基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析

以年际同期归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为评价指标,分析极端干旱气象对西南地区生态系统影响的时空分布特征,提出旱灾可能造成的生态影响及应采取的管理和科研措施. 结果表明:2009年8月—2010年3月,西南地区的生态系统受极端干旱天气影响显著,威胁程度呈上升趋势;贵州、广西和云南三省(自治区)受干旱影响的生态系统面积先后超过各省份生态系统总面积的80%,生态系统强度变差区集中在云南的中东部、贵州西南部和广西西北部等地区;农田生态系统受损严重,农作物大面积枯死或绝收;大量水库、池塘干涸,河流水位明显下降,部分河流断流,危及水生生物生存;自然植被影响明显,植被生长明显受到抑制,干热河谷地带和岩溶地形区域植被大面积退化,威胁当地生物多样性.      

高原内陆河流域气候水文突变与生态演变规律——以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为例

以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为研究对象,利用数理统计、Mann-Kendall突变检验、气候倾向法、克里金空间插值等方法,综合遥感信息解译,辨析近55a不同高原内陆河流域气温-降水-径流突变与生态演变规律,结果表明：锡林河流域干旱程度较巴拉格尔河流域剧烈,气温总体偏高,降水量、径流深偏枯,降水、径流天数偏少,且径流系数偏低;锡林河流域气温增温趋势较显著,气温突变较早,两地增温速率均大于0.2℃/10a;在年尺度,两地径流系数、降水量、径流量的突变时间、顺序、驱动因素和突变前后变化量存在较大差异;在季节尺度,两地降水空间分布差异较大;两地NDVI最大值与冬季降水分布特征趋同,均分布于上游河谷区.     

锡林河流域草原植被退化空间格局分析

利用TM遥感影像,结合地面植被调查,基于典型草原退化演替模式,绘制锡林河流域植被现状图,在地理信息系统支持下,研究了锡林河流域草原植被退化空间格局特征,得出全流域、上中下游及流域内不同地貌类型上不同草原退化等级的面积。全流域1999年放牧退化草原植被面积为7689.3km₂,占总流域面积的71.86%。根据草原退化指数计算得出全流域总草原退化指数为10901.8km₂草原退化单位,同时还计算了流域上中下游区域和流域内不同地貌类型的草原退化指数值。通过网格取样,绘制锡林河流域草原退化指数空间图,应用空间趋势面分析法绘制草原植被退化指数等值线图。结果表明:锡林河流域草原退化的空间格局较为复杂,首先与流域上中下游及不同地貌类型上人类放牧利用强度的差异相关,具体表现在流域中下游及河谷阶地、平原和丘陵区草原植被退化较为明显,其次,全流域有多个较为明显的草原植被严重退化中心区,均与人类高强度放牧利用有关。     

黑河下游额济纳河流域生态环境现状及发展趋势

本文通过资料和监测数据阐述了2006—2011年黑河下游额济纳河流域生态环境现状及其变化趋势。土地覆盖监测数据结果表明,截至2011年额济纳河流域绿洲面积达3232km^2,水域湿地面积达118km^2,额济纳绿洲植被覆盖度总体呈增加趋势,局部地区增加显著,而个别地区植被呈缓慢退化。水资源调查数据说明。额济纳河流域绿洲的维持和恢复仍取决于黑河水的补给量,近几年黑河水在额济纳境内的进入量基本能维持额济纳现有绿洲规模。     

