2000—2020年云南省植被时空变化及影响因素分析

为揭示云南省植被动态变化及其对自然因素和人类活动因素的响应，本研究基于2000—2020年归一化差异植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、自然因子和人类活动因子数据集，采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验分析了云南省NDVI时空变化特征，结合地理探测器探究了不同时期NDVI空间分异的驱动力，并探讨了主导因子对NDVI变化的影响。结果表明：空间分布上，云南省植被覆盖呈现西南高，东北低的空间分布格局。时间变化上，2000—2020年NDVI上升的区域面积占比为83.15%,而NDVI下降的区域面积占比为16.85%。NDVI空间分异的主要影响因子为土地利用类型、降雨量和相对湿度，其中土地利用类型解释力最高，远高于其他因子。土地利用类型的转变对NDVI变化具有显著影响，林业生态工程的实施增加了林地面积，改善了区域植被，对NDVI上升起到了积极作用；而建筑用地扩张，破坏了区域植被，导致NDVI降低。本研究为云南省未来生态规划策略的制定提供了科学依据。     

三峡库区植被指数与气象因子响应机理研究

利用1998年到2008年SPOT的NDVI植被指数数据以及气象数据,采用地理加权回归分析方法,研究三峡库区植被变化与气象要素之间的时空响应机制。研究表明：（1）三峡库区年均气温空间分布差异较大,库区多年平均降水具有明显的区域差异;（2）三峡库区NDVI年变际化呈倒U型,且年内最大值出现在7月,最小值出现在1月;（3）气温与降水对库区植被覆盖变化有促进作用,其中小时间尺度的气候变化对植被覆盖的影响机制比大时间尺度显著,气温是影响库区植被覆盖变化的主要气象因子;（4）地理加权回归考虑了气象因子的空间自相关性、空间非平稳性等因素,在分析库区植被覆盖对气象因子的空间响应机制时较为适用,能够取得较好效果。     

尼洋河流域植被特征时空变化及其对水热的响应

尼洋河作为工布江达县的"母亲河"，探究流域植被变化特征及其与水热的关系对生态建设具有重要意义。本研究以尼洋河流域为研究区，采用了广义回归神经网络（General regression neural network，GRNN）计算模型来反演叶面积指数（Leaf area index，LAI）和植被覆盖度（Fractional vegetation cover，FVC）数据集，分析LAI和FVC的时空变化特征及其对水热因子的响应。结果表明：2001-2019年以来，尼洋河流域植被总体呈现轻微改善趋势，植被集中生长于河流两岸并以常绿针叶林为主，远离河流的高海拔区域植被生长状况不佳，随海拔高度的升高LAI和FVC均趋近零值；流域植被覆盖类型分为极低、低、中和高覆盖四种，且覆盖类型以中、极低覆盖为主，中覆盖类型主要分布在河流周围，极低覆盖类型集中于远离河流的高海拔区域，且覆盖面积逐年呈现下降趋势，相反河流两岸的高覆盖类型区域面积出现扩张；相对于气温而言，流域内植被对降水的响应更为敏感，过多的降水对植被生长存在一定抑制作用。     

1998-2018年藏北申扎县植被NDVI时空变化及其影响因素

为研究1998-2018年申扎县归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）的变化及其驱动力,本研究基于申扎县NDVI、地形和气象等数据,采用线性回归和残差分析等研究方法分析申扎县NDVI年际时空变化特征及其影响因子。结果表明：申扎县NDVI整体呈波动上升趋势,年均增长率为1.595%;年均NDVI随高程和坡度的增加呈现单峰曲线状的变化趋势,峰值分别位于4 900~5 200 m和10°~15°;NDVI与气温的正相关性（r=0.556,P=0.009）较降水（r=0.271,P=0.234）高;气温每升高1℃,NDVI增加0.291;降水量每增加100 mm,NDVI增加0.224;2012年后人类活动总体上开始对植被生长产生正作用;NDVI与人类活动成正、负显著相关的区域占比为24.13%,20.01%。总体上,NDVI增加主要是由于气候暖湿化和地方生态工程的有效实施等共同作用导致的。     

