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。     

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。     

内蒙古地区近25年植被对气温和降水变化的影响

利用1982—2006年内蒙古地区GIMMS-NDVI和降水量、气温数据,分析了不同植被类型对气温和降水变化趋势的影响。结果表明：近25年来内蒙古地区气温整体上呈上升趋势,降水量呈微弱降低趋势,西部荒漠区呈暖湿化趋势,中东部草原、森林等植被类型区呈暖干化趋势;从不同植被类型NDVI与平均气温和降水量的变化趋势率相关分析表明,NDVI值越低,升温趋势越明显,其中春季和秋季各植被类型间NDVI与季均气温升高趋势率呈显著和较显著的相关,夏、冬季关系不明显;植被NDVI越高,降水量减少趋势越明显。基于栅格的NDVI与气温升高幅度、降水变化趋势相关分析表明,年均气温升高幅度基本随NDVI的增加而降低,其中春、夏和秋季的季均气温升高幅度均随NDVI的增加而显著降低,冬季趋势不明显;而年降水量减小趋势率随植被NDVI的增加而显著增加,其中春季和冬季NDVI变化对降水的变化几乎没有影响;夏季和秋季均表现为随NDVI的增加,降水减小趋势率呈增加趋势。     

西南喀斯特地区植被变化及其与气候因子关系研究

受气候变化和退耕还林还草工程实施的影响,植被分布产生一定的变化,厘清气候因子与植被生长的关系,可以为生态维护与治理提供参考依据,为生态保护成效评估提供科学基础。选择环江喀斯特区,以中分辨率卫星成像光谱仪(MODIS)卫星遥感250m空间分辨率植被指数NDVI,分析2000-2017年该地区植被变化趋势,利用多元线性回归分析累积降水、温度、辐射等气候因子的影响范围和程度,以残差趋势法厘定植被变化中的人为贡献。结果表明,(1)2000-2017年,环江地区87%的地区植被年均NDVI呈现不同程度的增加趋势,增长率为0.4%a~(-1);主要植被类型农田、森林、草地年均NDVI持续改善,其中森林的改善状况最好。(2)环江地区气候变化整体呈冷湿化。温度、累积降水、辐射对植被年均NDVI的影响情况不同,就环江地区而言,温度、辐射对年均NDVI表现出正影响,且温度影响最大;累积降水与年均NDVI呈负相关。(3)不同植被类型受气候因素的影响不同,在气候因素对植被年均NDVI的解释度较高的地区,农田主要受温度影响,森林和草地主要受辐射和温度的共同影响。(4)环江地区气候因素可以解释8.5%的年均NDVI的变化情况。(5)环江地区除气候因素以外的其他因素对NDVI影响更大。     

黄河源区植被生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应

利用黄河源区MODIS/NDVI数据、1∶100万植被类型图和气象资料,分析了该区不同植被类型生长季NDVI时空特征以及与气候因子的关系。结果表明,1）2000—2011年,黄河源区植被生长呈改善趋势,生长季NDVI年际变化率每10 a为＋2.75%,高寒草原、高寒草甸、高寒灌丛生长季NDVI年际变化率分别为每10 a＋2.84%、＋2.65%、＋2.77%。2）黄河源区植被改善面积占全区总面积的29.39%,主要分布在卡日曲和玛曲上游、扎曲流域、布青山南麓、扎陵湖北部和鄂陵湖周边地区。植被退化面积仅占全区总面积的0.98%,主要分布在约古宗列曲东南部山地和卡日曲北部山地。受水热条件控制,植被改善表现为：①植被改善面积南坡大于北坡;②植被改善面积随海拔升高先增加后减小;③植被改善面积随坡度增加迅速减小。3）黄河源区植被生长季NDVI与同期气温和降水分别存在显著正相关性,其中高寒草原和高寒草甸生长受降水影响更为明显,而高寒灌丛生长受气温影响更为明显。气候的暖湿化趋势可能是促使黄河源区植被生长改善的主要原因。     

天津地区各季植被NDVI年际动态及其对气候因子的响应

探索植被覆盖与气候变化相互关系是全球变化研究的重要内容之一.研究特定地区植被时间动态及其对气候因子的响应,对植被重建和生态环境恢复具有重要作用.利用1982-2003年8 km×8 km的NASA/GIMMS半月合成的归一化植被指数(NDVI)和气候数据,研究了天津地区各季NDVI年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:近20年来天津市春季、夏季及冬季平均气温呈显著的升高趋势(P<0.05),而秋季变化不明显;春季和夏季降水呈降低趋势,而秋、冬两季呈微弱增加趋势,但均没有达到显著性水平(P>0.05).从四季NDVI年际变化趋势来看,春、秋两季呈微弱上升趋势,而夏季显著降低(P<0.01),冬季变化不明显.近20年四季NDVI与同期平均气温及降水的回归分析表明,除冬季外,NDVI与温度及降水均有显著的正相关关系,其中春、秋两季NDVI与温度及降水的关系均达到极显著水平(P<0.001).本研究结果证实天津地区各季NDVI的年际变化特征存在明显差异,而且气温和降水共同决定了植被NDVI的变化.     

