1999-2010年陕甘宁黄土高原区荒漠化空间特征

荒漠化是中国当前面临的主要生态环境问题之一。本文以长时间序列的遥感数据NDVI为基础,关注其年际动态变化特征,选取植被降水利用率作为评价指标,利用时间序列分析方法和残差法,评价陕甘宁地区1999-2010年的荒漠化发展态势以及人类活动在土地退化中所起的作用,并初步讨论荒漠化逆转问题。结果表明：近12年,陕甘宁地区大部分地区植被功能显著增强,生态环境状况趋于好转,尤其在研究区域的中部以及黄河沿岸生态环境趋于好转较明显,只有极少数地区出现退化现象。陕甘宁地区植被生态功能适宜年降水量在300~500 mm区间,当年降水量大于500 mm时,植被功能恢复能力会出现衰退趋势。在研究区,人类活动主要表现为正作用,只有1.65%表现为负作用较少,且为不显著负作用,分布零散。干旱区、半干旱区荒漠界线不稳定,容易造成荒漠化逆转的假象,误导人们对荒漠化逆转评价。因此,判断荒漠化逆转问题要在特定的时空尺度上,同时要结合当年的气候以及人类活动的因素影响进行分析。     

2000—2020年甘肃省植被覆盖特征及其对气候变化和人类活动的响应北大核心CSCD

甘肃省生态环境脆弱,是中国最早开展退耕还林工程的省份之一。厘清退耕还林工程时期的甘肃省植被覆盖时空变化特征及其对气候变化和人类活动的响应,对促进生态文明建设和实现可持续发展的战略具有重要意义。基于MODIS-NDVI数据,采用时间地区双向固定效应的广义相加模型定量研究植被覆盖变化对气候变化与人类活动的响应,辅以趋势分析、偏相关分析,对2000—2020年甘肃省NDVI时空变化特征进行分析。结果表明:(1)2000—2020年,甘肃省植被NDVI整体呈显著增加趋势,年平均增长速率为0.004。全省81.43%的地区植被呈显著改善趋势,1.08%地区呈显著退化,其余地区无显著变化。(2)甘肃省植被NDVI与降水的相关性大于气温;气温对植被NDVI起抑制作用,而降水对植被NDVI起非线性促进作用。(3)人类活动使植被NDVI增加的区域主要分布于陇中黄土高原和陇东黄土高原,贡献度为15.4%~48.6%;使植被NDVI下降的区域位于甘南、河西走廊及马鬃山地区。本研究结果可为评估退耕还林工程背景下甘肃省植被覆盖变化提供参考。     

1981-2010年气候变化和人类活动对内蒙古地区植被动态影响的定量研究

基于GIMMS NDVI以及MODIS NDVI数据,分析内蒙古地区1981-2010年的植被变化趋势,并结合气候、社会经济数据,以旗县为单位定量分析气候变化和人类活动对植被变化的影响,结果表明：①1981-2010年间,内蒙古地区植被变化具有典型的空间异质性,其中植被显著增加区域主要集中在西南部的阿拉善盟、鄂尔多斯市以及东部通辽市等地区,显著减少区域主要集中在北部的锡林郭勒盟以及东北部的呼伦贝尔市的部分地区;②对于植被显著增加区域,人类活动作用的影响面积最大,其次为气候因素,气候与人类活动的耦合作用也对植被增加有一定显著影响;内蒙古西部降雨量的增加、围封禁牧政策的实施以及农作物播种面积的增加为驱动植被增加的主要因素;③对于植被显著减少区域,人类活动的作用略大于气候因素;内蒙古中东部地区降雨减少以及近10年来部分旗县风速的增加是导致植被显著减少的重要气候因素;虽然人工造林、农作物播种面积会增加局部植被盖度,但在县域尺度不足以抵消干旱对植被生长的不利影响,反而会导致区域植被退化。     

