基于MODIS-EVI的西南地区植被覆盖时空变化及驱动因素研究

基于MODIS-EVI和气象数据,利用最大值合成法、像元二分模型、趋势分析和相关分析等方法,探讨了西南地区2001-2015年植被覆盖时空变化特征及其对气候因子的响应,并分析了温度和降水对植被覆盖时空变化的驱动作用。结果表明：（1）2001-2015年,西南地区植被EVI以0.1%/a的变化率呈波动增加趋势,但空间异质性显著,呈现出从东南向西北逐渐递减的趋势;（2）西南地区以高和极高植被覆盖度为主,极低植被覆盖度区域约占研究区总面积的8.6%,植被覆盖度增加的区域集中分布在广西省北海-钦州、贵州省邵通-毕节-遵义、四川省广元-广安以及西藏那曲等地区,植被覆盖度呈减少趋势区域主要集中在西藏拉萨-阿里地区和四川成都-阿坝州-甘孜州等地区;（3）植被EVI与同期温度和降水相关性较好,均以正相关为主。在0.05显著水平下,受降水驱动的区域呈斑块状分布在西藏自治区和青海省交界处,以及云南和广西部分地区,约占研究区总面积的3.4%;受温度驱动的区域零星分布在各省、自治区,约占研究区总面积的1.6%;受温度和降水共同驱动的区域约占研究区总面积的7.2%,主要分布在西藏自治区的阿里地区北部,青海省的三江源地区以及四川和贵州两省交界处的小部分地区;西南地区大部分区域的植被EVI指数变化表现为非气候因素驱动。     

景观格局与生态过程的耦合研究:传承与创新

景观格局与生态过程的耦合关系是景观生态学研究的核心主题,耦合研究的范围和程度需要进一步系统梳理。从景观格局与生态过程耦合的内涵、方法等方面,系统总结了当前两者研究的特点以及存在问题。进一步从格局-过程耦合基本理论传承与提升、研究方法现代化和多元化、研究尺度多样化、研究对象的扩展与集成、自然-人文-社会视角的耦合、格局-过程耦合的管理和调控等六个方面展望了未来学科发展方向。最后,提出了未来创新目标,如提高景观格局量化的准确性和针对性、辨明景观格局影响的尺度性、增强生态过程模拟的时效性等。     

气候变化背景下青藏高原藏羚羊生境时空格局演变

气候变化可能导致物种分布范围变化甚至导致物种灭绝。为了解气候变化对青藏高原旗舰种和濒危种-藏羚羊（Pantholops hodgsonii）的潜在分布区影响,收集了316个藏羚羊实际点位分布数据和70个文献点位分布数据与温度季节性变化（Bio4）,海拔,最干月降雨（Bio14）等9个影响因子,采用最大熵模型（MaxEnt）进行建模,预测SSP126、SSP585极端压迫情景和SSP245中间压迫情景下的T1（2001-2018年）,T2（2021-2040年）,T3（2041-2060年）,T4（2061-2080年）,T5（2081-2100年）5个时期的潜在分布区。研究结果表明：（1）在不同气候变化情景下,藏羚羊核心生境主要分布在可可西里、羌塘、阿尔金国家级自然保护区和三江源国家公园;（2）温度季节性变化（Bio4）和海拔被认为是最关键的两个环境因子;（3）随着温室气体排放强度的增强,藏羚羊的核心区生境向高海拔和高纬度地区扩张;（4）有43.18%的保护空缺区在保护区外,未受到有效保护。总之,研究藏羚羊的地理分布对于气候变化的响应与适应,根据适宜生境演变规律做出有效的保护措施,对藏羚羊种群的长期监测、保护、有效管理甚至重建具有重要现实意义。     

基于生态廊道识别的拉萨河流域生态安全格局构建

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,基于“生态源地-阻力面-生态廊道”的区域生态安全格局构建范式,评估流域土壤保持、水源涵养、固碳、生境质量四项生态系统服务,基于生态系统服务重要性分级识别生态源地;选择土地覆被类型、归一化植被指数、地形起伏度、坡度、距道路距离、距水体距离作为主要阻力因子,利用熵权法形成综合阻力面;利用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道并判定生态节点,构建流域生态安全格局。结果表明：提取生态源地20个,总面积2531.42 km²,占研究区总面积的7.77%;生态廊道36条,总长度916.87 km,与拉萨河干流平行呈“二”字型分布;生态节点13个,集中分布在裸地、裸岩、低覆盖度草地等地类,构建以生态源地-生态廊道-生态节点组成的“面-线-点”结构生态网络。研究结果为拉萨河流域生态安全和生态经济协调提供数据支持,为区域生态保护与可持续发展提供科学参考。     

