黄土高原半干旱区物候变化特征及其对气候变暖的响应

利用黄土高原半干旱区1994-2014年典型植物物候和气温资料,通过相关分析等方法分析典型植物展叶始期、展叶盛期、开花始期、开花盛期等春季物候期和叶初变期、叶全变期、落叶始期、落叶末期等秋季物候期的变化特征,以揭示黄土高原典型植物物候期对气候变暖的响应规律。结果表明:(1)在展叶期,草本植物历史最早和最晚出现日期相差20~36d,木本植物为20~38d;(2)草本植物春季物候期表现为明显的提前趋势,木本植物物候期的变化趋势差异较大,牡丹、旱柳展叶始期提前趋势明显;草本植物叶变色始期、黄枯始期以及木本植物落叶始期等秋季物候期的推迟趋势明显;(3)研究期内牡丹生长季的变化趋势不明显,其余典型植物生长季均一致表现为显著延长趋势(P0.05);(4)典型植物开花始期对前1月、前第3月(车前草为当月)以及春季(3-5月)气温的响应明显,春季气温每升高1℃,植物开花始期提前5~8d。研究结果表明黄土高原草本植物对气候变暖的响应比木本植物更明显,因此,在黄土高原生态脆弱区,选用对气候变化反应较为迟钝的杏树、榆树等乔木进行地区生态恢复重建较适宜。     

海河流域生长季植被覆盖度时空变化及驱动力分析

[目的]了解海河流域生长季植被覆盖度(FVC)的时空变化及其驱动力,以期为海河流域的生态保护、建设与可持续发展提供参考。[方法]基于MODIS NDVI遥感数据和同时期的18种影响因子,采用趋势分析法和M-K显著性检验分析了2001—2019年海河流域生长季植被覆盖度的时空变化特征;并利用地理探测器探讨了其空间分异特征与驱动力。[结果]2001—2019年海河流域生长季植被覆盖度总体呈显著上升趋势,线性倾向率为0.063/10 a, 2011年之后增速减缓。空间分布差异明显,植被覆盖度总体较高,仅环渤海湾地带和一些城市区域植被覆盖率较低。改善区域的面积远大于退化面积,其中改善部分以极显著改善为主,占流域总面积的60.42%。海河流域生长季植被覆盖度的空间分布差异主要由林地比例和林草混合地比例所决定,解释力均在30%以上。对海河流域生长季植被覆盖度交互作用解释力最强的是林草混合地比例和农田比例。[结论]海河流域植被覆盖度总体显著上升,空间分布差异主要驱动力为林地比例和林草混合地比例。     

基于MODIS 叶面积指数的遥感物候产品反演方法

物候信息是研究植被与气候、环境间关系的重要资料。近年来,遥感技术为物候研究提供了新的手段,物候遥感监测数据已经被广泛应用于植物物候监测、时空变化及其变化响应的研究。然而,有限的遥感物候产品已经限制了遥感物候监测的应用和发展。在总结已有遥感物候监测方法和遥感物候产品的基础上,该文提出一种更具普适性,相对稳定、可靠的遥感物候产品反演生产方法。以2007年中国区域为例,利用地面物候观测数据对结果验证,平均绝对误差为20.6～15.3d,均方根误差达4.0～33.5,二者的相关系数达0.404～0.887,生长周期数反演准确率达到90.12%,该文算法反演成功率达99.93%,较MODIS MLCD产品83.06%的成功率提高了16.87%。     

克里雅河流域植被物候时空变化及影响因素

[目的] 探究克里雅河流域2000—2015年植被物候期时空变化规律,在气候变化背景下为该流域植被演变过程研究提供参考。[方法] 以MODIS MOD₀₉Q₁产品和当地气象站点数据为数据源,利用植被指数动态阈值法提取流域植被物候信息并进行空间趋势分析,以偏最小二乘回归方法分析克里雅河流域植被物候期与不同月份气象因子的相关性。[结果] ①研究期内植被生长期开始时间主要在第60—180 d之间,结束时间在第180—322 d之间,植被生长期长度在70~250 d之间。中游的人工绿洲植被生长期开始时间最早,结束时间最晚,植被生长时间最长。②2000—2015年克里雅河流域植被返青期整体呈提前趋势,变化速率均值为-1.3 d/10 a,植被枯黄期呈推迟趋势,生长期延长,其中以中游的变化趋势最为明显。③春季气温和降水量的升高促进植被返青期提前,秋季气温和降水量的升高会对植被枯黄期起到推迟作用。[结论] 克里雅河流域植被物候期在不同的海拔梯度上有明显的分布变化规律,中游人工绿洲植被的物候变化规律远异于自然植被物候变化规律,并且可能影响到了下游。     

