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。     

20世纪80年代以来西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应

气候变化与植被变化的关系已经在全球和区域尺度上得到了研究证明。在前人研究的基础上,基于AVHRR GIMMS NDVI和AVHRR GloPEM NPP数据集,通过对逐个像元信息的提取和分析,研究了20世纪80年代以来,我国西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应。研究结果显示:(1)20世纪80年代以来,西南喀斯特地区植被覆盖度和净初级生产量总体均呈增加的趋势,但不显著。植被指数的年际变化存在着明显的区域差异;(2)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数区域分异比较明显;(3)不同的植被类型对气候变化有着不同的响应特征;在该研究区气温变化对植被变化的影响要高于降水量变化对其影响;(4)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数在不同气候条件下分布的规律性比较明显。本研究将会增进对影响喀斯特生态系统稳定性的自然过程的认识,同时也会为喀斯特生态系统的管理提供科学依据。     

秦岭山地气候变化的地形效应

研究不同地形下的山地气候变化对于植被生长、不同动物种群的生存习性及对气候的应激性有重要意义。本文基于陕西秦岭地区1959—2016年32个国家站的日气温和降水资料,采用Anusplin插值法、标准化降水蒸散指数(SPEI)、稳健回归和Theil-sen回归法等方法分析了山区地形对气候变化的影响。结论如下:(1)58年来秦岭四个坡向上年均温度随着海拔的升高呈现显著下降趋势,年降水随着海拔的升高呈现不同程度的上升趋势。温度随坡度的增加表现出下降趋势;除秦岭南坡西段外,降水随着坡度的增加呈现出上升趋势,但均不显著。(2)年尺度上,秦岭山地南坡和南坡东段的气温呈显著增温趋势,南坡西段和北坡呈不显著增温趋势;四个方向上的降水均呈显著下降趋势。秦岭山地四个方向上的干湿等级为正常,北坡和南坡西段的干湿状况一致,58年年均SPEI均为0.07,南坡东段较暖湿(0.08),南坡较暖干(0.05)。(3)季节尺度上,秦岭山地四个方向上除了夏季外,其他季节的气温均表现出不同程度的升温趋势,降水均呈下降趋势。秦岭四个方向上四季干湿变化属于正常等级。秦岭北坡出现春季干暖化趋势;南坡秋季较暖湿;南坡东段和西段的冬季呈暖湿化特征;南坡西段夏季呈现暖干化特征。     

中国典型山区农业水土资源匹配格局变化——以太行山区、横断山区、黔桂喀斯特山区为例

为了解中国典型山区农业水土资源分布的匹配程度及其格局变化,研究以区域内单位面积耕地拥有的农业水资源量刻画太行山区、横断山区和黔桂喀斯特山区农业水土资源的时空匹配情况。结果表明：① 三大山区耕地分布的集中程度较高。太行山区的耕地主要分布在河北境内的北段地区和山西境内的南段地区,横断山区的耕地主要分布在南段地区,喀斯特山区的耕地分布呈现“南北多中部少”的格局。② 三大山区农业水资源的分布及变化都主要集中在低海拔地区。太行山区的农业水资源主要分布在山西、河南段,横断山区的农业水资源主要分布在四川境内,喀斯特山区的农业水资源较均匀地分布在广西和贵州境内。③ 太行山区农业水土资源匹配程度较差,横断山区、喀斯特山区农业水土资源匹配程度较好。2000—2015年间,太行山区中部、横断山区东部、喀斯特山区南部地区的农业水土匹配程度有变好趋势,而太行山区南部、横断山区西南部、喀斯特山区北部地区的农业水土匹配程度有变差趋势。研究时段内,太行山区的水田转旱地情况突出,太行山区也是三大山区中农业水土资源匹配程度最差的,应该关注太行山区的用水压力,重视农田水利设施维护和农田灌溉水有效利用。     

