基于NDVI监测5.12震后岷江河谷映秀汶川段滑坡体植被恢复

汶川5.12地震造成岷江流域生态环境严重受损,评估地震后自然植被恢复过程,对生态环境恢复和重建有着重要的意义。本研究以5.12地震前后（2007、2008及2011年）空间分辨率为30 m×30 m的TM遥感影像的NDVI指标为数据源,监测了岷江上游干旱河谷（映秀—汶川段）植被在地震前后的动态变化,并结合地形因子,分析了植被受损及地震3年后植被恢复的空间分布特征。结果表明：（1）地震造成的研究区滑坡体面积约5 413.95 hm²,占总面积的34.74%;（2）滑坡体发育总体上与海拔呈负相关,与坡度呈正相关,与坡向无显着相关;（3）地震3年后,受损植被的平均恢复率达66.71%,其中中等及良好恢复的面积为3 942.54 hm²,占滑坡总面积的72.82%。研究结果也显示植被恢复与坡度、海拔有很高的一致性,及植被恢复的复杂性。     

汶川地震区灾后植被恢复时空过程及特征——以都江堰龙溪河流域为例

定量评估地震区灾后植被恢复,对于灾区生态系统恢复重建及区域社会经济可持续发展规划具有重要科学意义.以都江堰龙溪河流域为案例区,采用MODIS-NDVI的时间序列数据,确定植被恢复评估的Landsat影像时间,并以Landsat影像定量揭示龙溪河流域植被在“5.12”汶川地震前后的动态变化;进而根据区域水系和地形因子,定量解析并揭示植被覆盖度受损恢复率的时空变化特征.结果表明:研究区植被覆盖受损恢复情况整体较好,但植被覆盖度对地震损害的响应存在滞后现象;受损植被恢复率与河流水系距离、海拔、坡度和坡向存在显著的相关性.本研究结果可为地震灾后植被恢复的决策干预提供技术支撑.     

基于多时相Landsat5/8影像的岷江汶川-都江堰段植被覆盖动态监测

植被覆盖度是衡量地表植被状况和指示生态环境变化的一个重要指标。基于像元二分模型,利用Landsat5/8遥感影像和DEM数据,对岷江汶川-都江堰段植被覆盖动态变化进行了监测,并结合高程、坡度和坡向数据,分析了汶川地震前后植被受损与恢复的空间动态格局变化。研究表明:植被覆盖总体良好,大部分区域的植被覆盖度均在中、高度以上,空间格局上呈现由汶川县东部、都江堰市西北部的龙门山区向两侧减少的总体趋势;地震造成植被受损面积达63808.7 hm~2,且集中分布于海拔567—4331 m、坡度26—51°的范围以及东坡、北坡、南坡和西坡;震后5a,植被恢复面积17786.47 hm~2,主要分布在海拔576—2180 m与3256—3793 m、坡度小于9°和26—51°以及东坡、东南坡和和南坡;高程和坡度对植被损毁与恢复的影响明显高于坡向。     

汶川大地震对生态系统的影响

汶川大地震的主要影响区位于四川盆地西缘,是四川盆地向青藏高原的过渡地带,地质构造复杂,山高谷深坡陡,是我国生态环境十分脆弱的地区,同时该地区还是具有重要生态服务功能,是长江上游生态安全的重要屏障。汶川大地震不仅造成巨大人员伤亡和财产损失,也对生态系统造成了严重破坏,对区域生态安全带来巨大威胁。研究运用遥感数据和实地调查,评估了地震对生态系统的影响,研究结果表明：（1）汶川大地震造成严重的生态破坏,导致生态系统丧失面积为122136hm^2,并形成了包括汶川县、彭州市、绵竹市等10县市的地震生态破坏重灾区。（2）地震导致65,584hm^2大熊猫生境丧失,损失比例5．92％。（3）94．64％的受损生态系统分布在地震烈度Ⅸ以上区域,53．82％的受损生态系统分布在海拔2000m以下的区域,66．09％的受损生态系统分布在坡度30～50°之间。地震导致的生态破坏将影响区域生态安全,在恢复重建中要加强生态保护和生态系统的恢复重建。     

