基于时序植被指数的湖北省物候空间特征分析

湖北省地貌类型多样，植被类型丰富，也是农业大省，物候信息监测对于自然生态和农业生产具有重要意义。使用MODIS MOD13Q1 产品中的归一化植被指数数据集，运用时间序列谐波分析法重构 NDVI时序曲线，并结合土地覆被数据，采用物候特征动态阈值法获取湖北省植被物候空间分布特征，分析不同土地覆被类型的物候指标。结果表明：(1)湖北省西部山区、东南部和东北部丘陵地区，多为自然植被覆盖，且植被状况良好，NDVI最大值达到0.75以上，大部分区域NDVI最小值在0.6以上。中部江汉平原和农作物区域NDVI变化受农业耕种方式影响较大，与自然植被NDVI变化特征有所差异。(2)不同土地覆被类型物候特征各异。湖北省大部分区域的植被在2月到3月进入生长季，11月到12月结束生长，襄阳地区呈现相反的特征。耕地、裸地、水体等受人类影响较大的土地覆被类型生长季长度较短，开始时间较晚，结束较早。森林、草地、灌丛等自然植被生长季长度较长，开始较早、结束较晚。(3)物候参数由于地形地貌、地表覆被类型、人类和自然因素的影响具有显著的差异，对区域植被生态状况、不同土地覆被类型物候空间分布特点的分析，结果对于植被生态保护、植被分类、农业区划等都具有参考意义。     

2000～2015年丹江口库区植被覆盖时空变化趋势及其成因分析

基于MODIS NDVI、Landsat遥感影像及气象观测数据，应用趋势分析、偏相关分析和土地利用转移矩阵等方法，阐明了2000~2015年丹江口库区植被覆盖时空变化趋势，并探讨了气候变化和人类活动对库区植被覆盖的影响。结果表明：（1）近16 a来丹江口库区植被覆盖度呈增加的趋势，增速为4.73%/10 a（p < 0.001）；（2）40.94%的区域植被覆盖度增加显著，主要分布在库周丘陵和平原地带；10.04%的区域植被覆盖度减少显著，主要位于西北部伏牛山区及库区建成区周边；49.02%的区域变化不显著；（3）丹江口库区植被覆盖度受气候变化影响不显著，但受人类活动影响较大，其中灌草地和农业用地转变为林地是库区植被覆盖度升高的主要原因，农业用地转变为水体和建设用地是部分区域植被覆盖度降低的重要因素，这些土地利用/覆被变化主要受造林、退耕还林、水库蓄水以及建设活动的驱动；（4）生态建设工程和项目的实施对库区植被覆盖度的稳步增加起到了积极作用。 关键词： 植被覆盖度；变化趋势；土地利用；丹江口库区     

基于时间序列MODIS数据的贵州省森林物候地域分异

森林物候是气候与环境变化的重要指示器,对于陆地植被生态环境监测具有重要的意义。以2011～2013年的MODIS NDVI(归一化植被指数)为时间序列数据,采用Savizky-Golay(S-G)滤波平滑和动态阀值法,提取出贵州省2012年森林物候的生长起始日期(SOS)、生长结束日期(EOS)、生长季长度(LOS)和生长季振幅(AOS)4个参数,分别将提取的森林物候参数与经度、纬度和海拔做相关性分析。研究结果显示:(1)贵州省森林物候参数与纬度相关性整体较弱,因此贵州省森林物候纬度地带性地域分异的不显著;(2)贵州省森林物候生长起始期、生长季长度与经度呈极显著相关,而森林物候生长结束期与经度呈低度相关,整体上贵州省森林物候参数海陆(经度)地带性地域分异显著;(3)贵州省森林物候生长起始期、生长结束期与海拔呈显著相关,而森林物候生长季长度与海拔呈极显著相关,因此贵州省森林物候参数垂直(海拔)地带性地域分异的十分显著。     

