2000-2015年黄河流域植被净初级生产力时空变化特征及其驱动因子

黄河流域区域性差异显著,生态系统环境脆弱敏感,研究植被NPP对其生态环境生产能力的了解具有重要意义。基于MOD17A3 NPP数据、气象数据和土地利用/覆盖类型数据,采用偏差分析、趋势分析、相关性分析及马尔科夫转移模型对黄河流域2000—2015年植被NPP的时空格局、变化趋势及驱动因子进行了研究。结果表明:（1）2000—2015年黄河流域植被年NPP均值为228.2 g C/（m²·a）,变化范围为179.6～258.1 g C/（m²·a）,整体上呈现微小波动增加趋势,植被NPP偏差值呈现先减少后增加的趋势;上中下游植被NPP年均值呈明显的梯度分布,即上游<中游<下游,说明中上游区域生态环境相对脆弱。（2）黄河流域植被NPP具有较强的空间分异性,呈南向北带状递减分布;上中下游植被NPP总量差异显著,其中中上游植被NPP总量约占整个流域的96%,可见中上游对整个黄河流域生态环境的影响举足轻重,故加强对中上游区域生态环境建设与保护至关重要;流域大部分地区植被NPP以增加为主要趋势。（3）流域植被NPP受气候因素中降雨影响较大,以气候因素强驱动的区域主要分布在川西高原、鄂尔多斯高原及华北平原等地区。农用地转建设用地及草地转荒漠是黄河流域植被NPP损失的主要方式,可见城市加速扩张以及过度开垦、放牧等人类活动是植被NPP损失的主要驱动力,近几年林地、草地面积有所增加,植被NPP整体上损失程度有所减小,可见实施退耕还林还草政策已见成效。     

1999—2018年黄河流域NDVI时空变化及驱动力分析

为了探究黄河流域NDVI时空变化及其驱动力,基于SPOT NDVI遥感数据,采用趋势分析、空间转移矩阵分析了1999—2018年黄河流域NDVI时空变化特征,并采用地理探测器模型对黄河流域NDVI空间分异特征与驱动力进行解释。结果表明:(1)从NDVI像元尺度的时间变化趋势来看,1999—2018年黄河流域NDVI变化趋势以极显著缓慢增长为主,占整个流域面积的53.12%,整体变化趋势向好,但可持续性不强; 极显著较快增长和快速增长的区域占15.47%,主要位于山西西部吕梁山脉和陕西北部黄土高原。(2)从NDVI空间变化特征来看,20 a间,植被覆盖度保持稳定的区域占31.6%,持续增加的占65.99%。(3)黄河流域的NDVI空间差异主要由年平均降水量、湿润指数、干燥度、土壤类型所决定,其因子解释力均超过30%,这表明气候因素仍然是影响黄河流域NDVI的主导因素。绝大多数驱动因子间交互呈现相互增强或非线性增强,交互解释力最强的是年平均降水量和土地利用,q值为0.704。只有年平均降水量与土地利用类型交互及高程与人口密度的交互是相对独立的。     

1961-2019年黄河流域降雨侵蚀力时空变化特征分析

请研究基于黄河流域317个气象站1961-2019年逐日降雨资料,采用日降雨侵蚀力计算模型计算各站点降雨侵蚀力,统计分析了流域降雨侵蚀力的时空分布特征及其与地理因子和气象因子的关系,从总体趋势角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的原因,以期为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。结果表明：1）黄河流域1961-2019年平均降雨侵蚀力为1 223.1 MJ?mm/(hm2?h?a),整体呈不显著下降趋势,下降速率为每10a下降6.71 MJ?mm/(hm2?h?a)。降雨侵蚀力夏高冬低,夏季降雨侵蚀力占全年的61.3%,冬季仅占0.3%。2）黄河流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为33.0～3 550.6 MJ?mm/(hm2?h?a),空间分布呈从西北到东南递增的规律。3）降雨侵蚀力与各地理因子均呈极显著相关关系,其中与经度和坡度呈正相关,相关系数分别为0.587和0.164（n=317,P<0.01）,与纬度和海拔高度呈负相关,相关系数分别为-0.498和-0.490（n=317,P<0.01）;降雨侵蚀力与降雨量、降水日数、雨强和暴雨日数均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.839、0.208、0.819和0.753(n=317,P<0.01)。逐步回归分析显示,降雨量对降雨侵蚀力的贡献率最大,降雨量是导致降雨侵蚀力变化的最主要因素。     

