基于RS与GIS的内蒙古武川县退耕还林生态成效监测

为监测半干旱地区退耕还林工程实施的效果,基于MODIS NDVI时间序列数据及土地利用数据,该文对内蒙古武川县的土地利用变化及植被覆盖变化进行了研究。结果表明:1)2000-2013年,武川县植被覆盖呈增加趋势发展的面积占33.55%,呈减少趋势发展的面积占30.15%,无显著变化的占36.30%,植被覆盖变化的空间差异明显,植被退化的区域重点集中于武川县的西北部。2)1999-2010年间,研究区耕地面积净减少18 809.29 hm2,耕地转为草地13 873.48hm2,转为林地5 429.81 hm2,草地转为林地13 554.25 hm2;结合地形特征,退耕地重点分布于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围,并随着坡度与海拔的增加,退耕的幅度越来越大。3)退耕区中,植被覆盖下降的面积占20.98%,植被覆盖增加的面积占43.89%;在非退耕区,植被覆盖下降的区域面积占29.40%,植被覆盖增加的占34.14%。整体来看,退耕区植被的改善程度要高于非退耕区。4)进一步分析发现,退耕区中,耕地-草地的植被呈退化趋势发展,退化区域集中于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围;在耕地-林地与草地-林地区域,其整体植被覆盖均显著提高,其中,耕地-林地的植被改善区域集中于2°~6°坡度与1 500~1 750 m海拔范围,草地-林地的植被改善区域重点分布于6°~15°、2°~6°及15°~25°坡度范围与1 500~2 000 m海拔范围。在非退耕区,耕地保持区、林地保持区与林地-草地区域的植被覆盖整体增加,而草地保持区、草地-耕地与草地-沙地区域的植被覆盖整体下降。     

2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的] 土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法] 以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果] ①2000-2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50 %。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87 %,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40 %。[结论] 2000-2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20 a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。     

盐池不同保护及恢复措施对植物多样性的影响

该文以位于我国西北半干旱区的宁夏盐池县为研究对象,研究不同植被保护及恢复措施下植物群落结构及物种多样性。选取4类样地类型:分别为老封育区草地、新封育区草地、退耕地、天然草地。老封育区草地各项植物多样性指数均为4类样地类型中最低,可见,并不是封育年限越长,植被恢复生长效果就越好。退耕地的综合多样性指数及均匀性指数在4类样地类型中均较高,退耕还草是一种非常可取的植被恢复措施。     

2000—2020年西藏“一江两河”地区人类活动对植被覆盖变化的影响

[目的] 探究西藏“一江两河”(雅鲁藏布江、年楚河和拉萨河)地区人类活动对植被覆盖变化的影响机制,为该区开展山水林田湖草沙冰一体化保护与修复工程实施提供理论依据和科学指导。 [方法] 基于2000—2020年归一化植被指数、土地利用数据、生态工程数据和气象数据,利用GIS技术、残差分析、slope趋势分析和M-K检验等方法,研究“一江两河”地区人类活动对植被覆盖时空变化的影响机制。 [结果] ①2000—2020年研究区植被NDVI总体呈增加趋势,但表现出显著的空间差异性,NDVI增加区主要集中在河谷两岸。 ②2000—2020年人类活动对NDVI正向影响区主要集中在雅鲁藏布江和拉萨河等河谷地带,负向影响主要分布在拉萨市区及其周边地区,分布较少,以正向影响为主导。 ③不同土地利用类型对植被覆盖变化的影响程度不同,草地和灌丛对NDVI变化的贡献率最大,两者共达到92.8%,其中城镇和森林面积急剧增加,城镇生态系统增加面积主要由农田和草地生态系统转入,森林和灌丛生态系统主要由草地和荒漠生态系统转入。 ④生态工程林是研究区NDVI增加主要原因之一,生态工程林面积变化与NDVI变化率、残差变化率均呈极显著正相关关系,同时生态工程林能够较好地解释残差变化。 [结论] 人类活动是西藏“一江两河”地区地表植被覆盖变化的重要促进因素,适度的生态工程对植被恢复有重要作用。     