基于NDVI指数的浑善达克沙地植被时空变化规律分析

为从宏观上认识沙地绿色植被在年、月时间尺度的变化规律,为防沙治沙工作提供理论依据,分析了浑善达克沙地1982—2006年共25年的植被指数数据。研究认为,浑善达克沙地植被生长期为每年的5月下旬至10月,其中7月下旬和整个8月绿色植被生长量达到峰值;1982—2006年的25年间,浑善达克沙地绿色植被覆盖度以每年0.1百分点的速率缓慢增长,其中沙地西部治沙成果显著,但沙地中东部,原本的中、高植被覆盖区,植被的衰退和显著衰退面积竟然高达总面积的27%。同样的防沙治沙工作,为何在浑善达克沙地的东、西部出现了截然相反的局面,这需要引起我们的反思和高度重视。     

基于降水平均等待时间指数的西北绿洲干旱时空变化研究

根据西北绿洲1960-2011年86个气象站点的日降水资料,基于降水平均等待时间指数(AWTP)转化而来的相当干期(EDP),利用线性回归和反距离插值(IDW)等统计方法分析了西北绿洲的干旱时空变化。结果表明,西北绿洲的相当干期年变化总体呈下降趋势,其倾向率为-1.109/10 a。在52 a中,1991年的相当干期最大,达到了108.9 d。西北绿洲相当干期季节变化均呈降低趋势,春季减小最明显。突变分析表明,1976和1996年为相当干期的突变年。周期分析表明,西北绿洲的5个分区分别存在13,12,9,13,10 a的主周期。西北绿洲相当干期呈以塔里木盆地的西北部和新疆地区吐鲁番盆地-塔里木盆地的东南部以及柴达木盆地西部组成的区域为两个中心向四周呈减小的半环状分布特征。     

太行山区植被NPP时空变化特征及其驱动力分析

本文基于2000—2014年MODIS NPP数据,结合同期土地利用变化、气温、降水和DEM数据,运用趋势分析法、相关系数法及分区统计法等方法,研究了太行山区2000—2014年植被NPP时空变化特征,分析了气温、降水等气候因素和人为因素对植被NPP变化的影响,为太行山区植被资源管理及生态环境调控提供参考。研究结果表明:(1)太行山区植被NPP多年平均值为284.0 g(C)·m~(-2)·a~(-1),耕地、林地和草地的NPP均值分别为302.5 g(C)·m~(-2)·a~(-1)、258.1 g(C)·m~(-2)·a~(-1)、286.5 g(C)·m~(-2)·a~(-1)。(2)2000—2014年太行山区植被NPP整体呈上升趋势,但大部分植被NPP变化未达到显著水平;16.17%的植被NPP显著或极显著升高,主要分布在太行山区西侧;0.88%的植被NPP显著或极显著降低,零散分布在研究区内。(3)不同植被类型NPP变化速率为草地耕地林地。(4)基于区域平均计算,太行山区植被NPP与降水显著正相关(P0.05),与气温负相关(P0.05)。基于像元计算,植被NPP与降水显著或极显著正相关区面积比例为23.82%,主要分布在太行山区北段,几乎没有显著负相关区;植被NPP与气温显著或极显著负相关区面积比例为8.42%,主要分布在太行山区西侧,显著或极显著正相关区面积比例为0.81%,主要分布在太行山区最北端。(5)研究期内气候因子对植被NPP的升高整体上表现为促进作用,而人为因素主要表现为抑制作用。太行山区生态环境保护仍应以减少人为干扰为主。     

