南方红壤区林下水土流失的遥感判别——以福建省长汀县为例

针对林下水土流失缺乏有效判别方法的问题,提出了一种遥感判别方法。该方法以植被覆盖度、植被健康度、土壤裸露度和坡度为判别因子,采用规则法来建立林下水土流失遥感判别模型,并将其应用于福建省长汀县。结果发现,长汀县有311.66 km²的林地发生不同程度的林下水土流失,其中有13.35%的土壤侵蚀强度达到中度。通过遥感方法识别出的林下水土流失区的空间分布位置可为该县今后深入治理水土流失提供目标靶区。     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林(Pinus massoniana)碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁(Dicranopteris dichotoma)在短波红外波段(SWIR)反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数(MNDVI)与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm2。     

秦巴山区MODISLST时序数据重建及特征分析

地表温度(LST)是大气—地表水热平衡的重要参数,但受云等大气状况影响,MODIS LST时间序列产品存在大量缺失数据,限制了LST数据使用。该文以陕南秦巴山区为研究区,从LST与高程、归一化植被指数(NDVI)、经度和纬度的相关性特征出发,首先,针对不同的相关性特征自适应确定重建因子;然后,设计了以时点重建模型为主算法、总重建模型为备用算法的LST时间序列重建流程;最后,对研究区的地温特征进行分析。结果表明,高程与LST呈较为稳定的负相关关系,NDVI随植被的物候期变化与LST的相关性呈周期性变化,纬度与LST白天时点以正相关为主,夜晚则呈负相关特征;白天重建数据的平均绝对误差(MAE)变化范围较大,夜晚的变化范围小且平均值较低;71.8%的白天重建数据和78.2%的夜晚重建数据的误差可控制在3℃以内;研究区内平均地温随着高程的升高而下降,海拔1~2km区域的年均地温比海拔低于1km区域低2.0℃,海拔大于2km区域的年均地温比海拔1~2km区域低2.6℃。     

南方典型红壤水土流失区地表裸土动态变化分析——以福建省长汀县为例

基于遥感数据和改进的双重指数法,从裸土面积、裸露强度和破碎度三方面研究了福建省长汀县1988~2010年的地表裸土时空变化。研究表明,该县近22 a的水土流失治理已大大减轻了地表的裸露程度,地表裸土面积从175.5 km2减少到86.6 km2;地表裸露强度从0.487下降到0.383;裸土破碎度从0.103上升到0.207。在1988~1999年和1999~2010年的2个时间段里,裸土面积的变化呈现逐渐减少,减速加快的趋势,客观地反映了长汀县水土流失治理的重要扶持政策所产生的积极效应。     

2000—2015年柴达木盆地植被覆盖度时空变化及其与环境因子的关系

基于MODIS-NDVI、DEM和气象数据,分析柴达木盆地2000—2015年植被覆盖度(FVC)时空变化特征,并与降水、温度、日照时数、相对湿度、蒸散量和海拔进行相关、偏相关或叠加分析,探讨FVC与各环境因子的关系。结果表明:FVC整体自东南向西北内陆呈半环状递减,FVC集中在20%以下,人类活动及径流等打破植被地带性规律;2000—2015年FVC明显改善,广泛分布于盆地中西部地区,2001—2002年年际变化最显著;FVC与降水、相对湿度以正相关为主,与温度关系不显著,与日照时数和蒸散量主要为负相关,降水对FVC贡献最大,温度通过影响蒸散量等间接影响FVC,而土壤蒸发对蒸散量的影响大于植物蒸腾;FVC与等高线空间分布较吻合,FVC在2 800~2 900 m和4 600~4 700 m出现两个峰值,4 700 m以上FVC迅速降低。     