气候变化下汉江上游林地植被生态需水量的时空演变

研究气候变化下林地植被生态需水量的时空变化,对于保护涵养水源的林地植被系统,合理规划管理流域水资源有着重要作用。以汉江上游流域11个气象站点1971~2010年的气象资料为依据,采用结合[1]土壤含水量与植物类型修正蒸散发量得到植被生态需水量的方式,从时空角度定量研究了在生长季4~10月份流域林地植被生态需水量及其趋势性变化,并且分析了生态需水量对各气象因子变化的敏感性程度。结果表明:汉江上游流域林地植被多年平均生长季生态需水量为6.915 8×109 m3,整体上呈现非显著性增加趋势,在空间分布上具有明显的地带性特征。生态需水量对不同气象因子有不同程度的敏感性:最高温度水汽压太阳辐射风速最低温度,生态需水量对各气象因子敏感程度的地带性分布特征还与各区域的纬度、海拔、植被类型和下垫面情况有关。     

2000～2015年川西高原植被EVI海拔梯度变化及其对气候变化的响应

川西高原植被系统受地形因子影响在垂直方向上空间特征差异明显。以MODIS EVI遥感数据作为植被动态监测指数,结合高程数据分析2000～2015年川西高原植被EVI沿海拔梯度的变化规律,然后根据川西高原内部及附近39个气象站点的气温和降水资料开展川西高原植被EVI变化对气候变化的响应研究。结果表明:(1)川西高原近16年生长季植被EVI以0.8%/10 a的速率波动增加,沿海拔梯度具有先升高后降低的特点,垂直分布特征差异显著;(2)川西高原植被EVI变化趋势整体处于稳定状态,改善面积多于退化面积。在1 000 m的低海拔区域,由于人类活动的干扰,植被退化严重;中等海拔范围内水热条件充足,利于植被生长,植被逐渐得到改善,局部地区有轻微退化现象;在4 000 m的高海拔地带,植被EVI波动幅度较低并趋于稳定;(3)不同高程区间内植被EVI变化受气候影响不同,川西高原高海拔地区植被生长主要受气温控制,而中等海拔地区受降水影响较大。(4)在0.05显著性水平下,川西高原植被EVI变化受非气候因子驱动的面积分布较广,约84.22%;受气候因子驱动的面积占比为15.78%,气温对植被生长和分布的驱动作用强于降水驱动作用。     

丹江口库区生态系统服务价值与人类活动时空关联分析

良好的生态系统和协调的人地关系对丹江口库区水质的保证以及南水北调中线的顺利运行具有重要意义.以中国南水北调中线工程水源地丹江口库区为研究对象,以1991、2000、2010、2018年四期遥感影像为数据源,利用基于样本的面向对象分类方法解译获得四期土地利用数据,基于土地利用数据构建生态系统服务价值评估模型、生态系统服务价值流向损益模型、人类活动强度指数评估模型,并利用双变量空间自相关方法分析生态系统服务价值和人类活动强度的时空关联特征.研究结果表明:1991～2018年间,丹江口库区建设用地、水库河流和林地总体呈增长趋势,耕地、灌草地、内陆坑塘、湿地和未利用地总体呈减少趋势.生态系统服务价值呈现波动变化趋势,总体增加了43.93×108元,价值量的亏损主要来自于林地转化为耕地和建设用地,灌草地转化为耕地,价值量的增益主要来自于耕地转化为林地和水库河流.人类活动以低影响强度为主,中高影响强度在库区东部成片式分布,高影响强度区域呈零星块状分布且一直呈增加趋势.丹江口库区生态系统服务价值与人类活动强度存在显著的负相关关系,且呈现先增强后减弱的变化趋势.     

