密云水库流域植被覆盖度变化对输沙量的影响

封闭流域中,泥沙的产生是多种因素相互作用,相互制约的结果,而在这些众多的环境影响因素中,植被是土壤侵蚀中最重要的环境控制因子,目前,植被覆盖度变化对输沙量的影响一直是区域生态环境研究中比较热门的话题。文章使用遥感(Remote Sensing(RS))、地理信息系统(Geographic Information System(GIS))与统计分析相结合的方法评价了密云水库流域内2个子流域出口处2002年至2005年植被覆盖度变化对输沙量的影响。密云水库流域多为山地,其降雨具有明显的季节性。本文的主要目的在于分析2002年至2005年植被覆盖度变化对流域输沙量的影响,并分析了植被覆盖度变化对气候改变及人类活动的综合影响,结果表明:在密云水库流域内,输沙量是降雨情况和人为因素引起的地表植被覆盖度变化情况的综合反映,人口增长、经济发展和城市化是密云水库流域内引起土地利用变化和地表植被覆盖度变化的主要驱动力。并且,输沙量可以被看作是一个很好的指标来定量分离出生物生理和人为的影响,并从中能够找出在流域生态系统中获得显著结果关键的临界点。研究结果对制定流域的合理开发和管理计划将有所帮助。     

昆明市主城区热环境及其影响因素的时空演化特征

为了明确城市化发展所导致的城市地表变化对城市热环境时空变化的影响,基于2002年、2008年和2014年的三期遥感影像,采用辐射传输方程法和ISODATA非监督分类法对城市地表进行了地表温度反演和土地利用分类,同时利用NDVI像元二分线性模型法计算了地表的植被覆盖度,最后,通过对研究区域的土地利用、植被覆盖和热环境进行时空变化的统计分析和对比分析,得到如下结果,(1)2002—2014年,城镇用地面积共增加了295.18 km~2,相比2002年,2014年城镇用地面积增加了1.62倍,所占比重增长了10.98%;(2)大量中低植被覆盖度区域转换为中高植被覆盖度区域,植被覆盖度大于0.6的区域面积共增加了220.26km~2;(3)较高温区面积持续增加,共增加841.78km~2,与之相反的是低温区和较低温区面积持续减少,共减少701.71 km~2;(4)城市热环境虽然受到植被覆盖度等地表特征因素的影响,但是城市热环境的持续增高并非完全由于城市化导致的城市地表特征变化所致,全球变暖大环境的影响也是其均温大幅增高的主要原因之一。研究结果可作为改善城市热环境和缓解其负面效应的空间优化与规划的重要科学依据,也可为将来昆明城市发展战略提供科学参考。     

降雨与植被耦合关系对土壤侵蚀的影响分析——以密云水库上游为例

基于TRMM降雨降雨资料时间序列数据和MODIS-NDVI16d合成产品的时间序列数据,分析密云水库上游降雨与植被的耦合关系对侵蚀的影响。结果表明：（1）侵蚀将发生在降雨强度大,同时植被覆盖差的时段,而密云水库上游地区植被的年内生长曲线形态与降雨的分布形态相似性较大,表明研究区的植被具有较好的保护水土能力;（2）研究区侵蚀主要发生在7—8月,而在1—3月以及11—12月几乎不会发生侵蚀;（3）研究区侵蚀的发生与植被覆盖有很紧密的联系,大部分的侵蚀发生在植被覆盖差的＂其他＂类内。研究方法可以清楚地了解研究区内降雨与植被的耦合关系及对侵蚀的影响,研究的结果将为在年内选择具有代表性的时段分析侵蚀状况提供很好的参考资料。     

黄土小流域水沙输移过程对土地利用/覆被变化的响应

以甘肃定西安家沟小流域为典型研究区,基于TM、ALOS遥感影像解译和地面长期水文数据,深入分析了1997至2010年间流域土地利用变化特征及其产流产沙效应。结果显示,（1）14年间,流域林灌草面积分别增加160.23%、176.33%和80.75%;坡耕地、居民地、裸地和梯田面积分别减少25.57%、0.16%、48.45%和21.52%。以2005年为时间节点,发现前期灌草增加较多、裸地减少明显,后期则是乔木增加比例和坡耕地减少比例更为显著,彰显出不同历史阶段植被恢复的策略变化。（2）流域出口多年平均径流量和输沙量分别由前期的18 249 m3和6 383 kg锐减至后期的2 292 m3和2 267 kg,流域土地利用/覆被有效增加是其主要驱动。（3）春冬季节,由于降雨稀少、径流泥沙的本底值很低,前后两个阶段的水沙输移量差异较小,土地利用/覆被变化的影响相对尚不显著。但在夏秋季节,随着降雨事件增多,土地利用/覆被变化减水减沙的效应趋于显性化。     

