2000-2020年陕西省植被覆盖时空变化多尺度分析

[目的]退耕还林还草工程实施以来,陕西省植被覆盖度明显提高。然而,省级尺度上植被覆盖度的增加一定程度上掩盖了部分市、县级区域植被覆盖度下降的实事,当前迫切需要加强对不同空间尺度植被覆盖变化及其驱动因素的研究。[方法]基于MODIS NDVI数据计算了陕西省植被覆盖度,分析了2000—2020年陕西省、地区、市和县四级尺度植被覆盖度时空变化趋势。[结果]2000—2020年陕西省植被平均覆盖度为64.3%±2.1%,增长率为0.24%/a;陕北植被覆盖度平均为37.6%±4.4%,增长率为0.63%/a;陕南植被覆盖度平均为89.6%±1.2%,增长率为0.13%/a;关中植被覆盖度平均为70.6%±3.5%,下降率为-0.18%/a。延安市、榆林市、铜川市、宝鸡市、安康市、商洛市的植被覆盖度呈持续增加趋势,而西安市、渭南市、咸阳市和汉中市的植被覆盖度呈先增加后下降趋势;全省有72.3%的区县植被覆盖度呈增加趋势,有22.3%的区县植被覆盖度变化方向与所在市相反。在不同空间尺度上,陕西省植被覆盖度增速均表现为2000—2010年高于2010—2020年,这与两个时期的造林面积差异有关。[...     

1999-2012年三江源区植被净初级生产力及固碳释氧量测评

[目的]估算近14 a三江源地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)以及固碳释氧量,为河源区的生态环境建设以及制定碳减排与碳增汇政策提供科学依据.[方法]基于遥感、气象、土地等数据,通过CASA模型、碳排放模型、Sen+ Mann-Kendall模型,分析三江源地区植被NPP及其固碳释氧量的时空变化特征.[结果](1)三江源区植被NPP单位面积多年均值主要集中在0～750 g/(m2·a)之间,约占研究区81.72%;空间分布特征呈东南—西北递减规律,高值分布在海拔较低、河流密集以及林地地区,而高寒地区NPP值相对较低.(2) 1999-2012年研究区NPP物质量年际变化呈增加趋势,增速约为7.26 g/(m2·a),没有通过0.05显著水平检验;年际变化空间特征中,约23.64％呈下降趋势,其中通过0.05置信水平者约占2.3％,主要分布在人类活动较频繁的地区;在受人类活动影响较少且水资源丰富地区呈增加趋势,约占研究区的76.36％,其中30.58％通过0.05置信水平检验.(3)固碳释氧物质量变化中,耕地变化幅度较大,其次是林地和其他用地,牧草地变化波动性较小.与人类活动因素有关,人为因素作用越明显,其变化幅度就越大,反之亦然.[结论]三江源高寒牧草地生态总体改善较好,受人类影响较少,而在海拔较低、河流密集以及人类活动频繁地区生态变化相对较复杂,局部地区存在退化现象,需要进一步加强该地区的生态环境保护建设.     

2001-2013年宝鸡地区植被NDVI对气温和降水量的季节响应特征

[目的]研究2001-2013年陕西省宝鸡地区植被变化与气温和降水量的时空变化特征及其相关性,为区域农业发展和区域生态文明建设提供有力支撑.[方法]基于2001-2013年宝鸡地区气温和降水量数据,利用MODIS NDVI数据和11个气象站点实测数据,结合实际调查,采用一元线性回归、标准化处理、相关分析等方法,基于季尺度、参照年尺度分析宝鸡地区植被覆盖季节时空变化及其与气温和降水量的相关性.[结果]夏季植被NDVI增加趋势最为明显,其次为秋季,冬季植被覆盖最差;宝鸡地区四季标准化值NDVI与气温、降水量的变化趋势相接近,其最大值点的出现时间与气温和降水量基本对应.同一季节NDVI与气温的相关系数均高于NDVI与相应季节降水量的相关系数(除夏季);春季NDVI与冬季气温(-0.592)、夏季NDVI与春季降水量(0.640)之间显著相关,表明近13 a来春季植被覆盖变化与冬季气温、夏季植被覆盖与春季降水量的变化较为一致,NDVI与降水之间的滞后关系为0～3个月.[结论]2001-2013年宝鸡地区年均、季NDVI整体均呈增加趋势,8月植被覆盖变化与降水量的变化较为一致,降水量较气温对8月植被生长影响强烈.     