喀斯特高原山区的景观格局变化垂直分异性——以贵州省普定后寨地下河流域中下游为例

利用多时相多数据源遥感影像数据(航片、TM影像及SPOT-5影像),采用GIS空间分析技术和数理统计分析相结合的方法,以贵州省普定县后寨地下河流域中下游地区为例,从海拔和坡位2个方面来探讨喀斯特地区的景观格局变化的垂直分异特征.结果表明:林地斑块在海拔范围为1 300～1 350 m及1 450～1 550 m的区域内,变化是最大的;水田和旱地斑块在海拔范围为1 219～1 300 m及1 350～1 450 m的区域内,变化最大.景观格局在山脊和谷底内变化相对较大,其中变化最大的是林地斑块;景观格局在陡坡和缓坡地区的变化相对较小,但是也存在一定的变化.该区域中变化较大的为水田和旱地斑块.在海拔范围为1 300～1 500 m的山脊和谷底区域内,景观斑块类型发生的变化较大.该区域应作为喀斯特高原山区的生态环境保护特别关注的区域.     

丹江口库区2001～2020年植被生态系统质量遥感监测与时空演变分析

丹江口库区是我国南水北调中线工程的核心水源地，良好的生态系统质量是保证水库安全运行和“一泓清水”永续北送的前提。以丹江口库区为研究区，在获取高精度精细生态系统类型数据基础上，基于植被覆盖度FVC(Fractional Vegetation Cover)、叶面积指数LAI(Leaf Area Index)和总初级生产力GPP(Gross Primary Productivity)等生态系统遥感参量构建生态系统质量评估模型，对库区2001～2020年植被生态系统质量进行遥感监测，分析其时空格局演变。研究结果表明：(1)丹江口库区2001和2020年植被生态系统质量指数分别为56.16和78.32。2001～2020年，库区植被生态系统质量逐渐变好，质量指数增加15以上的区域占总面积的81.32%;(2)各县(市、区)生态系统质量有所差异，淅川县和丹江口市生态系统质量指数在2001和2020年均低于库区平均水平，但增量较高，分别增加25.55和23.99;(3)不同生态系统类型中，森林生态系统质量指数最高，但增量较低；(4)2001～2020年，生态系统质量指数随坡度增加而增加，其中0°～3...     

南水北调中线丹江口库区生态环境质量评价

以南水北调中线工程的主要淹没区和水源地--丹江口库区为研究区域，以区域生态环境质量评价理论为基础，以遥感影像为主要数据源,选取水热条件、地形地貌、土地利用和土壤侵蚀等环境评价因子,建立生态环境质量综合评价模型,对丹江口库区的生态环境现状进行定量评价。结果表明：库区的自然生态环境现状整体一般偏好,达到良好标准的占43.24%,较差及以下的面积达到区域总面积的1006%。较好地段主要集中于河谷平坝,500～1 000 m的中海拔地区生态环境质量差异较大，生态脆弱度高。库区中东部地区相对较好，北部和西部相对较差。需要采取积极的生态环境保护措施,以保障南水北调中线工程的安全运营和效益的充分发挥。     

洞庭湖流域生长季气象特旱对植被覆盖的影响

基于洞庭湖流域2000～2017年97个气象站点的综合气象干旱指数(CI)和MODIS增强型植被指数(EVI)资料,结合植被类型数据,采用最大值合成、相关分析等方法,分析了近18年来洞庭湖流域生长季(4～10月)植被(自然和人工植被)EVI与特旱强度的时空变化特征,探讨了自然植被和人工植被对特旱响应的敏感性。结果表明:在年际变化上,自然植被和人工植被区域的特旱强度最大值和EVI的最小值均出现在2011年;在季节变化上,生长季特旱强度分布为秋夏春季,自然植被EVI值明显高于人工植被,季节分布均为夏春秋季;比较而言,人工植被对特旱的敏感性高于自然植被,但两类植被对特旱的敏感性均随植被生长阶段而变化,其中两种植被EVI与特旱强度之间的最显著相关性均出现在8月;特旱强度和EVI能够很好地反映2011年春旱和夏秋连旱的时空变化过程。     