2000—2007年珠峰自然保护区植被时空变化与驱动因子

采用遥感与GIS相结合的方法研究了珠峰自然保护区2000—2007年之间的植被时空变化过程和驱动机制问题。通过一元线性回归斜率计算获取了基于EVI数据的珠峰自然保护区植被变化趋势,以及表现2000—2007年植被变化的矢量图层。利用GIS时间动画技术,建立了7个时间点内不同间隔的植被时空演化过程快照,并结合ArcEngine构建了植被变化监测的时序分析流程,提取和分析了植被变化过程的时空特征。依据年平均温和年降水量观测记录进行了植被变化的气候因子分析,依据道路、河流缓冲区的居民点密度与植被退化面积比例的相关性,分析了人类活动影响,并讨论了不同植被退化区域在多重因素作用下的变化驱动因子。拟合了主要社会经济发展指标与植被变化的相关性,从统计数据方面讨论了珠峰自然保护区社会经济发展对植被变化的影响作用。结果表明：珠峰自然保护区植被变化的总体趋势以稳定为主,但植被退化趋势超过了变好趋势。同时,核心区植被变好趋势明显,实验区植被退化趋势严重。保护区南坡植被受气候变化干扰小,保持了大部分变好趋势;北坡由于降水减少造成湿地植被退化,对草地的长势带来消极作用。人类活动与植被状态变化有密切关系,在沟谷地带的破坏作用明显。并且,植被退化趋势与农业耕地面积扩大以及放牧影响关联紧密,而牲畜饲养与林业发展都未对保护区植被变化造成明显影响。     

近20年杭锦旗植被覆盖变化特征及驱动力分析

以MOD13Q1为数据源,采用固定起始年份,逐步增加结束年份的分析方法并辅以Sen+Mann-Kendall趋势、Hurst指数等方法,探究杭锦旗2000—2017年植被覆盖变化特征及驱动力。结果表明:(1)杭锦旗植被覆盖由北向南空间分布格局呈"高低高"特征。随着研究时段的延长,归一化植被指数(NDVI)显著改善面积呈先增加后减少趋势,退化面积则表现为先减少后增加;(2)不同土地利用类型NDVI均值由大到小依次为耕地、有林地、灌丛、草地和沙地,18 a间有林地、灌丛和草地NDVI增速显著,沙地最低;(3)研究区未来NDVI主要变化趋势表现为退化,占比为57.93%,需进一步精准施策,加强该地区生态保护力度;(4)降水对NDVI的作用以正效应为主,而温度以负效应为主且相关性随时段延长而降低,人类活动对NDVI影响则具有双重效应;(5)各阶段驱动力逐渐复杂化,气象要素和人类活动共同作用对NDVI影响更为显著。     

中国东部南北样带中南段典型植被类型NDVI变化分析

以IGBP第15条国际标准样带——中国东部南北样带中南段的植被为主要研究对象，对该区域应用NDVI(normalized difference vegetation index)数据进行植被类型划分，共划分为三大类35小类．在此基础上，选择6种不同气候区域典型的森林植被类型，对其NDVI变化进行分析，从而得出：NDVI随着纬度的降低变化逐渐减小；通过研究经向年内：NDVI变化，发现4月份研究区域南北：NDVI指数变化最明显；分析NDVI均值变化可知，从暖温带到北亚热带植被指数NDVI形成明显的阶跃，从而判定植被指数NDVI对短期气候变化具有明显的指示性，并发现通过植被指数NDVI的季节变化曲线，可以较为准确地判定森林、草原、农作物等大类型，图4表1参15。     

1982—2006年京津冀地区植被时空变化及其与降水和地面气温的联系

利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）,分析过去25年（1982—2006年）京津冀地区生长季（4—10月）植被覆盖时空变化、趋势及其与降水和地面气温的联系。经验正交函数展开（EOF）、奇异值分解（SVD）及相关分析,结果表明：过去25年京津冀地区植被总体呈增加趋势,其中,河北中部地区增长速率超过3%/10 a。植被覆盖年际变化与气温变化呈正相关,但与降水变化的正相关更加显著。1989年和1999—2002年的干旱导致当年NDVI显著减少,而1990、1998年和2003—2005年降水增加使得研究区NDVI明显增加。     