气候变化和人类活动对干旱区植被生产力的影响

在全球变化的背景下，植被生产力发生了一系列的变化，如何定量的评估中国西北干旱区气候变化和人类活动对植被生产力的影响，对于应对气候变化，促进“一带一路”生态建设以及美丽中国建设具有重要的意义。以新疆为研究区，以植被净第一性生产力（NPP）作为评价指标，分析了2001—2016年气候变化和人类活动对植被恢复和退化的影响。结果表明：（1） 从2001—2016年，植被NPP有明显变化趋势的面积占植被覆盖区总面积的34.02%，其中30.58%的面积呈现恢复趋势，3.44%的面积呈现退化趋势，NPP平均每年增加634 Gg C·a^-1(Gg=10⁹ g)。（2） 由人类活动和气候变化引起植被恢复的面积占植被NPP变化总面积的42.03%和30.58%；在上述两个区域，NPP平均每年增加量分别为319 Gg C·a^-1和59 Gg C·a^-1。由人类活动和气候变化引起植被退化的面积占NPP变化总面积的57.63%和19.45%；其中，在上述两个退化区域，NPP平均每年分别减少68 Gg C·a^-1和7 Gg C·a^-1。（3） 不同植被类型中，人类活动对农作物、荒漠、草地、高山植被的恢复作用大于退化作用，对森林、灌丛、沼泽的退化作用大于恢复作用；气候变化对沼泽的退化作用大于恢复作用，对其他6种植被类型的恢复作用大于退化作用。总体上，人类活动是影响新疆植被恢复和退化的主要原因。     

2000—2015年中国荒漠化土地识别和监测

荒漠化是生态退化的极端表现形式,包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱区的土地退化。快速和准确地识别中国荒漠化地区,是防范和治理荒漠化的关键。针对2000-2015年我国陆地生态系统NPP的变化趋势、稳定性和荒漠化敏感性进行了综合分析,构建了识别荒漠化土地的技术方法。结果表明：（1）近16 a以来,我国内蒙古阴山以南、新疆天山以北、西藏阿里地区、长江以南大部地区,植被净初级生产力均出现了不同程度的下降趋势,且一半以上的区域处于植被生态系统不稳定状况;在全国56.2%的国土属于荒漠化敏感区内,上述区域容易受气候、自然条件、人为干扰等影响而发生荒漠化。（2）2000年以来,我国土地荒漠化退化区域面积约20.74×10⁴ km²,占国土总面积的2.16%。主要为五大分布区域,即内蒙古高原中部的典型草原和荒漠化草原区、新疆天山-阿尔泰山山地草原区、新疆塔里木河下游的温带荒漠和绿洲区、青藏高原的阿里-昆仑山高寒荒漠区、青海省的青南山高寒草原区。（3）荒漠化进程伴随有生产力下降、植被盖度降低和地表温度不断攀升的地表关键参数演变特征,荒漠化的形成受气候影响显著,降雨的减少是造成土地荒漠化进程突出的主要因素;人类活动、不合理的种植业、畜牧业等在一定程度上对土地荒漠化起到推动作用。     

质变和量变两种维度下新疆山区土地覆盖变化分析

山区是新疆主要的产流区,山区土地覆被变化对新疆经济发展和生态环境安全具有重要意义,但新疆山区的土地利用整体变化情况尚不太清楚。该文基于新疆1∶10万土地覆被类型数据和GIMMS 3 g植被指数数据,综合运用GIS空间分析和月平均、距平和趋势保留预置白处理方法及Mann-Kendall非参数趋势检验方法,提取与分析了新疆三大山区在1990—2010年土地覆盖类型转化和1982—2013年的植被覆盖变化情况,尝试从2个维度分析新疆山区土地覆被变化情况,探讨了植被覆盖的显著变化与土地覆盖类型之间的空间关系。结果表明:1)以土地覆盖类型转化为标志的新疆土地覆被质变情况发生比例很小,99%的土地覆被类型没有发生变化;2)新疆三大山区中均有大于35%的面积植被状态发生了不同方向上的显著变化,阿勒泰山区植被退化30.38%,植被改善4.07%,天山山区植被退化25.27%,植被改善18.26%,昆仑山山区植被退化33.69%,植被改善19.83%;3)发生退化的区域主要分布于人类活动干扰较强的低海拔及山前地区,且主要以草地和稀疏草地为主,阿勒泰山区草地退化面积占到总面积22.18%,天山山区稀疏草地和草地退化面积占到总面积18.88%;昆仑山区植被稀疏草地和草地退化面积占到总面积10.74%。研究结果说明从质变和量变二种角度的分析能够提供对山区土地覆被变化提供更全面的认识,在分析土地覆被变化的生态水文响应时应当给予综合考虑。     

