基于SPOT-VGT数据的湖南省植被变化及其对气候变化的响应

目的本文旨在研究湖南省植被变化及其对气候变化的响应,以期为湖南省生态保护提供科学指导依据。方法利用2000—2015年SPOT-VGT NDVI、植被类型以及气象数据,辅以最小二乘趋势分析和相关性分析,探讨了湖南省植被生长变化特征并从年和月变化尺度分析了不同类型植被对气候变化的响应。结果(1) 近16年湖南省大部分地区植被NDVI呈增加趋势,但空间分布差异较大,NDVI高值区在湘西北和湘西南,而湘中及湘北植被覆盖较差;(2)2000—2015年湖南省植被NDVI增幅为0.004 5/a,灌丛NDVI增加趋势最大,达0.005 1/a,而沼泽最小,仅为0.002 6/a;(3)湖南省植被NDVI与气温、降水正负相关共存,与气温的相关性较好。从不同类型植被来看,各类型植被NDVI与气温呈正相关的面积占绝大部分,灌丛和针叶林NDVI与降水呈正相关的面积较大,而草丛、草甸和沼泽NDVI与降水呈负相关的面积较大,阔叶林和栽培植被与降水呈正负相关的面积约各占一半;(4)时滞性分析表明,植被对降水的响应存在2个月滞后,且7月NDVI与6月降水、9月NDVI与同期降水的相关性显著,但逐月NDVI与前0~3个月气温的相关性均不显著。结论近16年湖南省植被覆盖呈增加态势,但空间分布差异较大;不同类型植被对气候要素变化响应也各异。      

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。     

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。     

重庆市植被覆盖变化及其与气候因子的关系

利用2000-2011年MODIS归一化植被指数(NDVI)数据分析了重庆市植被覆盖的空间特征和变化规律,并结合气象数据分别从不同空间和时间尺度上分析了植被覆盖变化与气候因子的关系.结果表明:(1)2000-2011年,重庆市植被覆盖整体上呈上升趋势,冬、春、秋季植被覆盖增长较明显;(2)从空间变化趋势上看,渝东北和渝东南地区植被覆盖增加明显,而主城9区以及区县的中心城镇地区植被覆盖减少;(3)重庆市NDVI与温度的相关性大于与降水的相关性,在空间上年均NDVI与年均降水和温度正、负相关性并存,显著正相关区域大于显著负相关的区域,但大部分地区的相关性并不显著;(4)温度和降水对植被生长均具有一定的时滞效应,其中降水的时滞效应更加显著.     

浑善达克地区典型植被NDVI与温度、降水的相关性分析

浑善达克沙地处于中国陆地生态系统对全球变化响应的一级敏感区,植被对气候变化敏感.基于1998-2010年SPOT/VEGETATION VGT-S10逐旬NDVI数据,研究区域典型植被的旬归一化植被指数(NDVI)动态变化及其与温度、降水的相关性以及气象因子影响的滞后效应.结果表明,长时间旬NDVI序列较好地反映了主要植被类型随着季节变化的生长发育状况;生长季节内植被旬NDVI和气温的相关性高于其与降水的相关性,气温、降水对不同植被的影响具有滞后效应,滞后期均在40d以内,滞后期长短因植被而异;年际间旬NDVI与降雨量、温度的相关分析表明在植被快速生长期降雨量对植被生长有重要促进作用,而温度在植被生长初期和成熟期则是植被旬NDVI提高的重要原因;由于春、冬季旬NDVI与温度、降水变化的高度一致性,全年旬NDVI与气象因子相关分析的可靠性降低;而生长季节内植被旬NDVI与降水、温度的相关性分析可以很好地揭示气象因子与植被生长发育的关系.     

黄土高原植被覆盖对水和热的响应

为探明黄土高原植被覆盖变化与气候干旱条件之间的关系,将黄土高原划分为9个生态区,选择降水和气候因素,研究9个生态区14年(2001-2014年)的植被覆盖度变化情况和多年平均植被覆盖的空间分布,并对植被覆盖变化进行SEN趋势分析及NDVI与温度和降水的相关性分析。结果表明:NDVI的SEN趋势最大的是黄土高原农业与草原生态区,最小的是祁连山森林与高寒草原生态区;NDVI对降水响应最强的地区是内蒙古高原中部—陇中荒漠草原生态区,最弱的是祁连山森林与高寒草原生态区;NDVI对气温的响应最强烈的是祁连山森林与高寒草原生态区,最弱的是内蒙古高原中部草原化荒漠生态区。9个生态区中,祁连山森林与高寒草原生态区植被覆盖对降水的响应最小,但对气温的响应最大。     