2000-2010年福建省植被覆盖度的时空演变特征

运用趋势分析法及Mann-Kendall趋势检验法对福建省2000-2010年植被覆盖度进行了分析,探究福建省植被覆盖度的时空演变过程.结果表明:(1)福建省植被覆盖度以每年0.003 15的速率增加,但在2005年存在一个明显的波动下降,植被在7月,8月,9月份盖度最大.(2)根据我国植被覆盖度分类标准,福建省以高植被覆盖度为主,2000-2010年低、中植被覆盖度向高植被覆盖度转化15.84％.(3)各市区植被覆盖度变化显著,其中莆田市、宁德市、漳州市变化最为明显.通过各区域的趋势百分比可知,福建省各市区植被覆盖度以增加为主,各市区植被覆盖度增加百分比为:宁德市＞漳州市＞福州市＞泉州市=莆田市=厦门市＞龙岩市＞南平市＞三明市.(4)不同植被类型区植被盖度在年际变化尺度呈现稳步增加的趋势,各植被类型盖度均值介于0.596～0.799,此外植被覆盖度的增加量顺序依次为:湿地＞草地＞农作物＞非植被＞阔叶林=针叶林.     

陕西省植被覆盖时空变异及其恢复潜力

[目的] 系统分析退耕还林以来植被覆盖时空变异特征,评估植被恢复的潜力,为陕西省生态环境建设的可持续发展提供科学的理论依据和实施建议。[方法] 以MODIS NDVI数据为基础,采用Sen+Mann-Kendall模型和Hurst指数探究了2000-2020年陕西省及秦巴山区、关中平原和黄土高原3个亚区植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)的时空变化特征,并运用相似生境法测算了不同区域的植被恢复潜力。[结果] ①2000-2020年陕西省FVC增长率为0.002 9/a,74.58 %的区域有所改善。其中:黄土高原区FVC改善面积达84.46 %,且以显著改善为主;秦巴山区FVC改善面积为74.40 %,以轻微改善为主;而关中平原区FVC具有退化趋势,退化区域占64.56 %。②全省FVC持续性改善面积占19.80 %,黄土高原区和秦巴山区以持续性改善为主,面积比例分别为27.83 %和13.68 %,而关中平原区以持续性退化为主。③黄土高原区西北部及其与关中平原接壤地带的植被恢复空间较大,而子午岭林区植被恢复空间较小;秦巴山区森林覆盖率较高,几乎没有恢复空间;关中平原受城市化的影响,植被恢复空间小。[结论] 近几十年来,陕西省植被覆盖度显著提高,但受气候、地形、植被类型和人类活动等因素的影响,植被覆盖变化具有明显的空间异质性。陕西省植被恢复的增长速度趋于放缓,持续改善能力已经较低,植被覆盖趋于平稳,但是黄土高原西北部地区及其与关中平原的接壤处植被覆盖恢复潜力仍较大。     

试验研究中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用／覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持.[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用／覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用／覆盖变化引起的植被作用因子的变化.[结果] 1975-1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997-2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大.[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义.     

退耕还林还草工程实施对洛河流域土壤侵蚀的影响

退耕还林还草工程是中国实施的重要生态环境建设与保护工程,对区域植被覆盖及土壤侵蚀产生重要影响。以洛河流域（陕北黄土高原部分）为研究对象,利用流域通用土壤侵蚀方程（RUSLE）,结合流域降雨、土壤类型、DEM、植被覆盖等数据,定量分析了2000—2010年退耕还林还草工程实施对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:（1）洛河流域2000—2010年耕地面积减少,林地、草地面积增加,土地利用变化主要发生在2000—2005年;（2）洛河流域2000—2010年土地利用变化导致植被NDVI平均值增大,耕地变化区域植被NDVI值增加幅度高于耕地未变化区域,表明耕地变化区域植被NDVI增加对耕地区域总体植被NDVI值增加贡献较大;（3）降雨侵蚀力和退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀具有明显的影响。受降雨侵蚀力增大影响,2000—2010年洛河流域土壤侵蚀呈增加趋势;不考虑降雨侵蚀力变化情况下,洛河流域土壤侵蚀呈减少趋势,反映出退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀的减缓作用。     