黔西北喀斯特退化植被恢复潜力评价

为了全面有效地评价黔西北喀斯特区域退化植被的恢复潜力,从而为该区域退化植被恢复的优先顺序以及恢复策略和技术的制定提供理论支撑,基于地上群落、繁殖体库、土壤基质和干扰状况4类指标群信息的13个指标,构建综合评价模型对该区域自然恢复过程中处于不同演替阶段的11个群落进行恢复潜力评价。结果将11个退化群落样地(1～11号)按综合恢复潜力指数(PI)分为四类,即PI<0.20(1、2号样地);0.20相似文献   

喀斯特土地利用变化及其区域生态环境效应--以广西都安瑶族自治县为例

从土地利用转移类型、空间格局变化定量分析、动态变化预测模型等方面分析近20年都安土地利用变化,进而对其生态环境质量变化进行定量分析,得出结论:都安各乡(镇)生态环境质量改善与恶化在很大程度取决于裸岩地扩展与收缩,土地利用时空变化与区域生态环境质量的区域差异有很大相关性。     

湘西北喀斯特山区耕地变化与经济发展的相关性——以张家界市永定区为例

根据张家界市永定区1989~2005年耕地资源及人均GDP的统计资料,分析了永定区耕地面积与经济发展的动态变化过程,建立了耕地减少量与人均GDP数据的定量相关模型,从而得出了该地区耕地面积减少与经济发展间的关系规律。研究结果表明,永定区耕地面积减少量最初随着人均GDP的增加而增加,当越过一个阈值后(2002年),就开始随着人均GDP的增长而降低。虽然这样的演化规律受当地的自然条件及其他相关因素的影响而有所波动,出现阶段性变化,但基本上仍吻合库兹尼茨曲线的一般特征。结合当前实际,对湘西北喀斯特地区如何实现经济增长与耕地保护的协调发展提出了相应的措施和建议。     

珠穆朗玛峰国家自然保护区南北坡植被覆盖变化

利用2000-2009年MODIS NDVI数据,基于每个像元的生长季NDVI峰值进行了像元水平的线性趋势分析,研究珠穆朗玛峰自然保护区南坡和北坡的植被覆盖的空间分布和变化特征.结果表明:①保护区内植被覆盖显著改善区域和轻微改善区域NDVI-Max的年平均增加率分别为3.06%和1.25%;显著退化区域和轻微退化区域NDVI-Max的年平均减少率分别为2.82%和1.09%a 22000-2009年,保护区南坡的植被覆盖整体上呈现上升趋势,22.59%的区域显著改善,19.05%的区域轻微改善,24.75%的区域保持稳定;北坡的植被覆盖整体上呈现下降趋势,19.5%的区域严重退化,24.43%的区域轻微退化,38.12%的区域保持稳定.③南坡有植被覆盖的8种土地利用类型中,山区旱地植被覆盖呈现退化趋势,其余土地利用类型都呈现上升趋势;北坡有植被覆盖的10种土地利用类型中,植被覆盖都呈现退化趋势.     

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。     

贵州省喀斯特山区植被恢复的物种选择现状分析

喀斯特山区生态系统的恢复和重建,已经成为决定西南地区环境、经济和社会能否持续发展的关键问题,其中植被的生态恢复无疑是极为基础和重要的环节之一,物种选择又是重中之重．通过互联网搜索、文献阅读和野外实地考察,针对喀斯特分布极广且石漠化最为严重的贵州省,本研究调查和分析了喀斯特山区植被生态恢复过程中所选择的物种分布现状,对其恢复效果进行了初步评价,希望能对西南喀斯特山区的生态恢复,尤其是对即将全面铺开的石漠化综合治理提供参考和建议．结果表明：在贵州省78个岩溶县（市、区）的328个地点,共调查收集到用于植被恢复的物种87种,其中生态林物种26种（主要是松、杉、柏、香椿、杨树和车桑子等）,经济林物种47种,包括26种药用植物（太子参、天麻等）和其他21种经济林物种（茶、油茶、梨、桃、李、板栗等）,另外有牧草14种（白花三叶草、黑麦草、紫花苜蓿等）．这些物种聚集或零散种植在不同的喀斯特石漠化综合治理大区：A区（黔西高原山地）、B区（黔中丘原山地）、C区（黔东低山丘陵）和D区（无石漠化）．就恢复效果而言,油茶、茶、中药材、花卉栽培及草地畜牧业均显示出了规模化、产业化发展的良好势头,板栗、核桃、花椒、桃、梨等经济林物种也在其生长适宜地取得了良好的生态和经济效益．然而,植被生态恢复中所营造的人工林,均存在树种单一、物种配置简单、经营粗放等问题,林分的整体功能和生态、经济效益较低,亟待进行改造;不同喀斯特石漠化综合治理区域也需要采取不同的物种配置措施．     

