黄土高原植被净初级生产力时空变化及其影响因素

为了探明黄土高原地区植被生产力变化的驱动机制,该文基于MODIS传感器获得的MOD17A3数据,分析了黄土高原2000-2010年间植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化及其主要影响因素,并借助多元统计分析方法对引起NPP变化的自然和人为因素进行量化分析。结果表明:黄土高原植被总NPP从2000年的119 Tg(以C计)增加到2010年的144 Tg(以C计),年增速4.57 g/(m2·a)(P0.05)(以C计)。黄土高原约91%的区域NPP呈增加趋势,37%的区域增加趋势显著,主要分布在陕西、青海大部分地区、甘肃南部及宁南山区。整个黄土高原近11 a间NPP变化受自然和人为因素共同影响,其中退耕还林还草累计面积、帕尔默干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、耕地面积和人口数量是影响NPP变化的主要因素。退耕还林还草累计面积占四者总贡献率的43%,PDSI占40%,耕地面积和人口数量分别占13%和4%。对区域而言,由退耕还林还草工程引起的土地利用覆被变化是退耕区(陕北、甘肃东南部等)NPP增加的主要因素,而近年来干旱情况的缓解(PDSI呈上升趋势)则是青海、内蒙古等地NPP增加的主要因素。该研究对于黄土高原各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

近30 a黄土高原植被覆盖时空演变监测与分析

为监测黄土高原植被建设成效,采用GIMMS和SPOT VGT 2种数据集的归一化植被指数作为植被覆盖评价指标,分析了近30 a黄土高原植被覆盖时空演变趋势。结果表明,大规模植被建设开始前,黄土高原植被覆盖以小幅波动为主,个别地区有所好转,但大部分区域无显著变化。1999年以后研究区归一化植被指数年度平均值增加显著,并以夏、秋两季增长贡献最大。植被覆盖在空间上呈现出明显的区域性增加趋势,其中黄土高原丘陵沟壑区增加趋势最为明显,植被恢复成效显著。研究区15°～25°和6°～15°坡地植被覆盖状况得到明显改善,对控制水土流失可产生积极影响。大规模植被建设促进了该区植被恢复,但截止2009年,黄土高原处于较低植被覆盖水平的区域面积依然占较大比重,生态环境建设仍须进一步加强。     

2000-2018年黄土高原植被覆盖时空变化及影响因素

自退耕还林等林业生态工程开展以来,黄土高原植被覆被状况明显改善,监测该区植被覆盖时空变化并探究其影响因素,对科学评价生态建设成效具有重要意义.基于MODIS-NDVI数据,采用像元二分法、趋势分析法、偏相关分析法及残差分析法研究黄土高原2000-2018年植被覆盖度时空变化特征及影响因素.结果表明:1)2000-201...     

2000—2020年延安市植被覆盖时空变化及其影响因素

[目的] 对陕西省延安市植被覆盖时空变化特征及其与气候变化和人类活动之间的关系进行研究,为该市评估生态环境效益和生态环境建设提供科学支持。[方法] 基于MODIS-NDVI和气象等相关数据,采用线性趋势分析、相关性分析和残差分析对延安市2000—2020年植被覆盖时空变化特征及其影响因素进行研究,并用地理探测器分析不同因子对植被覆盖变化的影响以及各因子之间的交互作用。[结果] ①2000—2020年延安市植被NDVI总体呈上升趋势,增速为10%/10 a,快于同期三北防护林植被覆盖的平均增速。②延安市植被覆盖状况不断优化,呈现改善的面积占99.64%,其中明显改善的面积占97.85%,呈现退化趋势的范围比例极少。③受水热分布的影响,延安市呈现“东高西低,南高北低”的植被分布格局。④延安市植被NDVI与降水的相关性要显著强于气温,与气温的相关系数分布在-0.60~0.70,其中呈正相关的面积占47.52%;与降水的相关系数分布在-0.23~0.91,其中呈正相关的面积占99.62%; ⑤延安市退耕还林还草等生态恢复工程的有效实施对植被状况改善最为显著,降水作用次之,气温和自然地理因素作用较小,多影响因子对延安市植被覆盖变化的交互作用表现为非线性增强或双因子增强。[结论] 延安市是黄土高原腹地中心城市,植被覆盖受气候和人类活动影响较大,未来在生态建设背景下,要立足于不同区域的资源禀赋,人为因素合理参与,因地制宜地采取相应的管控和补偿措施,以期达到植被NDVI持续改善的效果,进一步增强其生态效益。     