丹江口水库典型消落区不同土地利用类型土壤养分分布

丹江口水库是南水北调中线工程的取水口,调水工程的实施使新增淹没区土壤由于淹没浸泡可能使其中氮磷等营养盐释放,对水库水质构成威胁。采集丹江口水库典型消落区不同土地利用类型的表层土壤,测定现有消落区(149~160m)和新增消落区(160~172m)不同土地利用类型土壤的氮磷含量,分析消落区土壤养分分布特征。结果表明:土壤有机质含量在滩地和农田混杂区最高,分别为43.9、49.8g/kg,有机质易在扰动强烈或生物多样性丰富的区域累积。现有消落区(149~160m)和新增消落区(160~172m)土壤中总氮、总磷均值无显著性差异(p0.05)。消落区不同土地利用类型中,果园土壤的总磷、裸地土壤水溶性磷含量均为最高。现有新增消落区土壤磷流失率(0.564%)高于现有消落区(0.378%),需防范新增消落区的磷流失风险。消落区土壤总氮含量与有机质含量呈极显著相关(p0.01);总氮含量范围为0.044%~0.167%,农田、果园等受人为耕作作用强烈的土地利用类型土壤总氮含量相对较高。在消落区实施退耕还林等措施,恢复消落区的植被群落,可有效降低土壤的氮磷的流失。     

基于MODIS EVI的2000~2015年重庆植被覆盖季节变化

基于2000~2015年的MODIS EVI数据，采用MVC、趋势分析和分布指数法，分析了重庆近16 a来植被的季节变化趋势和空间分布特征。结果表明：（1）植被减少类型冬季比例最高（6.33%），主要分布于受库区蓄水和建设用地扩张影响的河谷、城镇及其周边地区；植被不变类型秋季比例最高（88.23%）；植被增加类型春季比例最高（31.50%），主要分布于农业种植的西部丘陵区和中部平行岭谷地区。（2）植被变化类型优势分布区域各异，植被减少主要分布于小于400 m、小于 6°区域，植被增加主要分布于400~1 000 m、6°~15°区域，在大于1 000 m、大于15°区域植被相对稳定。（3）从春季到夏季，植被减少类型向低地形区（< 800 m，< 6°）移动，而植被增加类型则向高地形区（> 800 m，> 6°）移动；从夏季到秋季，植被减少类型向高地形区（> 500 m，> 6°）移动，而植被增加类型则向低地形区（< 500 m，< 6°）移动；从秋季到冬季，植被减少和增加类型均在向高地形区移动，在高地形区，植被减少（> 1 300 m，> 15°）分布强于植被增加（> 500 m，> 6°），在低地形区则是植被减少（< 1 300 m，< 15°）分布弱于植被增加（< 500 m，< 6°）。（4）在坡向的分布上，除了平地区域外，植被变化幅度在北、东、南、西坡向上随季节变化不明显。 关键词： 植被覆盖度；MODIS EVI；趋势分析；地形分布指数；季节变化     

长时序丹江口水源区NDVI数据集构建及其时空动态变化分析

由于不同传感器时空分辨率不一致，当前NDVI动态变化研究存在研究时间较短的问题。基于EOT算法，以丹江口水源区为例，借助重叠时期的GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据，将8 km分辨率GIMMS NDVI数据重采样为1 km，构建了1982～2018年NDVI长时序数据集，并在此基础上分析丹江口水源区NDVI时空动态变化。结果表明：EOT算法在空间重采样中具有良好的适用性。EOT NDVI与MODIS NDVI之间拟合度较高（R=0.929，P<0.01，n=24），EOT NDVI与Landsat NDVI之间表现出显著相关关系（R=0.702，P<0.01，n=200）。空间上，EOT算法在土地利用类型较为复杂的区域受混合像元的影响，预测精度降低，在植被分布连片的区域预测精度较高。基于时序NDVI数据分析，研究时段内NDVI呈现波动上升趋势，变化趋势为0.002 9 year-1。空间上，丹江口水源区NDVI以显著增加为主（P<0.05），在汉中市、安康市河流附近以及北部商州市、南部竹溪县等区域年均NDVI增加趋势较其他区域明显；年均NDVI呈现减小的区域主要分布在丹江口水库、十堰市、南阳市、平利县等经济发展较快的区域。Mann-Kendall检验显示年均NDVI时间序列没有突变现象，但局部区域NDVI在不同时间呈现差异。     

