《中国草原发展报告（2011）》之草原生态和生产力

1.全国草原生态加剧恶化势头初步得到遏制。 （1）重大生态工程区草原生态加快恢复。监测表明,工程区内植被组成发生显著变化,多年生牧草增多,可食鲜草产量提高,有毒有害杂草数量下降,生物多样性明显好转,区域生态显著改善。2011年监测结果表明,2005年开始实施的退牧还草工程区草原植被盖度比实施前提高了4个百分点;鲜草产量比实施前提高了10.6％;京津风沙源治理工程区平均草原植被盖度比2001年工程实施前提高11个百分点,鲜草产量比2001年工程实施前提高31.9％。     

北京市植被覆盖对地形和土地利用的响应

植被覆盖与地形、气候等自然因子密切相关，但短期内则更受人类活动的影响。为分析北京中心城区植被覆盖时空变化及其地形分异规律以及土地利用转变对于植被覆盖度变化的影响，本研究借助遥感技术，通过改进后的像元二分模型获取北京市中心城区不同时间段植被覆盖以及通过监督分类获取对应的土地利用类型，并结合数字高程模型(DEM)数据，通过地理信息系统(GIS)对所得数据综合分析。结果表明：研究区1992-2020年植被覆盖度总体上呈现出由早年的退化为主到近些年来的改善为主，1992-2011年低植被覆盖度不断增加，而2011-2020年则是高植被覆盖不断增加；植被覆盖度受到地形影响显著(P <0.01)。总体上，植被覆盖度与海拔和坡度呈正相关关系；坡向上除平地外，其余坡向植被覆盖度差距不大，阴坡较高，阳坡较低；研究区城市扩张不断占用林地、草地和耕地，是植被覆盖退化的主导因素，而未利用地开发、城市郊野公园建设、退耕还林还草为植被覆盖增加的主导因素。研究可为快速城镇化地区的土地利用与生态环境协调提供有力的科学支撑。     

基于NPP与EVI的三江源生态状况评估

为了探究2001-2019年三江源生态状况在时空上的变化特征,基于Mann-Kendall检验法从时空角度对2001-2019年生长季累计增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI),植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)进行趋势变化分析,对三江源生态状况进行评估;通过土地利用类型转移情况对趋势分析研究结果展开进一步验证;最后对NPP与EVI、气候因子(温度和降水)进行相关性分析,探讨NPP变化的主要限制因素.结果 表明:时间尺度上,2001-2019年研究区内NPP和EVI总体呈波动上升趋势;空间尺度上,区域内NPP和EVI明显改善面积占比分别为86.06％和34.26％,大部分区域生态状况得到明显改善.2001-2019年研究区草地面积增加了645.89 km2,植被覆盖度增加,这与EVI趋势分析结果一致.NPP与EVI、温度、降水量均成正相关,其中EVI与NPP相关性最强.     

塔里木河下游近20年植被演化特征对生态输水的响应

在塔里木河下游实施生态输水后,生态环境得到了初步改善。为评估生态输水后植被对输水水量以及地下水水位的响应,本研究以塔里木河下游的植被为研究对象,采用近20年长时间序列的植被净初级生产力(NPP)、归一化植被指数(NDVI)、蒸散量(ET)以及物种多样性Simpson指数,分析生态输水工程实施以后对下游植被生长状况的影响,运用相关分析揭示了生态输水水量与NPP、NDVI、ET以及物种多样性的相关关系。结果表明：1)生态输水的水量与NPP和NDVI之间有显著的正相关关系,生态输水主要通过影响NPP和NDVI促进植被恢复。2)干旱区人为因素干扰下,生态输水成为抬升地下水水位的有效措施。地下水抬升幅度整体大于1.38 m,且随着输水量的增多,抬升幅度增强。3)生态输水使得下游植被面积、NPP以及ET全面提升,植被物种多样性逐步趋于稳定状态。植被面积显著扩大;2011年后,植被生产能力趋于增强;植被物种多样性Simpson指数总体上升,物种结构趋于稳定;表明塔里木河下游的植被生长状况得到改善。因此,生态输水后天然植被的覆盖度上升,植被生长状况好转。研究结果可以为塔里木河下游的植被恢复提供科学参考...     