黑河中上游草地NDVI时空变化规律及其对气候因子的响应分析

植被动态监测以及与气候变化的耦合关系是陆地生态系统研究的热点,而草地NDVI时空动态以及影响其变化的关键气候因子分析,对于草地覆盖变化的动态机理研究具有重要意义。基于遥感和GIS技术,利用黑河流域1999-2007年SPOT-NDVI数据和气象站点数据,分析了黑河中上游草地植被NDVI的时空变化特征以及与气候因子的相关性。结果表明,黑河中上游草地植被NDVI在1999-2007年间呈明显增加趋势;草地植被NDVI增加和减少的面积分别占草地总面积的71.53%和19.43%;增加的区域主要分布在托来山、走廊南山、冷龙岭和河西走廊中段的典型草原和高寒草甸草地,减少的区域主要分布在托勒南山、走廊南山和冷龙岭的荒漠草地向非草地过渡区域;黑河中上游不同草地植被NDVI的年内变化均呈单峰型,7月份达最大值;草地NDVI与气温呈极显著正相关(r=0.942,P<0.01),与降水量呈显著正相关(r=0.922,P<0.05),NDVI与相对湿度呈不显著正相关,与日照时数呈负相关性,并且不同草地类型牧草生长的限制因子不同。近年来伴随西北地区气候向暖湿转型,黑河中上游草地植被覆盖明显增加,气温是影响研究区牧草生长的关键气候因子。     

近32年来新疆地区植被覆盖的时空变化

基于拟合的长时间序列数据监测新疆植被时空动态变化。结果表明,近32年来,新疆植被总体呈现增加趋势,但存在明显的阶段变化和空间差异;植被生长季NDVI值西部和西北部高,东部和东南部低;1982-2013年间新疆植被改善面积大于退化面积,绿洲农田植被覆盖区改善明显、草原区退化严重;整个研究区域的植被重心从北向南移动,天山以北的植被重心呈现西南-东北方向移动,天山以南呈现近似东西方向的移动。     

基于地理探测器模型的川西北家畜空间分布差异影响因素分析

川西北放牧家畜分布具有空间尺度分异的特征,以乡镇为单位的基础数据,在研究自然和人为因素对家畜空间分布的影响方面,有助于得出更细致、更客观的结果,将为川西北地区畜群结构的优化提供科学依据。试验以气象、地形、植被类型、植被覆盖度、土地利用类型、人口、出栏管理等方面的数据为基础,利用GIS空间分析和地理探测器模型相结合的方法,对川西北总的放牧家畜及不同畜种家畜空间分布的影响因素进行定量归因。结果表明:(1)人口数量是川西北总的放牧家畜和牦牛空间分布的主要影响因素,因子解释力分别为0.48和0.45;年均温和草地面积次之,植被覆盖度对总的放牧家畜、牦牛及绵羊的空间分布影响相对最弱,植被类型对牦牛空间分布的影响相对较大,对总的放牧家畜和绵羊的分布影响较小;(2)降雨和温度是制约川西北绵羊空间分布的主要因素,因子解释力分别为0.30和0.29;人口数量和出栏率次之,因子解释力分别为0.22和0.17;(3)各影响因子之间的交互作用对川西北放牧家畜的影响表现为协同增强。     

