内蒙古地区草地类型分布格局变化及气候原因分析

利用内蒙古自治区48个气象观测站点50a（1962-2011）的月平均气温和降水量观测数据,基于Holdridge模型计算内蒙古气候区划指标划分不同类型草原区,模拟内蒙古草地类型50a的变化趋势。结合实际草地类型分布图,分析不同草原区1962-2011年的气候变化特征,并探讨气候变化对草地类型分布的影响。结果表明:内蒙古典型草原区的东部区域、荒漠草原区和草原荒漠区均属高温地带,而森林草原区和典型草原区的大部分区域属低温地带。50a间内蒙古草原区气温具有显著上升趋势（P<0.05）,各类型草地区的年平均气温均在1990年左右发生突变,同年呈显著升高趋势,而生长季气温在1995年左右发生突变,并于2a后呈显著升高趋势。内蒙古草原区降水分布格局具有明显的地带性,由西至东降水量递增且梯度差异明显。年降水量变化趋势表现为,森林草原区自1997年开始显著增加,至2002年回落;典型草原区自1992年开始年降水量显著增加,至2006年回落（P<0.05）;荒漠草原和草原荒漠区年降水量变化趋势不显著。生长季降水量的变化则表现为,森林草原和典型草原区在研究期内呈小幅减少-小幅增加-小幅减少趋势,其它类型草地降水变化与年降水量趋势一致。总体上,内蒙古草原区的降水变化,森林草原和典型草原区具有较大波动性,荒漠草原区于近年产生少许变动,而草原荒漠区相对较稳定。1962-2011年气温和降水量变化导致森林草原区面积在前30a呈增加趋势,后20a呈减少趋势;荒漠草原和草原荒漠区的边界逐渐向东扩展,典型草原区也将扩展至部分森林草原区域。总之,研究期内内蒙古草原区降水量在后期减少、气温持续升高,由于蒸散量加大可能导致土壤干旱,从而影响内蒙古草地生态系统分布格局的变化。     

基于NDVI的喀斯特地区植被对气候变化的响应研究——以贵州省六盘水市为例

利用1999—2010年SPOT-VGT NDVI数据,采用基于像元的相关分析方法,分析了贵州省典型喀斯特区域植被对气候变化的响应。结果表明,1999—2010年研究区气候变化呈冷干趋势,植被NDVI呈恢复趋势;从区域尺度分析,研究区植被NDVI与气候要素间呈不显著相关关系;从像元尺度分析,植被NDVI与年均气温和降水量均具有较强的负相关性,且年均气温的影响力大于年降水量;由于植被NDVI与气候要素存在负相关,所以气候冷干的变化趋势有利于区域整体植被NDVI的恢复;植被NDVI与气候要素的相关性在空间上存在较强的地域性,进一步证明了植被NDVI对气候变化的响应受到地形的强烈影响。     

基于GEE的1982—2021年内蒙古地区植被覆盖度时空动态及气候响应特征

科学揭示植被覆盖度（fractional vegetation cover,FVC）的时空变化过程及其与气候变化的相关关系,对推进生态文明建设和农牧业可持续发展具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）利用AVHRR NDVI数据和像元二分模型构建研究区1982—2021年FVC年尺度时间序列,并采用Sen斜率估计和Mann-Kendall检验以及相关性分析方法全面探析研究区近40 a不同土地覆被类型中FVC的时空分布、演变趋势及其与气候变化的耦合机制。结果表明：1）内蒙古地区多年平均FVC在空间分布上呈显著的条带性规律,由西部向东北部逐步递增,不同土地覆被类型中FVC差异较大。2）西部荒漠地区FVC呈极显著降低趋势,面积占比13.1%;中部山地和草地FVC无显著变化趋势,面积占比38.2%;南部、东部和东北部的农田、林地及部分草地FVC呈极显著升高趋势,面积占比38.3%。3）不同土地覆被类型的FVC变化与气象因子的相关关系具有显著差异,草地FVC变化与年降水量呈显著或极显著正相关,农田FVC变化与年均气温呈显著或极显著正相关,林地的部分区域FVC与年降水量呈显著负相关,部分裸地FVC与年均气温呈显著负相关。研究结果可为内蒙古地区生态环境保护和可持续发展提供科学依据。     