降雨增加对沙质草地土壤温度的影响

在宁夏盐池沙质草地生境中,模拟夏季(7~8月)增雨试验,设置0%(即对照不增雨)、增雨20%、40%、60%、100%梯度处理样地,通过测定2012~2013年每个处理样地土壤温度与土壤水分,分析了夏季降雨变化对沙质草地土壤温度分布的影响。结果表明,研究区域样地土壤温度日变化呈正弦曲线变化,这种日变化格局包括变异系数和振幅受夏季增雨处理的影响较小,但不同增雨处理样地土壤温度日变化的位相不同,随季节变化均呈现出不同程度的位相提前。从季节分布上看,20%(或60%)增雨处理提高(或降低)土壤温度,而其受季节改变的影响较小,但40%和100%增雨处理样地对土壤温度的影响依赖于季节变化。夏季土壤温度的年际变化受到增雨处理的后续影响较大,而秋季土壤温度的年际变化受到的影响较小。研究表明,沙质草地土壤温度受到夏季降雨量变化的后续影响存在一个降雨量阈值水平,并且在不同季节其影响程度不同。     

火干扰对径流及土壤侵蚀的模拟研究

为了对比森林火灾与计划烧除两种火干扰对地表径流与土壤侵蚀的影响,在湖南省株洲市高枧林场马尾松林设置22块样地,通过模拟降雨试验,高强度火烧样地的径流比中强度、低强度样地或未烧区大,且差异显著,但是中强度与低强度火烧样地间的径流差异不明显;火干扰对土壤斥水性的影响主要集中在地表1~3 cm的土壤;马尾松高强度火烧样地产沙量比计划烧除样地大30%,分别是中强度火烧样地的5倍、低强度火烧样地的10倍。产沙量与火干扰后土壤裸露的比例正相关,火后土壤裸露面积越大,产沙量越大;坡度对产沙量的影响不明显,研究结果为森林火灾后火灾迹地土壤改良及植被恢复提供理论依据。     

煤矸石山坡面不同覆盖的水土保持效益分析

根据山西省阳泉市煤业集团三矿280自燃煤矸石山坡面的观测资料,对采用不同坡面覆盖方式的样地的水土保持效益和植被生长情况进行了分析研究.结果表明,采用煤矸石和黄土混合覆盖的煤矸石山坡面蓄水保土效果显著,植被恢复状况良好.在同一时期内,随着矸石覆盖率的增加,煤矸石样地的土壤含水量也随之增加.在煤矸石和黄土混合覆盖的样地中,矸石覆盖间隔0.15～0.25 m,覆盖率35％～45％的样地,保土效益最好,植被恢复最佳.     

黄土高原草地覆盖度时空变化及其对气候变化的响应

利用AVHRR GIMMS和MODIS两种NDVI数据源,基于像元二分模型对1982—2014年黄土高原草地覆盖度进行了模拟,并分析了时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明:黄土高原平均草地覆盖度为42.5%,1982—2014年总体呈增加趋势,且低覆盖度草地面积明显减少,而高覆盖度草地面积显著增加。黄土高原草地覆盖度空间分布差异显著,表现出东南高、西北低的特点。从草地覆盖度年际变化的空间分布来看,在退耕还草生态工程实施之前(1982—1998年),黄土高原大部分区域草地覆盖度无显著变化。自1999年后该区草地覆盖度增加趋势显著,增速达到1.76%,尤其是在陕北高原、山西中西部的吕梁—太行山等地,草地覆盖度增加趋势明显。通过退耕还草等生态工程的实施,该区植被状况得到改善。黄土高原草地覆盖度与降水气温相关性不明显,但空间差异明显,草地生长对降水因子的响应更为敏感。     

基于RS和GIS的退耕还林生态建设工程成效监测

在GIS技术的支持下,利用SPOT VEGETATION数据从宏观上反映近年来植被覆盖所发生的变化;利用TM遥感影像解译土地利用状况、植被覆盖度,与DEM数据叠加分析计算坡耕地面积、土壤侵蚀强度,研究退耕还林前后的土地利用、植被覆盖度、坡耕地面积和土壤侵蚀强度的变化,较细致地揭示陕西省吴起县退耕还林生态建设工程的所取得的实效。结果表明,随着退耕还林工程的实施,吴起县域版图在遥感影像逐渐显现、越来越清晰,植被覆盖增加极为显著,高覆盖植被面积在逐年增加,低覆盖植被面积在逐年减少,植被恢复情况明显好于周围区域。与1997年相比,到2007年该县有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%;大于25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;土壤侵蚀强度总体上降低,极强度、剧烈的高等级土壤侵蚀面积由1997年占国土总面积的42.52%下降到2007年的17.35%,但形势仍然严峻,需继续改善。     

