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。     

新疆和田地区土地荒漠化时空特征分析

以干旱区土地荒漠化防治和生态环境修复为目的,对新疆和田地区土地荒漠化时空演变过程进行研究。基于RS和GIS技术,利用和田地区MODIS13Q1-NDVI遥感数据,以植被覆盖度作为荒漠化评价指标,对和田地区2000—2018年土地荒漠化时空变化特征进行分析。结果表明:(1)研究区植被覆盖度呈减少趋势的区域面积占总面积的0.38%,其中极显著减少区域面积占0.10%,显著减少区域面积占0.28%;植被覆盖度呈增长趋势的区域面积占12.88%,其中极显著增长区域面积仅占1.10%,显著增长区域面积占11.78%。(2)2006—2012年重度荒漠化区面积呈减少趋势,2012—2018年呈增加趋势,总体以年均0.59%的速率递增;中度荒漠化区面积呈减少趋势,平均每年以1.43%的速率减少,而轻度和非荒漠化区面积一直保持增加趋势,年均增速分别为2.19%和3.70%。(3)由面积转移矩阵可知,近20 a来,研究区土地类型未发生变化的面积为19.841×10~4 km~2,非荒漠化区转移面积最少,中度荒漠化区转移面积相对较多。由于气温、降水和人类活动等因素的影响,近20 a来和田地区重度荒漠化区面积略有增长,轻度和非荒漠化区面积增加显著。     

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。     

基于MODIS的陕西黄土高原植被覆盖度变化特征及其驱动分析

基于MODIS数据,采用混合像元分解模型提取陕西黄土高原2000-2009年的植被覆盖度数据,研究其整体变化趋势,并根据植被覆盖类型、地形、气候和土壤因子进行特征分区,研究不同区域植被覆盖变化及其驱动因子.结果表明,整体而言,10a间研究区植被覆盖度呈增长趋势,2000-2009年共增长约10百分点.植被覆盖度为0 ～ 10％、＞10％ ～ 20％、＞20％ ～ 30％、＞30％～40％和＞40％ ～ 50％的区域面积年平均减少-1.05％、-8.63％、-7.04％、-7.20％和-3.49％,而植被覆盖度为＞50％～60％、＞60％ ～ 70％、＞70％ ～ 80％、＞80％～90％和＞90％ ～ 100％的区域面积年平均增长6.92％、10.53％、4.05％、0.87％和7.06％.地形和水热状况从宏观上决定植被覆盖类型,并且影响植被疏密程度,土壤侵蚀影响植被受破坏程度,植被覆盖度持续增长的主要原因是退耕还林(草)工程的实施.     

基于像元二分法和强度分析方法的内蒙古植被覆盖度时空变化规律分析

以GIMMS NDVI3g数据为基础,利用像元二分模型和Intensity analysis方法,从时间间隔、植被覆盖度等级变化和转换3个层面分析了1982─2010年内蒙古植被覆盖度的变化。结果表明:由像元二分模型估算的植被覆盖度与实测值有较高的相关性(0.914)。1980s─1990s植被覆盖度增加的面积(49.2%)大于其减少的面积(43.3%),而在1990s─21世纪初植被盖度减少的面积(57.1%)大于增加面积(35.6%),表明1990年代的植被长势比其他两个年代好。1990s─21世纪初的植被年平均变化速率相对1980s─1990s较快。1980s─1990s,高植被覆盖度的增加活跃,减少较平缓,而低植被覆盖度的增加和减少均较平缓;1990s─21世纪初,高覆盖度和低覆盖植被的增加较平缓,而减少变化较为活跃。研究期内低覆盖度植被以向高一等级转变为主,而高覆盖度则以向低级转换为主。     

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。     

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。     

1987-2008年南四湖湿地植被碳储量时空变化特征

利用研究区1987、1997和2008年的LandsatTM／ETM＋卫星遥感数据,结合实地采样调查和收集的资料,计算3个时期山东省南四湖湿地各植被类型的面积和碳储量;同时依照不同覆被类型（植被类型）的平均碳储量将各覆被类型的斑块划分为不同储碳等级,绘制3个时期的南四湖湿地植被碳格局图,分析植被碳储量的时空变化特征、变化产生的原因和变化对湿地的潜在影响。研究结果表明：研究前期（1987年）植被储碳格局存在着明显的植被碳储量以湖南北中心线向两岸增大的带状特征,研究中后期（1997-2008年）带状储碳格局不断破碎化并最终消失。整个研究期高储碳等级的斑块面积不断减小,低储碳等级的斑块面积增加。湿地植被碳储量呈现前期基本稳定后期显著减少的特征,1987、1997和2008年湿地植被碳储量均值分别为1．07、1．08和O．64TgC,1987-1997年湿地植被碳储量平均年增加0．001TgC,变化幅度不大;1997-2008年年减少0．04TgC,下降较明显。其中自然植被碳储量在整个研究期内持续减少,人工植被碳储量呈现先增加后减少的波动变化特征,分析认为这一变化特征产生的主要原因是南四湖地区多因子驱动的土地覆被变化活动。通过区域湿地植被的碳平衡动态分析认为,植被碳储量（碳库）的减少可能会导致整个湿地碳储量的入不敷出,使整个湿地碳汇能力下降甚至可能变为碳源。     

