云南中部地区植被覆盖时空变化特征及其影响因素研究

基于MODIS NDVI数据通过像元二分模型提取植被覆盖, 利用线性趋势、相关分析方法分析了云南中部地区2000—2016年植被覆盖的时空分布特征与变化趋势, 并探讨了气候因子、地形因子、人类活动对其植被覆盖的影响。研究结果为: 云南中部地区植被覆盖春季最低(平均58.75%), 秋季最高(平均66.30%), 大部分地区年植被覆盖度的平均值在50%—70%之间; 植被覆盖高值区主要分布在曲靖境内(>80%); 滇池周边人口高密度区植被覆盖常年最低(<20%)。近17年来云南中部地区植被覆盖总体呈现增长趋势, 年平均增长率0.3%•a-1, 其中秋季增幅最大(0.42%•a-1)。坡度对植被覆盖影响较大, 坡度≤8°地区的植被覆盖明显较低。除了冬季降水量与植被覆盖呈现显著正相关关系, 其他季节多呈现负相关关系; 气温与植被覆盖多呈现正相关关系, 云南中部地区植被覆盖变化主要受气温影响。人类活动对植被覆盖变化影响较大, 造林面积变化与植被覆盖趋势变化具有相对一致性, 经济发展水平较高的昆明市区植被覆盖为常年最低。     

基于NDVI云南地区植被生态系统对气候变化的适应性分析

基于遥感影像数据资料和ArcGIS, 利用2000—2016年云南地区植被生态系统NDVI与气温及降水之间的响应关系, 分析不同区域气候变化类型对当地植被生态系统长势的潜在影响, 进行气候变化背景下植被生态系统的适应性分析。结果表明: 研究区2000—2016年NDVI整体呈现不同程度的增加趋势, 植被覆盖度显著增加的区域主要分布在滇东北和东部的部分地区, 植被覆盖度减小的区域主要集中在中部城市密集地区和滇西北。NDVI和气温整体上呈正相关关系, 尤其以东北和东部地区较为明显, 负相关的区域主要分布于滇西北高海拔地区; NDVI和降水的相关性小于气温。基于NDVI的植被生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积89.16%, 主要分布于南部、东北部和东部地区; 表现为不适应当地气候变化类型的区域主要分布于中部城市密集地区、滇西北部分地区。森林生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积的79.29%, 主要分布于东部、东北部和南部部分区域, 不适应当地气候变化的区域主要分布在滇西北和中部零星地区。     

气候干旱化背景下云南地区生态系统脆弱性的变化特征

基于CASA模型模拟云南省1982—2019年植被NPP,根据IPCC脆弱性框架分析其生态脆弱性时空变化特征,并结合标准化蒸散指数(SPEI)探讨干旱对生态脆弱性的影响。结果表明:近38年研究区生态脆弱性总体呈波动上升趋势,增长比例最为明显的是极度脆弱区,面积比例增加了2.7%;生态脆弱性空间分布差异较大,以轻度与中度脆弱区为主(85%);重度与极度脆弱区占比较少,主要分布在横断山区以及高山峡谷区域;大部分地区(53%)生态脆弱性与干旱呈正相关,随干旱等级增大,生态脆弱性增大,其中呈显著正相关的区域(面积占比15%)主要集中在横断山区、高山峡谷地带,受干旱影响显著;随干旱频率上升,轻度与中度脆弱区比例增加显著;热带森林植被生态脆弱性整体上最高,但受干旱的持续性影响不显著;持续性干旱对亚热带森林、灌丛、草地与高山植被的生态脆弱性有较显著的影响。     

