2000-2013年三江源植被NDVI变化趋势及影响因素分析

基于2000-2013年三江源MODIS NDVI数据,本文系统地分析了三江源植被生长季累计NDVI的时空变化特征,并结合三江源生态保护与建设工程实施的相关统计数据,探讨了人类活动对三江源植被变化的影响,最后通过气候因子与生长季累计NDVI的相关性分析,揭示了影响三江源不同地区植被变化的主要气候限制因素。结果表明,2000-2013年三江源植被NDVI整体上呈增加趋势,NDVI明显增加的区域面积比例达17.84%,主要分布于研究区的西部和北部;明显减少的区域仅占0.78%,多零星分布于研究区中部;NDVI变化稳定或没有显著变化趋势的区域面积比例为59.64%,主要位于研究区东部和南部。三江源生态保护与建设工程的实施虽然促进了植被恢复,但对区域植被整体变化的影响有限,研究时段内区域植被整体好转主要受气候因素控制。西部长江源区的植被生长主要受气温影响,东北部黄河源区主要受降水制约,南部澜沧江源区降水和气温的限制性均不明显。     

草地覆盖度变化对生态系统防风固沙服务的影响分析——以内蒙古典型草原区为例

锡林郭勒盟为我国北方典型草原区,草地的退化与恢复影响生态系统的防风固沙服务功能。为了便于制定区域生态恢复的防治措施,实现草地生态系统的可持续发展与防治土壤风蚀危害,本文基于气象、遥感数据,运用RWEQ(Revised Wind Erosion Equation)模型,结合锡林郭勒盟的草地覆盖度变化对20世纪90年代以来的防风固沙服务功能的时空变化趋势进行了定量评估,并分析了草地覆盖度变化对防风固沙服务功能的影响。研究表明:锡林郭勒盟土壤风蚀以微度和轻度侵蚀为主,主要集中在植被盖度较高、降水相对较多,风场强度相对较低的东部、中部和南部地区;中度以上区域主要集中在西部的荒漠草原区与浑善达克沙地区,且侵蚀面积随侵蚀强度的增加而递减;防风固沙服务功能量的分布趋势与土壤风蚀模数的分布趋势基本一致;防风固沙服务功能保有率的分布特征与植被盖度的分布特征基本一致,表现为由西北到东南逐渐增加的趋势;在气候暖干化背景下,受京津风沙源治理工程实施的影响,以微度和轻度侵蚀为主的草地覆盖度减小区转为以微度和轻度为主的覆盖度增加区,轻度和中度以上侵蚀为主的草地覆盖度减小区转为基本持衡区;草地覆盖度的降低与增加对土壤风蚀的加剧和抑制作用明显,大部分地区的防风固沙服务功能保有率的下降(提升)与风蚀季节草地覆盖度的减小与提升呈显著正相关(r0.6,p0.05)。     

森林过火区植被遥感参数的变化与恢复特征分析

遥感技术可以快速、准确地监测森林火灾火烧迹地的植被遥感参数变化,分析植被对火灾的响应与恢复特征,为防灾减灾决策提供科学依据。本文首先基于森林火灾前后的Landsat5 TM数据,利用差分归一化燃烧指数（the Differential Normalized Burn Ratio,dNBR）来提取2009年澳大利亚维多利亚州火烧迹地的范围,计算过火区面积及火烧强度;其次基于时间序列的全球地表特征参量（Global Land Surface Satellite,GLASS）产品中的叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）、吸收光合有效辐射比例（Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation,FAPAR）数据,利用距平分析法对比不同火烧强度过火区植被与未过火区植被受森林火灾的影响状况与植被恢复特征。结果表明,森林火灾发生后,LAI、FAPAR值迅速降低,火烧强度越大,LAI、FAPAR下降程度越大,高火烧强度过火区的LAI、FAPAR最大降幅分别为中火烧强度、低火烧强度过火区的1.2、1.3倍;随时间推移,LAI、FAPAR值逐渐上升,在2-3年内恢复至未过火区水平。LAI、FAPAR恢复至未过火区平均水平的时间与森林火灾规模、火烧强度密切相关：维多利亚州森林火灾过火区域中大过火斑块、高火烧强度林地的植被遥感参数恢复时间相比小过火斑块、低火烧强度林地滞后1-2年。植被遥感参数LAI、FAPAR能很好地反映过火区植被的受损状况及恢复过程。     

