黔桂喀斯特山地NDVI的垂直分布特征

黔桂喀斯特山地地形复杂,植被覆盖度垂直特征分异显著,以往研究多从气候因子响应方面探讨其垂直分布差异,而研究区人地矛盾尖锐,人类活动对植被分布有重要的影响。文章以黔桂喀斯特山地为例,利用2010年MODIS13Q1 NDVI数据表征植被覆盖度,结合高程、坡度和坡向等地形特征,不同土地利用类型的分布情况,叠置分析研究区的NDVI垂直分布特征。结果表明:黔桂喀斯特山地以林地、耕地和草地为主,不同土地利用类型随海拔、坡度和坡向的变化呈现不同的分布特征。研究区NDVI平均值为0.59,其中林地NDVI最大,达到0.63,草地为0.58,耕地最小为0.54。空间分布上,贵州境内NDVI值大部分为0.5~0.6,广西境内自西北向东南NDVI值由0.8逐渐降低至0.4,以0.6~0.7为主。NDVI在垂直梯度上分布特征显著,与植被垂直地带性分布以及不同地类的垂直分布特征有密切关系。海拔分布上,NDVI在海拔小于200 m区间最小,400~600 m的区间最大;北部贵州整体海拔较高,但植被覆盖度较低;南部广西海拔较低,但植被覆盖度较高。坡度分布上,在坡度小于35°范围,随坡度增大,耕地、水域、建设用地面积迅速减少,林草地面积逐步增加,使得NDVI随坡度增大逐渐增大。坡向分布上,NDVI不随坡向变化呈现明显变化,仅偏东坡向稍大于偏西坡向。研究表明应根据海拔和坡度等地形特征,并考虑土地利用情况,因地制宜进行生态建设。      

干旱区山地-绿洲-荒漠土地利用动态差异分析——以新疆策勒为例

以新疆策勒县为典型研究区域,采用生态区划方法将其分为高山、山前丘陵、平原绿洲和荒漠4个区,利用遥感与野外考察数据提取研究区1990-2000年的土地利用数据,应用GIS空间技术对土地利用变化和人类活动作差异分析.结果表明:平原绿洲区土地利用变动剧烈,环境质量的改善与退化并存,相当程度的土地利用类型转换发生在区划交界处.林草之问在面积和质量上的变化形成对比.山前丘陵区和平原绿洲区耕地动态为总面积增加和与其它土地利用类型在空间上相互转换.分析山地-绿洲-荒漠的土地利用差异性及其影响因素,可为区域土地利用的规划管理提供更具针对性的科学信息.     

2000-2014年蒙古高原植被覆盖时空变化特征及其对地表水热因子的响应

利用MODIS NDVI数据、同期地表水热组合数据和植被类型数据,对2000-2014年蒙古高原生长季和三季（春、夏、秋季）植被覆盖时空演变特征及其对地表水热因子响应模式进行分析。研究表明：这15 a来,蒙古高原生长季及三季归一化植被指数NDVI均呈增加趋势,且呈显著增加趋势区域主要集中在内蒙古地区,一定程度上反映了该地区生态恢复工程的有效性。研究区植被覆盖变化与地表水分指数LSWI有密切的关系,因此证明研究区植被覆盖的增加归因于自然和人为因素的共同作用。不同类型植被NDVI均呈增加趋势,其中荒漠植被NDVI增加最明显,森林植被增加平缓,且存在季节性差异。此外,不同类型植被NDVI受水热因子影响也存在季节性差异。     

黄淮海流域植被覆盖变化对径流的影响

植被是流域水循环过程的重要环境因子之一,植被变化对径流的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以全球变绿最突出的黄淮海流域为研究对象,基于1982-2016年水文气象观测资料及归一化植被指数（NDVI）数据,利用Mann-Kendall等趋势检验方法检测NDVI的时空变化特征。基于Budyko-Fu公式构建黄淮海流域水热耦合模拟模型,分析模拟径流对Budyko-Fu模型参数ω的敏感性;基于参数ω与气候、植被等要素的统计关系,建立利用气候季节性指数和NDVI计算参数ω的经验公式,利用弹性系数法,识别参数ω对NDVI变化的响应,利用复合函数链式求导法则研究NDVI变化对黄淮海流域径流的影响。结果表明:1982-2016年黄淮海流域NDVI呈显著增加趋势;NDVI增加会使模型参数ω增加,进而导致径流量减少;NDVI每增加10%,黄淮海流域径流量平均减少8.3%;植被变化对径流的影响具有显著的空间差异性,气候越干旱、植被条件越差地区的NDVI变化对径流影响越显著。     