黄土高原中部降水梯度带植被覆盖度动态变化特征

黄土高原植被生长的水分环境从东南向西北呈现明显的梯度变化,定量分析各降水梯度带植被覆盖度空间分布特征和演变趋势,对正确评价退耕还林草工程的生态效应具有重要意义。选择一条垂直于降水梯度变化的样带,利用MODIS/NDVI数据,基于像元二分模型获取了研究区2000—2010年植被覆盖度空间分布特征,采用斜率法和相关系数法分析了植被覆盖度的变化趋势和影响因素。结果表明:(1)研究区植被覆盖度在空间分布上由东南向西北降低,东南部地区植被覆盖度达82.6%,北部荒漠地区仅为38.6%;(2)由于退耕还林草工程的实施,该区11a间植被覆盖度整体呈现上升趋势,其中2007年植被覆盖度值最高,为65.3%,与降水年际变化趋势一致;(3)研究区植被覆盖度主要受当年4—8月降雨量和气温影响,时间序列具有显著相关性。     

黄土高原丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分动态

在黄土丘陵沟壑区选择典型植被油松林（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana microphylla）、人工草地（Clover）、农田、荒地和裸地,对其土壤水分进行观测分析。得出结论:观测期内林地和草地的土壤储水量最低,农田和灌木的储水量较高。与荒地和裸地相比,灌木的耗水量少,其次是草地、农田,林地最次。灌木和草地的水分补偿程度较高,其次是农田,而林地是负补偿。这些结果为该地区植被恢复中的植被选择提供了科学依据。     

黄土高原沟壑区小流域不同植被覆被对土壤性质的影响

为揭示不同植被覆盖对土壤性质的影响,运用野外调查和室内分析的方法对南小河沟流域不同植被覆盖土壤13种基本性质及土壤质量进行研究,结果发现:草地土壤物理结构在三种植被恢复土壤中为最佳。不同植被恢复土壤养分含量在剖面中均具有不等的表聚性,土壤有机质、全氮、矿质氮、速效钾和CEC在剖面中均表现为随土层加深而降低,pH随土层加深而增加,而全磷则无太大规律。在相同土层,不同植被恢复土壤表现不一。51 a的油松林地0-105 cm土层土壤质量均有明显提高,51 a的刺槐林地0-45 cm土层土壤质量有所改善,而45-105 cm土层土壤质量则有所退化。     

黄土高原半干旱区植被建设的土壤水分效应及其影响因素

 水分是黄土高原半干旱地区植物生长与植被建设的主要限制因子,植被是影响土壤水分最活跃、最积极的因素。为了给黄土高原半干旱区植被的合理经营和今后植被的科学营造及开展植被建设的水文生态效应研究提供参考,从不同植被类型、生长状况与结构,不同植物的耗水特点及影响因素等方面,概述半干旱地区不同植被对土壤水分影响的研究进展。认为:为保证植被建设的可持续,需适度发展植被生产力,合理选择植物类型。在深入研究不同植物需耗水规律的基础上,加强植被生产力与水分利用的结合研究和从景观配置水平研究植被建设对土壤水分环境的影响。     

黄土高原区植被恢复的空间差异性分析

为了探究黄土高原区植被覆盖的空间分布特征、不同退耕坡度区域和不同气候带区域植被恢复程度,采用黄土高原区2000—2013年的MODIS/NDVI数据进行分析。结果表明:1)2000—2013年黄土高原区的归一化植被指数均值从东南向西北逐渐递减,呈3条带状:<0.2、≥0.2~0.4、≥0.4,大致对应于中国农业气候分区的干旱中温带、中温带、南温带3个气候区。2)2000—2013年黄土高原区植被覆盖呈增加趋势,增加区域的面积比例超过88%,且夏季比年均表现更明显。50%以上区域年均植被覆盖呈现中度改善或明显改善,50%区域上夏季植被覆盖明显改善。3)黄土高原区中温带的年均植被覆盖呈中度改善趋势,夏季植被覆盖呈明显改善趋势;干旱中温带、南温带的年均植被覆盖处于轻微改善状态,夏季植被覆盖以中度改善和轻微改善为主。4)≥15°~25°的坡度区域,植被恢复效果都好于其他坡度条件,夏季明显改善和中度改善的面积比例超过60%,年均也超过40%;坡度<6°或≥35°的区域,年均植被覆盖基本不变和退化面积比例接近20%。     