锡林郭勒盟风沙源治理区防风固沙功能变化评估

监测评估生态工程区的生态功能变化是实施推进生态治理修复工程的重要参考。基于修正风蚀方程(RWEQ)与GIS技术,评估分析了风沙源治理工程区内锡林郭勒盟的防风固沙功能动态变化,并重点探讨了降水量和植被覆盖度对防风固沙功能的影响。结果表明:2000—2015年锡林郭勒盟年均防风固沙量为14.56亿t,单位面积防风固沙约为74.78 t·hm~(-2),且分别以7.1%和6.3%的年均速率波动增加。整体来看,锡林郭勒盟防风固沙功能由东南向西北及东北方向递减,主要原因是东北部潜在风蚀风险较低。相比2000年,2015年锡林郭勒盟有32.63%的地区防风固沙能力升高,51.82%的地区稳定,另有15.55%的地区防风固沙能力下降。此外,锡林郭勒盟防风固沙功能变化与降水量和植被覆盖度变化均呈显著相关。因此,风沙源治理工程区防风固沙功能的提升应综合考虑气候变化、生态工程和人类活动的影响。     

3种人工草地不同植被覆盖度实地测量方法比较

植被覆盖度是植被垂直投影面积占统计区域面积百分比;理想覆盖度实地测量方法耗时短,工具简单,结果准确,受人为因素影响小.以结缕草(Zoysia japonica)、白三叶(Trifolium repens)和雀稗(Paspalum thunbergii)人工草地为研究对象,以照相法测量值为参考,比较样线法、目估法、样针法、点框架法、网格法1×1、网格法5×5、网格点法1×1和网格点法5×5等8种方法测量精度.结果表明:样线法误差小于5%,耗时短,工具简单.目估法误差大于样线法,适用于植被高度低且覆盖度较低或较高样方.样针法误差大于样线法和目估法,误差受植被高度和茎叶硬度影响,适用于植被高度低且硬度较小样方.点框架法、网格法和网格点法误差均较大,一般大于10%.网格法误差受覆盖度和小网格边长影响,误差峰值出现在覆盖度接近65%的样方,误差随着小网格边长增加而增加.8种方法测量值与照相法测量值均呈显著正相关(P <0.05),因此对于类似人工草地,这些方法测量值可通过本文提供的拟合公式转化为真实值.随着样方数量增加,8种方法误差均呈现出先降低后稳定趋势.本研究推荐样线法作为类似人工草地覆盖度实地测量方法;未来应根据覆盖度、植被高度和硬度等特征选择适合的测量方法.(图4表2参46)     

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。     

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 In formmionSystem（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。     

鄱阳湖双退区受损湿地植被恢复对水质的影响

退化湿地的植被恢复有助于提高湿地生物多样性和净化水体功能。通过监测鄱阳湖双退区（湿地）生态恢复过程中前后水质变化,分析了不同植被覆盖率和植物残体分解对水质的影响。结果表明,在植物生长期间,湿地水体TN质量浓度下降65.4%～71.3%,NO3--N也呈较大幅度下降,并能降低水体TP浓度水平;高植被覆盖增加水体叶绿素质量浓度水平,中低植被覆盖不影响水体叶绿素质量浓度,植被覆盖能有效保持水体较高透明度,但不能降低水体COD质量浓度。在枯水期,高植被覆盖因为植物残体分解使氮素回流水体,导致水体含TN,NH4＋-N,NO3-_N质量浓度显著升高,中低植被覆盖植物残体分解同样显著增加水体氮素,但增加程度小于高植被覆盖;植物残体分解不影响水体TP质量浓度水平;高植被覆盖植物残体分解增加水体叶绿素质量浓度,中低植被覆盖则无影响;高中低植被覆盖区植物残体分解都显著增加水体混浊度,也提高了水体的BOD,对水体COD没有影响。     

基于遥感的泾河流域植被覆盖格局分析

以MODIS遥感影像数据为数据源,应用遥感和GIS技术对泾河流域植被覆盖格局进行分析。结果表明:(1)泾河流域植被覆盖类型以退化草地和草地为主,二者占流域总面积的53.30%;地面覆盖程度较高的森林、疏林仅占流域总面积的9.83%,流域植被覆盖程度较低。(2)受自然环境条件和人类活动的影响,退化草地、稀疏灌丛、郁闭灌丛和疏林破碎化程度较为严重,对地面覆盖程度最低的退化草地除集中分布于流域北部外,主要零散分布于流域中、南部,其斑块形状复杂多样,数量最多,应成为流域植被恢复的重点。(3)各植被覆盖类型的斑快数量组成以小斑块所占比例最大,最小斑块比率均在50.0%以上;森林的斑块面积多样性最大,草地的斑块面积多样性最小。     

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。     

东江流域土壤、植被和悬浮物的碳、氮同位素组成

碳、氮同位素值对监测流域植被组成、环境变迁是一种非常有效的指标,为中短时间尺度环境变化研究提供了一条新的途径。以亚热带山区的东江流域为例,以流域内的植被、土壤及水体悬浮物为研究对象,应用其有机质同位素组成（δ13C、δ15N）,揭示流域植被的成分和环境变化的信息。研究发现：东江流域土壤碳同位素、C/N比值差值不大;植被的氮同位素差值明显,C/N比值差异较大。对东江流域悬浮物δ13C值近20年的监测表明：其值在早期逐年升高,近10年来转趋稳定并呈明显下降趋势,变化范围在-17.8‰～-26.1‰之间,反映了该流域植被破坏和恢复的过程以及土壤侵蚀状况的变化趋势。     

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。     

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。