滇南热带季节雨林和橡胶林对降雨侵蚀力的减缓效应

降雨是影响土壤侵蚀的主要因素,降雨侵蚀力通常用降雨动能和一段时间的最大雨强的乘积表示,简化的计算也可用日降雨量估算。本文选取昆-曼国际大通道滇南段旷地4个气象站(勐腊、勐仑、景洪、思茅)以及1个人工林(橡胶林)和1个热带季节雨林的日降雨量资料,计算了降雨侵蚀力以及随季节变化的规律,比较了森林破坏对降雨侵蚀力的影响。结果表明,昆-曼国际大通道滇南段旷地的降雨侵蚀力干季均较小,雨季逐渐增大,在7、8月达最大;旷地的降雨侵蚀力明显大于橡胶林和热带季节雨林,其差值在干季较小,雨季显著;旷地的年降雨侵蚀力可达到橡胶林的1.8倍以上,是热带季节雨林的2.3倍以上;而月降雨侵蚀力差异最大可达6~7倍;此外橡胶林和热带季节雨林降雨侵蚀力干季相差不大,而雨季橡胶林降雨侵蚀力明显大于热带季节雨林。说明了水土保持效果橡胶林和热带季节雨林比旷地要好,而热带季节雨林的效果要比橡胶林好;森林破坏将极大地增加降雨侵蚀力,加速水土流失。     

基于MaxEnt模型西南地区高山植被对气候变化的响应评估

采用1∶100万的中国植被类型图以及19个气候环境变量数据,基于最大熵(MaxEnt)算法和ArcGIS空间分析模块构建西南地区高山植被地理分布的气候适宜性预测模型,模拟其在基准期(1960—2000年)和不同气候情景下(A2、A1B和B1)的气候适宜性分布格局,并评价其对气候变化的适应性。结果表明:MaxEnt模型分析研究区高山植被地理分布气候适宜性的适用性非常高(AUC=0.93);最暖月均温、最湿季均温、最冷月均温等温度变量是限制其地理分布的主要气候因子;研究区高山植被地理分布的气候适宜区主要集中在西藏自治区、青海省、四川省西部及云南省西北部的部分地区;完全适宜、中度适宜、轻度适宜、不适宜的面积所占总面积比例约为1∶1∶2∶5;1960—2050年研究区高山植被潜在地理分布的气候适宜性面积有不同定程度的减少;未来3种气候变化情景下高山植被地理分布对气候变化的适应性分布格局基本一致,均为不适应区所占总面积比例较大;伴随气候变化,研究区高山植被的适应性减弱,体现在其潜在地理分布对气候变化的适应区分布范围减少;海拔5000—5500m适应性较强,适应区所占面积比例最大(53%左右);3500—4500m适应性最弱,适应区所占面积比例最小(5%左右)。     

青藏高原植被水分利用效率时空变化及与气候因子的关系

水分利用效率(WUE)是研究陆地碳水循环耦合的有效指标,青藏高原是我国最重要的生态安全屏障,了解WUE的特征以及变化机制,对研究高原生态系统碳水循环和水资源合理利用有重要意义。本研究基于MODIS的总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,分析青藏高原WUE的时空变化特征以及气候因子对WUE的影响。结果表明: 2001—2020年,在GPP和ET的共同作用下,青藏高原WUE呈上升趋势;WUE平均值较高的区域为高原东南部、东北部,低值区为高原中部。草地、沼泽、高山植被WUE呈增长趋势,灌丛、阔叶林、针叶林呈下降趋势。WUE与年均气温呈显著正相关,敏感性随着气温的升高而增加;WUE与年降水量呈非线性关系,降水量小于700 mm时,WUE对降水敏感性随着降水增加而减小,降水量大于700 mm,降水敏感性随着降水增加而增大。青藏高原超过75%的区域WUE与降水呈负相关,与气温相比,WUE受降水影响的面积更大,未来气候暖湿化将导致WUE降低。     