内蒙古地区植被覆盖变化及其对水热条件的响应

目的本文以NDVI为表征,以内蒙古地区植被为研究对象,分析近32年(1982—2013年)生长期各季度植被动态变化趋势及其对气候因子的响应,旨在了解该区的生态环境变化趋势,为区域生态建设提供决策依据。方法本文基于1982—2013年内蒙古地区GIMMS3g NDVI数据集,结合该地区的降水和平均温度数据,运用线性回归、相关性分析和ANUSPLIN插值等方法分析了近32年来生长期各季度植被动态变化趋势及其对气候因子的响应。结果1982—2013年内蒙古地区植被总体上呈上升趋势,内蒙古NDVI与各气候因子的相关性不同,生长期各季度(春、夏、秋)NDVI与降水量多呈显著正相关关系,但与前期降水的相关性更密切;NDVI与温度的相关性以负相关为主。相比于温度,NDVI与降水的相关性更高。结论内蒙古地区植被呈持续好转态势,该区植被在不同生长阶段对水热的响应程度不同。总体上,生长季初期(春季),东北地区(呼伦贝尔市东部及东北部和锡林郭勒市东南边缘),植被对热量变化的响应较为敏感,主要体现在对同时期温度的响应;夏秋季节,中部地区(呼伦贝尔市西南部、锡林郭勒盟大部分地区、乌兰察布市北部、鄂尔多斯市大部)植被动态变化对降水的依赖性较强,突出表现为植被生长对降水的迟滞反应。研究建议,在未来生态恢复与重建工程中,要充分利用自然修复的方式恢复在当地条件下更具有持续性的植被生态系统;同时为避免盲目大规模人工造林导致土地退化,既要考虑目前的水资源承载力,还要考虑未来气候变化背景下,水资源的供给能力。      

广西植被时空变化及其对气候响应

植被是生态系统中的主要组成部分,是连接土壤圈、大气圈和生物圈的纽带,植被的时空变化及分布影响着地球的水、碳等物质循环和光、热等能量循环。以遥感数据为基础,应用遥感图像处理平台和Arc GIS软件,提取广西壮族自治区2007—2016年的归一化植被指数(NDVI)值。通过一元线性回归方法、偏相关方法,对比分析不同地质类型、植被类型的NDVI值变化特征及其对气候的响应。结果表明,2007—2016年广西NDVI值在0.78~0.82之间波动变化,呈上升趋势,高植被覆盖区面积最大,低植被覆盖区面积最小;岩溶区植被覆盖得到改善,植被覆盖改善的面积大于退化的面积,其中NDVI轻度增加的比重最大;岩溶区和非岩溶区的NDVI变异程度以稳定为主;NDVI与降水、气温的正偏相关性与负偏相关性并存,呈负偏相关的面积大于正偏相关的面积。     

关中地区植被覆盖变化及其对气候因子的响应研究

基于1999-2010年SPOT NDVI数据,采用NDVI均值法、趋势分析法以及相关分析法对关中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。结果表明:关中地区大部分区域植被覆盖良好,其中秦岭北坡NDVI值最高,城市中心区NDVI值最低,1999-2010年间年均NDVI值在整体上呈上升趋势,增速为5%/10a;植被覆盖轻度改善的区域面积占关中地区总面积的70.39%,基本不变区域占24.77%,表明关中地区植被覆盖呈稳中有升的趋势;关中地区植被覆盖变化对气温、降水量的响应良好,大部分区域呈现正相关性。     

2000-2016年朝鲜植被覆盖动态变化及其驱动力研究

基于MODIS NDVI探究朝鲜植被覆盖的空间分布格局,运用斜率分析法拟合2000-2016年朝鲜植被覆盖动态变化趋势,运用Pearson相关分析法分析朝鲜植被NDVI与气温、降水的相关性,在此基础上,总结了2000-2016年朝鲜植被覆盖动态变化规律及其驱动因素.结果表明:朝鲜植被覆盖空间分布不均,北部高原、山地区以及中东部山地丘陵区NDVI值最高;西、南海岸地带,平原地区以及东部沿海区NDVI值最低.朝鲜植被生长季NDVI整体上呈减少趋势,但局部有增加趋势,空间差异明显;其中减少面积为39 161 km2,占国土面积的31.9%,增加面积为28 972 km2,占国土面积的23.6%;生长季各月整体上均呈减少趋势,减少幅度5月最大,7月次之,9月最小.植被变化与气温、降水存在相关性,并存在一定程度的滞后性;年际受气温影响略大,年内9月植被与前期1月、前期与同期累积气温存在显著相关性,与当月、前期与同期累积降水存在显著相关性.     