2000-2018年黄河流域NDVI时空变化及其对气候和人类活动的双重响应

[目的] 分析黄河流域NDVI时空变化特征,探究NDVI变化对气候和人类活动的响应机制,为制定合理的生态工程提供科学依据,为实现黄河流域生态保护和高质量发展提供保障。[方法] 基于MODIS NDVI数据,辅以降水和气温数据,采用一元线性趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析方法,对2000—2018年黄河流域NDVI时空变化特征进行分析,并探讨了NDVI变化对气候和人类活动的双重响应。[结果] ①黄河流域NDVI呈现波动增加趋势,总增速为6.8%/10 a,NDVI在东南部及西部较高,北部及西北部较低,由东南向西北部减少,下游最高,中游次之,上游最低;整体上,以东亚季风生态地理区和西北干旱生态地理区界线（鄂尔多斯市—毛乌素沙地—庆阳市—平凉市—定西市）和青藏高原生态地理区和西北干旱生态地理区及东亚季风生态地理区界线（西宁市—甘南市—定西市）为界呈Ⅴ字型分布。②NDVI整体变化趋势以改善为主,反持续性强于持续性,且表现出较强的弱持续性,其中改善区约占62.32%,主要呈带状集中分布。在中上游地区,在鄂尔多斯市—毛乌素沙地—庆阳市—平凉市—定西市—西宁市—甘南市、太原盆地—临汾盆地—关中平原及运城盆地—三门峡两两界线间的条带区域基本为改善区,而退化区域以中下游为主,呈零散分布。③NDVI与降水和气温呈正相关,且与降水的偏相关强度稍大于气温,流域约76.7%的地区NDVI残差呈增长的趋势,人类活动整体对NDVI增加的影响以促进为主,促进作用大小顺序为：中游>上游>下游。[结论] 黄河流域NDVI变化受气候和人类活动共同影响,具有空间异质性,适度的生态工程及农业生产活动对植被恢复有重要作用。     

近20年黄河流域植被净初级生产力时空分布及其对极端天气变化的时空响应

为探究黄河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化及对极端天气指数的响应情况,利用MODIS NPP数据和极端气候数据,辅以斜率法和偏相关分析法分析了2000—2019年黄河流域植被NPP时空动态及其对极端降水指数和极端温度指数的响应情况。结果表明：(1)近20 a黄河流域植被NPP呈从北向南增加的趋势,大面积上表现为增加趋势。(2) NPP与极端降水指标以显著和极显著正相关为主。其中,除最长连续湿润天数呈显著正相关和极显著正相关的像元占比为16.5%,其他几种指标均在25%以上。(3)极端降水事件的水量和强度呈显著增加趋势,极端温度事件中与偏冷相关指标总体呈下降趋势,与变暖有关的事件呈明显上升趋势,其变化存在显著空间异质性,年际差异大。(4)日最高气温的最大值、日最低气温的最大值、冷夜日数、冷昼日数、冰冻天数和霜冻天与植被NPP以负相关为主,日最高气温的最小值、日最低气温的最小值、暖夜日数、暖昼日数、气温日较差和暖期与植被NPP以正相关为主。近20 a黄河流域植被NPP时空变化存在显著地域性差异,其中在干旱和半干旱地区极端降水增多在一定程...     