东北地区自然植被火动态特征及其对干旱的响应

[目的]研究2002—2017年东北地区自然植被火的发生发展及其对干旱的响应规律,从而为区域火管理、火险等级预报和森林资源保护提供科学依据。[方法]基于MODIS公开的数据产品和改进帕默尔干旱指数(scPDSI),采用统计学方法,分别季节和年际尺度,分析东北地区自然植被火动态特征,探寻其对干湿状况的响应规律。[结果]①在季节尺度上,春季和秋季是森林和草地火的多发期,草地火次数在春季和秋季呈显著增加趋势;②在年际尺度上,森林火次数以18次/a的速度呈显著下降趋势,平均过火面积呈弱上升趋势,草地火次数以36次/a的速度呈极显著上升趋势,平均过火面积呈弱下降趋势;③火次数和过火面积分别与scPDSI呈线性负相关与指数负相关;④随着干旱程度的加深,森林和草地火的平均次数和平均单次过火面积都有增加的趋势。[结论]干旱可能会增加东北地区自然植被的起火次数和单次过火面积。     

耕地植被人为干扰格局动态变化特征及其尺度效应

为探究耕地植被人为干扰格局动态变化特征及其尺度效应,该研究以黑龙江省大庆市为研究区,通过遥感与地理信息系统相结合的方法计算和识别耕地植被人为干扰,分析5个时段(1990-1995年、1995-2000年、2000-2005年、2005-2010年和2010-2016年)耕地植被人为干扰格局动态变化特征;并采用滑动格窗法和ISODATA聚类算法,对耕地植被人为干扰格局的尺度效应进行了研究。结果表明:1)当耕地植被受到的人为干扰增多时,研究区耕地植被人为干扰的分布趋向于集中;反之则趋向于分散。2)研究期内占耕地植被人为干扰面积50%以上的地区的尺度效应并不明显,但仍有占面积11.81%～18.33%的地区人为干扰的尺度效应十分显著,这些地区是人为干扰分布最集中和最不均匀的地区。3)在耕地植被人为干扰尺度效应显著地区中,土地利用类型未发生变化的地区所占的面积比例呈上升趋势,说明耕地保护政策产生了较好的效果;但耕地植被人为干扰的主要来源是农业生产行为,应将未来政策关注的重点转为对耕地土壤理化性质稳定性的维护。4)从多尺度空间聚类类型可以看出,在大部分尺度效应显著地区,尺度越小耕地植被人为干扰越显著,说明发展适度规模农业是降低人为干扰、提高粮食产量的有效途径。研究对于实现耕地保护和粮食稳定生产具有重要意义。     

基于RS与像元二分模型的近20 a宁夏植被覆盖研究

[目的]探讨近20a宁夏植被变化特征及其对气候的响应情况,为了解区域生态变化态势,评估生态工程成效提供理论基础和科学依据。[方法]利用1992,2000,2006和2012年的TM数据,基于植被指数估算植被覆盖度的原理,运用像元二分模型,对宁夏植被覆盖度进行遥感估算和动态监测。[结果]宁夏植被覆盖呈现南北好,中部差的空间分布特点;近20a来宁夏的植被覆盖度表现出明显的增加趋势,即低植被覆盖区的面积在逐渐减少,中、高植被覆盖区的面积增加了6 434km2,全区平均植被覆盖度提高6%,其中扬黄灌区及南部山区植被覆盖增加幅度较大。[结论]宁夏植被覆盖度的增加主要得益于近年来实施的一系列植被保护和生态恢复工程,而降水量的变化则是引起植被覆盖度年际波动的主要因素。     

塔里木胡杨林保护区植被覆盖与地表水域关系研究

选取新疆塔里木河中游地区的胡杨林保护区为研究区,以遥感影像数据为基础,利用3S技术在地学分析中的优势,研究了胡杨林保护区内地表水及植被覆盖情况,并应用数理统计中回归分析的方法,建立了水域面积与植被覆盖之间的回归模型。通过定性和定量相结合的研究,揭示了胡杨林保护区水资源与植被覆盖之间的关系。     