粤北岩溶山地土壤垂直渗漏与粒度变化特征

选择广东粤北连南两个典型岩溶山地剖面,调查了剖面裂隙、漏斗等的垂直分布特征,采样分析了土壤粒度垂向变化。结果表明：碳酸盐岩的构造运动、差异风化和溶蚀等形成的裂隙、漏斗和孔穴在降水入渗、土壤自重力和溶蚀作用下成为土壤地下迁移的通道;漏斗、裂隙及孔穴主要分布在0-10 m的范围,根据横断面调查计算,漏斗土壤占整个断面面积的23.1%-28.1%,裂隙土占整个断面面积的5.3%-8.9%,孔穴土占0.16%,土壤面积占整个剖面面积的28.4%-37.16%。在漏斗和裂隙中土壤颗粒物以粗粉沙和砂粒为主,次为粘粒和细粉沙,随深度增加砂粒含量降低,粘粒含量总体呈增加趋势但其变化与漏斗和裂隙底部形态、角度、宽度等有关;土壤粒度分布特征证明岩溶山地土壤存在水平和垂直两个运移过程以及地表侵蚀、土壤细粒物质下渗和土壤细粒物质堆积三个迁移阶段。     

基于不同分辨率影像的山区耕地细碎化评价及其尺度效应

研究耕地细碎化的尺度效应对山区耕地细碎化遥感监测、耕地整治与可持续利用具有重要意义。选取贵州省坝区孙家村、丘陵区亚鱼村和山地区小坝村3个不同地貌背景的典型村为案例区,在构建细碎化测度模型基础上,量化分析0.1 m、1 m、2 m、5 m、10 m分辨率下耕地细碎化程度的尺度效应。研究结论：① 随着影像分辨率下降,不同地貌背景下的耕作地块特征有明显的尺度效应。② 不同地貌背景下的耕地细碎化程度存在差异,丘陵区的细碎化程度最高,坝区次之,山地区最低。不同影像分辨率下的耕地细碎化程度具有明显的尺度效应,3个典型村的耕地细碎化指数均呈现幂函数式下降;且不同地貌背景的耕地细碎化程度对尺度变化响应程度不同,坝区的耕地细碎化粒度响应最为强烈,丘陵区次之,山地区最弱。③ 以前1个尺度为参照计算耕地细碎化程度的损失精度时,坝区和丘陵区的耕地细碎化程度在影像分辨率由2 m变为5 m时最敏感,山地区小坝村对尺度变化的敏感度从2 m处呈现升高趋势;以基础尺度为参照时,丘陵区的耕地细碎化程度对尺度变化的敏感度最高,山地区次之,坝区最低。研究旨在为山区的耕地细碎化调查、评价以及治理提供借鉴。     

