近15 a黄土高原植被覆盖时空变化及驱动力分析

研究黄土高原地区植被覆盖变化及其驱动因素可以揭示研究区气候变化和人工生态调节过程对植被变化的影响。基于500 m分辨率的MODIS-NDVI数据和同期气象数据,运用均值法、斜率分析法、相关分析法及残差法,分析了2001-2015年黄土高原的植被时空演变变化特征及其驱动因素。结果表明：近15 a黄土高原植被在季度上总体都呈现增加趋势且存在一定差异,夏、秋季植被增加最为明显;黄土高原植被覆盖在空间上呈现自东南向西北递减的分布特征;植被NDVI变化在不同季节上都存在明显的空间差异;黄土高原植被NDVI对气温、降水的响应关系有明显的季节差异,并在空间上与降水的相关性显著,与温度相关性不明显;人类活动对植被覆盖变化有双重影响,其中生态恢复工程是黄土高原中部地区植被覆盖快速增加的重要因素。     

黄土高原植被恢复潜力研究

黄土高原从1999年开始大规模退耕还林（草）,植被覆盖发生了较大变化,对黄土高原植被恢复现状和恢复潜力进行评估具有重要意义。本文使用1999-2013年SPOT VEG NDVI数据,采用线性回归、Hurst指数分析法、统计学方法以及地理空间分析技术,对黄土高原植被恢复状况和潜力进行了探讨。结论主要为：① 1999年退耕还林（草）以来,黄土高原植被覆盖度呈显著上升趋势,黄土高原三分之二地区的植被将会持续改善;② 植被响应曲线分析表明,黄土区植被覆盖度和干旱指数呈显著的指数关系,且缓坡相关性大于陡坡。土石山区植被响应函数为线性函数,相关系数下降;③ 整个黄土高原地区平均植被恢复潜力为69.75%。植被恢复潜力值东南高而西北低,黄土高原东南地区植被恢复状况较好,其植被恢复潜力指数较小,而植被恢复潜力指数较高的地区主要为北方风沙区及西部丘陵沟壑区;④ 不同降水量条件下,植被恢复速度差别显著,其中降水量在375~575 mm之间的地区,植被恢复最快。植被恢复措施应该“因水制宜”,避免因造林带来的土壤干化加剧。研究结果以期为黄土高原生态文明建设提供科学支撑。     

黄土高原植被覆盖度变化的地形分异及土地利用/覆被变化的影响

基于16 d合成MODIS NDVI数据提取的时间序列植被覆盖度数据,采用一元线性回归趋势分析,对黄土高原2000-2008年植被覆盖度的时空变化及其地形分异、土地利用/覆被变化的影响进行了定量分析。结果表明：（1）研究时段黄土高原植被覆盖度整体呈快速上升趋势,局部下降;（2）黄土高原植被覆盖度变化存在明显的地形分异,陡坡等植被恢复、重建和保育的主要区域植被覆盖度增速显著;（3）土地利用/覆被变化对植被覆盖度的增加影响突出,土地利用/覆被类型变更区植被覆盖度增速显著高于未变化区域,退耕还林还草区增速尤其突出;（4）土地利用/覆被类型未变化区域植被覆盖度总体上也呈增加趋势,但因植被覆盖度水平相对较高,增速明显低于土地利用/覆被类型变化区。上述结果表明,黄土高原植被保育、植被恢复和重建在植被覆盖度提升方面取得了明显成效。     

陕北黄土区土壤水分养分空间分异规律

黄土高原生态脆弱，沟壑纵横，水土流失非常严重。西部大开发，黄土高原被建设要先行。植被建设又受当地土壤水分、养分等条件的制约。坡向、坡位对水分、养分的分布有重要影响，因而研究陕北黄土高原土壤水分、养分的空间变异规律，对于黄土高原植被建设具有重要意义。本文通过研究黄土高原不同坡向、坡位土壤水分、养分的空间变异规律，为西部大开发和黄土高原植被建设和规划提供理论和实践依据。     

甘肃黄土高原植被覆盖时空变化及驱动因素

利用MOD13A2数据获得2000～2021年甘肃黄土高原植被覆盖度,分析甘肃黄土高原植被覆盖分布格局及变化特征,并从气候因素与人类活动因素两方面探讨对植被覆盖变化的影响。结果表明：整体上甘肃黄土高原植被覆盖明显提高,覆盖度自北向南逐渐增加;气温与植被覆盖变化的相关性表现不显著,降水则明显表现为正相关,因此降水是植被覆盖变化的重要自然因素;人类活动对植被变化的影响存在两面性,部分地区城镇扩张导致植被覆盖度下降,但同时生态工程整体上又促进了地区植被恢复。     

