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。     

Response of Vegetation Cover to Climate Change and Influence of Dusty Weather in the Desertloess Transitional Zone of China

[Objective]This study aimed to analyze the relationships of the normalized difference vegetation index(NDVI)(1981-2006)in the desert-loess transitional zone of China with precipitation and temperature.[Method]The average method and the correlation function were applied in this study.[Result]The results indicated that during the growing season NDVI was positively correlated with precipitation in the current month,last month and the month before last,especially the last month.NDVI mostly negatively correlated with temperature,especially the temperature in the last month,which shows that the higher temperature,the more adverse the conditions for vegetation growth.[Conclusion]NDVI from August to October clearly is one of the significant factors influencing dust storm weather in spring of the next year.     

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.     

辽宁省近50年气温变化特征及突变分析

采用辽宁省50个测站的1958～2007年50年的气温资料,应用线性倾向估计对辽宁省年平均气温、年平均日最高、日最低气温的年际、年代际变化进行统计分析,并利用Mann-Kendall方法进行了突变分析.结果表明:辽宁省年平均气温、年平均日最高、日最低气温均呈上升趋势,其线性倾向率分别为0.285℃·10a~(-1)、0.199℃·10a~(-1)和0.395℃·10a~(-1);日最低气温的增温比平均气温和日最高气温更加显著.辽宁省冬季、夏季气温变化趋势存在明显差异,冬季气温显著上升,而夏季增温趋势不明显.辽宁省年平均气温的突变点出现在1995年,年平均日最高气温突变点在1996年,年平均日最低气温在1989年发生突变.     

川西南柳杉年轮宽度指数与气候变化的关系

【目的】树木年轮作为一种代用的气候资料有着重要的科学意义,探讨了柳杉年轮宽度指数与气候要素之间的关系,为气候变化是如何影响树木的生长过程研究提供一定的依据。【方法】以川西南40a柳杉为研究对象,采用ARIMA模型拟合柳杉(Cryptomeria fortune)的径向生长,同时建立川西南地区柳杉年轮宽度指数年表,利用多重对应分析(MCA)柳杉径向生长与气候要素之间的关系。【结果】柳杉年轮宽度指数的变化趋势与温度的变化趋势呈现"分离现象",与降水量的变化趋势一致;柳杉年轮宽度指数与当年生长季4、8月份温度呈显著相关关系(P<0.05),柳杉年轮宽度指数与上个生长季的降水量呈正相关关系,与当年生长季7月份降水量呈显著正相关(P<0.05),与上个生长季10月份及当年生长季6月份累计日照时间呈显著负相关关系(P<0.05);当年生长季6-8月份适宜的温度有利于年轮宽度的增加,当年生长季5-9月份的温度和降水量达到一定的指标时不利于年轮宽度的增加。【结论】温度、降水总量与柳杉年轮宽度指数总体关系密切,生长季6-8月份的温度、5-9月的降水总量对柳杉径向生长影响明显。     

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...     

基于遥感的城市温度与植被相关性分析——以四川省内江市为例

以四川省内江市为研究区,以1988年6月23日、2007年5月6日Landsat TM数据和2000年5月10日的Landsat ETM+数据源,利用TM/ETM+热红外波段定量反演亮度温度,并计算归一化植被指数(NDVI)。在EXCEL软件中进行地表温度与NDVI之间的线性回归分析。结果表明:建成区大部分地区NDVI值较小,这是由于市区内有大量建筑、道路等硬化下垫面,植被覆盖少;部分植被覆盖较好的片区NDVI值较大;沱江水面NDVI值较小,为负值;除建成区和沱江以外的乡村区,植被覆盖良好,NDVI值较大。亮度温度与植被覆盖存在着明显的负相关,即植被覆盖越高的地方,温度相对较低,反之,温度则较高。     