中东亚干旱区土地覆盖变化和人类占用强度变化特征

研究中东亚干旱区2001-2013年期间土地覆盖变化特征和人类活动对潜在自然植被的影响程度,对保护生态环境和合理利用土地资源具有重要意义。本研究首先基于气象数据和综合顺序分类法(comprehensive and sequential classification system,CSCS)模型模拟了中东亚干旱区的潜在自然植被分布状况,其次基于2001-2013年的MODIS土地覆盖数据集分析了土地覆盖变化情况,最后在前两者的基础上研究了潜在自然植被的人类占用强度及其变化特征。结果表明,1)潜在自然植被以林地、草地、冻原、荒漠四大类为主;2)中东亚干旱区土地覆盖变化较大,其中中亚灌丛面积波动增加,中国华北干旱区农田面积扩张明显,蒙古国中西部灌丛和草地覆盖面积明显减少;3)研究区人类占用强度增强。其中,2010-2013年增长较为明显,4年间人类占用面积占研究区面积的比例增长了1.45%。潜在草地人类占用比例在2009-2013年间增幅最大,为2.88%;潜在林地人类占用比例在2001-2005年间增幅最大,为6.99%。4)在北哈萨克斯坦三州(北哈萨克斯坦州、阿克莫拉州、库斯塔奈州),人口迁移是潜在自然植被人类占用强度变化的主要因素,2006-2013年间人类占用强度比例增长了11.38%;中国的呼伦贝尔和山西干旱区,农业开发是人类占用强度增大的主要因素,2001-2013年间人类占用强度比例分别增长了6.62%和17.64%。     

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。     

近15年新疆伊犁河谷草地退化时空变化特征

以伊犁河谷为研究区,利用MODIS NDVI数据及像元二分模型,反演草地植被覆盖度,以草地植被覆盖度为评价标准,结合数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据及Getis-Ord Gi*冷/热点分析方法,对伊犁河谷2001-2015年草地退化的时空特征进行了分析。结果表明,1)受持续过度放牧及气候条件影响,2001-2015年伊犁河谷草地整体持续退化,15年内退化草地比例达46.18%,但退化以轻度为主;2)空间上退化草地的分布范围逐步向高海拔区域扩展,海拔1 500-3 000 m的中山和中高山区退化草地扩张最明显;3)草地生态保护政策的实施减缓了草地退化速度,草地退化与改善的空间差异逐渐明显,以退化为主的单一变化趋势有所改变;4)利用NDVI反演植被覆盖度对草地退化进行评价的方法存在对高植被覆盖区域草地退化敏感性相对较弱的缺陷。     

基于GEE的奈曼旗植被覆盖时空演变及驱动力分析

借助谷歌地球引擎平台(GEE)，计算1991-2020年奈曼旗植被覆盖度(FVC)，并利用Sen氏斜率趋势分析方法对FVC时空演变特征进行分析。结合同期气象数据，运用偏相关与残差分析方法，定量评估FVC对气候因子、人类活动的响应关系。结果表明：1991-2020年奈曼旗FVC呈波动上升趋势，空间上FVC呈现南北高、东西低的分布格局；1991-2020年奈曼旗植被覆盖各个等级相互转化，植被覆盖“低转高”的面积远大于“高转低”，表明奈曼旗植被恢复状况良好；气候因子并非研究区FVC变化的必然结果。相反，人类活动则是30年间FVC变化的主要驱动因素。研究结果可为奈曼旗生态环境建设和可持续发展提供科学参考依据。     