气候变化和人类活动对我国典型草原区植被恢复的影响

草原区作为影响我国陆地生态系统碳水循环和生态安全的重点区域,对气候变化和人类活动极为敏感.然而,有关气候变化和人类活动对该区域植被恢复相对贡献的认识尚存分歧.以生态系统净初级生产力(NPP)为评价指标,通过对比MODIS观测的实际NPP和基于Thornthwaite Memorial模型估算的潜在NPP的趋势差异,量化了2000～2020年气候变化和人类活动对我国典型草原区(北方温性草原区和青藏高原高寒草原区)植被恢复的相对作用.结果表明,研究区内93%的草地植被呈恢复趋势,NPP平均增加速率达(以C计)2.12 g·(m²·a)^-1(P<0.01),其中,近一半植被恢复区受气候变化和人为活动共同控制,约36%和10%植被恢复区分别受气候变化和人类活动的独立控制;此外,不同草地类型气候变化主导植被恢复的面积占比差异大,主要表现为高寒草地明显高于温性草地,气候条件越干旱,气候主导面积占比越大.人类活动不是北方温性草原区和青藏高原高寒草原区植被恢复的主要原因,但在气候条件恶化地区,人类活动可降低甚至抵消气候变化对植被的负面影响.未来需加强长...     

基于RS和GIS的赤水河流域植被覆盖度与各地形因子的相关强度研究

以赤水河流域为研究区域,综合运用遥感和GIS技术,用TM遥感影像反演植被覆盖度,用数字高程模型(DEM)提取地形因子并进行子流域的划分与构建;首先借助空间叠加分析,研究了区内植被覆盖度分别随高程、坡度及坡向变化的规律;然后从数理统计的角度分析区内不同植被覆盖度与地形等级因子的相关性,并就相关强度进行排序。研究表明:1、在赤水河流域,中度以上植被覆盖度与坡度、高程与之间,并不是单一的正比关系,其随坡度和高程的增加而先增加后减小,存在着临界坡度区间和临界高程区间。2、不同植被覆盖度下各地形因子的影响程度明显不同。对各级植被覆盖,坡度和坡向对其的影响都明显高于高程;中度植被覆盖受坡向影响较为显著,但随着植被覆盖度的增高坡度的影响越来越显著。该研究对喀斯特区域生态环境的评价和改良具有重要参考价值,同时也为喀斯特地区的植被保护和石漠化防治提供决策依据。     

荒漠草原区油气管道建设对地表植被格局的影响

以油气管道经过的乌鲁木齐荒漠草原地区为研究对象,选择施工前、施工期以及恢复期3个不同施工阶段的遥感影像数据,解译地表植被类型,采用象元二分法提取植被覆盖度,通过比较时间上植被覆盖格局和土地利用格局的变化,分析油气管道建设对生态系统影响的范围和特点.研究发现:不同建设时期管道两边荒漠草原区土地利用类型差异较大,草地面积持续降低,共计减少32.53%,灌木林地面积增加到24.61%,建设用地面积在建设期增加,植被恢复期降低.研究区复杂程度提高,原有生态结构发生改变;建设期管道施工作业带及两侧10m范围内植被覆盖度显著低于其他区域,而管道两侧50~100以及100~200m范围内的植被覆盖度无明显差异,但与200~300m范围相比差异显著.管道建设主要影响范围为管道上方施工作业带以及两侧10m的范围内,间接影响范围为施工作业带两侧200m内;恢复期人为措施对研究区植被覆盖度的主要影响范围为施工作业带;管道建设改变了荒漠草原生态系统的组成结构,是管道周边土地利用类型和荒漠草地系统变化的主要推动力;人为恢复措施无法使受影响区域的植被恢复到建设前的水平.     

