基于NDVI绿洲-荒漠过渡带宽度识别——以河西走廊中部荒漠绿洲为例

绿洲-荒漠过渡带是荒漠与绿洲之间的生态缓冲区,在维持绿洲能量流动、物质循环和景观稳定方面具有重要作用。过渡带宽度和属性直接影响到了其在整个绿洲系统中的功能发挥。以河西走廊中部张掖绿洲的Landsat(OLI)NDVI(归一化植被指数,Normalized Difference Vegetation Index)数据为基础,结合野外调查将过渡带类型划分为绿洲与石质裸山、砾质荒漠、沙质荒漠和人工固沙区4类。采用缓冲分析、分段线性趋势分析和尺度分别为30 m、90 m、210 m、330 m焦点分析等方法研究了不同类型过渡带宽度和尺度依赖特征。结果表明,在不同尺度上绿洲外缘NDVI变化存在二种线性回归趋势,趋势线交点至绿洲边界距离可确定为过渡带宽度。不同尺度分析表明,绿洲-石质裸山过渡带宽度为165—220 m,在其内NDVI线性变化趋势显著(P0.05)。绿洲-砾质荒漠过渡带宽度保持在330 m,在其内NDVI变化趋势极显著(P0.001)。绿洲-沙质荒漠过渡带宽度变化在230—290 m,NDVI变化趋势也为极显著(P0.001)。绿洲-人工固沙区过渡带宽度变化在570—580 m,与其它类型不同地是在过渡带内存在二种变化趋势,在210—240 m范围内变化趋势极显著(P0.001),超出此范围线性回归趋势不显著(P0.05)。     

砒砂岩黄土区植被盖度对土壤侵蚀的影响

十大孔兑砒砂岩区为鄂尔多斯北部水土流失最为严重的地区之一,土壤侵蚀发生、发展极大影响了区域水、土资源开发利用。应用通用土壤侵蚀模型(Universal Soil Loss Equation, USLE)计算了区域土壤侵蚀模数,采用整体回归拟合和分段回归拟合的方法对研究区植被盖度和土壤侵蚀模数的关系进行了分析并识别土壤侵蚀模数阈值和对应植被盖度。结果表明:2000—2017年十大孔兑砒砂岩黄土区土壤侵蚀模数在时间尺度上呈现复杂的变化趋势,多年土壤侵蚀模数平均值为29.31 t hm~(-2) a~(-1);最大和最小值分别为65.6 t hm~(-2) a~(-1)和10.95 t hm~(-2) a~(-1)。从总体来看,土壤侵蚀模数随着植被盖度增加呈极显著抛物线型变化趋势(P0.001);在坡度级别分别为5°、5—10°和10°时,土壤侵蚀模数阈值(18.18 t hm~(-2) a~(-1)、34.29 t hm~(-2) a~(-1)和74.56 t hm~(-2) a~(-1))对应植被盖度分别为11.42%、16.51%和16.5%。结果解释了砒砂岩黄土区土壤侵蚀模数不仅受到了USLE模型中诸因子的影响,而且也受到了土壤可侵蚀量限制。此外,判断区域土壤侵蚀与植被盖度关系时应高度关注较大侵蚀量年份。     

人工调水对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响

研究了围封禁牧条件下人工调控黑河水文过程对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响。结果表明:在分水实施的3a中,胡杨主要靠根蘖繁殖更新,种子繁殖几乎不存在。在没有放牧干扰的条件下,不同年份之间林窗内胡杨的根蘖繁殖差异明显,胡杨幼苗个体密度平均为(213.9±112.5)株/100m2,其中1龄为(27.5±18.8)株/100m2,2龄为(113.8±67.7)株/100m2,3龄为(71.0±73.9)株/100m2。胡杨幼苗的丛密度平均为(108.3±56.0)丛/100m2,其中1龄为(19.2±13.9)丛/100m2,2龄为(59.0±37.8)丛/100m2,3龄为(29.8±22.8)丛/100m2。这种差异与当年的生态水文条件有关。划分的整体、大林窗、小林窗3种类型中,大林窗内2龄胡杨幼苗的根蘖繁殖更新受到了距样方最近和最远母树距离的影响。在生态水文条件较好的年份(2龄苗对应于2002年),在距母树较远的地方根蘖繁殖最容易发生。在其它林窗中,胡杨根蘖繁殖主要受林窗生境如环样方母树株数(Tn)、距样方最近母树距离(Nd)、距样方最远母树距离(Fd)和林窗面积(Ga)等因子的综合影响,任何一个因子的单独影响都不显著。总之,本研究的初步结论是黑河分水工程实施对胡杨的繁殖更新无疑是有利的,但前提是消除放牧等干扰因素的影响。     