小兴安岭南部臭冷杉红松林树轮指数记录的7月NDVI变化

目的归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)是应用最广的遥感数据之一，已被广泛应用于森林生态系统净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的估算。但其缺点是实测数据时间较短，而基于树轮资料重建NDVI序列可在一定程度上弥补NDVI时间序列短的问题。方法本文研究了小兴安岭南部黑龙江省依兰县丹青河林场内红松、臭冷杉和蒙古栎的树轮宽度数据与NDVI的潜在关系，重建了小兴安岭南部地区过去的NDVI变化。结果红松、臭冷杉和蒙古栎树轮指数与当年7月的NDVI显著正相关，3个树种合成的样地年表与7月NDVI的相关性高于单个树种年表。样地年表和7月NDVI对气候因子(温度和降水)的响应一致；均与上一年10月至当年3月温度呈正相关，与当年4—7月温度呈负相关，与当年3月降水呈负相关，与4—7月降水呈正相关。因此，基于样地年表与7月NDVI的关系，利用一元线性回归模型建立二者之间的拟合方程，重建了过去115年的NDVI数据，方程的方差解释量达42.6% (R_adj2=0.401, F=17.08, P < 0.000 1)。重建结果显示，自1900年以来NDVI序列存在2个高值时期(1967—1978、1986—1995)和3个低值时期(1920—1925、1949—1954、1999—2004)，NDVI的低值时期与该区域旱灾历史记录相吻合，因此干旱可能是导致该区域NDVI低值的主要原因；此外，砍伐、林火等因素也会导致NDVI值下降。结论建立树木年轮与NDVI的关系时应综合考虑NDVI投影范围和样地多树种组合以减少重建误差。      

1998—2018年北疆天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系

为分析北疆天然草地植被覆盖度在生长季不同月份的时空变化及其与气象因子的关系,采用像元二分模型、变化率分析和相关分析探讨了北疆1998—2018年6—9月天然草地植被覆盖度的时空变化及其与气象因子的关系。结果表明,北疆天然草地植被覆盖度空间上呈现降水较少、气温较高的中部和东部较低,海拔较高、降水较多且相对湿度较高的北部、西部和南部较高,由中部和东部向北部、西部和南部三面波动增加。北疆天然草地植被覆盖度在6、7、8和9月呈降低趋势,月平均值表现为6月>7月>9月>8月。北疆天然草地归一化植被指数7月为增加趋势,6、8和9月为减少趋势,整体上波动较小。6、7和8月北疆月平均天然草地植被覆盖度与降水和相对湿度呈正相关关系,9月与气温和日照时数呈正相关关系。     

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。      

杉木径向生长动态对气侯的响应

为了解南方亚热带季风气候条件下杉木径向生长对气候因子的响应机制，用径向生长测量仪于2017年7月-2019年7月进行监测，用Compertz函数对年内生长过程进行拟合，以21 d为窗口将日径向生长量与气候要素每隔1 d进行滑动相关分析。结果表明:1)杉木的径向生长于3月初开始大幅度增加，11月趋于稳定，其中4月的径向生长累积量最大，而生长速率在5月初达到最大值；2)径向生长量与生长季开始阶段(3-4月)、结束阶段(9-10月)的降水量呈显著正相关，与相对湿度呈显著正相关，与7-8月平均温度显著负相关。因此在生长季开始阶段适当加大灌溉力度能促进杉木的径向生长。     

降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响

全球气候变化下降水时间的改变将深刻影响草原生态系统地上净初级生产力(ANPP),而草原生态系统ANPP是区域碳循环的重要过程。利用1998-2007年的SPOT-VEG NDVI数据并结合111个样点的ANPP地面样方调查数据,获得了内蒙古温带草原1998-2007年的ANPP区域数据,依此分析了中国内蒙古温带草原以及区域内的3种植被类型(荒漠草原、典型草原、草甸草原)降水时间对ANPP的影响。研究结果表明,对于整个内蒙古温带草原来说,一个水分年内(从上一年9月份到当年地上生物量达最大值时的8月份)影响ANPP较为重要的降水月份为2-7月份,其中,5-7月份降水尤为重要。具体到每个月降水的影响,研究发现,7月份降水最重要,而仍处于生长季的8月份降水相对于其他生长季降水作用最小;影响不同草地类型最重要的降水时期存在一定差异,对荒漠草原和典型草原地区来说,ANPP达最大值前3个月(5-7月份)的生长季降水最重要,而8月份降水影响较小,而草甸草原地区8月份和非生长季的3、4月份降水最重要,但各个降水时期降水对ANPP的影响都较荒漠草原和典型草原小,大部分地区降水对ANPP的影响不显著。     