中国潜在自然植被NPP时空分布格局变化及其对气候和地形的响应

综合顺序分类系统(Comprehensive and Sequential Classification System,CSCS)作为一种开放式、能划分全世界潜在自然植被类型的分类系统,对全球自然植被的宏观认知和自然植被资源的适度利用与科学管理有着重要的指导意义。研究基于CSCS理论,利用中国1982-2012年的气象数据(温度和降水量)和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)数据以及改进型CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型模拟中国潜在自然植被NPP及其时空分布格局,并分析其对气候和地形的响应模式。研究结果表明:31年来中国潜在自然植被NPP总体上随着时间的推移呈现递增趋势,其在空间上的分布格局体现了明显的异质性,各CSCS类及类组的NPP差异较大;中国潜在自然植被NPP基本与温度、降水量和太阳辐射的时空变化保持一致,且随着高程、坡度和坡向的增加呈现出增加、降低和增加的趋势;各CSCS类型的NPP总体上体现了自然植被所需水热条件的水平和垂直地带性分布规律,与CSCS分类检索图保持一致性。研究结果对CSCS和全球变化的交叉研究具有一定的促进作用。     

1982-2015年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系

基于1982-2015年间GIMMS NDVI3g数据、气象数据和植被类型数据,采用趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,从不同时空尺度上分析蒙古国植被NDVI空间格局、变化趋势及其主要原因。结果表明,过去34年间蒙古国生长季平均NDVI在空间上由南向北逐渐增加,具有显著的纬度地带性分布特征,并随着海拔的升高而降低。生长季NDVI阶段性变化特征明显,1982-1994年和2007-2015年间呈显著增加趋势,而1994-2007年间呈显著下降。从34年的观测尺度看,NDVI以每年0.0005的速率呈显著增加趋势,其变化趋势与降水量的关系较密切,两者之间的偏相关系数为0.74。在空间分布上,植被显著增加的区域主要分布在西部大湖盆地、杭爱山脉、戈壁阿尔泰山脉和北部森林区,其对气候的响应因季节和地区而异。从季节上看,总体上3个季节NDVI均呈增加趋势,其中夏季NDVI波动与生长季的波动一致,主要受降水量的控制,其主要原因为夏季生产力占全年生产力的比重较高有关。春季和秋季NDVI对温度的响应明显。残差分析表明,人类活动是蒙古国植被NDVI变化的另一重要影响因素,特别是在人口密度较大的地区（蒙古国西部高山地区和中部草原地区）,植被NDVI的变化受人类活动影响明显。     

2000-2014年浑善达克沙地植被覆盖变化研究

基于2000-2014年间植被生长季(4-10月)的MODIS NDVI数据反演浑善达克沙地地区植被覆盖变化,结合2000-2013年该地区周边11个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化和月变化角度分析该地区植被覆盖变化对气候变化的响应。研究表明,浑善达克沙地植被NDVI,不论是植被生长季平均值,还是其各月份值都呈上升趋势。研究区植被覆盖度的显著增加是气候和人为因素综合作用的结果, 一定程度上反映了生态恢复重建措施的有效性,但其植被NDVI年际变化趋势与降水量的关系更密切,其相关系数达到0.75,是驱动植被覆盖年际波动的最直接因素。在空间分布上,研究区的南部、中部和北部边缘区域的植被覆盖增加趋势较明显,而中部和西部部分区域未发生明显的趋势性变化。从月变化来看,4月草地植被变化受气温变化影响较明显;5-8月与前一月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。从沙地类型植被覆盖年际变化趋势看,所有类型都呈增加态势,增加态势最大的类型是移动沙地,最小的是固定沙地。     

2000-2015年青海省不同功能区NDVI时空变化分析

基于2000-2015年MOD13Q1的NDVI陆地专题的产品,揭示了青海省不同功能区植被时空分布特征及变化规律,应用趋势分析法阐述过去16年不同功能区NDVI的变化规律,及利用变异系数揭示NDV1稳定性分布规律.结果表明:青海省植被NDVI表现为东南偏高,西北偏低,由东南向西北、由东向西逐渐递减的分布特征.三江源地区NDVI频度分布呈“M”型的双峰模型,柴达木盆地为频度分布最低的单峰模型,东部农业区与环湖地区相似且频度略高的单峰模型.从CV分析,高稳定性地区分布在东部农业区和环湖地区,低稳定性地区分布在柴达木盆地边缘和青海湖南部.由趋势分析可知,过去16年青海省NDVI呈波动性缓慢上升趋势,变化率为0.012·10a-1.东部农业区和柴达木盆地增加趋势显著.本文揭示了气候变化和人为因素双重作用下青海省不同功能区植被NDVI变化规律,为各区生态保护提供基础数据和科学参考.     

