1982—2021年黄河流域植被覆盖时空演变及影响因素研究

通过科学认识黄河植被覆盖的空间格局、时间规律,揭示气候变化与人类活动对植被覆盖率空间演化的影响与机理,对于提出科学的生态防护方法、进行生态安全评价,以及推进黄河战略有着重大的理论意义与应用意义。本文以1982—2015年GIMMS NDVI和2000—2021年MODIS NDVI为主要数据源,通过最大值合成法、平均值法、Theil-Sen Median和Mann-Kendall等方法分析了黄河流域1982—2021年植被覆盖空间格局、月际和年际变化规律。结合同时段的年平均气温和年降水量,采用二元线性回归分析和残差分析等方法,探讨了黄河流域植被覆盖的主要影响因素。根据时空变化分析,1982—2021年黄河流域多年NDVI均值变化趋势由西北向东南依次增加,年际变化呈现波动增长趋势,增长速率为0.019 ? (10a)^?1,月际变化呈现先增后减的单峰曲线状分布,8月(0.50)为峰值。根据变化趋势分析,1982—2021年黄河流域77.35%的区域植被覆盖呈增加趋势。根据影响因素分析,黄河流域植被覆盖以气候变化和人类活动共同作用为主要影响因素,其中受人类活动促进作用较...     

东北地区植被时空演变及影响因素分析

基于2000~2020年MODIS NDVI遥感数据,辅以气象数据和土地利用数据,通过小波分析、Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析法,以不同地形地貌为单元,对不同周期阶段下东北地区植被时空演变特征及其对气候变化和人类活动的响应机制进行深入解析.结果表明:时间上,21a间东北地区植被NDVI呈速率为0.0308/10a(P<0.001)的上升趋势,以16a第一主周期下10a左右的周期变化最为稳定;空间上,东北地区植被NDVI整体处于较高水平,但空间分异明显,呈“西南低东北高”的格局.各周期阶段均为NDVI改善面积大于退化面积且改善范围不断扩增.NDVI未来变化趋势主旋律为持续改善,占总面积的63.56%;响应机制上,东北地区植被NDVI受气候变化与人类活动共同影响.2000~2020年NDVI与气温、降水和相对湿度呈正相关,与日照时数呈负相关,其中降水对NDVI的影响作用最强,且随周期演替以降水为主导气候因子的面积显著递增.各周期阶段人类活动对NDVI变化均以正向促进为主,林业工程实施是植被状况改善的关键,而建设用地扩张是植被减少的主要原因.     

基于SWAT模型的青山湖流域氮污染时空分布特征研究

基于SWAT模型构建了青山湖流域的氮负荷模型,利用2005~2011年的径流观测资料和2011年7月15日~8月4日的水质监测资料对模型进行率定和验证.青山湖流域氮污染的主要来源包括农田化肥、农村生活、畜禽养殖、城镇点源及湿沉降,其中对流域出口TN浓度贡献最大的来源是化肥施用,占34.3%.对流域现状氮负荷的时空分布特征进行分析,结果表明:NO3--N流失量的时空分布特征明显,6~9月的流失量最大,占62.5%,空间上中部流失量比西北部自然林区域大,坡面流是NO3--N主要流失途径;有机氮流失量较大的区域主要分布在中部农田比例较高的子流域.研究结果可为流域的氮污染控制和研究提供科学依据.     

大兴安岭林草交错带植被NDVI时空演变及定量归因

探究植被动态变化并识别其驱动因素对区域生态环境恢复与可持续发展具有重要意义.基于2000～2020年MODIS NDVI数据与同期气象、 DEM和土地利用类型等数据,运用Sen+Mann-Kendall趋势分析与Hurst指数法,深入解析大兴安岭林草交错带植被时空变化特征,预测其未来演变规律,并引入地理探测器模型,定量揭示全域及不同自然地理分区尺度下,各探测因子及其交互作用对植被空间分异的影响程度和作用机制.结果表明：(1)时空演变上,2000～2020年大兴安岭林草交错带NDVI时空异质性明显,时间上以0.002 a^-1(P <0.05)的速率波动增长并于2011年发生上升突变;空间上呈“自西南向东北递增”分布格局,21年间NDVI等级转移以“中植被覆盖→中高植被覆盖”为主,植被改善区域面积远大于退化区域面积.(2)趋势预测上,大兴安岭林草交错带NDVI未来变化趋势主要为持续改善,占比37%,但以弱持续居多.(3)驱动机制上,风速、蒸发和相对湿度对全域NDVI空间分异的影响最为显著,21年间自然因素的影响呈削减态势,而人为因素的影响愈发增强,在不同植被区、...     

