应急输水工程对塔里木河下游地区植被覆盖度的影响

基于塔里木河下游地区1999年TM、2002年ETM和2004年ASTER遥感影像及其基础背景数据,对应急输水工程前后研究区植被覆盖度和土地沙漠化的动态变化进行了研究.结果表明：随着应急输水工程的实施,塔河下游地区中、高植被覆盖度的面积逐年增加,分别由1999年的 7 447.16、17 146.80 hm²增加至2004年的9 129.16、26 236.61 hm²,低、劣植被覆盖度面积分别减少了9 989.10和782.71 hm²;1999—2004年间,研究区沙漠化总面积由506 258.06 hm²减少至498 043.93 hm²,呈逐年缩小趋势.研究期间,部分沙漠化地区出现了较为明显的逆转,生态环境趋于好转,应急输水工程对塔河下游生态环境的改善起到了重要作用.     

基于地下水恢复的塔里木河下游生态需水量估算

为探明生态输水后地下水响应带范围及地下水恢复下生态需水量,以塔里木河下游大西海子水库至台特玛湖段为研究区,基于2000—2010年生态输水和地下水埋深分布特征,分析了塔里木河下游生态输水后两岸地下水位恢复状况,并借助遥感和地理信息系统技术对研究区生态需水量进行了研究。结果表明:塔河下游地下水位的抬升幅度与输水量的大小呈一定的正相关关系,并存在一定的时效性。2004—2010年地下水处于长期的负均衡状态,多年下降幅度明显。塔河下游英苏、喀尔达依、阿拉干和依干不及麻断面地下水响应幅度分别为1195、1050、2281 m和1000 m。历经11a输水后,塔里木河下游地下水总恢复需水量为7.06×108m3,其中,齐文阔尔河段为4.98×108m3,老塔里木河段为2.09×108m3,地下水恢复至生态水位4.5m需要5—8a的时间。保护塔里木河下游大西海子以下所有天然植被面积(96114.09 hm2)的生态需水量为0.587×108m3,保护下游地下水响应带天然植被面积(41439.85 hm2)的生态需水量为0.21×108m3。     

黑河下游分水后的植被变化初步研究

黑河下游地区近年来由于河水注入量的持续减少,使得依赖河水补给的地下水相应减少,造成区域性地下水位下降,从而出现了一系列的生态环境问题,大面积湿地消失,天然植被全面衰败,土地盐化加剧,胡杨和沙枣林面积减少,并以老林为主,红柳灌丛也减少,并且多已成为稀疏矮化的群落。各种禾草草甸严重退化,多以演替成苦豆子群落。为了恢复和重建受损的下游生态系统,2000年7月开始,实施了黑河下游应急生态输水工程,水流于2002年7月17日流进黑河尾闾端的东、西居延海,使干涸10年的居延海重新受到水的滋润。作者根据近三年黑河下游分水前后地下水位和植被等项内容的监测资料,探讨了地下水位与天然植被生长的相互关系。研究结果表明：分水使得该地区生态环境有了较大的改善,地下水位普遍抬升,胡杨林得到恢复,灌木荒漠植被得到部分恢复,禾草草甸植被得到一定程度的恢复。     

生态恢复背景下陕北地区植被覆盖的时空变化

基于2000-2008年的MODIS影像,通过归一化植被指数(NDVI)像元二分模型对退耕还林(草)、水土流失综合治理等生态恢复措施驱动下陕北黄土高原生态脆弱区的植被覆盖度进行了动态评估.结果表明:2000-2008年,陕北地区植被覆盖度年内呈波动趋势,3月的植被覆盖度最差,8月最好;植被覆盖度空间分布的总体趋势是从西北向东南逐渐增加;年最大植被覆盖度在研究期间表现为明显增加;植被覆盖度组成中,低等植被覆盖度面积减少,中等植被覆盖度面积增加;植被覆盖度增加地区的面积占全区一半以上,以研究区东北部尤为明显.研究区植被覆盖度的显著增加是气候和人为因素综合作用的结果,一定程度上反映了生态恢复重建措施的有效性.像元二分模型可以准确模拟区域尺度上植被覆盖度的时空变化趋势,在区域植被恢复效果定量监测与评估方面具有适用性.     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明:呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

