2010-2019年甘肃省植被NDVI时空变化特征分析

[目的]分析甘肃省植被覆盖时空变化特征,为区域生态环境规划提供理论基础.[方法]基于2010-2019年MODIS NDVI产品,结合土地利用、生态功能区划分等数据,采用一元线性回归趋势分析方法和变异系数等分析方法对2010-2019年甘肃省植被覆盖时空分布特征进行阐述,对植被指数变化趋势及变化稳定性进行定量分析.[结果]甘肃省植被指数在年均月尺度上呈现单峰分布,在夏季处于高位,年均NDVI呈现稳步增长的趋势,增速平均为0.0032/a;植被指数空间分布具有明显的地域差异性,西部地区NDVI值小,可认为基本无植被生长,中东部平原和祁连山地区植被长势较好,NDVI明显较高,南部地区NDVI最高;农业耕作区的植被指数变化波动性比较大,其他地区植被覆盖变化趋于稳定.[结论]基于MODIS NDVI时间序列分析方法可为了解甘肃省土地覆盖状况、开展具有区域差异性的生态保护与修复工程等提供一定的理论依据.     

毛乌素沙地植被物候动态及其对气象因子变化的响应

目的监测沙区区域植被物候,并确定植被物候与气候要素的关系,对理解沙区生态系统对气候变化的动态响应至关重要。方法本研究利用1982年1月至2015年12月的归一化差值植被指数(NDVI)时间序列数据,通过高阶曲线拟合的方法提取毛乌素沙地植被物候,包括生长季开始日期、结束日期和长度,分析其时间变化和空间特征,并利用偏相关性分析法确定其与气象因子(气温和降水量)的关系。结果毛乌素沙地植被生长季开始日期集中在第96~144天,生长季结束日期集中于第280~300天,生长季长度介于135~195d。从东到西生长季开始日期逐渐推迟,生长季长度逐渐缩短,生长季结束日期没有明显变化。在过去34年中,毛乌素沙地植被生长季开始日期和长度分别呈现显著提前和延长的趋势,分别为0.54和0.94d/a,生长季结束日期呈现推迟趋势,但该趋势并不显著。毛乌素沙地植被的生长季开始日期主要受2—4月的平均气温影响,结束日期主要受8—10月的累计降水量的影响。结论毛乌素沙地植被物候特征发生了明显变化,主要体现在生长季的提前和延长,这对该区域植被恢复与荒漠化的逆转具有一定的促进作用。      

张承地区植被指数时空演变特征及其与气候因子的关系

为研究对张承地区生态环境质量改善具有重要现实意义的植被动态变化及其与气候影响因素间的关系,本研究解析张承地区2000—2014年气候因子与植被指数(NDVI)的时空演变特征,进而揭示该区域气候因子与植被指数的相关关系。结果表明:1)2000—2014年张承地区NDVI整体呈现增长趋势,年际波动较大,季节差异和空间分异特征显著。2)对于气候要素,15年间光合有效辐射与气温呈下降趋势,而年降水量呈现出增长趋势,且具有明显季节差异。3)在季节尺度上,夏季NDVI与降水量的相关性最显著,而在冬季NDVI与气温和光合有效辐射的相关性更显著;在年际尺度上,NDVI与光合有效辐射相关性较低,但却与降水量呈显著正相关,与气温呈显著负相关。4)不同植被类型的NDVI与气候因子的相关程度存在差异,但对于同一植被类型,NDVI与降水量的相关性最高。这些研究结论将为张承地区应对气候变化、改善生态环境提供重要参考信息。     

近10年辽宁省春季植被覆盖变化的遥感监测研究

以MODIS 250 m分辨率影像为基础,通过对MODIS L1B数据进行预处理,提取了2000—2009年春季同一时期MODIS影像的植被指数,对辽宁省植被覆盖的总体情况进行描述,分析近10年辽宁省春耕期年际间植被覆盖的空间变化情况。研究表明:辽宁省NDVI值在空间上具有明显的地域性,呈现出东部高、西部低的态势;2000—2004年植被覆盖基本稳定,2005—2008年植被指数呈增加趋势;2008年NDVI值达近10年最高水平,2009年植被覆盖减少的情况较为严重;通过提取NDVI值与降水量曲线特征参数,结合地面降水资料,发现NDVI对降水的响应明显,降水量对辽宁省春季植被生长具有正效应。     