内蒙古奈曼旗农牧交错区土地利用/覆被变化的区域分异

基于内蒙古奈曼旗1975、1985、1995和2005年4期遥感影像,运用土地利用动态度、土地利用相对变化率对研究区土地利用动态变化的区域分异进行了分析,并选取多度和重要值分析了研究区土地利用/覆被变化的空间分布特征.结果表明：1975—2005年间,研究区土地利用/覆被类型趋于多样化,年变化率较大,区域分异显著.研究区北部冲积平原区以林地面积的大幅增加和沙地面积的显著减少为主要特点,其草地和沙地的变化速度最大,居民地的变化速度最小,沙地转化为耕地和沙地转化为林地这两种变化形式在该区的分布最广泛;中部沙区以沙地分布为主,各土地利用类型的变化相对较小,以耕地和沙地的互相转化为该区的主要变化形式;南部黄土区以耕地面积占绝对优势,且变化速度最小,草地和沙地的变化速度最大,该区以草地转化为耕地和草地转化为林地为主要变化形式.自然因素决定了研究区各区域土地利用结构的主体特征,人为因素决定了区域内各土地利用类型的动态变化趋势.     

荒漠绿洲过渡带植被空间异质性的可塑性面积单元问题

 以荒漠绿洲过渡带植被为研究对象,采用地统计理论与方法,以优势植物泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)和红砂(Reaumuria soongorica)种群为例,采用一个样地内2 500个10 m×10 m小样方中获取的植物盖度数据来研究采样尺度和划区方式对荒漠植被空间异质性的影响。其中尺度效应研究的思路是：一是保持粒度（样方）不变,增加幅度（样地）分析其对空间异质性的影响;二是保持幅度不变,改变粒度进行分析。划区效应是在样地尺度（500 m×500 m）上,把整块样地数据聚合成10 m×200 m、20 m×100 m、40 m×50 m、50 m×40 m、100 m×20 m和200 m×10 m等不同形状和不同方向的网格进行地统计分析。结果表明：荒漠绿洲过渡带植被空间异质性受采样尺度和划区方式影响显著。当样地面积小于200 m×200 m 时,所获取的数据不能真实反映泡泡刺种群的空间异质性;当样地面积小于100 m×100 m 时,所获取的数据不能真实反映红砂种群的空间异质性。调查泡泡刺和红砂种群的空间格局时,样方面积在20 m×20 m到30 m×30 m较为合适。植被空间异质性参数对划区方式的敏感性较强,其中泡泡刺种群的敏感性高于红砂种群。     

基于沙漠化程度和NDVI指数的奈曼旗生态安全评价

从土地利用/覆被角度进行生态安全评价是土地资源可持续利用研究的核心和基础。在强调沙漠化过程影响的条件下,本文以乡镇为评价单元,以土地利用现状和对应的NDVI值为评价依据,将层次分析法(AHP)和综合评价指数法有机结合,对内蒙古奈曼旗地区的生态安全格局进行了综合评价。结果表明:从1985、1995和2005年3个分析年份的现状来看,奈曼旗的生态安全状况经历了极不安全-较安全-较安全、安全的临界状态的变化过程;安全区和较安全区域面积由零逐渐增加,到2005年二者区域面积之和占到了总面积的2/3之多;虽然局部地区如巴嘎波日和苏木出现恶化-好转-恶化的反弹趋势,但区域整体生态安全水平是好转的趋势。     