2006-2016年岷江上游植被覆盖度时空变化及驱动力

基于MODIS NDVI遥感数据,采用像元二分模型估算岷江上游植被覆盖度,运用一元线性回归分析和稳定性分析方法,研究2006-2016年岷江上游植被覆盖度时空变化格局及稳定性,并分段讨论2008年"5.12汶川地震"对岷江上游植被的破坏程度以及震后植被恢复情况,利用地理探测器模型对岷江上游植被覆盖度影响因子及影响力进行探测,分析岷江上游植被覆盖度变化驱动力。结果表明：（1）2006-2016年岷江上游植被覆盖整体状况良好,植被覆盖总体情况较为稳定,多年平均植被覆盖度为0.79,植被覆盖度大于0.8的区域占整个岷江上游地区面积的69%。（2）2008年"5.12汶川地震"给整个岷江上游植被造成了严重的破坏,植被覆盖度退化区域面积为14013.41 km²,占整个岷江上游面积的57%,2008-2016年岷江上游植被恢复状况良好,植被覆盖度改善区域面积为17390.69 km²,占整个岷江上游面积的71%,岷江上游植被覆盖度已经超过震前水平。（3）岷江上游植被覆盖度主要受海拔、气温、土壤类型、降水4个因子的影响,其解释力均在40%以上;地貌类型、植被类型的解释力在20%-40%之间;坡度、坡向的解释力均小于1%。     

汶川地震对都江堰地区大熊猫生境的影响

为了明确汶川地震破坏区的空间分布特征及其对大熊猫生境的影响,选择在都江堰地区采用遥感数据解译和GIS模型分析相结合的方法进行了此项研究。研究结果表明：汶川地震及其产生的滑坡、泥石流等次生灾害造成的植被破坏区面积为12862hm^2,其中78．64％的破坏区位于龙溪虹口自然保护区内部。地震破坏区在空间上主要分布在海拔1400—2400m,坡度20～55°之间的山坡上。地震造成都江堰地区21．63％的大熊猫生境丧失,其中海拔2200～3000m之间的大熊猫生境丧失比例较大。大熊猫生境破碎化程度严重,震后的生境斑块数量是震前的7．7倍。龙溪虹口自然保护区的大熊猫生境丧失更为严重,其丧失比例为32．15％,而保护区外部的大熊猫生境丧失较轻,其丧失比例为9．83％。地震造成该地区大熊猫生境丧失严重,生境破碎化加剧,为了增加大熊猫可利用的生境,在震后恢复重建中应当避免在大熊猫生境中开展旅游。     

横断山区2004-2014年植被NPP时空变化及其驱动因子

横断山区是我国长江上游重要的生态屏障区,对周边区域乃至我国中西部地区气候和生态环境有着深刻的影响。NPP作为碳收支和气候变化研究的核心内容,是判定生态系统健康状况和可持续发展水平的重要指标。基于MODIS C6的NPP数据、1：100万植被类型图、气象数据和地形数据,采用趋势线分析法和相关分析法对横断地区2004-2014年植被NPP时空格局、变化规律以及驱动因子进行了研究。结果表明：①2004-2014年横断山区植被年NPP总量的介于183.768-223.239 TgC之间,多年平均为208.498 TgC,单位面积下的植被年NPP均值为463 gC m^-2 a^-1。整体上,植被NPP呈增加趋势,但局部差异明显。②植被NPP平均值的年际变化率在-53-97 gC m^-2 a^-1之间,NPP呈增加趋势的区域分布在北部与中部的东侧以及南部的东、西两侧地区,而减少趋势的区域主要集中在西北部、中部的汶川-映秀一带以及南部攀枝花地区。③横断山区植被NPP变化受气候因子驱动影响的区域占比8.42%,主要集中在中部的大雪山-沙鲁里山地区,而非气候因子占比91.58%,分布在北部的阿坝地区以及南部的低海拔广大地区。该研究将对横断山区生态环境建设和可持续发展起到指导作用。     

大熊猫栖息地地震受损植被恢复研究进展

大熊猫是我国特有的珍稀濒危兽类, 是世界野生动物保护的代表物种。四川大熊猫栖息地位于地质活跃区, 地震及其次生灾对大熊猫栖息地植被的损毁和分割严重影响了野生大熊猫种群复壮进程。因此, 大熊猫栖息地地震后受损植被恢复是学术界关注的热点。自2008汶川特大地震之后, 学者们从栖息地植被覆盖、植被景观特征、植被群落组成结构和植被群落恢复构建等几个方面展开了大量研究。文章对这些研究进行了综述, 指出了现阶段研究存在的问题, 并对未来研究进行了展望。     