青海湖流域植被盖度时空变化研究

高寒区植被变化一直是气候和生态学领域关注的热点问题。本研究基于MODIS NDVI数据计算的植被覆盖度数据和高分辨率气象数据,分析了青海湖流域2001-2017年植被覆盖度分布格局及动态变化,探讨了其对气候变化、人类活动和冻土退化的响应。结果表明：① 近十几年青海湖流域植被覆盖度整体表现为增加趋势,不同植被类型增幅存在差异性,草地增幅最大,达到6.1%/10a,其它植被类型增幅在2%~3%/10a之间;② 流域局部地区仍存在植被退化现象,研究期植被退化面积表现为先增加后减小的变化趋势。2006-2011年重度退化区集中在青海湖东岸,2011-2017年重度退化区集中在流域的西北部,这些区域是青海湖流域荒漠分布区,植被覆盖度较低,是今后生态恢复需重点关注的区域;③ 气候变化是流域植被覆盖度变化的主导因素,气候变化对青海湖流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为84.21%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为81.84%、87.47%和75.96%;④ 人类活动对流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为15.79%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为18.16%、12.53%和24.04%,环青海湖地区人类活动对植被恢复有促进效应,在青海湖流域北部部分地区人类活动的破坏力度仍大于建设力度;⑤ 冻土退化对青海湖流域草甸和灌丛植被覆盖度变化影响很小,主要影响草原植被覆盖度变化,冻土退化造成草原植被覆盖度增长速率减小了1.2%/10a。     

准格尔旗植被覆盖度变化的时间序列遥感监测

准格尔旗2000年开始实施退耕还林、沙漠治理政策已逾10年,了解准格尔旗植被恢复现状及存在的问题,对于制定更加合理的环境治理政策、实现环境和经济的可持续发展具有重要意义^[1]。本研究基于准格尔旗地区1990、2000和2011年3个时间序列的Landsat TM/ETM+遥感影像,通过选取3个时期植被与裸地的NDVI值,代入像元二分法模型中,反演得到3个时期的植被覆盖度,并且通过研究准格尔旗3期植被覆盖度的时空变化特征、近21年的准格尔旗植被覆盖度转移矩阵、植被恢复/退化状况及驱动力,定量分析了该地区近21年植被覆盖度的时序变化和空间分布特征。研究结果表明：准格尔旗近21年植被覆盖度显著增加,平均覆盖度由1990年的15.53%上升到2000年的17.82%,以及2011年的29.30%;准格尔旗的大部分区域植被呈恢复状态,局部区域呈现退化现象;准格尔旗的植被覆盖度变化特征受降雨因素影响不显著,准格尔旗近21年植被覆盖度的显著提高主要得益于2000年之后的一系列植被恢复工程。     

中国北方典型农牧交错区的土壤风蚀危险度研究

土壤风蚀及其引发的土地退化、沙化和沙尘暴是中国北方严重的环境问题之一。通过定量评估中国北方典型农牧交错地区土壤风蚀危险程度,可以为区域生态环境的保护和生态修复提供科学支撑。本文基于文献调研、兼顾数据的可获得性,建立了包括风场强度、植被覆盖率、地形起伏度、土壤干燥度等因子在内的风蚀危险程度评价指标体系。同时,依据遥感参数反演和地面气象观测数据,在地理信息系统技术支持下,形成了上述因子的空间分布数据。另外,利用层次分析方法,构建土壤风蚀危险度评价模型,得到研究区土壤风蚀危险度的空间分布。最后,结合研究区土地利用数据,探讨了风蚀危险度空间分布格局的自然环境和土地利用背景。研究表明:研究区土壤风蚀极险型区域面积为1.47×10⁴km²,强险型区域面积为6.09×10⁴km²,危险型区域面积为3.47×10⁴km²,轻险型区域面积为3.45×10⁴km²,无险型区域面积为2.19×10⁴km²。本区土壤风蚀危险度呈现出从东南到西北逐渐增强的趋势,这与区域的植被、气候,以及土地利用的空间格局具有内在的有机联系。     

秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化特征及其相互关系

基于2001-2014年MODIS-NDVI和MODIS-LST数据,利用温度植被干旱指数对土壤湿度进行遥感反演,分析了秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化特征及其相互关系。研究发现：① 秦巴山区植被覆盖与土壤湿度均呈增加趋势;② 植被覆盖整体水平较高且表现出“四周低,中间高”的空间分布特征,土壤湿度整体表现出“北低南高”的空间分布特征,大体上二者呈现出空间分布正相关性;③ 植被改善趋势表现明显,显著改善区分布分散,无明显集中区域,退化区域主要集中于北部渭河沿岸及东部边缘少量地区;土壤湿度增长态势明显,增大区分布于除西北边缘及东北边缘外的几乎整个研究区中,减小区域面积小且大部分表现不显著;④ 秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化上呈现出明显的正相关性,其中69.71%的区域表现出土壤湿度增大-植被覆盖改善的特征,分布于研究区除四周边缘地带外的大部分地区。     

内蒙古中部MODIS植被动态监测分析

对中分辨率成像光谱仪(MODIS)250m空间分辨率的每8天NDVI卫星遥感数据,利用年平均NDVI及一元线性回归方法,分析了2000-2008年内蒙古中部地区植被变化趋势。结果表明,近9年内蒙古中部地区79.60%地区的植被总体上保持稳定,17.33%的地区得到了明显改善,3.06%的地区仍存在较强的退化或沙化趋势。退化或沙化地区主要分布在内蒙古农牧交错带北部边缘,成条带状分布,反映了农牧交错带地区生态仍然较为脆弱,需要进一步关注和保护,东南部地区的植被恢复明显。植被年际动态主要受该地区暖干化气候影响,气候变暖造成植被NDVI增加,而降水波动导致NDVI随之变化,降水的作用是气温的2.8倍,有些地区可达到11倍之多。     

水土流失区马尾松林植被提取的土壤调节指数分析

为实现水土流失区植被遥感信息的准确提取,本文采用2007年ALOS 10 m多光谱影像,利用土壤调节植被指数SAVI和MSAVI,对福建长汀水土流失区马尾松林不同植被覆盖密度的3个实验区进行植被提取,并选用不同的土壤调节因子（L=0.25,0.5,0.75,1）做实验,将结果和以NDVI植被指数提取的结果进行对比,分析了提取效果及受土壤噪音的影响程度。实验表明,SAVI指数能提高水土流失区的植被提取精度。在中、低植被覆盖区,其提取的总精度比NDVI高出2%~7%,Kappa系数高出7%~18%;而土壤调节因子L的取值对植被信息的提取也呈现出一定的规律性,即：随着L从0向1递增,SAVI提取稀疏植被的能力上升而探测阴坡植被的能力下降。总体来看,对于低植被覆盖和中等植被覆盖地区,可分别用SAVI（L取0.75）和SAVI（L取0.5）来提取植被信息,对于高植被覆盖区,仍可直接用NDVI进行植被信息提取;研究发现MSAVI在植被信息提取中并不具有特别的优势。     

三江源生态工程实施前后长江源区宏观生态状况变化分析

基于NDVI时空序列数据,利用GLOPEM-CEVSA模型,本文估算并分析了长江源区1997-2012年植被覆盖度及植被净初级生产力时空变化特征,并在此基础上评估了生态工程实施前、后长江源区宏观生态状况变化。结果表明：工程实施后,长江源区宏观生态状况显著好转,植被覆盖度及植被净初级生产力明显增加。从多年平均值来看,工程实施后,植被覆盖度好转区域面积占植被区总面积的72.10%,净初级生产力增加区域面积占植被区总面积的73.82%;从变化趋势来看,植被覆盖度好转区域面积净增加13.02%,植被净初级生产力好转区域面积净增加24.62%。工程实施前后相比,各流域宏观生态状况恢复程度具有差异,其中楚玛尔河源头植被覆盖度上升最明显,通天河流域植被净初级生产力上升最明显。长江源区宏观生态状况的好转受益于气候的湿润化及生态工程的共同影响,若要全面有效改善仍需持续努力。     