柴达木盆地植被生长时空变化特征及其对气候要素的响应

以2001-2010 年MODIS NDVI 植被数据为基础,并结合该区同期气温和降水量数据,采用线性趋势分析、偏相关分析、Hurst 指数等数理分析方法,研究了近10 a 来柴达木盆地植被时空变化特征、影响因素及未来可能的变化趋势。结果表明：①2001-2010 年柴达木盆地植被生长季NDVI平均值（NDVI）呈显著增加趋势,线性增长率为0.041/10 a。柴达木盆地主要植被类型灌丛、草原、荒漠NDVI 的线性增长率分别为0.043/10 a、0.034/10 a、0.028/10 a;②柴达木盆地植被变化具有阶段性特征,整体呈“S”型增长,具有两次明显的植被快速增长期;③柴达木盆地植被改善面积占研究区总面积的12.43%,并主要分布在布尔汉布达山、祁漫塔格山、鄂拉山、柴达木山、宗务隆山的高山区,冬给措纳湖周边和绿洲核心区。植被退化面积仅占研究区总面积的0.35%,并主要分布在绿洲边缘区,特别是柴达木河绿洲和那陵格勒河绿洲的中下游地区;④植被NDVI 与1-5 月平均气温以及5-8 月可利用降水量呈显著正相关关系,植被生长与温度呈显著正相关的区域主要分布在绿洲核心区及高山区,占植被区面积的8.36%,植被生长与可利用降水量呈显著正相关的区域主要分布在低山区及山地河谷地带,占植被区面积的30.95%;⑤植被生长季延长和生长加速是柴达木盆地植被NDVI 增加的主要原因,气候的暖湿化是促使柴达木盆地植被改善的主要驱动力;⑥柴达木盆地植被改善具有强持续性,未来大部分区域植被将持续改善。     

疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征研究

以疏勒河流域中游绿洲为研究区,借助统计分析法、RS和GIS技术方法,选择1970、1980、1990、2000和2013年疏勒河中游绿洲Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,分析得出各种生态系统覆盖状况.根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了不同时段不同区域流域中游绿洲生态环境需水量,探讨了疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征,从而为区域水资源合理配置和生态环境协调发展提供参考依据.通过计算得出了疏勒河中游绿洲1970、1980、1990、2000和2013年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量,同时得出总生态环境需水量分别为17.94×108、7.51×108、6.92×108、6.63×108、5.52×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量呈现逐渐减少趋势,减少了12.42×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量空间变化特征呈现瓜州敦煌玉门,同时各区域生态环境需水量均呈现减少趋势.     

伊犁河流域最大植被覆盖度的时空动态变化

伊犁河是中哈两国重要的跨境河流,近年来,伊犁河流域的生态环境变化引起中哈两国高度关注。文章基于MODIS数据,采用像元二分模型,分析了2000-2014年伊犁河流域最大植被覆盖度的动态变化,以间接反映其生态环境变化过程。结果表明:(1)伊犁河流域植被覆盖度呈现从西到东逐渐增加的趋势,该流域最大植被覆盖度年际间有波动,且波动幅度较大。(2)以最大植被覆盖度的变化率作为生态环境质量变化趋势监测的参考指标,结果显示15 a间该流域的植被覆盖经历了"先衰退后缓慢恢复"的过程,且2010年以后基本趋于稳定。(3)空间分布上表现为该流域植被覆盖较少的区域有变好的趋势,植被覆盖较好的区域反而表现出恶化的趋势,这可能与区域气候变化以及人类活动有关。此外,伊犁河流域三角洲地区、伊犁河谷地及其中上游等地区植被覆盖出现恶化趋势,应引起足够重视。     

巴音布鲁克高寒草原植被覆盖度时空格局及影响因素

基于MODIS NDVI数据采用线性混合光谱模型,对巴音布鲁克草原2000—2020年植被覆盖度状况进行测算,采用一元回归线性分析方法分析了其时空变化特征,以及气象、地形和土地覆被变化对区域植被覆盖度的影响。结果显示：1)2000—2020年巴音布鲁克草原平均植被覆盖度为46.19%,总体呈西部高东部低的空间分布格局。植被覆盖度大于60%的区域分布在西北部和南部,面积占比为24.70%;植被覆盖度小于15%的区域面积占比为19.91%,分布在研究区边缘。2)2000—2020年巴音布鲁克草原植被覆盖度呈先下降后升高的变化趋势,总体年下降速率为0.093%。像元尺度上,大部分地区植被覆盖度基本不变,呈降低趋势的面积占比为24.86%,呈面状分布在中东部和北部;呈增加趋势的面积占比为10.54%,分散分布在研究区中部和西部边缘。3）植被覆盖度随着海拔升高逐渐降低,阳坡植被覆盖度总体低于阴坡;年降水量和年平均气温对植被覆盖度的影响具有明显的空间异质性,分别约10.70%和13.99%的地区植被覆盖度与当年降水量和上年降水量呈正相关,8.23%和11.11%的地区植被覆盖度与当年和上年平均气温...     

