张掖地区植被覆盖变化及其预测研究

基于MODIS—NDVI数据,运用植被重心法、一元线性回归及R/S分析法对张掖地区2000—2008年204幅遥感图像进行了分析。结果表明：（1）2000—2003年植被重心向东移动,说明东部植被增加或西部植被减少;2006—2008年向北移动,说明北部植被增加或南部植被减少。植被重心年内变化表现为以5月和11月为界的不稳定—稳定—不稳定变化趋势。（2）近10a来植被覆盖呈增加趋势,植被改善区域占整个研究区面积的75.98%,分布于山丹、民乐和张掖盆地,主要土地类型为旱地和人工草地;人工植被增加速度高于天然植被;退化地区零星分布于人类活动强的张掖盆地和祁连山地北部。（3）生长季平均NDVI值的Hurst指数集中分布在0.4～0.6之间,以弱持续性和反持续性为主,但生长季各月则有一定的差异性,从5,6月份以持续性趋势为主到7月份的持续性减弱,反持续性增强,再到8,9月份的反持续性趋势减弱,持续性增强;不同土地利用类型的Hurst值排序为：其它未利用土地〈建设用地〈草地〈耕地〈未利用土地〈林地〈水体。     

中国北方典型时段环境格局与植被演替区带及其对生态环境建设的启示

 随着近年来我国经济建设的发展,生态环境的压力越来越大,恢复和重建生态环境已成为当前人们关注的重要话题之一。在生态环境建设中人们主要根据当地的地形地貌区和气候环境条件来确定各种针对性的治理措施和建设方向。为了保证生态环境建设适应气候环境的变化,通过分析生态环境可能出现的最佳与最恶劣状况,可以帮助确定生态环境建设的最大容许范围。笔者利用末次冰盛期和全新世适宜期作为距今最近的最恶劣与最佳古环境类型,划分出中国北方地区的植被演替区带,以每个区带的2种植被类型作为其植被可能出现的极端类型,为生态环境重建提供了一种最基本的参照。     

中国丝绸之路经济带沿线植被覆盖变化及自然影响因素分析

该研究基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine, GEE)共享的遥感数据及对地分析,在线访问MOD13 Q1数据,采用一元线性回归法、最大合成法(Maximum Value Composite, MVC)和均值法,分析2000-2018年中国丝绸之路经济带沿线省份的植被覆盖时空变化趋势;并利用地理探测器模型定量分析不同自然因子对植被覆盖变化的影响。结果表明:1)2000-2018年植被覆盖变化时空差异显著,空间变化趋势以改善为主,且改善区域主要在广西、重庆、陕西、宁夏及甘肃南部;2)NDVI年最大值(NDVImax)和NDVI生长季均值(NDVISeaAvg)随时间变化均呈显著的波动增加趋势(P<0.001);3)年均降水量、湿润指数、植被类型和土壤类型是NDVImax空间分布的主要驱动因子,解释力分别为0.776、0.764、0.762和0.505;4)各自然因子存在促进植被生长的最适宜范围或特征,不同自然因子之间的交互作用为双因子增强或非线性增强。研究结果有助于理解自然因子对植被覆盖变化的影响及其驱动机制,为合理利用土地、有效保护生态环境提供科学参考。     

祁连山区主要植被类型下土壤团聚体变化特征

土壤团聚体是反映土壤结构稳定性、肥力和质量状况的重要指标,与侵蚀过程、水土流失、环境质量密切相关,研究土壤的理化性质,对保护土壤资源、提高生产率、维护土壤生态系统平衡具有重要意义。以青藏高原北缘的祁连山区为研究对象,采集该区4种主要植被类型——荒漠、草原、草甸及灌丛的土壤,分析了不同植被类型的土壤团聚体指标,水稳定性团聚体质量百分数(percentage of water-stable aggregates,WSA)、平均质量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、结构体破坏率(aggregate destruction rate,PAD)、平均重量比表面积(mean weight soil specific area,MWSSA)和分形维数随海拔高度和土壤深度的变化趋势。结果表明:0~30 cm土层WSA、MWD、GMD、MWSSA依次:荒漠<草原<草甸<灌丛,>30~40 cm土层植被类型对团聚体无显著影响(P>0.05);随土壤深度的增加,土壤团聚体稳定性和团聚度逐渐降低,土壤结构趋于恶化,草甸带表层土壤团聚体稳定性显著高于深层土壤(P<0.05);随海拔高度增大,在海拔1692~2800 m土壤团聚体逐渐稳定,土壤结构改善,在海拔2800~3639 m土壤团聚体稳定性逐渐降低,土壤结构趋于恶化。WSA、MWD和GMD受1~4 mm粒级主导作用,分形维数主要受0.038~0.25 mm粒级的影响,MWSSA不能准确分析该地区的团聚体水稳性。     