基于植被状态指数的甘肃省2000—2019年干旱时空特征分析

农业发展受干旱影响极为敏感。为了为制定科学的应对措施和干旱缓解措施提供科学依据,利用NDVI作为基础数据,将植被状态指数(VCI)作为表征干旱的指标,通过分析VCI的变化趋势、计算干旱频率和干旱面积占比、分析VCI与降水量的相关性,探讨2000—2019年不同空间尺度甘肃省干旱的时空分布特征,并且结合土地利用类型分析了不同用地类型发生不同程度旱情的可能性。结果表明:甘肃省农业干旱高发于春季,其次是秋季; 空间上以全域性干旱为主,即研究时段内甘肃省干旱面积占比大于50%为主,并呈现西北高东南低的空间格局; 植被状态指数与当月降水量的相关系数最大,达到了0.827; 林地和草地发生干旱的比例最低,未利用地发生干旱的比例最高。综上,甘肃省旱情以全域性干旱为主,且时空分布不均,整体旱情呈现逐渐缓解的趋势。     

2000-2014年黄土高原植被叶面积指数时空变化特征

研究植被叶面积指数(LAI)时空变化特征,对植被的水土保持效具有重要意义.利用MOD15A2H遥感产品,基于Mann-Kendall趋势检验与Sen斜率分析方法,提取区域尺度与像素尺度上的植被LAI变化特征,并基于不同子流域、坡度、坡向及植被覆盖类型,对植被LAI的变化特征进行分析.基于MOD44B遥感产品,利用线性回归和偏相关系数,分析植被LAI的变化原因.结果表明:1)黄土高原2000-2014年,植被LAI呈显著增加趋势,其年绝对变化幅度为0.042,年相对变化程度为2.71％.2)空间上,在黄土高原58.6％的区域,LAI呈现显著增加趋势,仅有0.9％的区域LAI呈现显著减少趋势.植被LAI剧烈增加,主要发生在河口—龙门区间,包括皇甫川、窟野河、无定河和延河.植被在15°～35°的坡度上,LAI变化程度最剧烈,其变化在各坡向上没有显著差异,农田和草地的LAI变化程度最剧烈.3)与植被总覆盖度相比,植被垂直维结构与黄土高原植被LAI的变化更为相关,其中树木覆盖度的增加,是植被垂直维结构变化的重要原因之一.     

基于植被状态指数的县域冬小麦干旱时空变化特征分析

[目的]分析县域冬小麦干旱的时空异质性,为抗旱减灾提供辅助决策支持。[方法]基于GF1,Landsat, Sentinel-2等中高分辨率遥感数据,选取植被状态指数(Vegetation Condition Index, VCI)作为干旱监测指标,计算2011—2021年禹州市冬小麦VCI,逐年分析禹州市冬小麦干旱分布情况,并通过变异系数、线性趋势法、重心迁移和标准差椭圆等方法,对禹州市冬小麦干旱的稳定性、变化趋势、时空变化等特征进行了多维度分析。[结果](1)空间上,2011—2021年禹州市冬小麦干旱主要分布在北部和西部的山岗丘陵区,干旱面积和干旱强度由平原区向山岗区逐渐延展扩大;变异系数与变化百分率均值分别为0.62,13.12%,冬小麦干旱稳定性与变化趋势空间分布一致性高;重心迁移轨迹总距离和标准差椭圆扁率从无旱到重旱逐渐变小,标准差椭圆面积逐渐变大,表明干旱空间分布由集中趋于分散;(2)时间上,禹州市冬小麦每年都有轻旱发生,中旱和重旱平均2～4年发生一次,2012—2014年连续3年旱情较重,中旱和重旱总占比均超过35%,其次为2016年和2018年。[结论]近11年来禹州市...     

西北地区植被重建的生态学基础

西北地区生态脆弱,环境压力大,虽然经过长期建设,整体状况并未得到根本改善 .其中有主观和客观两方面的原因.文章从生态学基础角度,反观近50年来的生态建设, 对西北地区植被建设目标的理论依据、植被的多样性和景观的异质性、植被生态系统的自我 恢复与循环、植被类型的空间分异等4个方面做了初步论述,以期对西部大开发中的新一轮生态建设有所参考.     