山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应

[目的]了解山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应关系,对该流域生态保护、修复和高质量发展具有重要的意义。[方法]基于1998—2018年NDVI数据,利用NDVI变化趋势、变异系数、空间自相关等方法,对山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化特征及其与气温、降水的关系进行分析。[结果]不同土地利用类型NDVI变化趋势均呈向好态势,草地和林地覆盖状况优于整体水平。NDVI在空间上整体呈南北纵列、高低相间的分布格局,吕梁山和太岳山—中条山高,西部高原丘陵区和汾河谷地低。NDVI变化趋势的空间异质性显著,植被以显著改善为主。林地改善趋势的稳定性最好。NDVI表现出明显的空间集聚性特征,其中耕地NDVI变化趋势聚集特征最明显。不同土地利用类型NDVI对降水的敏感性强于气温。[结论]山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化差异显著,并对气温和降水存在响应关系,此研究将为该流域生态保护和建设提供更精准的植被恢复数据及其和气温、降水关系的基础资料。     

鄂尔多斯高原泊江海子流域土地利用动态变化及驱动因素分析

土地作为陆地生态系统的载体,其利用方式的变化直接影响着陆地生态系统服务功能的种类和强度。泊江海子流域位于鄂尔多斯高原干旱半干旱区,生态系统脆弱,流域生态系统服务功能在近十几年严重退化。本文基于Landsat影像数据提取了研究区1990—2015年间的6期土地利用数据,分析研究区土地利用时空变化特征及其驱动因素。结果显示:研究期内主要的土地利用类型为草地、耕地和未利用地,土地利用总体变化显著。空间变化上呈东西部及中北部耕地增加、南部未利用地减少的主要趋势。各土地利用类型面积变化及转换特征不一。草地整体处于动态转换平衡状态,约占流域总面积的70%。耕地和未利用地分别呈增加和减少的趋势,变化面积分别占流域总面积的6.05%和7.62%,其各自的主要来源或去向均为草地。水域面积减少了总面积的1.45%,主要转出去向为滩地。1995—2000年是土地利用转换最为频繁的时段,2005—2010年间土地利用变化呈动态不平衡状态的表现最为突出。研究期内流域土地利用变化受降雨减少、气温升高等气候变化和生态恢复工程建设、水利工程建设等人类活动的综合驱动影响。合理规划土地利用,限制种植高耗水树种及作物,减少河流上游汇水区耕地等,是保障研究区生态系统可持续健康发展的重要措施。     

2000-2018年赣江上游植被覆盖度时空演化及其对气候变化的响应

[目的] 对赣江上游植被覆盖度时空演化及其对气候变化响应的研究,为区域的生态环境保护提供科学依据和数据支撑。[方法] 基于MODIS NDVI数据,结合年平均气温和年降水量数据,运用趋势分析、变异系数、Hurst指数与相关分析等方法对赣江上游2000—2018年的植被覆盖度时空演化及其对气候变化的响应进行了分析。[结果] ①赣江上游植被覆盖度呈显著增加趋势,增速为5.21%/10 a,空间上呈现四周高中间低的特征,且以高植被覆盖为主;研究区植被覆盖度呈极显著和显著增加的分别占25.59%和39.7%,极显著和显著减少的分别占1.32%和2.46%,而变化不显著的占57.84%;②研究区植被覆盖总体上比较稳定,平均变异系数为14.73%;Hurst分析显示赣江上游植被变化反持续性要强于持续性,总体上以弱反持续性为主;③研究区植被生长总体上受气温影响强于降水量,但存在空间差异。[结论] 赣江上游植被覆盖度变化较小,未来将呈微弱下降趋势,气温是影响植被生长的主要气候因子。     

祁连山国家公园产水量时空变化及驱动因素分析

为准确表征祁连山国家公园产水量时空差异性，探究产水量影响因素和驱动机制。基于降水量、参考作物蒸散量、土壤深度、根系深度和土地利用类型等参数，利用InVEST模型可视化祁连山国家公园1990—2018年产水量时空格局，使用地理探测器并结合情景模拟方法，评估和量化气候、土地利用、植被、地形等因子对祁连山国家公园产水量空间异质性和产水量变化的影响。结果表明：(1)1990—2018年研究区产水量以0.56×10⁸ m³/a的速度显著增加，在空间上呈自西向东递增趋势；(2)耕地和林地产水深度最大，未利用土地和草地是研究区产水量的主要贡献者，且产水深度高值区位于3 200～4 600 m高海拔处；(3)降水量是产水量空间异质性的第一驱动因素，与实际蒸散量以及土地利用类型的交互作用占主导地位；(4)1990—2018年，气候变化是产水量变化的主要驱动因子，对总产水量影响为正向作用，其次为土地利用变化，主要影响产水量变化的空间分布，对总产水量影响不大。研究成果可进一步为祁连山国家公园水资源管理和可持续发展提供基础理论依据。     