河南省植被覆盖指数变化及其对气候的响应

利用遥感数据分析河南省2000—2015年归一化植被指数(NDVI)时空变化及变化趋势,并分析NDVI与气候因子的空间相关性,探讨不同植被类型变化对气候因子的滞后性。结果表明:由于河南省东西部地形差异较大,NDVI分布呈现出西部和东部高,中部较低的空间分布特征;通过退耕还林还草政策的实施,促进了河南省植被生长条件的改善,2000—2015年河南省植被改善明显,植被改善区域占全省面积的88.08%,减少区域占6.61%,稳定不变区域占5.51%;不同植被类型的NDVI均值会存在差异性,河南省2000—2015年8种植被类型NDVI均值大小依次为阔叶林>针叶林>栽培植被>草丛>灌丛>沼泽>草甸>其他;河南省植被NDVI的变化与气温和降水具有显著相关性(P<0.05),并且16 a间河南省的植被大面积处于改善的趋势;不同的植被类型对气温和降水的相关系数是不同的,8种植被类型与降水和气温的最大响应期都在当月;从空间相关性看出降水的相关系数要高于气温,表明河南省年平均NDVI受降水的影响比气温的影响要显著。     

内蒙古四大沙地植被NDVI变化及气候响应研究

为了更好掌握内蒙古四大沙地的植被长势变化及气候响应,用GIMSS/NDVI数据对1981 ～ 2001年8月的植被NDVI值进行了研究.分析结果表明,四大沙地的植被NDVI平均值从高到低的顺序为呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、浑善达克沙地、毛乌素沙地.NDVI变异系数从大到小的顺序为浑善达克沙地、毛乌素沙地、科尔沁沙地,呼伦贝尔沙地.对四大沙地的8月NDVI数据与5～8月累积平均气温逐月进行回归分析结果都不具有显著性.而8月的NDVI数据与5～8月累积降水量逐月回归分析结果表明,沙地植被对降水量有明显的滞后效应.浑善达克沙地和毛乌素沙地NDVI与累积降水量有正相关,呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地NDVI与累积降水量不具有显著性.     

山西省植被指数时空变化特征及其对气候变化的响应

基于2001-2013年山西省中分辨率成像光谱仪(MODIS)植被指数产品(MOD 13Q1)和气象数据(气温、降水量),利用斜率分析法、相关系数分析法等方法 ,研究近13年来植被指数(增强型植被指数EVI、归一化植被指数NDVI)的时空变化特征,以及植被覆盖变化对气候变化的响应。结果表明,年际变化方面,整体EVI和NDVI年均值显著增加,每个月均值也呈递增趋势,其中7月份的年际增长变化最为显著(EVI、NDVI的线性增长率分别为0.003 8和0.005 7);空间分布上,植被覆盖较茂密的地区主要分布在山区一带,植被稀疏区主要位于盆地附近;植被指数与年均降水量呈显著正相关,与年均气温整体上呈负相关,显著性并不明显,表明植被覆盖受降水变化影响较大,对其变化响应较强,受温度变化影响较小,呈弱响应关系。     

太行山区NDVI时空变化及其对气候因子的响应

归一化的植被指数(NDVI)的时空变化可以反映生态环境的演变,以MODND1M中国500 m NDVI数据和气象数据为数据源,采用趋势分析和相关分析方法,研究了太行山地区的NDVI、气温、降水量的时空变化特征及其相关性。研究结果表明:(1)16年来,太行山地区的平均NDVI呈增加趋势,增长率为0.079/10年,其中NDVI增加区域占太行山地区的96.84%;(2)在空间尺度上,NDVI与降水量呈正相关性的像元数占像元总数的30.7%,NDVI与气温呈正相关的像元数占总像元数的26.8%;(3)在时间尺度上,NDVI与降水量的相关系数为0.43,NDVI与气温的相关系数为0.22;(4)研究区域降水量与气温对植被生长存在滞后效应。     