耦合植被物候的新疆绿洲土壤盐分信息挖掘

随着土壤环境问题涉及的尺度日趋增大，小区域斑块化盐渍化信息的提取难以了解土壤环境总体的变化趋势。本文以野外监测的南北疆典型绿洲区域——渭库绿洲和艾比湖流域为分析靶区，通过实测数据建立土壤–环境关系，并通过MODIS EVI数据反演得到植被物候特征，耦合植被物候、植被指数、盐度指数、地表温度和地形参数作为随机森林(random forest, RF)模型的输入因子，预测新疆绿洲区域土壤盐分含量信息并绘制土壤盐分空间分布图。结果表明：通过深入挖掘植被物候信息，物候参数在预测土壤盐分方面具有较高的相对重要性，代表生物积累量的LSI和SSI参数表征土壤盐渍化的能力较强，优于其他几个物候参数。耦合物候参数后土壤盐分信息预测精度明显提高，决定系数R~2从0.53提升到0.61。经模型反复迭代进一步筛选出适合研究区的23个环境参数，大幅提升了预测精度(R~2=0.73, RMSE=5.19, MAE=3.59)。从得到的盐渍化空间分布特征来看，新疆绿洲大部分区域分布的是非盐渍化土和轻盐渍化土，且普遍分布在绿洲内部，中度及以上盐渍化土多分布在绿洲外围，总体盐渍化水平依次为：伊犁平原<北疆绿洲&l...     

基于遥感的甘肃省庆阳市植被物候信息提取

以黄土高原退耕还林还草工程重点区域——甘肃省庆阳市为研究区域,利用1999—2012年的SPOT-VGT NDVI数据,采用Savitzky-Golay滤波和TIMESAT物候提取算法,得到了庆阳市近14 a返青期和枯黄期数据,详细描述了庆阳市物候期时空变化格局。结果表明:庆阳地区近14 a期间返青期日序位于90~188天,东南地区相对于西北地区返青期要早,表现出较强的空间差异性,枯黄期日序位于275~309天,南部地区相对北部地区枯黄期要晚;从时间上来讲,14 a间,庆阳市返青期日序呈降低趋势,在一定程度上呈现出返青期的提前和枯黄期的推迟;空间上来讲,55.46%的研究区返青期变化率基本不变（-1~1 d/a）,49.61%的区域出现了枯黄期的推迟（1~3 d/a）。研究结果与已有的研究较为一致,并详细描述了庆阳市物候期时空变化格局,可为中国北方农牧交错带生态环境评估和保护提供一定的参考。     

1999-2010年陕甘宁黄土高原区气候对植被物候的影响

基于Spot Vegetation数据,采用植被物候分析、Hurst指数及偏相关系数等方法,分析了1999-2010年陕甘宁黄土高原区植被物候的时空变化特征、未来趋势及其驱动因素。结果表明:(1) 1999-2010年陕甘宁黄土高原区多年平均物候呈纬度地带性。随着纬度増高,生长季始期逐渐推迟,生长季长度缩短,生长季末期提前,反之,生长季始期呈提前,生长季长度延长,生长季末期推迟。(2)近12 a陕甘宁黄土高原区多年物候Hurst指数变化表现为同向持续性面积大于反持续性面积,呈较弱的持续性变化,分布规律大致都呈东西走向。(3)受降水影响,陕甘宁黄土高原区多年物候同时与纬度以及河流网有关。低纬度温度高,可促进植被对水分的吸收,因此在低纬度或者水资源丰富地区,植被返青提前,生长周期延长;相反,干旱低温的高纬度地区,植被生长停滞提前,生长周期缩短。     

基于TVDI的沁水煤田地表土壤水分时空演变分析

温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI）是表征地表干旱的有效指标,其时空格局分析是地表干旱与全球环境变化相互影响下的地表覆被变化的研究内容。以山西沁水煤田为研究区,结合2000—2010年MODND1M和MODLT1M数据,构建了NDVI-Ts特征空间并对干湿边拟合分析。结果表明:近11年来,沁水煤田年平均TDVI均大于0.4,且总体呈显著增加趋势,地表土壤湿度很低,部分区域处于中度和重度干旱之间。年度内,月平均TVDI处于0.5~0.7之间,且7月份TDVI存在明显波动。在空间上,研究区地表土壤湿度分布与地表植被分布基本一致。煤田南部和东部以干旱和极干旱为主,西北山区地带以正常或湿润为主,矿区密集区土壤湿度含量明显低于其他地区,矿井分布附近较其他区域地表干旱现象突出。     