青海湖流域植被覆盖时空变化特征及驱动力分析

【目的】探索青海湖流域植被动态变化格局及其对气候变化和人类活动的响应。【方法】采用趋势分析、多元回归残差分析、偏相关分析等方法,以MOD13Q1遥感数据和气象数据为基础,分析2001-2019年流域植被覆盖时空变化特征及其驱动力。【结果】(1)2001-2019年青海湖流域植被覆盖度(FVC)增长率为2.1%/10 a,呈显著波动上升趋势(P<0.05),FVC改善面积约为1.21×10⁴ km²,占总面积的48.77%;(2)气候变化和人类活动对植被覆盖变化的贡献率分别为57.83%和41.52%;(3)降水和温度与FVC变化呈显著正相关的面积占比分别为7.93%和4.15%。【结论】近19 a年青海湖流域FVC整体改善显著,显著改善区域主要分布于流域西部和青海湖北岸区域;气候变化是流域FVC变化的主导因素,但人类活动对局地FVC变化具有显著的抑制作用;降水对流域FVC变化的影响力更高,局地FVC变化对温度响应更强烈。     

三江源区草地覆盖遥感信息提取方法及动态研究

在建立三江源区草地植被覆盖遥感监测和评价指标体系的基础上,对2008年三江源区草地植被覆盖状况做出评价,并用马尔柯夫链,对2000-2008年三江源区草地植被覆盖动态变化进行分析。结果表明:三江源区2008年草地总体为低植被覆盖草地,低覆盖和极低覆盖草地面积分别占31.29%和9.29%,其中西部和中东部草地植被覆盖状况令人担忧;依据转移矩阵,表明近九年,三江源区的草地植被覆盖总体呈降低趋势,但从低覆盖和极低覆盖草地出现好转,有10.82%低覆盖和14.23%极低覆盖草地分别转化为中覆盖和低覆盖等级草地,说明2000年以来实施的《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》生态建设项目效果明显。     

三江源区土壤侵蚀变化及驱动因素分析

采用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation, RUSLE)对三江源区1997-2012年的土壤侵蚀模数和土壤侵蚀量进行定量模拟,并对其生态工程实施前、后时空变化特征进行对比分析,采用空间叠加法分析降雨侵蚀力及植被覆盖度对土壤侵蚀状况的影响,利用模型参数控制法对气候变化和生态工程对土壤侵蚀变化的贡献率进行分析。结果表明:1)生态工程实施后,三江源区土壤侵蚀增加的趋势尚未得到遏制,多年平均年土壤侵蚀模数和侵蚀量较工程实施前增加6.5%,但局部地区土壤侵蚀状况有所好转,约占总面积的45%;2)长江流域在工程实施后的土壤侵蚀量与工程实施前基本持衡;黄河流域土壤侵蚀量增加明显,增幅超过45%;澜沧江流域土壤侵蚀量有所下降,降幅为9.8%;3)降水增强导致土壤侵蚀加剧的贡献率达到180%,植被恢复对土壤侵蚀变化的贡献率为-80%。全面遏制三江源区土壤侵蚀增加趋势,仍需持续努力。     

甘肃省草原生态保护补助奖励政策生态效果评价——以甘肃省宁县为例

2011年国务院颁布实施的草原生态保护补助奖励政策,是目前影响较大的草原保护项目。该项目对退化草原进行禁牧封育,并以财政资金向农牧户兑付禁牧补助。为了探索草原奖补项目实施的效果,本研究以甘肃省庆阳市宁县为例,对其2011年和2016年草原生态保护补助奖励政策实施情况做对比,调查该县项目实施前后草地植物群落特征变化,包括草地植物多样性、草原植被盖度、草群高度、草地生产力等指标;利用遥感数据,建立NDVI模型反演宁县草原生产力及盖度变化情况,对其政策实施效果做客观评价。     