中国西北地区植被覆盖变化驱动因子分析

利用GIMMS/NDVI数据分析了中国西北地区1982-2006年植被覆盖时空变化特征及其驱动因子。近25 a来,中国西北地区年均植被NDVI增速为0.5%/10 a,并存在明显的空间差异。天山、阿尔泰山、祁连山、青海的中东部等地区植被NDVI显著增加;青海南部地区、陕西和宁夏交界地区、甘肃的部分地区以及新疆的塔里木盆地、吐鲁番、塔里木河、托里等地区植被NDVI下降。从不同植被类型来看:林地、草地和耕地的年均NDVI都在提高。研究表明:中国西北地区植被NDVI变化是各种自然和人为影响因素综合作用的结果。自然植被(林地等)变化更大程度上反映了气候变化对植被的影响,而人工植被(耕地等)变化更多体现的是人类活动的作用。不同高程、坡度、坡向上的植被NDVI变化存在较大差异,当海拔超过4 000 m时,植被NDVI增加趋势很小;坡度低于25°的坡地植被NDVI增加主要是由于近年来的植被建设;阳坡植被变化比阴坡活跃,植被改善趋势较强。植被NDVI与气温、降水的年际变化整体上都呈弱的正相关,温度上升使蒸发量增大,促进了土壤的干化,不利于植被生长,并且灌溉农业区的河水灌溉会降低农业植被NDVI和降水的相关程度。农业生产水平和植被生态建设等人类活动对西北地区植被NDVI增加起重要作用。     

地形异质性对天山山区气候的影响分析

地形具有高度的空间异质性,同一区域不同地形对该区的气候变化有着显著的影响,分析研究地形异质性对气候的影响具有十分重要的意义。基于天山山区DEM栅格图像资料和61个气象站点1961-2014年的气温和降水资料,运用空间分析、反距离权重插值法、偏最小二乘法和统计分析等方法,对该区域的地形异质性及其对气候的影响进行了相关研究。结果表明：（1）天山山区整体坡度大,其中中部与西南部的地形异质性指标值较高,其它地区的地形异质性值偏低。（2）从气候的空间分布来看,天山中部的气温较低,降水量丰富,其他区域的气温较高,降水量较少。（3）在地形异质性对气候影响方面,坡度对研究区气候的影响贡献最大,而地表粗糙度对研究区气候的影响最弱。     

近500年来长江上游亚热带山地中低山植被的演替

从人口分布变迁入手探讨植被变迁,发现距今500年以前,长江上游亚热带山地海拔3000~1500m的中低山地区多是乔木林为主而间与草甸混交景观,而非现在的以草甸、灌草坡为主的景观。人类主要居住在海拔1500m以下的平坝、台地和丘陵地区,人类活动对海拔1500m以上的山地地区影响甚小。现代地理学界静态描述的长江上游地区海拔1500~3000m的中低山湿地草坡带,在500多年前仍多是以冷杉、云杉为主的针阔叶林与草甸混交景观。近500年来人类垦殖、商业砍伐、皇木采办等活动是造成这种变化的主要原因。皇木采办、商业采办影响了长江上游中低山的森林资源的品质,主要对高大的楠杉的砍伐,较明显地影响了森林的郁闭度,但并不给森林资源带来不可回归的影响。人类垦殖活动,特别是固定的农耕活动,大量砍挖树根,使森林资源的自我恢复失去了可能。气候变化的影响可能在其中,一时还难以区分,需继续关注。     

北京山区沟域经济发展的空间结构

Valley economy is a new mode in mountainous area development that is defined by various characters of valley development,and is a distinguishing economical geographic pattern for mountainous area development.The special spatial coupling relations in the dis-tribution of different mountainous elements in valleys are new subjects for the mountain de-velopment studies,and such studies are meaningful both for researches and practices.Based on the long term researches on mountainous area development and following a brief exploration into the connotations and the spatial organizing process of valley economy,the authors analyzed the present situations of the development of valley economy in Beijing’s mountainous areas,studied the characteristics and the impacts of the spatial structural changes of the valley economy in Beijing’s mountainous areas,and finally proposed a rational arrangement of the spatial structure of the valley economy in Beijing’s mountainous areas.It is considered in this study that valley economy plays an important role in the development and functional transformation in Beijing’s mountainous areas in the new epoch.Firstly,valley economy is not outlined by the administrative boundaries,and it connects most of the villages in the mountainous areas roughly along the major transportation lines.Therefore,valley economy can exert positive influence on the development in the mountainous areas,at least in the aspects such as the rearrangement of industrial structure in the mountainous areas and the coordinated development of rural and urban areas.In addition,it is found that the valley economy in Beijing’s mountainous areas is evolved in a spatial organizing stage of secondary concentration,which is characterized by resource-saving,ecological protection and industrial optimization.Therefore,the development of valley economy will be helpful to the coordination between ecological protection and economic development in the mountainous areas,and will promote the integrated development of the mountainous areas.The developing mode of the valley economy in Beijing’s mountainous areas will provide the basis for the decision-making in the transformation of the functional roles of Beijing’s mountainous areas,and on the other hand,will present experiences for the studies in the mountainous areas outside of Beijing.     

