西北地区植被覆盖变化及其与气候因子的关系

【目的】分析中国西北地区植被覆盖变化情况及其与气候因子的关系,为改善区域生态环境提供参考。【方法】利用GIMMS/NDVI数据,采用NDVI均值法、差值分析法以及相关分析法,对西北地区植被覆盖时空变化及其与气温和降水的关系进行分析。【结果】植被覆盖增加的区域主要有：新疆的天山、塔里木河流域、青海的东南部、甘肃的中东部、宁夏部分地区以及陕西省等地区,植被覆盖减少的区域主要分布在：新疆塔里木盆地、昆仑山、甘肃西北部以及宁夏和甘肃交界处等地。植被NDVI与年际温度呈显著的正相关性,并且与年内气温、降水量和积温存在极显著的相关性,相关系数分别为0.890、0.900和0.442。【结论】1982-2006年西北地区植被NDVI呈增加趋势,增速为0.4%/10 a,植被覆盖变化与年内气温和降水量的相关性显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在时滞。     

气候变化对黑龙江省自然植被气候生产潜力的影响

为了解1970—2014年黑龙江省自然植被气候生产潜力的分布规律和变化趋势及其对气候变化的响应,利用黑龙江省80个气象站观测数据,结合Miami模型,通过小波分析和EOF分析等方法,对黑龙江省自然植被气候生产潜力的变化特征进行分析。结果表明：1970年以来,气温、降水、蒸散和标准气候生产潜力呈增加趋势,2000—2014年粮食安全存在隐患。标准气候生产潜力(W)与蒸散气候生产潜力年代际变化相近。4种气候生产潜力主周期均为26~31年。W空间分布呈正、负相间。W与气温、降水量和蒸散量呈正相关,气温是主要限制因子。“暖湿型”气候对W有利,生产潜力增加幅度7.41%~14.82%。研究结果对优化农业布局,提高农业气候资源利用率以及促进粮食作物稳产高产等有参考价值。     

升金湖湿地保护区植被覆盖变化及其主要驱动因子分析

【目的】分析安徽升金湖湿地保护区植被覆盖的动态变化,研究其相关驱动因子,为该地区生态系统的可持续发展提供参考。【方法】基于SPOT-VGT的植被覆盖指数(NDVI)数据,采用最大值合成法、NDVI均值法、趋势分析法以及相关分析法,分析2000-2010年升金湖湿地保护区植被变化的时空格局。选取气温、降水量、GDP等12个指标为自变量,以NDVI值作为因变量,构建多元线性回归模型,从中筛选出影响NDVI的主要驱动因子。【结果】(1)升金湖湿地保护区的实验区植被覆盖较好,缓冲区植被覆盖良好,重点保护区域核心区植被覆盖度较低。(2)从1月到12月NDVI平均值和最大值均呈先增大后减小的趋势,其中4-9月NDVI值较高。(3)升金湖湿地保护区绝大部分地区(61.18%)NDVI在2000-2010年间有显著增加趋势,表明保护区整体植被覆盖明显改善。【结论】升金湖湿地保护区植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,耕地面积对植被覆盖影响最大,气温和降水量对植被覆盖的影响弱于GDP因子。     

基于Landsat影像稀疏植被斑块格局对降水响应

【目的】古尔班通古特沙漠稀疏植被斑块格局是水分稀缺的荒漠区对降水在地表的表现。【方法】基于年降水量变化特征,选择1990年TM影像、2001年ETM+、2010年TM影像和2015年OLI遥感影像为数据源,结合1990~2015年蔡家湖气象站逐年的降水数据,计算古尔班通古特沙漠南缘的植被盖度、斑块面积、斑块数量、斑块密度,分析不同植被盖度、面积变化趋势,探讨年降水量对植被盖度、斑块面积、数量、密度的影响。【结果】1990~2015年,植被盖度总体呈减少趋势,其中二级植被面积明显增加(1 089.557 km²),增幅为20.154%,一、三、四级植被面积略有减少,减幅分别为-98.752%、-61.581%、-96.889%。随着降水量的增加,斑块数量,密度增加,破碎程度变小,植被盖度增加。【结论】1990~2015年古尔班通古特沙漠南缘稀疏植被盖度随年降水的变化总体呈退化-好转-退化趋势。年降水量变化与稀疏植被盖度、斑块面积、数量、密度均呈正相关关系。     