典型黑土侵蚀区自然植被恢复措施水土保持功效研究

利用田间定位实验来分析植被恢复措施的自我恢复能力和其水土保持功效,目的为黑土区土壤侵蚀治理和生态环境建设提供依据。结果表明,植被恢复措施从5月份开始,在4个月的时间内覆盖率可达100%,植物种类丰富。2007年和2008年植被恢复措施年径流水深分别比传统耕作低64.7%和99.7%,比裸地低98.1和99.9%;2008年植被恢复措施径流系数是2007年的19%。2007和2008年植被恢复措施侵蚀模数都少于传统耕作和裸地。2008年植被恢复措施侵蚀模数比2007年低97.2%。自然植被恢复措施能够有效的抑制土壤侵蚀和地表径流的发生,为植物生长提供更多的有效水分。相关分析表明,3种管理措施径流水深与I30和I60都达到极显著水平,地表径流主要发生在6-9月份,土壤侵蚀主要发生在6-7月份。     

晋西黄土区侵蚀沟坡面植被群落特征研究

以晋西黄土区侵蚀沟坡面植被为研究对象,通过对植被不同生境的分布状况、生长状况和多样性的研究,在同一地区不同小生境植物演替的规律是不一样的。对不同生境的优势度指数、多样性指数及均匀度指数的计算分析表明,进行人工干预的群落,生长较为稳定,多样性指数和植被群落的稳定性呈反比。     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。     

干热河谷区光伏电站建设的生态效应与植被恢复探讨

云南干热河谷区太阳能资源丰富,光伏电站建设能够促进当地经济与资源的协调发展,然而在其建设过程中可能会带来土地资源浪费、水土流失和生物多样性降低等问题。通过文献综述方法,系统总结了国内光伏发电项目对气候、土壤和植被等生态环境的影响,归纳了当前国内外光伏电站建设后的主要植被恢复模式,分析了光伏电站生态恢复的难点。基于干热河谷区特殊的气候、植被特征,建议在干热河谷区建设光伏电站时应因地制宜地开展微地形改造,种植乡土草类,并结合集水保水措施,防治水土流失,增加生物多样性,快速恢复区域生态环境。     

黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究

采用土钻法对黄土高原柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地0～300 cm土壤水分、有机碳的季节变化及二者相互关系进行了探讨,结果表明：(1)3种植被条件下0～100 cm土壤含水量存在显著季节变化,但该土层土壤含水量仅雨季后植被间差异显著;>100～200 cm和>200～300 cm土壤含水量季节变化程度不一致,但各季节植被间差异均显著;柠条林地和苜蓿草地100 cm以下土壤含水量明显低于撂荒草地,两者分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化。(2)3种植被条件下0～300 cm土壤有机碳存储量均为雨季中最低、除柠条林地0～50 cm土层外雨季前最高,柠条林地季节变化较小,苜蓿草地和撂荒草地季节变化较大。(3)3种植被条件下土壤有机碳含量具有不同程度的表聚现象;0～50 cm土壤有机碳密度3种植被间差异均显著;>50～100 cm土壤有机碳密度柠条林地明显高于撂荒草地,两者与苜蓿草地的差异均不显著;>100～300 cm土壤有机碳密度3种植被间差异不显著。柠条和苜蓿的种植分别增加了100 cm和50 cm以上土壤有机碳密度,但导致深层土壤干燥化,不...     

民勤沙井子典型固沙植被区土壤水分动态与降水再分配研究

利用智能中子水分仪定时测定土壤水分的方法,在2006-2007年测定并分析了不同固沙灌木林地0-200cm深土壤共10个层次的水分时空变化特征和降水人渗再分配,结果表明:(1)民勤沙井子不同固沙灌木林地土壤水分季节变化表现为消耗期(6-7月);积累期(8-9月和4-5月),消退期(10月)-稳定期(11月-翌年3月).(2)土壤水分垂直变化为20cm土层含水量最低,60cm土层最高; 120-200 cm土层含水量随林地的不同而呈现减少、增加或保持稳定,(3)生长季节,土壤有效储水量0-40cm土层变化最频繁; 5种灌木林地0-200cm土层有效储水量.固定白刺沙包最高,97.9 mm.固定柽柳沙包最低,66.8mm.(4)降水在土壤中人渗深度和入渗历时不但取决于降水量,而且取决于降水强度,1.7 mm/h雨强平均湿润锋深度是0.7 mm/h的1.8倍,说明降水量相近,强度较大的降雨有利于水分向深层渗透.(5)降雨后水分在林地表层土壤中入渗增加,同时较深层的水分却表现为消耗,土壤水分的储存与消耗随着降水量和林地的不同而有差异.     

