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。     

内蒙古草原NPP时空变化及驱动力

植被净初级生产力（NPP）及驱动力分析是全球变化研究的核心内容。以1982—2015年内蒙古草原为研究对象,基于GIMMS NDVI3g、ERA5气象和草原类型数据,采用CASA模型生成年草原NPP。综合运用趋势分析、偏相关、复相关及残差分析法探讨1982—2015年草原NPP变化趋势,并定量确定气候因子和人类活动对草原动态变化的影响程度。结果表明：（1）内蒙古1982—2015年NPP极显著和显著增加的草原面积占草原总面积的11.76%、18.92%。NPP极显著和显著减少的草原面积占草原总面积的4.26%、8.08%。草原NPP增加的面积大于减少的面积,草原处于恢复状态。（2）内蒙古草原92.87%的区域NPP与气候因子之间表现出很好的相关性,气温驱动、降水驱动和降水、气温复合驱动分别占总面积的2.06%、70.71%和20.11%,气候变化对3种草原影响程度荒漠草原>典型草原>草甸草原。（3）人类活动对草原NPP也产生很大影响。其中起到正向作用通过显著性检验（P<0.1）的区域占草原总面积的41.12%,起到负作用（P<0.1）的占5.34%。综上所述,1982—2015年内蒙古草原总体处于恢复状态,在气候和人类活动共同作用下生态环境得到了极大改善。     

2000-2012年中国北方草地NDVI和气候因子时空变化

利用2000-2012年的MODIS NDVI数据,结合中国北方187个气象基准站年均温度和年降水量资料,对2000-2012年中国北方草地NDVI的时空变化特征和同期年均温度、降水量动态变化进行了分析。结果表明:(1)草地NDVI无明显变化的区域占北方草地总面积的64.35%,以荒漠草地为主;草地退化区域的面积(占北方草地总面积的23.97%)大于改善区域的面积(占北方草地11.68%)。(2)NDVI变异系数分析结果表明,2000-2012年以来中国北方草地68.37%区域呈稳定状态。其中,荒漠草地植被变异性较小,处于相对稳定状态的草地占其总面积的79.73%;而灌丛草地和典型草地的变异性较大,变化显著的草地分别占其草地面积的41.55%和45.92%。(3)北方草地区中,54.04%的区域年均温度呈升高趋势,大于温度呈降低趋势的区域,温度升高幅度最大为0.159 ℃·a^-1;年降水量呈增加趋势的面积达71.01%,远大于呈减少趋势的面积,降水量增加的最大幅度为23.29 mm·a^-1。     

青藏高原高寒草地总初级生产力变化的驱动机制及其对草地分类管理的启示（英文）

气候变化和人类活动对植被生产力的相对贡献尚未有足够的认识。本研究基于过程模型模拟了2000–2015年气候因子主导的青藏高原高寒草地的总初级生产力(GPPp),并将MODIS的总初级生产力作为人类活动和气候变化共同作用下的总初级生产力(GPPa)。人类活动消耗的总初级生产力(GPPh)等于GPPp减去GPPa。约75.63%和24.37%面积的GPPa分别表现为增加和减少趋势。气候变化和人类活动分别主导了约42.90%和32.72%面积的GPPa的增加。相反,气候变化和人类活动分别主导了约16.88%和7.49%面积的GPPa的减少。草甸的GPPp和GPPh的变化趋势的绝对值分别大于草原的GPPp和GPPh的变化趋势的绝对值。所有海拔的GPPp的变化都大于GPPh的变化,当海拔≥5000m(草甸)、4600m(草原)或4800m(草甸+草原)时,GPPp和GPPh都表现为降低趋势,这表明气候变化主导着海拔5000 m(草甸)、4600 m(草原)、4800 m(草甸+草原)以下的GPPa,而人类活动的减少主导着海拔5000 m(草甸),4600 m(草原)、4800 m(草甸+草原)及其以上海拔的GPPa。因此,GPPa变化的原因随着海拔、区域和草地类型的变化而变化,草地应该采用分类管理。     

纵向岭谷区生态环境对气候变化的适应性评价

通过建立纵向岭谷区生态环境对气候变化的适应性评价指标体系,构建纵向岭谷区生态环境对气候变化适应性的综合评价模型,并根据评价结果对纵向岭谷区生态环境适应性的空间分布特点做出分析。研究表明：纵向岭谷区生态环境对气候变化适应性的总体状况一般,生态环境适应性好和较好的类型区面积仅占了纵向岭谷区总面积的40.37%,主要分布在南部海拔相对较低、自然地理环境条件优越,以及人类活动向有利于生态恢复方向发展的地区;适应性较差和差的类型区面积占了全区总面积的59.63%,主要分布在北部高寒山区,植被破坏严重、相对贫困的地区。因此对该地区应加大生态环境建设力度,防止生态环境的进一步退化,提高对气候变化以及其他外界干扰的适应性。     