基于3S的塔里木河干流生态水平动态监测及生态需水研究

【目的】应用3S、数据仓库等技术,动态监测并分析塔里木河干流1999～2004年生态水平的动态变化特征,定量估算相应生态水平下天然植被的生态需水量,为流域生态修复及生态用水决策提供科学依据。【方法】对从塔里木河流域管理局获取的多维多时相遥感数据源,通过数据预处理、分类体系划分、解译、专题提取、建库及定性定量分析等步骤,得到研究区生态水平动态变化数据;应用潜水蒸发原理,计算相应生态水平下天然植被的生态需水量。【结果】随流域治理及应急输水工程的展开,塔里木河干流天然植被分布面积呈逐年增长趋势,各优势性植被类型多度有所增加,盖度响应明显,其中以中、下游草地植被类型最明显;相应生态水平下天然植被生态需水量逐年增加,这主要由中、下游草地面积和盖度增加所致。【结论】进一步验证了流域水文过程与生态响应之间的密切耦合关系,且随流域生态环境的改善及生态水平的提高,生态需水量发生相应变化。因此,在目前流域竞争用水前提下,科学制定合理的生态水平目标,对于确保水资源配置中的生态用水至关重要。     

塔里木河干流土地利用变化类型及过程分析

通过遥感手段对塔里木河干流1990-2016年的土地利用变化及过程进行了分析。1990-2016年塔里木河干流流域耕地、建设用地面积变化最明显,其次是灌木林地、高覆盖草地。基于MODIS MOD13Q1遥感数据对塔里木河干流植被覆盖情况进行了反演,所得的2000年、2010年、2016年植被覆盖情况与当地实际符合情况较好,在空间上干流区植被覆盖度自上游至下游逐渐减小。在时间上各河段变化为:低覆盖度(20%)的植被面积、沙地面积在塔里木河上游、下游均表现为减少趋势,下游植被覆盖度大于60%的面积呈显著上升趋势,说明生态输水对下游植被恢复效果明显。1990-2016年塔里木河上、中游土地利用转移矩阵结果分析表明:草地、林地等向耕地、人工建筑用地转化,高覆盖草地向中、低覆盖草地转化,草地向沙漠转化。人工绿洲呈不断扩张,天然绿洲面积不断缩小,表现为人工绿洲替代天然绿洲的趋势。     

近15年黄土高原植被物候时空变化特征分析

【目的】黄土高原处于从湿润向干旱过渡、从森林向草原过渡、从农业向牧业过渡的地区,是中国气候变化与农业发展的敏感地带,针对此区域的地表植被覆盖物候特征研究,对于该地区农业生产、环境保护和生态建设具有重要的指示意义。通过分析不同时间序列、不同海拔高度与水热条件下植被物候趋势的差异,以期为黄土高原当前的农业生态环境建设与可持续发展提供有用的理论支撑与决策依据。【方法】基于1998—2012年SPOT VEGETATION旬值NDVI数据,并结合谐波分析法、线性趋势等方法对黄土高原各年植被物候特征值进行了确定,并分析了物候的变化趋势。【结果】(1)1998—2012年,生长季始期平均每年提前0.9d。生长季末期平均每年推迟约0.8d。在生长季始期提前和末期推迟的作用下,生长季长度平均每年延长1.7d。(2)黄土高原水热组合直接影响植被物候的空间差异性,植被生长的限制性气温为9℃,限制性降水分别为475mm与540mm,限制性海拔为1750m。(3)植被生长季长度趋势与海拔和气温的空间偏相关系数分别为0.0591和0.0139,与降水的空间偏相关系数为-0.0174,三要素与生长季始期趋势的相关程度较与生长季末期趋势强。【结论】黄土高原植被物候特征趋势明显且稳定的区域主要分布在陕北高原与晋中北山地区。西北部干旱区荒漠草原区,物候变化主要受气温控制。半干旱地区农业与草原区,物候变化主要受到降水量控制。汾渭盆地农业区,物候变化受水热共同作用。水热的差异对秦巴山地阔叶林区植被物候的影响不明显。海拔对黄土高原植被物候变化趋势上的影响不明显。生长季长度趋势在生长季始期和生长季末期的共同作用下随海拔和气温的增加的延长趋势增强,随降水增加的缩短趋势增强。同种植被物候趋势随海拔、降水、气温的变化特征具有一致性,生长季始期的变化特征对于植被生长季长度变化影响较生长季末期强。     