密云县密云水库流域坡耕地养分流失特征

于2005年和2006年连续2 a对密云水库流域坡耕地进行水土流失小区试验,并完全按照当地农民习惯进行农事管理.试验结果表明:(1)降雨后坡耕地产生的地表径流量、泥沙量随坡度增大而增加,并与坡度正弦值呈一定的线性关系;(2)坡度对雨后地表径流和泥沙中养分含量影响不明显,但对泥沙养分流失量有明显影响;(3)养分流失以泥沙携带为主要途径,且通过泥沙携带途径流失的养分量占流失养分总量的比例随坡度增加而增加;(4)水库周边区域内坡耕地流失养分的主要来源为施用于坡耕地的化学肥料.(5)调整水库流域内坡耕地的种植结构、对坡耕地实施改造以截留或减少泥沙流失和控制化学肥料投入等措施对于治理流域内农业非点源污染、保护水源地水质显得尤为迫切.     

广州市1990-2005年植被覆盖度的时空变化特征

植被是生态系统的最重要组成部分,以植被覆盖度为指标研究区域植被的时空动态特征,是生态系统健康评价的前提和必要基础。以1990、1995、2000和2005年4个时相的TM遥感影像为数据源,对其进行大气辐射校正以及进行空间图像运算,生成广州市不同时序的植被覆盖度图,以此分析广州市植被覆盖度的时空变化特征。结果表明,广州市过去15a植被覆盖度变化很大,从58.75%下降到46.06%,特别是中心城区和番禺区内的植被覆盖度变化更显著。植被覆盖度下降最多的时间段是1990—1995年,恢复阶段是2000—2005年间。但是,从空间分布上看,植被恢复的区域主要是从化市,市区仍然处于继续下降状态,值得各方面关注,因为市区是人口密度和经济高度集中的区域,也是生态元素最缺乏的区域。     

半干旱黄土区退耕还林十年植被恢复变化分析——以陕西吴起县为例

黄土高原退耕还林（草）政策实施已逾10 a,了解植被恢复变化状况及存在的问题,对于制定和完善生态环境治理方略具有重要意义。以吴起县为例,基于实地调查及遥感等数据,对退耕还林（草）以来植被覆盖度、主要植被类型变化及不同立地条件下植被恢复变化的差异进行了定量分析。结果表明：2000年至2009年,植被覆盖度大于30%的面积在全县总面积中的比例由不足1%上升至91.96%;其中缓坡立地类型上的乔灌林地类型面积增长最为显著,而阳向陡坡等恶劣生境下的植被恢复缓慢;有林地、灌木林地及疏林地均呈现规模增大趋势,属扩张状态;中覆盖度草地、低覆盖度草地、坡耕地及耕地呈现规模减少趋势,属缩减状态。     

上海崇明县植被覆盖度动态变化遥感监测研究

植被覆盖度是用于描述和评价生态系统的重要参数。基于1989、2001、2006年的TM/ETM+遥感数据,以上海市崇明县为研究区域,利用改进的像元二分模型,估算出不同时期内崇明县的植被覆盖度,并对其变化进行了定量分析。结果表明:1989-2001年,植被覆盖度负向变化地表约10.17%,正向变化约20.58%,乡镇和湿地区域正向变化的面积大于负向变化,农场区域则相反;2001-2006年,负向变化约29.1%,正向变化约12%,农场和湿地区域正向变化的面积大于负向变化,乡镇区域则相反,并且随着城市化进程的深入,各土地用地类型的植被覆盖度变化在一定程度上都呈现出生态退化的趋势。     

祁连山大野口小流域生态系统水文调节服务的尺度特征

生态水文服务是生态系统服务的主要内容之一,在上游山地生态系统主要为通过植被-土壤复合体实现的水文调节服务。通过在祁连山中段北坡大野口小流域的监测及对2002—2010年间降水/径流的统计和相关分析发现,山地生态系统通过水文调节将不连续的大气降水转化成连续、相对稳定的径流,显著调节了径流的时间和空间分布。在次降雨和连续降雨期尺度上水文调节主要影响样地的降水-植被-土壤水的响应关系,在流域尺度上则影响大气降水-径流的关系。通过降水/径流比值在月、年尺度上的统计和相关分析发现,植被在生长季对流域径流量存在影响,但并没有影响到小流域大气降水-径流产流变化的年内总体趋势;植被生长对径流的影响可以在年际间反映出来。通过对2002—2010年植被指数(叶面积、净初级生产力和植被覆盖度)与"蓝水"、"绿水"占总降水量的比例的线性回归分析及相关分析发现,植被指数的提高与"蓝水"的减少和"绿水"的增加有一定的关联性。根据该研究结论,对祁连山区生态系统水文服务的评价应综合考虑上游生态维持与中、下游农牧业以及整个祁连山地区经济社会的协调发展,应客观认识上游山地生态系统"绿水"贮存与中、下游"蓝水"需求之间的矛盾关系。     

