2000—2019年吕梁市植被NDVI时空动态及其影响因素分析

为了详细分析吕梁市植被生长变化与气候变化和人类活动的关系,基于吕梁市的2000—2019年逐年归一化植被指数(NDVI)数据和13个县(市、区)气象观测站年气温和降水观测数据,采用空间插值方法、空间相关性分析法和残差分析法,对吕梁市多年植被NDVI的时空变化特征进行分析,并探讨了气候变化和人类活动对吕梁市植被覆盖变化的影响。结果显示:2000—2019年吕梁市96.32%的区域NDVI呈现增加趋势,但各区域间存在明显空间性差异,中部吕梁山山区NDVI较高,东部平川地带和西部沿黄区域NDVI较小。总体而言,2000—2019年吕梁市的NDVI呈波动增加趋势,2018年达最大值。2000—2019年吕梁市NDVI与降水量和气温在年尺度上均呈正相关关系,且植被生长发育受降水的影响强于气温,全市38%的区域植被NDVI与气温-降水的复相关性通过0.05显著水平检验; 人类活动对吕梁市95%以上地区的植被生长有积极影响,表明退耕还林还草等生态修复工程对吕梁市植被覆盖增加有积极作用,生态提升效应逐渐凸显。     

西南岩溶区NDVI时空变化及其与气候因子的关系

利用1998—2012年SPOT NDVI数据和气象站点的温度和降水数据,采用趋势分析和相关分析法,研究了我国西南岩溶区NDVI时空变化特征,并分析了NDVI与气候因子的关系。结果表明:(1)近15年来,西南岩溶区NDVI变化整体呈显著增加趋势,增速为0.052/10a,9月份NDVI达到最大值,2月份降到最小值;NDVI增加的区域占97.13%,其中显著增加(p0.05)的区域占17.60%,减少区域占2.87%,显著减少(p0.05)占0.35%。(2)从年际变化来看,NDVI与温度和降水量的相关系数各异,其中42.75%的地区NDVI与温度呈正相关,57.25%区域呈负相关;20.15%的地区NDVI与降水量呈正相关,而79.85%区域呈负相关,说明温度对研究区植被生长的影响大于降水量。(3)从年内变化来看,NDVI与当月温度和降水量的相关系数高于年际,91.62%的NDVI与当月温度呈正相关性,其中显著正相关(p0.05)约占75.94%;94.29%的NDVI与当月降水量呈正相关,其中显著正相关(p0.05)约占51.05%;表明水热因子的季节变化对植被生长影响更大。NDVI受前1个月温度和前2个月降水量的影响最显著,表现出明显的滞后效应。     

退耕还林(草)对北洛河上游水沙变化的影响

为探究黄土高原地区退耕还林（草）政策的水沙响应问题,以植被恢复较好的北洛河上游为研究区域,根据其控制站吴起水文站1971—2010年4—10月实测水沙资料,定量分析降水量、径流量和输沙量三个水文要素的变化趋势和发生突变的年份。结果表明:1971—2010年,降水量并未发生显著的趋势性变化,径流量和输沙量呈显著减小趋势;综合四种突变点检验方法结果,并结合水土保持措施资料,确定径流量和输沙量的突变年份为2002年;利用双累积曲线定量分析降水和以退耕还林（草）为主的人类活动对径流量与输沙量的影响,相对于1971—2002年,2003—2010年降水和人类活动对径流量的影响程度分别为70.8%和29.2%,对输沙量的影响程度分别为34.0%和66.0%。植被的减沙作用明显大于减水作用,以退耕还林（草）为主的人类活动是北洛河上游流域泥沙减少的主要驱动力。     

2001-2013年宝鸡地区植被NDVI对气温和降水量的季节响应特征

[目的]研究2001-2013年陕西省宝鸡地区植被变化与气温和降水量的时空变化特征及其相关性,为区域农业发展和区域生态文明建设提供有力支撑.[方法]基于2001-2013年宝鸡地区气温和降水量数据,利用MODIS NDVI数据和11个气象站点实测数据,结合实际调查,采用一元线性回归、标准化处理、相关分析等方法,基于季尺度、参照年尺度分析宝鸡地区植被覆盖季节时空变化及其与气温和降水量的相关性.[结果]夏季植被NDVI增加趋势最为明显,其次为秋季,冬季植被覆盖最差;宝鸡地区四季标准化值NDVI与气温、降水量的变化趋势相接近,其最大值点的出现时间与气温和降水量基本对应.同一季节NDVI与气温的相关系数均高于NDVI与相应季节降水量的相关系数(除夏季);春季NDVI与冬季气温(-0.592)、夏季NDVI与春季降水量(0.640)之间显著相关,表明近13 a来春季植被覆盖变化与冬季气温、夏季植被覆盖与春季降水量的变化较为一致,NDVI与降水之间的滞后关系为0～3个月.[结论]2001-2013年宝鸡地区年均、季NDVI整体均呈增加趋势,8月植被覆盖变化与降水量的变化较为一致,降水量较气温对8月植被生长影响强烈.     