基于GIMMS NDVI的青藏高原植被指数时空变化及其气温降水响应

青藏高原植被生态系统脆弱, 是研究全球气候变化陆地植被生态系统响应的理想场所。以GIMMS NDVI、 气温和降水及植被类型数据为基础, 利用一元线性回归模型、 相关系数、 偏相关系数及t检验方法, 分析了青藏高原1982 - 2015年NDVI时空变化及其气温降水响应特征, 结果表明： 1982 - 2015年青藏高原NDVI时间变化过程总体表现为不显著的增加过程, 空间变化以显著增加为主, 占总面积的63.26%, 分布在高原北部、 西部和南部; 显著减少集中分布在高原中东部和东南部, 仅占总面积的3.45%。青藏高原主要植被类型NDVI平均值表现为： 阔叶林>针叶林>灌丛>草甸>高山植被>草原>荒漠, 其中草原、 高山植被和荒漠植被NDVI呈显著线性增加过程, 灌丛、 针叶林和阔叶林植被的NDVI呈不显著的减少过程。青藏高原NDVI与气温相关系数空间上呈南北向分布, 具有纬度地带性特征, 显著正相关分布在高原中北部, 显著负相关分布在高原中南部; NDVI与降水的相关系数呈东西向分布, 具有干湿度地带性特征, 显著正相关分布在高原中部, 显著负相关分布在高原东西两侧。研究认为1982 - 2015年青藏高原北部水热条件缺乏区域NDVI出现显著增加趋势, 而高原东南部水热条件充足地区NDVI呈现出显著减少趋势。深入开展植被类型NDVI气候响应的差异性研究, 有助于深入理解全球气候变化影响的区域差异及科学制定植被生态保护政策。     

近30年西北内陆荒漠资源大区土地利用驱动下生态系统碳储量时空变化

依据1990—2020年遥感影像、高程模型、植被、气象等数据,通过定量计算与定性分析相结合的区划分析,获取西北内陆荒漠资源大区的自然资源综合区划。根据西北内陆荒漠资源大区气候因子对全国水平下不同土地类型的碳密度进行修正,获取西部干旱区碳密度数据,利用InVEST模型,分析1990—2020年土地利用变化对碳储量的影响。结果表明：(1)近30 a来该研究区以草地退化为主,耕地和荒漠是草地主要转出的类型,其中2010—2020年土地利用类型变化显著;(2)研究区碳储量呈现西多东少的空间分布,其中西部阿尔泰山与塔城盆地温带草原亚区和伊犁盆地温带草原亚区由于草地面积较丰富而碳储量较高;(3)1990—2020年西北内陆荒漠资源大区的碳储量总体呈波动下降趋势,土地利用类型的转化引起碳储量净减少1.86×108 t,其中2000年和2020年研究区大量草地转化为荒漠,使土壤碳储量明显下降,固碳潜力有所下降。本次对西北内陆荒漠资源大区土地利用对生态系统碳储量时空变化的评估,有助于判断生态系统功能的转化趋势,为生态系统调控和促进该地区低碳可持续发展提供参考。     

内陆河流域水文过程研究的一些科学问题

水科学研究的发展,对水文科学提出了新的挑战,即如何在流域、区域和全球尺度进行学科交叉、综合集成和协同研究,从而更全面地认识水在地球资源和环境变化中的作用,认识水圈及其与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用。为了解内陆河流域水文循环和水量平衡各分量之间的变化和转化关系及其与生态和环境之间的相互作用,以及对全球变化和人类活动的响应和反馈,基于内陆河流域上游山区径流形成区、中游人工绿洲水资源开发利用区和下游荒漠绿洲径流散失区的流域水文循环特征,从能水通量、生态和生物地球化学过程讨论了山区水文过程;从生态水文、尺度转换、阈值和反馈讨论了水文和植被的相互作用;从国外提出的关键作用带的概念讨论了内陆河流域地下水—土壤—植被作用层的水文过程。提出了开展内陆河流域水文过程观测和研究的基本框架。     

河西内陆河流域的水循环分析

通过对我国西北内陆区水循环分析,剖析了河西内陆河流域的水循环特点,即在山区形成水资源、在平原散失水资源和在人工绿洲区产生二元结构;揭示了流域内的水资源以水循环为纽带,相互转化并互相联系;并对山区消耗水量,走廊、盆地、人工绿洲建设引起的地表水与地下水转化的变化和消耗水量的增加,以及内陆河下游水分亏缺问题作了分析评价;并提出了要传递流域水循环整体概念、评价山区与平原绿洲之间的局地水循环、实现在西部开发中实施内陆河流域综合治理的良性循环等问题的讨论。     