埃塞俄比亚安达萨河流域地表温度和归一化植被指数时空变化分析（英文）

本文分析了植被动态与地表温度等气候参数之间的关系,对环境和生态研究以及自然资源监测至关重要。本文首先利用Landsat数据探讨了1986年至2016年期间安达萨河流域地表温度(LST)和归一化植被指数(NDVI)的时空分布以及它们之间的关系,三个气象站点的月平均气温数据用于验证结果。该研究的结果表明,Andassa流域的LST在研究期间有所增加。总体而言,平均LST一直在上升,年增长率为0.081℃yr~(-1)。该研究结果还表明,所有季节的流域植被覆盖都发生了变化。在所有研究年份中,LST和NDVI之间存在负相关;从1986年到2016年,研究区植被具有退化趋势,地表温度有所升高。     

福建省长汀县水土流失治理模式对绿色农业发展的启示

长汀县是我国丘陵红壤区土壤侵蚀最严重的县份之一,水土流失严重制约着当地经济的发展。经过几十年的综合治理,长汀县水土流失得到有效控制,区域生态环境明显好转,乡村种植业、养殖业和加工业得到了发展,促进了农民增收,取得了良好的生态效益、经济效益和社会效益。通过对长汀县水土流失防控的阶段性经验的分析(如适合中度、强度侵蚀区的生态林草复合治理模式、适合所有侵蚀地的地表草被覆盖模式、山地果茶园复合循环模式、以产业提升为目的的农业综合开发治理模式及典型流域综合治理模式等)表明,水土治理必须依靠先进的科学技术,需要多方密切配合,治理过程需做到统筹协调。提出的未来水土流失治理和乡村绿色农业发展的对策,可为未来乡村绿色农业发展提供启示与借鉴,为探索农业可持续发展路子提供依据与参考。     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林（Pinus massoniana）碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁（Dicranopteris dichotoma）在短波红外波段（SWIR）反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数（MNDVI）与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm²。     

阿勒泰地区植被覆盖度及ET对气温变化的响应

研究气温对植被覆盖度和ET (Evapotranspiration,ET)的影响,对干旱区应对气候变化、维系生态系统稳定具有重要意义。基于阿勒泰地区及周边7个气象站,CRU数据集中的气温数据及MODIS ET数据,采用Mann-Kendall非参数检验、植被盖度反演等方法,对阿勒泰地区气温变化对植被覆盖度及ET的影响进行了研究。结果表明：（1）在1901—2016年过去的116 a间,阿勒泰地区年平均气温以0.18 ℃·(10 a)^-1速率增加,在1982年由突变前的2.2 ℃增加到突变后的3.5 ℃。（2）2000—2017年阿勒泰地区植被覆盖度变化的空间差异明显,植被覆盖度增加的面积与降低的面积总体相当;全区66.71%的区域植被覆盖度变化与气温呈负相关,而呈正相关的比例仅占18.55%,且全区气温变暖而盖度降低区域的占比达31.71%。（3）2000—2016年阿勒泰地区ET总体呈降低趋势,整个区域61.65%的面积温度降低、ET降低,而19.92%的区域表现为温度增加而植被ET降低。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域植被盖度及其动态分析

应用遥感监测并结合地面实测数据,分析黄河中游砒砂岩地区典型流域——内蒙古长川流域植被盖度及其变化特征。经野外实测数据进行检验植被盖度遥感监测的精度发现,以遥感手段通过植被盖度与归一化植被指数(NDVI)之间关系来估算长川流域植被盖度的精度达到81.3%。长川流域上游地区(北部)植被盖度相对较高,达到40%~70%;沟道两侧也有相对较高的植被盖度,也达到了30%~60%;一般梁峁地植被盖度较低,只有5%~15%。从1983年开始实施的小流域第一期水土流失重点治理和1993年至1997年期间实施的小流域第二期第一阶段水土流失重点治理的效果明显,使得长川流域植被盖度在该期间内大幅度增高。     

半干旱荒漠草原带沙化草地封禁治理效果研究

如何依靠大自然的力量充分发挥生态系统的自我修复能力加速水土流失的治理,是进入21世纪我国社会经济的发展对水土保持生态建设提出的新要求。围封禁牧是半干旱荒漠草原带生态修复的有效措施。宁夏盐池县花马池镇四墩子的治理模式为半干旱荒漠草原封禁治理提供了重要的经验。封禁当年的植被盖度达50%以上,禾本科牧草多度增加,地上生物量上升;而劣质毒害草多度减少,地上生物量下降。采用柠条林带作为生物围栏是沙化草地封禁治理的重要措施,既增加了草地的植被盖度,加强了防风固沙效益,又增加了草地的产草量。暖棚养殖能有效提高养羊效益,也是确保封禁治理成功的重要措施。     