陕西省重点生态建设工程区植被恢复状况遥感监测

该文应用像元分解模型,利用250m分辨率MODISNDVI定量估算了2000～2010年陕西省的植被覆盖度,分析了该省重点生态建设工程区(防沙治沙工程区、退耕还林工程区、天然林保护工程区)植被覆盖度的时空变化特征。结果表明:1)陕西省重点生态建设工程区2010年的植被覆盖度比2000年增加了8.3%～23.2%。2)2000～2010年各个生态建设工程区的植被覆盖度变化都呈现在波动中缓慢上升的趋势(P<0.01),线性倾向变化百分率以防沙治沙工程区最高(83.8%),其次是陕北退耕还林工程区(61.1%)。3)各个生态建设工程区植被覆盖度以增加为主,植被覆盖度线性倾向变化增加的面积占相应工程区面积的82.8%～98.2%。4)各个生态建设工程区高覆盖度植被所占的面积比例具有极显著的上升趋势(P<0.01),低覆盖度植被所占的面积比例具有极显著的下降趋势(P<0.01)。通过重点生态建设工程的实施,工程区内植被覆盖状况显著改善,防沙治沙工程区和陕北退耕还林工程区植被覆盖度增加尤为显著。该研究可为客观评价陕西省防沙治沙工程、退耕还林工程、天然林保护工程的生态效益提供科学依据。     

延安市1999-2008年植被恢复的成效分析

延安市1999年被确定为退耕还林示范地区,迄今实施退耕还林工程已10余年,研究和监测退耕前后植被覆盖变化就成为退耕还林工程的重要任务之一.选取了SPOT/VGT NDVI数据,借助Erdas和ArcGIS平台,利用一元趋势线模型和植被覆盖度模型对延安市1998-2008年间植被的动态变化进行了分析.结果表明:(1)延安市10a间大部分地区植被恢复情况良好,植被指数明显改善的地区占总面积的21.27％,中度改善地区占61.46％.(2)延安市植被覆盖率呈现为南高北低,该市平均覆盖度为0.519 8.(3)0°～35°坡度之间明显改善和中度改善的面积比例均超过了各自面积的75％,其中15°～25°坡度明显改善面积比例最高,占总面积的35.8％.     

2008-2014年植被覆盖变化对黑河流域净初级生产力的影响研究

土地利用/覆被变化是生态系统能量流动与物质循环的主要驱动力之一,土地利用/覆被变化最直观的表现就是植被覆盖度的变化,研究其对植被净初级生产力的影响,对区域土地利用的管理具有重要意义.研究利用MO-DIS反射率及NPP数据,分析了2008-2014年黑河流域植被覆盖度变化及其对NPP的影响.结果表明:(1) 2008-2014年,黑河流域年均NPP呈现上升的趋势,流域NPP总体呈现南多北少,上游地区的祁连山地带、中游地区的张掖、酒泉、临泽等地NPP值普遍较高,除沿河道外,下游NPP值普遍较低,并且在下游的北部地区NPP值达到了最低.(2)相比2008年、2014年黑河流域Ⅰ级(盖度小于20％)、Ⅳ级(盖度介于40％～60％)和Ⅴ级(盖度大于60％)植被覆盖等级所占比例有所上升,而Ⅱ级(盖度介于20％ ～30％)和Ⅲ级(盖度介于30％～40％)比例下降,影响该流域植被生长的主导性因子不同,上游地区主要受降水影响,下游受气温影响较大.(3)植被覆盖度对NPP的产量具有很好的指示作用,二者的决定系数高达0.90,NPP产量随植被覆盖度的增大而增加.(4) 2008-2014年,黑河流域NPP总量由6 052.82 GgC/a增加为6 624.54 GgC/a,增加幅度为9.45％,其中,面积减少17 086 km2的低植被覆盖区NPP总量减少仅为25.65 GgC/a,而高植被覆盖度区增加最多,从2 861.96 GgC/a增加为3 206.86 GgC/a,增加量为344.90 GgC/a,较高植被覆盖度区的NPP总量增加次多,增加了251.84 GgC/a,增幅为12.57％.     