气候变化情景下青山湖流域的氮负荷时空分布预测研究

针对目前流域非点源污染,特别是不断增加的氮污染负荷问题,文章利用SWAT模型,将青山湖流域划分为46个亚流域、189个HRU,并使用2005-2011年的日尺度实测流量与主要降雨月份2011年7-8月的日尺度实测氮素浓度对模型参数进行率定,构建了青山湖流域氮素面源污染估算模型。利用所建模型,在气候变化情景下预测2030年氮负荷的时空分布特征,结果表明:(1)时间上,未来年均径流量提高了12.43%,且氮素流失的月变化特征明显,以NO_3~--N为主要流失形式,流失量主要集中在7-9月,占年总流失量的比例为52.67%;(2)空间上,氮素流失依然主要集中在流域中部和东南部农田比例较高的子流域。流域西北部的自然林地区的氮素流失负荷虽然保持较低的NO_3~--N流失量,但会有一个相对比较大的增幅,增幅量为13.5%。     

温瑞塘河流域水体污染时空分异特征及污染源识别

不同季节主要污染物的空间分布特征及其潜在的污染源分析对水资源管理与污染控制具有重要意义.本研究应用GIS、主成分分析方法对2008-09~2009-10温瑞塘河水的温度、DO、电导率、p H、浊度、NH+4-N、NO-2、NO-3、PO3-4、Si O2-3、H2S、TOC、TN等水质参数进行时空分异特征分析和潜在污染源的识别.结果表明流域内丰水期、平水期、枯水期的典型污染物是TN、NH+4-N、PO3-4,主要来自于工业和生活点源;空间上水质污染程度是三级河道二级河道一级河道,无论几级河道市区的水质都劣于郊区和湿地;时间上水质污染程度是枯水期平水期丰水期;另外河道周边人口密度、土地利用类型及其调水对温瑞塘河的水质产生了不同程度的影响.     

朱溪流域植被覆盖的时空变化及地形分异特征

分析2003~2011年朱溪流域植被覆盖的时空分布状况及其变化的地形响应特征,为该地区进一步治理水土流失和生态恢复工程提供决策支持。基于RS和GIS技术,采用像元二分法模型计算植被覆盖度,通过植被重心模型、地形响应指数表征其植被覆盖的时空变化规律。(1)朱溪流域植被覆盖度整体呈上升趋势,Ⅳ、Ⅴ类的植被覆盖面积比率已达到区域的62.28%;格局动态上,Ⅰ、Ⅱ类重心向东北方向移动,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类重心向西南方向移动,表现为流域植被中、西部改善,东部零散退化的空间格局;(2)在海拔0~300m、坡度小于5°和大于35°区域各等级植被覆盖面积变化最显著,治理措施有效到位,而海拔450~500m处I类植被覆盖面积增加,应引起相关注意。8年间该流域植被覆盖有明显改善,各等级植被覆盖变化在不同地形条件下差异明显。     

沱江流域污染负荷时空变化特征研究

选取沱江流域为研究区域,采用排污系数法对2007、2017年沱江流域28个区县的总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₃-N）和化学需氧量（COD）的污染负荷进行估算,并使用相关分析、主成分分析、聚类分析和空间分析法揭示流域污染负荷时空变化与社会经济因素及土地利用方式的相互作用关系.结果表明：①4种污染负荷在时间尺度上呈整体增加趋势,空间尺度上呈高度异质性.其中,COD污染负荷增长量和增长率最大,分别为87556.54 t、24.16%.上游龙泉驿区COD、NH₃-N污染负荷增加量最大,分别为7988.15、469.83 t,而TN和TP增加量最大的区域出现在下游的龙马潭区和泸县,分别为1556.08、181.93 t.②污染负荷与农业经济社会指标相关性较强,COD、NH₃-N、TN和TP污染负荷与非农业人口数量的相关系数分别由2007年的0.460、0.218、0.226和0.184变为2017年的0.953、0.938、0.881和0.871,且农业用地和建设用地大面积分布的地区污染更加严重.③4种污染负荷的污染源聚类结果均发生变化,这与其他污染源类型向城镇污染源类型转变相关,发生转变的区县多数集中在农业用地和建设用地大面积分布的区域,且这些区域城镇化率或二、三产业占生产总值比的变化量均较大,如中游的乐至县、雁江区、东兴区等.聚类未发生变化的区县对应的土地利用类型主要为林地和草地,其城镇化率或二、三产业占生产总值比的变化量均较小,如下游的自流井区和中游的内江市市中区等.对沱江流域污染负荷时空变化特征的探讨可为该流域污染物总量调控和环境健康发展提供理论依据和数据支撑.     

乌梁素海Chl-a时空分布及相关水质因子研究

根据2010年1月-2015年11月乌梁素海水质因子监测数据,分析其Chl-a的时空分布及其与主要水质因子的相互关系.结果表明:河套灌区农田退水对乌梁素海Chl-a浓度变化产生较大影响,入口区高于湖心区与出口区.从空间分布上来看,Chl-a浓度分布呈现出入口区>湖心区>出口区的趋势;从时间分布上来看,呈现5月份>7月份>3月份>11月份>9月份>1月份,枯水期>丰水期>平水期.在采样时间段内,Chl-a与NO3-N与NO3-含量比成正比.     