基于遥感分析的近20 a来人类活动对石羊河流域地表径流的影响研究

用归一化植被指数(NDVI)数据提取的农业绿洲NDVI累积作为人类活动因素综合,结合石羊河流域主要河流出山口水文站和下游控制站蔡旗水文站1981年10月至2003年9月平均径流资料,分析近20 a来人类活动,主要是中下游人工绿洲农业活动对石羊河流域地表径流的影响.结果表明: 近20 a来在出山口径流变化不大的情况下,下游蔡旗水文站的来水量明显减少;中游人工绿洲NDVI累积与蔡旗水文站径流量呈明显负相关,而与上下游径流差呈正相关,这表明可用NDVI累积数据代表人类活动因素分析其对径流变化影响的研究.1992年以后中游人工绿洲NDVI累积与上下游径流差相关关系明显好于1992年以前的关系,由此可见1992年以后人类活动对径流的影响要强于1992年以前.中游人工绿洲NDVI累积与上下游径流差呈正相关表明,中游人类活动直接导致下游径流量的减少,而下游绿洲NDVI累积的变化与下游河流来水量没有直接的关系,这可能与下游绿洲的发展依靠地下水的过渡开采实现,这种方式的绿洲发展可能难以长期维持.农业绿洲NDVI累积趋势分析表明,中游农业绿洲有向外扩张趋势,而下游民勤农业绿洲有东退西进之势.     

新安江流域2000—2021年NDVI时空变化特征及其影响因素分析

新安江流域是长三角地区重要的生态屏障,对该流域的植被覆盖情况进行监测并掌握其动态变化特征,对该区生态环境保护具有重要意义。以新安江流域为研究区,利用2000—2021年MOD13Q1数据,针对归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征及其变化的持续性,使用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和Hurst指数等方法进行分析,探讨了NDVI的变化趋势与岩性建造、土地利用类型之间的关系。结果表明：二十多年以来,新安江流域的年平均NDVI为0.5～0.9,总体呈波动上升趋势,最大值出现在每年7—9月,最小值出现在每年1—3月,呈现“山地高,丘陵和平原较低”的分布特征。NDVI变化类型以改善型为主,改善型区域面积占比>70%,且以持续改善型为主,其中轻微改善型和明显改善型面积占比达85.71%。第四系和白垩纪红层分布区,NDVI严重退化和轻微退化占比较高,NDVI退化情况较严重的土地利用类型为建设用地、草地和耕地。该研究结果可反映新安江流域NDVI的时空变化特征,对于该区生态环境保护与建设具有一定指导意义。     

格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素研究

格尔木河流域气候干旱少雨,生态环境较脆弱,植被动态对其生态环境保护具有重要意义。基于连续序列的MODIS NDVI数据,分析了格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素。结果表明:研究区NDVI平均值总体较小,主要在0.10～0.12间波动,但呈增大趋势。区内植被改善区分布在格尔木市东、西两侧,基本不变区为荒漠地区,植被退化区分布在北部盐湖区。区内裸土的面积逐渐减小,低覆盖率和高覆盖率植被的面积逐渐增加。研究区植被生长与气象、土壤水分和地下水位埋深都有关系。气温与植被指数相关关系较好,相关系数为0.822,而降水对植被的生长也有一定的作用。植被指数与表观热惯量是正相关关系,相关系数为0.979。区内植被的地下水位埋深范围为0～12 m,在水位埋深约为6.5 m的地方,植被长势最好。     

黑河流域山前绿洲水量转化模拟研究

利用数字高程数据、遥感解译成果、地下水和水文气象资料,建立了一个基于GIS网格的黑河中游山前绿洲地区分布式水文模型.模拟结果表明,黑河流域中游山前绿洲地带的降水几乎完全消耗于蒸散发,且大约70%的山区地表径流补给也消耗于蒸散发.蒸散发以中游森林为最多,草本植被蒸散发同植被覆盖度呈正比.天然植被覆盖度同降水量的多少呈正比,在当地气候条件下,降水是天然荒漠植被类型和分布的控制因子.     