西南地区植被覆盖度时空演变及其与气候和地形的相关性

【目的】探究西南地区植被覆盖度的时空演变特征及其与气候和地形的相关性,为区域生态环境质量监测和生态林业工程效益评估提供参考依据。【方法】基于MODIS NDVI数据、气象数据、数字高程模型(DEM)数据和植被类型数据,通过像元二分模型、Theil-Sen Median趋势分析、 Mann-Kendall显著性检验和偏相关分析等方法,分析2000—2020年西南地区植被覆盖度的时空演变特征及植被覆盖度与降水和气温的偏相关关系和滞后效应,探究植被覆盖度与地形因子的相关性。【结果】2000—2020年西南地区各类型植被的覆盖度和整体植被覆盖度均呈波动上升趋势,上升斜率在空间上呈东南高西北低分布特征。阔叶林植被覆盖度上升速率明显高于其他植被类型,而栽培植被的覆盖度明显高于其他植被类型。植被覆盖度与降水和气温均呈正相关,且与气温的偏相关系数略大于降水,说明气温是影响西南地区植被生长的主导气象因子。植被生长主要响应于前0～2个月的降水和气温,针叶林、阔叶林、灌丛和草丛生长主要受气温主导,而栽培植被和草甸主要受降水影响。从坡度上看,植被覆盖度的改善状况随着坡度增大呈先上升后下降变化趋势,改善效果和退...     

重庆喀斯特地区NDVI变化的影响因素

【目的】区域植被指数是评价其生态系统的重要指标。喀斯特地区生境脆弱,对气候变化和人类活动均较敏感,易遭受破坏且恢复困难。本研究探讨气候要素与植被变化之间的关系,通过残差分析分离人类活动对植被的影响,定量评估其贡献。【方法】基于2001-2014年归一化植被指数数据、气象数据及土地利用数据,采用趋势分析法、偏相关分析。【结果】重庆喀斯特地区近14年NDVI整体呈现波动上升趋势,年增长率为0.0048/年,研究区内78.9%的区域植被增加,17.14%的区域植被变化不明显,只有不到4%的区域植被出现退化;气候变化对植被的影响远高于人类活动,气温的相关性高于降水,主要表现为正相关;其中气候变化的贡献率为94.6%,人类活动贡献率为5.4%;研究区实际NDVI值与模拟NDVI值之间的平均残差为0.0397。【结论】人类活动对植被的影响表现为正向,重庆针对喀斯特地区的生态恢复工程已初见成效。     

基于NDVI的四川省植被变化动态监测及驱动因素分析

【目的】探索植被时空演化规律和机理，为揭示区域环境变化奠定基础。【方法】利用SPOT/VEGETATION数据，辅以Theil-Sen Median趋势分析、回归分析以及残差分析等方法，探索2000—2018年四川省植被覆盖时空变化趋势，并揭示其影响因素。【结果】近二十年四川省植被覆盖呈显著增加趋势，增速为6.4%/10a,其中2006—2012年植被覆盖呈波动趋势；植被覆盖空间格局呈“东高西低”的分布特征，城镇化进程和高海拔地区气候对植被覆盖有剧烈干扰；四川省植被覆盖呈增加趋势的面积比例为72.45%,呈减少趋势的面积占比27.55%,植被状况改善较显著。四川省18个地级市中，雅安市、乐山市、攀枝花市、达州市、宜宾市、巴中市和广元市的植被改善状态较好。四川省海拔0～1000、1000～3000 m是植被恢复最显著的区域。【结论】通过剥离自然、人类活动因素发现，人类活动是导致四川省植被覆盖变化的主要因素，气候因素是影响四川省植被覆盖变化的次要因素。研究结果可为四川省生态保护和修复工程的科学布局提供依据。     