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。     

基于MODIS时序数据北回归线(云南段)地区植被物候时空变化及其对气候响应分析

植被物候作为自然界规律性、周期性事件,对开展全球气候变化、植被长势观测等研究具有重要价值。以北回归线(云南段)穿过的县域为研究区,基于长时间序列MODIS EVI(Enhanced Vegetation Index,EVI)、土地利用类型和气候因子数据,采用S-G滤波、动态阈值、相关分析等方法分析19 a(2001—2019年)间植被物候的时空分布特征及其对水热因子的响应。结果表明,(1)海拔和地势起伏在物候地域分异中作用显著,植被物候存在明显的垂直地带性分布特征。山地与河谷、坝子、低海拔区的物候值差异较大,山地地区的植被生长季开始期(Start of Season,SOS)在192—240 d,生长季结束期(End of Season,EOS)在次年144—192 d,生长季长度(Length of Season,LOS)为272—304 d;河谷、坝子、东部低海拔地区的植被SOS在80—112 d,EOS在337至次年17 d,LOS在224—256 d。(2)19 a间植被物候年际变化总体特征为SOS显著提前(R²=0.51,P=0.001<0.05),平均提前1.14 d·(10 a)^?1;EOS推迟(R²=0.01,P=0.756>0.05),平均推迟0.07 d·(10 a)^?1;LOS显著延长(R²=0.47,P=0.001<0.05),平均延长1.07 d·(10 a)^?1。(3)不同植被类型的物候期及其变化趋势不同,研究区森林植被生长期最长,草地次之,耕地最短;19 a间SOS、EOS、LOS变化最大的分别是常绿阔叶林(?1.68 d·(10 a)^?1)、耕地(1.25 d·(10 a)^?1)、木本热带稀树草原(1.28 d·(10 a)^?1)。(4)水热组合对植被生长影响显著,河谷、坝子、东部低海拔地区的植被SOS、EOS分别主要受2月降水(负相关)和4月气温(正相关)、9月降水和气温(正相关)影响,山地地区植被SOS、EOS分别主要受6月降水(正相关)和5月气温(正相关)、5月降水(正相关)和4月气温(正相关)影响。     

Temporal and spatial patterns and driving factors of cultivated land change in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

随着经济快速发展、城镇化进程加快以及人口基数不断增加,在城市用地不断向外扩张以及生态退耕措施的影响下,耕地面积呈逐年减小的趋势.这一现象加剧了农业发展与其他要素间的矛盾,对区域粮食安全也产生重要影响,因此,探讨耕地面积时空变化及其驱动机制对保障区域粮食安全具有现实意义.分析青藏高原地区1980年、1990年、2000年、2010年、2018年的耕地面积数据,结合户籍人口、地区生产总值(GDP)、粮食单产等统计年鉴资料解析影响其变化的主要驱动因子.结果表明:(1)青藏高原近40年耕地面积变化总体经历缓慢增加、显著增加和缓慢递减3个阶段,整个变化过程中耕地主要流失方向为林地和草地,分别占总流失面积的50.99%和32.02%,主要原因为退耕还林还草等政策的实施,其次为建设用地和水域增加.(2)耕地转为非耕地的地区主要集中在四川西部、云南西北部、青海东部,而耕地转入地区主要集中在青藏高原中部.以地市州来看,拉萨、海东、海西、阿坝、林芝等地区耕地面积变化特征以缓慢递增为主;西宁、黄南、甘孜、甘南等地区的耕地面积则呈缓慢递减的变化趋势.(3)主成分分析和结构方程模型结果显示影响耕地面积减少的主要驱动因素包括经济社会发展和粮食生产.其中经济和社会因素对耕地面积变化产生的影响为负值,社会因素产生的负影响最大,为-0.224,人口基数增长、建设用地扩张、土地利用转型要求以及二、三产业红利的吸引都会导致耕地面积减小.本研究揭示了青藏高原地区近40年耕地变化情况及流失方向,耕地面积波动主要受到经济社会因素以及政策因素的影响;上述结果可为今后国家粮食安全及当地生态环境可持续发展提供理论参考.(图7表8参45)     

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。     

Growth release and growth inhibition of Pinus tabulaeformis forest in the Loess Plateau of western Shanxi Province,China北大核心CSCD

There has been increased focus on the impacts of climate change on vegetation growth, and human activities that interfere with the vegetation. Discussing the effects of climate change and thinning activity on forest growth is essential to expand plantation areas. In this study, the dendroecological method was used to analyze the radial growth of Pinus tabulaeformis to reveal the impacts of climate change and human activities on forest stand growth. These samples were derived from three different density areas of P. tabulaeformis forest at the Linfen City of Shanxi Province (the east of Loess Plateau). The correlation analysis between tree ring width index and climatic factors indicated that the growth of P. tabulaeformis was negatively related to precipitation in January and the monthly maximum temperature in December of the previous year, whereas positively correlated with precipitation in July and the monthly maximum temperature in October in that year. The phenomena of growth release and inhibition could be attributed to the impacts of climate change and thinning during 1978-2003. However, growth inhibition was closely related to unsuitable climatic conditions. Plot 1 showed a moderate growth inhibition period when the growth variation was less than -50%, and growth release was caused by thinning. The growth variation was greater than 47% in the period of growth release. Moreover, a slight growth release occurred due to tending in plot 2, and the rate of growth change exceeded 39%. A slight growth suppression induced by uncomfortable climatic condition caused growth variation less than -32% and a moderate growth release by the interaction of cutting and comfortable counterpart made variation rate larger than 75% in plot 3. The release effects of thinning can last for about 5 years. In summary, inappropriate climatic conditions can inhibit the growth of trees, and thinning can promote tree growth by about 5 years. The results can provide a reference for local forest management. © 2018 Science Press. All rights reserved.