中国西北山地景观要素对河川径流的影响作用分析

以祁连山北坡为典型研究区,分析了20条河流所在流域的水文、气象数据以及植被、冰川等山地景观要素的特征数据,采用流域对比分析的方法,研究了山地植被景观及冰川覆盖对河川径流的影响.结果表明:森林、草地及冰川是祁连山区影响河川径流量的主要景观要素.森林有"减少"径流的作用,而草地、冰川有"增加"径流的作用,并且随着森林、草地...     

人类活动在干旱区绿洲地区环境退化中的作用─—以黑河下游为例

绿洲是干旱区最重要的景观类型,由于气候干旱、水资源贫乏,系统往往具有生态脆弱性质。作者通过对黑河流域的野外考察和分析认为,人类活动在干旱区绿洲地区环境退化中起重要作用。黑河发源于祁连山,全长821km,干流穿过河西走廊,向北注人居延海。流域位于河西走廊中段,由三个景观单元组成：1）上游祁连山区,由山地森林、灌丛和草地景观构成;2）中游走廊地区,以平原绿洲景观为主;3）下游金塔盆地及阿拉善高原,以高平原荒漠景观为主,沙漠、戈壁广布,有小面积绿洲分布。黑河原属外流河,中更新世晚期以来水量逐渐减少,变为内陆河…     

天山北坡内陆河流域山地-平原绿洲和荒漠气候变化差异分析——以三工河流域为例

对中国天山北坡三工河流域山地、绿洲、荒漠不同下垫面区域1961-2007年气象资料序列进行了分析, 结果表明: 近50 a平原绿洲区平均温度以0.3 ℃·(10a)~(-1) 趋势上升;流域山区增温趋势较慢, 平均每10 a以0.17 ℃的趋势增温, 但本世纪初增温速率加快, 绿洲区和山区分别增加0.7 ℃和 0.5 ℃. 流域CO_2浓度和CH_4浓度持续上升, 且高于全球平均水平.原绿洲区1987-2007年比1961-1986年平均降水量偏多35%;山区降水量平均每10 a增加速率和绿洲区基本一致, 但波动较大, 20世纪80年代降水增加较显著, 90年代降水量减少到70年代水平, 本世纪初降水量显著增加. 气候变化序列用Mann-Kendall方法检验认为, 山区温度和降水没有达到突变水平, 平原绿洲区降水在1984年发生了由低向高的突变, 温度在1995年发生了由低向高的突变. 夏季荒漠空气相对湿度、太阳辐射量均小于绿洲, 但温度却始终高于绿洲, 绿洲"湿岛效应"和"冷岛效应"特征明显. 荒漠-绿洲温差有3 h、 20 h的主要周期, 温差突变一般发生在凌晨.     

内蒙古西辽河平原植被指数时空变化及其影响因素研究

西辽河平原位于我国北方农牧交错带,属半干旱气候,发育科尔沁沙地,生态环境极其脆弱,开展植被指数时空变化及其影响因素研究,对于预测土地退化风险意义重大,可为该流域生态环境保护治理及水资源合理开发利用提供技术支撑。利用2000—2019年MODIS NDVI数据,采用一元线性回归趋势法和Mann-Kendall检验分析了近20年来该地区的植被生长变化趋势及突变情况。从影响植被生长的水热条件出发,分析了NDVI值与气象因素（降水、气温）、土壤湿度、地下水埋深等因子的相关关系;结合人类活动,分析了土地利用类型变化对NDVI值的影响。结果表明:（1）2000—2019年生长季NDVI值整体呈上升趋势,不存在显著突变点,最高值0.56,最低值0.41。（2）NDVI值在空间上呈现“东高西低”的分布特征,不同用地类型的NDVI值由大到小依次为耕地>林地>沼泽地>滩地>草地>盐碱地>沙地。（3）92.5%的区域植被呈增长趋势,7.5%的区域植被呈减少趋势。（4）NDVI值与降水、气温、土壤湿度呈正相关关系,相关系数分别为0.86,0.78,0.81,降水对植被影响最大。（5）最适宜天然植被生长的地下水埋深约为3 m,当地下水埋深大于10 m时,NDVI值会随着埋深的增加剧烈减小。（6）人类活动如土地开垦、植树造林是近20年来NDVI值呈增加趋势的主要原因之一,在一定程度上改善了当地生态环境。     