黄河三角洲滨海湿地潮沟分布与植被覆盖度的关系

基于黄河三角洲滨海湿地2005、2010与2017年3个时期的Landsat TM/OLI影像,利用遥感和地理信息技术,对黄河三角洲滨海湿地的潮沟与植被覆盖度的分布格局与动态变化进行了分析,并运用网格搜索法,对研究区的潮沟与植被覆盖度进行相关分析。结果表明:(1) 2005—2017年黄河三角洲滨海湿地植被覆盖度不断提高,低植被覆盖度的面积减少了233.73 km2,高植被覆盖度的面积增加了165.85 km2;(2) 2005—2017年黄河三角洲滨海湿地的潮沟长度和面积不断增加,频数也在增加,其中2017年滨海湿地东南部的潮沟长度达到216.13 km,面积为22.23 km2,长度和面积分别比2005年增加了36.91%和49%;(3) 2005—2017年黄河三角洲潮沟分布与植被覆盖度呈负相关,其中2010年、2017年的潮沟与植被覆盖度呈显著相关(P0.05),这说明黄河三角洲的潮沟的空间分布与区域植被的长势密切相关。     

1982-2015年黄土高原植被变化特征及归因

黄土高原植被对于黄河中下游泥沙量减少以及区域生态安全维持发挥着重要作用。气候变化和人类活动是驱动黄土高原植被覆盖度变化的两大因素,然而先前研究多基于统计方法建立植被覆盖度与气候变化的线性关系,忽略了植被覆盖度与气候变化之间复杂的非线性关系,限制了对黄土高原植被变化驱动机制的理解。基于1982-2015年黄土高原植被覆盖度(GIMMS NDVI)数据,以1999年退耕还林工程开始实施为界限,采用随机森林和残差阈值法等手段量化并分析了1982-2015年植被变化特征及气候变化和人类活动对植被变化的影响。结果表明:(1)1982-2015年黄土高原植被覆盖度整体上呈现增长趋势,1999年之后植被覆盖度增加的面积大于1999年之前, 1999年以前显著增长的区域只占总面积的54.68%,1999年以后显著增长的区域面积占比增长至85.11%;(2)在考虑时滞效应的基础上,1982-1998年黄土高原超过80%的区域的逐月温度、降水、日照时数与植被覆盖度存在显著的正相关关系,表明1999年以前植被覆盖度变化主要与气候变化有关。随机森林算法能较好地模拟植被覆盖度与气候因子之间的关系,99.71%的区域拟合的决定系数R²达到0.5以上;(3)2000-2015年,气候因素和人类活动对植被覆盖度的影响具有空间异质性。人类活动对植被覆盖度产生积极影响的面积增加了55.94%,气候消极影响的面积减少了42.58%,气候积极影响的面积减少了12.86%。研究提出的量化气候变化与人类活动对植被覆盖度影响的方法能够更好的区分黄土高原植被覆盖度变化的驱动因素,为黄土高原生态建设以及黄河流域的生态安全和高质量发展提供数据支撑。     

为病危的土地“输液”——见证应急生念输水

当地百姓称塔河尾闾是“风头水尾”,水断风起,下游生态恶化已三十多年。2000年5月至2008年底,从博斯腾湖向塔河尾闾间断应急输水9次,使已经失望的“焦土”绿色一现。然而,输水能由应急变为持续吗？     

砒砂岩区植被覆盖度环境驱动因子量化分析——基于地理探测器

砒砂岩区地形破碎,生态环境恶劣,降水量少且以暴雨为主,研究该区植被覆盖变化及环境驱动因子作用机制对区域植被建设具有重要的理论意义。基于1999—2018年的NDVI数据分析了砒砂岩区近20年植被覆盖度时空变化特征,利用了地理探测器方法量化分析了不同环境因子对植被覆盖度的影响。结果表明：1)近20年砒砂岩区平均植被覆盖度为42.3%,时间尺度上1999—2018年区域植被覆盖度呈增加趋势,平均上升幅度为0.086/10 a,空间尺度上植被覆盖度呈现从东南向西北递减的空间分布特征;2)近20年区域植被覆盖整体得到改善要比退化的区域面积大,45.5%的区域面积植被覆盖度极显著增加,主要分布在砒砂岩区东部区域,该区植被覆盖度未来变化趋势将以持续性改善为主,但仍有约41.6%的植被将由改善向退化方向变化;3)降水、土壤水分和气温是影响砒砂岩区植被覆盖空间分布的主导环境因子,且降水同其他环境因子的交互作用对植被覆盖影响最大。     