近10 年陕甘宁黄土高原区植被覆盖时空变化特征

基于2000-2009 年MODIS-NDVI 植被覆盖指数, 采用线性趋势分析、Hurst 指数和偏相关系数等数理分析方法, 对陕甘宁地区“退耕还林还草”实施10a 来植被覆盖时空变化特征、影响因素及其未来变化趋势进行分析。结果表明:① 2000-2009 年陕甘宁地区植被覆盖呈现明显增加趋势0.032/10a, 远快于三北防护林工程区1982-2006 年植被覆盖平均增速0.007/10a;② 陕甘宁地区植被恢复具有阶段性, 整体呈“S”型增长, 具有两次明显的植被高恢复期;③ 陕甘宁地区植被恢复以轻微改善为主, 中度改善次之, 呈退化趋势区域比重较小(2.38%), 零星分布于宁南八县、定边东部、甘肃陇东的环县和镇原;④ 陕甘宁地区植被覆盖度逐年提高、生态环境持续改善是人类活动和气候变化共同驱动, 其中人类经济活动作用明显;⑤ 陕甘宁地区植被恢复具有一定的持续性, 未来大部分区域将持续改善, 退化区集中分布于陕北中东部、“彭阳-镇原”南部以及盐池北部。     

珠穆朗玛峰自然保护区植被变化分析

利用1981～2001 年美国NASA Pathfinder NOAA/NDVI 数据, 以1∶100 万植被图为基础, 结 合气温降水资料、DEM数据和2000 年人口空间化数据, 研究了珠穆朗玛峰自然保护区植被变化 空间格局和海拔梯度特征及其影响因素。结果表明: ①1981～2001 年珠峰自然保护区植被变化以 稳定为主, 有5.09%的区域发生严重退化, 13.34%的区域发生退化, 54.31%的区域保持稳定, 26.31%的区域变好以及0.95%的区域植被显著变好。退化和严重退化区域主要分布在保护区南 部, 国境沿线; 植被变好地区集中分布在保护区北部, 雅鲁藏布江南岸。稳定区域位于退化区域和 变好区域之间。植被退化区域主要分布在海拔2400m ~ 4000m 带上。②针叶林、针阔混交林和灌 丛构成了区域植被退化的主体。③从空间上看, 主要是气温变化对植被变化有影响。在海拔梯度 上, 气温变化和坡度共同影响植被变化。④在珠峰自然保护区内, 人类不合理的资源利用方式造 成了部分地区的植被退化。     