黄河流域甘肃段植被覆盖度时空变化及对气候因子的响应

[目的]分析黄河流域甘肃段2000—2018年植被覆盖度变化的时空演变规律,探讨该区域植被覆盖度的变化对气候的响应机制,为该区域生态环境与社会经济的协调可持续发展和进一步落实生态环境保护、建设及恢复提供科学依据。[方法]基于2000—2018年的MODIS NDVI数据、气象数据,采用线性趋势分析和相关性分析等方法,对黄河流域甘肃段植被覆盖度的时空变化特征及与气候因子之间的关系进行分析。[结果]①空间上,近19 a研究区植被覆盖度自西南向东北在不断降低,以甘南州的植被覆盖状况最好;植被覆盖度改善面积占36.64%,主要分布于兰州市北部、临夏州、定西市、庆阳市、平凉市大范围区域、天水市南部等,而退化面积占4.2%,主要集中于甘南州等地区。②时间上,研究区植被覆盖度以2013年为界呈现"先持续增加后波动减少"的变化趋势,但整体在不断增加;以平凉市的增加速度最快,平均每年增长0.96%。③研究区植被覆盖度对降水量变化的响应敏感,与降水量呈现显著的正相关关系。[结论]研究区植被覆盖度空间差异明显,2000—2018年植被以改善为主,降水是影响这些区域植被改善的有利因素,降水状况的改善对研究区生态环境建设与修复至关重要。     

延安市2000—2020年耕地非农化时空格局演变及其影响因素

[目的] 分析陕西省延安市2000—2020年耕地非农化的时空变化特征与影响因素,为该市耕地保护的政策制定与防止耕地非农化提供理论依据。[方法] 以延安市为研究对象,基于2000,2005,2010,2020年4期LUCC数据,运用核密度估计、地理探测器等方法开展研究,揭示黄土高原地区耕地非农化程度及其动因。[结果] ①2000—2020年,延安市耕地非农化面积呈现出“增—减—增”的变化,累计耕地非农化总面积为7 865.28 hm²,耕地非农化率为8.45‰。②2000—2020年,延安市耕地非农化主要沿洛河、延河的河谷川道分布,集中发生于中部和南部,核密度最大值为155.03,位于宝塔区延安新城附近;耕地非农化的次集中区是黄陵县和洛川县,核密度最大值分别是75.95,51.77。③延安市耕地非农化现象主要发生在坡度较低,海拔中等,地形位指数较低的地区。④延安市耕地非农化最主要的影响因素是城镇人口、户籍人口、地区生产总值,其解释率分别为68.65%,68.45%,66.54%。[结论] 延安市2000—2020年耕地非农化现象显著,时间变化呈现波动性,空间异质性较强,是自然、人口、社会经济综合作用的结果。     

2000-2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化及其驱动因素分析

植被是陆地生态系统的重要构成,研究植被变化规律及影响因素有助于加强区域植被生态保护和可持续发展。基于SPOT NDVI和气象数据,采用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法对2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化特征及其驱动因素进行了分析。结果表明：(1) 2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI总体以0.008 6/a的速率呈极显著增加趋势,不同地域NDVI增速为陕北(0.010 9/a)>关中(0.005 3/a),不同土地利用类型NDVI增速为草地(0.011/a)>耕地(0.008 1/a)>林地(0.007 8/a)。(2)植被NDVI呈增加趋势的面积占比为86.19%,其中显著增加的面积比例为81.90%,陕北(91.87%)>关中(66.91%),林地(97.48%)>草地(90.38%)>耕地(69.78%)。(3)偏相关分析发现90.24%的区域植被NDVI与年降水量以正相关关系为主,66.3%的区域植被NDVI与年均温呈正相关关系。(4)研究区植被NDVI变化受到气候变化、人类活动以及二者共同作用的影响,占比分...     

黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析

识别三生空间迁移演化规律并掌握其引发的空间性状改变情况,对优化国土空间布局、提高利用水平影响深远。以黄河流域上游城市群为研究对象,基于转移矩阵对研究区2000—2020年三生空间时空演化规律进行分析,并以此为基础,利用强度分析模型,从三生空间一、二级分类双重视角,就空间演化带来的变化稳定性问题进行讨论。结果表明:(1)20年间,研究区三生空间转移变化活跃但发生数量和规模均呈缩减态势,空间转移以呼包鄂榆和宁夏沿黄城市群两地为主,呈东多西少分布特征,但以生态为主、生产和生活空间为辅的整体格局未发生改变。(2)20年间,流域三生空间变化先强后弱,整体不稳定。生产和生活空间稳定活跃增加,减少趋于平缓,生态空间增加趋于平缓,但减少趋向活跃,前二者对生态空间的胁迫趋向常态。同时,流域三生空间内部彼此转移频繁,存在生产—生活及生活—生态2种稳定地系统性转变模式。(3)三生空间二级子类此消彼长的改变是生产、生活、生态空间变化的显性原因,而经济发展驱动、城市引力影响以及宏观政策指引则是引发流域三生空间演替变化的内在作用机制。(4)转移矩阵与强度分析模型的联合研究框架,有助于实现区域三生空间变化及其性状改变情况的一体化监测。提高空间利用效率,控制城市规模,坚持耕地保护,推行有效的空间退出机制,发挥宏观政策对空间流转的导引作用,将对研究区国土空间高质量利用产生积极影响。     

2000-2014年黄土高原植被叶面积指数时空变化特征

研究植被叶面积指数(LAI)时空变化特征,对植被的水土保持效具有重要意义.利用MOD15A2H遥感产品,基于Mann-Kendall趋势检验与Sen斜率分析方法,提取区域尺度与像素尺度上的植被LAI变化特征,并基于不同子流域、坡度、坡向及植被覆盖类型,对植被LAI的变化特征进行分析.基于MOD44B遥感产品,利用线性回归和偏相关系数,分析植被LAI的变化原因.结果表明:1)黄土高原2000-2014年,植被LAI呈显著增加趋势,其年绝对变化幅度为0.042,年相对变化程度为2.71％.2)空间上,在黄土高原58.6％的区域,LAI呈现显著增加趋势,仅有0.9％的区域LAI呈现显著减少趋势.植被LAI剧烈增加,主要发生在河口—龙门区间,包括皇甫川、窟野河、无定河和延河.植被在15°～35°的坡度上,LAI变化程度最剧烈,其变化在各坡向上没有显著差异,农田和草地的LAI变化程度最剧烈.3)与植被总覆盖度相比,植被垂直维结构与黄土高原植被LAI的变化更为相关,其中树木覆盖度的增加,是植被垂直维结构变化的重要原因之一.     

黄河河龙区间水沙变化的水文分析

黄河河龙区间总面积129654km~2,年均输入黄河泥沙量达9.08亿t,占全河沙量的57％。70年代特别是80年代以来,本区来水、来沙量呈现出明显减少趋势。采用不同系列对比分析法、双累积曲线分析法、降雨指标法等水文分析方法,分析区间内降雨、径流、输沙实测资料可知:70、80年代在河龙区间总减水量分别为21.36亿m~3、37.56亿m~3中,人类活动影响的约占80％,在减沙总量分别为2.86亿t、6.68亿t中,人类活动影响的约占50％左右,因降水减少而减少的水沙量分别占总减水、减沙量的20％和50％左右。     

黄河下游自然保护地时空分布特征与高质量发展建议——以山东省为例

[目的]自然保护地建设是促进生态文明建设和生态环境高质量发展的重要手段,研究自然保护地的时空特征能够深化对其历史进程、资源禀赋、功能定位等的认识,对自然保护地高质量发展具有重要的指导意义。[方法]采用全局莫兰指数、标准差椭圆、核密度估计等方法,对黄河下游1980—2020年设立的自然保护地的时空分布特征进行了深入分析研究。[结果]在发展历程上,研究区自然保护地建设经历了起步探索、稳步发展、规范发展3个阶段,由注重数量增长逐渐转向质量提升。在空间分布上,自然保护地呈东北—西南方向展布,40年来分布重心总体向西南方向迁移了88.199 km,自然保护地整体聚集程度不断提高,以鲁中南山地丘陵区与鲁东低山丘陵区最为聚集,分别形成类似除号“÷”和“双峰形”的两个高密度片区。在影响因素上,地形地貌、水热条件、物种多样性、植被覆盖等是影响自然保护地空间分布、资源禀赋等的重要因素;政策导向、生态保护意识的提高等是导致自然保护地数量增加、质量提高的重要因素。[结论]为促进自然保护地高质量发展,黄河下游地区应依据自然保护地分布格局规划“生态城”,发展特色生态旅游,由点及面地整合全域生态资源。研究结果可为黄...     

