基于NDVI的黄土高原植被覆盖变化特征分析

黄土高原是我国生态环境最为脆弱的地区之一。探讨黄土高原地区植被覆盖动态变化对于区域植被恢复和生态系统重建具有积极意义。利用空间数据分析软件GeoDa和ArcGIS地统计分析模块,采用1998、2003、2008和2012年8月21日的SPOT—VGTNDVI数据代表黄土高原地区相应年份植被覆盖最大的时期,对黄土高原植被覆盖随时间的演变特征进行分析。结果表明,1998--2012年,黄土高原植被覆盖经历了先降低后增加的过程,且1998、2003、2008和2012年的归一化植被指数（NDVI）数值均有明显的空间自相关关系,NDVI值冷点区的位置和范围均较为稳定,热点区变化较大,主要分布在陕西和山西境内。     

黄土高原植被变化与恢复潜力预测

采用GIS技术与地统计方法,基于黄土高原2000—2018年的MODIS遥感影像,选取归一化植被指数探讨研究区植被时空变化特征,采用相似生境法预测黄土高原植被恢复潜力。结果表明:黄土高原2000—2018年低植被盖度区域面积减少,高植被覆盖度面积不断增加。黄河中游头道拐至龙门区间植被变化最为显著,平均增长速率为0.015~0.050/a,其中,延河上游、清涧河及秃尾河流域的植被盖度增长速率最高,均超过了0.015/a。受城市化影响,汾渭平原的下游干流区植被盖度显著降低。相似生境法预测黄土高原未来植被恢复潜力的空间差异性显著,东南部地区植被盖度接近或达到最大恢复潜力,无恢复空间;在丘陵沟壑区和风沙区的交错地带部分地区植被盖度较现状仍有25%~50%的提升潜力。由于黄土高原植被受退耕还林草工程影响,人工植被干扰强烈,受到该区降雨与水分承载力限制,未来植被恢复需调整植被类型、优化植被结构与格局,提升区域生态系统功能。本研究结果可为黄土高原未来植被恢复与水土保持规划与布局提供理论与方法支撑。     

黄土高原植被覆盖时空变化及原因

研究黄土高原地区植被覆盖动态变化及其与人类活动和气象因子的关系对评价区域生态环境质量及生态过程具有重要意义。以黄土高原1982—2018年NDVI(1982—2011年GIMMS NDVI和2000—2018年MODIS NDVI)数据为基础,利用像元二分模型对植被覆盖度进行估算,借助植被绿度、相关分析和多元回归残差法分析了黄土高原植被覆盖度时空变化规律及其对人类活动和气象因子的响应特征。结果表明:(1)过去37年,黄土高原春、夏、秋和生长季植被覆盖度呈现升高趋势,且各季节FVC增加速率逐年升高,尤其以夏季和生长季增加速率的变化最为明显;(2)空间上,春、夏、秋和生长季FVC呈由西北向东南递增的趋势,且大部分地区呈显著上升趋势,植被呈现改善趋势的面积要大于呈现退化趋势的面积;(3)春、夏、秋和生长季人类活动对FVC主要以正面影响为主,且夏季人类活动对于FVC影响更为显著。在气象因素方面,FVC与平均气温在夏季和生长季呈现显著正相关的区域面积占比较大,FVC与总降水量在春季和秋季呈现显著正相关的区域面积占比较大。退耕还林(草)等生态工程的实施,使得黄土高原植被状态得到明显改善,但是城市扩...     

基于GoogleEarthEngine的黄土高原植被覆盖度时空变化特征分析

[目的]探究黄土高原植被覆盖度变化的时空特征，揭示植被对气候因子变化的时滞效应，进而为地区生态保护与高质量发展提供数据支撑。[方法]基于2001年至2020年的黄土高原地区NDVI数据、气温和降水数据，利用像元二分法、一元线性回归和时滞偏相关分析等方法，开展地区植被与气候因子变化关系的研究。[结果]过去20年间，黄土高原植被覆盖度以0.076/10 a的速率增加，在空间上主要呈现极显著增加，但占总面积38.29%的区域植被覆盖变化波动较大。黄土高原月植被覆盖度与气温和降水呈现显著正相关关系，其中降水是影响植被变化的主要因素。植被对降水的响应滞后时间主要集中在3个月，而气温的滞后时间在空间上存在较大差异，东南部植被主要滞后0至1个月，而西北部植被主要滞后2至3个月。[结论]黄土高原植被变化主要受降水影响，20年间植被恢复情况良好，但变化波动较大，未来应继续生态保护工作进行巩固。     