退耕还林背景下降水利用效率时空演变及驱动力探讨

为了给退耕还林(草)政策的有效制定和实施提供有针对性的理论依据,以宝鸡地区作为研究区域,选取植被生长季(3-11月),基于标准化植被降水利用效率(standardized rainfall use efficiency, Z(RUE))模型,综合气候、土地利用/覆盖及光学遥感3个维度,分离自然因素和人为因素,监测年际、季和月尺度上的Z(RUE)时空演变特征,进一步采用灰色关联法探讨了其驱动力。结果表明:1)在2001-2017年,宝鸡地区经过2轮退耕还林(草)工程,Z(RUE)整体上呈提高趋势,尤其是第一轮后呈显著提高趋势的像元面积占比最高,达65.69%。全区由第一轮工程实施中的以人为干预增加区域为主转变为以人为干预减少为主;2)春季Z(RUE)变化的年际差异最小,转变点出现在2009年,表现为2001-2009年和2009-2017年分别呈正、负增长分布。夏季Z(RUE)的增加最显著,秋季年际差异最大。年际、春尺度上各年的Z(RUE)均值分别在草地、耕地最高,城乡用地的Z(RUE)在夏秋两季最高;3)不同植被类型、不同坡度、不同坡向的Z(RUE)变化均呈"三高一低"峰值分布。高峰值出现在4月、6月和11月(最大值),低峰值出现在9月(最小值),分别对应着农田植被的返青(4月)、收割(6月)和播种期(9月);4)宝鸡地区Z(RUE)变化的主要驱动因子是气温、日照时数(光照)和人均GDP。退耕还林(草)背景下,宝鸡地区生长季的草地植被改善趋势最好,这与Z(RUE)在草地上呈提高趋势高度吻合。另外,除扶风、麟游、凤县外,其余各县(区)均为气候变化对宝鸡地区Z(RUE)变化的贡献率大于人类活动。     

气候变化和人类活动对吴起土壤侵蚀的影响

通过分析GIMMS和SPOT VEGETATION的NDVI数据,1997年和2007年TM卫星数据,以及吴起降水、径流、输沙量等资料,利用相关分析,回归分析,并建立数学模型,得出结论。发现吴起1999-2007年9 a中NDVI增加了24.4%,退耕前后NDVI比较,冬季的变化较小,植被生长季节的4-10月NDVI有明显的差值,平均相差0.039,9月相差最为明显,达到0.062,其次是5月、10月和8月。与1997年相比,到2007年吴起县有75.15%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖率增加显著,由1997年的37.06%提高到2007年的80.60%;高坡度耕地绝大部分实现退耕,>25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;低植被覆盖度的土地面积在大幅度减少,相反高植被覆盖度的土地面积在大幅度增加,退耕还林（草）的成绩是显著的,生态环境有了明显的改善。模型计算表明,退耕还林工程产生了较明显的水土保持效益,平均减水效益32%,减沙效益53.6%,土壤侵蚀明显降低。人类活动因素的贡献率远大于降水因素。     

陕北地区土地利用变化对生态服务功能价值的影响

以陕北地区榆林、延安2市作为研究区域,利用土地利用变化数据,对陕北地区用地类型的变化进行分析,并使用合适的生物量因子,修正生态服务功能价值当量表,使当量表更符合陕北地区的实际情况,结合已有研究得到的二级用地类型当量因子比例关系,细化生态系统服务功能当量因子表,以便更准确的估算陕北地区生态系统服务功能价值.结果表明:1985-2013年间,主要用地类型变化为耕地、林地和草地,耕地面积减少2 811 km2,减少率达到9.98％,林地和草地面积分别增加1 392和2417 km2,增幅分别达到12.85％和7.10％;其中,2000-2013年面积急剧变化,林地和草地面积的增加量分别是1985-2000年的7倍和2倍,退耕还林(草)效果明显;生态系统服务功能价值大量增加,林地和草地的生态系统服务功能价值增量分别为25.2亿和13.9亿元,2000-2013年的增量是1985-2000年增量的3倍.生态服务功能价值的变化与全面推行退耕还林(草)的时间相对应,表明退耕还林(草)政策,对陕北地区生态系统服务功能价值有积极的影响.     