基于改进遥感生态指数的宁夏沿黄平原区生态环境质量评价

区域生态环境质量评价是国民经济建设与可持续性发展规划的基础，是生态学研究的主要方向之一。以土地利用/覆盖数据和Landsat OLI数据为基础，分别在ArcGIS和GEE平台上进行景观多样性指数（Landscape Diversity Index，LDI）与归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）、湿度（Wet Index，WI）、归一化裸土和建筑指数（Normalized Difference Building-Soil Index，NDBSI）、遥感生态指数（Remote Sensing Based Ecological Index，RSEI）和改进遥感生态指数（Modified Remote Sensing Ecological Index，MRSEI）的计算。在LDI最佳尺度约束下分析表明，宁夏沿黄平原区景观多样性指数具有显著尺度依赖特征（P<0.001），阈值出现在3000 m×3000 m。主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）解释了研究区改进遥感生态指数主要受到NDVI和LDI影响，其中NDVI是PC1（特征值贡献率68.98%）的决定因子，特征向量为0.8901；LDI为次要决定因子，特征向量为-0.4146，该分量在MRSEI计算中分值较高。LDI是PC2（特征值贡献率28.76%）的决定因子，特征向量为0.9100；NDVI为次要决定因子，特征向量为0.4056，该分量在MRSEI计算中分值较低。从MRSEI在应用中可信性来看，其在分析中采用LDI替代LST有效地避免了RSEI分析中NDBSI和LST之间存在的生态学意义重复表达和多因子向量投影中的高度聚集。研究区空间异质性主要以"差"和"较差"级别分布在不同土地利用/覆盖类型交错区且以环绕研究区为主要特点。在"差"到"好"梯度上，斑块密度为减少趋势由8.3个/km²减少到5.9个/km²，而平均斑块面积呈增加趋势由0.120 km²增加到0.169 km²。综合来看宁夏沿黄平原区生态环境质量总体MRSEI值为0.0117刚好超过"较好"水平下限。     

科尔沁沙地31种1年生植物萌发特性比较研究

在实验室条件下观测了科尔沁沙地乌兰敖都地区 1年生植物当年新采种子的萌发特点。在 3 1种植物中 ,7种植物包括大籽蒿、虎尾草、冠芒草、刺沙蓬、曼陀罗、龙葵、地锦的发芽率超过 80 % ,9种植物包括苍耳、水稗草、狗尾草、虱子草、沙米、灰绿藜、野西瓜苗、太阳花、鹤虱的发芽率不足 10 %。 1～ 3 d开始发芽的 18种植物包括大籽蒿、黄蒿、虎尾草、毛马唐、画眉草、冠芒草、野大豆、黄花草木樨、网果葫芦巴、沙米、雾冰藜、碱地肤、刺沙蓬、苘麻、野西瓜苗、马齿苋、苋菜、地锦。超过 10 d基本不发芽的 5种植物包括苍耳、狗尾草、虱子草、灰绿藜、太阳花。发芽持续期小于 10 d的 12种植物包括毛马唐、水稗草、画眉草、沙米、雾冰藜、苘麻、野西瓜苗、益母草、马齿苋、龙葵、地锦、鹤虱 ;发芽持续期超过 2 1d的 6种植物包括大籽蒿、黄蒿、冠芒草、黄花草木樨、刺沙蓬、碱蓬。高发芽率植物的发芽进程线显示了 3种萌发格局 :速萌型 ,包括虎尾草、地锦、曼陀罗、龙葵 ;缓萌型 ,包括刺沙蓬 ;中间型 ,包括大籽蒿、冠芒草     

近20年来张掖绿洲农田与草地斑块动态

应用GIS技术分析了1985-2006年张掖绿洲农田和草地的斑块动态特征.结果表明:1985-2006年,农田以未变斑块和延展斑块为优势斑块类型,草地的优势斑块则为未变斑块和收缩斑块.农田和草地斑块动态格局的共同点是:未变斑块平均斑块面积都最大,分别为214.64和149.50 hm2;斑块数量和斑块类型形状指数较小,在景观上聚集程度较高,呈集中连片分布.新生斑块的斑块类型形状指数最低,分别为23.88和15.58,在景观上呈聚集分布.农田和草地斑块动态格局的不同点是:农田景观以小斑块在原来斑块基础上的延展为主,草地景观则以原生斑块的收缩为主.从斑块的来源和去向看,近20年来张掖绿洲农田、草地和戈壁(基底)斑块间存在强烈的相互转化,人口增长、水资源约束、经济发展能力和气候变化等是主要驱动力.     

山东半岛丘陵区典型流域河流径流的影响因素分析

应用3S技术生成数字高程模型(digital elevation model,DEM),解译出大沽夹河流域范围。采用空间内插法计算流域内年平均降水量,通过选择流域内人类活动的人口数量、GDP、土地利用现状以及气候变化的降水量和气温等9个因子,采用单因子相关分析和主成分分析(PCA)方法,分析了各因素及综合因素对径流量的影响。单因子分析表明,降水量、林地和果园与径流量的相关程度显著。主成分分析表明,人口数量、耕地面积、果园面积、林地面积和水域面积对径流量影响较大,占所有分析因子贡献率的73.96%;降水量对径流量的影响次之,因子贡献率为11.38%。