青海高原冻土退化驱动因素的定量辨识

利用G IS技术、主成分分析和关联度等定量方法,分析了1981~2000年青海高原冻土退化的空间特征。研究表明:1981年以来青海高原冻土呈现出多年冻土减少、季节冻土增加的总体退化趋势,其中季节冻土由1981~1985年占全省总面积的37.5%增加到了1996~2000年的41.7%;在人为活动和气候变化对季节冻土退化的驱动作用当中以人类活动的作用更为显著,气候变暖是造成季节冻土退化的主导气候因素。     

1980-2000年中国LUCC对气候变化的响应

基于中国1980~2000年气候数据及两期土地利用/土地覆盖 (LUCC) 数据,利用Holdridge 植被生态分区模型、重心模型及土地利用程度模型,分析气候变化及人类活动对中国植被覆盖及土地利用的影响程度及变化趋势。1980~2000年间,中国大部分地区温度升高,降水增多。气候变化不仅影响了中国植被群落分区,更进一步影响了植被群落的生长状况;东北、华北、内蒙古高原等区域未利用土地型向草地和灌木生态类型转换,草地和灌木型生态类型向林地和耕地型转换;又因为1980~2000年间中国经济的发展,东部沿海区域城市乡村建设用地及交通用地的增多,使土地利用类型由农业耕地型向建设用地型发展,导致土地利用程度指数的升高。气候变化及经济发展的双重作用,导致中国土地利用程度重心20年来向东北方向移动了54 km,东西方向土地利用程度偏移强度,气候占81%,人类活动占19%,南北方向土地利用程度偏移强度,气候占85%,人类活动占15%。     

近25年呼伦贝尔地区草地变化时空分布特征分析

草地变化是中国北方草原面临的主要生态问题~([1])。我国有4亿hm2不同类型的草地,其中90%以上处于不同程度退化之中~([2][3])。本文选取内蒙古呼伦贝尔地区为研究区,采用了中科院地理科学与资源研究所的土地利用数据,在GIS的空间分析及数理统计学方法,分析了呼伦贝尔地区草地变化时空分布特征分析。研究结果表明:呼伦贝尔草地生态系统的分布面积约占呼伦贝尔地区总面积的40%。呼伦贝尔地区高、中、低覆盖度草地分别占草地生态系统总面积的54%、38%和7%。1990年至2000年草地资源转出的总面积为3783.55km~2、转入总面积为2699.55km~2,这样看来草地的总共减少了2023.88km~2。2000年至2015年间草地资源的变化不大且相反,其草地资源的转处面积为1662.82km~2、转入面积为1699.99km~2,草地资源的面积反而增加了37.17km~2。     

云南省生态环境脆弱性评价研究

通过建立云南省生态环境脆弱性评价指标体系和利用德尔菲调查方法确定评价因子权重,构建了综合评价模型.研究表明:云南省生态环境处于轻度脆弱的类型区面积仅占该省总面积的19.62%,主要分布在中部、南部自然地理环境条件优越,以及人类活动向有利于生态恢复方向发展的地区;中度脆弱性的类型区面积占了总面积的32.02%:强度和极强脆弱的类型区面积占了总面积的53.63%,主要分布在北部高寒山区,以及植被破坏严重、相对贫困、生态系统处于退化的地区.因此,对强脆弱性地区要加大生态环境建设力度,防止生态环境的进一步退化,降低对外界干扰的脆弱性.     

1975-2010年石羊河流域绿洲时空演变研究

应用RS和GIS技术,以石羊河流域绿洲为研究对象,对1975 2010年流域绿洲的时空动态变化进行了监测,并结合气候变化、地表径流量和人类活动等资料探讨了绿洲变化的原因.结果表明:近35年来,石羊河流域绿洲整体规模呈波动变化的趋势,1975、1990、2000年和2010年,流域绿洲总面积分别为7 563.06、7 730.62、7 131.56 km2和7 459.43 km2.通过分析绿洲与荒漠面积之间的转化发现绿洲主要经历了“绿洲化-荒漠化-再绿洲化”的过程,绿洲面积缩小了103.63 km2.绿洲内部耕地、城镇居民地和水域面积增加,而林地和草地面积缩小.绿洲的变化受自然因素和人类活动的共同作用,但人口数量的增加、经济的发展以及地表径流的变化对绿洲演变的影响更为显著.     