哈萨克斯坦1982–2015年植被时空变化（英文）

归一化植被指数(NDVI)作为表征植被生长状况的关键性指标,能够有效的提供植被生长状况的信息。本研究基于1982–2015年哈萨克斯坦时间序列的GIMMS/NDVI数据,分析植被)生长的空间格局及变化趋势,研究结果表明:哈萨克斯坦自北向南分布着农田、草地、灌丛这三类主要的植被类型,呈明晰的地带性分布特征;植被指数由北到南逐渐降低,农田、草地和灌丛三类主要植被类型的NDVI均值水平依次为农田草地灌丛;1982–2015年间,NDVI呈现出先增长(1982–1992年)、再降低(1993–2007年)、然后又增长(2008–2015年)的变化趋势。NDVI显著下降的区域占土地总面积的24.0%,主要分布在西北部的农田与草地交错地带以及南部边缘的农田,草地退化面积占草地总面积的23.5%、农田退化面积占农田总面积的48.4%、灌丛退化面积占灌丛总面积的13.7%,植被改善的区域分布在中东部的农田以及农田与草地的交错带,显著提升的面积占土地总面积的11.8%。     

横断山区植被绿度的时空变化特征及其成因

科学认识植被绿度变化的时空格局及驱动因子是生态系统管理的基础。横断山是我国西南地区的重要生态屏障,对我国中西部地区的气候及生态环境有着深远影响。本文基于MODIS NDVI数据,采用趋势分析法、偏相关分析及复相关分析等方法,系统分析了2001—2016年横断山区植被NDVI的变化特征及其驱动因子。研究结果显示:2001—2016年横断山区NDVI年均值呈增加趋势,年均增长率为4.4×10~(-4) a~(-1)。除夏季NDVI均值表现为降低趋势外,其它季节NDVI均值均为增长趋势,增速冬季春季秋季。海拔4000 m以下植被NDVI年均值介于0.45～0.55,其增速的海拔梯度差异较小(±0.001 a~(-1));海拔4000 m以上随海拔梯度的增加,NDVI年均值降低而其增速升高。横断山区植被NDVI变化受气候因子影响的面积仅为16%,大部分地区NDVI变化受CO_2浓度增加及土地利用变化等人类活动的影响。研究结果为横断山区生态保护和可持续发展提供参考依据。     

城市绿地水热通量的遥感反演与实验验证

为了定量评估北京绿色奥运城市绿地建设对生态环境的改善作用,根据北京城市下垫面状况改进了SE-BAL模型地表比辐射率、地表温度参数,应用模型对北京TM遥感图像反演了城市绿地水热通量,并用涡度相关系统地面同步观测数据进行验证,模型反演值与地面观测值基本相符。秋季植被覆盖下垫面显热约为建筑区的78%,为裸土的60%;而潜热约为建筑区的1.24倍,为裸土的1.55倍;林地显热约为草地的97%,潜热为草地的1.12倍。显热随植被覆盖度Pv的增加而降低,而潜热随Pv的增加而增加;在低植被覆盖度(Pv0.6)区域,提高Pv对降低显热、增加潜热的效果比高植被覆盖度(Pv0.6)区域要显著。     