黑河中上游典型地区草地植被变化及其生态功能损失分析--以山丹县为例

以黑河流域山丹县1986年和2000年TM影像资料为主要数据源,运用遥感信息解译与地理信息系统技术,分析了研究区10多年来草地植被覆盖的时空变化。并参照Costanza等的生态系统服务功能的单位价值和谢高地等人的中国自然草地生态系统服务价值,初步估算退化型草地植被覆盖变化的生态损失价值,对草地植被覆盖变化给研究区生态系统宏观经济所造成的影响进行了分析研究。结果表明:在1986～2000年间,该区域草地植被覆盖总的变化趋势是草地、林地向其它类型转化,即草地植被覆盖总量在逐年减少。高、中、低覆盖度各类草地,分别减少达35％、9．9％和13．8％。草地植被覆盖类型也呈减少趋势,其中高覆盖度草地减幅最大,其次是低覆盖度草地和中覆盖度草地。草地植被利用过度或退化较为严重,生态环境将趋于恶化。由此导致草地生态系统宏观经济价值损失约9 466．8×104CNY／(km2·a)。     

疏勒河流域中下游LUCC及驱动力分析

借助ArcGIS和ENVI软件,对疏勒河中下游1987、1996、2000、2006和2010年等5期TM遥感影像进行解译,并分9种类型研究其LUCC特征及成因,结果表明:近23年来,人工植被面积不断扩张,共增加900 km2,自然植被不断萎缩,共减少842.9 km2;耕地、灌木林地、城建用地面积净增,无植被区面积先增后减,其他地类面积净减;各地类间相互转换频繁,主要转换方向——草地由高、中、低覆盖度到无植被区依次转换,灌木林地的增加主要由中、低覆盖度草地转化而来,水域湿地主要转出为无植被区和低覆盖度草,耕地的扩张主要得益于无植被区和低覆盖度草地的减少,无植被区向耕地净转出,向低覆盖度草地净转入,城建用地的增加主要由耕地和无植被区转化而来,冰雪主要转出为无植被区;整个区域LUCC速度在1987—1996年间缓慢,1996—2010年间剧烈;灌溉区周边的植被覆盖有扩张的趋势,其他区域的植被处于退化状态;农业人口的急剧增长、大规模农业开发及移民政策是区域LUCC的主要原因,气温、降水和径流量等自然因素对其影响较小。     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响水

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明：呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

基于多源数据的三峡库区乐天溪流域林地植被覆盖动态监测

应用多时相、多来源遥感数据,采用图像融合和图像标准化等综合手段,分析了三峡库区乐天溪流域1978—2005年林地植被覆盖度的变化趋势.结果表明:27年来,该区域林地总面积从265.82km2增至346.45km2,植被覆盖度整体上也呈增加趋势,但增加率显现区域不均衡性,植被变化呈现轻度破坏、初步恢复和全面恢复3个发展阶段.林地重心发生了较大的改变.1987年以前,覆盖度<45%的林地重心向北迁移,1987年以后,其重心向南逐渐回归.覆盖度>45%的林地重心则持续从西北向东南逐渐移动.研究区植被覆盖度变化受人类活动干扰、区域经济发展和国家综合治理的影响明显.流域经过10余年的治理,林地植被受人类干扰逐渐减少,覆盖度>60%的林地面积达到217.88km2,占流域林地总面积的62.9%,生态环境逐步得到改善.     

山地风电场建设对土壤性质和植被覆盖的影响——以云南省将军山风电场为例

为探究山地风电场建设对区域生态系统性质的影响,本研究以云南省将军山风电场区为对象,调查了山地风电场不同分区及周边林地、灌丛、草地和农田生态系统中土壤理化性质、归一化植被指数(NDVI)、植被覆盖度(FVC)和土地利用转换等因子的变化。结果表明：(1)与自然生态系统相比,风电场建设后显著增加了土壤容重和pH,但降低了土壤含水率、有机碳、全氮和全磷含量。风电场内弃渣场区的土壤pH最大,风电机组区的土壤含水率、有机碳、全氮和全磷含量最小;(2)2020年研究区归一化植被指数及植被覆盖度均值较2015年均有减少,分别降低了7.04%和10.02%;(3)相较于2014年研究区土地利用类型转换数据,2017年林地、灌丛和草地面积分别减少了4.65%、3.95%和4.17%,农田及建设用地面积分别增加了1.73%和315.3%。研究表明,山地风电场建设及维护过程中的土方开挖和土壤压实等工程措施短期内会减少土壤有机碳和养分积累,改变原有植物群落结构和植被覆盖,需要合理开展山地风电场区生态恢复。     