黄土高原植被恢复与建设策略

以中国水土流失与生态安全综合科学考察——西北黄土区考察组获得的资料为依据,对黄土高原地区植被恢复的基础和潜力进行了系统分析,提出了植被恢复的目标和策略。黄土高原天然群落恢复的基本措施是封育,有条件的区域应实施人工促进,使植被自然恢复力与人为促进力相结合;人工植被建设应充分利用乡土树草种,合理利用外来种,采用防护性整地和管理措施,造林种草后引导乡土物种进入群落,进行天然化培育;以流域为治理单元,优化景观斑块空间布局和面积构成,逐步改造具有退化特征的人工群落,使建群种能够自我更新,群落可永续利用;政府部门在政策上要保护现有成果,扩大自然修复比例;保护大户承包治理的积极性,鼓励多元化投资,进行植被建设;扩大黄土区植被建设和科研投资力度,培育黄土区植被恢复方面的科技创新能力。     

黄土高原植被恢复策略回顾

 以当前在黄土高原植被建设中出现的植被自我修复的舆论倾向为切入点,论述纯自然观、“草、灌先行”、“适地适树”、“适地适林”等植被恢复策略,试图达到澄清问题的目的。认为“适地适树”并没有错,贯彻“适地适树”,将人工建造和自然修复二者结合起来,建设植被是适宜的,但期望通过“草、灌先行”,顺序恢复森林植被有其困难性。分析表明,“适地适树”的标准需要进一步深入研究。最后讨论植被地带性原则与“适地适树”的联系。     

阜新矿区煤矸石山植被恢复土地适宜性评价

以阜新矿区孙家湾煤矸石山为评价对象,运用主成分分析法确定权重,采取指数和法计算综合指数,对不同排矸年限的立地单元进行植被恢复适宜性评价,结果表明:经过多年风化样地的植被恢复适宜性高于风化年限较短的样地,阴坡的适宜性好于阳坡,与实际情况基本相符,为当地煤矸石山植被恢复的适宜性评价提供了一种方法和思路.     

黄土高原植被恢复与土壤环境相互作用研究进展

对有关黄土高原植被恢复演替、土壤环境及其相互作用的研究进行了综述，分析了研究中存在的问题，指出了以后的研究方向。     

基于生态分区的河北省植被覆盖时空变化特征研究

植被覆盖的时空变化可以反映气候变动的规律和趋势,是全球能量循环和物质流动的组成部分,可作为生态环境演变研究的重要方面。为研究河北省近些年植被NDVI变化和分布的情况,在SPOT-VGT数据的基础上,将研究区划分为坝上高原、燕山太行山山地和河北平原3个生态区,结合研究区的土地覆盖数据,利用最大合成法和均值法获取研究区内各时间点和各土地覆盖类型的NDVI值,通过趋势分析法对研究区NDVI时序变化趋势进行探析,由此对整个研究区和各生态分区NDVI时空变化与分布特征进行综合分析。结果表明:(1)河北省近11年NDVI整体呈上升趋势,植被覆盖总改善面积大于总退化面积,改善面积主要分布在坝上高原和燕山太行山山地部分地区,退化面积主要分布在河北平原部分地区。(2)河北省三生态区不同土地覆盖类型上的NDVI变化特征不尽相同,针对各个土地覆盖类型NDVI的变化特征提出了改善不同生态分区植被NDVI的方法和建议。     

黄土高原植被恢复与局地气候变化的关系

分析退耕还林以来黄土高原气候的时间变化特征和空间分布特征,研究黄土高原局域气候变化的时空差异性及其与植被恢复的相关性,旨在探讨区域气候是否会对植被覆盖变化做出响应。使用GIS和统计学方法,基于黄土高原区1981年以来的气象数据和2000—2013年的MODIS/NDVI数据,使用趋势分析和Kriging插值,分析气候要素的时空变化特征,结合线性相关性,分析植被恢复和区域气候变化的关系。研究结果表明:1)近30年来黄土高原的气候变化总体趋势是气温上升,而其他气候要素无显著变化;退耕还林以后表现为降水增加、气温不再升高、风速降低、湿度减小。2)2000年以来,黄土高原最高气温变化率、最小相对湿度变化率空间特征表现为条带状,且与夏季NDVI变化率具有相似的空间分布特征。3)植被NDVI与1—4月份的最低气温正相关性显著,与7月份的最高气温负相关性显著,与5—9月份风速负相关性显著,与5月和7月的相对湿度正相关性显著。4)南温带植被NDVI与年均最大风速的负相关性显著,中温带植被NDVI与年均最小相对湿度的正相关性显著,还与春、秋季平均最小相对湿度的正相关性显著。总之,黄土高原的气候变化受到全球气候变化的影响,但是植被覆盖变化也是局地气候变化的1个因素,在温度、风速和湿度方面表现比较明显。     