黄河中游冻融侵蚀的表现方式及其产沙能力评估

黄河中游,尤其是以黄土丘陵沟壑区为代表的那些多沙区的侵蚀产沙是引起黄河下游河道严重淤积的主要原因。在这些地区,水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀是其主要的外侵蚀因素。其中水力侵蚀已经得到比较深入的研究,风力侵蚀也已引起人们的空前重视,而对该区的冻融侵蚀的关注却相对薄弱。实际上,冻融侵蚀对这些地区沟道的作用非常显著。从黄河中游丘陵沟壑区冻融侵蚀的环境背景、作用机理和表现方式等方面展开论述,并根据沟道的岩性特点、沟道侵蚀量大小及对一些实测资料对比,初步认为砒沙岩区的冻融侵蚀量可以达到沟道产沙量的一半左右,最大可达流域侵蚀量的1/3左右。     

黄河源头区土壤侵蚀现状分析

黄河源头区是我国珍贵的生态宝库,近年来遭受着土壤侵蚀加剧,生态严重退化的威胁。根据2002年开展的黄河源头区土壤侵蚀调查成果,对该区土壤侵蚀的面积、强度和空间分布特点进行了分区分析。分析表明,冻融侵蚀是主要土壤侵蚀类型,分布于中西部山原区。水蚀广泛分布在东部山区,总体强度不高。风蚀主要分布区域集中,总体强度较高。这4个土壤侵蚀分区中,东北部水蚀、风蚀区水土流失最为严重。黄河源头区西部虽然水土流失面积较小,但生态十分脆弱,成土缓慢,土壤抗侵蚀能力差,一旦水土流失发生、发展极难重建和恢复。从土地利用上看,草地、湿地资源的保护对黄河源头区水土保持生态建设具有十分重要的意义。     

黄河流域农业灰水足迹效率时空格局演变与驱动因素

[目的] 探讨农业灰水足迹效率时空格局演变与驱动因素,为协同推进农业用水节约集约和水污染综合治理、实现黄河流域农业高质量发展提供科学参考。 [方法] 以黄河流域9省区为研究对象,利用灰水足迹模型、泰尔指数和对数平均迪氏指数等研究方法对2000—2021年农业灰水足迹效率进行测算,并探讨其时空演变格局和驱动因素。 [结果] ①2000—2021年黄河流域农业灰水足迹效率呈上升趋势,年均效率为0.235 8元/m³,内蒙古效率最高为0.467 0元/m³,青海效率最低为0.026 3元/m³。 ②农业灰水足迹效率地区内部差距多年平均贡献率为80.11%,上游地区差距年均贡献率为75%,是造成黄河流域农业灰水足迹效率差距较大的主要原因。 ③黄河流域农业灰水足迹效率总效应为正向效应0.202 4元/m³,耕地资源效应和农业环境效应分别是促进和抑制农业灰水足迹效率的主要因素,二者贡献值分别为0.442 7和-0.440 6元/m³。 ④黄河流域农业灰水足迹效率驱动效应可分为4种模式,不同模式地区提升农业灰水足迹效率的方式不同。 [结论] 黄河流域9省区应采用因地制宜的发展策略,优化农业结构,减少化肥农药的高强度使用,加强农业水环境治理,提升农业灰水足迹效率。     

谈水土保持在黄河流域经济持续发展中的地位和作用

黄河流域内蒙古区间是自治区水土流失最严重的地区之一,通过开展水土保持,使生态环境得到了很大改善,为农林牧副等各业的发展打下了良好的基础,为广大群众脱贫致富达小康提供了根本保证。     