黄土高原生态退耕的时空分异特征

生态退耕是调整陆地生态系统结构与功能以应对土地利用过度干扰的重要途径之一,因此科学掌握退耕格局与耕地格局演变对黄土高原生态环境治理与生态修复具有深远意义。本文以位于黄土高原的延安市为典型区,从生态退耕的整体特征、地形因素及区域差异等角度,探究生态退耕以来其耕地变化及退耕状况的空间分异特征。结果表明：生态退耕致使延安市耕地面积由2000年的11 752.80 km²减少为2013年的9149.93 km²,退耕面积为2756.85 km²,退耕指数为22.15%,且退耕耕地主要转化为林地、草地,占退耕面积的95.29%;耕地与退耕面积主要分布于6~15°、15~25°坡度及第II级（925~1115 m）、第III级（1115~1275 m）,且2005-2013年的生态退耕速率均高于2000-2005年的生态退耕速率;县域退耕面积及退耕程度均呈现由北向南依次递减的分异特征,而退耕重心与耕地重心均在延安市几何中心以北的安塞县与宝塔区边界,且生态退耕的重心由东北向西南方向迁移,耕地重心则由北向南迁移。本文通过对延安市生态退耕的时空分异特征分析可为黄土高原更加科学合理地推进生态保育与生态文明建设提供参考。     

PREDICTION OF SEDIMENT REDUCING BENEFIT UNDER DIFFERENT RAINFALL CONDITIONS AND CONTROL DEGREES ON THE LOESS PLATEAU DEGREES ON THE LOESS PLATEAU

Soilerosionisoneofthemostseriousenvironmentalproblemsinthepresentworld.Itnotonlyrestrictstheproductionofagriculturebadly,butalsothreatensthenaturalenvironmentonwhichhumanbeinglive.Andthismakethemankindconfrontedwithtremendouschallenge.OntheLoessPlateau,soilandwaterlossisterrible,environmentisweak,anditshighsandyieldmakestheriverwayinthelowerreachesoftheHuanghe(Yellow)Riverfilledup,riverbeddrivenup,floodthreatprickedup,andresultsingreathiddentroublestothecontrollingoffloodandtherunningofirrig…     

六盘水市土壤侵蚀时空特征及影响因素分析

六盘水市是我国生态地位极其重要,水土流失又较为严重的城市。近些年,六盘水市实施了一系列生态工程,为了定量分析六盘水市土壤侵蚀状况及其影响因素,本文基于RUSLE模型,利用降雨数据、遥感影像数据、土地利用数据等,对贵州省六盘水市1990-2015年土壤侵蚀模数和土壤侵蚀量进行定量模拟,分析其时空动态变化,利用地理探测器定量分析影响因素,并进行空间相关性分析,结果表明： ① 六盘水市土壤侵蚀以微度和中度侵蚀为主。土壤侵蚀严重地区主要分布在北盘江流域与南盘江流域交界处以及喀斯特山地地区,煤矿开采使植被覆盖等抑制土壤侵蚀因子减少作用,使局部地区土壤侵蚀程度加剧。② 1990-2010年平均土壤侵蚀模数整体为下降趋势,2010-2015年为上升趋势。其中2000年平均土壤侵蚀模数最大,2010年平均土壤侵蚀模数最小。该变化由降雨可蚀性因子和植被覆盖度因子综合影响所致。③ 植被覆盖度因子和多年平均降雨量因子是影响区域土壤侵蚀空间分布的重要因素。未利用土地、植被覆盖度小于0.3、坡度在25°以上和降雨量在1543~1593 mm之间的地区为高风险侵蚀区域。④ 植被覆盖度与土壤侵蚀在空间上全部呈负相关性,降雨因子与土壤侵蚀在空间上存在负相关性和正相关性。⑤ 土壤侵蚀改善区域大多分布在生态工程区域内,生态工程建设能够改善土壤侵蚀情况,不同生态工程保护侧重点不同导致土壤侵蚀改善程度不同。退耕还林还草工程对六盘水市土壤侵蚀的改善具有重要意义,六盘水市更宜退耕还林。     

Characteristics of Wind Erosion and Deposition in Oasis-desert Ecotone in Southern Margin of Tarim Basin,China