区域尺度绿洲稳定性评价

论文在区域尺度上,探讨了绿洲稳定性的内涵,并以新疆三工河流域绿洲为例,从绿洲所处的地理位置、绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用等方面评价了绿洲的区域稳定性。结果表明:①冲洪积扇型绿洲稳定性最高,其次是位于地下水溢出带下方的冲积平原型绿洲,稳定性最差的是湖滨三角洲或散流干三角洲上发育的绿洲;②绿洲的冷岛效应和植被指数可较好地表征绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用和评价绿洲的区域稳定性的时间变化。绿洲规模的扩大及绿洲水分和植被的增加将加强绿洲的冷岛效应,提高绿洲的稳定性;归一化差异植被指数增加,表明绿洲内植被覆盖密度增大和植物生物量提高,绿洲的稳定性增强。     

基于遥感技术的干旱荒漠区露天煤矿植被群落受损评估

以新疆准东五彩湾露天煤矿开采区为研究靶区,基于2006~2011年的Landsat TM卫星遥感影像数据,借助植被指数和植被覆盖度指数,对干旱荒漠区露天煤矿开采对植被的扰动进行分析.利用植被覆盖度特征和植被覆盖度转移矩阵,分析了露天煤矿开采中不同等级植被群落的受损速度和面积变化情况,通过植被覆盖度的时空变化趋势和波动程度,研究了植被覆盖度随时间的变化特征,并定量分析了研究区植被受损范围与受损程度.结果表明,2006~2011年,露天煤矿开采对研究区植被破坏程度呈逐年增加趋势,研究区内植被覆盖度年均减少1.2%,并且植被等级越低,植被受损速度也越快.其中植被受煤矿开采粉尘影响的范围较大,占研究区总面积的44.69%,影响的平均最大距离约为3.2km,并且煤矿的开采规模越大,影响的距离越远．煤矿采掘区、排土场压占区和占用区内植被覆盖稀疏,有植被区域占该区域面积的12.15%,尽管该区域植被覆盖面积不大,但所在区域植被覆盖度的波动程度在0.05~0.15之间,植被受损严重.     

锡林河流域生态系统服务价值变化研究

论文采用Costanza等人的生态系统服务评价方法对锡林河流域生态系统服务功能价值变化进行研究,结果表明,在1987～2000年的13年间,锡林河流域各类生态系统每年提供的服务总价值下降了31.6%,其中,草原生态系统服务价值从5.13×10⁸美元降至4.38×10⁸美元,下降13.3%;湿地生态系统服务的总价值由2.62×10⁸美元下降为0.9×10⁸美元,下降了65.1%;而农田生态系统服务价值由0.01×10⁸美元上升到0.03×10⁸美元,增加了200%。在草原生态系统服务功能总价值中,绣线菊草原、贝加尔针茅草原、羊草杂草类草原和羊草丛生禾草草原等优质草原所占的比重在逐渐减小,克氏针茅草原、冷蒿草原等退化类型所占的比重在逐渐增加,说明锡林河流域草原生态系统退化严重。该流域生态系统服务功能价值的下降与生态系统的退化和面积的减小有关。     