1992-2019年阿拉尔市植被覆盖时空变化分析

以阿拉尔市为研究区,采用 1992、1997、2002、2008、2013 和 2019 年 6 个时期的 Landsat 系列影像数据作为数据源,运用 NDVI、像元二分模型和重心迁移模型等方法和模型分析阿拉尔市植被覆盖时空变化和影响驱动因素。结果表明：阿拉尔市的植被覆盖分布总体上以塔里木河和阿克苏河为轴线,从高植被覆盖向低植被覆盖由内向外展布。近 28 年,阿拉尔市 NDVI、植被覆盖面积和植被覆盖度均呈增加趋势。2019 年比 1992 年总植被覆盖面积增加了 1 476. 7 km² ,增长率为 110. 3%。阿拉尔市植被覆盖时间尺度变化存在时段性和区域性差异。在时段变化上,2002-2008 年植被覆盖面积增加最显著;区域上,幸福农场、8 团和 10 团北部区植被覆盖度大幅度增加,增加较显著。过去 28 年期间,总、 高、中和低植被覆盖度重心都向东北方向迁移,极低植被覆盖度重心都向东南方向迁移。气候变暖对植被覆盖度有一定的影响,也间接体现在因冰雪融水流域径流不断增大,但是短期内的人类活动因素对区域植被覆盖度影响更为直接。其中耕地开垦、农作物种植是阿拉尔市植被覆盖增加的主要因素。     

近15年呼伦贝尔沙质草原植被覆盖变化对气候因子的响应

采用2000-2015年呼伦贝尔沙质草原区MODIS NDVI数据,反演该区植被覆盖状况,结合同期6个气象站点的温度和降水量数据,采用线性回归分析、相关与偏相关分析等数理统计方法,探讨植被覆盖变化对气候因子的年际、季节响应特征。结果表明：呼伦贝尔沙质草原植被覆盖较好区域主要集中在陈巴尔虎旗的东北部、鄂温克旗的中东部以及新巴尔虎左旗的东南部区域;近15年间的研究区植被覆盖状况呈逐年波动改善趋势,尤其是2010年后的植被覆盖呈明显改善趋势;2000-2009年间的年均温呈小幅波动的平稳提升趋势,降水则呈不显著降低趋势;而自2010年后,二者的变化趋势正好相反,年均降水量呈显著增加趋势;夏季气温呈不显著降低、降水则呈显著波动增加的年际变化趋势均有利于植被生长;降水是植被覆盖状况最主要的影响因子,气温对植被覆盖的影响也较大。     

气候变化与人为活动对三江源草地生产力影响的定量研究

近数十年来在气候变化和生态工程实施的背景下,作为我国重要的生态屏障的三江源地区的气候条件和人为干扰都发生了明显的变化。本研究借助CASA模型和气候生产力模型,结合对土地利用/覆盖变化(LUCC)的分析,定量评估了气候变化、LUCC和草地管理措施对三江源草地净初级生产力(NPP)变化的影响。结果表明,1)2001-2012年间,三江源草地总面积增加了6749 km²,草地的平均NPP下降了5.47%,总NPP下降了5.00%。 2)由新增加的草地带来的NPP总量为1293.12 Gg C,由转出草地带来的NPP总量损失为215.42 Gg C。 3) 2012年气候总NPP比2001年下降了20.27%,而人为总NPP增加了41.51%。12年间气候变化的趋势不利于草地植被的生长,而人为活动对草地植被的负面影响力有明显减弱。4)由气候因素引起的草地总NPP变化量为-165.28 Tg C,而管理措施引起的总NPP变化量为140.03 Tg C; LUCC导致的草地总NPP变化量为2.22 Tg C。草地管理措施的改进对遏制草地退化起到了决定性作用。     

1990—2019年阿拉尔垦区植被覆盖时空变化特征分析

监测植被覆盖变化对区域生态环境评价和可持续发展具有重要意义。本文基于Landsat遥感影像和相关统计数据,运用像元二分模型和重心转移模型等方法分析阿拉尔垦区1990—2019年近30年的植被覆盖时空变化特征。结果表明：1990—2019年,阿拉尔垦区平均植被覆盖面积呈增加趋势,高和极高植被覆盖区的面积呈增加趋势,差异显著,分别增加了674 km²和1 147 km²;阿拉尔垦区植被覆盖变化存在时段性和区域性差异,时段上,2005—2010年垦区西北部开始出现植被,以中覆盖类型为主,区域上,垦区西北部植被覆盖的增加趋势最显著;近30年,垦区植被覆盖重心整体向东北方向转移;气候对阿拉尔垦区植被覆盖变化有一定的影响,但人类活动影响最直接。在未来发展中应注重保护自然植被,有计划地开垦土地,合理调整垦区农业结构,科学分配水权,保证垦区生态用水,实现可持续发展。     