基于像元二分模型的艾比湖湿地NDVI指数对微气候的响应

本研究提取了艾比湖湿地不同年份(1998、2007、2011、2014年)的NDVI指数,并进行了实地考察,然后利用像元二分模型对研究区植被覆盖状况进行估算,并分析其在时空分布上的特征及形成原因,建立影响植被覆盖与微气候变化的线性回归模型。结果表明,1)在空间分布上,西南部冲积平原植被覆盖等级最高,东北部覆盖等级略低于西南部,无覆盖和低覆盖等级分布面积最为广泛;在时间分布上,无覆盖面积处于下降趋势,低覆盖和中覆盖面积有所增加,较高覆盖与高覆盖等级面积处于下降趋势;2)不同植被覆盖度对气候变化的响应存在一定的差异;植被覆盖对降水量变化的反应最为强烈,在时间上具有一定的滞后性,对湿度变化的响应不明显,气温与植被覆盖水平之间存在线性函数关系。     

Linking Phenology and Biomass Productivity in South Dakota Mixed-Grass Prairie

Assessing the health of rangeland ecosystems based solely on annual biomass production does not fully describe the condition of the plant community; the phenology of production can provide inferences about species composition, successional stage, and grazing impacts. We evaluated the productivity and phenology of western South Dakota mixed-grass prairie in the period from 2000 to 2008 using the normalized difference vegetation index (NDVI). The NDVI is based on 250-m spatial resolution Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite imagery. Growing-season NDVI images were integrated weekly to produce time-integrated NDVI (TIN), a proxy of total annual biomass production, and integrated seasonally to represent annual production by cool- and warm-season species (C₃ and C_4, respectively). Additionally, a variety of phenological indicators including cool-season percentage of TIN were derived from the seasonal profiles of NDVI. Cool-season percentage and TIN were combined to generate vegetation classes, which served as proxies of the conditions of plant communities. TIN decreased with precipitation from east to west across the study area. However, the cool-season percentage increased from east to west, following patterns related to the reliability (interannual coefficient of variation [CV]) and quantity of midsummer precipitation. Cool-season TIN averaged 76.8% of the total TIN. Seasonal accumulation of TIN corresponded closely (R² > 0.90) to that of gross photosynthesis data from a carbon flux tower. Field-collected biomass and community composition data were strongly related to TIN and cool-season percentage. The patterns of vegetation classes were responsive to topographic, edaphic, and land management influences on plant communities. Accurate maps of biomass production, cool- and warm-season composition, and vegetation classes can improve the efficiency of land management by facilitating the adjustment of stocking rates and season of use to maximize rangeland productivity and achieve conservation objectives. Further, our results clarify the spatial and temporal dynamics of phenology and TIN in mixed-grass prairie.     