2001-2020年黄土高原生态环境质量对气候及土地利用变化的响应

[目的]分析黄土高原生态环境质量(EEQ)时空变化特征及其对气候与土地利用变化的响应情况,为黄土高原制定合理的生态保护措施及土地开发提供一定的依据,以实现其高质量发展。[方法]基于改进的遥感生态环境指数及气候、土地利用等数据,从像元尺度出发,利用Theil-Sen趋势分析等方法探究了黄土高原2001—2020年EEQ的时空变化特征,同时采用多元回归及叠加分析等手段研究了EEQ对气候变化及土地利用转移的响应情况。[结果](1)研究时段内,黄土高原EEQ呈现小幅度波动上升、下降、再上升趋势,相较于2001—2010年,2010—2020年波动有所放缓;空间上,EEQ总体质量一般,呈“东南高,西北低”的格局,2010—2020年相较于2001—2010年而言,显著增加的区域由东南部向中北部区域转移,显著下降的区域由西北部向东部转移。(2)降水量对EEQ整体呈正面效应,在2001—2007年期间呈现显著的正相关关系,后期由于其他因素的干扰驱动力有所下降,在植被覆盖较少的区域则影响较小;气温在大部分区域与EEQ呈负相关,相较于降水量而言影响较小,在城市密集地区影响较大。(3)研究时段内,大量的耕...     

2000-2013年中国植被碳利用效率(CUE)时空变化及其与气象因素的关系

植被碳利用效率（CUE）是评估陆地碳循环的重要指标,探讨其动态特征对气候变化的响应对于陆地生态系统碳循环研究具有重要的指示意义。基于MOD17数据计算中国植被CUE,辅以地统计学理论,利用趋势分析、变异系数及相关性分析等方法,研究了2000—2013年中国植被CUE的时空变化特征,并结合气象要素数据剖析植被CUE对气候变化的响应。结果表明:全国植被年CUE在研究年限内总体上表现为轻微的增长趋势,具体表现为在2000—2007年以0.000 6的变化率呈现波动下降的趋势,而2007—2013年植被CUE呈现显著上升的变化趋势,该变化特征可归因于2007年气温及降水格局的改变;植被CUE空间分布具有明显的空间异质性,大体呈现西部高东部低的状态。CUE增加较明显的区域主要分布在内蒙古呼伦贝尔地区,青藏高原大部分地区,东部沿海地区以及台湾岛。而CUE呈减少趋势的区域分布范围较广,其中减少趋势较为明显的地区主要包括东北平原及华北华中的大部分地区,另江南地区及新疆部分地区也有零星分布。草地及森林区域植被CUE波动变化较小,表明该部分地区生态系统处于良性循环。不同植被类型的CUE均值表现为:草地（0.21） > 农田（0.14） > 森林（0.09） > 灌丛（0.06）。全国大多数地区植被CUE与降水呈正相关,而与气温则呈负相关,而这种相关性会随着区域气候格局及植被类型的变化而变化。总体上,全国植被CUE的增加主要归因于降水量的增加,而气温的升高则造成植被CUE的降低。     

近25a盐池北部风沙区土地系统变化及空间集聚格局分析

为研究近25 a宁夏盐池北部风沙区土地系统及空间集聚格局变化状况,该文基于1989、1995、2000、2007和2012年土地利用数据,通过构建土地利用转移网络和信息熵测度模型综合分析研究区土地系统时空动态变化特征,同时,采用GIS密度制图法表达其空间集聚格局。研究结果显示:近25 a,盐池北部风沙区土地利用结构发生了剧烈变化,耕地、未利用地面积急剧缩减,林地、草地面积显著扩展;草地、林地、耕地、未利用地之间的转移关系是盐池北部风沙区土地利用转移网络的关键关系,决定着风沙区土地利用变化特征;总体上,土地系统变化过程呈由"平衡型"到"弱平衡型",再到"不平衡型"的演变态势;区域土地利用系统正朝相对有序的状态发展;从空间上看,林地和耕地系统附近为土地利用变化热点区域,且不同时段土地利用变化呈现出不同的空间集聚特征,以1995年为界,1989-1995年期间热点区分布呈东北-西南走向,1995-2012年期间热点区逐步由西部向中东部推移,研究区逐渐形成了以草地和林地为主导的土地利用格局。该研究可为盐池北部风沙区土地利用变化机理研究、土地资源可持续开发利用及沙区人居环境优化提供科学依据。     