农牧交错带辽河流域2010-2019年植被覆盖变化及驱动因素分析

农牧交错带是中国北方重要的生态屏障,厘清其内部植被变化特征及驱动机理对区域生态建设和环境保护具有重要战略意义。虽然一些学者对辽河流域植被变化的特点和影响因素进行了研究,但植被变化是一个复杂的过程,部分研究只考虑了单因素对流域内植被变化的影响,而没有充分探讨因素之间交互作用对植被的复杂影响。该研究基于MOD1S NDVI数据,采用因子回归和因子交互相结合的方法,从区域和整体角度分析了2010-2019年自然和社会经济因素对辽河流域植被覆盖度（Fractional Vegetation Cover,FVC）变化的影响。研究结果表明：1）2010-2019年辽河流域FVC整体呈上升趋势,10年平均FVC值为0.68,植被覆盖水平整体较高。植被覆盖度上升趋势为从大到小依次为牧区、农区、半牧区。2）自然因素对全流域植被变化的解释力大于人为因素,其中降水的解释力最为显著。同时,植被变化和降水变化存在明显的同步性,此趋势在牧区最为显著。3）多数因子对植被覆盖变化的影响呈现出相互促进和非线性增强的特点,不存在完全独立因子。整个流域最大的三组交互作用因素是降水∩温度、降水∩高程、降水∩风速。在牧区和半牧区,自然因素的交互作用对植被变化起主导作用,而在农区则是自然和人类活动共同作用,显著影响了植被变化。4）降水梯度影响了辽河流域植被覆盖空间异质性的解释程度。随着降水的增加,其他环境因子与FVC的拟合效果越来越好。农牧交错带植被空间覆盖异质性显著,受自然和人类活动多种因子交互作用,自然因子强于人类活动,降水在全流域及各分区植被变化中起到了关键作用。该区域植被保护应因地制宜,分类施策,以自然恢复为主,降低人为扰动,辅以合理生态工程建设。     

2000—2019年西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应

为了探究中国典型生态环境脆弱区——西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应规律,量化气候变化和人类活动的相对贡献。该研究基于2000—2019年归一化差异植被指（normalized difference vegetation index,NDVI）数据集,采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Hurst指数分析了NDVI时空变化特征及未来变化趋势;在此基础上结合气象因子数据集,采用相关性分析和残差分析探讨了NDVI对气候变化和人类活动的响应。结果表明：1）时间尺度上,2000—2019年NDVI总体表现为波动上升趋势,增长速率为0.0046/a。空间尺度上,NDVI呈上升趋势区域面积占研究区总面积85.59%,植被恢复效果明显,且未来NDVI变化还将以上升趋势为主。2）在区域气候暖干化的背景下,NDVI对不同气候因子的响应有所差异,总体上NDVI与气温和太阳辐射呈正相关,而与降雨量呈负相关,气温对NDVI变化的影响力要强于太阳辐射和降雨量,是影响NDVI变化的主要气候因子。3）85.10%区域面积的植被变化受人类活动和气候变化的共同影响,其中人类活动是植被变化的主要驱动因素,气候变化为次要驱动因素,相对贡献率分别为68.67%和31.33%。该研究结果可为西南高山峡谷区未来生态环境建设提供科学依据,助力区域绿色可持续发展目标的实现。     

三峡库区紫色土的碎石分布特征

碎石含量高是紫色土的重要特征之一,但有关紫色土坡面碎石分布特征的报道却不多见。为了弄清楚碎石在紫色土中的空间分布规律,在选取的坡面断面上(含相对较陡坡和相对较缓坡两个坡面),从坡顶至坡脚布置采样点,开挖土壤剖面,分层取样测定不同坡位不同土层的碎石含量和碎石粒径。研究结果表明:(1)紫色土的碎石含量集中分布在40%以下,且以小碎石(5~20 mm)和中碎石(20~76 mm)为主;(2)随着土层加深,中碎石和大碎石(76~250 mm)含量增加,小碎石含量变化不大,总碎石含量和碎石等效粒径随着土层的加深而提高;(3)在较陡坡面上,碎石含量和碎石等效粒径从坡脚至坡顶逐渐减小,而在缓坡面上,碎石含量从坡脚至坡顶逐渐增加。山区紫色土坡面碎石分布在土层垂直方向上主要受土壤发生过程制约,土层深度对碎石含量和碎石粒径配比有显著影响,在坡面方向,碎石的分布由控制颗粒搬运的侵蚀作用力或重力作用力决定。     

