青藏高原不同季节植被NPP空间分异的定量归因

对人类活动量化中考虑区域生态条件的差异,基于季节尺度,利用潜在NPP与实际NPP计算HAII,选取植被类型、高程、坡度等7个自然因子与HAII进行空间分异探测分析,以更细的季节尺度揭示多因子的影响规律。结果表明：在描述青藏高原人类活动对植被NPP的空间分异影响方面,HAII的解释力与显著性均优于人类活动值,其解释力最高为0.714。在多因子影响植被NPP空间分异方面,自然与人为因子均表现出明显季节差异,夏季人类活动解释力最高,春、秋季减弱,冬季则主要受自然因子影响。其中,坡度、温度、法向直射辐射量与散射辐射量在春、秋、冬季表现出单一的驱动影响,植被生存条件较好的夏季,因子出现明显拐点,降水因子的限制阈值随季节变化。因子交互作用中,人类活动、降水、气温及植被类型4个因子之间产生的交互作用是影响青藏高原NPP的主要驱动力。综合人类活动及多个自然因子,在青藏高原植被生态工程建设中,需主要考虑人类活动、降水、气温及植被类型4个因子,各季节主导因子不同。在干旱少雨地区,人类活动应被重点考虑。研究结果可为不同植被生境条件下的区域提供生态系统管理的参考依据。     

定量评估京津冀气候变化和人类活动对植被NPP变化的 相对作用

气候变化和人类活动是影响植被生长的两个重要因素,定量评估两因素对京津冀地区植被净初级生产力（NPP）的相对作用,对了解该区域植被变化的驱动机制,改善生态环境具有参考价值。基于2001−2020年CASA模型的NPP数据和气象数据,采用“去趋势回归残差法”定量区分气候变化和人类活动对京津冀地区植被NPP的影响。结果表明：(1)京津冀地区47.8%的植被呈现显著改善的状态,4.5%呈现显著退化的状态。张家口中部地区植被NPP增加趋势最大,经济发达的城市群（除北京外）减少趋势显著;（2）京津冀大部分地区植被得到显著改善的主要原因为气候变化和人类活动的共同作用,其中气候变化对NPP影响为1.5gC·m−2·a−1,人类活动为2.4gC·m−2·a−1;（3）气候变化和人类活动对植被显著改善的贡献率平均为25.8%和74.2%。气候变化贡献率大于80%的区域面积约占1.3%,主要集中在张家口西北部、沧州东部等地;人类活动贡献率超过80%的区域面积占比22.1%,主要集中在张家口中部和西南部、承德大部、沧州南部、衡水大部等地。而人类活动对植被显著退化区的作用高达94.9%。研究结果表明人类活动在植被生长能力恢复和退化中的作用大于气候变化,因此,京津冀植被恢复的生态建设中应重点关注人类活动的影响。     

2000-2014年呼伦贝尔沙地河流湿地植被NPP时空变化及驱动力分析

植被净初级生产力(NPP)可以直接反映植被在自然环境中的生产能力,利用遥感影像、气温降水数据结合简单差值法、趋势分析法以及线性回归分析对呼伦贝尔沙地河流湿地NPP进行了时空变化研究与驱动力分析.结果表明:时间上,呼伦贝尔沙地河流湿地NPP呈现波动式增长,NPP增长面积可达整个湿地面积的92.51％,年增长率为0～2 gC/(m2·a);空间上,河流湿地NPP值呈现东高西低格局.而15年间NPP增加最快的湿地为处于西部的克鲁伦河湿地,增长面积可达99.5％;气候变化与人类活动是导致NPP变化的两个重要因素,NPP增长与降水量呈显著正相关(R=0.703),与气温呈显著负相关(R=-0.559).经济产业结构的变化使得人类活动对生态环境的压力减小,促使湿地NPP的增加.同时,国家政策以及治沙工程同样影响着NPP的变化.     

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。     

北京植被净初级生产力对物候变化的响应

植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）对物候的响应是全球气候变化背景下的重要研究内容,气候变化对植物物候与NPP的影响仍需明了,物候的时空变异规律更需深入探讨。该研究基于2001-2020年MODIS归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）数据提取北京植被物候信息,利用CASA（Carnegie-Ames-Stanford-Approach）模型模拟NPP,通过线性回归、趋势分析和结构方程模型等方法,阐明NPP与物候时空变化特征,探究气象因素和物候变化对NPP的影响。结果显示：1）2001-2020年超过70 %的区域出现生长季开始（Start of Growing Season,SOS）逐渐提前,平均每年提前0.57 d。超过90%的区域生长结束期（End of Growing Season,EOS）逐渐推迟,平均每年推迟0.51 d。2）SOS提前和生长季（Length of Growing Season,LOS）延长均对NPP增长产生显著影响（P<0.05）。SOS每提前1 d,NPP增长3.74 g/m2;LOS每延长1 d,NPP增长2.65 g/m2 。秋季EOS推迟对NPP变化影响不显著。3）春季和秋季,气候通过改变物候（SOS、EOS）对NPP的间接影响大于直接影响,而夏季温度和降雨对NPP的直接影响更大。该研究表明春季物候变化是NPP年际变异的重要驱动因子,春季物候提前导致NPP年总量增加。研究结果是都市区植被生产力如何响应气候变化认识的重要补充。     

