拉萨河流域生态系统类型和质量变化及其对生态系统服务的影响

在气候变化和人类活动干扰驱动下,地表生态系统的类型和质量都在发生复杂的变化,进而对生态系统服务和人类福祉产生深远影响。青藏高原的生态重要性和生态敏感性显著,其生态系统和生态服务的变化对区域和我国的生态安全具有重要的影响和指示意义。为了揭示拉萨河流域近年来的生态系统变化导致的生态系统服务变化,尤其是生态系统质量变化及其对生态系统服务的影响,选择NDVI作为生态系统质量变化的指示因子,通过对In VEST模型中与植被相关的各参数进行计算和修正,结合生态系统类型变化,评估了1990—2015年间拉萨河流域土壤保持、水源涵养和固碳三项生态系统服务的变化,进而分析了生态系统类型和质量变化对其的影响。研究结果表明,1990—2015年拉萨河流域生态系统类型变化整体相对较小,但是人工表面和湿地面积变化速率较快; 1990—2000年生态系统质量整体有显著上升,2000年以后略有下降,其中2000—2015年草甸和草原NDVI分别下降了7.48%和5.44%,呈现明显退化趋势; 1990—2015年拉萨河流域土壤保持和固碳服务分别增加了3.98%和9.12%,而水源涵养服务降低了23.05%,各项生态系统服务变化主要发生在1990—2000年;总体来看,生态系统类型变化引起的生态系统服务变化相对较小,而生态系统质量变化对流域生态系统服务的影响显著,尤其是1990—2000年间;但2000年以后生态系统类型变化对生态系统服务变化的贡献有所加大。     

基于土地利用及植被覆盖变化的黄河源区生境质量时空变化特征

位于青藏高原腹地的黄河源地区生态环境脆弱,面临生物多样性锐减、生态系统退化等问题,黄河源区生态系统保护及其高质量发展已成为国家的重点战略之一。土地利用与植被覆盖是影响生境质量的重要因素,定量化土地利用方式、强度及格局和植被覆盖格局对生态质量影响的研究越来越受到关注,但其对黄河源区生态质量的耦合效应尚不明确。基于2000年和2015年黄河源区土地利用类型及生长季归一化植被指数（NDVI）,采用InVEST模型探究了不同时期黄河源区生境质量时空变化,并采用地理加权回归（GWR）模型揭示了生境质量对土地利用和植被覆盖变化的空间响应特征。结果表明,2000年与2015年土地利用类型变化主要为未利用土地向草地的转移。植被覆盖变化方面,源区生长季NDVI整体上升。从生境质量的空间分布来看,黄河源区生境质量总体呈现南高北低的空间格局,高值分布在南部及中部地区,低值分布在北部布青山、东北部高海拔区及黄河乡的黄河沿岸。相较于2000年,2015年黄河源区生境质量平均提高11.47%。草地面积和NDVI与生境质量均呈显著正相关关系,其中NDVI是提高黄河源区生境质量的重要驱动因子。研究结果突出了NDVI对提高黄河源区生境质量的主导作用,可为未来源区生态保护提供借鉴。     

雅鲁藏布江流域NDVI变化与风沙化土地演变的耦合关系

运用1982-2010年的两种NDVI数据集（Pathfinder AVHRR和SPOT VEGETATION）,以及1975、1990、2000和2008年4期遥感数据,通过GIS技术、人工目视解译和灰色关联分析方法,研究了雅鲁藏布江流域NDVI变化和风沙化土地演变的耦合关系,结合1957-2007年降水和气温逐日气象资料,探讨了气候变化对其耦合关系的影响。结果表明：（1）流域内1982-2010年NDVI的年际变化总体上呈波动式增长的趋势。NDVI空间分布呈现由下游向中上游逐渐降低的趋势,以米林宽谷最大、马泉河宽谷最小。（2）2008年流域内共有风沙化土地273 697.54hm²,呈现由江源区马泉河宽谷向中下游递减的趋势。1975-2008年流域内风沙化土地呈缓慢增长趋势,以1990-1999年增长率最高,2000-2008年的增长率最小。（3）对于NDVI年变化和植被生长季（7-9月份）的变化,马泉河宽谷受平均气温的影响最大,日喀则宽谷和山南宽谷受年降水量的影响最大;米林宽谷NDVI的年变化受风沙化土地扩展的影响最大,植被生长季变化受年降水量的影响最大。（4）不同宽谷段NDVI与风沙化土地年变化的关联度自下游向中上游呈总体减小的趋势。流域尺度NDVI植被生长季变化主要受平均气温和年降水量的影响,非植被生长季（10月-翌年6月）变化主要受风沙化土地扩展的影响。     