汶川地震对大熊猫栖息地的影响与恢复对策

 大熊猫是生物多样性保护的旗舰种, 保护大熊猫及其栖息地是保护生物多样性和生态系统功能完整性与稳定性的重要保障体现。汶川地震灾区位于大熊猫重点分布区岷山-邛崃山, 地震及其次生灾害导致该区27个大熊猫自然保护区不同程度受损, 8.3%的大熊猫栖息地因地震而被破坏。地震及其次生灾害对大熊猫栖息地的影响主要表现在: 1) 地震埋没和砸毁大熊猫赖以生存的主食竹, 地震可能诱发主食竹开花, 威胁到大熊猫的健康和食物安全; 2) 地震及其诱发的土壤和山石运动显著影响森林的动态特征, 森林大面积丧失或质量下降; 3) 地震改变大熊猫栖息地生境特征, 大熊猫个体交流的廊道阻断, 形成“生殖孤岛”, 遗传多样性降低, 栖息地破碎化进程加快。应对震后大熊猫栖息地恢复的主要对策有: 1) 重新评估震后大熊猫栖息地质量, 并重新规划现有大熊猫保护区群的布局; 2) 应用地理信息系统、遥感及数学模型等手段与野外实地实证研究相结合的方法, 全面查清震后大熊猫栖息地主食竹资源状况及分布规律并及时监测其动态, 复壮更新大熊猫主食竹; 3) 利用天然植被自然恢复和人工重建等措施恢复因地震而退化或丧失的大熊猫栖息地。     

利用MODIS数据评估冷冻灾害对广东植被的损害

2008年初我国南方地区发生的极端冷冻灾害对植被造成了极大破坏。以广东为例,利用MODIS数据,对比分析了受损植被与正常植被的NDVI变化;利用ISODATA非监督分类方法提取受损植被分布信息,借助90m SRTM DEM数据研究受损植被与地形因子的关系,发现广东植被受损严重,受损植被总面积达19 011.06 km²。受损植被受海拔高程、坡度、坡向等地形因子影响较大;受损植被主要集中于海拔大于400 m,坡度小于15°的阴坡区域;通过MODIS土地覆盖图与受损植被的复合分析,研究了该地区受损植被的类型,发现受损植被以常绿阔叶林、混交林、落叶阔叶林、灌丛、落叶针叶林及常绿针叶林为主。     

Monitoring vegetation recovery after China’s May 2008 Wenchuan earthquake using Landsat TM time-series data: a case study in Mao County

The Wenchuan earthquake (Richter scale 8) on 12 May 2008 in southwestern China caused widespread ecosystem damage in the Longmenshan area. It is important to evaluate natural vegetation recovery processes and provide basic information on ecological aspects of the recovering environment after the earthquake. To circumvent the weather limits of remote sensing in the Wenchuan earthquake-hit areas, and to meet the need for regional observation analyses, three Landsat TM images pre- and post-earthquake in Mao County were used for analysis. Post-earthquake normalized difference vegetation index (NDVI) values were compared to pre-earthquake values with an NDVI-based index differencing method to determine the extent to which the vegetation was damaged in relation to the pre-earthquake pattern, and the rate of recovery was evaluated. The spatial characteristics of vegetation loss and natural recovery patterns were analyzed in relation to elevation, slope and aspect. The results indicated that severely damaged sites occurred mainly in river valleys, within a range of 1,500?C2,500?m elevation and on slopes of 25?C55°. The distance from rivers, rather than the distance from active faults, controls the damage patterns. After 1?year of natural regeneration, 36?% of the destroyed areas showed a decrease in NDVI value, 28.8?% showed very little change, 19.1?% showed an increase, and 16.1?% also increased with a recovery rate greater than 100?%. Moreover, there is a good correlation between recovery rate and both slope and elevation, but recovery patterns in the damaged area are complicated. Our results indicate that natural recovery in this arid valley is a slow process.     

岷江干旱河谷植物群落的复杂性

通过对岷江干旱河谷植被及环境因子的系统取样调查,研究了该地区植物群落复杂性及其与环境因子的关系,探讨了群落复杂性与多样性、均匀度、物种丰富度之间的关系.随着海拔的增加,群落总复杂性和结构复杂性均表现为“高-低-高”的变化趋势,表明高海拔和低海拔段有较高的复杂性,中海拔段复杂性较低;位于干旱河谷核心区的样带3、4较北部过渡区样带1、2和南部过渡区样带5、6有着较低的群落总复杂性;不同坡位、坡形及坡向,群落总复杂性和结构复杂性,均表现为上坡位＞下坡位＞中坡位,凹坡＞平破＞凸坡,阴坡＞半阴半阳坡＞阳坡.华帚菊-小黄素馨灌丛的总复杂性最高,西南野丁香灌丛、驼绒藜灌丛的总复杂性最低,橿子栎灌丛和群小花滇紫草灌丛的结构复杂性较高; 群落总复杂性与有机质、全N、土壤含水量、水解N、速效K呈现出显著的二次曲线关系,与全K、全P、速效P、pH值没有明显的相关关系.总复杂性与多样性、均匀度、物种丰富度的关系密切,均呈现显著的线性正相关关系.均匀度和结构复杂性呈现极显著的线性负相关,表明结构复杂性随均匀度的增加而减小.作为群落总复杂性与多样性的区分,结构复杂性对群落内物种数的变化较为敏感,不仅与均匀度有关,还与群落物种数量有关.结构复杂性和多样性作为群落总复杂性的两个组成部分,对总复杂性的影响随着研究区域和群落的不同而不同.     