环京津冀北贫困带土地利用/覆被变化研究

运用地理信息系统空间分析技术、数理统计分析方法及景观生态学方法分析了环京津冀北贫困带1985—2000年土地利用变化的时空格局和演进态势,以期为冀北贫困带实现土地资源可持续利用和社会经济可持续发展科学决策提供依据。结果表明:1985—2000年,冀北贫困带林地和城乡工矿居民用地面积大幅度增加,耕地、草地、水域、未利用地大面积减少。增加的林地主要来源于草地和耕地,新增城乡工矿居民用地主要来源于耕地,未利用地主要转化为草地和耕地。土地利用多样性程度和破碎度降低,聚集度增加。耕地破碎程度增加,但形状趋于规整。其它土地类型均向规则、连片方向发展。     

晋中市土地利用变化特征研究

根据晋中市1996－2004年土地利用数据资料,分析了该市土地利用的变化特征。结果表明:（1）耕地、牧草地、其它农用地和水利设施用地数量减少,林地、园地、居民点及工矿用地、交通运输用地和未利用地数量增加,其它土地数量没有变化,牧草地数量变化最大。（2）各类用地单一动态度由大到小的顺序是牧草地、交通运输用地、未利用土地、其它农用地、林地、居民点工矿用地、耕地、园地、水利设施用地、其它土地。（3）各类用地相对动态度区域差异性程度存在显著差别,牧草地的相对动态度区域差异性最大,耕地的相对动态度区域差异性最小。     

松嫩平原西部地区土地利用/覆被变化的驱动力分析

利用1986年和2000年两期TM影像资料,在空间图形库系统支持下全面分析了松嫩平原西部地区土地利用/覆被数量变化和土地利用空间格局变化,揭示了近15年来研究区土地利用时空变化特征.表现为耕地、盐碱地从整体上呈现集中化,林地、草地不断破碎化.耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度增大,草地开垦和土地盐碱化日益严重.对不同经济类型区即农区、半农半牧区和牧区土地利用变化的社会经济因素的区域相似性和差异性分析表明,人口的压力、落后的畜牧业和经济利益驱动是近15年该区土地利用变化的主导因素.     

黄土高原泾河流域气候和土地利用变化对径流产沙的影响

研究黄土高原流域水沙对气候和土地利用变化的响应机理,对生态调控决策制定及区域水土保持措施优化配置具有重要意义。以黄土高原泾河流域为研究对象,采用Mann-Kendall检验、累积距平和双累积曲线等方法,定量分析了流域近40年降水、径流和输沙的演变规律及土地利用变化特征,探讨了流域气候和土地利用变化对流域水沙量的影响。结果表明:（1）泾河流域径流深和输沙模数年际均呈显著下降趋势,在20世纪80,90年代尤为明显;（2）泾河流域土地利用结构发生了重大变化,具体表现为坡耕地向梯田的转换、耕地向林地草地的转换和沙地裸地向草地灌丛的转换;（3）人类活动影响下的土地利用变化对径流泥沙贡献率分别为82.90%,94.10%,气候因素影响很小。     

转移流视角下甘州区土地利用动态变化及空间集聚特征

以甘州区为案例探讨了转移流视角下的土地利用动态变化及空间集聚特征,以为甘州区土地利用空间布局,湿地保护与建设提供参考。研究结果表明:1甘州区自然保留地占绝对优势,耕地、林地、牧草地和水域比例较低,说明后备土地资源较为充足,具有一定发展潜力;2耕地与建设用地、牧草地之间的地类变化是该地区的主要土地利用转移地类,耕地、牧草地和自然保留地是各地类中主要的转移流;3建设用地的活跃度不断增大,2006—2011年达到3.16%,主要原因是城市用地面积扩张,来满足中心城区扩张的增长需求;4地类转移波动度变化主要表现为林地和水域之间的相互转换,波动度均达到最大值2.000 0;5各类土地利用变化的空间分布构成了以中心城区为中心,以不断增长的建设用地为内圈,以牧草地转为耕地这种转移地类为外圈的环形结构;6空间集聚表现出热点区域逐年增加,有向南扩张,沿水系展布的特征。     