三峡库区典型流域生境质量时空演变特征与情景模拟

经济社会快速发展推动区域土地利用格局发生了深刻转变,对生境质量和生物多样性产生了巨大影响。准确评估和预测土地利用变化背景下生境质量的时空演变特征和未来发展趋势,对区域生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。以三峡库区典型流域大宁河流域为研究区,基于2000年、2010年和2018年3期土地利用数据,分析了土地利用及生境质量的时空演变特征,并结合土地利用预测模型模拟了2034年自然发展、经济优先、生态保护3种情景下土地利用和生境质量的格局特征。结果表明：2000—2018年水田、旱地、草地面积呈总体下降的趋势,而林地、城镇用地、农村居民点、其他城镇用地呈整体增加趋势,揭示了城镇化建设和生态保护修复并存的土地利用变化格局;2000—2018年大宁河流域生境质量呈先降低后增加的趋势,整体格局相对稳定,但局部地区生境质量仍逐渐恶化,且两极化趋势明显;在未来情境中,2034年大宁河流域生境质量表现为生态保护情景>自然发展情景>经济优先情景,生态保护情境下流域局部和整体生境质量均得到显著提升,未来大宁河流域生物多样性保护和区域可持续发展规划中应更加注重统筹经济发展和生态保护之间的关系。     

西南山地流域NDVI变化特征及降水敏感性——以贵州沅江流域为例

归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)是反映植被生长的重要指标,探究其时空变化特征,对生态保护、退耕还林和灾害防治具有重要意义。选取2000—2015年贵州沅江流域典型年份NDVI,采用重心分析、标准差椭圆、地理加权回归等方法,从干旱视角探究流域NDVI变化和降水敏感性。得出以下结论:(1)2000—2015年贵州沅江流域NDVI总体处于上升趋势,植被正在改善,期间西部植被改善最为明显,退耕还林还草取得较好成果。(2)2000—2015年贵州沅江流域干旱年与正常年NDVI空间变化趋势不一致,干旱程度对植被影响具有区域差异。(3)贵州沅江流域NDVI与降水呈负相关,空间敏感性自西向东递增,降水对流域西部喀斯特山区NDVI影响更明显。(4)2000—2015年贵州沅江流域NDVI时段变化与降水主要为负相关,降水越多NDVI时段变化敏感性越弱,退耕还林还草工程应重点放在负敏感区。研究结果可为退耕还林还草和干旱灾害防治提供科学参考。     

基于土地利用变化的京津冀生境质量时空演变

土地利用变化是全球变化的核心内容,评估土地利用变化引起的生境质量时空分异性是区域生态规划的基础,能为土地利用规划和土地管理政策制定提供科学依据.本文在分析京津冀2000—2010年土地利用变化的基础上,以InVEST模型对生境质量进行总体评估,并基于流域划分,借助剖面线和空间自相关深入分析了生境质量格局时空分异性.结果表明：2000—2010年,研究区主要土地利用变化类型为：耕地转为建设用地、林地和草地间的相互转换及水体转为耕地,这导致景观结构异质性的减弱和破碎度的提升.两时期生境质量格局整体表现为东南部和南部较低、北部和西部较高.其中,东南部和南部2010年生境质量明显下降,发生了一定生境退化乃至丧失现象.各流域生境质量具有明显分段特征,较多样点在2010年出现不同程度退化,但也有部分有所改善.该区生境质量格局空间分布集聚性有所增强.2000年“高高”型生境质量流域空间聚集区为滦河流域和白河流域上游地区,“低低”型聚集区集中在永定河中下游和潮白河流域部分地区.2010年“高高”型和“低低”型空间聚集区在原有基础上各自向西南方向有所扩展.     