黄土高原不同地貌类型区植被恢复潜力及其土地利用变化

黄土高原1999年开始的退耕还林（草）工程，对植被覆盖与土地利用结构产生了深刻影响，评估黄土高原未来植被恢复潜力、植树造林适宜区以及土地利用变化，对黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义。该研究基于北洛河流域2020年下垫面状况，借鉴"相似生境法"，对不同地貌类型区的未来恢复潜力、植树造林适宜区与土地利用变化进行了分析。结果表明：1）丘陵沟壑区目前平均植被盖度为61.9%，未来20~30 a仍有9.2%左右的上升空间，植被可恢复土地面积约占丘陵区的36.4%。土石山林区尚有11.5%的土地面积具有恢复余地，高塬沟壑区与阶地平原区植被盖度恢复余地很小。2）未来土地利用变化面积主要集中在丘陵沟壑区，与2020年相比，其耕地将减少47.4%，而林地与草地会增加0.7%与15.8%。土石山林区耕地将减少23.0%，林地与草地分别会增加0.2%与36.0%。3）基于"适地适树"原则下的情景模拟，高塬沟壑区与阶地平原区分别有279.16、233.73 km2面积可植树造林，而丘陵沟壑区大片可退耕土地适宜于自然恢复。结果表明，丘陵沟壑区仍是未来生态恢复重点关注区域，是黄河流域生态保护和高质量发展的热点区域。     

基于长时间序列NDVI的黄土高原延河流域及其沟壑区植被覆盖变化分析

为探究退耕还林(草)等生态工程实施后延河流域坡面与沟壑地貌区的植被恢复情况,基于长时间序列NDVI和降雨数据,采用趋势分析法、Pettitt突变点分析和残差分析以及人工交互样本法对2000—2019年延河流域以及流域坡面和沟壑区植被NDVI变化特征进行了分析。结果表明：(1) 2000—2019年延河流域植被恢复明显(年均趋势率为1.30%),但呈现分段特征,其中2000—2008年植被覆盖恢复迅速(年均趋势率为2.00%);2009—2019年植被覆盖恢复速度有所减缓(年均趋势率为0.70%),且部分区域出现退化。(2) 2000—2019年延河流域的沟壑区域NDVI随着坡面区域NDVI的增加而增加,且相关性较强(R²=0.967),沟壑区域NDVI与坡面区域NDVI数据值相近。(3) 2000—2019年延河流域NDVI变化与降雨量的相关性较弱,降雨不是该地区NDVI变化的主导因子。人类活动与延河流域NDVI变化呈正相关关系,相关性较强;人类活动对NDVI年均贡献率为1.29%。研究表明“退耕还林”等生态工程对植被恢复起到了重要作用,且沟壑区植被覆盖随着坡面植...     

黄土高原生态恢复与重建研究

从黄土高原地区主要生态环境问题出发,综述了该地区生态恢复研究的现状,展示了稳定群落参照标准的选择、物种配置、生态恢复主要措施及其影响因素的不同观点和看法,指出了存在的问题。认为研究应通过建立大尺度的生态水文相互作用过程的模型、利用成熟的物种配置结果开展生态恢复的方案措施、将点上或地块尺度上的研究成果扩展到大流域土地、科学地进行资源利用和生态管理等来恢复生态系统的良性循环,建立这一地区自我维持的、与周围环境相协调的生态安全体系,以此来指导黄土高原生态恢复和重建的实践。     

黄土高原土地资源生态经济适宜性评价指标体系初步研究

分析了土地生态经济适宜性评价的内涵、评价指标体系建立的必要性及基本原则,并以黄土高原为例,按照生态指标、社会指标、经济指标3个方面4个层次对土地资源的生态经济适宜性评价指标体系的建立进行了初步研究。克服了传统的土地资源利用研究工作中忽视社会因素和经济因素的价值和作用的缺陷,可为提供更科学、可行的土地评价方法奠定基础。     