基于证据权模型的退耕还林(草)驱动力因素分析——以陕西省吴起县为例

以2000年、2011年的Landsat TM影像为数据源,通过遥感解译和GIS空间技术集成,得到吴起县两期土地利用覆盖分类图,采用证据权模型研究吴起县154个村2000-2011年退耕还林（草）的格局演变及内在驱动机制。结果表明:11年来,吴起县耕地面积显著减少,林地、草地面积明显增加;耕地有84.6%退耕成林地、草地,其中,耕地的坡度、距离公路的距离、人均耕地面积与退耕还林（草）的分布呈正相关关系;高程与退耕还林（草）的分布呈倒U形关系;道路密度与退耕还林（草）分布呈负相关关系,但是显著程度并不明显;阴坡退耕还林（草）面积相对于阳坡面积较大;距离农村道路的距离对退耕还林（草）的分布没有显著的影响。气象数据相关变量中,年均相对湿度与退耕还林（草）分布呈倒U形关系,20-20时平均年降水量与退耕还林（草）分布呈正相关关系。     

鄂尔多斯高原植被覆盖变化及其与气候和人类活动的关系

以2001-2013年MODIS NDVI数据及其同时段的月均温和月降水数据为基础数据源,采用回归分析、相关分析、残差分析及GIS空间方法进行研究。结果表明,(1)鄂尔多斯地区植被覆盖变化的空间差异显著,其中显著增加区域占总面积的30.36%,主要分布在鄂尔多斯东部和西北部;显著减少的区域仅占鄂尔多斯总面积的0.57%,主要分布在鄂尔多斯北部边界;(2)植被NDVI与温度和降水的显著相关关系具有明显的空间异质性,其中最典型的为荒漠草原区NDVI与年降水量的显著正相关关系;(3)用残差计算方法对该区域近年人类活动的影响进行量化后发现,在年均温和降水量无显著变化的背景下,近年鄂尔多斯植被NDVI的显著变化主要是人为因素的影响。研究结果可为准确解释鄂尔多斯地区植被覆盖变化过程和原因,进一步合理组织该区有序的人类活动提供科学依据。     

相似降水年组下黄土高原植被恢复与土壤水分变化过程与空间特征分析

土壤水分是黄土高原植被恢复及其可持续性的主导限制因子,为认识退耕还林(草)工程以来大尺度植被恢复与土壤水分关系,以25km×25km格点为研究单元,采用1992—2013年逐月降水量、归一化植被指数(NDVI)和土壤水分指数(SWI)等数据,分析了该区植被恢复与土壤水变化过程及其区域分布特征。结果表明,黄土高原植被和土壤水分变化特征和趋势不一致,其中大部分区域(70%以上面积)NDVI呈极显著增加趋势(p0.01),但绝大部分地区(94%面积)的SWI没有趋势性变化。为进一步揭示植被和土壤水分变化关系,以格点为单元提取并分析了相似年组(年降水量差小于2%,年差大于或等于5年,逐月降水量相关性大于0.55),并分析了不同相似年组内NDVI和SWI的变化特征。植被指数与土壤水分变化主要包括两类:植被指数和土壤水分同时增加与植被指数增加而土壤水分减少。黄土高原植被、土壤水分变化的区域性明显,在未来生态恢复过程中,需要进一步认识植被恢复对土壤水分的关系,促进黄土高原植被恢复的可持续性。     

退耕还林还草工程实施对洛河流域土壤侵蚀的影响

退耕还林还草工程是中国实施的重要生态环境建设与保护工程,对区域植被覆盖及土壤侵蚀产生重要影响。以洛河流域（陕北黄土高原部分）为研究对象,利用流域通用土壤侵蚀方程（RUSLE）,结合流域降雨、土壤类型、DEM、植被覆盖等数据,定量分析了2000—2010年退耕还林还草工程实施对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:（1）洛河流域2000—2010年耕地面积减少,林地、草地面积增加,土地利用变化主要发生在2000—2005年;（2）洛河流域2000—2010年土地利用变化导致植被NDVI平均值增大,耕地变化区域植被NDVI值增加幅度高于耕地未变化区域,表明耕地变化区域植被NDVI增加对耕地区域总体植被NDVI值增加贡献较大;（3）降雨侵蚀力和退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀具有明显的影响。受降雨侵蚀力增大影响,2000—2010年洛河流域土壤侵蚀呈增加趋势;不考虑降雨侵蚀力变化情况下,洛河流域土壤侵蚀呈减少趋势,反映出退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀的减缓作用。     