南水北调中线水源区植被指数时空变化分析

通过单线性回归（SLOPE）和地理加权回归（GWR）法,用植被指数（NDVI）研究南水北调中线水源区的植被分布变化趋势及机制,为保障水量和水质提供理论支撑。结果表明,2000—2019年水源区NDVI和入库流量呈现同步增长,植被逐渐变好,2007年以前NDVI增长幅度大,2008—2011年处于波动阶段,2012年以后增长幅度减小;NDVI变化最明显的是研究区东北部、西部和丹江口库区周边,这些区域地势相对低平、人口集中,中山和高山区NDVI变化不大;高程、坡度、人口数和城镇化是影响水源区NDVI分布的主要因素,降水、气温和产业比重是次要因素;各因素影响的强度和方向在空间上有异质性,自然地理因素对NDVI影响的最显著范围为高程1 090 m以下、年均降水量980 mm以上的区域,人文地理因素影响的显著范围区是人口密度大、城镇化率高的地区。     

陕北地区GIMMS、SPOT--VGT和MODIS归一化植被指数的差异分析

为了选择适合监测陕北黄土高原地区植被的最佳遥感序列数据,精确监测陕北黄土高原退耕前后的植被变化,选取GIMMS、SPOT-VGT和MODIS3种常用的遥感数据,运用相关分析和均方根误差分析方法,比较3种遥感数据在陕北黄土高原植被空间分布、归一化差异植被指数(NDVI)季节变化和年际变化3个方面的异同。结果表明:1)在植被空间分布方面,GIMMS/NDVI、SPOT-VGT/NDVI和MODIS/NDVI在大范围上的空间分布格局基本一致,但通过分布图分析可以看出,MODIS遥感数据由于其地物分辨率高及NDVI动态范围大的优点,比SPOT-VGT和GIMMS数据更适合于反映植被类型多样的陕北黄土高原地区植被的空间分布。2)在季节变化方面,3种遥感数据NDVI季节变化之间存在极显著的相关关系。其中,均方根误差分析结果表明,MODIS/NDVI与GIMMS/NDVI之间的差异明显大于MODIS/NDVI与SPOT-VGT/NDVI之间的差异;不同季节3种遥感数据NDVI差异也不同,夏季由于云雨较多,3种遥感数据NDVI之间差异最大。3)在年际变化方面,MODIS和SPOT-VGT数据反映出陕北黄土高原地区NDVI在1999—2007年间呈显著增加趋势,而GIMMS/NDVI却未呈现显著变化,说明GIMMS/NDVI在反映陕北高原地区植被年际变化方面存在显著缺陷。通过相关分析可以看出,GIMMS/NDVI和MODIS/NDVI年际变化之间的相关系数随植被覆盖度的升高而降低,尤其在针阔混交林区,其NDVI相关系数甚至为负值,表明GIMMS传感器对高覆盖度植被变化的响应不太敏感,与其他两者相比更易受水气和云的干扰。因此,GIMMS/NDVI不能作为历史均值NDVI直接应用到MODIS应用模型中,尤其在反映高覆盖度植被年际变化方面。     

毛乌素沙地新疆杨种群的点格局分析

根据宁夏毛乌素沙地2块20 m×20 m的新疆杨样地实地调查结果,采用点格局分析方法对毛乌素沙地的新疆杨种群的空间分布格局和空间关联性进行了研究。结果表明,在较小空间尺度（0~3 m）上,新疆杨种群的空间分布表现为显著的非随机分布;当空间尺度大于临界值（9 m）时,新疆杨种群的空间分布呈现随机分布趋势;不同大小等级的新疆杨在空间关联性上表现为负相关。     

矿区生态捆绑发展模式的实施途径

榆林市位于黄土高原和毛乌素沙地过渡地带,生态环境极其脆弱,在这样一种特定的地理环境下寻求一种产业的发展模式具有重要的意义。介绍了基于生态捆绑的发展模式、评价指标及其实施流程,提出了陕西省榆林市资源开发的新模式。     

