阴山北麓农牧交错带植被变化对降水的响应

选取中国北方农牧交错带的阴山北麓地区,以NOAA-AVHRR遥感数据和气象站点观测的降水数据作为主要数据源,利用植被指数(NDVI)指示研究区植被覆盖状况,用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)表征区域水分状况,研究降水对区域植被覆盖变化的影响.对研究区1983-2003年间生长季(5-10月)的逐月NDVI序列和同期1个月尺度的SPI(即1-SPI)序列进行相关分析.结果表明:5-10月,NDVI与1-SPI的相关关系随月份的变化而各不相同,总体上5月份相关系数较高;植被覆盖变化率(velocity of NDVI change,VNDVI)反映植被生长速率,其大小影响植被对降水变化的响应程度.     

基于ICEEMDAN方法的黄土高原植被覆盖变化及其对气候变化的响应

地理数据和遥感数据的长期序列中包含噪声和周期性波动信息。本研究基于ICEEMDAN方法对黄土高原1982—2015年归一化植被指数(NDVI)、降雨和温度进行逐像元分解,分解后得到的残差项减少了原始数据中的噪声和周期性波动,并利用残差项研究NDVI的变化趋势以及NDVI与气候因子之间的关系。结果表明: 1982—2015年,黄土高原NDVI以上升为主,残差项NDVI变化趋势的显著性(95.9%)大于原始NDVI变化趋势的显著性(72.3%),并且存在一定的空间差异性。温度和降雨的变化可以在很大程度上解释植被覆盖的变化。其中,温度与黄土高原NDVI之间呈极显著正相关的区域占83.7%,极显著负相关区域占13.9%;降雨与黄土高原NDVI之间呈极显著正相关的区域占54.4%,极显著负相关区域占37.2%。黄土高原植被对气候变化的响应存在明显的空间差异性,不同气候因子对不同植被覆盖类型的影响程度不同。总体上,黄土高原生长季不同植被与温度之间的相关性强于降水,温度是影响黄土高原植被覆盖变化的主要因素。     

农牧交错带不同土地利用类型土壤碳氮磷生态化学计量特征

为了阐明土地利用方式对土壤养分含量及土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响,选择阴山北麓农牧交错带4种主要的土地利用类型(放牧草地、封育草地、弃耕地和耕地)为研究对象,分析了浅层土壤(0—25 cm)有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和速效磷(AP)含量及土壤C、N、P生态化学计量特征。结果表明:1)研究区土壤贫瘠,养分含量整体水平不高,SOC、TN、TP含量分别为14.57、0.63、0.76 g/kg,AN和AP含量分别为39.87、6.72 mg/kg,5项养分指标均为中等变异。2)土地利用方式对土壤养分含量和土壤C、N、P生态化学计量特征均存在显著的影响,草地(封育草地、放牧草地)的SOC、TN和AN含量均高于农耕地(弃耕地、耕地),而TP和AP含量低于农耕地;草地的C∶N、C∶P和C∶P值均高于农耕地。3)土壤C、N、P元素化学计量值与C、N、P元素之间的最优拟合关系显示C∶N、C∶P主要受SOC影响,C∶P主要受N影响,表明SOC和N含量决定了研究区土壤中C、N、P化学计量特征的变化过程。研究结果对丰富土壤生态化学计量学科学理论具有重要意义,同时可为阴山北麓农牧交错带脆弱生态区的生态功能恢复提供科学依据。     

青藏高原植被绿度变化及其对干湿变化的响应

青藏高原是全球气候变化的敏感区,特殊的自然环境孕育了极端脆弱的植被及其生态系统,已成为研究植被对气候变化响应的一个理想区域。植被易受气候变化的影响且响应可能因季节和植被类型而异。该研究将标准化降水蒸散指数(SPEI)和MODIS归一化植被指数(NDVI)分别作为干湿度和植被绿度指标,采用Sen’s斜率估计、BFAST模型和相关分析,分析了2000–2018年青藏高原植被绿度变化的时空格局特征,并探讨了植被绿度对干湿变化的响应。结果表明:2000–2018年青藏高原植被绿度呈上升趋势,但变化速率空间差异显著。大部分高原地区植被绿度于2012–2015年间存在突变,突变后普遍呈上升趋势,以藏北地区最为突出。青藏高原植被生长季NDVI与不同时间尺度SPEI整体呈正相关关系,且在生长季的中后期相关性逐渐增强。青藏高原植被对SPEI的响应表现出一定的年内周期性,草本植被(草甸和草原)区尤为显著。相对于森林和灌丛植被,草本植被对SPEI响应更为敏感,且在生长季的不同阶段对不同时间尺度的SPEI的响应存在明显差异。     