2001—2020年内陆干旱草原县域尺度植被NDVI时空变化特征及其驱动因素

[目的] 探讨中国内陆干旱草原在县域尺度上时序地表生态空间变化及气候驱动特征,为制定合理的生态措施提供科学依据。[方法] 以甘肃省肃南县(肃南裕固族自治县)为研究区,收集归一化植被指数(NDVI)和气象数据,采用趋势分析、变差分析、偏相关分析和残差分析等方法,分析了2001—2020年肃南县植被NDVI时空变化特征及驱动因素。[结果] ①研究期内县域植被NDVI呈波动上升趋势,上升速度为0.042/10 a;10种植被的NDVI呈现相似的增长趋势,较以往小尺度区域研究能够作出更精确的反映; ②从空间分布看,植被NDVI自西北向东南逐渐提高,全县36.14%的植被NDVI变化趋势表现为基本稳定,退化区域远大于改善区域; ③肃南县不同类型植被对植被NDVI稳定性的贡献程度为：针叶林＞灌丛＞阔叶林＞草原＞草甸＞高山植被＞栽培植被＞其他＞沼泽＞荒漠; ④植被NDVI受夏季降水量及植物生长季气温影响最大,人类活动对肃南县96.52%的植被NDVI增加具有促进作用。[结论] 近20年来,肃南县植被NDVI整体上升,其变化趋势受气候条件和人类活动的双重影响,未来肃南县过度放牧区域植被NDVI可能仍会下降,但整体依旧呈上升趋势。     

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...     

黄土高原植被建造的潜势分析

通过野外综合考察,以２０万年以来为时间尺度,在黄土高原不同纬度和生物气候带内选择武功、洛川和安塞三个典型黄土剖面,以土壤微形态方法为主,结合理化、矿物和孢粉分析,依据黄土剖面中古土壤发生学特征、孢粉组合及理化、矿物特性,探讨黄土高原在地质历史时期森林植被的时空分布特征及其发育、发展和退化的演替规律,分析黄土剖面的物质组成、结构特征、孔（空）隙分布等要素,探讨黄土剖面的水文地质特性。结果表明,黄土区具有森林植被发育的地质水文条件,曾多次出现过茂密的森林景观和草原景观,森林植被的发育与黄土层的厚度无关。黄土高原植被建造应以现有次生林区为中心,向四周渗入扩散,逐步恢复森林植被。     

2001—2020年黄土高原干旱时空动态及其对气候变化的响应

为实现对黄土高原区域范围内旱情动态监测,基于MODIS NDVI和LST数据计算了温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),并基于TVDI时序数据探究了黄土高原2001—2020年TVDI时空动态、未来持续状态及降水、气温对TVDI的影响。结果表明:(1)20 a间黄土高原TVDI以0.000 2/a的速率增加,2005年、2007年大范围呈现重旱。春季TVDI增加速率小(增长速率=0.000 2/a,R²=0.000 3),夏季TVDI的增加速率为0.001 2/a,秋季TVDI的增加速率最大(增长速率=0.004 4/a,R²=0.283 6),冬季TVDI呈减小趋势。(2)春、夏两季将来一段时间内黄土高原大部分区域TVDI将呈减小趋势,秋季TVDI在将来一段时间内大部分像元数将呈变小趋势,将来一段时间冬季TVDI持续增加,尤在陕西中部地区的这种趋势更为明显。(3)除夏季TVDI与降水以正相关性为主外,其他三季均以负相关为主。春、冬季气温与TVDI以负相关为主; 夏、秋季以正相关性为主。综上,黄土高原未来一段时间内干旱程度可能会有所减小,但不同季节的干旱差异性较大,因此未来黄土高原生态恢复工程应综合考虑当地的水资源实现生态可持续发展。     