甘肃白龙江流域景观生态风险评价及其时空分异

以我国典型生态环境过渡带——甘肃白龙江流域为对象,借助GIS技术和Fragstats软件,基于土地利用变化的生境脆弱度和景观生态损失度构建了流域景观生态综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展了土地利用变化及其生态风险评价与时空分异研究.结果表明:1990~2010年白龙江流域土地利用变化明显,林地和建设用地呈现增长趋势,耕地和草地面积呈现减少,未利用地和水域则呈波动变化.研究区景观生态风险空间分布差异明显,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部、东部和南部.同时,各风险等级上呈现“两头小中间大”的趋势,即中等风险区面积呈扩张的态势,低风险区和高风险区呈减弱的趋势.流域景观生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系,这可能是流域生态风险时空分布与土地利用强度、土地利用结构及人类活动之间关系密切.     

柳江流域河流溶解态重金属时空分布及污染评价

在不同季节对露塘及洛维断面水体中可溶态重金属Zn、Al、Co、As、Ni、Cr、Cu、Mn、Pb、Hg和Cd进行高密度监测,进而研究可溶态重金属的时空分布及其污染来源,并利用内梅罗综合污染指数法对柳江水体环境质量进行评价.结果表明：①露塘和洛维断面可溶态Al、Co、As、Ni、Cr、Mn、Pb和Cd均符合国家地表水质量Ⅲ类标准,Zn和Cu重金属质量浓度远低于标准限值,Hg含量略有超标.柳江流域水体各重金属质量浓度大体呈现出平水期最高,丰水期最低的时间变化规律.在空间分布上洛维断面重金属质量浓度较高;②柳江流域重金属元素Hg、Cd和As单因子污染指数较高,内梅罗综合污染指数评估显示水体中重金属综合污染风险具有一定的季节变化特征表现（3月>11月>6月）,指示不同季节变化对研究区饮水安全可能会存在一定隐患.露塘和洛维两个断面水体重金属总体属于中度污染水平,其中洛维断面污染程度相对较严重,应当优先列为柳江流域水环境管理部门的控制断面;③在探讨年际尺度与月降雨期重金属污染评价的区别中得出,当利用河流中的Cu元素质量浓度进行河流重金属评价时,降雨季与常规季节的选取对年际尺度河流重金属污染评价影响不显著,然而当河流中存在As、Mn、Pb、Al、Cr和Ni元素时将会造成年际尺度的河流重金属污染评价差异性显著;④多元统计分析结果显示,Cd、Cr、Ni、Co和Pb主要来源于工业生产活动;As和Zn主要来源于雨水淋溶生活污染废弃物;Mn、Al和Cu主要来源于农药和化肥的施用.     

基于GWR模型的渭河流域植被覆盖度时空变化及驱动机理

渭河流域水土流失问题严重,生态环境脆弱,探究其植被覆盖度时空变化及其驱动机理具有重要意义。文章基于MODIS13Q1数据产品,辅以同期自然环境及社会发展数据,采用趋势分析法、空间自相关分析及地理加权回归模型,揭示了2001-2020年县域尺度下渭河流域植被覆盖度的时空变化及驱动机理。结果表明：（1）渭河流域植被覆盖度总体呈现明显上升趋势,年均增长速率为2.04%,空间上呈现出由东南向西北先减后增再减的变动趋势;（2）渭河流域植被覆盖度改善面积占流域总面积的78.81%,等级转移主要发生在相邻等级之间,但跳级转移现象也普遍存在;（3）渭河流域92个县域植被覆盖度呈现出显著的全局空间自相关性,且以H-H空间正相关为主,表明县域间植被覆盖度的提升具有较好空间溢出效应;（4）气温、降水、坡度、日照等因素总体上促进渭河流域植被覆盖度提升,而城镇化率、人口规模以及经济发展水平等因素则显著抑制了植被覆盖度改善,因素影响性质及强度存在空间差异。研究结果可为因地制宜地提高植被覆盖度,综合治理渭河流域提供理论依据。     