长江中上游地区退耕还林成效监测与评价

将长江中上游地区84个地市级区域作为一个整体,利用GIS综合解译分析归一化植被指数(NDVI)、土地利用类型和数字高程模型(DEM),揭示该区域退耕还林工程所取得的成效.结果表明: 2000-2015年,研究区域NDVI持续增长;与2000年相比,2015年长江中上游地区有2.1%的耕地不再耕种,坡度>35°坡耕地的25%实现了退耕,25°~35°坡耕地的2.7%实现了退耕,中坡度耕地绝大部分实现退耕;耕地主要转变为林地和草地.研究期间,林草覆盖度增加显著,增幅达21.9%;低植被覆盖度的土地面积大幅减少,植被覆盖度小于10%的面积减少95.3%,高植被覆盖度的土地面积显著增加;土壤侵蚀强度总体降低,轻度、强度、极强度等级土壤侵蚀的土地面积均减少10%以上,但剧烈土壤侵蚀状况未得到缓解.研究区森林覆盖率达到60%,但不同时段覆盖度的变化比例存在差异,空间分布不均匀,呈现东部高、西部低的特征,需要继续加强治理.     

基于 NDVI 的新疆和静县草地植被覆盖动态变化及其与气温降水的关系

以新疆和静县为研究区, 以 2000、2005、2010 和 2015 年 Landsat 影像及 2000～2015 年 MODIS-NDVI 16d 合成产品为主要数据源, 运用 ArcGIS 叠加分析功能, 分级估算 4 个不同时期草地植被覆盖度动态变化特征, 结合气温和降水数据, 利用 NDVI 偏差, 采用趋势线分析方法, 研究区草地植被覆盖变化对温度和降水的响应。研究结果表明:(1)2000—2015 年, 研究区植被覆盖表现为退化, 退化面积为 13763.48 km2, 占研究区面积 49.42%, 较植被覆盖度增加面积多出 12611.65 km2, 是植被覆盖度增加面积的 11.95 倍。(2)2000—2015 年, 研究区植被 NDVI 呈现下降趋势, 年平均气温和 NDVI 的相关系数为–0.32, 呈现负相关, 年平均降水量和 NDVI 的相关系数为 0.76, 呈现正相关。(3)研究区 NDVI 值年内变化呈现单峰型, 夏季 NDVI 值平均每 10a 增长约–3.6%, 秋季 NDVI 值平均每 10a 增长约–1.6%, 春季 NDVI 值平均每 10a 增长约 0.1%;植被 NDVI 值和月平均气温的相关系数为 0.801(n=144); 植被 NDVI 值与月平均降水量相关系数为 0.832(n=144), 均超过 p<0.01 的检验。     

近20年海南岛植被生态质量变化特征分析

海南是国家生态文明试验区,是我国生态环境最好的省份之一.基于2000—2019年MODIS—NDVI海南岛植被覆盖度、植被净初级生产力、植被生态质量指数及地面气象观测资料,分析了海南岛植被生态质量变化情况以及气象条件对植被生态质量的影响.结果表明:2000年以来,海南岛植被生态质量指数呈增大趋势,植被生态质量整体向好....     