黄土高原子午岭地区植被恢复过程中的土壤质量评价

选择黄土高原子午岭地区植被自然恢复1-140a不同年限的阳坡墚坡地为研究对象,通过相关性分析筛选土壤表层（0-20cm）16项表征土壤物理、化学、生物学性质的指标,运用主成分分析计算土壤质量综合指数,评价子午岭地区植被恢复过程对土壤质量的影响。结果表明：土壤总孔隙度、平均重量直径（MWD）、有机质质量分数、速效磷质量分数、蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、真菌数量、微生物总量构成土壤质量评价指标体系;土壤质量综合指数随植被恢复年限的增加而增加;植被自然恢复1-140a间,土壤质量综合指数变化范围为0.1559-0.8509,较裸露休闲地增加4.2-27.5倍;根据土壤质量综合指数变化规律,可将140a植被恢复过程中的土壤质量演变过程分为3个阶段,即植被恢复初期（1-20a）的土壤质量综合指数呈快速增长,植被恢复中期（20-40a）的土壤质量综合指数呈波动性增长,植被恢复后期（40-140a）的土壤质量综合指数呈稳定增长。植被演替过程中不同植被生活型土壤质量综合指数表现为乔木林地〉灌木林地〉草地。     

1981—2012年黄土高原植被覆盖度时空变化特征

植被覆盖度是反映植被覆盖状况最直接的指标。基于1981—2012年的MODIS影像,采用像元二分模型反演黄土高原植被覆盖度,分析了黄土高原各省区、典型流域及土壤侵蚀类型区生长季(5—10月)的植被覆盖度时空动态变化。结果表明:1981—2012年期间,黄土高原生长季植被覆盖度由31%增加到50%,呈显著上升趋势,但各区域增长幅度不同。2001年之前,黄土高原植被覆盖度平均为36%,年际间以小幅波动为主;之后,该区生长季年平均植被覆盖度为41%,年际间呈显著增加趋势。按省区,河南省植被覆盖度增幅最大,陕西省次之,内蒙古、宁夏增幅不明显且覆盖度在20%左右波动。按典型流域,延河流域增幅最大,窟野河流域增幅最小。按土壤侵蚀类型,水力侵蚀区植被覆盖度增长较快,风力侵蚀区则变化不明显。按植被覆盖度构成,低覆盖度面积比例减少,高覆盖度面积比例增加,其中黄土高原丘陵沟壑区植被覆盖度增加趋势最为明显,植被恢复成效显著。     

河南平顶山煤矸石山植被恢复的适宜性评价研究

煤矸石山植被恢复适宜性评价是对煤矸石山植被恢复适宜程度进行的评价,同时是开展煤矸石山植被恢复的工作基础。以河南平顶山一矿煤矸石山为评价对象,将不同海拔高度、不同光照条件下的矸石山划分为6个单元,因地制宜地选择了土层厚度、田间持水量等7个评价因子,应用主成分分析法对研究对象进行植被恢复适宜性评价。评价结果表明：一矿煤矸石山植被恢复的主要限制因子为土层厚度、田间持水量和有机质含量,各评价单元适宜性得分分别为：A1区域为2.68、A2区域为1.84、B1区域为2.97、B2区域为1.98、C1区域为3.11、C2区域为2.97,由此得出海拔低的区域比海拔高的区域更适宜植被恢复,矸石山阴面区域比阳面区域更适宜植被修复的结论。     

京郊河溪岸边带生态恢复适宜性评价

运用模糊概率评价模型,构建岸边带生态恢复适宜性评价指标体系,对北京郊区安达木河岸边带进行了生态恢复适宜性评价,并将适宜性分为:完全不适宜(Ⅰ),低度适宜(Ⅱ),适宜(Ⅲ),非常适宜(Ⅳ)共4个等级.结果表明,安达木河岸边带生态恢复适宜性总体处于Ⅱ和Ⅲ等级之间的过渡阶段,各等级岸边带所占比例分别为10.0%,30.6%,26.7%和11.7%.并在分析安达木河生态恢复适宜性评价图的基础上,针对处于不同适宜性等级的岸边带提出了相应的生态恢复建议.     

浅谈黄土高原生态恢复问题

黄土高原地区是我国生态退化最严重、可持续发展能力最低的区域之一,全区共有水土流失面积45.43万余km2,其中年土壤侵蚀模数大于5 000 t/km2的严重水土流失面积达19.06万km2。近50年来,国家和地方政府开展了大量的治理实践与研究,取得了巨大的成就,但仍存在着总体开发落后、生态恢复方略不明确、林草措施保存率低等问题。生态恢复的主要对策:一是科学定位生态恢复的指导思想、目标与模式;二是依靠科技进步,制定科学的生态恢复规划;三是加强水资源综合管理,保证生态用水;四是大力实施生态教育,实行生态补偿;五是建立激励机制,加快生态恢复的产业化发展。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。