河西走廊绿洲面积动态及其驱动因素

绿洲是干旱区脆弱生态体系中由人类活动与自然因素综合作用形成的、能够为人类生存与发展提供物源基础和生态服务功能的重要地理单元，其动态变化能够反映区域内生态、经济以及社会的演替方向。以第四次和第五次全国荒漠化和沙化监测数据为基础，结合同期气象与人类活动数据，应用转移矩阵与灰色关联度分析法，分析了河西走廊绿洲土地利用类型的转移规律和环境因素对绿洲动态变化的影响程度。结果表明：（1）研究时段内，河西走廊绿洲内部土地利用类型动态转移明显，相互间转化剧烈的地类包括耕地、居民工矿交通用地、有林地、灌木林地和草地；（2）河西走廊5个地级行政区绿洲面积均呈增加趋势，增加幅度最大的为嘉峪关市（51.97%），最小的为武威市（3.68%）；（3）驱动河西走廊5个地级行政区绿洲面积动态变化的主导因子与农耕产业关系密切，预示河西走廊水资源利用与农业生产效率仍需提高。     

内蒙古呼伦贝尔草原湖泊变化研究

内蒙古呼伦贝尔地区湖泊数量多,面积大,占内蒙古湖泊总面积的58%。近年来该地区湖泊趋于萎缩,但是已有研究主要关注大型湖泊,缺乏对该地区湖泊整体,尤其是小型湖泊(<1 km²)的研究。通过利用Landsat系列(TM、ETM+、OLI)卫星数据,参照该地区湖泊图集、湖泊名录以及Google Earth高清影像,分析了1986—2017年呼伦贝尔草原地区湖泊数量和面积变化;在此基础上结合气候和人类活动资料,讨论湖泊变化的影响因素。研究表明:近30 a呼伦贝尔地区湖泊显著萎缩,其中变化最为剧烈的是小型湖泊,新增5个,干涸19个,总面积减小超过30%。2000年前各类型湖泊面积均有增加,1998年降水量最大,湖泊面积相应达到峰值;2000—2010年湖泊面积呈萎缩趋势;2010年以后有所回升。将湖泊面积与气候条件(气温、降水量、潜在蒸散量)及人为活动因子(放牧强度、原煤产量、有效灌溉面积)进行相关分析发现,湖泊面积变化主要受人类活动的影响,气候变化的影响相对较小。     

辽西大黑山生态修复区土地利用格局变化及驱动力

生态修复区土地利用与覆盖变化是区域环境变化研究的重要内容,可为水土保持生态修复措施的调控及效益定量评价提供依据。以辽西大黑山生态修复区2000年、2005年和2010年的Landsat TM遥感影像为基础数据,基于Erdas Imagine遥感软件和ArcGIS技术平台,利用土地利用动态度、土地利用程度综合指数和转移矩阵等指标,对研究区土地利用格局的动态变化进行了定量分析,并探讨了其变化的驱动力因素。结果表明:1.10 a间,耕地保持面积最大,其次是林地和草地;耕地和未利用土地占总面积比例分别减少了28.43%和44.32%,林地、草地、城镇村及工矿交通、水域及水利设施用地占总面积比例分别增加了83.68%、10.75%、21.07%和162.74%。2.2000—2005年,林地的土地利用变化幅度最大,为12.42%,其次为未利用土地和草地;2005—2010年,水域及水利设施用地的土地利用变化幅度最大,为24.82%,其次是草地、未利用土地和耕地。3.研究区土地利用程度和开发强度处于中等偏上水平,2000—2005年土地利用处于发展期,2005—2010年土地利用处于调整期;土地利用类型的转入和转出主要发生在耕地、林地和草地之间。4.水土保持生态修复和退耕还林等生态建设项目的实施,可以较大程度地改变微地貌、减少地表坡度、提高植被盖度,在短时间使土地利用的空间分布发生较大变化,是其土地利用格局变化的主要驱动力因素。     

黄河流域2000—2020年土地沙漠化遥感监测及驱动力分析

黄河流域是国家生态安全的重要屏障,其沙漠化治理是夯实流域高质量发展基础的关键环节。在2000年以来中国北方沙漠化整体逆转的背景下,本研究对黄河流域2000—2020年的沙漠化过程进行了遥感监测,并采用定量方法揭示了驱动流域沙漠化过程的主要因素及其相对贡献率。结果表明：（1）黄河流域的沙漠化土地主要集聚在流域中上游,且以中度和重度沙漠化土地为主;2000—2020年流域沙漠化土地净减少7 529 km2,减少了5.6%,其中,极重度沙漠化土地持续减少了47.1%,而轻度、中度和重度沙漠化土地有所增加,且增加趋势于2010年后明显放缓;空间上,沙漠化土地进一步向流域上游缩聚。（2）沙漠化逆转区在流域内分布广泛,面积为35 542 km2,占比26.5%;沙漠化发展区分布相对零散,面积为2 823 km2,占比2.1%;沙漠化逆转与发展分别以向较其自身沙漠化程度轻一级和重一级的沙漠化土地的转移为主,且2010年后转移趋势同样明显放缓。（3）黄河流域2000—2020年的沙漠化动态区内,由气候变化和人类活动共同驱动的面积占比为89.67%,由单独的气候变化和单独人类活动驱动的面积占比分别为7....     