黄土高原植被降水利用效率对植被恢复/退化的响应

基于2000-2014年MODIS NDVI数据及气象数据,运用累计降水利用效率变化差异（CRD,cumulative rain use efficiency differences）估算模型和基于地形要素降水量插值法,探讨2000-2014年黄土高原RUE（降水利用效率rain use efficiency）对植被变化的响应,以期为黄土高原生态可持续发展提供数据支撑。结果表明：黄土高原大部分地区植被覆盖得以改善,其面积约占总面积的81%,区域边缘植被覆盖退化严重。黄土高原降水利用效率RUE与累计NDVI的相关性总体表现为“东南呈正相关,西北为负相关”的空间格局,全区相关系数以正相关为主。黄土高原CRD与植被变化趋势的相关性显著,其中,植被退化背景下,植被退化程度越严重,RUE越低;植被恢复背景下,RUE受“退耕还林还草”作用显著,2000-2005年,RUE呈上升趋势,2007年后,随着退耕还林还草政策的工作重心转移,RUE呈波动变化。     

2001—2018年黄土高原植被覆盖人为影响时空演变及归因分析

基于2001—2018年的MODIS-NDVI和MODIS-LST以及土地利用、交通、人口等多种人文社会数据,通过温度植被干旱指数反映黄土高原土壤水分状况,利用残差法剔除土壤水分得到植被覆盖变化的人为影响,辅以趋势分析、Hurst指数、地理探测器等方法探讨了黄土高原植被覆盖的人为影响变化特征、未来变化趋势以及人为影响的...     

黄河中游的侵蚀环境与植被恢复前景

黄土高原的土壤侵蚀和生态环境问题世界瞩目。在保证蓄水拦沙效益基础上,提高林、草保存率,使植被恢复得到最佳的生态效益,是黄土高原环境整治中亟待解决的关键问题。本文根据黄土高原不同空间地理位置的流域、重点县水文监测资料,研究了气候、地表覆被、土地利用方式的变化对流域侵蚀产沙的影响以及流域产沙与地理环境要素间的耦合关系,定量分析了黄土高原,特别是多沙粗沙区自然与人文要素对流域侵蚀产沙的综合影响和因子的权重分析,并利用天然降雨植被生态需水适宜性系数和林、草恢复度的概念,重点探讨了黄河中游主要产沙区、尤其是多沙粗沙区退耕还林等土地利用方式宏观格局变化与植被恢复前景。研究表明,在植被生长主要依赖天然降雨的黄土高原,生物措施(植被类型)要与自然带相适应,应根据植被恢复度和植被生态需水适应性系数来进行宏观植被的恢复与实施。这是目前在不断增长的人口压力下,进行水土保持,解决好经济发展与环境保护、减少垦殖率与保证老百姓的基本农田、造林种草与植被类型的自然适应性、以及控制泥沙作用中生物措施与工程措施合理布局等诸多矛盾的关键所在。     

黄土高原植被对水热状况的响应研究

利用1999~2010年植被覆盖数据、气温与降水量数据,结合经验正交函数、时滞互相关法与奇异值分解法对黄土高原植被覆盖和水热状况进行研究。结果表明,水热组合状况主成分较多且时间变化规律性差,即水热综合状况比较复杂;植被覆盖特征明显。最大时滞相关反映出黄土高原南部小麦等作物对水热响应最快,其次为林木-温性植物-寒性、盐生、旱生植物-强旱生植物,滞后时间0~30 d。奇异值分解得出黄土高原绝大部分区域植被覆盖与水热变化一致,也存在明显负相关区。     