基于辅助信息的沙漠化信息提取

选取沙漠化问题比较突出的毛乌素沙地作为研究区,以TM影像作为数据源,通过对影像中固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘、水体、农田、绿洲等地物光谱特征、纹理特征、空间特征等特征的深入分析,探讨将除光谱特征外的多种辅助信息融入分类模型,实现对沙漠化信息高精度提取的方法。结果显示,基于辅助信息的沙漠化信息自动提取分类精度可达85．16％。     

水分缓释在柠条复合型包衣种子中的研究

飞播包衣种子技术是沙区植被恢复与重建的重要手段,但目前该技术存在一个亟需解决的问题,即飞播种子的成活率低。本文以沙生先锋植物柠条种子为材料,利用正交试验设置不同包衣材料组合,再通过研究不同组分的包衣种子发芽率、苗质量以及包衣种子的多项物理指标,确立了适合柠条种子的丸化包衣剂最佳配方,即乙基纤维素1.5%、凹凸棒黏土和滑石粉的比例为2∶1和10%的“旱可舒”保水剂,并且最终的丸化倍率为1.0。该丸化包衣种子具有一定的吸水功能,在丸化包衣的基础上,再筛选出“尤特奇 (Eudragit) RS 30D”为成膜材料,制成厚度为10%的包衣薄膜,该薄膜可以有效“控制”柠条种子在不适合成苗的降雨量下的萌发,同时不影响在丰富降雨量条件下正常萌发与成苗。毛乌素沙漠实地播种试验结果表明,经过丸化包衣处理的柠条种子,其成苗率提高了22%;对丸化包衣处理的柠条种子,再经过外敷薄膜包衣处理后,其成苗率提高了88%,明显高于丸化包衣处理的种子。这种复合型的丸化薄膜包衣种子可为毛乌素沙区的飞播治沙提供新的思路。      

基于沙地植被指数的荒漠化评价方法

混合像元是影响基于遥感技术的荒漠化评价精度的主要原因。本研究通过光谱混合分析技术进行了亚像元尺度上荒漠化信息提取,并在深入研究荒漠化评价指标的基础上,利用所提取的农田信息与沙生植被信息构建了用于荒漠化评价的沙地植被指数,并与常用植被归一化指数进行比较。结果表明,沙地植被指数对荒漠化地区植被探测能力明显优于植被归一化指数,更适合于区分不同程度的荒漠化土地。对毛乌素沙地评价结果表明,毛乌素沙地荒漠化十分严重。     

毛乌素沙地油蒿灌丛Priestley-Taylor模型系数研究

目的基于半经验半理论的Priestly-Taylor模型(PT)估算蒸散发(ET)时,主要依赖于精确确定该模型系数α在特定研究区内的适宜值,本研究就该模型系数α的适用性进行了本地化研究,以便更准确地估算干旱半干旱区的蒸散发。方法在中国西北干旱地区毛乌素沙地的一个生长季内,采用涡度协方差技术并结合气象数据信息,监测研究区典型油蒿灌丛地的水、热交换传输过程,以分析PT模型系数α的季节变化特征并确定其本地化估算参考值。结果在季节变化过程中,实际PT模型系数α整体变化较明显,展叶期内α系数呈单峰型变化趋势,完全展叶期和叶变色期内的α系数变化不明显;日均α系数最大值为0.66,最小值为0.03,全生长季α系数均值为0.23。油蒿生长季内α系数与冠层导度和饱和水汽压差呈对数正相关;土壤含水量(30 cm处)以及叶面积指数与α系数均为正相关关系。在季节变化过程中,PT模型常规系数α=1.26确定的蒸散量(ET_1.26)估算值以及根据逐日温度和2 m高度处风速资料计算的PT模型系数α=0.50确定的蒸散量(ET_0.50)估算值均显著大于实测蒸散发。改进的PT模型系数的本地化推荐适宜值为0.23,并且通过修正后的PT模型估算ET与实测值之间存在较好的一致性,线性斜率为0.72,R2为0.57。结论因此,修正的PT模型显著提高干旱半干旱区植被蒸散发估算精度,为区域植被水文过程模型提供支持。      