农牧交错带风蚀沙化区农业生态系统服务功能的经济价值评估

运用市场价值法、替代工程法、影子价格法和机会成本法等方法对内蒙古阴山北麓风蚀沙化区农业生态系统服务功能的价值进行了经济评估。结果表明 ,该地区农业生态系统总的服务价值为 4 6 5 4 5 381 0万元 ,其中产品服务价值为 2 9874 1万元 (占 0 0 6 % ) ,水土保持价值为 4 5 70 2 84 2万元 (占 9 7% ) ,涵养水源价值为 4 2 80 2 6万元 (占 0 0 9% ) ,气候调节价值为393411 8万元 (占 0 84 % ) ,营养物质循环价值为 4 1910 6 73 9万元 (占 89 2 7% ) ,从服务功能的价值比例来看 ,系统的环境服务价值要远远大于其产品服务的价值 ,表明该地区农业生产水平落后 ,同时也体现了在当地环境恶劣 ,农业经营粗放的前提下 ,系统环境服务价值是维系其不稳定农业生产的基础     

1982-2003年贵州省植被覆盖变化及其对气候变化的响应

为了揭示贵州植被变化的基本特征及其对气候变化的响应,利用1982-2003年美国国家航天航空局(NASA)的全球植被指数变化研究数据(GIMMS NDVI)和相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用回归和相关性分析的方法,研究了近22年来贵州植被覆盖变化及其与主要气候因子的关系.结果表明:1)研究区NDVI、温度和降水量均呈增加趋势,线性倾向率分别为0.001(10a)-1、0.302℃·10a-1、12.776 mm·10a-1;2)月平均植被NDVI随温度呈线性上升趋势;与月平均降水量呈显著的抛物线关系,降水量对植被NDVI的作用存在一个阚值;3)温度与NDVI的年际变化趋势较为相似,具有同步性,年降水量与NDVI的年际变化存在一定的滞后性;4)贵州省不同植被类型对气候变化有不同的响应特征,同时,气温变化较降水量变化对植被变化有更为显著的影响.     

中国北方草地与农牧交错带植被的NDVI-Ts空间的年内变化特征

利用多时相或时序植被指数(normalize difference vegetation index,NDVI)数据进行地表覆盖研究已取得了大量成果。随着陆地表面温度(1and surface temperature,TS)遥感反演精度的不断提高,将Ts与NDVI结合起来进行地表植被动态变化的监测已成为可能。本文主要包括以下三部分内容：1)介绍了基于卫星遥感数据的NDVI、Ts和Ts／NDVI计算方法。2)讨论NDVI、Ts和Ts／NDVI数据对植被覆盖信息表达的差异,并分析了中国北方草地与农牧交错带植被在NDVI-TS空间的年内变化特征。3)利用信息熵和平均梯度,定量分析了NDVI、Ts和Ts／NDVI数据在信息表达丰富度方面的差异,并对在不同地表植被覆盖下,Ts／NDVI数据对信息提高程度的敏感性进行了讨论。     

中国北方草地与农牧交错带植被的NDVI-Ts空间的年内变化特征

利用多时相或时序植被指数(normalize difference vegetation index,NDVI)数据进行地表覆盖研究已取得了大量成果.随着陆地表面温度(1and surface temperature,Ts)遥感反演精度的不断提高,将Ts与NDVI结合起来进行地表植被动态变化的监测已成为可能.本文主要包括以下三部分内容:1)介绍了基于卫星遥感数据的NDVI、Ts和Ts/NDVI计算方法.2)讨论NDVI、Ts和Ts/NDVI数据对植被覆盖信息表达的差异,并分析了中国北方草地与农牧交错带植被在NDVI-Ts空间的年内变化特征.3)利用信息熵和平均梯度,定量分析了NDVI、Ts和 Ts/NDVI数据在信息表达丰富度方面的差异,并对在不同地表植被覆盖下,Ts/NDVI数据对信息提高程度的敏感性进行了讨论.     