The oasis-desert ecotone is a fragile ecological zone that is affected both by oasis and desert conditions. To understand the impact of the differences in wind power, and the influence of wind erosion and deposition on the ecotone, meteorological data and con- temporaneous wind erosion and deposition data were collected on the southern margin of Tarim Basin with serious sand-blown hazards. The wind velocity, average wind velocity, sand drift potential （DP）, resultant sand drift potential （RDP）, and sand transportation rate decrease significantly and successively across four landscape types with increasing vegetation coverage （VC）. Flat surfaces and areas of shifting sandy ground experience intense wind erosion with fast movement of mobile sand dunes; semi-fixed sand areas experience ex- tensive wind deposition but only slight wind erosion; and fixed sand areas experience only slight wind erosion and deposition. Volume of wind erosion on bare newly reclaimed farmland is up to 6.96 times that of bare shifting sandy ground. Wind erosion volume per unit area and VC follow an exponential function relationship in natural conditions, while wind deposition volume per unit area does not conform to any functions which has close relationship with vary topography and arrangement patterns of vegetation besides for VC. The results indicate that the volume of wind erosion has a close correlation with VC, and different types and distribution patterns of topog- raphy and vegetation also profoundly influence the wind deposition volume in the field, and underground water tables in different land- scape types control the plant community distribution. Keywords： wind erosion; wind deposition; oasis-desert ecotone; vegetation coverage （VC）; topography; Cele County     

A GIS-based modeling approach for fast assessment of soil erosion by water at regional scale,loess plateau of China

The objective of this study is to develop a unique modeling approach for fast assessment of massive soil erosion by water at a regional scale in the Loess Plateau, China. This approach relies on an understanding of both regional patterns of soil loss and its impact factors in the plateau area. Based on the regional characteristics of pre- cipitation, vegetation and land form, and with the use of Landsat TM and ground investigation data, the entire Loess Plateau was first divided into 3 380 Fundamental Asses...     

基于TM遥感数据的汶川地震极重灾区生态恢复研究

本文以地震极重灾区2006、2008和2011年3期Landsat TM遥感影像为数据源,利用GIS提取灾区土地利用信息,结合坡度和高程等地形因子对灾区主要生态系统面积的变化进行综合分析.结果表明:2008年地震对灾区生态环境造成严重破坏,使研究区农田、森林和草地生态系统分别减少了124.6km2、461.6km2和9...     

Did Ecological Engineering Projects Have a Significant Effect on Large-scale Vegetation Restoration in Beijing-Tianjin Sand Source Region,China? A Remote Sensing Approach

Aiming for the restoration of degraded ecosystems, many ecological engineering projects have been implemented around the world. This study investigates the ecological engineering project effectiveness on vegetation restoration in the Beijing-Tianjin Sand Source Region(BTSSR) from 2000 to 2010 based on the rain use efficiency(RUE) trend in relation to the land cover. More than half of the BTSSR experienced a vegetation productivity increase from 2000 to 2010, with the increasing intensity being sensitive to the indicators chosen. A clear tendency towards smaller increasing areas was shown when using the net primary productivity(NPP, 51.30%) instead of the accumulated normalized difference vegetation index(59.30%). The short-term variation in the precipitation and intra-seasonal precipitation distribution had a great impact on the remote sensing-based vegetation productivity. However, the residual trends method(RESTREND) effectively eliminated this correlation, while incorporating the variance and skewness of the precipitation distribution increased the models′ ability to explain the vegetation productivity variation. The RUE combined with land cover dynamics was valid for the effectiveness assessment of the ecological engineering projects on vegetation restoration. Particularly, the result based on growing season accumulated normalized difference vegetation index(ΣNDVI) residuals was the most effective, showing that 47.39% of the BTSSR experienced vegetation restoration from 2000 to 2010. The effectiveness of the ecological engineering projects differed for each subarea and was proportional to the strength of ecological engineering. The water erosion region dominated by woodland showed the best restoration, followed by the wind-water erosion crisscross regions, while the wind erosion regions dominated by grassland showed the worst effect. Seriously degraded regions still cover more area in the BTSSR than restored regions. Therefore, more future effort should be put in restoring degraded land.