退耕还林草20年来榆林市植被覆盖度时空变化及影响因素分析

为了解退耕还林草工程实施20年来黄土高原生态脆弱区生态环境的变化及其主要驱动力,选取榆林市作为黄土高原生态环境脆弱区的代表,基于像元二分模型估算榆林市2001-2020年的植被覆盖度,利用一元线性回归法分析其20年来植被覆盖度的时空变化特征,并结合偏相关分析和地理探测器法筛选退耕还林草不同时期影响榆林市植被覆盖度年际变...     

退耕还林（草）背景下延安市粮食安全态势评析

延安市的粮食生产与粮食安全问题关系到延安市退耕还林（草）工程的持久、稳定。运用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型法,采用耕地面积、粮食产量、人口数量等数据,分析了1997-2007年延安市粮食安全状态。结果表明：在空间上,延安市宝塔区以南县区的耕地压力指数、最小耕地面积较小,粮食生产压力小,耕地的生产力高;在时间上,1998-2003年延安市耕地压力指数、最小耕地面积呈上升态势,2003年后则趋于下降。近些年耕地压力指数略高于1,区内耕地压力、粮食供需矛盾有所缓解,但粮食安全问题依然存在。对此,延安市应控制人口增长,通过改造中低产田、旱作农业技术的应用等途径稳定粮食生产。     

陕北黄土丘陵沟壑区NDVI与气象因子的相关性分析

基于逐旬NDV I数据和逐日气象数据,以陕北延安市为例,分析了降雨、温度、相对湿度、风速、日照时数等气象因子和NDV I的相关关系。研究结果表明,前10日的降雨、温度能够影响NDV I的变化,同时,NDV I的变化也能够对空气的相对湿度产生影响;NDV I与风速和日照时数的相关性较差。所拟合的NDV I与主要气象因子的关系模型中,NDV I与降雨量的模型拟合优度最低,而与温度的模型拟合优度最高。     

退耕还林中延安市农业产业结构调整的效益评价

退耕还林工程实施以来,根据农村土地利用结构的变化特点,延安市适时调整了农业产业结构。结合退耕还林以来延安市农业发展情况,采用定量和定性分析的方法对延安市土地利用结构,产业发展的空间效益,产业结构调整的经济效益、生态效益进行了评价。结果表明,延安市农业产业结构的调整促进了农村经济的发展和生态环境建设。延安市农业结构调整必须根据生态建设要求和市场需求,发挥区域的农业资源条件优势,稳步推进农业发展。     

佳芦河流域1988—2013年土壤侵蚀时空变化特征

为了研究陕北风沙区近26年来的土壤侵蚀变化特征,利用中国坡面水蚀预报模型结合GIS和RS技术,定量估算了1988-1996,1997-2004,2005-2013年3个时段陕北佳芦河流域土壤平均侵蚀量,分析了不同植被覆盖条件下和不同土地利用类型下的土壤侵蚀时空变化特征.结果表明:(1)中国坡面水蚀预报模型适用于该地区;(2)土壤侵蚀等级和降雨侵蚀力,地貌和土地利用类型关系密切;(3)将26年划分为3个时段,第1时段1988-1996年、第2时段1997-2004年和第3时段2005-2013年.多年平均降雨侵蚀力分别为923.09,1 010.75,1 551.40 MJ·mm/(hm2·h),对应土壤侵蚀模数分别为4 513,5 855,3 556t/(km2·a).第1时段和第3时段总侵蚀量分别为5.10×106,4.02×106 t,相比减少了21.18％.还林还草工程后,流域内土地利用发生较大变化,耕地所占比重由53.38％减少到25.87％,草地所占比重由38.64％增加到69.64％,不同土地利用类型的水土保持效益从大到小分别是未利用土地,草地,林地和耕地.说明当还林还草工程后,佳芦河流域土壤侵蚀呈现总量减少,强度降低的趋势,表明还林还草工程取得了明显的水土保持效益.     