黄河中游典型支流无定河流域水土流失动态监测

[目的] 探索黄河中游典型的粗泥沙支流无定河的水土流失分布和动态变化特征,为新时期水土保持工作、生态环境建设和流域高质量发展提供科学依据。[方法] 以无定河流域为例,基于1985,1999,2011年3次普查和2019年全国水土流失动态监测成果,提取年度水土流失强度、面积,分析其时空分布及动态变化特征,并采用Mann-kendall检验,基于水文数据,分析1980—2018年流域水沙变化特征。[结果] 2019年无定河流域水土流失面积1.20×10⁴ km²,以水力侵蚀为主,风力侵蚀主要集中分布在流域北部的风沙区。下游干流（白家川—绥德+丁家沟段）、小黑河绥德以上的输沙模数超过流域平均水平的3倍,是主要的泥沙策源地;水土流失面积较1985年减少1.40×10⁴ km²,减幅为53.87%,输沙量和径流量均呈现出减小的趋势,拐点分别出现在2007年和1996年。空间上,风力侵蚀由1985年的集中连片分布转为零星分布,水力侵蚀空间位置分布与1985年相比基本无变化,但干流赵石窑至流域出口段左岸侵蚀强度有所降低。[结论] 无定河流域水土保持工作成效显著,有效遏制了土壤侵蚀,生态环境整体向好。但流域水土流失依旧严重,未来工作中,应结合历史水土保持工作经验,突出工作重点,进一步加强无定河流域水土流失综合治理。     

黄河表层沉积物中磷的分布特征及磷的生物可利用性

采用改进的七步连续提取法分别对黄河中下游流域5个不同段位表层沉积物中总磷（TP）、有机磷（OP）及各种无机磷形态进行了分析,研究并探讨了沉积物中磷的分布特征及其对河海可能产生的影响,为预测黄河乃至渤海流域的营养状况、预防及科学管理等提供理论依据。结果表明,所测黄河表层沉积物中TP含量范围为240.71-576.59μg.g^-1,以无机磷（IP）为主,占TP含量的85.73%-98.48%;OP含量占TP的1.52%-14.27%。受陆地河流和海流注入的影响,所研究沉积物样中TP、IP和OP含量的最大值均出现在靠近黄河口的渤海浅海区,其次是黄河口。IP分为6种形态磷,即交换态磷（Ex-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Obs-P）、自生钙结合磷（Ca-P）和原生碎屑磷（De-P）,其中以De-P为主,其次是Ca-P,分别占TP的52.47%-73.67%和18.32%-38.20%,Ex-P、Fe-P和Al-P含量均相对较低,Obs-P含量最低。各形态磷的空间分布均与调查区沉积物粒径有一定相关性,粒径小于0.063 mm的沉积物样中TP和IP含量均最高。Ex-P、Al-P、Fe-P、Or-P和部分Ca—P作为黄河表层沉积物中潜在的生物可利用磷,其总量至少占TP的6．09％-24．46％。     

基于InVEST模型的南北盘江流域产水量时空变化研究

[目的]研究南北盘江流域产水量的时空变化特征以及不同土地利用类型、土壤类型和地形之间的产水功能差异,以期为流域内水资源有效管理和生态修复提供科学参考。[方法]基于InVEST模型定量评估了2005—2020年南北盘江流域产水量的时空变化特征、内部差异性及植被恢复对该地区产水功能的影响。[结果] 2005—2020年流域内的平均产水总量小幅波动,在空间上呈现东北部与中部高,西南部低的趋势,总体产水格局与降水量时空变化具有空间吻合性。在不考虑降雨量显著变化的情况下,耕地与草地面积减少是导致流域内产水总量呈现出小幅波动下降趋势的主要原因。各土地利用类型中产水能力最强的类型为建设用地,其次分别为裸地、耕地和草地。常绿针叶林与灌林地的产水能力较弱。流域内的产水能力随海拔升高而逐渐降低,土壤以产水能力较强的黄壤与红壤为主。该流域产水高值区主要集中于低、中海拔,以黄壤与红壤为主的东北部与中部区域;低值区主要集中于高、较高海拔,分布着大量石灰(岩)土和紫色土的西南部。[结论]该流域产水量空间格局有一定变化,其产水高值区有向东、东北偏移的趋势。土地利用类型、气象因子、土壤质地、地形等因素对产水功能空间异...