生态修复前后祁连山地区植被覆盖变化

祁连山是我国重要的生态屏障,定量评估气候变化和人类活动对植被变化的影响对祁连山生态保护和修复具有重要意义。以祁连山地区为研究区,分析1986—2020年植被覆盖时空动态变化,计算气候变化及人类活动对植被覆盖变化的贡献率,进而评估生态修复工程对于植被覆盖变化的影响程度。结果表明：(1)1986—2020年间祁连山地区植被覆盖度呈现显著增加趋势,变化趋势为0.022/10a;中高覆盖度主要分布在东南地区,西北地区仍然是以低覆盖度为主,且1999年的退耕还林还草工程施行后,中低覆盖度向中高覆盖度方向转化。(2)祁连山地区植被覆盖变化是气候因素和人类活动共同作用的结果。气候因素对植被覆盖的贡献率为93.40%,人类活动贡献率为6.60%,气候因素是祁连山区植被变化的主导因素,但人类活动在植被变化中的影响程度逐年增加。祁连山地区植被覆盖呈转好趋势,这主要是因为退耕还林还草等生态工程极大地改善了祁连山地区的植被覆盖状况,为后续植被的恢复和生态系统的稳定奠定了良好的基础。     

长江中上游地区退耕还林成效监测与评价

将长江中上游地区84个地市级区域作为一个整体,利用GIS综合解译分析归一化植被指数(NDVI)、土地利用类型和数字高程模型(DEM),揭示该区域退耕还林工程所取得的成效.结果表明: 2000-2015年,研究区域NDVI持续增长;与2000年相比,2015年长江中上游地区有2.1%的耕地不再耕种,坡度>35°坡耕地的25%实现了退耕,25°~35°坡耕地的2.7%实现了退耕,中坡度耕地绝大部分实现退耕;耕地主要转变为林地和草地.研究期间,林草覆盖度增加显著,增幅达21.9%;低植被覆盖度的土地面积大幅减少,植被覆盖度小于10%的面积减少95.3%,高植被覆盖度的土地面积显著增加;土壤侵蚀强度总体降低,轻度、强度、极强度等级土壤侵蚀的土地面积均减少10%以上,但剧烈土壤侵蚀状况未得到缓解.研究区森林覆盖率达到60%,但不同时段覆盖度的变化比例存在差异,空间分布不均匀,呈现东部高、西部低的特征,需要继续加强治理.     

陕西省植被覆盖度变化特征及其成因

基于像元分解模型,利用2000—2009年MODIS NDVI数据(250m分辨率)定量分析了陕西省植被覆盖度的时空变化特征及其成因.结果表明:2000—2009年,陕西省植被覆盖度在波动中呈极显著增加趋势(P0.001),变化率为35.0%,植被覆盖度由2000年的56.9%增至2009年的68.9%,其中,陕北地区植被覆盖度的增幅尤为显著,榆林市、延安市植被覆盖度分别增加了21.6%和22.0%.研究期间,陕西植被覆盖整体改善、局地退化,改善极显著(P0.01)、显著(P0.05)的面积比例分别为37.8和11.9%,变化趋势不明显的面积占46.1%,退化的面积仅占4.2%;植被覆盖度变化率200%、100%～200%、10%～100%、-10%～10%和-10%的面积分别占研究区总国土面积的12.2%、13.3%、38.8%、29.3%和6.4%.2000—2009年,陕西省植被覆盖结构转好,高覆盖植被所占的面积呈极显著上升趋势(P0.001),增幅为10.0%;中覆盖植被所占的面积呈显著上升趋势(P0.05),增幅为8.4%;低覆盖植被所占的面积呈极显著下降趋势(P0.001),降幅为18.4%.陕西省植被覆盖度的增加是人类活动和自然因素共同作用的结果,封山育林、退耕还林等一系列生态建设工程的实施是陕北地区植被覆盖度增加的主要原因.     