西北地区植被恢复与建设的原则

 在分析植被建设工程存在问题的基础上,提出我国西北地区实施退耕还林、天然林保护、防沙治沙等工程的植被建设中需遵循8项原则:统一规划与协调一致的原则;建设多类型植被,以地带性植被为主的原则;建设手段采用人工与天然相结合,以天然为主的原则;保护、开发利用相结合,以保护为主的原则;充分利用种质资源,以乡土树种为主的原则;合理利用水资源,建设以免灌溉植被为主的原则;乔灌草相结合,以灌草为主的原则;多种繁殖材料相结合,以种子繁殖和天然“克隆”为主的原则。     

大巴山地区植被覆盖变化及其对气候变化的响应

利用1998—2009年的SPOT VGT-NDVI逐旬数据集,对大巴山地区植被覆盖变化及其对气候的响应进行了研究。结果表明:(1)1998—2009年大巴山地区植被NDVI值变化整体呈显著上升趋势,年平均NDVI值在0.54～0.64之间;大巴山弧形褶皱带植被NDVI值较高,河流附近NDVI值较低;大巴山地区植被覆盖呈显著性增加趋势,在县城城区附近有植被退化迹象,占总面积的0.24%。(2)1998—2009年,提取6种植被类型的NDVI值在四季的变化总体呈上升趋势,尤其是春季NDVI变化显著;不同类型的植被NDVI值大小顺序为:阔叶林>针叶林(冬季为针叶林>阔叶林)>灌丛>草甸>草丛>栽培植被,其中,草甸在四季的变幅最大。(3)在时间尺度上,NDVI与同期、前一个月、前两个月的气温呈极显著相关性,与降水量的相关性不显著。空间尺度上,6月月均NDVI与气温呈负相关的像元数占67%,表明该时段温度升高可能导致蒸发量增大,从而抑制了植物生长。     

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。     

黄土高原植被恢复与建设的理论和技术问题

黄土高原地区植被恢复与建设是我国重大的生态工程,有巨大的战略意义。主要论述了植被恢复与建设中存在的科学理论和技术问题,以期在植被恢复与建设实践中,能用理论做科学指导,使技术得以充分持续地推广和应用,使植被恢复与建设产生明显的效果。     

济南市五峰山地区灌草丛草地植被特征研究

为探索灌草丛草地植被生长动态及合理利用途径,对山东省济南市五峰山地区灌草丛草地植被地上生物量、物种多样性以及合理利用状况进行了调查研究。结果表明,草地植被总地上生物量在8月达到最大值,结缕草、野古草、黄背草、荩草为主要优势草地植物,其中结缕草和野古草重要值均高于其它草地植物;草地植被均匀度Pielon指数、多样性指数Simpson和Shannon—Wiener指数生长季内呈递增趋势;2009年草地植被禾本科草类保护指标为151.87g/m2,结缕草、野古草、黄背草和荩草保护指标分别为76.34,59.95,23.37和46.60g/m2。     

1982-2006年黄土高原地区植被覆盖度对气候变化的响应

基于黄土高原地区1982—2006年GIMMS AVHRR NDVI数据,获取地面植被覆盖度,并采用ArcGIS 9.3和ANUSPLIN 4.3分别对82个地面气象站点降水和温度数据进行插值处理,以此分析黄土高原地区植被覆盖度时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域生态环境改善提供参考。结果表明:（1）黄土高原地区区域平均植被覆盖度为38%。植被覆盖度区域差异明显,在空间上呈东南高、西北低的分布特征。（2）近25年来,植被活动在相对稳定的态势下趋于增强,植被覆盖度增速为0.75%/10 a。在植被覆盖度变化趋势上,植被覆盖状况保持基本不变的面积为40.6%,趋于改善的面积（42%）大于退化面积（17.4%）。（3）黄土高原地区年降水呈不显著下降趋势,减少速率为1.9 mm/a;年均温度呈显著上升趋势,增速为0.7℃/10 a,气候趋于暖干化。（4）植被覆盖度与年降水量和年均温的偏相关性均达到显著,但空间差异明显。其中植被生长对降水因子的响应更为敏感。