内蒙古荒漠草原植被对气候响应的滞后性研究

草原植被驱动机制研究一直备受关注。以1982-2015年内蒙古荒漠草原为研究对象,基于GIMMS NDVI3g及气象数据,采用皮尔逊相关系数、滞后系数探讨内蒙古地区荒漠草原NDVI对气候因子的滞后性。结果表明:1）荒漠草原NDVI、降水、气温和太阳总辐射年内变化都是单峰型。8月草原NDVI值达到最大,NDVI值年内变化不明显;降水也是8月达到最大;气温和太阳总辐射7月达到最大。2）从草原NDVI与气候因子的相关关系和显著相关面积占比来看,气候因子对草原NDVI影响从大到小的排列顺序为:降水>太阳辐射>气温。3）荒漠草原生长季植被的 NDVI与气候的滞后性分析表明,5-9月NDVI与降水相关关系显著,滞后时间为1个月左右。4月NDVI与1-4月的降水不显著,降水不是草地返青的主导气候因子;6-9月草原NDVI与气温成负相关,滞后时间为0~1个月。4-5月草原NDVI与气温成正相关,该季气温的回升是植被返青的关键因子;6-9月草原NDVI与太阳辐射成负相关,滞后时间为1个月。5月草原NDVI与太阳辐射成正相关,滞后时间为1个月;4月NDVI与1-4月的太阳辐射关系不显著。     

太行山区NDVI时空变化及其与气候因子的关系

为明确太行山区长时间尺度植被覆盖度变化规律及其对气候因子的响应机制，采用1998-2018年的SPOT VEGETATION/NDVI卫星遥感数据，通过趋势线分析法、相关系数法与时滞相关分析法等，从时间和空间2个尺度分析太行山区植被生长状况、覆盖变化及其对气温和降水的响应程度。结果表明：1)太行山区总体植被覆盖率较高，77.5%区域面积的NDVI值在0.6～0.8范围内；2)21 a间太行山区NDVI值随时间呈现波浪式显著增加趋势，平均增长速率为0.03/10 a(线性增长率为0.067/10 a),通过0.01的显著性检验；太行山区植被覆盖在空间分布上呈现西北低、东南高，中部区域高低值交叉分布的特点；3)太行山区NDVI与气温在空间上呈现负相关为主，呈负相关面积约占太行山区总面积的54.37%,主要分布在太行山区的中部区域、南部边缘区域以及东北沿线区域；NDVI与降水呈现正相关为主，呈正相关的面积约占太行山区总面积的81.89%,整体上可以概括为从太行山区的西北区域到东南区域相关系数(R)逐渐变小。4)时间尺度上，NDVI与气温和降水均没有明显的相关性，但NDVI与降水的相关系数(R...     

我国森林火灾与气温、降水的关系及其时空差异研究

[目的]从区域的角度来探讨森林火灾与气温和降水的关系。[方法]首先通过耦合站点气象数据、我国森林分布数据以及我国森林火灾季节月份分布数据,获得了气温和降水在每个省森林区域火灾季节时间段内的平均值。然后,通过时间序列分析、相关性分析等方法探讨降水、气温与森林火灾面积的关系。[结果]降水和气温的变化能够较好地反映火灾面积的年际变化。降水减少的同时温度升高以及降水升高的同时温度降低与火灾面积的增、减存在的较好的同步关系,且在不同地区、不同时间这种伴随关系有差异。对不同地区森林区域平均气温、降水与火灾面积的相关性分析发现,大多数地区森林火灾面积与气温具有较好的正相关关系,例如西北地区（R=0.367,P=0.01）、西南地区（R=0.327,P=0.02）、华南地区（R=0.330,P=0.02）、华东地区（R=0.516,P〈0.01）、新疆地区（R=0.447,P=0.042）都表现出显著的正相关关系;而降水与火灾面积除了在西北地区存在正相关关系（R=0.482,P〈0.01）、在华南地区存在负相关（R=-0.323,P=0.03）之外,在其他地区不存在显著相关关系。[结论]揭示我国森林火灾与气温、降水关系对于开展森林防火以及火灾预警都具有重要意义。     

