1999-2019年青藏高原不同植被类型NDVI时空演变特征及其对气候因子的响应

研究青藏高原不同植被类型NDVI时空变化特征,探讨不同植被类型NDVI对气候因子的响应机制,为青藏高原生态保护提供科学依据。基于1999—2019年的SPOT/VEG NDVI数据、植被类型和气象数据,采用线性趋势分析、Pearson相关分析及偏相关分析方法,对1999—2019年青藏高原不同植被类型NDVI时空变化特征进行了分析,并探讨了不同植被类型NDVI变化对气候因子的响应。结果表明：(1)青藏高原整体植被生长状况良好,青藏高原各植被类型生长季平均NDVI均值从高到低依次为森林(0.6)、灌丛(0.48)、草甸(0.37)、草原(0.16)、高山植被(0.13)。(2)除高山植被有轻微退化趋势外,其他植被类型均有显著改善,改善面积占比依次为灌丛58.46%(p<0.05)、森林52.78%(p<0.05)、草甸51.60%(p<0.05)、草原32.65%(p<0.05)。(3)气候因子对植被NDVI的影响具有明显的地域差异性,平均气温对青藏高原植被生长季NDVI变化的影响更为显著,且影响范围更为广阔;而降水主要影响青藏高原北部地区的草原、草甸等植被的ND...     

气候变化和人类活动对内蒙古高原不同植被类型NDVI的影响

基于MODIS-NDVI遥感数据、气象数据和植被类型数据,结合趋势分析、变异系数和地理探测器等方法,分析内蒙古高原2000-2020年荒漠草原、落叶栎林、草甸草原、典型草原和灌木、禾草半荒漠5种植被类型NDVI的变化特征及其与气象因子的关系,利用残差分析法分离人类活动的影响。结果表明：2000-2020年,内蒙古高原区域平均NDVI呈上升趋势,平均增长速率为0.013·10a^-1,其中落叶栎林NDVI增速最快(0.032·10a^-1),灌木、禾草半荒漠增速最慢(0.009·10a^-1),空间上呈由西向东梯度式升高的带状分布。过去21a,研究区内植被改善面积占总面积的91.59%,低波动和中低波动面积占研究区总面积的89.75%;草甸草原退化较为严重,退化面积占该植被类型总面积的13.63%,其他4种植被类型改善面积占各自植被类型总面积的比例均达90%以上。不同植被类型NDVI和全区NDVI均与降水量显著相关,气象因子间的双因子增强或非线性增强交互作用明显,水热共同作用是影响高原全区NDVI的主导因素。21a来研究区人类活...     

青藏高原植被生长季NDVI时空变化及对气候因子的响应分析

为了探究青藏高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因子,对青藏高原的生态环境保护提供科学依据,基于1982—2015年青藏高原内部及其周边139个气象站点的气象数据和同期的GIMMS NDVI数据,研究了青藏高原生长季植被NDVI的时空变化特征及其与气候因子的响应关系。结果表明：(1)在研究期内,青藏高原生长季NDVI总体呈上升趋势,不同干湿地区生长季NDVI变化趋势有所差异,湿润地区植被退化面积占比相对较大,干旱地区植被改善面积占比相对较大。(2)研究区植被未来总体向改善方向发展,植被未来趋向改善面积占62.25%,趋向退化面积占37.58%。(3)研究区植被对各气候因子的响应存在一定的滞后性,草原、草甸、高山植被和灌丛4种主要植被对气温和相对湿度主要当月响应,对降水主要当月或滞后1个月响应,对日照时数主要滞后3个月响应。(4)气温、降水、相对湿度及日照时数4个气候因子对青藏高原植被NDVI变化的相对贡献率分别为37.19%,27.53%,20.30%和14.97%,其中,气温和降水是湿润/半湿润地区、半湿润地区、大部分半干旱地区及干旱地区植被NDVI变化的主要气候驱动因子,日照时数和相对...     