气候变化和人类活动对盐池县植被净初级生产力的影响

为定量区分退耕还林还草背景下北方典型农牧交错带植被变化过程中气候变化和人类活动的相对贡献率,以宁夏盐池县2000—2020年植被变化为研究对象,基于MODIS13Q1-NDVI数据、地表覆盖数据和气象数据,采用Thornthwaite纪念模型和CASA（Carnegie-ames-stanford approach）模型分别估算了逐年的潜在净初级生产力（Potential net primary productivity, PNPP）和实际净初级生产力（Actual net primary productivity, ANPP）。综合运用趋势分析、相关分析和差值比较法分析了2000—2020年盐池县净初级生产力（Net primary productivity, NPP）时空变化特征及其驱动力,并定量确定了气候因子和人类活动对盐池县植被变化的相对贡献率。结果表明：（1） 在2000—2020年盐池县NPP总体呈上升趋势,但存在着显著的空间异质性,主要表现为植被NPP改善区面积远大于NPP退化区面积,且改善或退化程度也存在显著的空间分异。植被改善区主要分布于荒漠、荒漠草原等退耕还林还草工程区域和灌溉区,而植被退化区则分布于荒漠和荒漠草原的边缘地带。（2） 植被变化归因分析表明,在植被改善区,气候变化和人类活动共同主导驱动了植被的改善,但气候变化的相对贡献率（59.77%）大于人类活动的相对贡献率（40.23%）,而在植被退化区,人类活动的相对贡献率（91.77%）则显著高于气候变化的相对贡献率（8.23%）。（3） 驱动力分析表明,研究区植被NPP变化与降水量呈显著正相关,而与气温的相关性较弱;而人类活动是驱动植被退化区NPP下降的主要原因,但负向影响力有所减弱。总体而言,气候变化是植被改善区的主要驱动力,而人类活动是植被退化区的主要驱动因素,两者共同作用则使盐池县整体生态环境得以改善。     

2000—2019年中国西北地区植被覆盖变化及其影响因子

中国西北地区土地荒漠化问题严重,生态环境脆弱。厘清该地区植被覆盖时空变化特征及影响因子,对生态环境保护具有重要意义。基于MOD13A3数据,通过最大值合成法处理获得2000—2019年归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）时序数据,采用趋势分析、Hurst指数法及地理探测器对研究区植被覆盖的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明：（1）2000—2019年,研究区植被覆盖整体呈增长趋势,NDVI年增长速率为0.0027（P<0.05）,均值为0.252。空间分区年增长速率有差异,黄河流域片区（0.0062）>半干旱草原片区（0.0026）>内陆干旱片区（0.0018）。（2）研究区植被覆盖呈增长趋势的面积占55.77%,退化区域占3.76%,增长的土地利用类型以耕、林、草地为主。植被覆盖变化趋势具有持续性的区域面积占总面积的31.87%,其中持续性改善面积（17.04%）大于持续性退化面积（1.27%）,黄河流域片区增长情况及持续性增长情况最优。（3）影响植被覆盖空间分布的主要因子按影响力依次为降水、气温、日照、相对湿度,但对各分区的影响程度略有差异。黄河流域片区、内陆干旱片区空间分布受降水影响最大,半干旱草原区受日照影响最大。（4）研究区植被覆盖变化以自然因子与人类活动共同驱动为主,自然因子对植被生长的促进作用大于人类活动,且自然因子对植被覆盖变化的贡献率更高。本研究结果可为评估气候变化背景下西北地区生态环境变化提供参考。     

1987-2008年额济纳绿洲土地覆被变化及其驱动机制

采用1987、1999年和2008年3期TM卫星数据, 对额济纳绿洲2000年黑河分水前后土地覆被变化进行了研究, 并分析了额济纳绿洲土地覆被变化的驱动因素。结果表明:(1)从不同覆盖等级的面积变化来看, 额济纳绿洲的主体是中植被覆盖区。1987-1999年额济纳绿洲的植被呈退化趋势。2000年黑河分水后至2008年, 额济纳绿洲植被退化的趋势已得到缓解。(2)从不同土地利用类型的面积变化来看, 额济纳绿洲的主体是戈壁。1987-1999年额济纳绿洲植被退化, 荒漠化趋势明显。2000年黑河分水后至2008年, 植被有所恢复, 退化趋势得到了遏制。(3)影响土地覆被变化的主要有3类因素。第一主成分与人为因素密切相关, 说明过去的十几年额济纳绿洲的土地覆被变化主要受到人类活动影响。第二主成分与地表径流量、年降水量、年均风速有较大的相关, 第三主成分与地下水埋深有较大的正相关, 表明气候因素对额济纳绿洲的土地覆被变化也有一定程度的影响。根据以上结果, 提出应对策略:(1)保证来自中上游的地表径流供给;(2)合理利用地下水资源;(3)增加技术支持, 实现宏观调控。     