1975～2009年锡林郭勒盟生态系统宏观格局及其动态变化

基于MSS、TM、ETM+以及HJ-1等遥感影像,构建内蒙古锡林郭勒盟1975~2009年长时间序列生态系统宏观结数据库,分析区域生态系统空间分布格局、动态变化及驱动机制。研究表明:①草地生态系统是锡林郭勒盟主体生态系统,草地占全区总面积比例始终在86%以上。②锡林郭勒盟生态系统演变过程明显以2000年为界:2000年前草地生态系统持续、加速萎缩,荒漠、农田等生态系统不断扩张;2000年后草地生态系统萎缩迅速得到遏制和逆转,农田和荒漠等生态系统扩张趋势也得到遏制。③区域气候变化及人类土地利用活动对生态系统演变有显著加速和减速作用。     

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。     

1981-2015年新疆生产建设兵团植被生长变化特征

新疆生产建设兵团的农垦事业为新疆的经济发展和社会稳定做出了重大贡献,研究其植被生长变化特征对于评价当地农垦发展和生态环境状况具有重要意义。采用1981-2015年GIMMS-NDVI和MODIS-NDVI数据对新疆生产建设兵团植被生长时空状况进行了研究,结果显示：（1）兵团植被在年内生长变化方面与气温变化趋势相一致;年际变化方面,NDVI在2007、2008、2010、2012年和2013年相对较高,1982-1986年和1989年相对较低;年代际变化方面,植被生长在20世纪80年代相对较差、90年代次之、2000-2009年相对较好、2010-2015年最好。（2）空间格局差异方面,植被生长状况呈变差趋势的面积占总面积的37.69%,主要分布在各团场驻地建筑区,植被生长状况趋于改善的面积占总面积的62.31%,主要分布在团场驻地周边地区;兵团植被生长状况以轻度、中度和特重度波动改善为主,分别占总面积的17.29%、15.55%和12.35%,重度和特重度波动退化面积最小,仅占总面积的5.12%和2.11%。     

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。     

气候变化和生态建设对秦岭—淮河南北植被动态的影响

论文基于2000—2019年秦岭—淮河南北MODIS-NDVI植被覆盖数据,对中国南北过渡带植被时空变化进行分析,并探讨植被动态变化驱动因素。结果表明：① 在趋势变化上,2000—2019年秦岭—淮河南北植被显著恢复。其中,秦巴山区植被恢复面积占比最高,其次是巫山山区和关中平原;植被退化区面积占比仅为6.4%,主要分布于长三角城市群。② 在气候因素上,NDVI变化与气温显著相关(P<0.05)面积占比为9.1%,低于降水(13.1%)和日照时数(14.5%)显著区域,无显著相关区域分布面积最广,说明在关键生长季(5—9月),区域水热条件较好,植被年际波动受气候变化影响区域较少。③ 在驱动因素上,受气候因素和生态建设驱动绿化占比分别为19.2%和30.0%,其中,生态建设驱动绿化区与秦巴山区、大别山生态修复工程,川东、长江中下游撂荒地空间格局一致,说明耕地转为生态用地是区域植被快速恢复的主要原因。研究结果对量化湿润—半湿润地区植被驱动因素,优化生态建设评估模型具有启示意义。     

气候变化和人类活动在榆林市荒漠化过程中的相对作用

针对已有研究的不足,提出一个集成时序和空间两方面特征的植被-气候时空关系统计模型,并用来在栅格尺度上定量区分陕西省榆林市荒漠化动态中气候变化和人类活动的相对作用。结果显示,1986-2000年,榆林市荒漠化发展主要发生在南部丘陵沟壑区,逆转主要发生在北部风沙草滩区,这一空间格局特别明显且在研究期内没有发生根本改变。从第1时段(1986-1990年)至第2时段(1991-1995年),荒漠化整体上处于发展状态,且无论是荒漠化发展区还是逆转区,人类活动的作用均占据绝对主导地位,分别为98.7%和101.4%,气候变化的作用甚微;从第2时段(1991-1995年)至第3时段(1996-2000年),荒漠化过程整体上达到稳定态势,在荒漠化发展区,气候变化和人类活动的作用基本相当,分别为46.2%和53.8%,而在荒漠化逆转区,人类活动的作用达到了119.0%,气候变化的作用则为-19.0%。另外,气候变化和人类活动的相对作用有很大的空间异质性。