黄土高原植被覆盖变化对生态系统服务影响及其阈值

黄土高原是退耕还林工程的核心区域,是中国生态恢复成效最显著的区域。明确黄土高原植被恢复对生态系统服务的影响,识别植被影响的阈值效应,是学术研究和管理实践共同的需求。然而,目前相关研究仍存在研究空缺,特别是在区域尺度对生态系统服务随植被变化阈值进行识别的研究较少。本文选择植被覆盖度（FVC）为指标表征2000—2015年黄土高原植被恢复情况,以土壤保持服务、产水服务和碳固定服务为指标表征研究区生态系统服务情况,对二者的时空变化及交互作用进行分析,评估植被覆盖变化对生态系统服务的影响,并对影响的阈值进行定量识别。结果显示：① 2000—2015年黄土高原植被显著恢复;生态系统服务变化差异明显,碳固定服务明显增强,土壤保持服务得到一定改善,产水服务较为稳定。② 植被覆盖变化与生态系统服务变化的相关程度存在差异,植被覆盖与碳固定服务的关联性最强,其次为土壤保持服务。③ 植被覆盖增加能够促进区域生态系统服务总体提升,但促进作用存在阈值效应。植被覆盖影响的阈值在林地区、林地—草地区、草地区和草地—沙漠区分别为44%、32%、34%和34%,超过上述阈值,植被覆盖增加的促进作用趋于减弱。     

嵩山地区全新世植被演化研究进展与展望

嵩山地区是华夏文明的重要发祥地,与早期人类活动关系密切的区域植被全新世演化研究也备受关注,孢粉分析是此类研究的重要手段。分析嵩山地区已有的16处地点的19套孢粉数据,梳理出区域晚更新世以来的植被演化历史。结果表明,10 ka B.P.之前,区域乔木花粉极少,为草地植被景观;10~7 ka B.P.,乔木花粉增多,丘陵、台地地区为疏林草地,平原地区乔木分布较多,为森林草地;7~5 ka B.P.,乔木花粉含量继续增加,丘陵地区仍为疏林草地,台地地区已经具有森林草地景观特征,平原地区则为针阔混交林植被景观;5~2.5 ka B.P.,乔木花粉含量逐渐减少,区域又转变为疏林草地植被景观。区域早期植被研究存在沉积样品孢粉含量少,地层年代分辨率低,自然沉积剖面较少,山地、丘陵区域数据不多等问题。未来研究需要有效引进信息技术,在孢粉提取与鉴定方法不断改进的基础上,开展多种地貌类型的高分辨率研究。研究思路也需要从孢粉数据重建气候演变向植被特征与人类活动交互作用所延伸。     

The impact of cropland conversion on environmental effect in the Loess Plateau: a pilot study based on the national experimental bases

Conversion of cropland to forestry and grassland is an important method to reduce soil erosion and improve the biophysical environment in the Loess Plateau. The feasibility, methods, and environmental effects of cropland conversion were studied based on 11 typical watersheds of national experimental bases instead of different geographic areas of the Loess Plateau. Between 1986 and 2000, cropland, sloping cropland and non-agricultural land decreased by 8%, 92.5% and 8% respectively, while forestry increased by 15.7%. The land use change not only decreased annual soil erosion by 74%, but also increased vegetation coverage by 100% and improved the soil condition and biodiversity. This can be achieved by building basic farmland, increasing capital and scientific input, and planting trees and grasses according to the natural biophysical restrictions.     

黄土高原退耕还林(草)及其综合效应研究--以黄土高原国家试验示范区典型小流域为例

Conversion of cropland to forestry and grassland is an important method to reduce soil erosion and improve the biophysical environment in the Loess Plateau. The feasibility, methods, and environmental effects of cropland conversion were studied based on 11 typical watersheds of national experimental bases instead of different geographic areas of the Loess Plateau. Between 1986 and 2000,cropland, sloping cropland and non-agricultural land decreased by 8%, 92.5% and 8% respectively,while forestry increased by 15.7%. The land use change not only decreased annual soil erosion by 74%, but also increased vegetation coverage by 100% and improved the soil condition and biodiversity. This can be achieved by building basic farmland, increasing capital and scientific input,and planting trees and grasses according to the natural biophysical restrictions.     

黄土高原中东部沙尘与非沙尘天气花粉组成及来源范围

通过黄土高原两个不同地区(浑源、洛川)沙尘与非沙尘天气花粉组合的对比来探讨主要花粉类型最大传播距离。结果表明：沙尘天气花粉汇集量明显高于非沙尘天气,特别是蒿属和藜科花粉,沙尘天气平均是非沙尘天气的3倍以上。随风速增大,花粉可能的最大源区范围明显增大。风速低于3.3 m/s时,蒿属和藜科花粉多来自100 km范围内,其他类型花粉来源范围不超过20 km;风速大于5.9 m/s时,蒿属和藜科花粉源区范围增至300 km以上;其他类型花粉不超过100 km。风速达到12.5 m/s时,蒿属及藜科最大花粉源区范围可达1000 km,其他类型花粉不超过300 km。浑源地区不论平均风速还是最大风速均明显高于洛川地区,因此,主要花粉类型可能的最大源区范围达200 km,大于洛川地区(低于100 km)。     