基于改进SPA-Markov的压煤山丘区生态演变及评价——以长河流域为例

采煤活动强烈干扰流域土地利用,进而对流域生态系统产生严重影响。在综合国内外流域生态演变实例研究的基础上,筛选了采煤生态影响的关键因子,构建适合于压煤山丘区小流域生态影响指标参数,结合时间序列从小流域尺度研究了压煤山丘区采煤影响下的土地利用变化规律,在此基础上,构建了小流域采煤生态影响评价综合影响指数,利用改进的集对分析(SPA)法对长河流域的生态等级进行评判,同时引入马尔可夫链(Markov)对2020年流域生态演变状况进行预测。研究结果表明,(1)长河流域采煤对耕地演变的驱动指数最大,其次是建设用地、草地、林地和水域,流域综合土地利用变化采煤驱动指数由2005-2010年的4.76升高至2010-2015年的5.04,采煤对流域土地利用变化的驱动力逐步增强。(2)2005-2010年期间,流域生态稳定性整体呈下降趋势,2010-2020年间又逐步改善并趋于稳定,长河流域采煤生态影响等级由2005年的Ⅲ级到2015年的Ⅱ级,2020年的Ⅱ级,总体上长河流域生态稳定性呈波动上升的趋势。(3)从分项指标上,长河流域2005-2015年植被覆盖指数、水体密度指数逐渐降低,土地退化指数和生物丰度指数升高,采煤塌陷损毁指数和矿区干扰指数升高,导致生态响应指数动态波动,采煤导致的植被覆盖减少、水体密度降低等负面效应还应引起重视。该文可为小流域生态演变规律研究在方法上提供一种借鉴,为北方村庄压煤山丘区土地综合整治提供参考依据。     

1982-2006年华北植被覆盖变化及其与气候变化的关系

利用1982-2006年GIMMSNDVI数据反映华北地区植被覆盖变化状况,结合1982--2006年该地区85个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化、季节变化和月变化三个时间尺度分析华北地区植被覆盖变化及其与气候变化的关系。结果表明,从年际变化来看,华北植被变化与气温变化关系较与降水关系密切;从季节变化来看,华北地区植被生长在不同季节对水热条件变化的响应不同,春季和秋季植被生长与气温的关系较与降水的关系密切,而夏季植被生长主要受降水的影响;从月变化来看,4月和5月植被变化受气温变化影响较明显,一定程度上说明4月和5月植被生长的NDVI值增加可能是由于气候变暖引起的植被生长季提前产生的;6-9月植被生长与前2个月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。     

1980—2015年青藏高原植被变化研究

青藏高原地形复杂,气候类型独特,是北半球气候变化的调节器。全球气候变化直接影响植被变化,探讨植被变化对了解青藏高原的环境状况及环境保护与恢复具有重要意义。选取青藏高原作为研究区域,基于1980年和2015年的1 km土地利用数据利用转移矩阵研究植被的转换变化,利用1981—2015年的GIMMS-NDVI数据借助趋势分析法分析土地利用未变化区域的植被覆被变化,并通过相关分析法研究植被变化与气候因子的关系。研究表明:1980—2015年,青藏高原植被的转换变化表现为转入面积大于转出面积,植被面积整体增加。植被类型变化的主要表现形式为农作物和草地面积增加,乔木林地和灌木林面积减少;草地的面积变化最大,农作物、乔木林地和灌木林面积变化很小。从不同植被类型和生态分区来看,植被覆被变化表现为农作物面积较小,分布于半干旱地区,NDVI呈上升趋势;乔木林地位于东南部湿润半湿润地区,生长状况呈现退化趋势;灌木林位于东部边缘和东南部的湿润半湿润和半干旱地区,呈退化趋势;草地分布范围最大,生长情况趋于改善。近35年来,青藏高原的植被覆盖整体趋于好转,低覆盖度、干旱半干旱地区趋于改善,高覆盖度、湿润半湿润地区出现退化。研究时段内,青藏高原趋于暖湿化,NDVI变化与年平均气温、年降水量变化呈正相关,对降水变化更为敏感。不同植被类型对气候变化响应不同,农作物相关系数最高。乔木林地与气温和降水变化呈负相关,农作物和草地则呈正相关,灌木林与降水变化呈正相关,与气温变化呈负相关。     