秦岭山地植被NDVI对气候变化与人类活动的响应

秦岭山地是中国中东部重要的地理界线和山地生态系统最为丰富的区域之一,对气候变化和人类活动的影响较为敏感。基于秦岭山地MODIS NDVI、气温、降水和DEM数据,利用线性趋势法、相关系数、偏相关系数和缓冲区方法,分析了植被NDVI对气候变化与人类活动的响应,结果表明:(1)2000—2015年秦岭山地植被NDVI总体呈线性增加趋势,占总面积的84.84%。减少趋势主要分布在中西部区域(中、高海拔地区)以及河流谷地、盆地,如汉中市、安康市和商洛市等城市附近区域。(2)2000—2014年秦岭山地植被NDVI与气温之间以负相关为主,与降水之间以正相关为主,同时气温、降水对植被NDVI的影响具有交叉作用,其中降水的交叉作用(10.05%)高于气温的作用(9.64%)。(3)市级较县级范围人类活动强烈,植被NDVI在1 km范围变化速率为正(植被增加)、2~5 km范围变化速率为负(植被恶化,可能遭受人为破坏)、6~10 km范围变化速率为正(人类活动相对较弱)、11~15 km范围变化趋于平稳(基本不受人类活动影响)。该研究可为秦岭山地植被生态环境保护和人类活动调整与限制提供科学依据。     

渭河流域水土流失治理效率的时空格局演化与影响因素

运用Bootstrap-DEA模型计算2000~2015年渭河流域陕西段39个县区水土流失治理效率;结合探索性空间分析方法（ESDA）和地理加权回归模型(GWR)分析各县水土流失治理效率的时空演化特征及其影响因素。研究结果表明：① 2000~2015年,研究区水土流失治理效率从0.263增至0.336,整体治理效率仍处较低水平;前期生态治理效率的增加缘于纯技术效率的提高,后期规模效率对治理效率的增加起到了主导作用。② 县域的治理效率在空间上呈现集聚状态;热点分析结果进一步显示,2005年治理效率表现出2个热点集聚区,即以宝鸡市千阳县为热点区、乾县和武功县为核心辐射至永寿县和礼泉县的热点集聚区,冷点区域则以临潼为中心,辐射到西安市辖区、高陵、富平和三原县;2010~2015年治理效率的热点区域与冷点区域较2005年有所收缩且保持相对稳定。③ 渭河流域水土流失治理效率的时空变化是降水、坡度、灌草面积覆盖度、人口经济和农业生产共同作用的结果,且各影响因素在不同时期对各县的治理效率的贡献呈动态变化,这意味着政策制定者需要从全局角度权衡不同因素的影响效果。     

植被盖度变化背景下的中国北方风蚀区植被防风固沙功能研究(英文)

本文基于气象、遥感数据,运用RWEQ模型,结合风蚀季节的植被盖度变化对近30年的土壤风蚀量和植被的防风固沙服务功能的时空变化趋势进行了定量评估,揭示了植被盖度变化对防风固沙服务功能的影响。研究表明:中国北方多年平均土壤风蚀量为160.1亿t,并处于下降趋势,土壤侵蚀强度大的区域主要集中在各大沙漠区和植被盖度较低的草地,且春季为我国土壤风蚀的多发期,占全年风蚀量的45.93%;中国北方多年平均防风固沙量为203.1亿t;防风固沙服务功能保有率的分布特征表现为由东南到西北逐渐降低的趋势;工程实施后春季植被盖度的提升区主要集中在黄土高原、青藏高原、河北北部、内蒙古东部以及东北地区;大部分区域的春季植被盖度减小(提高)与防风固沙的服务保有率的下降(提升)呈显著正相关(r0.7,p0.01);前后两个十年相比较草地生态系统的防风固沙服务功能提升幅度最大(2.02%),其次为林地(1.15%)、农田(0.99%)和荒漠(0.86%)。     