秦巴山区植被覆盖变化及气候因子驱动分析

基于GIMMS_(3g)(1982—2015年)、SOPT VEG(1998—2015年)和MODIS(2000—2017年)3种NDVI数据集,结合气温、降水和DEM数据,利用平均法、线性趋势分析法和相关分析法等方法,分析了秦巴山区植被覆盖的时空变化特征及其与气候因子的相关性,并以秦岭山地(陕西境内)为重点区域,分析了植被覆盖的海拔梯度差异及其与气候因子的垂直响应模式。结果表明:①1982—2017年秦巴山区3种植被NDVI均呈显著增加趋势,其中1982—2015年NDVI-GIMMS_(3g)增速为1.4%/10a,1982—2000年NDVI-GIMMS_(3g)较低且波幅较大,增速为1.6%/10a,年际间变异系数(CV)为0.04,2000—2015年NDVI-GIMMS_(3g)较高且稳定增加,增速为1.7%/10a,CV为0.02;2000—2015年NDVI-SPOT VEG增速为4.1%/10a,CV为0.04;2000—2017年NDVI-MODIS年增速为4.5%/10a,CV为0.04;②2000—2017年(MODIS数据)秦巴山区植被覆盖高值区主要为秦岭、米仓山和神农架等山地,低值区主要为西部高海拔区和东部低海拔区等区域;秦岭山地随海拔升高植被NDVI先升高后降低;③2000—2017年(MODIS数据)秦巴山区植被覆盖增加和减少的区域分别占96.90%和3.10%,低海拔地区较高海拔地区变化剧烈;秦岭山地低海拔带植被覆盖较高海拔带增加显著;④2000—2015年(SOPT VEG数据)秦巴山区增温效应显著,增速为0.49℃/10a,植被覆盖与温度以正相关为主,与降水正负相关并存,与温度的相关性较降水的相关性高;秦岭山地高海拔带植被对温度变化更敏感,低海拔带对降水更敏感。     

2000—2018年黄河流域生长季植被指数变化及其对气候因子的响应

黄河流域位于我国干旱、半干旱地区,生态环境脆弱,探究其植被指数变化和对气候因子的响应对该地区生态建设具有重要意义。基于黄河流域2000—2018年MODIS归一化植被指数、增加型植被指数和气象数据,利用最大值合成法、趋势分析和相关分析等方法,分析了两种植被指数的时空变化特征及受气候因子的影响机制,探讨了NDVI与EVI在反映植被变化和对气候因子响应的差异。结果表明：2000—2018年,黄河流域地区植被NDVI、EVI分别以0.059/10a、0.038/10a的变化率增加,空间上以显著改善为主,面积占比分别为77.13%和75.27%,大多分布在1000—1500 m海拔处,中游地区改善较为良好,林地改善率最高。显著退化区域较小,主要分布在巴颜喀拉山西北部、西宁市、银川市、包头市、呼和浩特市、太原市、西安市及关中盆地和洛阳市周边,建设用地退化率最高。在生长季期间,植被指数变化与气温和降水以正相关为主,气温滞后时间为1个月,降水滞后时间为3个月,都为草地最为相关;与辐射之间为负相关,滞后时间为3个月,其中林地最为相关。在0.05显著性检验水平下,驱动黄河流域生长季植被变化的主要气候因子...     

2000-2010年黄河流域植被覆盖的时空变化

黄河流域位于干旱、半干旱和半湿润地区,生态环境脆弱,近年来,在气候变化和人类活动影响下,植被覆盖状况发生了变化。因此需要对黄河流域植被覆盖的变化进行监测,进而掌握流域植被的动态变化特征。在此背景下,利用2000-2010年的250 m分辨率的MOD13Q1数据来研究黄河流域植被覆盖区域的NDVI时空变化特征。采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究NDVI的变化趋势特征,通过对Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验的结果和Hurst指数的结果的叠加,来研究NDVI的可持续特征。研究表明：1）从空间分布上看,黄河流域NDVI呈现出西部和东南部高,北部低的特征;2）从时间变化特征上看,2000-2010年植被覆盖区域年均NDVI均值在0.3-0.4之间波动,其中2000-2004年NDVI波动较大,但自2005年以来NDVI呈现快速增长的趋势;3）从变化趋势上看,2000-2010年黄河流域植被改善的区域远远大于退化的区域,改善的区域占植被覆盖区域总面积的62.9%,退化的区域占27.7%,9.4%的区域NDVI稳定不变;4）从可持续性来看,86.0%的植被覆盖区域NDVI呈现正向可持续性,即NDVI的可持续性较强;由变化趋势与Hurst指数的耦合信息得出,持续改善的面积占植被覆盖区域总面积的53.7%,持续稳定不变的区域占7.8%,持续退化的区域占24.5%,另外14.0%的区域未来变化趋势无法确定,持续退化和未来变化趋势无法确定区域的植被变化状况需要研究人员继续关注。     