甘肃兴隆山青杄林树干径向生长及其对气象因子的响应

以甘肃兴隆山国家级自然保护区林区顶级群落青杄为研究对象，利用甘肃兴隆山森林生态系统国家定位观测研究站2018-2020年度气象和不同径阶树木径向生长的数据，探究该区顶级群落青杄树干径向生长规律。结果表明，青杄树干径向生长与大气温湿度和热通量显著正相关，与土壤含水量和光合有效辐射呈负相关，与土壤温度不相关；青杄4-6月为快速生长期，7-10月进入缓慢生长期，11月至次年3月缓慢收缩；7:00-12:00为青杄树干收缩阶段，12:00-16:00，为膨胀阶段，16:00之后半径逐渐增加，在4:00达到最大值并持续至7:00，随后进入下一轮周期；降水条件下，不同胸径青杄较晴朗天气均表现出长周期，收缩期（SP）持续时间显著减少，膨胀恢复期（RP）时段加长，甚至表现出生长期（IP）周期持续的现象；青杄的生长受到上一年生长季末温度和降水的显著影响，这种影响主要是由树木体内养分积累状况造成的。     

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。      

日照对安康飞播油松成苗效果的影响

在安康降水量和温度与飞播油松成苗效果关系研究的基础上,采用相关分析法和逐步回归模型法,分析安康日照时数与飞播油松成苗效果的关系及时域动态,并通过与降水量和温度研究结果对比分析,探讨林地水热条件对飞播油松成苗效果协同作用。结果表明,成苗效果与年日照时数和年均温呈正相关,与年降水量呈负相关;与12月日照和均温呈显著或极显著正相关,与12月降水量负相关极显著;与3月降水量正相关极显著;与4月日照和均温正相关极显著;与5月日照呈显著负相关,与降水量呈极显著正相关;与6月降水量负相关极显著;与7月日照负相关显著;与9月和11月日照正相关极显著,与10月日照正相关显著;与秋季月均温正相关极显著,与月降水量负相关极显著。9月和7月日照是影响成苗效果的主要日照因子,4月、11月、3月和5月均温对成苗效果作用较大,12月、2月和11月降水量是影响成苗效果和对照有苗样方频度的主要降水指标,12月、4月、11月、8月、1月和2月降水量与多效抗旱驱鼠剂(RPA)有苗样方频度依次相关。在安康林地水热条件下,RPA成苗效果模型值大于对照,证明使用RPA拌种可以有效提高飞播造林油松成苗量和有苗样方频度。     

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。     

降水量对商州飞播油松成苗效果影响

陕南秦巴山地立地条件复杂,降水量对飞播成苗效果作用表现各异。在汉中和安康降水量与飞播油松成苗效果关系研究的基础上,利用1997年商州飞播油松成苗期有苗样方频度和成苗量调查数据,采用相关分析法和逐步回归模型分析法,分析成苗效果与降水量的关系。结果表明,春夏连旱频发掩盖了年降水量的作用,使商州油松成苗效果与年降水量无显著性相关。冬季土壤表层结冻导致油松幼苗生理缺水使成苗效果与月降水量呈负相关。春季林木开始生长,对水分需求增加,而降水量少,成苗效果与月降水量呈正相关;植被和土壤类型差异导致相关度产生地域变化。造林成苗效果与3月和5月降水量呈极显著正相关,与4月降水量相关不显著。暴雨和伏旱发生频次及强度是盛夏季节油松成苗效果与降水量关系变化的主要原因。成苗效果与6月降水量均呈极显著负相关,与8月降水量极显著正相关。因秋季多雨,土壤水分满足苗木生长,成苗效果与降水量多呈极显著负相关。说明飞播油松成苗效果不仅取决于年降水量,而且与当地降水量的分布密切相关。在当地降水量范围内,多效抗旱驱鼠剂（RPA）拌种处理的模型值均大于对照,证明RPA拌种能提高单位降水量的油松有苗样方频度和成苗量,且作用稳定。     