澜沧江流域植被NDVI与气候因子的相关性分析

基于2000-2010年MODIS NDVI数据和气象台站数据,对澜沧江流域植被NDVI与气候因子间的相关性逐像元进行分析,研究流域植被-气候关系的空间格局特征,并对其可能影响因素进行了探讨。研究结果表明：① 气温和降水对澜沧江流域植被生长均具有明显影响,其中,温度的影响尤为显著;② 流域植被生长对气候响应表现出明显的滞后效应,随着纬度的升高,植被对气候因子响应的滞后时间逐渐缩短;③ 流域不同植被类型受气温和降水的影响程度及其对气温和降水变化的敏感性均表现为草地>耕地>灌木林地>有林地。同一植被类型受气温的影响强于降水,但对降水的变化更为敏感;④ 气候特征（多年平均气温和年降水量）显著影响植被NDVI对气候变化的响应时间。年平均气温的高低与气温对植被的影响力并无必然联系,但年降水量显著影响植被NDVI与降水间的相关程度。     

汾河流域景观破碎化时空演变特征

以1990年、2000年、2015年遥感影像解译数据为基础,利用Fragstats 4.2软件分别采取标准法和移动窗口法获取最佳分析尺度;在此基础上探索各景观指数空间分异特征,揭示流域景观破碎化时空演变过程;采用空间自回归模型分析景观破碎化的影响因子。结果表明：随着粒度和幅度的改变,部分景观指数呈现一定规律性,90 m栅格大小、900 m方形窗口尺寸为研究区最佳分析尺度;斑块密度、蔓延度、有效网格大小、香农多样性指数在三个时期均存在空间集聚效应,且空间集聚类型分布形态具有较强的相似性;1990-2015年汾河流域景观破碎化空间分布格局发生明显变化,破碎化集聚区域呈现碎斑化;坡度、高程、距建设用地距离是影响三个时期流域景观破碎化的主要影响因素。     

穿城河流邕江水质主成分特征分析研究

采用多元统计主成分分析方法对城市河流邕江8个监测断面的高锰酸盐指数、化学需氧量、生物需氧量、溶解氧等10个水质指标进行分析计算.结果表明:(1)提取占总方差86.99％的3个因子来反映邕江水体的污染程度:①以氨氮、高锰酸指数、总磷、溶解氧、石油类、化学需氧量等有机污染因子控制;②粪大肠菌群和酸碱性控制;③重金属也存在于邕江.(2)上游水质明显优于下游,表明城区产生的工业与生活污水对邕江水质产生了明显影响.     

长江上游植被覆盖的时空分异季节变化及其驱动因子研究

以GIMMS/NDVl为基础,结合气候与人类活动数据,研究了1982～2003年间长江上游植被覆盖季节变化的空间分布.结果表明,近22年来,长江上游春季、夏季植被覆盖呈增加趋势,以春季最显著;秋季、冬季植被覆盖呈降低趋势,以秋季降低最显著.春季、夏季降雨与气温的同步增加,致使植被覆盖增加;秋季降雨减少,以及气温的增加导致植被覆盖降低;另外,作物播种面积的增加是春季、夏季植被覆盖增加,秋季、冬季植被覆盖减少的重要原因.春季→夏季→秋季→冬季NDVI增加的区域在窄问上大致呈现低纬度向高纬度转移的趋势.春季、夏季所有植被类型的NDVI均有增加趋势;而秋季所有植被类型的NDVI均降低;冬季植被除针叶林的NDVI略有增长外,其余植被类型的NDVI均降低.     

峰丛洼地流域植被覆盖度时空演变及其归因

采用像元二分模型估算2000～2020年桂西南峰丛洼地流域的植被覆盖度,并借助Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验方法以及Hurst指数等分析方法对研究区域内植被覆盖度的空间分布、未来趋势和可持续性进行深入解析,最后引入地理探测器对其驱动力因素进行定量化分析.结果表明:(1)年际变化上,流域21a间植被覆盖度呈递增趋势,增速为0.6754a-1.喀斯特区域增长速率(0.774a-1)>非喀斯特区域增长速率(0.5751a-1);(2)空间尺度上,研究区域植被覆盖度整体上呈现出“北高东低”的格局,其中82.68%的区域植被覆盖度显著增加,仅有0.61%区域表现为显著减少;(3)未来变化趋势上,区域植被覆盖度的Hurst指数介于0～1之间,平均值为0.8207,呈现出向右单峰偏斜,即研究区未来植被覆盖度呈现出持续改善的趋势;(4)驱动力机制上,土地利用/覆被(LULC)是整个研究区域植被覆盖度的主导因素;各驱动因子对植被覆盖度空间分布均表现出明显的交互作用,其中土地利用/覆被(LULC)与人口密度(pop)的交互作用最强.     

基于MODIS数据的若尔盖草场植被覆盖时空变化分析

一般意义上将反映植被生长状态及植被覆盖度的指示因子称为归一化植被指数(即NDVI),它也是判断基于生物气候特征开展大区域植被和土地覆盖分类的基本手段。利用NDVI的时序数据的进行土地覆盖分类,即提取NDVI时间信号所包含的植被生物学参数,构建起一个包含植被生物学信息的分类特征空间。     

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮(TN)面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007 ～ 2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果 表明,2007 ～ 2017年畜禽养...