植被NDVI对城市扩展及气候变化的响应——以西安及其附近区域为例

植被 NDVI 对城市扩展及气候变化响应研究,对于科学评估区域生态环境变化及调整与约束人类活动具有重要理论和现实意义。以西安及其附近区域为例,基于区域土地利用、MODIS NDVI、气温和降水数据,分析了植被 NDVI 对城市扩展及气候变化的响应,结果表明：（1）2000-2014 年研究区植被 NDVI 变化过程划分为2000-2007 年的显著增加阶段和2007-2014 年的显著减少阶段,前者主要分布于区域北部黄土高原、南部秦岭北坡,后者主要分布于区域中部关中平原尤其是西安及其附近区域。（2）2000-2015 年研究区建设用地增加1 428.27 km² ,建设用地增加区域植被 NDVI 呈显著减少趋势。（3）研究区植被 NDVI 与年降水量的相关性高于年平均气温,同时西安及其以南区域植被 NDVI 与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,反映出城市扩展等人类活动对植被 NDVI 变化的影响超过了气候变化的影响。研究结果表明植被 NDVI 总体受气候变化控制,但局部受人类活动影响更为严重,并且植被 NDVI 对气候变化的响应表现出波动性,而对城市扩展表现出线性减少趋势性,为通过植被 NDVI 变化区分自然因素与人为因素对环境影响提供了可能。     

Spatiotemporal Pattern and Driving Force Analysis of Vegetation Variation in Altay Prefecture based on Google Earth Engine

Quantitative evaluation and driving mechanism analysis of vegetation dynamics are essential for promoting regional sustainable development. In the past 20 years, the ecological environment in Altay Prefecture has changed significantly due to global warming. Meanwhile, with increasing human activities, the spatiotemporal pattern and driving forces of vegetation variation in the area are uncertain and difficult to accurately assess. Hence, we quantified the vegetation growth by using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) on the Google Earth Engine (GEE). Then, the spatiotemporal patterns of vegetation from 2000 to 2019 were analyzed at the pixel scale. Finally, significance threshold segmentation was performed using meteorological data based on the correlation analysis results, and the contributions of climate change and human activities to vegetation variation were quantified. The results demonstrated that the vegetation coverage in Altay Prefecture is mainly concentrated in the north. The vegetation areas representing significant restoration and degradation from 2000 to 2019 accounted for 24.08% and 1.24% of Altay Prefecture, respectively. Moreover, spatial correlation analysis showed that the areas with significant correlations between NDVI and temperature, precipitation and sunlight hours accounted for 3.3%, 6.9% and 20.3% of Altay Prefecture, respectively. In the significant restoration area, 18.94% was dominated by multiple factors, while 3.4% was dominated by human activities, and 1.74% was dominated by climate change. Within the significant degradation area, abnormal degradation and climate change controlled 1.07% and 0.17%, respectively. This study revealed the dynamic changes of vegetation and their driving mechanisms in Altay Prefecture, and can provide scientific support for further research on life community mechanism theory and key remediation technology of mountain-water-forest-farmland-lake-grass in Altay Prefecture.     

黔桂喀斯特山区年NDVI变化的影响因素研究

喀斯特山区是中国典型的生态脆弱区,区内的植被极易发生退化,且退化后难以恢复。论文采用逐步多元回归、相关性分析和残差分析等方法,探讨了黔桂喀斯特山区气候变化特征及其NDVI变化的影响因素。结果表明：2002—2015年研究区气候变化呈现暖湿化趋势,但变化并不显著,年降水量和年均温变化分别介于-15.6~25.6 mm/a和-0.08~0.06 ℃/a之间,年均增速分别为7.9 mm/a和0.000 35 ℃/a。过去14 a内,气候变化是影响NDVI变化的关键因素(贡献率约95%),其中降水对植被NDVI的影响大于气温。残差分析表明,近14 a来黔桂喀斯特山区NDVI残差和NDVI残差趋势的均值分别为0.03和0.0007/a,说明人类活动的正效应呈上升趋势。城市化的进程使得大量耕地、林地被建设用地占用,在毕节、安顺、贵阳以及河池、柳州、百色一带,人类活动对植被NDVI变化呈较明显的负效应,但是在六盘水、黔西南自治州、遵义和来宾,由于一系列生态还林工程的实施,人类活动则表现为正向影响。     