植被分布对地表糙率影响

[目的]分析在植被淹没或非淹没状态不同植被覆盖密度影响下,地表糙率的变化规律与特征,为进一步研究植被对地表糙率的影响提供参考。[方法]试验以塑料棒模拟植被分布,模拟出不同密度,分别进行放水试验。[结果]在植被淹没与非淹没状态下地表糙率的变化不同,在非淹没状态时,地表糙率随着平均水深的增加呈减小的趋势,在淹没水深小时,地表糙率随着平均水深的增加而先增大后减小,而当淹没水深很大时,地表糙率趋向于一个稳定值。[结论]地表糙率取值随植被覆盖密度的增大而增大;同一下垫面情况下,不同的水流方向,地表糙率取值不相同。     

以地表温度-植被指数特征空间为基础基于MODIS数据进行土壤水分监测研究

Soil moisture has been considered as one of the main indicators that are widely used in the fields of hydrology, climate, ecology and others. The land surface temperature-vegetation index （LST-VI） space has comprehensive information of the sensor from the visible to thermal infrared band and can well reflect the regional soil moisture conditions. In this study, 9 pairs of moderate-resolution imaging spectroradiometer （MODIS） products （MOD09A1 and MODllA2）, covering 5 provinces in Southwest China, were chosen to construct the LST-VI space, and then the spatial distribution of soil moisture in 5 provinces of Southwest China was monitored by the temperature vegetation dryness index （TVDI）. Three LST-VI spaces were constructed by normalized difference vegetation index （NDVI）, enhanced vegetation index （EVI）, and modified soil-adjusted vegetation index （MSAVI）, respectively. The correlations between the soil moisture data from 98 sites and the 3 TVDIs calculated by LST-NDVI, LST-EVI and LST-MSAVI, respectively, were analyzed. The results showed that TVDI was a useful parameter for soil surface moisture conditions. The TVDI calculated from the LST-EVI space （TVDIE） revealed a better correlation with soil moisture than those calculated from the LST-NDVI and LST-MSAVI spaces. From the different stages of the TVDIE space, it is concluded that TVDIE can effectively show the temporal and spatial differences of soil moisture, and is an effective approach to monitor soil moisture condition.     

废弃采石场植被快速恢复研究

采石对植被破坏是毁灭性的,废弃采石场没有植被保护,极易产生水土流失。通过人工快速恢复植被是最有效防治水土流失,保护生态环境的途径。通过在不同立地条件下的不同整地方式和不同的植物组合形式试验,对比植物的成活率、盖度、年生长量和植株冠幅,确定出客土种植草木犀和苜蓿和客土30 cm栽植乔木能有效提高乔木成活率。     

河沟流域土壤水分空间变化及植被分布与生物量研究

 以河沟流域土壤含水量测定和植被调查为基础,综合分析了不同地貌与土地利用类型的土壤水分空间变化,以及植被群落、植物种分布和生物量的变化。认为:黄土残塬从塬中、塬坡、沟坡到沟底,土壤水分呈有规律的变化,从塬中到沟坡中上部,土壤含水量呈递减趋势,坡麓及沟底土壤含水量则最高,而阴坡土壤含水量明显高于阳坡;农耕地土壤含水量高于草地,林地含水量最低;植被分布和生物量,与土壤水分的空间分布有着密切的关系,基本呈正相关;植物对不同地貌部位的适应性不同,从而决定了植物分布与生长。通过综合分析,提出不同地貌部位植物的适应性评价表,为人工恢复植被的植物种选择提供参考,为流域治理和水土保持提供科学依据。     

模拟植被类型及空间配置对坡面流水动力学特性的影响

通过室内水槽模拟冲刷试验,研究缓坡坡降1.4%、流量0.6~1.8L/s、非淹没条件下,植被类型(柔性植被、刚性植被)和植被配置格局(棋盘状格局、长条状格局、带状格局)对坡面流水深、流速、流态、达西阻力系数等水动力学特性的影响,探究其规律。结果表明:(1)与裸坡相比,植被具有雍水缓流作用,水深雍高1.4~2.8倍,流速延缓31%~65%,植被格局较植被类型作用更为明显,其中柔性植被、带状格局雍水效果最好。(2)坡面流态指数m显示刚性植被、棋盘状格局条件下水流紊动性最强,而坡面综合指数k显示柔性植被、带状格局对水流作用更强。(3)各试验条件下,水流流型以过渡流为主,主要受单宽流量影响而与植被条件无关;裸坡条件下水流流态为急流,植被覆盖下为缓流,受单宽流量和植被类型影响较小,棋盘状和带状格局影响较大。(4)植被使坡面平均阻力系数较裸坡增加约2.9~20.5倍,缓流条件下阻流效果更好;植被类型较植被格局对阻力系数的影响更大,其中柔性植被和带状、棋盘状格局阻水效果更好,而沿程阻力系数变化显示带状具有明显的波动特性,棋盘状格局较为稳定,即水动力学条件更佳。     