1982-2012年中亚植被变化及其对气候变化的响应

归一化植被指数(NDVI)能够反映植被生长状况, 被广泛应用于区域乃至全球的植被变化研究中。该文利用1982-2012年GIMMS-NDVI数据, 通过基于像元的线性趋势分析、偏相关分析, 基于场域的经验正交分解(EOF)、奇异值分解(SVD), 综合时间和空间两个维度上的信息, 研究了近31年来中亚植被的变化及其变化中的区域差异, 分析了植被对气候变化的响应关系。线性趋势分析发现, 34%的中亚植被NDVI显著增长(p < 0.05), 山区植被NDVI的增长速率可达到每年0.004。偏相关分析表明, 63%的中亚植被受到降水的显著影响(p < 0.05, 仅4%为负相关), 而32%的植被受到气温的显著影响(p < 0.05, 仅9%为正相关)。EOF分析发现, 中亚植被NDVI的变化表现出较大的空间差异: 山区及东北部的植被NDVI变化主要分为3个阶段, 即先增长(1982-1994年)、后波动(1994-2002年)、然后继续增长(2002-2012年); 而西北部平原区的植被NDVI变化主要表现为两个阶段, 即先增长(1982-1994年)而后减少(1994-2012年)。SVD分析表明: 1982-2012年间中亚植被受到降水和气温的共同影响, 植被NDVI的空间变化特征与降水的空间变化特征较为一致, 但西北部和山区的植被NDVI对气温的响应存在差异。     

中国东北多年冻土区植被生长季NDVI时空变化及其对气候变化的响应

多年冻土对气候变化十分敏感,尤其是多年冻土上的植被,易受气候变化影响.东北多年冻土区位于北半球中、高纬度地区,是我国第二大多年冻土区,同时也是欧亚大陆多年冻土带的南缘.本文基于1981—2014年LTDR和MODIS 两种数据集对东北多年冻土区植被生长季归一化植被指数(NDVI)时空变化特征进行分析,同时结合气象数据,分析植被对气候变化的响应.结果表明: 研究期间,东北多年冻土区植被生长季平均NDVI呈显著增加趋势,年增加0.0036.空间逐像元NDVI变化趋势具有明显的空间异质性. 研究区80.6%区域的植被NDVI具有显著增加趋势(P<0.05),7.7%的区域呈显著减少趋势(P<0.05).不同类型多年冻土区的植被NDVI增加强度不同,依次为连续多年冻土区>不连续多年冻土区>稀疏岛状多年冻土区>季节冻土区,NDVI增加趋势最大值(>0.004)所占的面积比例依次为连续多年冻土区>不连续多年冻土区>稀疏岛状多年冻土区>季节冻土区.多年冻土全区尺度下,植被生长季NDVI与平均气温呈显著正相关关系(r=0.79,P<0.01),与降水呈较弱的负相关,表明气温是东北多年冻土区植被生长的主控因子.研究区的多年冻土退化对植被生长起到积极的促进作用,尤其是在连续多年冻土区和不连续多年冻土区,植被NDVI增加强度更为剧烈.尽管增加的地表温度可以加快植被生长、增加植被覆盖,但长期来看,多年冻土退化甚至消失会阻碍植被生长.     

陕北气候变化与生态植被变迁

分析了128万年以来陕北气候变化及其生态植被变迁。结果表明,陕北黄土高原气候经历了多次冷、暖、干、湿的周期变化。陕北植被变迁在地质时期以及历史时期早期,主要由气候条件所控制,植被类型随气候的冷暖干湿变化而变迁。随着人类活动的加剧,气候条件不再是影响植被变迁的唯一因素,人类活动对植被的影响愈来愈明显。明清时期,气候冷干,旱灾频繁．陕北生态环境脆弱,大规模垦殖和滥烧使自然植被迅速减少,陕北自然植被遭到毁灭性破坏。20世纪50年代,陕北逐步开始生态环境治理,在对生态环境治理的同时,又对部分地区自然植被进行破坏。20世纪80年代以后,生态环境总体上趋于好转。     

贺兰山地区植被固碳功能空间分异特征及其驱动因素

贺兰山作为守护西北生态安全的最后一道屏障,既遏制了腾格里沙漠的东移,又削弱了西北寒流的侵扰,其植被功能对于维护区域气候变化和北方干旱荒漠带生态安全具有重要意义。以气象、NDVI和植被类型为输入数据,利用CASA模型模拟2000—2020年贺兰山地区NPP值并估算了该地区的植被固碳量,探讨了植被固碳功能的空间分异特征及其主要驱动因子。结果表明：(1)2000—2020年间贺兰山地区植被固碳量显著增加,植被固碳功能得到提升。空间上呈现四周低中间高、西部低东部高、南部低北部高的分布特征;(2)植被固碳量随海拔升高呈现先增后减的趋势,且东西坡差异明显;随着坡度的增加,东西坡植被单位面积固碳量增加;(3)研究区温度、降水及潜在蒸散发对植被固碳的驱动能力有差异性,其中降水为主要驱动因子;贺兰山大部分土地利用类型转换对植被固碳功能的提升有促进作用。本研究以期为贺兰山地区的生态建设提供科学参考。     