杏树蒸腾与降水和冠层微气象因子的关系

利用热扩散植物液流技术(TDP)测定时间步长10min的杏树蒸腾数据,结合同步观测到的降水量和果树冠层微气象因子值,分析华北低山丘陵区杏树蒸腾耗水规律及其与降水、微气象因子关系。结果表明:1)杏树蒸腾速率具有明显昼夜变化特征,在夜晚杏树蒸腾速率很低,白天随着太阳辐射强度的逐渐增加,气温逐渐升高,蒸腾速率逐渐增强;而后,太阳辐射强度减弱,温度降低,蒸腾速度减小。且在同一生长期内晴、多云天气日的蒸腾速率高于阴天天气日。2)杏树在生长季(4—9月)、非生长季(1—3月、10—12月)蒸腾耗水量分别为294.4、68.4mm,分别占全年的81.1%、18.9%。从4月起,杏树的蒸腾耗水量迅速增加,5月和6月达到全年的峰值,此后杏树耗水量逐渐减小。3)年际总降水与杏树蒸腾量的比值为1.6,大于1.0,周年降水可以满足杏树蒸腾耗水的需要,但供(降水量)求(蒸腾量)比各月间差异很大。4)回归分析表明:杏树在主要生长期内蒸腾速率与冠层净辐射、空气温度、湿度、风速等气象因子有很好的相关性(R2=0.833),各气象因子与杏树蒸腾速率的相关程度为冠层净辐射相对湿度空气温度风速。     

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。     

沙地天然樟子松径向生长对干旱的响应

目的呼伦贝尔沙地为天然樟子松分布区的南缘,气候变化呈暖干化特点,研究该区樟子松树木径向生长对气候的响应及其应对干旱的能力,有助于促进气候变化背景下沙地天然樟子松林的保护与恢复。方法在呼伦贝尔沙地的南辉和伊敏河两个地点建立了树轮宽度标准年表并对其变化进行比较,利用树轮宽度标准年表与气候因子进行相关分析,并计算樟子松应对极端干旱的抵抗力、恢复力和弹性力。结果南辉的樟子松标准年表与6月平均气温和6—7月平均最高气温呈显著负相关(P < 0.05),伊敏河的樟子松年表与4月、6—7月和9月平均气温和平均最高气温呈显著负相关(P < 0.05);两个地点的樟子松标准年表均与6—7月和9月的降水量正相关(P < 0.1);南辉的樟子松年表与9月相对湿度呈显著负相关(P < 0.05),但伊敏河的樟子松年表与前一年10—12月和当年2—3月和5月相对湿度显著正相关(P < 0.05);两个地点的樟子松年表均与前一年10月至当年9月的帕尔默干旱胁迫指数(PDSI)呈显著正相关(P < 0.05)。以上结果表明这一区域的樟子松径向生长受到水分的显著影响;与南辉的樟子松相比,伊敏河的樟子松对干旱的抵抗力较弱,但恢复力更强;随着干旱程度的增加,樟子松对极端干旱的抵抗力下降、恢复力增强。结论呼伦贝尔沙地天然樟子松径向生长受生长季气温和降水的共同影响;在1925—1935年间,两个地点的樟子松年表存在差异可能是由于伊敏河的樟子松处于幼龄,对干旱的抵抗能力较差;树龄可能会导致沙地天然樟子松应对干旱能力的差异,深入了解树龄对樟子松应对干旱能力的影响需进一步开展多点研究。