2000-2018年塔里木盆地北缘绿洲植被覆被变化及对环境要素的响应

[目的] 研究塔里木盆地北缘绿洲区植被覆被变化与环境要素的相互关系,旨在为该区生态治理与恢复提供科学参考。[方法] 以2000—2018年MODIS/NDVI数据为基础,结合时序内气象因素与人类活动数据,运用趋势线分析法、相关分析法、ArcGIS空间叠加与通径分析方法,总结塔里木盆地北缘绿洲时空变化特征,并探讨环境要素对绿洲区植被NDVI变化的影响。[结果] ①2000—2018年塔里北缘绿洲不同植被类型总体处于波动上升态势,增长速率为0.033/10 a;植被覆盖类型的增长速率由高到低依次为栽培植物、灌丛、阔叶林、草甸、荒漠、草原、湿地、针叶林和高山植被;②在气象因素中,气温与绿洲区植被主要呈负相关,负相关区域面积占绿洲区72.15%。③在人为环境要素中,林业总产值和牧业总产值是影响植被NDVI的主控因子。[结论] 在所选环境要素中,气温对NDVI的综合作用最强,林业总产值次之,牧业总产值对NDVI作用较弱。剩余通径系数为0.26,说明还有部分因素对NDVI增加有较明显的影响,今后需要进一步研究。     

祁连山区4种高寒植被类型下土壤养分及含水率分布

[目的]探究祁连山区土壤养分及含水率分布特征,为祁连山区水土保持和生态植被恢复提供参考。[方法]以高寒草甸、高山灌丛、温性草原、温性荒漠4种高寒植被类型土壤为研究对象,采用野外调查、室内试验及数理统计相结合的方法,研究了4种植被类型下不同土层深度和4种坡向下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、含水率(SMC)分布特征,及其与年平均气温、年累积降雨量之间的相关性。[结果](1)研究区SOM含量范围为1.85～190.31 mg/g, TN含量为0.07～7.99 mg/g, TP含量为0.24～1.81 mg/g, SMC为0.79%～73.21%。(2)土壤SOM,TN,TP,SMC含量差异主要受植被类型影响,不同植被类型土壤SOM,SMC含量大小顺序均为：高寒草甸>高山灌丛>温性草原>温性荒漠;TN含量：高山灌丛>高寒草甸>温性草原>温性荒漠;TP含量：温性草原>高寒草甸>高山灌丛>温性荒漠。在4种坡向中,TP含量在半阴坡最高,阳坡最低,SOM,TN,SMC含量在半阳坡最高。(3)SOM,TN,TP,SMC与年累积降...     

四川省植被变化及其与气象因子的相关性分析

[目的]分析四川省植被的变化特征及其与气象因子的相关性,为该区域的可持续发展提供理论依据。[方法]采用一元线性回归方法,利用MODIS NDVI数据按不同植被类型对GIMMS NDVI数据进行模拟拓展,并采用变异系数、趋势分析和偏相关等方法进行变化分析和相关性分析。[结果](1)近30a四川省植被NDVI以基本无变化和减小为主,减小的区域主要位于盆周山地、川东北的中海拔山地和川西北高原湿地,增长变化的区域较小,主要位于四川盆地中北部和川西高原西部;(2)植被受气温影响较大的区域主要分布在以灌丛和高山植被覆盖为主的甘孜西南部、西北部以及四川盆地的西南部,以针叶林和水稻种植为主的成都平原、四川盆地中部以及川东北的广元则对降水更敏感。[结论]过去32a间四川省年最大NDVI变化具有明显的阶段性特征,整体上呈现下降趋势;植被NDVI的变化与降水和气温具有显著的线性相关关系,且气温和降水对植被变化的影响具有明显的区域差异。     