新疆玛纳斯河流域植被变化的特征与归因

植被覆盖是旱区生态环境状况的重要表征和直接反馈。气候变化和人类活动干扰加剧的背景下,亟需明确植被覆盖的变化状况和归因,但当前研究缺乏对各驱动因子贡献率的量化。为此,选取新疆玛纳斯河流域为研究区域,基于1982—2015年NDVI和气候数据,在分析植被时空变化格局的基础上,量化了气候变化和人类活动的贡献率。1982—2015年,流域年均NDVI值呈东高西低、北高南低的空间分布格局。34年间NDVI呈显著上升趋势（+0.60%/10 a）,但存在年际变异;1995年发生突变,1982—1995年NDVI显著上升（+1.50%/10 a）,而1996—2015年显著下降（-0.40%/10 a）。较1982—1995年,1996—2015年的植被变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,其对植被变化的贡献率分别为52%和48%。采取的贡献率量化方法有效地甄别了不同因子对植被变化的影响,量化的结果表明玛纳斯河亟需采取措施进行植被管理以提升其生态环境状况。     

低温雪灾对莽山保护区植被NPP影响的遥感评价

低温雪灾对植被的影响不仅体现在对植被外在植株的损害上,还体现在对植物内在生理活动的破坏方面。因此,低温雪灾对植被影响的评价应立足植被恢复较长一段时间的植被变化。以2008年1月的低温雪灾为背景,选择反映植被生长特性的植被净初级生产力为研究对象,以受人类活动干扰程度较小、能较好体现植被自然恢复的莽山保护区为研究区,构建了光能利用率模型（CASA模型）,对低温雨雪灾害发生前和发生两年后的植被净初级生产力进行了估算,通过其变化情况来衡量低温雨雪对植被的影响。还对不同地形条件下、不同林龄和树种的植被NPP受低温雪灾影响的差异进行分析,以期为整个莽山乃至南方受灾地区灾后评价和重建决策提供数据支持。     

基于ZGS和TW模型的长江流域植被NPP时空演变特征

[目的]研究长江流域陆地植被生态系统初级净生产力(NPP)的时空演变特征,为政府部门建立和调整生态功能恢复项目提供参考。[方法]以长江流域为研究区,基于2000—2019年的降水和气温数据,采用周广胜—张新时模型(ZGS)和Thornthwaite Memorial (TM)模型估算NPP,并进一步利用皮尔逊相关分析、一元线性回归分析、Mann-Kendall显著性检验等,对比分析长江流域陆地植被生态系统NPP时空演变特征。[结果](1)基于上述两个模型模拟得到的长江流域NPP时空演变趋势基本一致,相关系数R为0.982,呈现显著正相关关系;(2)2000—2019年长江流域陆地植被生态系统实际NPP与潜在NPP均呈上升趋势,上升速率分别为6.85,2.74 g/(m~2·a)。(3)长江流域实际NPP和潜在NPP在空间上呈东南高西北低的分布格局,低值区域主要分布在草地生态系统;高值区域大部分分布在森林生态系统和农田生态系统。(4)2000—2019年长江流域实际NPP与潜在NPP呈上升趋势的面积分别占研究区总面积的80.65%和84.81%,主要分布在云南、青海、西藏、四川北部及浙江...     

基于GEE的1982—2021年内蒙古地区植被覆盖度时空动态及气候响应特征

气候变化和人类活动对植被NPP（ net primary productivity,净初级生产力）的驱动作用是全球气候变化背景下的研究热点,并且在不同的时空尺度上尚不能达成共识。中国西北寒旱牧区植被生态系统脆弱,对气候变化和人类活动的响应十分敏感,该研究以青海省乌兰县作为代表性研究区,采用GIMMS-NDVI and MOD-NDVI数据融合构建了长时序归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）数据集,并结合CASA（carnegie-ames-stanford approach）模型获取了研究区1982—2020年植被生长季NPP,利用Sen+MK趋势分析方法探究了研究区植被生长季NPP的时空演变特征,同时采用构建的ADE+Sen量化归因方法对多种气候要素和人类活动的驱动作用进行了定量分析。结果表明,研究区植被生长季NPP多年均值为（205.9 ± 11.5）g/(m²·a)（以C计）,年际变化无显著趋势,不同植被类型的生长季NPP年际波动过程与全域生长季NPP基本一致。在空间上,植被生长季NPP自西向东逐渐增加,年际变化趋势具有明显的空间异质性,且整体以退化为主,平均变化率为−0.151 g/(m²·a²),其中表现出严重退化和轻度退化的面积占比分别达到了31.7%和29.5%。气候变化主导的植被面积占比达85.2%,其贡献值的绝对平均值为1.025 g/(m²·a²),约是人类活动贡献值绝对平均值的2倍,太阳辐射、降水量、平均气温和平均风速均是影响植被生长季NPP动态的主要气候因素。该研究表明研究区植被整体表现为退化状态,气候变化是导致该现象的主导驱动因素。研究结果可为中国西北寒旱牧区植被生态系统的可持续利用和保护提供参考。