吴起县耕地面积变化对其产业结构影响

为研究吴起县耕地面积的影响因素,尤其是退耕还林政策实施后的影响因素变化情况,基于吴起县1949－2007年统计资料,以主成份分析法对耕地面积的变化进行了分阶段的分析,并对当地的耕地影响因素的变化趋势和产业结构情况进行了研究。结果显示耕地的影响因子越来越趋向于复杂化,包括全部信息所需要选取的主成份越来越多,但退耕还林政策的实施后,包括全部信息所需选取的主成份减少;耕地面积的第一主成份影响因素贡献率呈现增长的趋势,分别为54.315%、52.857%、70.158%、82.704%。目前吴起县耕地面积的变化受退耕还林政策的实施力度影响很大,并且当地经济对石油产业的依赖性过大。     

近20年黄土高原不同地貌类型区植被覆盖变化及原因分析

 植被覆盖是控制或加速水土流失最敏感的因子。以黄土高原为研究对象,利用1988—2005年NOAA/AVHRR植被指数(NDVI)月最大值合成的7月份资料分析不同地貌类型区NDVI值的时空变化规律,并通过计算NDVI值与同期降雨量的相关系数分析降雨量对不同地貌类型区NDVI的影响,探讨黄土高原典型区县退耕还林政策对NDVI的影响。结果表明:1)黄土高原整体植被覆盖度较低,NDVI多年平均值为0.29,平原区、石质山地、黄土低山、黄土塬及其周围地区NDVI值在0.30～0.40之间,梁、卯、片沙黄土丘陵区NDVI值在0.18～0.22之间,其余地貌类型区均低于0.15;2)1998年之后8年NDVI的平均值比前10年的NDVI平均值略有增加,整体增加幅度为4.5%,不同地貌类型区NDVI值变化表现出明显的地带性,呈东北西南走向,黄土高原主体部分中的黄土塬、黄土破碎塬、梁状黄土丘陵均增加10%以上,峁状黄土丘陵、风蚀沙化丘陵略有减少,减少的区域没有增加的区域大;3)除石质山地、黄土低山和平原地区外,其他地貌类型区7月最大NDVI值与5—7月累计降雨量存在很好的相关性,R2在0.60以上;4)地处梁状黄土丘陵区的吴旗县,1998年后形成了一个明显的以县为边界的NDVI值增长区,增幅达40%,远远高于该地貌类型区的平均增长值14%。初步结论:除平原地区外,降雨量决定黄土高原植被覆盖度的空间分布,1998年前后黄土高原植被变化的决定因素是降雨量;吴旗县的实例证明,只要水土保持资金到位、林草建设因地制宜、管理保护措施完善,退耕还林政策将会对植被覆盖度的增加起到积极作用。     

蒲河流域退耕前后降水和植被对土壤侵蚀变化的影响

为了定量评价退耕还林还草前后蒲河流域土壤侵蚀变化特征及降水和植被对土壤侵蚀的影响,运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE模型)探讨1990—2019年流域土壤侵蚀变化,结合LMDI模型评估了1990—2000年、2000—2010年、2010—2019年3个时间段植被和降水对流域土壤侵蚀变化的影响。结果表明：30年来,流域侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,而中度及以上等级的土壤侵蚀面积有逐渐减小的趋势;流域侵蚀情况总体持续向好,植被覆盖度与降雨侵蚀力相互作用驱动了研究区土壤侵蚀的动态发展;2000年以前,降水是影响土壤侵蚀变化的主导因素,随着退耕还林还草工程的实施,植被作用逐渐凸显。蒲河流域的退耕还林还草成效显著,是流域侵蚀防治的有效措施,应在侵蚀较强的流域中上游地区继续加强植被恢复措施。     

退耕还林（草）对农牧交错区小流域景观格局的影响——以神木县六道沟小流域为例

为了解退耕还林（草）工程对黄土高原农牧交错区小流域土地利用及景观格局的影响,利用RS、GIS技术和景观生态学方法,选择景观格局指数,对研究区退耕还林（草）前（1995--2002年）后（2002--2010年）的土地利用和景观格局时空变化特征进行分析研究。结果表明：1）退耕还林（草）前,景观格局变化幅度较小,具体表现为研究区面积比例、聚集度指数以及各景观类型的变化幅度比较小,退耕还林（草）后,小流域景观格局发生了剧烈演变,具体表现为耕地面积比例急剧减小,林草地面积比例迅速增加以及斑块边界复杂性下降;2）1995--2010年,研究区景观蔓延度指数从46．26升高到47．54,多样性指数从1．67下降到1．65,从以耕地、草地和林地为主的景观生态系统转变为以草地和林地景观为主的景观异质程度较低的景观生态系统;3）退耕还林（草）工程是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。