黔中水利枢纽工程区植被覆盖变化及其对地形与地貌的响应

为了探究喀斯特山区重大水利枢纽工程区的植被覆盖变化及其与对地形地貌的响应,助力区域石漠化治理和大型调水工程的科学实施及可持续发展,以贵州省黔中水利枢纽为例,采用像元二分模型,选取MODIS-NDVI数据对研究区2001—2020年植被覆盖度进行计算,并以分级数据为基础,运用植被覆盖变化类型的提取模型和分布指数,探究了植被覆盖变化的分异特征及其对地形与地貌的响应。结果表明:(1)研究区的植被覆盖度以高和较高为主,20年来,植被覆盖面积持续上升,年均增长率为0.46%,植被覆盖情况总体较好;(2)植被覆盖变化以改善型和稳定型为主,28个区(县)中,白云区、观山湖区、修文县的植被退化面积超过了植被改善面积,有生态退化风险,需加强生态保护;(3)从地貌上看,非喀区植被覆盖改善比纯喀和亚喀区显著;(4)从地形上看,随着高程和坡度上升,植被覆盖退化型分布优势降低,稳定型占优; 从坡向变化看,平地植被覆盖退化显著,其余区域不明显。因此,黔中水利枢纽植被覆盖的优势范围和变化类型具有显著的空间分异特征。     

长期围封对草地土壤的影响作用浅析

围封是草地土壤管理的一种手段,可以有效保护草地土壤的生态系统。草地土壤围封对土壤植被多样性和土壤理化性质等都有一定的影响作用,因此有效地采取草地土壤围封措施可以起到保护草地土壤的作用。基于此,从植被多样性和生物量等方面出发,对草地土壤长期围封过程中植被受到的影响进行了分析,并从采用围封方式对草地土壤的理化性和土壤酶活性两方面的影响作用进行了探究。     

祁连山北坡生态现状与治理对策

祁连山北坡是黑河、疏勒河、石羊河三大内陆河的发源地,也是我国生物多样性保护的优先区域,在维护生态平衡、保障西部干旱区生态安全方面举足轻重。采用文献研究法及"3S"技术调查表明,通过建立自然保护区和实施天然林保护工程、退耕还林工程、退牧还草工程,森林面积、蓄积量持续增加,工程区退化草地初步恢复,藏野驴、马鹿、岩羊、蓝马鸡等野生动物种群数量显著增加。但由于人类生产经营活动对生态的干扰破坏日益增加,加之气候变暖,生态环境仍呈现出局部治理、整体恶化的趋势。根据实际情况,提出了生态修复与治理的对策。     

试验研究中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用／覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持.[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用／覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用／覆盖变化引起的植被作用因子的变化.[结果] 1975-1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997-2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大.[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义.     

近20年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析

[目的]探究黄河三角洲地区植被覆盖度的时空动态变化以及植被覆盖度对土地利用变化的响应机制,为地区生态保护、建设与高质量发展提供参考。[方法]基于2000—2019年的归一化植被指数(NDVI)数据和2000—2020年5期土地利用数据,采用slope趋势分析和相关性分析等方法,分析了2000—2019年东营市植被覆盖度的时空动态变化及其对土地利用类型变化的响应。[结果]植被覆盖度在东营市南部地区、黄河沿岸以及黄河故道地区较高,而北部和东部沿海地区较低。在时间上,2000—2019年东营市NDVI为0.25～0.33,植被覆盖度呈现先增加后减少的趋势,在2010年达到最高水平。在空间上,东营市植被覆盖度改善区域面积大于退化区域,其面积占比分别为44.86%,37.94%。[结论]草地和未利用土地向城乡、工矿、居民用地和水域转化是造成植被覆盖退化的主要原因。     

1982-2014年祁连山植被生长季NDVI变化及其对气候的响应

祁连山是西北地区重要的生态功能区和河西绿洲的水源涵养地,全面了解植被的生长变化有助于制定合理的气候变化对策。利用1982-1999年的GIMMS NDVI数据和2000-2014年的MODIS NDVI数据,采用最大值合成法、均值法、斜率法、相关分析法等,对祁连山近35年生长季植被变化及其对气候变化的响应进行了深入研究。结果表明:1982-2014年,祁连山植被NDVI整体呈增加趋势,但变化趋势并不明显;近35年,祁连山植被NDVI呈增加趋势的面积比呈降低趋势的面积大,表明植被覆盖状况有所改善,植被NDVI增加的区域集中于中西部,而植被NDVI降低的区域集中于东部;气候的年际变化对祁连山植被NDVI有一定的影响,植被NDVI对气温和降水存在一定的滞后性响应。气温升高和降水增加有助于祁连山植被覆盖增加,生态环境得到改善。     

中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用/覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持。[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用/覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用/覆盖变化引起的植被作用因子的变化。[结果]1975—1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997—2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大。[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义。