     

2001—2020年三江源区植被覆盖时空变化特征及其影响因素

[目的] 分析三江源植被覆盖变化趋势,掌握三江源生态环境状况,为三江源后期生态建设项目的宏观布局和实施提供科学依据。[方法] 基于MODIS-NDVI,DEM及气象数据,借助最大合成法(MVC)、趋势分析、Hurst指数等方法从多个角度,综合分析2001—2020年三江源植被覆盖时空演变特征及未来发展趋势,并结合偏相关分析和多元回归残差分析法探讨气候变化和人类活动对植被覆盖的响应特征。[结果] ①近20 a来三江源植被覆盖呈现显著上升趋势,增速为2.1%/10 a;空间上整体呈现“东南高,西北低”,从东南向西北呈阶梯式逐渐递减。②三江源植被覆盖整体表现为上升趋势,上升面积占74.59%,下降面积占25.41%,具体表现为东北部以及西北部显著上升,曲麻莱南部、杂多北部和甘德西南部下降。③三江源植被覆盖未来变化的反向特征比同向特征更明显,持续改善面积占29.22%,改善到退化的面积占45.54%。④气温和降水对三江源植被覆盖都呈正面影响,且降水是主要驱动因子。⑤人类活动对三江源植被覆盖影响呈显著增强趋势,且以积极影响为主,主要分布在黄河流域东北部、长江流域通天河南侧和澜沧江流域东南部。[结论] 三江源是中国生态安全的重要区域,植被覆盖受气候和人类活动影响大,需要加强区域生态保护治理和生态维持。     

1982-2015年中国植被NDVI时空变化特征及其驱动分析

在全球气候变化背景下,多数研究关注植被年际变化趋势及其对降水和气温的响应而忽略了辐射因子的影响。探究不同植被类型对季节性多气候要素（降水、气温和辐射）的响应规律,并量化人类活动对植被的影响,对中国生态环境保护具有现实意义。该研究基于AVHRR NDVI3g遥感数据、CCI全球土地覆被数据和ERA5-Land数据,采用多元线性回归模型和残差分析等方法,从区域和全国尺度上分析1982-2015年中国植被NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）时空变化特征,研究其对季节性气候变化和人类活动的响应。研究结果表明：1）中国的植被变化在空间上具有明显的区域特征,呈现出自东南向西北递减的趋势,变化率范围为-0.016～0.029/a。2）根据Hurst指数分析,80.62%的植被处于持续稳定变化状态。草地和林地的变化趋势趋于不稳定,易受气候变化和人类活动的影响。3）准噶尔盆地、青藏高原以及内蒙古锡林郭勒盟等区域的植被NDVI与气温和太阳辐射呈负相关性,而在云贵高原、黄土高原南部、四川盆地等地区表现为正相关性。4）残差分析结果表明,干旱导致新疆准噶尔盆地和内蒙古中部等干旱区植被退化,而温度和辐射增加是促进东部沿海平原、黄土高原南部、四川盆地和云贵高原西南部等地区植被改善的主要原因。21世纪以来人类活动逐渐加强,包括黄土高原水土保持和退耕还林工程、阿拉善荒漠治理、沿海城市群和东北工业基地的建设等。具体表现为内蒙古阿拉善高原、黄土高原中西部和北部以及华南大部分地区植被改善,东北大、小兴安岭、长白山东部和长江三角洲地区植被退化。该研究对植被变化及其驱动因素的研究,可识别植被退化区,为将来生态修复工程的实施和生态文明建设提供理论依据,助力区域绿色可持续发展。     

中国植被总初级生产力对气候变化的响应

为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0～3 051.08 g C/(m²·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m²·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。     

