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。     

浙江省近20年植被变化趋势及驱动因子分析

浙江是长江三角洲经济区的重要组成部分,该区域植被变化受到生态气候条件以及人类活动等多种因素的影响。利用多源遥感和地面观测2000—2019年生态植被参量、气象和气候因子以及夜间灯光数据等,分析浙江区域生态植被变化及其驱动关系;利用一元线性回归和Mann-Kendall趋势检验探讨植被变化趋势,采用Pearson相关分析和多元回归方法等研究多元因子贡献率。结果表明,浙江区域近20年增强型植被指数(EVI)呈现显著增长趋势,总增长趋近年均值的7.66%,而总初级生产力(GPP)的增加总量约为多年均值的1.48倍。森林和城市区植被分别呈现显著增长和减少趋势(森林EVI:0.60×10~(-3)a~(-1)。城市EVI:-1.11×10~(-3)a~(-1))。气温、日照和降水共同影响植被变化特征,其中气温变化是引起区域近20年植被变化趋势的主要气候因子(r=0.54,P0.01)。夜间灯光变化代表的城市扩张等人为活动是引起城市及周边植被减少的主要原因(r=-0.60±0.13),而远离城市的人类活动对植被生长具有一定的促进作用(r=0.56±0.13)。植被年际变化的多变量贡献分布表明,表征人类活动的夜光数据在全省范围具有重要的影响,而气候因素则会影响局部地区。其中近20年浙江区域气温升高和城市扩张分别对省内植被具有显著的促进和抑制作用。因此,区域气候条件变化以及人类活动是影响浙江省植被生长趋势变化的重要因素。该研究对区域生态文明建设具有重要的参考价值。     

汀江流域2000—2020年景观格局时空演变及驱动机制分析

景观格局时空演变是土地利用变化最直观的表现形式,剖析流域景观格局变化及其驱动力,对流域土地利用的管理与调控具有重要意义。利用土地利用转移矩阵、移动窗口法分析了汀江流域2000—2020年景观格局的时空变化特征,并利用地理探测器探究其演变的驱动机制。结果表明：1)2000—2020年,汀江流域内的自然景观不断转向人造景观,具体表现为人造地表(+120.95 km²)、耕地(+59.87 km²)、水体(+31.04 km²)大幅转入,草地(-135.83 km²)、林地(-66.8 km²)、灌木地(-8.8 km²)、湿地(-0.05 km²)大幅转出。2)从类型水平上看,流域景观离散程度不断增大,斑块边缘规则化;从景观水平上看,整体破碎度、割裂度加剧。林地景观具有很强的优势性,以其为代表的自然景观斑块呈现破碎状态,且斑块的割裂程度大,离散程度高;以人造地表为代表的人造景观斑块呈现片状分布,边界规则化,且斑块面积呈现增大趋势。3)人口...     

2000—2020年黄河流域土地利用变化特征及影响因素分析

土地利用变化是人类与自然相互作用的重要表征。研究黄河流域土地利用变化特征及其驱动因素,可为黄河流域生态保护和高质量发展战略的实施提供参考。根据黄河流域2000、2010和2020年3期土地利用数据,运用空间分析与数理统计方法定量分析了流域不同尺度下的土地利用变化特征,分析了影响土地利用类型变化的主要因素。结果表明,(1)黄河流域草地和农田占比多年平均值分别为47.9%±0.38%、26.5%±0.69%,草地广泛分布于中上游,农田集中分布于下游,表明黄河上中下游分别承担着保障国家生态安全和粮食安全的重任。(2)2010—2020年的土地利用变化强度远高于2000—2010年,土地利用发生转变的面积和综合土地利用动态度分别增加了约8倍和15倍。(3)2000—2020年黄河流域土地利用类型变化以城镇、草地和森林增加和农田减少为主,城镇扩张了1.08×10⁴ km²,主要发生在黄河中下游的城市群,新增规模的58%是农田;草地和森林等生态用地增加了0.91×10⁴ km²,主要发生在黄河源头区和上游地区的...     