普定喀斯特生态系统观测研究站的生物样地建设与监测工作

生长和适应于喀斯特地貌环境的生态系统,即喀斯特生态系统,因人类活动干扰和石漠化进程影响,其结构和功能均发生退化,因此,定位、长期监测喀斯特生态系统的组成、结构、过程和功能,以及人类活动的影响和响应,对研究该类特殊生态系统的格局和动态变化具有重要意义。作为中国科学院生态系统观测网络(CERN)仅有的两个喀斯特台站之一,普定喀斯特生态系统观测研究站的生物监测总目标是开展喀斯特高原常绿落叶阔叶混交林的植被生态学(结构、过程、功能)监测与研究,及其退化植被的恢复生态学示范,建立喀斯特植被恢复与重建的优化模式和范式。本文初步介绍了普定站的生物观测网络,以普定县后寨河流域的天龙山常绿落叶阔叶混交林样地作为永久监测样地(主观测场),以陈旗不同干扰方式下的植被恢复样地、赵家田皆伐样地、沙湾主站址退耕样地作为辅助监测样地(辅观测场),以高羊河流域陈家寨坡耕地恢复和滇柏林改造样地作为生态重建示范样地(辅观测场),配合流域内外诸多样地与试验点(站区调查点),可初步定位监测和预测代表性喀斯特森林和灌丛的长期变化与未来发展趋势。     

1982—2015年长江流域植被覆盖度时空变化分析

量化植被覆盖变化及其与气候变化之间的关系,是当前全球变化和陆地表层生态系统研究领域的热点和难点。论文基于GIMMS-NDVI数据和气象数据,运用趋势分析、突变分析、偏相关分析以及残差分析,探讨长江流域植被覆盖度时空变化特征及其对气候和人类活动干扰的响应机制。结果表明：1）1982—2015年间长江流域除岷-沱江和太湖流域植被覆盖度为下降趋势外,其余均呈上升趋势,呈上升趋势的区域占流域总面积的69.77%,其中45.09%的区域呈显著上升趋势（P<0.1）;2）基于Mann-Kendall突变分析发现,1982—2015年间长江流域植被覆盖度年际变化存在突变现象,且区域差异性显著;3）气温与植被覆盖度的偏相关系数绝对值最大的像元占研究区总面积的43.31%,表明气温是长江流域近30 a植被覆盖度年际变化的主要影响因素;4）人类活动对长江流域植被覆盖度的影响力以持续增强为主,人类活动减弱的区域主要分布在金沙江流域、岷-沱江流域、汉水流域局部区域以及各大省会城市区域。     

2000—2018年鄂尔多斯市植被覆盖度变化及驱动因素分析

植被变化是一个复杂而漫长的过程,受气候变化、土地利用、生态工程、城市化等多种因素的影响,其中人类活动是植被覆盖度变化的重要影响因子,评估区域植被覆盖度的人为影响值具有重要的研究意义. 鄂尔多斯市融入新一轮西部大开发、黄河流域生态保护和高质量发展、黄河“几”字湾都市圈及内蒙古自治区的重要经济增长极等国家和区域战略,是国家重要能源和战略资源基地,且位于我国北方防沙带的南侧,对维护国家整体生态安全具有重要作用. 本文以鄂尔多斯市为研究区,利用遥感数据、气象数据、土地利用数据,采用基于变异系数的人为影响模型,分析鄂尔多斯市2000—2018年植被覆盖度的时空变化,定量探究气候与人类活动对植被变化以及生态环境的影响,识别人类活动影响区域,区分正向、负向影响. 结果表明:2000—2018年鄂尔多斯市植被覆盖度平均值呈现波动性上升趋势,从0.23升至0.35,总体呈现由低、中覆盖向中高、高覆盖转化的趋势. 2000—2018年NDVI变异系数为0.005~4.360,植被稳定性较弱,变异系数高值区与气候因子的相关性未达到显著性水平. 人为变异系数为?0.25~1.50,研究区西部受人类干扰程度较大,而东部受干扰程度较小. 人类活动的正向影响区域主要集中在研究区东部,占研究区总面积的54.00%,与近年来生态保护修复治理密不可分. 人类活动的负向影响区域主要分布在鄂托克旗西北部等区域,土地利用类型为工矿用地,且这些区域是采矿场增加区域之一,很大程度上受到矿产开发的影响,同时该区域处于防风固沙屏障区和生物多样性优先区,不仅关系到鄂尔多斯市的人居安全保障,而且关系到内蒙古自治区乃至京津冀、华北及西北地区的生态安全. 因此需进一步加强人类活动管控工作,协调好经济发展与环境保护的关系,保障生态环境质量持续改善,为地方政府生态环境监管与干旱半干旱区生态保护修复提供科学依据,同时为黄河流域高质量发展以及我国北方生态安全屏障构筑提供重要保障.      