基于生态系统固碳的陕北大气CO_2治理成本核算

基于2000-2012年的遥感数据和气象台站实测数据,利用光能利用模型对陕北地区植被净第一性生产力进行了测评,从而计算得到植被固碳价值量,进而估算出陕北各个县区CO2治理成本,并采用Theil-Sen趋势分析其变化特征。结果表明:(1)2000-2012年陕北大气中超出350×10-6的CO2、生态固碳与需要治理的CO2的多年月均值分别为12.58、0.76和11.81 t·hm-2,月变化率分别为0.066 0、0.002 7和0.063 2 t·hm-2·mon-1。(2)在CO2治理单位面积的平均成本核算中,森林、灌丛与草丛属于生态型植被,产生一定的经济效益,其他植被类型均属消耗型,其中投资成本由大到小依次为荒漠植被草原栽培植被草甸。(3)空间上,由于不同地表覆盖固碳的差异性,陕北单位面积CO2治理平均成本由南向北逐渐增大。陕北南部属于生态型,各县区产生一定的经济效益,陕北中北部地区属消耗型,分县区单位面积CO2治理平均成本居高不下。(4)2000、2006和2012年陕北CO2治理合计成本分别为3.40×108、9.42×108与18.16×108元·a-1。CO2治理合计成本变化率由东向西、由东南向西北逐渐递增,陕北南部县区CO2治理合计成本变化相对较慢,而陕北中北部的CO2治理成本在极显著升高。     

4个时期艾比湖湿地国家级自然保护区植被覆盖度变化

以艾比湖湿地国家级自然保护区为研究区,选用1972年、1998年、2007年和2013年9月或10月的Landsat MSS、Landsat TM和Landsat OLI遥感影像为主要数据源,采用像元二分方法,得到研究区的植被覆盖度,并将植被覆盖度分为3个等级;运用转移矩阵法,分析植被覆盖度变化情况。研究结果表明,与1972年相比,1998年植被有大幅度的改善,1998年低覆盖度(植被覆盖度≤30%)植被面积增加了708.80 km~2(占22.30%),植被类型主要为荒漠草原,高、中覆盖度植被面积分别仅增加不到3 km~2(占0.09%);与1998年相比,2007年该保护区的低覆盖度植被面积减少了943.82 km~2(占29.69%),高覆盖度植被面积减少了1.24 km~2(占0.04%),而中覆盖度植被面积增加了0.9 km~2(占0.03%);与2007年相比,2013年该保护区的低覆盖度植被面积减少了232.73 km~2(占7.32%),中覆盖度植被面积减少了0.84 km~2(占0.03%),而高覆盖度植被面积增加了1.96 km~2(占0.06%);与1972年相比,2013年该保护区的低覆盖度植被面积减少了467.75 km~2(占14.71%),高、中覆盖度植被面积都有所增加,分别增加了3.56 km~2(占0.11%)和3.01 km~2(占0.09%)。从空间变化来看,1972~2013年,艾比湖湿地国家级自然保护区植被减少了461.14 km~2,1998~2013年期间,该保护区东部植被面积大幅减少。     

青藏高原高寒草地净初级生产力(NPP)时空分异

基于1982-2009 年间的遥感数据和野外台站生态实测数据,利用遥感生产力模型(CASA模型) 估算青藏高原高寒草地植被净初级生产力(NPP),分别从地带属性(自然地带、海拔高程、经纬度)、流域、行政区域(县级) 等方面对其时空变化过程进行分析,阐述了1982 年以来青藏高原高寒草地植被NPP的时空格局与变化特征。结果表明:① 青藏高原高寒草地NPP多年均值的空间分布表现为由东南向西北逐渐递减;1982-2009 年间,青藏高原高寒草地的年均总NPP为177.2×10¹² gC·yr^-1,单位面积年均植被NPP为120.8 gC·m^-2yr^-1;② 研究时段内,青藏高原高寒草地年均NPP 在112.6~129.9 gC·m^-2yr^-1 间,呈波动上升的趋势,增幅为13.3%;NPP 增加的草地占草地总面积的32.56%、减少的占5.55%;③ 青藏高原多数自然地带内的NPP呈增加趋势,仅阿里山地半荒漠、荒漠地带NPP呈轻微减低趋势,其中高寒灌丛草甸地带和草原地带的NPP增长幅度明显大于高寒荒漠地带;年均NPP增加面积比随着海拔升高呈现"升高—稳定—降低"的特点,而降低面积比则呈现"降低—稳定—升高"的特征;④ 各主要流域草地年均植被NPP均呈现增长趋势,其中黄河流域增长趋势显著且增幅最大。植被NPP和盖度及生长季时空变化显示,青藏高原高寒草地生态系统健康状况总体改善局部恶化。