荒漠林高光谱与光学影像植被指数(VI)的比较

【目的】利用地面遥感和航天遥感数据结合植被指数实现快速调查,研究各数据中植被指数的差异。【方法】用地面高光谱数据和光学影像中分别对梭梭林和柽柳林进行归一化植被指数(NDVI)、重归一化植被指数(RDVI)和土壤调节植被指数(SAVI)3种植被指数的提取,并进行比较。【结果】在高光谱VI中,梭梭林和柽柳林的3种VI的数值大小和变化趋势都很接近,特别是SAVI和RDVI,但NDVI的变化较其他2种大;而在光学影像VI中,梭梭林和柽柳林的NDVI和SAVI的数值基本保持在一定范围内,且变化幅度微小,而RDVI的数值和变化趋势均较大,相对不稳定。【结论】高光谱数据所提取的NDVI和SAVI均大于光学影像,而光学影像所提取的RDVI均大于高光谱数据,RDVI对植被覆盖度更敏感。     

黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响

【目的】沟头是黄土高塬沟壑区发育最活跃的地貌部位,关系着整个塬坡沟系统的水土流失。探明黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响,为区域生态环境修复和水土保持效益评价提供科学依据。【方法】以仍进行耕作利用的农地沟头为对照,研究撂荒后自然恢复植被沟头不同土层（0—10、10—25、25—40 cm）土壤团聚体特征及土壤可蚀性随植被恢复年限（3—30 a）的变化。通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成,计算>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、团聚体破坏率（PAD）、团聚体分形维数（D）等团聚体特征值,测定土壤机械组成及有机质含量,计算土壤可蚀性因子（K）。【结果】（1）与农地沟头相比,恢复3—30 a植被沟头土壤WR_0.25、MWD、GMD分别增加11.49%—84.43%、0.18—2.05倍、7.53%—108.62%,三者随植被恢复年限的增加呈线性递增关系（P<0.01）,且均随土层深度增加而减小;（2）植被沟头土壤PAD、D随植被恢复年限增加以线性方式递减（P<0.01）,较农地沟头分别减小3.81%—32.14%、0.55%—6.63%,二者随土层深度增加而增大;（3）随着植被恢复年限增加沟头土壤可蚀性因子K以线性关系递减（P<0.01）,较农地沟头减小5.43%—14.44%,K随着土层深度增加而增大。【结论】植被恢复条件下有机质含量的提升对团聚体形成和稳定性起着重要的作用。沟头土壤可蚀性的减小与水稳性团聚体含量的增加、团聚体稳定性的提高密切相关,自然恢复条件下植被恢复22—30 a沟头土壤团聚体稳定性和抗蚀性能得到明显提升。     

基于Quick Bird的阿其克苏河植被覆盖度研究

[目的]利用高分辨率Quick Bird影像,并结合实地的植被和土地类型调查,对艾比湖地区阿其克苏河植被覆盖进行归一化植被指数( NDVI)遥感分类,利用遥感影像处理软件(如Envi软件、Arcgis软件、Erdas软件)提取了该区的植被覆盖等信息.[方法]基于NDVI图对该区进行植被覆盖度反演,并结合实际测量数据提出了荒漠区NDVI分类标准和植被覆盖等级划分标准.[结果]通过NDVI分类图和植被等级覆盖图,发现该地区植被大多集中于河滩及其两岸;而且离水源越近,植被覆盖度越高,NDVI值也越高,这与荒漠区植被分布特点吻合.[结论]植被覆盖度反演结果与实地测量对比分析有很好的切合度.     