1982-2016年东北黑土区植被NDVI动态及其对气候变化的响应

植被是陆地生态系统的重要组成部分,在调节气候、水土保持等方面具有重要作用,因此,监测植被生长变化并探讨其与气候变化之间的关系,在全球变化研究中具有重要意义。基于MODIS NDVI和GIMMS NDVI数据集,并通过一致性检验,在区域和像元两个空间尺度上,利用一元线性回归模型,研究东北黑土区1982-2016年植被生长动态,分析植被生长对气温和降水量的响应程度。结果表明：区域尺度上,1982-2016年东北黑土区植被生长季NDVI变化分为3个阶段（先增加继而减少最后再增加）,区域植被的生长在气温、降水量的共同作用下,呈现出明显季节差异;像元尺度上,1982-2016年东北黑土区NDVI总体趋势为改善状态,主要改善植被类型为草原、森林和农业植被,鹤岗市、绥化市和长春市改善面积较大;多年平均NDVI值与同期气温和降水量具有一定的相关关系,平原地区植被NDVI与气温主要呈显著正相关关系,植被类型主要为耕地;平原地区边缘和山地地区的植被NDVI与降水量以显著正相关关系为主,主要植被类型为森林和草地。     

长白山植被类型特征与演替规律的研究

根据多次对长白山植被调查和长期定位观测资料 ,全面系统地总结了长白山植被类型特征和演替规律 ,详细描述了长白山地带性和非地带性植被类型的性质、组成、结构和分布规律 ,探讨了长白山植被演替与火山爆发的关系。提出长白山植被垂直分布基带应是红白松阔叶混交林 ,也是长白山地带性植被类型。但由于长期受人类活动影响 ,削弱了地带性表现 ,形成大面积的天然次生林和耕地。据此不应该认为 ,人类能消灭客观自然规律的植被分布的地带性 ,为了恢复地带性植被和定向改造自然 ,应引进地带性树种 ,营造结构合理、种类多样和稳定性强的森林群落。     

科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应

选择科尔沁固定沙地利用一种野外增减雨试验装置研究了沙地植被生长特征对降雨增减变化的响应。结果表明:(1)在6月,降雨增减变化对植物群落高度有显著影响(P0.05)。减雨60%和30%时,植物群落平均高度比对照分别降低8.8%和2.3%,增雨60%和30%时,则分别增加6.8%和1.4%;相比增雨60%,增雨30%更能促进群落盖度的增大;降雨量变化影响群落植株密度。(2)1a的降雨增减变化对沙地植被的多样性和均匀度均没有显著影响,但减雨可显著增加7月物种的丰富度(P0.05)。(3)随着降雨量的增加,地上生物量逐渐增大,在增雨30%时达到最大值;而地下生物量会随着降雨量增加而显著增大,同时,减雨60%也使地下生物量增加。此外,降雨量的增加和减少都会使地下与地上生物量的比值增加。(4)固定沙地地下生物量主要分布在0—20 cm之间,占总地下生物量的52.7%;降雨量的增加显著增加20—40 cm土壤中根系的分布,当降雨量减少60%时,20—40 cm土壤中根系的分布也略有增加,增雨60%和减雨60%对地下生物量在40—60 cm土层的分布具有明显的促进作用。     

Time‐lag effects of global vegetation responses to climate change

Climate conditions significantly affect vegetation growth in terrestrial ecosystems. Due to the spatial heterogeneity of ecosystems, the vegetation responses to climate vary considerably with the diverse spatial patterns and the time‐lag effects, which are the most important mechanism of climate–vegetation interactive effects. Extensive studies focused on large‐scale vegetation–climate interactions use the simultaneous meteorological and vegetation indicators to develop models; however, the time‐lag effects are less considered, which tends to increase uncertainty. In this study, we aim to quantitatively determine the time‐lag effects of global vegetation responses to different climatic factors using the GIMMS3g NDVI time series and the CRU temperature, precipitation, and solar radiation datasets. First, this study analyzed the time‐lag effects of global vegetation responses to different climatic factors. Then, a multiple linear regression model and partial correlation model were established to statistically analyze the roles of different climatic factors on vegetation responses, from which the primary climate‐driving factors for different vegetation types were determined. The results showed that (i) both the time‐lag effects of the vegetation responses and the major climate‐driving factors that significantly affect vegetation growth varied significantly at the global scale, which was related to the diverse vegetation and climate characteristics; (ii) regarding the time‐lag effects, the climatic factors explained 64% variation of the global vegetation growth, which was 11% relatively higher than the model ignoring the time‐lag effects; (iii) for the area with a significant change trend (for the period 1982–2008) in the global GIMMS3g NDVI (P < 0.05), the primary driving factor was temperature; and (iv) at the regional scale, the variation in vegetation growth was also related to human activities and natural disturbances. Considering the time‐lag effects is quite important for better predicting and evaluating the vegetation dynamics under the background of global climate change.     