近20年新疆荒漠草地动态变化及其对气候变化的响应

荒漠草地是干旱半干旱区陆地生态系统的关键类型,具有重要的生态作用,对气候变化和人类活动敏感。通过确定新疆荒漠草地NDVI阈值,提取荒漠草地范围,结合归一化植被指数（normalized difference vegetation index, NDVI）、植被净初级生产力（net primary productivity, NPP）、气象因子等数据,利用一元线性回归模型、相关性分析等方法,从不同的时间和空间尺度对1999-2018年新疆荒漠草地的动态变化及其对不同驱动因子的响应进行研究。结果表明：1）新疆南北疆荒漠草地分布存在差异,研究期间总体面积减少明显,平均NDVI稳定,NPP呈上升趋势。2）全年及7-8月气象因子变化趋势不同,南北疆存在显著差异,全疆大部分区域呈现气温升高、降水增多趋势。3）从时间变化看,降水量、大型蒸发量和平均风速是新疆荒漠草地年际NDVI的重要影响因子,水分条件对生长季NDVI的影响更为明显;年蒸发量与荒漠草地NPP呈显著负相关关系,平均风速、降水量与荒漠草地NPP存在一定相关性。4）从空间相关性来看,气温、降水在空间上与荒漠草地NDVI、NPP呈正相关的面积较大,且降水影响面积更大。研究表明,新疆荒漠草地植被动态变化是多种气象因子综合作用的结果,气温、降水是主要的影响因子,其中降水影响更为明显,水分条件是荒漠草地动态变化的决定因素。     

2000-2018年间青藏高原植被覆盖变化及其与气候因素的关系分析

探讨全球气候变化背景下青藏高原地区植被覆盖变化及其驱动因素,对加深全球气候变化的认识和生态环境保护具有重要的生态价值和现实意义。本研究利用2000-2018年中尺度分辨率成像光谱归一化植被指数（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Normalized Difference Vegetation Index,MODIS NDVI）1 km·月^-1分辨率数据以及气象观测数据,采用最大合成法、趋势性分析以及相关分析方法,探讨了青藏高原地区NDVI的时空变化趋势及其与气温、降水的关系。结果表明,近19a来,青藏高原地区NDVI呈增加趋势。从地理单元来看,低植被覆盖区主要分布于西藏大部、新疆南部和甘南局部以及青海西北部;中植被覆盖区主要位于青海与甘肃、西藏、四川和云南的交汇区域;高植被覆盖区主要分布在四川和云南西北部、青海和甘南以及藏东南局地。除局部地区植被有所退化,大部地区植被生长良好,且植被改善的面积大于植被退化。因此,青藏高原植被整体呈稳定恢复状态。青藏高原地区NDVI与同期气温和降水均显著相关,但与气温的关系更密切。气温每升高1℃,NDVI增加0.128;降水每增加100 mm,NDVI增加0.172。     

那曲地区草地植被时空格局与变化及其人文因素影响研究

那曲草地作为西藏自治区畜牧业发展的重要基地,草地植被年际变化是自然因素和人类活动交互影响的结果。为了解决当地复杂的资源环境问题,需要深刻认清各种人文因素对草地影响的程度和机制。本研究利用2000-2009年的MODIS NDVI时间序列影像及相关统计资料,对那曲草地植被的空间和年际变化进行动态监测,并采用定性与定量相结合方式系统分析各个人文因素与草地植被格局和变化的关系。结果表明,1) 那曲地区不同区域植被在2000-2009年表现出不同的年际变化趋势,在高大山脉高海拔的稀疏植被或冰雪覆盖周边区域,由于全球变暖且受人类活动影响较小而出现植被变好的状况,在人类活动强度较大的纯牧业县(那曲县、聂荣县和安多县)草地植被退化情况较为严重; 2) 分析那曲地区植被空间格局、年际变化分布图与道路网、居民点分布密度图在空间上具有较好的相关性,这也表明该研究区人类活动将直接影响目前良好的地表覆盖区域植被正常生长和繁育; 3) 以中心城镇那曲镇和109国道为代表,利用缓冲区分析方法研究发现距离人类活动越近的地区植被退化越严重,而统计资料显示那曲地区的人口、放牧强度、道路工程建设份额等指标都呈直线上升,将对草地植被生长构成严重的威胁,从而进一步影响那曲地区草地的理论承载力和经济可持续发展; 4) 此外,调查发现旅游和放牧的车辆碾压、矿产开采、采挖草药、安居工程建设、鼠患等因素对那曲草地都有一定程度的破坏。