基于荧光参数的棉花盛铃期水分状况高光谱监测

【目的】研究棉花盛铃期反射光谱、荧光参数Fv/Fm(PSⅡ最大光化学量子产量)的变化特征,确立叶绿素荧光参数与棉花冠层高光谱植被指数的相关关系。为高光谱遥感监测棉花的水分状况提供理论依据。【方法】选用棉花品种新陆早45号和新陆早62号,采用美国ASD地物高光谱仪测定田间试验条件下,设置4个不同灌水量处理,研究2个棉花品种盛铃期的冠层反射光谱,同期利用PAM-2100叶绿素荧光仪测定棉花叶片的Fv/Fm,并用相关软件对棉花的反射光谱数据及Fv/Fm进行处理并作相关分析,建立相关回归模型。【结果】不同水分处理条件下,棉花冠层反射光谱的变化趋势相似;棉花新陆早62号盛铃期的单叶荧光参数Fv/Fm与棉花冠层高光谱反射率在350~514 nm、612~692 nm和1 945~2 076 nm波段范围内呈极显著正相关,而在708~1 361 nm和1 621~1 740 nm波段范围内呈极显著负相关;采用敏感波段构建植被指数NDVI(归一化植被指数)和RVI(比值植被指数),RVI与Fv/Fm的相关性较高(r_RVI-Fv/Fm=-0.721 5^**,n=20,P<0.01);建立Fv/Fm与RVI的估算模型方程,Fv/Fm估测值与实测值呈极显著线性正相关(r_{估测Fv/Fm-实测 Fv/Fm}=0.723 0^**,n=20,RMSE=1.186×10^-2)。【结论】利用荧光参数Fv/Fm与植被指数RVI的相关关系,可以监测棉花盛铃期的水分胁迫状况。     

胡杨树冠疏失度对塔里木河下游应急生态输水的响应

[目的]向塔里木河下游应急生态输水,恢复和自然更新胡杨为主体的荒漠河岸植被.[方法]以塔里木河下游阿拉干断面设立的长期监测样地内的胡杨为研究对象,采用野外调查实测与室内数据分析相结合的方法,研究胡杨树冠疏失度对应急生态输水的响应.[结果]应急生态输水后地下水位的抬升对胡杨树冠疏失度的降低产生一定的作用;总体上,胡杨的树冠疏失度随着离河道距离的增加逐步增大,而且离河道越远,疏失度增加的程度就越大;树冠疏失度小于10;的旺盛胡杨主要分布在离河道100 m之内,其中多以疏失度少于50;的长势较好的胡杨为主.在离河道200～400 m,树冠疏失度为50;～75;长势较差的过熟林、衰老林比例开始增多.距河道400 m以外,胡杨密度开始急剧下降,树冠疏失度也明显增大.[结论]目前胡杨生长对生态输水的响应范围主要在距离河道400 m之内.     

伊犁心叶驼绒藜植物生物学及生态学特性研究

[目的]通过对伊犁心叶驼绒藜植物学、生物学和生态学特性等研究,为新疆干旱荒漠区防风固沙、水土保持等生态环境建设和畜牧业发展提供优良旱生环保植物资源和牧草资源.[方法]试验区内选择适宜地块,播种野生伊犁心叶驼绒藜种子,采用野外实测调查与室内统计分析研究相结合,对伊犁心叶驼绒藜植物学、生物学和生态学特性进行综合分析.[结果]伊犁心叶驼绒藜寿命长(可达50 a以上),植株高大,株丛密集,分枝多,地下根系发达(多年生植株主根入土超过5 m),耐严冬酷暑,耐旱、耐寒、耐盐碱,土壤pH 8.0,总盐1.0;～2.0;,种子正常发芽,是新疆荒漠草原植被复壮和补播改良草地的优良品种.[结论]伊犁心叶驼绒藜仅分布在我国新疆北部.它生态幅度宽,是天然荒漠草原草地上宝贵的野生优良饲用植物资源之一,特别是在新疆荒漠草原植被恢复和生态建设中具有重要作用.     

绢蒿荒漠草地两种主要植物的生态化学计量特征分析

【目的】研究退化伊犁绢蒿荒漠草地恢复后,主要植物的生态化学计量特征的变化,为干旱区草地恢复提供理论依据。【方法】以该草地的建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)和伴生种木地肤(Kochia prostrata)为对象,分析两种植物的C、N、P、K含量及计量比以及放牧和封育条件下,两种植物的生态化学计量特征,研究两种植物的养分利用策略以及封育对两种植物的生态化学计量特征的影响。【结果】伊犁绢蒿的P(0.82 g/kg)极显著高于木地肤的P(0.58 g/kg),伊犁绢蒿的N(15.11 g/kg)、K(13.06 g/kg)含量和N/P(22.46)极显著低于木地肤的N(25.14 g/kg)、K(21.17 g/kg)含量和N/P(43.75)。封育改善了荒漠草地植物的生长环境,但与放牧相比,伊犁绢蒿与木地肤的C、N、P、K含量及元素计量比变化不显著。【结论】伊犁绢蒿与木地肤的养分利用策略不同,伊犁绢蒿以吸收利用P为主,木地肤以吸收利用N和K为主,伊犁绢蒿的生长率高于木地肤。封育对荒漠草地两种植物的生态化学计量特征影响不显著。     