毛乌素沙地沙柳根系与土壤水分特征的研究

[目的]分析毛乌素沙地沙柳根系分布特点及土壤水分的关系,进一步确定干旱地区沙柳根系吸水模型。[方法]采用挖掘法对沙柳样地的毛、细和侧根根系分布进行调查研究,使用土壤水分中子仪测量土壤含水率。[结果]沙柳样地毛根根量分布呈现逐渐递减规律,最大值出现在表层20 cm,毛根主要利用表层20 cm以上的土壤水分。细、侧根根量分布呈现先增大后减少规律,最大值出现在100~120 cm土壤深度,细、侧根主要利用100 cm深度上的土壤水分。[结论]沙柳根系生物量总体上逐渐减小,根系分布与土壤水分变化基本符合沙柳吸水规律。     

不同生态区域沙地建群种油蒿的钙组分特征

为探索同一物种在不同生态区域钙组分特征的差异,选择我国北方沙地重要建群种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采集了内蒙古杭锦旗、乌审旗、阿拉善左旗以及宁夏盐池县和陕西榆林市榆阳区不同沙地类型、不同生长阶段的油蒿样品,利用连续组分法测定分析了油蒿的钙组分特征.结果表明,在油蒿的不同器官中,叶水溶性钙和醋酸溶性钙均显著高于枝和根,叶与根盐酸溶性钙均显著高于枝.在不同生态区域,降水量较多的地区油蒿体内水溶性钙含量较多,降水量较少的地区油蒿体内盐酸溶性钙含量较高.分析得知,降水条件较好的地区较高的水溶性钙主要体现在油蒿的叶中,而降水条件较差的地区较高的盐酸溶性钙主要体现在油蒿的叶和根中.油蒿在不同生长阶段钙组分没有显著差异,但不同类型沙地上油蒿的钙组分却有显著差异.可见,不同生态区域的油蒿,生境条件越好体内水溶性钙含量越高,生境条件越差体内盐酸溶性钙含量越高.     

黄土高原水蚀风蚀交错区退耕还林工程前后NDVI时空变化特征

【目的】探究黄土高原退耕还林工程实施前后植被覆盖变化特征,评估生态修复效果,对于制定更为有效的生态修复战略政策具有重要意义。【方法】该研究以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,以EOT算法为核心,基于GIMMS NDVI数据集和MODIS NDVI数据集的重叠时期数据,构建1982—2000年1 km分辨率的NDVI数据集（EOT NDVI）,并联合MODIS NDVI数据（2001—2019年）,形成1982—2019年逐月1 km NDVI数据集（EM NDVI）,以探究研究区的NDVI时空动态变化。【结果】（1）EOT算法对GIMMS NDVI降采样应用是合理的,同时期EOT NDVI与MODIS NDVI之间的平均误差（ME）、平均值绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）均较小,且决定系数（R2）较高;（2）1982—2019年年均NDVI呈现先下降后上升趋势,年均NDVI增长速率为0.007 8;（3）1982—2019年植被增长速率呈现空间异质性,且退耕还林工程实施前（1982—2000年）年均NDVI呈下降趋势的地区是退耕还林工程实施后（2001—2019年）年均NDVI增加趋势显著的地区。【结论】研究成果可为评估生态恢复措施实施效果和未来生态环境建设提供理论依据和数据支撑。      

采煤塌陷对风沙土含水量的影响

摸清塌陷区土壤水分状况是采煤塌陷退化生态系统恢复和重建的前提。根据相似可比原则,应用空间对比法研究毛乌素沙地东南缘补连塔矿区0～100cm层土壤含水量对采煤塌陷的响应,探索半干旱风沙区采煤塌陷地土壤水分退化的空间变化,为困难立地土地复垦提供理论指导。试验结果表明：采煤塌陷增大了沙丘水分损失量,塌陷程度与土壤含水量呈强负相关,相关系数为-0．73（P〈0．05）。与对照区相比,塌陷区含水量在时间和空间变化上均表现出一定的规律性,从时间角度来看,不论降雨季节还是干旱季节,塌陷区含水量均低于对照区,与对照区相比,2005年和2004年塌陷区土壤含水量分别降低了16．55％和14．73％：从空间位置来讲,对照区不同深度土壤含水量均高于塌陷区相应深度：对照区不同坡位含水量均高于2个塌陷区相应位置（除了2004年塌陷区坡顶外）。