黄土高原不同土地利用方式分层植被的盖度差异

[目的] 分析不同土地利用方式黄土高原植被的覆盖状况,为监测该区植被特别是非绿色植被盖度的变化提供数据支持,为遥感估算植被覆盖度(FVC)在土壤侵蚀预测中的应用提供可靠依据。[方法] 选择黄土高原不同土地利用类型的7块植被样地,采用样带法进行逐半月的分层植被盖度调查,分析了绿色植被盖度(f_PV)和非绿色植被盖度(f_NPV)在不同类型以及不同层次结构下的年内变化,为侵蚀过程模型中植被因素的获取提供参数。[结果] ①沙地、草地、人工柠条林地、人工油松林地、黄陵和秦岭的天然林地等6个样地中,植被的年内投影总盖度变化不大。投影f_PV和其所占投影总盖度的比例年内均随时间先逐渐增加,7—9月达到最大值,其后迅速减小。而投影f_NPV随时间的变化趋势与f_PV相反。受耕作制度影响,耕地投影f_PV和f_NPV年内变化剧烈。②7—9月,在黄陵和秦岭的天然林样地,投影f_PV比例可达100%,其他4种样地分别可达60.6%,70.5%,58.8%和84.9%,意味着仅考虑投影f_PV,将忽略占总盖度39.4%,29.5%,41.2%和15.1%的f_NPV的生态效益。③人工柠条、人工油松林地,黄陵、秦岭的天然林地等4种具有明显植被垂直结构的样地中,乔木层、灌木层和地表层的f_PV与f_NPV的年内变化与投影f_PV与f_NPV的变化趋势基本一致;4种样地植被的投影总盖度与地表层总盖度呈线性关系,其相关性可达0.85(R²)。[结论] 黄土高原不同土地利用方式耕地投影f_PV和f_NPV年内变化剧烈,其他样地年内投影f_PV先增加后减小,投影f_NPV与其相反。占总投影盖度的15.1%～41.2%的投影f_NPV,在该区是不可忽略的地被组成。不同层次的f_PV和f_NPV年内变化趋势与投影f_PV和f_NPV一致,地表层总盖度与投影总盖度也存在显著的线性相关性。在区域监测时应重点关注耕地植被盖度的提取季节与地表总盖度。     

2000—2019年黄土高原地区土壤保持时空变化及影响因素分析

为揭示全球气候变化背景下黄土高原的生态建设成效,以土壤保持量为评估指标,应用美国修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原土壤保持服务功能以及植被、气象等因素对其影响,分析了2000年以来植被和气候变化影响下黄土高原土壤保持量时空动态变化特征。结果表明:2000—2019年黄土高原土壤保持量平均值为109.5 t/hm²,并呈增加趋势,平均每年增加2.0 t/hm²,空间分布黄土高原中部和东部土壤保持量增加较明显。2000年以来黄土高原地区植被NPP呈增加趋势,年平均值为330.5 gC/m²,且平均每年增加7.2 gC/m²; 2000年以来植被覆盖度年平均值为29.2%,且以平均每年0.52%的趋势增加。黄土高原地区2000年以来气温和降水量均显著增加,平均年降水量为469.1 mm,且呈增加趋势,平均每年增加3.1 mm,年平均气温为10.2℃,平均每年增加0.03℃。黄土高原生态恢复措施加强,加之区域“暖湿化”有利气候条件,促进了区域生态建设成效显现,成为黄土高原生态恢复、功能提升的重要因素之一。     

黄土高原潜在自然植被空间格局及其生境适宜性

植被生态系统的恢复越来越多地受到全球各界关注,潜在自然植被(potential natural vegetation,PNV)和生境适宜性概念应纳入植被规划,作为植被恢复的参考依据.基于高空间分辨率气候数据,使用动态植被模型(LPJ-GUESS),揭示黄土高原2001—2020年PNV空间格局及其生境适宜性的动态演变,...     

黄土高原典型植被群落对土壤表面电化学性质的

为探究黄土高原不同区域典型植被生长对土壤表面电化学性质的影响,以黄土高原自南向北的3个典型区域(永寿墚、坊塌、六道沟)及2种典型乡土草本植物(铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.)、长芒草(Stipa bungeanaTrin.))为研究对象,以退耕1年的撂荒地作为对照,通过土壤样品采集和土壤表面电化学性质的测定,研究典型植被群落对土壤表面电化学性质的影响及其空间差异。结果表明:(1)在黄土高原地区,相较于撂荒地,典型植被群落生长使土壤黏粒、粉粒、有机质含量增加,土壤pH、容重、砂粒含量减少;(2)同一区域内,相较于撂荒地,植被恢复促进了土壤阳离子交换量、比表面积的增加,减少了表面电荷密度和表面电场强度,其变化范围分别为6.69~24.34 cmol/kg,[JP]7.29~182.29 m²/g,0.08~2.04 C/m²,1.23~28.46 10⁸ V/m;不同区域间,同一植被群落下永寿墚土壤阳离子交换量、比表面积的增量最高,而六道沟土壤表面电化学性质的变化率最高,说明典型植被群落对土壤表面电化学性质的影响具有空间差异性;(3)典型植物群落下土壤粉粒含量和有机质含量与土壤表面电化学性质具有显著的相关性,其变化是影响黄土高原地区土壤电化学性质变化的主要原因,解释率分别为61.0%,11.1%。研究结果为认识黄土高原地区植被恢复及其调控作用提供参考。