2000—2020年河西地区生态系统服务功能时空变化与影响因素分析

河西地区是我国“三区四带”和甘肃省“四屏一廊”生态安全格局的重要组成部分,在全国生态安全战略格局中具有重要地位。利用InVEST模型、USLE方程与修正风蚀方程等评价方法,结合河西地区的气象、水文、地形、土地利用类型与土壤质地等数据,对2000—2020年河西地区的生态系统服务功能进行量化,并分析各项功能的时空变化及影响因素,识别河西地区生态系统服务功能的高、中、低值区。结果表明：2000—2020年河西地区生态系统服务功能整体向好,但波动较大,稳定性有待增强。受气候条件与土地利用格局的影响,生态系统服务功能在空间上呈现“南高北低”的分布格局。通过分析生态系统服务功能的影响因素,发现林地与草地对生态系统服务功能的提升具有关键作用,海拔在2 500～3 500 m和缓坡地区的生态系统服务功能较优。2000—2020年河西地区的生态系统服务功能综合指数呈波动上升趋势,生态系统服务功能的最优年份为2020年。生态系统服务功能的低值区主要位于河西地区西北部的平原地带,占比41%。生态修复时要减少人类活动带来的负面影响,增强区域的土壤保持与防风固沙能力。生态系统服务功能的中值区主要分布在河西地区...     

中国北方草原植物光谱beta多样性年内变化驱动因子分析

虽然年际气候变化对植物多样性的影响较多,但是年内气候变化对植物beta多样性的影响尚不清楚。利用1982—2017年的遥感影像和相关数据,分析了月际、年际尺度气候变量和植物光谱beta多样性指数的变化,探讨了不同类型草原植物光谱beta多样性指数年内变化趋势以及主要气候驱动因子,建立了植物多样性与气候因子的回归方程。结果表明:西鄂尔多斯荒漠草原4、7、10月的群落具有较高的相似性,各月份植物beta多样性变化差异不显著(P0.05);安西草原化荒漠4月植物beta多样性较低,10月最高,植物返青不明显且秋季生长季有推迟;锡林郭勒典型草原和图牧吉草甸草原4月和10月beta多样性较高,植被生长季春季提前和秋季推迟趋势十分明显(P0.05)。中国北方草原年内植物beta多样性对环境温度变化十分敏感。相比于年际尺度,月际尺度上的气候因子对各月份草原植物beta多样性影响更大。且整体上温度与多样性呈现负相关。安西年内植物beta多样性受与低温有关因子的影响(R~2=0.2);与高温有关的因子是西鄂尔多斯(R~2=0.9)和图牧吉(R~2=0.06)年内植物beta多样性变化的重要驱动力;而锡林郭勒年内植物beta多样性气候驱动因素比较复杂,4、7、10月植物beta多样性分别与前1年8月月低温、当年年高温以及前1年8月月均温呈现负相关关系(R~2=0.02)。采用遥感数据提取的植物多样性指数,结合月度气候变量,可及时、有效地监测草原植物多样性的动态变化。     

2001—2020年湖北省PM2.5时空分布特征及气象驱动因子分析

把握PM_2.5污染的时空演变规律是对其进行针对性治理的基础与前提。从PM_2.5地球表面浓度栅格数据提取湖北省2001—2020年各地级市PM_2.5年均浓度数据,利用空间自相关、核密度估计、地理探测器等方法研究PM_2.5时空分布及气象驱动因子特征。结果表明,湖北省各主要城市PM_2.5浓度二级标准达标率趋于增加。各城市PM_2.5年均浓度均值在2001—2013年由42.47逐步上升至62.94μg·m^-3,2013—2020年由62.94减少至32.85μg·m^-3。核密度估计表明,2013年以前各城市PM_2.5年均浓度值随时间推移逐渐分散,2013年后逐渐集中于浓度较低的区间。以武汉市等中部城市为分界线,湖北省PM_2.5向东西2个方向均存在由高至低的浓度梯度,且西面浓度小于东面。2013年后浓度较高地区的扩散效应逐渐减小。PM_2.5空间分布存在显著的...     