Species composition of coastal dune vegetation in Scotland has proved resistant to climate change over a third of a century

Climate change is expected to have an impact on plant communities as increased temperatures are expected to drive individual species' distributions polewards. The results of a revisitation study after c. 34 years of 89 coastal sites in Scotland, UK, were examined to assess the degree of shifts in species composition that could be accounted for by climate change. There was little evidence for either species retreat northwards or for plots to become more dominated by species with a more southern distribution. At a few sites where significant change occurred, the changes were accounted for by the invasion, or in one instance the removal, of woody species. Also, the vegetation types that showed the most sensitivity to change were all early successional types and changes were primarily the result of succession rather than climate‐driven changes. Dune vegetation appears resistant to climate change impacts on the vegetation, either as the vegetation is inherently resistant to change, management prevents increased dominance of more southerly species or because of dispersal limitation to geographically isolated sites.     

北京市红门川流域森林植被/土地覆被变化的水文响应

根据北京市红门川流域原有1∶1万土地利用图,结合流域1990年、1995年、2000年和2005年4期遥感影像,在GIS支持下,得到4期土地利用图,采用ArcView分析获得空间数据和属性数据。并利用研究区逐日降水量和径流量数据,从年径流量、汛期(6-9月份)径流量和单次径流量3个层次,分析不同土地利用时期的水文响应。结果表明:不同土地利用变化对流域径流具有显著影响。2001-2005年植被条件较好的土地利用较1990-1995年和1996-2000年产流有所减少,多年平均径流系数下降了70%以上。不同土地利用在相同降水条件下的产流仅在生长季节具有明显差异,也就是说土地利用变化对产流的影响具有季节性,在枯水季节无显著影响。2001-2006年的单次产流均小于1990-1995和1996-2000年的单次产流,仅为前期的1/3,降水利用率提高,发生洪涝灾害的可能性减小。     

浙江省植被NDVI动态及其对气候的响应

利用GIMMS和MODIS两种归一化植被指数(NDVI)资料反演了1982—2010年浙江植被覆盖状况,结合同期研究区63个气象站点的气温、降水和湿润指数等气候指标,分析了该地区植被年际变化、月际变化及其对气候要素的响应特征。结果表明:(1)研究期间,浙江气候总体呈暖干化趋势,植被覆盖缓慢下降,主要是由于森林植被遭破坏,农业生产活动受抑制影响所致,其中NDVI显著减少的地区约占全省陆域面积的29.1%,主要发生在6—11月;(2)降水量及干湿程度对浙江植被NDVI年变化起着决定性作用。植被与气候要素年变化相关分析发现,NDVI与湿润指数关系较降水、气温更为密切,两者相关及偏相关系数均通过0.05水平的置信度检验,这表明在年际尺度上,湿度的增加增大了植被的生长势,有利于植被生长;(3)植被与气候要素月变化分析表明冬季的热量供给是影响浙江植被生长的重要因子,而植被变化对夏季降水和干湿程度的最大响应为滞后两个月;(4)农业生产水平的提高使得农作物种植区NDVI有所增加,人类活动对浙江植被覆盖的影响不可忽视。     

太白山北坡夏秋季鸟类物种多样性

2006年5月～7月(夏季),9月～10月(秋季)在秦岭主峰太白山的北坡根据海拔和典型植被划分生境类型,在6种生境中选择典型样区划定样线并采用样线法对鸟类进行调查,根据鸟类的绝对数量和估算面积计算鸟类的绝对密度,并根据密度等级划分各生境类型中优势物种和常见物种。共观察到鸟类144种,其中留鸟102种,夏候鸟41种,冬候鸟1种。不同的海拔和不同生境类型中的鸟类物种丰富度和多度有较大差异,而且同一生境中鸟类多样性的季节性变化也很明显。无论是夏季还是秋季,低海拔农田带生境中鸟类的总密度最高,而高山灌丛草甸生境中的鸟类总密度最低。优势物种和常见物种在不同的生境类型组成也不相同,而且在不同季节也有变化。夏秋季的鸟类食性组成在农田带有显著差异,而其它生境类型中的鸟类食性夏秋季无明显差异,但是秋季植食性鸟类在各个生境类型中都有增多的趋势。物种丰富度和海拔梯度的关系显示在中海拔地区的鸟类丰富度最高。总体上,和20世纪80年代相比,太白山北坡的鸟类已经发生了明显的变化。