基于植被覆盖度的藏羚羊栖息地时空变化研究

植被的分布及动态变化在一定程度上反映了动物栖息地的分布与变化。基于植被遥感影像数据及GIS空间分析,对阿尔金山国家级自然保护区植被景观的变化进行分析,同时通过植被类型要素识别出适宜藏羚羊生存的主要区域,对其植被覆盖度的时空变化进行分析。结果表明:保护区的植被覆盖度处于较低水平,低覆盖度植被区域占总植被覆盖区的50%左右,且植被覆盖度高的区域均集中在卡尔墩检查站的东南部。植被覆盖度在2000年、2005年、2010年间的增长趋势表明保护区植被对于动物的承载能力不断增大,植被的分布表明藏羚羊的活动区域植被覆盖度较高,而产羔区域的植被覆盖度较低且海拔较高。对藏羚羊取食植被针茅草原植被覆盖度的变化分析表明,针茅草原植被覆盖度随时间而有所提高,藏羚羊栖息地的面积可能有所增大,覆盖度分布的变化表明藏羚羊栖息地有向保护区西南方向扩散的趋势。对植被覆盖度与海拔关系的分析表明,高海拔区域植被覆盖度较低,中度海拔区域植被覆盖度较高,但是两者并不存在显著地相关性。     

阿尔金山自然保护区土地利用/覆被变化对藏野驴栖息地的影响

阿尔金山国家级自然保护区是青藏高原的特有种藏野驴的主要保护区之一。分析土地利用/覆被变化(LUCC)对藏野驴潜在栖息地的影响是维持藏野驴在未来生存与发展的直接途径。本文以生态位理论为指导,综合应用GIS技术,构建基于GIS的生态位模型,结合层次分析法(AHP)与转移矩阵分析方法,分析自保护区1985年(建立)至2000年间LUCC对藏野驴不同适宜性栖息地的影响。结果表明:高适宜性栖息地与中适宜性栖息地变化不明显,高适宜性栖息地主要位于卡尔墩检查站周围区域、保护区东北部沿着阿尔金山的高适宜性廊道,中适宜性栖息地位于高适宜性栖息地周围,二者面积均略有增加;高适宜性栖息地面积增加的主要来源为中适宜性栖息地,而中适宜性栖息地面积增加的主要来源为低适宜性栖息地与不适宜区域;低适宜性栖息地面积减小剧烈,其面积减少的去向主要是不适宜区域,不适宜性区域面积不断扩大;藏野驴不同适宜性栖息地的总体变化趋势是栖息地格局向两端集中,即向高适宜性栖息地与不适宜区域转化。     

高寒荒漠区河流廊道景观动态及驱动因子分析——以阿尔金山自然保护区为例

高寒荒漠区草地动态是全球变化研究的重要内容。作为我国四大无人区之一,阿尔金山国家级自然保护区草地的变化对于生物栖息地影响巨大,而关键河流廊道的草地景观动态受气候变化影响更为显著。基于GIS和RS技术,选择阿雅克湖流域典型河流廊道景观,利用1990、2001和2007年的遥感影像并运用景观生态学方法对景观格局及其变化进行了研究。结果表明,水域和盐碱地面积显著增加,不同覆盖度草地转换频繁,总体上呈退化趋势。景观总体格局变化较大,斑块密度与景观多样性指数增加,而景观形状趋向简单,最大斑块指数增加,分离度降低。水域、盐碱地的增加及草地退化使得NDVI值降低。结合气候变化趋势,降水的增加与气温的升高是景观变化的主要驱动力,湖水水面和水位的增加改变了沼泽的分布,导致了地下水位升高,土壤盐碱化程度增加。     