2000—2018年云南省典型矿区植被生态时空变化特征——以临沧市为例

矿区植被生态恢复特征及其影响因素分析对矿区生态治理与植被恢复建设具有重要的参考价值和现实意义。以云南省典型矿区-临沧市为研究区,利用2000—2018年MODIS资料和气象观测数据,基于陆地生态系统碳通量TEC模型,结合趋势分析、相关分析等统计方法,揭示了2000年以来云南省典型矿区——临沧市的植被覆盖度、植被净初级生产力等时空变化特征及其与气候因子关系。结果表明,(1)矿区植被净初级生产力年均值为980.1 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同),2000年以来区域NPP总体呈增加的趋势,平均每年增加6.2g·m~(-2)·a~(-1);在空间分布上,有90.5%区域植被NPP呈增加趋势。(2)矿区植被覆盖度多年均值为67.3%,2000年以来呈显著增加的趋势,平均每年增加0.42%,有92.2%区域植被覆盖度呈增加趋势。(3)不同类型植被净初级生产力均呈增加的趋势,但变化趋势率存在一定的差异,其中常绿阔叶林、落叶阔叶林、灌丛、草地植被净初级生产力平均值最大。(4)矿区植被NPP与降水之间呈显著的正相关性,相关系数为0.737,但与气温、日照时数的相关性未达到显著水平;矿区植被覆盖度与各气象因子间的相关性也均未达到显著水平。2000年以来云南省典型矿区植被呈现向好趋势,说明近些年生态文明建设效果良好。     

福建省森林植被NEP时空变化及影响因子分析

不断加剧的气候变化和人类活动增加了区域生态系统碳循环研究的不确定性。净生态系统生产力(NEP)能够定量描述陆地生态系统与大气之间的碳交换量,探究区域生态系统NEP的时空变化及对气象、植被等因子的响应有助于明晰区域生态系统碳收支状况和应对气候变化。基于TEC模型和生态系统呼吸模型评估了福建省森林2000-2020年NEP时空格局,并借助地理探测器和贡献率方法探究了福建省NEP时空变化的主要驱动因子。结果表明：(1)2000-2020年福建省森林多年年均NEP为528 g·m^-2,呈极显著的增强趋势。空间分布规律为“高值主要分布在福建南部的内陆地区,低值主要分布在中北部和南部沿海地区”,约48.3%的地区NEP呈显著上升趋势,主要分布在福建省的中部偏西南地区,而仅有1.00%的地区呈显著下降趋势;(2)空间分布上,影响福建省森林NEP的空间分异的主要因子为植被、地形和气象要素。归一化植被指数对森林NEP空间分布的影响最大,是影响福建省森林NEP空间分异的主要驱动因子,其次是地形和太阳辐射,高程的最适区间为891-1 491 m,而辐射的最适区间为128-130 W·m...     

2000年以来浐灞河流域不同地貌区植被变化特征及影响因素研究

秦岭是中国南北气候分界线。2000年以来植被的快速恢复,对该区域生态水文过程产生了深远的影响。秦岭地区地貌多样,分析不同地貌区植被恢复特征、影响因素及其对生态水文过程的影响,对秦岭生态环境保护具有重要的借鉴意义。以位于秦岭北坡的浐灞河流域为研究对象,将整个研究区分为上游山地区、中游丘陵区和下游平原区3个分区,以归一化植被指数（NDVI）为基础数据,基于趋势分析和回归分析等方法,研究了浐灞河流域不同地貌区的植被恢复差异、影响因素及其对径流输沙的影响。结果表明,浐灞河流域上游山地区NDVI值呈极显著增加趋势,中游丘陵区NDVI值呈缓慢增加趋势,而下游平原区呈极显著减少趋势。上游山地区NDVI在6—9月处于较高水平,中游丘陵区和下游平原区NDVI的年内分布呈现双峰特征。整个浐灞河流域的植被恢复速度为0.001 9/a,上游山地区、中游丘陵区以及下游平原区的植被恢复速度存在显著差异（P<0.05）。上游山地区海拔对植被恢复速度具有显著影响（P<0.05）,中游地区不同坡度的植被恢复存在显著差异（P<0.05）。上游山地区植被恢复的主要驱动力是林地自身植被覆盖度的提升,中游丘陵...     