藏东南色季拉山西坡不同植被土壤有机碳垂直分布特征及其影响因素

  【目的】  藏东南地区高山生态系统有巨大的土壤碳汇潜力，研究其不同生态系统下土壤有机碳 (SOC) 储存的变化特征及其影响因子，有助于深入了解青藏高原土壤碳循环及区域碳源汇平衡。  【方法】  本研究在西藏色季拉山西坡海拔3000～4600 m开展密集土壤采样，研究不同海拔高度下不同植被类型SOC的储存特征，并分析其关键影响因子。  【结果】  表层0—5 cm的SOC含量随海拔升高而增加，4个植被带SOC含量平均值表现为高寒草甸 (8.31% ± 0.77%) > 暗针叶林 (7.20% ± 0.90%) > 高寒灌丛草甸 (6.74% ± 0.80%) > 针阔混交林 (3.88% ± 0.46%)。在剖面5—10、10—15、15—20、20—30、30—40、40—60 cm各层SOC含量随海拔升高呈先增加后降低趋势，SOC含量在4种植被带的平均值表现为暗针叶林 > 高寒灌丛草甸 > 高寒草甸 > 针阔混交林。SOC含量随剖面深度增加而显著下降，高寒草甸和高寒灌丛草甸SOC垂直分布特征为表层聚集型，而针阔混交林和暗针叶林SOC垂直分布特征为普通递减型。剖面0—20、20—40、40—60 cm的SOC储量随海拔升高呈先增加后降低的特征。在表层0—20 cm高寒草甸SOC储量最高 (C 95.66 ± 4.81 t/hm2)；在剖面20—40和40—60 cm暗针叶林SOC储量最高，且其在整个0—60 cm剖面的SOC总储量在所有植被类型中最高 (C 199.14 ± 11.10 t/hm2)；针阔混交林SOC储量在剖面各层均为最低，且其在整个剖面的SOC总储量 (C 111.45 ± 10.30 t/hm2) 显著低于其他植被类型。剖面各层SOC储量与年平均温度、凋落物碳氮比呈显著负相关，而与海拔高度、年平均降水量和土壤含水量呈显著正相关。逐步回归显示土壤含水量是影响剖面各层以及整个剖面SOC储存的关键因子。随机森林模型对SOC储存的解释度为50.32%～65.82%，土壤含水量对表层土体SOC预测的相对贡献最高，年平均温度、年平均降水量和凋落物质量对各层SOC预测均有显著贡献，而植被类型对SOC预测的相对贡献随剖面加深而逐步增加。  【结论】  色季拉山西坡不同海拔高度下SOC的储存特征随不同植被类型和剖面深度而发生显著变化，环境因子(如土壤水分) 对表层土体SOC储存有关键影响，植被类型对深层土体SOC储量变化的预测有重要贡献。     

2001—2020年内陆干旱草原县域尺度植被NDVI时空变化特征及其驱动因素

[目的] 探讨中国内陆干旱草原在县域尺度上时序地表生态空间变化及气候驱动特征,为制定合理的生态措施提供科学依据。[方法] 以甘肃省肃南县(肃南裕固族自治县)为研究区,收集归一化植被指数(NDVI)和气象数据,采用趋势分析、变差分析、偏相关分析和残差分析等方法,分析了2001—2020年肃南县植被NDVI时空变化特征及驱动因素。[结果] ①研究期内县域植被NDVI呈波动上升趋势,上升速度为0.042/10 a;10种植被的NDVI呈现相似的增长趋势,较以往小尺度区域研究能够作出更精确的反映; ②从空间分布看,植被NDVI自西北向东南逐渐提高,全县36.14%的植被NDVI变化趋势表现为基本稳定,退化区域远大于改善区域; ③肃南县不同类型植被对植被NDVI稳定性的贡献程度为：针叶林＞灌丛＞阔叶林＞草原＞草甸＞高山植被＞栽培植被＞其他＞沼泽＞荒漠; ④植被NDVI受夏季降水量及植物生长季气温影响最大,人类活动对肃南县96.52%的植被NDVI增加具有促进作用。[结论] 近20年来,肃南县植被NDVI整体上升,其变化趋势受气候条件和人类活动的双重影响,未来肃南县过度放牧区域植被NDVI可能仍会下降,但整体依旧呈上升趋势。     

岷江源区植物群落物种多样性分析

取样调查了岷江源区植被及其环境因子,利用多元统计方法揭示了该区植物群落物种多样性及其与环境因子的关系。结果表明:不同植被类型的物种多样性表现为森林群系 > 灌丛群系 > 草甸群系。柳灌丛、窄叶鲜卑花灌丛、绣线菊灌丛、锦鸡儿灌丛的草本层多样性较高,沙棘灌丛和小果小檗灌丛较低。草甸群系中,白茅草甸和苔草草甸多样性较高,蒿草草甸和高山草甸的物种多样性较低。锦鸡儿灌丛灌木层多样性较高,沙棘灌丛的多样性最低。岷江源区植物群落物种组成受海拔梯度的影响强烈,不同海拔梯度的物种组成差异明显。植物群落在2 900～3 100,3 500～3 700 m海拔段有较高的物种多样性,2 700～2 900,3 100～3 400,3 700～3 900 m海拔段的多样性较低。土壤因子与地形因子之间,海拔和坡向对土壤养分因子的影响较大,主要影响全N、土壤含水量和pH值。地形因子和植被因子之间,海拔和坡向影响灌木层多样性、盖度以及草本层的盖度。植被因子和土壤因子之间,土壤全N量、速效K和土壤含水量影响草本层、灌木层的盖度和多样性。     