中国南方地区土地退化动态变化及人类活动影响

中国南方典型研究区50 年代和80 年代土地退化的对比分析表明, 近几十年来, 不同人类活动地区土地退化变化呈现出各自不同的特点, 土地退化发展最严重的地区既不是人口密度较小和经济较落后的基岩山区,也不是人口密度大、经济发达和土地开垦程度高的低丘岗地区, 而是人口增长速度较快, 经济不够发达的低山丘陵地区。     

基于时序Landsat的油区环境要素时空演变特征分析——以克拉玛依油区为例

戈壁荒漠区生态环境脆弱,工业化进程中的环境风险高,及时获取工业化进程中基础环境要素演变有助于监控潜在的环境风险。以克拉玛依油区为例,通过遥感获取更大区域的植被和陆表水分布时序特征,分析工业化进程中区域环境要素时空变化特征及其对周边区域环境的影响。利用1977-2016年Landsat和MSS数据,基于NDVI和湿度反演陆表植被和水域覆盖,通过回归分析和复现率获取植被和陆表水分布的时序特征,结合区域内月平均陆表温度和降水信息,分析环境要素时空演变趋势。结果表明：城镇工业区植被覆盖总体改善,存在局部的植被覆盖退化区;研究区内大区域植被覆盖呈明显持续改善,陆表水分布环境稳定,区域环境要素的时空演变表现出不同的阶段性特征;区域环境要素时空演变的空间分布格局体现与人类活动的高相关性,人类活动是区域内环境要素改变的重要影响因素。城镇工业化进程中局部的环境要素退化难以避免,合理规划人类活动,可以促进大区域环境与工业化进程的协调发展,遥感技术可以监测工业化进程与区域环境演变的相关性。     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据，采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法，分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明：(1) 塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势，以2008年为转折存在明显阶段变化。(2) 植被分布存在明显地域差异，“北高南低，西高东低”，植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3) 全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区，植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4) 气温和降水量对[WTBX]NDVI[WTBZ]的综合影响从东北向西南逐渐增强，且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

近20 a新疆南部植被覆盖度时空特征及对气候因素的响应——以塔什库尔干塔吉克自治县为例

植被覆盖度是反映生态环境质量的评价指标,掌握植被覆盖度的变化有助于实现生态文明建设与区域农牧业规划及生态环境保护。基于2001—2020年归一化植被指数（Normalization difference vegetation index,NDVI）,以耕地、林地、草地植被类型为研究对象,采用混合像元二分模型计算植被覆盖度,应用空间稳定性分析、Sen+Mann-Kendall空间趋势分析、线性回归等方法,分析塔什库尔干塔吉克自治县植被覆盖度的时空特征;同时,结合气温、降水量数据,利用Spearman相关分析、GIS空间分析等方法,分析气候因素对植被覆盖度的影响。结果表明：（1） 近20 a植被覆盖度以中植被覆盖区为主,植被覆盖度减小了4.79%。（2） 植被覆盖度的空间稳定性波动较小,以波动变化（37.3%）、中等波动变化（32.7%）为主;植被覆盖度呈显著减少和不显著减少面积分别占总面积的3.8%、54.5%。（3） 耕地、林地、草地植被状况均呈现不同程度的轻微退化,在植被覆盖度上分别减少了4.57%、6.32%、4.24%,在空间稳定性上,不显著减少分别为51.28%、54.48%、52.29%。（4） 2001—2020年耕地比林地、草地空间稳定性和退化程度更为稳定和缓慢,林地退化比耕地、草地严重。研究区植被覆盖度变化较小,呈微弱下降趋势,人类活动是影响植被生长的主要因素。