北方农牧交错带不同植被保护及恢复措施物种多样性研究

为研究不同生境类型及不同植被恢复方式植物群落结构特征及物种多样性,本文以位于我国西北农牧交错带的宁夏盐池为研究对象,根据不同植被恢复及保护措施特点,在宁夏盐池布设典型样地。样地类型分为:天然草地、退耕还草地、撂荒地、湿地、人工封育草地、流沙地等6种类型。植被调查采用样线和样方相结合的方法,内容包括:植物名称、株数、盖度、高度、生物量(鲜质量)等。运用生态统计学原理,结合BiodiversityPro、MicrocalOrigin等生态学统计软件对不同样地类型植物进行聚类、多样性指数计量等处理、分析。聚类分析表明:不同植被保护及恢复措施下,植物组成、群落结构、主要建群种等都表现出不同特点,不同样地具有各自不同的优势群落、主要建群种等;多样性指数计量结果表明:不同样地间由于生境类型、植被保护及恢复措施等不同造成样地间物种多样性的差异,湿地由于充足的土壤水分条件,无论是丰富度指数还是综合多样性指数都远高于其他样地类型,综合多样性指数D、H分别为12.783、2.915。此外,退耕还草地和天然草地多样性指数也较高,尤其是退耕还草地,D、H分别为11.514和2.696,是农牧交错带一种较为合理的植被恢复措施;多样性较低的是人工封育草地,D、H分别为2.599、1.576。造成人工封育草地物种多样性较低的主要因素一是随着封育时间的延长,优势种的优势地位不断加强、种间竞争等导致部分物种的消失等原因;二是随着封育时间的增加,土壤结皮加厚,水分入渗率和利用率降低从而导致植物群落衰退。     

京津冀植被净初级生产力时空分布及自然驱动因子分析

研究植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空分布及其影响机制对全球陆地生态系统的变化及碳平衡有着重要的意义.基于MOD17A3HGF数据,综合气候、地形、土壤和植被4个方面的自然因子,利用趋势分析、变异系数及地理探测器等方法,探讨了2000-2019年京津冀NPP时空演变特征及...     

中国北方农牧交错带农村土地利用变化因子分析--以内蒙古尧勒甸子村为例

以北方农牧交错带典型生态示范村尧勒甸子村为例,应用参与式农村评估法(PRA)并结合GPS与野外测量,恢复了该村1949年后50 a来的土地利用历史过程与格局,利用GIS分析其1950-1999年的土地利用变化特点.运用因子分析和逐步回归分析方法揭示了人类活动因素对土地利用变化的作用.结果发现1985年以前耕地面积扩大,草地面积减小,沙地面积迅猛持续增加;1985年以后土地利用变化向相反的方向发展,土地利用结构趋向合理.     

中国北方农牧交错带农村土地利用变化因子分析——以内蒙古尧勒甸子村为例

以北方农牧交错带典型生态示范村尧勒甸子村为例，应用参与式农村评估法(PRA)并结合GPS与野外测量，恢复了该村1949年后50a来的土地利用历史过程与格局，利用GIS分析其1950-1999年的土地利用变化特点。运用因子分析和逐步回归分析方法揭示了人类活动因素对土地利用变化的作用。结果发现：1985年以前耕地面积扩大，草地面积减小，沙地面积迅猛持续增加；1985年以后土地利用变化向相反的方向发展，土地利用结构趋向合理。     

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。     

三江源农牧交错区一个种植周期的垂穗披碱草人工草地CO_2通量变化特征

建植多年生人工草地已成为生态环境保护和恢复工程的重要措施之一,探究多年生人工草地生态系统CO_2交换的变化特性,有助于准确评估和预测人工草地碳收支状况及其生态服务功能。利用2012-2016年,5年的涡度相关系统观测的数据,分析了三江源农牧交错区垂穗披碱草(Elymus nutans)人工草地的净生态系统CO_2交换(Net ecosystem CO_2 exchange,NEE)、总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)和生态系统呼吸(Ecosystem respiration,R)等参数在一个种植周期的变化特征及其控制因子。结果表明:(1)在一个完整种植周期内(5年),三江源农牧交错区垂穗披碱草人工草地随着种植年限的增加CO_2通量先增加后减小,累计固碳180.4 g·m~(-2),是一个弱的碳汇,其中,除了种植第1年表现为碳源(47g·m~(-2)),其他年份均为碳汇,第3年碳汇强度达到最强-128.3 g·m~(-2);(2)GPP主要由空气温度、植被多样性指数(Simpson指数)和生长季长度共同控制(r~2=0.92),植被多样性指数(Simpson指数)直接影响着生长季NEE(r~2=0.80);(3)管理措施(播种和收割时间)影响着生长季的长度,而生长季长度影响非生长季R和生长季NEE的比值(R/NEE)(96%),进而影响着NEE的年际变异(92%),管理措施影响着人工草地NEE的年际变异。不论是生产功能还是生态功能,每5-6年重新翻耕人工草地是"生产-生态"的双赢模式,人工草地更新是三江源农牧交错区一个生产和生态相结合的有效产业发展模式。