1998—2007年新疆植被覆盖变化及驱动因素分析

利用1998-2007年SPOT VGT归一化植被指数(NDVI)数据对新疆植被覆盖的年际和空间变化进行了动态监测,并从气候变化和人类活动双重角度分析了植被覆盖演变的原因.1998-2007年新疆植被覆盖变化经历了2个阶段:1998-2001年植被覆盖严重退化时期;2002-2007年植被覆盖由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平.新疆植被覆盖变化存在显著的空间差异,阿尔泰山地森林、巴音布鲁克草原等自然植被NDVI明显退化,农业灌溉区和生态建设地区的植被覆盖明显提高.从不同的土地利用类型来看,沙地和耕地的NDVI上升趋势显著,林地和草地植被的NDVI退化严重.研究表明,新疆植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和春季植被生长期的延长,年降水量的波动式下降是导致新疆植被覆盖变化呈现2个阶段的主导冈素.农业生产水平的提高是新疆农业灌溉区NDVI不断上升的重要原因,同时,近年来大规模实施的生态建设工程所带来的生态效应正在呈现.     

中国西部植被水分利用效率的时空特征分析

利用净初级生产力模型C-FIX,陆面过程模型CoLM以及高时空分辨率的遥感数据集,定量估算了2002年西部地区1 km分辨率的水分利用效率(WUE)时空格局分布.模型估算2002年西部地区净初级生产力总量约为0.96 PgC,蒸散发总量约为2 098 km3,整个西部地区平均单位面积上年均WUE约为0.32 gC.mm-1.西部地区WUE时空分布格局具有显著的异质性:WUE最高值区主要分布在新疆西北部的天山和阿尔泰山区域,年均WUE最高可达4 gC.mm-1.m-2;其次为西藏东南隅以及陕西和甘肃南部山区,年均WUE约在1~2 gC.mm-1.m-2之间.WUE最低值广泛分布在青藏高原地区和西北沙漠地区,年均WUE基本在0.4 gC.mm-1.m-2以下.研究发现,西北干旱区内陆河流域荒漠植被呈现出相对高的WUE水平,反映出适度水分亏缺地区的天然植被生态系统可能具有较水分充足地区植被生态系统更高的水分利用效率功能.通过定量分析比较不同植被生态系统WUE特征及其季节变化廓线,得到西部地区主要植被生态系统的年均WUE大小为山区森林>荒漠乔灌丛>灌溉农田>高寒草地>寒漠和戈壁.     

新疆焉耆盆地绿洲水盐双梯度下天然植被多样性分异特征

通过对焉耆盆地河畔带、荒漠带、湖畔带土壤水盐及地下水位和天然植被关系的分析,研究了干旱绿洲水盐过程与分异天然植被生长和绿洲生态的影响.结果表明:绿洲天然植被生物多样性取决水盐双梯度影响,盐分不断向湖畔积聚是引起焉耆盆地湖畔生态系统生境恶化的主导因子.绿洲内部河畔带物种多样性与地下水埋深关系表明,在埋深1.5m区域,随着地下水埋深的加大,物种多样性减少;在埋深1.5～3m区域内,随着地下水埋深加大,其物种多样性在增加;而当埋深在3～4m之间时,随着地下水埋深的加大,植物多样性呈明显减少趋势;而在埋深4m区域内,多样性指数波动不大.调查表明,随着埋深的变化,地表的天然植被草本、灌木、乔木也呈现明显的分异,地下水水盐条件制约植被分布、生存和演替,各种植被类型适应不同的地下水位和盐分特征.     

黄河流域植被时空变化及其与土壤湿度的相关性分析

黄河流域连接了青藏高原、黄土高原、内蒙古高原、华北平原,是我国重要的生态屏障。开展黄河流域植被时空变化及其与土壤湿度相关性分析,定量揭示土壤湿度对植被生长的影响,有利于干旱监测及生态环境保护。利用MOD13Q1NDVI产品和全球陆面数据同化系统（global land data assimilation system,GLDAS）土壤湿度数据,采用Sen+Mann-Kendall趋势检验法和相关性分析法,分析了2000—2020年黄河流域植被时空变化特征及土地利用变化对植被生长的影响,并在流域尺度探索了生长季植被归一化植被指数（NDVI）与不同深度土壤湿度的相关性。结果表明：（1）研究区植被NDVI在空间上呈现“南高北低”的特征,沿黄河径流方向,上游右岸区域植被生长状况明显好于左岸,中下游两岸区域植被生长状况无明显差异。2000—2020年NDVI整体呈增加趋势,从2000年的0.356增加到2020年的0.435。（2）不同用地类型的NDVI由大到小依次为：林地>耕地>草地>未利用地,不同季节NDVI由大到小依次为：夏季>秋季>春季>冬季。（3）研...