川渝地区NDVI动态特征及其对气候变化的响应

四川、重庆位于我国西南、长江上游地区,地形条件复杂,区内生态环境对气候变化较为敏感,作为我国现代农业发展区和长江中上游重要生态屏障,探究区域植被覆盖与气候变化之间的关系对该地区生态文明建设与农业可持续发展具有重要意义。基于归一化差值植被指数（NDVI）和气象数据（气温、降水）,采用Sen趋势分析、MK检验和偏相关分析法,以农业地貌分区视角分析1999-2018年川渝地区植被覆盖的时空变化特征,以及植被NDVI与气温和降水之间的时空响应。研究结果表明：（1）川渝地区及各农业地貌分区植被NDVI在近20年均呈显著上升趋势,增长速率为盆周山地区（0.0073/a）>四川盆地区（0.0063/a）>川西南山地区（0.0050/a）>川西高山高原区（0.0026/a）,整体年际变化率为0.0047/a。（2）川渝地区91.51%的NDVI像元值变化为正,空间上呈现出东高西低的总体分布格局,其中盆周山地区NDVI值最高为0.60,川西高山高原区NDVI值最低为0.44。（3）川渝地区整体上NDVI与气温和降水呈正相关,且气温（r=0.707,P<0.01）强于降水（r=0.535,P<0.05）,空间上植被NDVI与气温和降水呈显著正相关区域分别占39.31%、18.92%。（4）不同农业地貌区植被生长与气候变化的响应关系呈现出明显差异。在川西高山高原区NDVI与气温呈显著的正相关关系,但与降水的关系不明显,其中阿坝-若尔盖-红原等高平原地区及西北部石渠等丘状高原地区受气温的显著正效应驱动尤为明显;在四川盆地区和盆周山地区NDVI与气温和降水均呈正相关,特别是东北部平行岭谷及低山丘陵区受气温和降水的正效应影响显著。研究有助于进一步理解川渝地区植被与气候变化的响应机制,并为促进川渝地区生态建设及发展提供参考依据。     

全球气候变暖胁迫下的雅鲁藏布江流域植被覆盖度变化驱动机制探讨

为了解雅鲁藏布江流域内植被变化对气候变化响应的时空差异性,引入重心模型,分析和探讨了2002-2014年雅鲁藏布江流域植被的变化特点与气候因子的相关性。结果表明,植被的NDVI(归一化植被指数,Normalized difference vegetation index)重心与降水重心年际迁移方向具有正相关性。雅鲁藏布江流域的月植被NDVI受前0-1月降水影响最大,而不同季节植被的NDVI对降水影响表现出一定的滞后性,其中春季和冬季的植被NDVI均与前一季的降水呈现正相关性。该流域中乔木、灌木对降水反应的滞后性比草本植物要大;生长季的温度变化与植被的生长具有相关性。植被NDVI与月均温的正相关性达到最大的时间段差异较大。因此,植被NDVI和气候因子间的时空异质性研究对于雅鲁藏布江流域的生态环境保护具有重要意义。     