黄土高原植被对气温和降水的响应

【目的】研究黄土高原植被覆盖对水热条件的时空响应。【方法】利用经验正交函数分析植被覆盖、气温和降水变化情况的时空分布,并结合奇异值分解分析植被覆盖与水热条件的时空相关性。【结果】东南部水热条件对植被的生长最佳,西北部干旱-半干旱地区气温超过一定的界限不利于植被生长,而降水的增加更容易使植被覆盖增大;中国第二大河--黄河的水文效应对干旱-半干旱地区植被覆盖的变化影响密切,在干旱地区水分充足的区域,气温的上升则会促进植被的生长;河谷平原、盆地中植被覆盖对水热的响应较为明显;同一区域不同植被类型对水热的响应也不尽相同;黄土高原植被覆盖与水热要素的相关性很强,但限制性因素较多。【结论】土地利用、植被类型、作物熟制以及地形地貌和高程等是黄土高原气温对植被覆盖影响的主要限制性因素。黄土高原地处干旱的内陆地区,降水对植被的影响最为直接。荒漠地带及非农业耕种区的植被覆盖状况主要取决于天然降水,两者之间具有很强的正相关性。农耕区由于受灌溉条件等人为因素的影响,植被覆盖和降水之间的相关情况更加复杂,不确定性更强。     

短期围封对伊犁绢蒿荒漠群落特征 及植被多样性的影响

【目的】 研究伊犁绢蒿荒漠群落数量特征、多样性对短期围封的响应规律,为退化蒿类荒漠恢复与重建提供理论依据。【方法】 以伊犁绢蒿荒漠为研究对象,通过对群落盖度、高度、密度、生物量的野外测定,并计算群落Simpson(D)、Shannon-Wiener(H)、Pielou(J)及Margalef(P)指数,研究短期围封对荒漠群落特征及其多样性的影响。【结果】 围封后,群落高度、盖度和生物量分别显著增加了89.7%,153.9%,130.8%(P<0.05),而群落密度显著降低了19.8%(P<0.05)。(2)与围封区相比,放牧区的Simpson指数和Pielou指数显著高于围封区(P<0.05),Shannon-Wiener指数略高于围封区,而Margalef指数低于围封区,但差异不显著(P>0.05)。【结论】 围封已成为恢复及重建退化草地的最有效的措施,通过围封可以提高退化荒漠植被生物量,但植被多样性指数偏低,放牧降低丰富度指数。     

退化草原恢复中草原植物群落特征的变化

【目的】分析实施禁牧和草畜平衡后的退化草原植被群落特征,研究退化草原生态环境恢复情况,为乌鲁木齐市退化草地的恢复重建提供科学指导。【方法】选取乌鲁木齐市实施禁牧和草畜平衡的天然草地为对象,对不同恢复年限禁牧区和草畜平衡区的植被长势变化及植物群落平均高度、盖度和地上生物量等进行实地调查和分析,研究退化草地在恢复过程中植物群落特征的变化。【结果】(1)实施草原补奖政策后,恢复5 a后较恢复1 a,恢复8 a较恢复5 a草原植物长势明显变好。(2)禁牧区不同草地类型的植被盖度、高度和生物量随恢复时间的延长呈上升趋势,草畜平衡区不同草地类呈现先升高后降低的趋势,在恢复8 a时出现下降趋势,这可能与2018年乌鲁木齐市降雨量较低有关。【结论】通过实施禁牧和草畜平衡,乌鲁木齐市草地退化的现象得到了一定程度的遏制和改善,在政策实施8 a后草地植被恢复较好,但不同草地类型的变化有所差异,需继续加强草地资源监测。