高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系

物种多样性与功能多样性的关系是生态学当前研究的热点问题之一,不同区域典型生态系统物种多样性和功能多样性的关系研究有利于生物多样性保护理论的全面发展。以青藏高原地区的主要草地生态系统—高寒草甸和高寒草原为研究对象,采用4个物种多样性指数(Patrick丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数)和9个功能多样性指数(FAD功能性状距离指数、MFAD功能性状平均距离指数、基于样地的FDp和基于群落的FDc功能树状图指数、FRic功能体积指数、FEve功能均匀度指数、Rao功能离散度常二次熵指数、FDiv功能离散指数、FDis功能分散指数),分析了高寒草地植物物种多样性、功能多样性关系及其与初级生产力的关系,以期阐明3个科学问题:不同草地类型的高寒草地生态系统植物物种多样性和功能多样性有何差异?高寒草地生态系统的植物物种多样性和功能多样性有何关系?高寒草地生态系统物种多样性、功能多样性对生态系统功能的影响有何异同?研究结果表明:(1)与高寒草原相比,高寒草甸具有更高的物种多样性、功能丰富度和功能离散度;(2)高寒草甸中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc)和功能离散度指数(FDiv)的具有较强的相关性,最优拟合方程分别为幂函数和二次多项式函数;(3)高寒草原中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc、FRic)、Shannon指数和Simpson指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为二次多项式函数,Pielou指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为指数函数;(4)高寒草甸的初级生产力分别与物种丰富度指数Patrick、功能离散指数FDiv具有较强的相关性;而高寒草原的初级生产力与4个物种多样性指数间均具有较强的相关性,与功能离散指数FDiv具有较强的相关性,最佳拟合方程均为二次多项式函数。研究的总体结论为:物种多样性、功能多样性、二者之间的关系以及二者与生态系统服务功能(以初级生产力为例)之间的关系在高寒草甸和高寒草原群落中表现迥异,因此在研究青藏高原高寒草地的生态功能时,不能仅仅测度传统的物种多样性,还应测度与物种多样性、生态功能密切相关的功能多样性。     

阿尔金山保护区藏野驴和野牦牛夏季生境选择分析

本研究在2012至2013年进行两次调查,采用样带法和样方法在阿尔金山自然保护区东部(37°15'~37°23'N,90°11'~90°20'E)对藏野驴(Equus kiang)、野牦牛(Bos grunniens)的分布及其栖息地进行调查,共设置3条样线(总长达146.9 km)和128个样方。调查发现,藏野驴主要集中于伊协克帕提附近的荒漠草原,而野牦牛的主要栖息地位于沙山附近的阿坝堤坝草场。通过Vanderloeg和Scavia选择系数以及主成分分析,对藏野驴和野牦牛对不同环境因子(包括植被类型、植被盖度、草本种类数、土壤pH、海拔、坡度、坡向、水源)的选择性以及各因子在物种栖息地选择的重要程度进行研究,同时利用独立T检验分析两物种之间的环境变量选择差异性。结果表明,藏野驴倾向选择植被盖度小于70%,坡度2°~5°的南坡,海拔3800~4000 m,土壤pH 8.0~8.5的高寒荒漠生境;野牦牛则偏好选择植被盖度大于70%,坡度5°~15°的东坡或者北坡,海拔4200~4600 m,土壤pH 7.0~8.0,与水源距离小于1000 m的高寒荒漠草原以及沼泽草甸生境;影响藏野驴生境选择的主要因子为植被类型和坡度,而影响野牦牛生境选择的主要因子是植被盖度;虽然藏野驴和野牦牛在资源利用上存在部分重叠,但它们对栖息地植被盖度、植被高度、海拔和坡度的选择存在显著差异性(P0.05)。     

阿尔金山自然保护区藏羚羊冷暖季适宜性栖息地分异性

阿尔金山国家级自然保护区是保护藏羚羊等珍稀濒危有蹄类动物的三大保护区之一。客观地划分保护区内藏羚羊在冷季(1月)、暖季(7月)的栖息地适宜度是维持其种群数量持续发展的有效途径。本文以生态位理论为指导,综合应用GIS技术和层次分析法,构建基于GIS的生态位模型,确定藏羚羊在冷暖两季的适宜栖息地。结果表明:冷、暖两季的高适宜性与中适宜性栖息地面积总和分别为12620和15630 km2,冷暖季高适宜性栖息地主要位于保护区东北部(库木库里沙漠东北部)、保护区中部(卡尔墩检查站周围区域并延伸至阿其克库勒湖东部)、保护区西南部(兔子湖检查站附近区域),中适宜性栖息地主要分布于保护区东南部及高适宜性栖息地的周围区域;冷、暖季低适宜性栖息地面积分别为9930和8400 km2,冷季低适宜性栖息地主要分布于中适宜性栖息地与不适宜区域之间的过渡地带,暖季主要分布于鲸鱼湖周围区域及中适宜栖息地外围;冷、暖季不适宜区域面积分别为24290和22810 km2,包括保护区北部、湖泊、沙漠及高海拔区域。藏羚羊冷暖两季栖息地具有差异性,藏羚羊在冷季活动范围集中,而在暖季活动范围相对分散。