20世纪90年代以来中国西南地区土地覆被变化

西南地区是我国重要的生态安全屏障区,也是气候敏感区和生态脆弱区。20世纪90年代以来,西南地区土地覆被发生了巨大变化,对生态环境和生态系统服务功能产生重大影响。基于全国30 m土地覆被数据集,分析了近20 a来西南地区土地覆被格局、变化及驱动因素。同时,基于MODIS-NDVI数据,利用像元二分模型估算了2000—2010年250 m分辨率年最大植被覆盖度,对森林、灌丛和草地的植被覆盖度变化进行分析。结果表明:1)2010年西南地区土地覆被以森林和草地为主,分别占总面积的29.08%和24.11%。2)1990—2010年西南地区森林、湿地和人工表面分别增加1.39%、5.86%和48.57%,灌丛、耕地和裸露地分别减少2.12%、2.88%和0.64%,变化的区域主要集中在生态建设重点区、城市圈、地震灾区、三峡库区、三江源区、青藏高原东南部和云南南部。3)2000—2010年西南地区森林、灌丛和草地植被覆盖度呈增加趋势的面积分别占26.54%、32.53%和28.87%,但汶川地震重灾区、横断山区、云南南部等地的森林及灌丛植被覆盖度下降,青藏高原东南部、川西高原草地退化。近20 a来,尽管气候变化对西南地区的土地覆被有一定影响,但人类活动仍然是导致其变化及时空差异的主要原因。     

1990—2015年三江平原生态功能区水禽栖息地适宜性动态

作为国际重要湿地,三江平原生态功能区是重要的水禽栖息地.随着人类活动干扰、土地利用和全球气候变化,栖息地适宜性逐渐引起生态学家的重视.本文以Landsat TM/ETM+/OLI和HJ-1B为遥感信息源,采用面向对象分类方法提取土地覆被空间信息;采用综合熵值法和层次分析法确定水源状况(湖泊和河流密度)、干扰条件(居民地和道路密度)、遮蔽物(土地覆被类型和坡度)和食物丰富度(NDVI)等因子的权重;根据水禽栖息地适宜性评价系统获得三江平原生态功能区1990、2000、2010和2015年水禽栖息地适宜性结果,并分析其时空分布和变化特征及驱动因素.结果表明: 近25年间,三江平原生态功能区水禽栖息地适宜性最好区域面积减少3.2%,主要由于湿地开垦和退化;适宜性最好区域空间分布特征明显,主要分布于黑龙江、挠力河、乌苏里江、穆棱河以及兴凯湖等水补给充足的沿岸区域.适宜性良好的区域主要分布在饶河县,到2010和2015年,虎林县和抚远县也变为适宜性良好区域的重要分布区,主要由于该区水田面积大幅增加.适宜性一般区域分布较零散,其面积先增加后减少.适宜性差的区域面积在1990—2000年间增加6.7%,2000—2015年间减少3.1%.土地覆被变化是水禽栖息地适宜性等级变化的最重要影响因素;人口和经济增长以及气候的变干、变暖使水禽栖息地适宜性降低;保护区的建立使水禽栖息地得到有效保护.     

黄土高原泾河流域长时间序列的归一化植被指数动态变化及其驱动因素分析

泾河流域土地开发历史悠久, 是黄土高原水土流失的典型区域。研究气候变化和人类活动影响下泾河流域的植被覆盖变化及其原因, 对黄土高原的植被恢复、水土保持和景观管理等都具有重要意义。该研究应用GIMMS归一化植被指数NDVI、土地覆盖分类数据和气候数据, 采用趋势分析和相关分析方法, 研究了泾河流域1982-2005年植被覆盖变化趋势及其驱动因素。研究表明: 泾河流域24年间79.64%的区域NDVI无显著变化趋势, NDVI趋势显著增加的区域占16.33%, 主要集中在流域中部和南部, NDVI趋势显著减小的区域占4.03%, 主要集中在流域北部。流域所有气象站点的降水量均无显著变化趋势, 气温均呈显著升高趋势。分析发现气候变化不能很好地解释NDVI趋势的空间分异, 人为因素更为重要。从土地利用分析结果来看, NDVI不同趋势下各土地利用类型比例无明显变化, 但NDVI显著增加区以耕地为主, 显著减小区以草地为主, 由此推断NDVI的显著增加趋势主要由耕地NDVI增加引起, 显著减小趋势可能与林地减少和草地退化有关。通过分析不同分区的土地利用数据和社会经济资料, 着重探讨了造成植被覆盖显著变化趋势的人为因素。