西北地区光伏电站植被恢复模式研究综述

[目的]分析当前西北地区光伏电站现有的植被恢复模式,提出一种光伏电站内增加植被覆盖的生态恢复节水型新模式,为西北地区光伏电站的综合利用提供科学理论基础。[方法]广泛查阅近几年国内外的文献,对西北地区光伏电站植被恢复的有利条件、现有的西北地区光伏电站植被恢复模式的特点等进行总结、分析,并对今后研究方向进行探讨。[结果]当前西北地区光伏电站植被恢复研究还处在起步阶段,并未充分考虑水资源的合理高效利用和光伏电站的独特性。[结论]要重点探索"西北地区光伏电站内水—光—热的再分配规律"这一生态和光伏电站领域相交叉的重要科学问题,加强光伏电站植被恢复的多学科融合,并对光伏电站生态系统进行实时监测,制定严格的光伏电站环境影响评价标准等。     

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。     

气候变化对中国北方玉米种植及物候的影响

通过分析北方地区玉米生产典型区1992—2012年40个有长时间序列记录站点的物候信息与年均温度及≥10℃有效积温之间的关系发现:随着年际之间气温波动,玉米自身进行着生育期的调整,年均温每升高1℃,玉米生育期大致缩短3～5 d;年均温11℃可能是春夏玉米的分界阈值,也可能是一年一作和一年两作两种种植方式的温度划分基线;东北和西北地区作物在1992—2012年间对气候变化响应程度强于华北地区,潜在适应性更强。通过本研究发现玉米物候对气候变化的响应规律,对于阐明玉米品种空间分布与气候变化的关系以及未来气候条件下玉米物候、品种及种植结构变化趋势具有重要意义。     

近15年来青海湖流域气温、降水变化对植被物候驱动分析

研究气候变化对植被物候的驱动分析,对于深入理解高寒植被适应全球气候变化具有重要意义。选取MCD12Q2植被物候数据,利用相关分析和GIS空间分析,对近15年来青海湖流域气温、降水变化与植被物候关系进行了研究。结果表明:近15年来青海湖流域植被返青期(start of growing season,SOS)、植被生长期长度(Length of growing season,LOS)、休眠期(Dormancy of growing season,DOS)与年均气温呈显著相关关系,其偏相关系数分别为-0.57～0.36,-0.89～0.81和-0.29～0.51; 与年均降水量偏相关系数分别为-0.58～0.38,-0.82～0.93和-0.23～0.23,表明流域植被SOS和LOS变化主要受年均气温和降水量共同影响,DOS变化主要受年均气温影响。青海湖流域植被SOS,LOS和DOS在空间上受气温、降水及其共同驱动的区域占比分别为33.7%,22.5%和36.67%,其受非气温—降水驱动的区域占比分别为66.3%,77.5%和63.33%; 沿海拔梯度方向上(海拔每上升100 m),年均气温上升1℃,植被SOS提前0.35 d,植被LOS延长0.15 d,植被DOS推迟0.25 d; 年均降水量增加1 mm,植被SOS推迟4 d,植被LOS缩短1.69 d; 植被DOS提前2.85 d。可见,近15年气温、降水变化对青海湖流域植被物候的驱动在空间上存在差异性,空间上植被物候主要受非气温—降水影响,海拔梯度上植被物候受气温和降水影响显著。     

基于不同植被指数的TRMM数据降尺度及误差校正研究

[目的]对不同时间尺度的热带测雨卫星(TRMM)数据进行空间降尺度及误差校正研究,为华中地区洪涝灾害监测等提供科学参考.[方法]主要借助增强型植被指数(EVI)和归一化植被指数(NDVI)分别运用地理加权回归(GWR)模型实现2001-2019年华中地区TRMM数据的空间降尺度,并结合地理差异分析(GDA)和地理比率分...