干旱高原湖泊湿地土地利用变化与驱动因素分析——以泊江海子湿地闭流区为例

鄂尔多斯高原湖泊湿地土地利用变化及生态趋势研究,可为干旱区资源管理、环境保护和生态规划提供科学依据和决策支持。基于Landsat卫星系列影像及气候数据,采用支持向量机(SVM)方法对1986—2019年的16期影像进行监督分类,通过变化检测、叠加分析,获得土地利用转移矩阵及各土地利用类型空间变化,定量描述了不同时段土地利用数量及空间转化特征。结果显示:(1)研究期间裸地、低覆盖度草地和高覆盖度草地是流域主导土地利用类型,占整个研究区的93%～99%,水体、建设用地及林地在总体面积中所占比例很少,分别为1%,1%和2%;(2)34年间土地利用状况发生了较大的变化,主要表现为裸地、水体面积减少,低覆盖度草地、高覆盖度草地、林地和建设用地面积增加,其中建设用地面积增幅最大,增加了44.3倍;(3)研究区土地类型的转换主要发生在裸地、低覆盖度草地、高覆盖度草地之间,裸地转入转出主要为低覆盖度草地,总体转出速度高于转入速度,裸地面积大幅减少31.79%,低覆盖度草地分两个阶段持续转化为高覆盖度草地,使高覆盖度草地占比从14.63%增加到35.98%。(4)受气候变化和人类活动共同影响,研究区土地利用变化剧烈,且人类活动影响占主导地位。     

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明：(1)各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。(2)20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。(3)流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。(4)流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。     

土地利用/覆盖变化对浑善达克沙地植被覆盖度的影响

利用卫星遥感资料,估算了浑善达克沙地2000—2014年生长季(4—10月)植被覆盖度(Vegetation coverage,VC),并对其时空变化特征进行了分析,讨论了气候因子和土地利用/覆被变化对植被盖度的影响。结果表明,14年间研究区生长季的植被盖度呈波动增加趋势,多年平均VC为0.423,年平均递增率为0.003 6。在空间分布上,研究区的北部、中部和南部边缘区域的植被覆盖度增加趋势较明显,而东部和西部部分区域未发生明显的趋势性变化。研究区植被盖度变化趋势与降水量呈正相关,其相关系数为0.86,是驱动植被覆盖度年际波动的直接因素。植被盖度变化趋势与温度呈负相关,相关系数为-0.42。以研究区2000,2006,2013年3期遥感影像为信息源,在3S技术支持下,对不同时期土地利用动态变化进行分析。草地是土地利用的主要类型,占研究区总面积的85.42%。近14年来,草地、林地的增加幅度较大,分别由29 637.30,58.24km2增加到30 619.36km2,64.43km2。除了建设用地,其他类型的面积均出现不同程度的减少,主要土地利用转移方向为耕地转化为草地和林地,未利用地转化为草地和水域,高覆盖度草地、林地及耕地呈现增加趋势。土地利用变化与植被覆盖度变化有密切的关系,浑善达克沙地合理的土地利用是影响其植被覆盖度出现增加趋势的重要影响因素之一。     

艾比湖流域近40年来土地利用与覆被动态变化研究

土地利用与覆被变化(LUCC)是全球环境变化的研究焦点,定量评估土地利用变化对区域土地资源可持续利用具有重要意义。选择干旱区典型代表区域———新疆自治区艾比湖流域为研究区,基于1970年和2009年2期的LUCC数据,利用数学模型和ArcGIS分析了艾比湖流域1970—2009年近40 a来土地利用与覆被的变化过程。结果表明,在整个研究时段内耕地和城乡建设用地面积在不断增加,其中耕地面积的年平均变化率为5.21%,城乡建设用地为5.62%,其它土地利用类型的面积均减少;耕地和草地、未利用地与草地之间的转化比较明显;城乡建设用地的动态变化最大,水域的动态变化最小;转入贡献率中占优势的主要是未利用地、草地和耕地,转出贡献率占优势的主要是未利用地和草地。