退耕还林还草工程生态效应的地域分异特征

退耕还林还草工程作为我国投资最大、涉及面最广的一项重大生态工程,其生态经济社会效应是行业部门及学术界关注的焦点。选择退耕还林还草面积、植被覆盖度、土壤侵蚀量作为指标,依据遥感反演和模型模拟得到的结果,分析了2000—2015年县域退耕还林还草时空差异,退耕还林还草区域植被覆盖度与土壤侵蚀变化及其对县域生态状况变化的贡献,并基于规划目标评估了退耕还林还草工程的宏观生态效应及其地域分异特征。结果表明:(1)近15年,工程区耕地转林地面积12.75万km~2,耕地转林地区域植被覆盖度年增加0.32%、土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.43 t/hm~2和0.21 t/hm~2。(2)耕地转草地面积9.43万km~2,耕地转草地区域植被覆盖度年增加0.43%,土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.55 t/hm~2和0.94 t/hm~2。(3)工程区全县域植被覆盖度年增加0.17%,平均土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.13 t/hm~2和0.68 t/hm~2。(4)遥感估算结果与工程规划目标相比,退耕还林的面积完成率达到87%,工程区林草覆盖率增加4.8%—6.5%,工程区平均土壤水蚀和风蚀模数逐年减少,大部分县域15度及以上坡耕地退耕比例超过50%。工程在黄土丘陵沟壑、东北山地及沙地、云贵高原等区域凸显了提高植被覆盖度与土壤抗蚀效应的正面作用。     

延安北部丘陵沟壑区退耕还林(草)成效的遥感监测

将延安北部丘陵沟壑区的吴起、志丹、安塞、子长、延川、延长和宝塔等7县区做为一个整体,利用GIS综合解译分析SPOTVGT、NOAA/AVHRR、EOS/MODIS、TM和DEM数据,揭示该区域退耕还林(草)生态建设工程所取得的实效。1998-2009年NOAA/AVHRR和EOS/MODIS遥感监测表明,该区域在遥感影像图上凸现,在其北部和西部形成一条明显的与行政区边界相吻合的分界线,表明退耕还林后植被覆盖状况正在逐年改善,而且植被恢复情况明显好于其北部和西部。1999-2007年SPOTVGTNDVI演变表明,该区域NDVI正处于快速上升阶段,线性趋势值为0.0078,与其南部次生林区的NDVI差值在明显减小,与北部粮食种植区的NDVI差值在逐渐加大。退耕前后的TM影像解译结果对比分析说明,延安北部近年来退耕还林(草)的成绩是显著的,生态环境有了明显的改善。与1997年相比,到2007年延安北部有68.37%耕地不再耕种,而大于35°的坡耕地91.45%实现了退耕,25-35°的坡耕地有74.70%退耕,绝大部分高坡度耕地实现了退耕,而较低坡度的坡耕地退耕幅度也很大,达到了50%-70%。退出的耕地主要变为草地、林地和果园。TM影像解译结果表明,林草覆盖度增加非常显著,达到65.3%,增加24.3%,以草的面积增加最为明显。低植被覆盖度的土地面积在大幅度减少,植被覆盖度小于10%的面积减少了83.42%;中植被覆盖度面积在显著增加,到2007年,植被覆盖度在30%-50%的面积最大,占总面积的47.2%,将近一半;高植被覆盖度面积也明显增加,由1997年的6%增加到2007年22%。TM影像与DEM数据叠加分析表明,土壤侵蚀强度总体上降低,强度、极强度和剧烈等级土壤侵蚀的土地面积减少50%以上,但极强度和剧烈的高等级土壤侵蚀面积仍占2007年国土总面积的13.3%,土壤侵蚀状况仍然严重。植被以灌木和草为主,乔木面积较低,森林覆盖率只有22.4%,因此需要继续加强治理。     

长江上游近19年植被覆盖度动态变化及驱动力分析

为探究2000—2018年来长江上游植被覆盖度动态变化及驱动力,基于2000、2010及2018年3期Landsat TM影像,以长江首城宜宾为例,对其19年间植被覆盖度动态变化进行监测。应用ENVI和GIS技术对数据进行预处理,运用像元二分模型计算植被覆盖度,结合主成分分析和相关性分析方法探讨其变化的驱动力,实现对长江上游植被覆盖度的局部动态分析。这对于长江上游沿岸的生态保护意义重大。结果表明:1)中植被覆盖区在2000年和2010年面积占比最大,而2018年高植被覆盖度占比变为最大,宜宾市域整体植被覆盖度向好的方向发展。2)近19年植被改善和退化面积分别占33.51%、29.48%。退化区域遍布整个研究区,改善区主要分布在东部边缘。3)植被覆盖度随海拔升高而上升;随坡度的增加而呈不同变化;坡向对植被覆盖度的影响主要表现在温度上,阴坡小于阳坡,但宜宾正西北方向植被覆盖度最高,这是由于西北方向有大面积原始森林。4)研究区植被变化受经济、社会和人口的共同影响。森林面积、建设用地面积、GDP、总人口、耕地面积等因子是影响研究区植被覆盖变化的主要驱动力因子。