祁连山排露沟小流域土壤物理性质空间差异研究

研究了国家重点野外观测试验站--祁连山森林生态站排露沟流域土壤物理性质及其空间差异.结果表明:(1)土壤容重随深度而变化,变化幅度大小顺序为:山地栗钙土＞山地森林灰褐土＞亚高山灌丛草甸土,不同类型土壤容重变动在0.45～1.38 g/cm3之间;(2)土壤总孔隙度大小顺序为:亚高山灌丛草甸土＞山地森林灰褐土＞山地栗钙土,不同植被下土壤总孔隙度表现出不同的差异;土壤毛管孔隙在不同植被下,各层之间无显著性差异;土壤非毛管孔隙,山地栗钙土与亚高山灌丛草甸土和山地森林灰褐土之间存在显著性差异(P＜0.05).(3)土壤最大持水量大小顺序为:山地森林灰褐土＞亚高山灌丛草甸土＞山地栗钙土;毛管持水量与含水量均表现出亚高山灌丛草甸土＞山地森林灰褐土＞山地栗钙土,各类型土壤含水量均随海拔的升高而增大.     

西藏北部不同草地类型土壤碳、氮、磷的变化特征

[目的]探讨西藏北部不同草地类型间土壤碳氮磷含量的分布规律和各养分间相互关系,为草地生态保护和评价提供理论依据。[方法]通过S形土壤取样法对西藏北部不同草地类型的土壤样品进行采集,利用试验测定土壤的碳氮磷含量,基于SPSS进行方差分析和相关性分析。[结果]山脊高寒草甸、高寒灌丛草甸和山腰高寒草甸有机碳含量主要受海拔高度的影响,有机碳含量随着海拔高度的增加而增加,随土层深度加大而降低;有机碳与全氮有极显著正相关关系,相关系数为0.968(p0.01),不同草地类型间全氮含量趋势与有机质趋势相同;除高寒沼泽草甸,其他草地类型的有效氮与全氮分布规律相同,有效氮含量和全氮含量之间存在显著正相关关系,相关系数为0.439(p0.05)。速效磷受全磷含量影响显著,速效磷与全磷的相关系数为0.442,为极显著正相关关系;全磷含量受放牧影响,但放牧对速效养分的影响更加明显。[结论]西藏北部不同草地类型土壤碳、氮、磷的具有一定的变化规律,草地退化与放牧强度具有一定联系。     

青藏高原高寒草原草甸土壤团聚体及养分因子变化特征

为探讨青藏高原高寒草原草甸的土壤团聚体稳定性及有机碳等养分因子的变化分布,在青海省三江源区高寒地带选取样点分层采集土壤样品,进行室内测定并分析2种植被下土壤团聚体和养分因子的变化特征。结果表明：研究区土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSA）、平均质量直径（MWD）与几何平均直径（GMD）均为草甸>草原,而分形维数（D）与结构体破坏率（PAD）为草原>草甸,即青藏高原高寒草甸土壤团聚体稳定性大于高寒草原。高寒草甸土壤稳定性及养分含量随土层深度增加显著降低（P<0.05）,草原土壤稳定性和养分含量随土层深度无显著变化趋势。高寒草原土壤稳定性与各养分含量随海拔升高而降低,高寒草甸土壤团聚体稳定性与养分随海拔升高先降低后增加。高寒草甸土壤团聚度与养分含量呈极显著相关（P<0.01）,高寒草原土壤团聚度与养分无显著相关;>4,4~2,2~1 mm粒级团聚体是影响研究区土壤养分含量的主导粒径,其稳定性程度主要受大团聚体作用。研究结果对于青藏高原土壤质量评价、生态环境保护具有重要科学意义。     

中国草地NDVI时空动态对多尺度干旱的响应

草地对干旱的响应较其他植被类型更为敏感,且不同草地类型在不同气候区干旱的响应具有较大差异,因此分气候区探究不同草地类型对干旱的响应机制对草地资源保护具有重大意义。基于植被Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)、草地覆被及标准化蒸散指数(SPEI)数据,分析1982—2015年中国不同气候区不同草地类型植被NDVI的时空动态及其与SPEI的关系,并确定NDVI与SPEI指标最大相关系数所对应的干旱时间尺度,结合气象数据探究气温、降水及水平衡因素对草地干旱响应的影响状况。结果表明:中国草地NDVI呈现出极显著增加趋势(0.004/a)。草地NDVI呈显著增加的比例为15.62%,集中在华北平原地区、四川、云南、广西及西藏的东南部地区。草地SPEI值呈不显著增加趋势(0.05/10 a),其中显著变干的区域集中在内蒙古中部和宁夏地区。草地NDVI与SPEI指数呈显著正相关的区域集中在内蒙古、青海省南部及新疆北部地带。内蒙古、新疆、青海省北部及西藏南部地区的草地NDVI对干旱响应的时间尺度较短,而青海东南部及西藏中部草地NDVI对干旱响应的时间尺度较长。高山亚高山草甸和草甸区域植被NDVI与SPEI的相关性最强,且对干旱的响应时间尺度较长,而荒漠草地对干旱的响应时间尺度较短; 与湿润区域相比,干旱区域草地NDVI与SPEI的相关性更强,且对干旱响应的时间尺度更短。降水是草地响应干旱的最主要因素,水平衡次之,而气温的影响较小。     