不同生态区域板栗品质差异性分析及气候适应性评价

  目的  筛选影响板栗品质的关键气候因子，进行不同生态区域板栗气候适应性评价及其适宜性种植区划，为板栗引种以及科学种植提供理论依据。  方法  以我国不同生态区域（黄淮海、西北、长江中下游、西南等4大区域）105个板栗品种（含优系）为研究对象，对其坚果单粒质量、果形指数等表型性状和可溶性糖、淀粉、蛋白质等内在品质进行差异性分析，选择4大区域中24个板栗主栽区的12个气候因子进行主成分分析，筛选与板栗品质形成最密切的气候因子，通过逐步回归构建板栗气候品质评价模型；利用气候适应性指数（CAI）对板栗进行气候适应性评价和适宜性分区。  结果  （1）不同生态区域板栗表型性状和内在品质均存在显著差异性。长江中下游地区单粒质量和果形指数均显著高于其他地区，黄淮海地区可溶性糖最高，支链淀粉/直链淀粉比值最大。（2）影响板栗坚果品质的主要气候因子为热量因子，其次为光照因子和水分因子。单粒质量与年平均温度和生长季降水量呈显著正相关，与生长季温差呈显著负相关；果形指数与年平均温度和生长季平均温度均呈显著负相关；含水量与生长季降水量呈极显著正相关；可溶性糖与生长季温差和生长季日照时数均呈极显著正相关，与生长季降水量呈不显著负相关；支链淀粉/直链淀粉比值与生长季平均温度和生长季温差均呈极显著正相关；蛋白质与年平均温度呈显著正相关，与年日照时数和生长季日照时数均呈负相关，与生长季降水量呈不显著负相关。（3）根据CAI，4大区域中24个板栗主栽区可划分为最适宜区、较适宜区和适宜区。黄淮海北部区域CAI值达到0.90 ~ 0.96，为最适宜区；黄淮海东部、西北和西南区域CAI值为0.81 ~ 0.89，属较适宜区；而长江中下游区域CAI值最低，为0.71 ~ 0.77，属适宜区。  结论  生长季温差大、平均温度高、日照时数长的气候条件有利于板栗坚果甜、糯品质的形成。      

典型荒漠植物白刺叶绿素荧光特性对模拟增雨的响应

我国西北干旱区未来降水有增加趋势，研究不同增雨条件下典型荒漠植物白刺叶片叶绿素荧光变化规律能够揭示未来气候变化条件下荒漠植物对降水增加的响应与适应机制，对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要意义。基于乌兰布和沙漠东缘白刺荒漠生态系统人工模拟增雨试验平台，除对照（自然降水）外，共设置4个增雨处理，即在自然降水的基础上分别增加多年平均降水量（145 mm）的25%、50%、75%和100%，分别测定不同增雨条件下白刺的叶绿素荧光参数。结果表明:1）增雨对白刺叶片叶绿素荧光特性有显著影响的时间主要在白刺自身生理活性强、生长速率快且对水分需求较高的生长季前期(6月)；2）增雨后，原初光化学量子效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_p)和非光化学猝灭系数(nPq)上升，增雨使白刺叶片对光能的吸收、利用和转化效率提高的同时，也增加了其热耗散能力；3）原初光化学量子效率、电子传递速率和非光化学猝灭系数三者对最大净光合速率变化的解释量分别为29%、26%和23%，说明PSⅡ反应中心活性增强、光能转化效率和电子传递速率提高是促进白刺光合生产能力提高以及光合产物积累增加的关键过程。总之，白刺对新的水分条件表现出较强的适应性，这种适应性主要体现在调控自身生理特性及增加光合产物积累上，研究结果对揭示全球变化背景下荒漠生态系统对降水增加的响应机制具有重要意义。     

我国森林火灾与气温·降水的关系及其时空差异研究

[目的]从区域的角度来探讨森林火灾与气温和降水的关系。[方法]首先通过耦合站点气象数据、我国森林分布数据以及我国森林火灾季节月份分布数据,获得了气温和降水在每个省森林区域火灾季节时间段内的平均值。然后,通过时间序列分析、相关性分析等方法探讨降水、气温与森林火灾面积的关系。[结果]降水和气温的变化能够较好地反映火灾面积的年际变化。降水减少的同时温度升高以及降水升高的同时温度降低与火灾面积的增、减存在的较好的同步关系,且在不同地区、不同时间这种伴随关系有差异。对不同地区森林区域平均气温、降水与火灾面积的相关性分析发现,大多数地区森林火灾面积与气温具有较好的正相关关系,例如西北地区（R=0.367,P=0.01）、西南地区（R=0.327,P=0.02）、华南地区（R=0.330,P=0.02）、华东地区（R=0.516,P〈0.01）、新疆地区（R=0.447,P=0.042）都表现出显著的正相关关系;而降水与火灾面积除了在西北地区存在正相关关系（R=0.482,P〈0.01）、在华南地区存在负相关（R=-0.323,P=0.03）之外,在其他地区不存在显著相关关系。[结论]揭示我国森林火灾与气温、降水关系对于开展森林防火以及火灾预警都具有重要意义。     

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。