2000—2016年云南地区植被覆盖时空变化及其对水热因子的响应

基于2000-2016年MODIS-NDVI数据,利用趋势分析法以及线性相关分析等方法对云南地区植被月变化趋势、年际变化趋势进行详细分析;探讨植被覆盖变化与主要气候水热因子的关系。结果表明：研究区大部分地区植被覆盖良好,年NDVI的平均值为0.55,其中NDVI较高值（> 0.8）区域主要分布于南部,而西北部和中部城市地区NDVI值较低;自2000年开始,研究区NDVI总体呈显著（P < 0.05）增加趋势,年NDVI的变化斜率为0.0036,植被覆盖呈增加趋势的区域占研究区总面积79.80%;不同季节（春、夏、秋、冬）和生长季的植被状况均呈良性发展趋势;湿润指数和水热综合因子在滇西北与NDVI多呈负相关,在滇中地区以正相关为主;春、夏、秋3个季节NDVI受降水影响较大,而冬季NDVI则受气温影响较大;受降水影响较大的区域主要分布在中部和南部,受气温影响较大区域主要分布在滇西北、滇东北地区;NDVI在不同月份对气候因子的滞后时间存在差异,NDVI与当月气温的相关性强于与当月降水的相关性,植被生长对气温的响应无明显滞后效应,对降水存在3个月的滞后期。     

滇中城市群植被物候时空变化及其对城市化的响应

植被物候是响应外界环境变化的重要感应器，本文基于MOD13Q1 EVI数据，采用动态阈值法提取滇中城市群2001—2020年的植被物候参数，即生长季开始期、生长季结束期和生长季长度，揭示植被物候时空变化特征及城乡差异。结果表明：2001—2020年，滇中城市群植被总体呈现生长季开始期推迟、生长季结束期推迟(每年推迟0.66 d)和生长季长度延长的现象；相较于郊区和乡村地区，城区植被近20年的生长季开始期提前(每年1.05 d),生长季结束期推迟(每年0.91 d),生长季长度延长(每年1.79 d)。在城区-郊区-乡村梯度上，植被物候表现出显著的差异性，城区植被平均每年生长季开始期最早，结束期最早，且生长季长度最长，尤其在城区及向外0～2 km范围内变化最明显。随人口密度、人均GDP和建成区面积占比的增大，城区植被物候生长季开始期显著提前，生长季结束期显著推迟，生长季长度显著延长。植被各物候期及其持续时间在城区-郊区-乡村梯度上对环境变化的敏感度不同，研究区人口密度和建成区面积占比对滇中城市群植被生长季结束期的推迟有重要影响。     

快速城市化地区昆明市“城—郊—乡”梯度土壤表 层碳氮磷化学计量特征

基于航空遥感影像,利用地理信息系统(ArcGIS 10.2)和景观格局分析(Fragstats 4.2)软件,通过主成分分析(PCA)和多元线性回归分析对研究区城市化水平进行量化,选取覆盖研究区典型的“城—郊—乡”样带,进行表层土壤取样,测定总有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)的含量并分析其空间变化特征。结果表明:快速的城市化进程导致了土壤C、N、P化学计量特征的空间分异,“城—郊—乡”梯度上变异系数都较大,尤其城区各元素的变异系数分别为84.08%、76.95%和81.34%,属于强变异,表明土壤表层C、N、P含量空间分布极不均衡。研究区土壤C、N、P含量均表现为城区显著高于郊区的特征,与郊区土壤相比,城区土壤C含量较高,说明人为活动造成城区土壤明显的有机质富集现象。城区土壤P含量高于郊区和乡村,城市化过程加剧了城区土壤P的富集,也使该地区水体(主要是滇池)面临富营养化风险。分析城市化过程中强烈的人类活动干扰对土壤C、N、P含量及其化学计量特征,对于提高城市土壤管理水平、改善生态环境、促进城市生态系统健康持续发展具有重要意义。今后昆明市在进行城市绿化时可有针对性地选择部分豆科固氮植物加强生物固氮,目的是提高土壤N含量的同时促进城区土壤丰富的P被吸收利用,在一定程度上预防以及减轻P对水体的危害。