Impact of the 2008 Wenchuan earthquake on biodiversity and giant panda habitat in Wolong Nature Reserve,China

Natural disasters such as earthquakes have profound effects on the earth’s biodiversity. However, studies on immediate earthquake impacts are rarely conducted at fine scales due to logistical constraints. We conducted the first post-earthquake field survey in Wolong Nature Reserve, Wenchuan, China, less than 1 year after it was hit by a magnitude 8.0 earthquake in 2008. Since Wolong harbors approximately 10% of the endangered wild giant panda (Ailuropoda melanoleuca) population, the impact of the earthquake on the giant panda and its habitat is of particular concern. We established 15 transects in three focus areas within the Reserve where we classified occurrences of earthquake damage according to vegetation and geophysical characteristics. In the 11.2 km² area sampled, we recorded 156 occurrences of earthquake damage consisting of landslides and mudflows, which comprised a total area of 0.88 km². Of all earthquake damage occurrences sampled, only 36% of occurences (73% of surface area) corresponded to damaged areas previously detected through broad-scale remote sensing. The remaining damaged areas mainly consisted of occurrences too small to be detected without field observation. Although there were significant losses to tree and shrub species diversity and richness in earthquake-damaged areas, remnant vegetation was found in the majority (80%) of damaged areas, suggesting the potential for forest recovery. Most earthquake-damaged areas were too steep to be classified as suitable giant panda habitat (79%). In addition, a sizable number of signs of giant panda (67) and other wildlife (148) were observed near the earthquake-damaged areas, and there appeared to be avoidance of earthquake damage only at short-range distances. This study has implications for understanding the impact of natural disasters on biodiversity and highlights the importance of fine scale on-the-ground assessments of disaster impacts on wildlife and their habitats.     

区域植被恢复对生态安全的影响预测 ——以岷江上游干旱河谷为例

退化生态系统恢复是保障区域生态安全的重要途径之一。在生态系统结构功能严重受损,威胁到区域生态安全时,通过引入物种进行主动的植被恢复可以有效地加速生态系统恢复进程,维护区域生态安全。但是区域尺度的植被恢复是一项规模浩大的工程,其效果和影响难以立即显现。为了评估区域植被恢复的生态风险,根据岷江上游干旱河谷区域植被恢复格局的设计结果,预测了区域植被恢复对生态安全的影响。通过对比分析现状植被盖度及生物多样性与植被恢复格局预测结果的差异,对区域植被恢复的效果进行评价,认为尽管植被恢复格局设计使部分区域生物多样性下降,但它整体提高了地表植被覆盖度,增强了抵御土壤侵蚀的能力。对保障区域生态安全具有积极的效果。     

Determination of species-area relationships and minimum sampling area for the shrub communities in the arid valley in the upper reach of the Minjiang River, China

The minimum sampling areas (MSAs) for the shrub communities in the arid valley in the upper reach of the Minjiang River, China, were studied by fitting community species-area relationships using 3 types of equations. The MSAs were determined at the proportional factor (ρ) 0.6, 0.7, 0.8 and 0.9. The proportional factors represent the proportion of the number of species within a sampling plot in the total number of species. The MSAs of the shrub communities at different elevations and on different slope faces for ρ = 0.6, 0.7 and 0.8 were all around 100 m². Hence, the MSAs could be set to be 100 m² (10 m × 10 m) at 60%–80% precision levels. For ρ = 0.9, that is, for a 90% precision level, the MSAs were less than 200 m² (10 m × 20 m). The MSAs and species richness increased gradually with the rising elevation. At the elevation below 2000 m, the MSAs and species richness on the north-facing slope were larger than those on the south-facing slope. However, at the elevation around 2200 m, there was no difference amongst different facing slopes. For the shrub communities in the arid valley in the upper reach of the Minjiang River, the species-area curves by fitting the first two equations are better than that by fitting the third equation.