遵义市天然草地资源现状和生产力监测分析

天然草地不仅是畜牧业生产的重要物质基础,而且也是不可缺少的生态安全屏障。但是,天然草地容易受自然、人为等因素影响,导致草地物质平衡破坏和生态功能减弱。遵义市有天然草地17.28万hm~2。为准确及时掌握草地资源现状、变化和生产力情况,为规划建设和保护利用草地资源提供科学依据,2013年-2018年,笔者选择60个(每年10个)天然草地样地,对植物种数、牧草及灌木高度、植被覆盖度、产草量等进行了连续监测分析。结果表明,遵义市天然草地呈现立体、零星分布特点,草地植被生长情况、生产力状况逐步改善,草地可载畜量显著提高。     

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。     

呼伦贝尔草原、湿地和森林植被对气候变化的响应

气候变化会影响区域生态系统的结构和功能。植被覆盖状况是研究不同类型植被对气候变化响应的重要指标。采用遥感与GIS技术,对1981~2012年呼伦贝尔草原不同植被类型的植被变化特征及其与气候变化因子的关系进行对比分析,以揭示植被覆盖状况对气候变化的响应规律。得出以下结论:(1)该地区的气候在1998年前后发生显著变化,在1981~1999年植被年均NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)的波动较平缓,在2000~2012年植被年均NDVI的波动较大。(2)32年间该区森林和湿地的年均NDVI增加,且年际波动较稳定,NDVI与温度呈正相关,而与降水呈负相关;但草原的年均NDVI减少,年际波动较强烈,并与降水量呈极显著正相关(P0.01),但与温度呈极显著负相关(P0.01)。研究结果表明,草原比森林和湿地对气候变化的响应更为强烈,并受降水的影响较大,加之过度放牧的影响,其对气候变化的适应性较弱。     

基于GIMMS NDVI 3g.v1的近34年青海省植被生长季NDVI时空变化特征

在气候变化和人类活动的综合影响下,青海省生态环境发生了明显变化。在此背景下,以GIMMS NDVI 3g.v1为数据源,采用Sen+Mann-Kendal方法研究青海省1982-2015年植被覆盖区域NDVI时空变化,将趋势分析和R/S(rescaled range analysis)分析叠加,研究植被生长季NDVI变化的持续性特征,并揭示植被对气候变化及人类活动的响应规律。结果表明:1)近34年青海省植被NDVI整体呈从西北到东南的增加趋势;且变异系数显示,波动性较大地区集中在柴达木盆地周边和青南牧区西北部等植被NDVI较低的区域,波动性较小地区集中在祁连山东部、东部农业区和青南牧区东南部等植被NDVI较高的区域。2)近34年青海省植被NDVI整体呈增加趋势,增长率为0.38%·10a~(-1);且NDVI变化具有明显的阶段性,存在1994年和2000年两个突变点。3)近34年青海省植被改善区域(75.4%)远大于退化区域(24.6%),其中显著改善面积占植被覆盖区域面积的40.9%,退化区随时间变化在空间上表现出明显的转移现象。4)Hurst指数表明,青海省植被变化反持续性较强,趋势分析与Hurst指数叠加得出,由退化转为改善的区域占植被覆盖区面积的13.7%,由改善转为退化的区域占植被覆盖区面积的44.3%,另41.5%的区域无法确定未来变化趋势。5)青海省植被生长季NDVI受气候变化和人类活动的双重影响,且不同植被类型对气候变化的响应存在较大差异。