地理信息技术支持下中国三峡典型区植被变化预测的试验研究

A computerized parametric methodology was applied to monitor, map, and estimate vegetation change in combination with ＂3S＂ （RS--remote sensing, GIS--geographic information systems, and GPS---global positioning system） technology and change detection techniques at a 1：50 000 mapping scale in the Letianxi Watershed of western Hubei Province, China. Satellite images （Landsat TM 1997 and Landsat ETM 2002） and thematic maps were used to provide comprehensive views of surface conditions such as vegetation cover and land use change. With ER Mapper and ERDAS software, the normalized difference vegetation index （NDVI） was computed and then classified into six vegetation density classes. ARC/INFO and ArcView software were used along with field observation data by GPS for analysis. Results obtained using spatial analysis methods showed that NDVI was a valuable first cut indicator for vegetation and land use systems. A regression analysis revealed that NDVI explained 94.5% of the variations for vegetation cover in the largest vegetation area, indicating that the relationship between vegetation and NDVI was not a simple linear process. Vegetation cover increased in four of areas. This meant 60.9% of land area had very slight to slight vegetation change, while 39.1% had moderate to severe vegetation change. Thus, the study area, in general, was exposed to a high risk of vegetation cover change.     

基于Landsat 8 OLI影像的延河流域土壤线提取及其应用研究

[目的]以延河流域为研究区,利用自动提取算法建立典型黄土的土壤线方程,为土壤调节植被指数的计算提供基本参数。[方法]基于Landsat 8OLI遥感影像,采用自动提取算法获取土壤线参数;分析归一化植被指数NDVI,土壤调节植被指数PVI,TSAVI,ATSAVI与实测盖度的相关性,探讨所构建的土壤线方程在黄土高原地区植被指数提取中的适用性。[结果]通过自动算法与常规方法对比发现两者偏差较小,且自动提取算法具有较高的精度和稳定性;各植被指数与实测盖度的相关性大小为:PVINDVITSAVIATSAVI,PVI为延河流域植被盖度反演的最优植被指数,NDVI次之,TSAVI与ATSAVI较差;与NDVI指数相比,PVI指数能够较好地抵抗土壤噪声的影响,对不同植被类型的敏感性较高,更适用于植被覆盖度较低的黄土高原。[结论]自动提取算法对延河流域土壤线的提取较为适用,所得参数适合于计算土壤调节植被指数。     

西北地区植被恢复与建设的原则

 在分析植被建设工程存在问题的基础上,提出我国西北地区实施退耕还林、天然林保护、防沙治沙等工程的植被建设中需遵循8项原则:统一规划与协调一致的原则;建设多类型植被,以地带性植被为主的原则;建设手段采用人工与天然相结合,以天然为主的原则;保护、开发利用相结合,以保护为主的原则;充分利用种质资源,以乡土树种为主的原则;合理利用水资源,建设以免灌溉植被为主的原则;乔灌草相结合,以灌草为主的原则;多种繁殖材料相结合,以种子繁殖和天然“克隆”为主的原则。     

土壤种子库研究进展

在浏览国内外大量文献的基础上,从土壤种子库研究意义、国内外研究现状和目前研究的热点问题等方面论述土壤种子库的研究进展。针对目前土壤种子库研究的热点问题,主要从土壤种子库的分类、种子质量和种子休眠之间的关系、种子库的水平分布及种子库与地上植被的关系等方面进行讨论,指出其在遗传结构和扩散等研究内容及方法方面所存在的问题,并提出了相应的建议。     

基于植物群落结构的水土流失植被因子指数研究

通过分析传统生态学盖度在指示植被防止水土流失功能的不足,以植被垂直结构中各个层次控制水土流失的机理为依据,提出结构化植被因子指数Cs这一新的指标,建立了植被因子指数模型并进行了案例分析。结果表明:油松和山杨群落中,林冠层、草被层及枯枝落叶层都是植被防止水土流失的关键层次,其盖度对于防止水土流失的作用权重分别为0.0150,0.591,0.394和0.0608,0.828,0.112。结构化植被因子指数考虑了群落结构中各层次的相对作用,并结合各层次的盖度来综合反映植被影响水土流失的作用,比传统的生态学盖度能更好地描述植被与土壤侵蚀的关系,是一种理想的植被因子指标。