受影响最大的叶面积指数。每一种农作物的LA I 在平水年(1998年) 均大于干旱年(1999年)。对于同种作物, 其1998 年的盖度大于1999 年。植被特征除受年降雨总量影响外, 还受次降雨的影响, 一次“好雨”过后, 农作物迅速生长, 其覆盖等特征也迅速改变。
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