基于SPOT—VGT的黄河流域植被覆盖时空演变

植被是土地覆盖中的最主要部分,是连接土壤、大气和生物等要素的自然“纽带”。植被覆盖动态变化对全球能量循环和物质循环具有重要影响,是全球变化研究的重要内容之一。黄河流域作为我国重要的粮食生产基地,其环境变化直接影响到流域经济的可持续发展。为了快速准确地提取地表植被状况,了解黄河流域生态环境,利用1998—2011年的SPOT-VGT遥感数据,结合地理信息技术,采用均值法和趋势分析法对黄河流域植被NDVI时空分布特征和变化趋势进行了动态监测。结果表明,（1）黄河流域14年NDVI均值的空间分布整体特征是东南部平原、盆地和西部山地植被状况要好于北部地区。其次,黄河流域属于干旱半干旱地区,植被发育主要依赖于水文条件,所以沿黄河干流和支流区域也具有较高的植被NDVI值。（2）黄河流域植被NDVl年均值近14年间整体呈缓慢增长趋势,1998--2000年呈现急剧减少态势,2001--2003年出现了较为快速的增长,2004--2011年又出现了较长时间的连续增长过程。（3）黄河流域植被NDVI基本不变的区域约占研究区总面积的71．13％;植被NDVI轻微改善的区域约占流域总面积的27．30％,且主要分布于流域东南部的盆地、平原和西部的山地、丘陵地区,植被NDVI退化的区域面积约占流域总面积的0．98％。黄河流域自1998年以来,植被NDVI整体在不断提高,生态环境在不断改善。     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义。以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI与气象因子的主成分回归方程,分析影响NDVI变化的主要气象因子及其贡献率,进而揭示NDVI对各气象因子的响应变化特征。结果表明:雅砻江流域NDVI在年内呈单峰型变化,峰值出现在8月,生长季NDVI年际变化呈不显著下降趋势。流域NDVI自下游向上游逐渐减小,植被退化面积占30%,改善面积占24.28%,中游植被改善和退化面积占比最大,就各植被类型变化而言,针叶林改善比重相对较大,灌丛和草甸退化较为严重。导致流域植被变化的主控气象因子为降水和气温,其对植被变化的贡献率分别为27.68%和26.31%,其中,流域上游及中游北部地区植被变化主要受气象因素影响,中游南部及下游地区植被受气象因子与其他因子(如人类活动)的共同影响。各像元NDVI变化的主控气象因子存在显著差异,降水、平均气温和相对湿度是中上游植被变化的主控气象因子,而降水和日照时数是下游植被变化的主控气象因子。流域植被对各气象因子的响应存在一定的时滞效应,植被对各气象因子滞后响应面积大小顺序为:平均风速>降水>日照时数>平均气温>相对湿度。中上游植被对主控气象因子降水、平均气温和相对湿度的响应主要为当月及滞后1个月;下游植被对主控气象因子降水的响应主要为滞后1个月和滞后3个月,而对主控气象因子日照时数的响应主要为当月。     

白盆珠水库库区坡面径流侵蚀规律初步研究

在对白盆珠水库库区开展水土流失实地调查的基础上,选择库区典型的侵蚀地貌类型与植被类型进行降雨-径流-产沙规律的初步研究.通过6个径流小区试验对比,分析了在不同植被条件下产流、产沙的差异,结果表明缺乏地表草本植被的纯飞播造林的水土保持效益十分有限;库区降雨径流产沙是白盆珠水库淤积的重要来源.     

Assessment of spatial distribution of submerged vegetation in the Orbetello lagoon by means of a mathematical model

Coastal lagoons are characterized by a constant threat of eutrophication and a critical coexistence of differing submerged vegetation forms. This paper investigates the competitive equilibrium of macroalgae and phanerogams in the Orbetello lagoon in relation to physico-chemical and environmental factors, including wind, nutrients in the water column, and sediment characteristics. A mathematical model describing the evolution of the submerged vegetation as a function of the abiotic parameters is used here in conjunction with specific experimental studies to explain the relationship between phanerogams (seagrasses) prairie expansion, water movements, and sediment characteristics. The combination of specific sediment sampling and mathematical modelling shows that water circulation and the state of the upper sediment are both dominant factors in determining the phanerogams distribution in the lagoon and the mutually exclusive growth of these groups in differing parts of the lagoon. Water currents control the distribution of floating macroalgae, resulting in an uneven accumulation of decomposing biomass and phanerogams seed dispersal. The oxygenation provided by the rooted phanerogams affects the sediment characteristics, making them suitable for further prairie expansion. In addition to sediment analysis the use of a mathematical model combining the hydrodynamics and the water quality of the lagoon provides a thorough explanation of the expansion of the rooted vegetation in critical areas. A further result of this research is the validation of the model, originally calibrated with the lagoon central stations’ data, with the newly acquired data from several other parts of the ecosystem. The model predictions are in good agreement with the field observations under a number of environmental conditions and explain the observed expansion trend of phanerogams, which are beneficial for the lagoon ecology, more thoroughly than by relying on the sediment observations alone.