大巴山地区植被覆盖变化及其对气候变化的响应

利用1998—2009年的SPOT VGT-NDVI逐旬数据集,对大巴山地区植被覆盖变化及其对气候的响应进行了研究。结果表明:(1)1998—2009年大巴山地区植被NDVI值变化整体呈显著上升趋势,年平均NDVI值在0.54～0.64之间;大巴山弧形褶皱带植被NDVI值较高,河流附近NDVI值较低;大巴山地区植被覆盖呈显著性增加趋势,在县城城区附近有植被退化迹象,占总面积的0.24%。(2)1998—2009年,提取6种植被类型的NDVI值在四季的变化总体呈上升趋势,尤其是春季NDVI变化显著;不同类型的植被NDVI值大小顺序为:阔叶林>针叶林(冬季为针叶林>阔叶林)>灌丛>草甸>草丛>栽培植被,其中,草甸在四季的变幅最大。(3)在时间尺度上,NDVI与同期、前一个月、前两个月的气温呈极显著相关性,与降水量的相关性不显著。空间尺度上,6月月均NDVI与气温呈负相关的像元数占67%,表明该时段温度升高可能导致蒸发量增大,从而抑制了植物生长。     

贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度分布特征及其影响因素

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的试验方法,对高寒草原生态系统植被碳密度的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明:贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度平均为0.8435±0.6048 kg/m2,变异系数71.69%。在海拔4424～4804 m范围内,随着海拔升高,植被碳密度表现出增加→减少的分布特征。影响植被碳密度的关键环境因子是:植被高度、0—10 cm地下生物量、10—20 cm地下生物量、0—40 cm土壤含水量、0—20 cm土壤容重、20—40 cm土壤容重、土壤有机质、土壤速效钾含量和土壤速效氮含量。     

中国草地覆盖度时空动态格局及其影响因素

为了探究近几十年来中国草地覆盖度的动态变化,基于多源遥感数据,采用像元二分模型模拟分析了1982—2016年中国草地覆盖度的时空动态格局,并从植被类型、地形要素、气候区及气候变化等角度分析了其主要影响因素。结果表明:35 a间中国草地覆盖度平均值为36.21%,呈极显著增加趋势(0.12%/a)。高山亚高山草甸、坡面草地及湿润地区、半干旱地区草地覆盖度的增加对于中国草地恢复具有重要贡献。草地覆盖度随海拔的升高呈降低趋势,DEM<500 m及3 500 m相似文献   

灌丛化对高寒草甸土壤水力性质的影响

全球气候变化背景下,青藏高原高寒草甸灌丛化已经成为青藏高原植被景观的主要变化趋势。为了更好地认识和理解灌丛化与高寒草甸生态系统的关系,以青藏高原东缘川西锦鸡儿(Caragana Erinacea Kom)和金露梅(Potentilla Fruticosa)灌丛化高寒草甸为对象,采用环刀浸泡法和双环入渗法研究了其在未灌丛化、轻度灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化阶段土壤持水和入渗能力特征。结果表明:(1)2种灌丛化草甸土壤容重在中度灌丛化阶段最低,总孔隙度在中度灌丛化阶段最高。(2)随着灌丛化程度的增加,2种灌丛化草甸土壤含水量呈增加趋势,表现为在重度灌丛化阶段最高;土壤毛管持水量、田间持水量和最大持水量呈抛物线变化趋势,在中度灌丛化阶段最大。(3)2种灌丛化草甸土壤的初渗率、稳渗率和入渗速度随灌丛化程度的增加总体表现为增加趋势,其中在中度和重度灌丛化阶段显著高于未灌丛化阶段。(4)相关性分析表明,灌丛化草甸土壤的入渗指标与土壤含水量、非毛管孔隙度有显著相关关系。因此,高寒草甸灌丛化过程中,土壤水力性质的改变通常发生在中度和重度灌丛化阶段。