黄土高原侵蚀期研究

黄土高原在沉积的同时也存在着侵蚀,主要是流水、重力等因素造成的。这种侵蚀会受到气候、构造运动以及人类活动控制。资料显示,黄土高原存在3种基本的侵蚀期,一是气候侵蚀期,二是构造侵蚀期,三是人为因素侵蚀期。此外还有气候与构造共同作用产生的侵蚀期和构造与人类共同作用产生的侵蚀期。温湿期风尘堆积少,降水量增多,流水动力增强,是黄土高原理论上的侵蚀期。构造抬升引起侵蚀基准面下降,进而导致黄土高原加快侵蚀,出现构造侵蚀期。人类活动破坏了黄土高原的植被和土层结构,导致黄土高原侵蚀加剧,从而出现了人类因素引起的现代侵蚀加速期。在黄土发育的冷干期,由于植被稀疏,侵蚀量大于温湿期,但堆积量远大于侵蚀量。要改变现代侵蚀状况,就应当加强黄土高原生态环境治理。     

兰州南北两山植被恢复策略

兰州地处黄土高原最西端、降水量仅320 mm,但蒸发量1 500 mm,干旱是植被恢复建设的制约因子。如何利用南北两山的地形和黄河流经兰州的天然优势,利用当地的降水和适当的补充灌溉,恢复南北两山植被,是个急需解决的科学问题。在分析兰州市南北两山植被恢复的历史、经验教训及相关研究成果的基础上,探讨了南北两山植被建设的策略。提出在遵从植被与气候耦合的生物地带性生态规律的基础上,以乡土植物,配合雨水集流等补充灌溉,创造斑块状乔灌木植被,是实现该地区的植被恢复、重建和稳定的重要途径。     

我国西部地区生态地理区域系统与生态建设战略初步研究

生态地理区域系统是根据代表自然界的生物和非生物要素地理相关性的比较研究和综合分析,按照自然界的地域分异规律,划分或合并而形成不同等级的区域系统。其主要研究的对象是自然要素的空间格局,及其与自然资源的匹配。生态地理区域系统所体现的温度、水分等立地条件地域差异,是认识生态环境的宏观框架,可以也应该成为制定治理措施的基础,对植被的恢复和保护有重要的指导意义。我国西部在生态上受到西北地区的沙漠化和盐碱化,黄土高原、西南地区的土壤侵蚀,青藏高原的草场退化,西南地区的滑坡、泥石流等的胁迫。管理上也存在许多问题,如盲目的退耕还林,盲目强调植树造林等。因此,西部地区的生态建设在认识自然环境的基础上,解决管理上的问题,包括在指导思想上的误解,即“生态建设 =种树”,“退耕必定还林”;局面上避免开发的无序状态 ;工作措施上,则要防止“一刀切”的方式。本文综合西部地区的温带、水分、植被、土壤等因素,将西部地区生态地理区域系统划分 8个温度带,2 5个自然区。通过综合西部地区的环境胁迫特点,植被恢复和保护与自然环境和生态区域系统的关系,从西部地区的生态地理区域系统,合并构成西部地区的生态建设格局的 6个区域,并且提出各个区域生态建设的主要措施。     

燕山地区花粉散布特征研究

燕山南部花粉散布特征研究表明 ,空气中的花粉反映的是植物花期的季节性变化 ;表土花粉是植物多年花粉散布的混合 ;冲积物花粉与空气中和表土花粉显著不同 ,是取样点上游表土花粉的混合 ,与取样点周围植被关系较小。因此 ,根据冲积物花粉恢复古植被 ,反映的是整个流域的植被面貌 ,而不是某一点的植被特征     

Soil erosion and management on the Loess Plateau

1 Introduction The Loess Plateau situated in northern China covers the drainage basins in the middle reaches of the Yellow River. It starts from the western piedmont of Taihang Mountains in the east, reaches the eastern slope of the Wushao and Riyue mountains, connects the northern part of the Qinling Mountains in the south and borders the Great Wall in the north, covering an area of about 380,000 km2 (Figure 1). The region is overlain extensively by Quaternary loess in great thickness, …