宁夏罗山地区2004-2015年NPP时空变化及气候响应

[目的] 揭示罗山保护区植被净初级生产力（NPP）变化规律及气候相关性,为宁夏回族自治区及其周边生态环境保护提供科学依据。[方法] 利用MOD17A3H NPP（2004—2015年）数据、SRTM DEM和罗山周边气象站点（2004—2015年）年均气温和降水数据,运用相关性分析、趋势分析、线性回归分析等方法,分析气候、人口、生态及移民政策等对研究区植被净初级生产力的影响,对区内NPP时空变化特征进行定量化分析。[结果] ①研究区内植被净初级生产力的变化与降水的相关性较高;在核心区,降水与NPP的相关系数R=0.609,置信度p=0.036;在非核心区,相关系数R=0.648,置信度p=0.023;②研究区NPP呈波动增长趋势,速率为0.076 Pg/a（以C计）,高于全国NPP增长速率（0.008 Pg/a）; ③2010—2015年大罗山森林覆盖面积有所增长,NPP介于350～500 g/（m²·a）的森林面积是2004—2009年的4倍,小罗山方向基带植被由荒漠向荒漠草原转化; ④研究区以NPP划分的生态格局主要以荒漠为主（64.9%）,荒漠草原次之（29.6%）,森林占比极低（0.38%）。[结论] 干旱区植被NPP高度依赖降水,罗山地区生态结构有所改善,但森林生态系统仍极端脆弱。     

2000-2015年川西地区植被NPP时空动态及驱动因子

对川西植被净初级生产力进行估算并分析了其时空格局变化及驱动因子与植被净初级生产力的变化关系,为深入认识川西植被生产力状况提供科学依据。在原CASA模型的基础上,通过区域实际蒸散量与区域潜在蒸散量对水分胁迫影响系数进行了改进,进而估算2000—2015年期间川西地区植被净初级生产力;运用逐像元趋势法分析了川西地区植被净初级生产力在研究期间内其空间变化情况;同时结合气象因子、土地利用变化、植被类型、地形因素、人类活动与植被净初级生产力进行了相关性分析。结果表明:川西地区植被空间差异明显,其NPP多年平均值为199 gC/（m²·a）,在2000—2015年期间,大面积区域植被NPP呈显著上升,汶川、泸定、金川、康定局部区域受自然灾害及人类活动等因素NPP呈下降趋势;降水、气温、太阳辐射等气象因子对植被空间格局分布产生一定影响,不同土地利用及植被类型的NPP差异较大;海拔与研究区NPP相关性非常显著（R²=0.896,p<0.001）;人类活动对汶川、泸定等局部地区负干扰明显。     

近30年中国玉米气候生产潜力时空变化特征

气候变化背景下中国玉米气候生产潜力变化趋势及其空间差异值得关注。在1981年-2010年日气象数据、玉米生育期数据和土壤数据基础上,该文采用GIS技术和AEZ模型结合的方法,模拟了30a平均中国玉米生产潜力和中国玉米生产潜力变化趋势。研究得出:近30a中国春玉米气候生产潜力变化趋势为每5a变化-887～1689kg/hm2,空间差异明显,东北地区西部、黄淮海平原北部和黄土高原部分地区气候生产潜力呈降低趋势,黄淮海地区南部和南方绝大部分地区呈增加趋势。中国夏玉米气候生产潜力变化趋势为每5a变化-589～1768kg/hm2,除黄淮海平原北部呈降低趋势外,其他地区夏玉米气候生产潜力呈增加趋势。中国春玉米、夏玉米气候生产潜力呈下降趋势地区玉米光温生产潜力在近30a显著增加,气候干旱化是主要影响因素。该研究可为中国玉米生产宏观决策提供支持。     

滇西南植被覆盖度动态变化特征及其驱动力分析

为了探究滇西南植覆盖度动态变化及与气候因子的关系,以便于推动滇西南植被资源保护以及可持续发展。基于滇西南2000—2020年MODIS NDVI数据以及同期气象数据,运用像元二分法、转移矩阵、线性趋势分析、相关分析和残差分析等方法进行了分析。结果表明:(1)滇西南近21 a低植被覆盖度逐渐向高植被覆盖度转化,2000—2020年滇西南植被覆盖度整体呈现改善趋势。(2)滇西南近21 a年累计降水量以94.18 mm/10 a的趋势减少; 年均气温以0.78℃/10 a的趋势上升。(3)滇西南植被覆盖度主要与气温变化关系更密切,其中FVC与气温正、负相关面积占整个研究区比例分别为58.47%,41.53%; 与降水量正、负相关面积占整个研究区域比例分别为41.22%,58.78%。(4)气温驱动为滇西南植被覆盖度的主要驱动因素,占研究区域面积的2.94%; 降水量驱动区域所占1.76%; 受气温和降水量共同驱动区域所占2.66%。(5)近21 a滇西南残差值以0.021/10 a的速率波动上升。2000—2020年滇西南人类活动对植被的影响由负到正,其中2009年为由负到正的转折点。