北京山区沟域经济发展的空间结构

Valley economy is a new mode in mountainous area development that is defined by various characters of valley development, and is a distinguishing economical geographic pattern for mountainous area development. The special spatial coupling relations in the distribution of different mountainous elements in valleys are new subjects for the mountain development studies, and such studies are meaningful both for researches and practices. Based on the long term researches on mountainous area development and following a brief exploration into the connotations and the spatial organizing process of valley economy, the authors analyzed the present situations of the development of valley economy in Beijing’s mountainous areas, studied the characteristics and the impacts of the spatial structural changes of the valley economy in Beijing’s mountainous areas, and finally proposed a rational arrangement of the spatial structure of the valley economy in Beijing’s mountainous areas. It is considered in this study that valley economy plays an important role in the development and functional transformation in Beijing’s mountainous areas in the new epoch. Firstly, valley economy is not outlined by the administrative boundaries, and it connects most of the villages in the mountainous areas roughly along the major transportation lines. Therefore, valley economy can exert positive influence on the development in the mountainous areas, at least in the aspects such as the rearrangement of industrial structure in the mountainous areas and the coordinated development of rural and urban areas. In addition, it is found that the valley economy in Beijing’s mountainous areas is evolved in a spatial organizing stage of secondary concentration, which is characterized by resource-saving, ecological protection and industrial optimization. Therefore, the development of valley economy will be helpful to the coordination between ecological protection and economic development in the mountainous areas, and will promote the integrated development of the mountainous areas. The developing mode of the valley economy in Beijing’s mountainous areas will provide the basis for the decision-making in the transformation of the functional roles of Beijing’s mountainous areas, and on the other hand, will present experiences for the studies in the mountainous areas outside of Beijing.     

喀斯特山地土壤侵蚀和产水量的最优解释力

喀斯特生态系统服务主导影响因子识别是科学治理石漠化的前提,然而环境因子对生态系统服务空间分布的解释力受尺度变换的影响,其尺度效应的定量研究仍需进一步加强。为定量厘定环境因子解释力的尺度效应,本文从多尺度视角出发,利用地理探测器定量分析不同空间分辨率下环境因子对土壤侵蚀和产水量的解释力,并探求其在不同地貌形态类型区的差异性规律。结果表明,坡度和植被覆盖度是影响土壤侵蚀空间分布的主导因子,两者的交互作用对土壤侵蚀空间分布的解释力更强。受研究区地形起伏普遍性和景观破碎化的影响,坡度和土地利用类型在低分辨率下解释力最优。降水、海拔和土地利用类型是产水量空间分异的主导因子。降水和土地利用类型的交互作用对产水量的解释力达95%以上,海拔在不同地貌形态类型区的空间变异性影响其最优解释力水平。具体表现为：在台地、丘陵类型区海拔空间变异性较小,在高分辨率下其解释力最优;在山地类型区,海拔空间变异性较大,在低分辨率下其解释力更强。本文通过多尺度分析定量甄别生态系统服务变量的最优解释力,以期为喀斯特山地生态系统服务的主导因子精准辩识和分区优化提供途径和依据。