利用马尔柯夫过程预测锡林河流域草原退化格局的变化

以我国北方典型草原模式地段之一的锡林河流域草原为研究对象,根据研究区两个时期遥感影像解译的植被类型图衍生出草原植被退化图。在对草原退化图统一网格化后,计算各网格草原退化指数,并加以分级,确定不同草原退化等级之间转移概率,并应用马尔柯夫模型预测锡林河流域草原退化格局的演变趋势。结果表明:如果不采取防止草地退化的根本性措施,草原退化态势还将继续下去。以每个网格草原退化指数值为各网格草原退化状况划分依据,以3km×3km网格为统计单元,在流域总面积为10701km₂情况下,预测结果是:2005年,锡林河流域草原退化为3级的网格总面积是3776km₂,占流域总面积的35.29%;4、5级网格面积之和为5427km₂,达到流域总面积的50.71%。2025年,锡林河流域草原退化为3级的网格面积总和是3389km₂,占流域总面积的31.67%;4、5级网格面积之和为6406km₂,达到流域总面积的59.86%。     

黑河下游重要生态功能区植被防风固沙功能及其价值初步评估

在遥感和地理信息系统支持下,利用风蚀输沙率模型,对1986-2006年期间黑河下游重要生态功能区植被的防风固沙功能及其价值进行了估算。结果表明: 1986、1996和2006年研究区植被防风固沙量分别为9 056×10⁴ t、4 972×10⁴ t和6 296×10⁴ t;不同植被覆盖的土地类型中,有林地防风固沙能力最强,其次为灌木林,低覆盖度草地最小;1986-2006年,区域植被生态系统的防风固沙功能呈现出先减弱后增强的趋势;植被防风固沙功能的空间分布差异性明显,防风固沙能力较高的区域主要零散分布在河流、湖泊沿岸等植被覆盖状况较好的区域;研究区域植被生态系统的防风固沙功能价值较大,2006年达到53.1×10⁸元,明显高于当年研究区的GDP。     

滨海半城市化地区植被覆盖度的时空变化——以青岛市崂山区为例

基于青岛市崂山区1990、1997、2002、2008年四期TM遥感影像数据,利用遥感二分像元估算模型和归一化植被指数,定量研究了半城市化地区的植被覆盖度演化过程及其时空动态变化特征,结果表明:研究区植被覆盖度演变具有快速性、差异性和不稳定性特征;1990-1997年,植被平均覆盖度由48.71%下降到24.74%,是植被覆盖度下降最快时期;2002-2008年间,植被平均覆盖度由23.58%增加到44.49%,属于植被覆盖恢复时期。整体空间变化呈现分散和无序特征,地形因子显著影响植被覆盖度的分布及变化。从气候因素和人为活动影响两个方面分析了造成崂山地区植被覆盖度下降的原因,对降雨量与各地区植被覆盖度进行了相关性分析,划分出气候影响显著区域。最后通过主成份分析定量研究气候、人为因素对当地植被覆盖度的影响程度,结果发现城市化作用是造成植被覆盖度变化的主要因素。