丹江口水库不同水文期真光层深度特征及影响因素分析

丹江口水库是南水北调中线工程的引用水源地。于2011~2012年对水库不同水文期的水下光合有效辐照度及引起光衰减的3种主要物质(无机颗粒悬浮物、藻类叶绿素a、溶解性有机碳)进行调查，分析了真光层深度的时空动态及影响因素。结果表明，丹江口水库真光层深度的变化范围为：1036~15350 m；丰水期、平水期和枯水期的均值分别为：6084 m、5353 m、7647 m。丹江库区、汉江库区沿库尾至坝前均有上升的趋势。在丹江库区的敞水区真光层深度较大，水质较好。逐步回归分析表明，丹江口水库水体真光层深度主要受到无机颗粒悬浮物及浮游植物影响，但在不同水期、不同库区影响因素表现不同：在丰水期、平水期，无机颗粒物与浮游植物对真光层深度的深浅起主导作用；枯水期真光层深度波动不大，其主要影响因素为藻类叶绿素a与溶解性有机碳     

基于MODIS的鄱阳湖湿地植被变化及其对水位的响应研究

针对鄱阳湖水情变化如何影响湖区湿地植被生长过程的问题,在鄱阳湖国家级自然保护区内的蚌湖-吴城生态断面上,选取3个梯度分布MODIS像元样点,基于2001~2010年MODIS 增强型植被指数（EVI）时间序列,分析了近10 a来退水期植被生长动态变化过程;结合星子站水位资料,探讨了鄱阳湖退水期水位变化对湿地植被生长的影响。结果表明：各样点EVI年内均值表现为先上升后下降的单峰特征,多年平均值在10月份最大,高程越高的样点其EVI达到年最大值的时间越早;不同水位持续长短及其起讫时期影响植被的生长变化,EVI均值与生长期的拟合优度（075）高于最大值与生长期的拟合优度（049）;样点每提前出露10 d,EVI均值约升高002,[JP3]二者相关性R2达到055。研究结果对湖区植被资源管理以及湖泊水位调控效应研究等具有积极的参考意义     

Impacts of climate change on Chinese ecosystems: key vulnerable regions and potential thresholds

China is a key vulnerable region of climate change in the world. Climate warming and general increase in precipitation with strong temporal and spatial variations have happened in China during the past century. Such changes in climate associated with the human disturbances have influenced natural ecosystems of China, leading to the advanced plant phenology in spring, lengthened growing season of vegetation, modified composition and geographical pattern of vegetation, especially in ecotone and tree-lines, and the increases in vegetation cover, vegetation activity and net primary productivity. Increases in temperature, changes in precipitation regime and CO₂ concentration enrichment will happen in the future in China according to climate model simulations. The projected climate scenarios (associated with land use changes again) will significantly influence Chinese ecosystems, resulting in a northward shift of all forests, disappearance of boreal forest from northeastern China, new tropical forests and woodlands move into the tropics, an eastward shift of grasslands (expansion) and deserts (shrinkage), a reduction in alpine vegetation and an increase in net primary productivity of most vegetation types. Ecosystems in northern and western parts of China are more vulnerable to climate changes than those in eastern China, while ecosystems in the east are more vulnerable to land use changes other than climate changes. Such assessment could be helpful to address the ultimate objective of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC Article 2).