基于MODIS NDVI的广西沿海植被动态及其主要驱动因素

归一化植被指数(NDVI)可以表征区域植被状况,目前利用NDVI表征沿海区域植被动态的研究仍相对缺乏。以MODIS NDVI为源数据,分析2000—2014年间,广西沿海区域的植被动态、NDVI动态趋势和持续性,以及NDVI动态的主要驱动因素。结果表明:在海岸线10 km区域范围内,NDVI均值较高(0.71),年际间波动较小(SD为0.02)。空间上,NDVI呈现出陆地高、滨海和河口区域低的分布特征,不同类型植被NDVI差异显著,以广泛分布于陆地的林地最高(0.76),以滨海湿地植被(0.52)和其他类型植被(未利用地等)最低(0.50)。植被动态趋势(斜率k)表明,57%的林地表现为改善趋势(k≥0.002),而52%的滨海湿地则表现为退化趋势(k≤-0.002)。利用Hurst指数对生态持续性进行分析,林地、旱地表现为持续改善,滨海湿地呈现持续退化的趋势。驱动因素分析表明,气象因素对植被NDVI的影响均不显著,NDVI的动态主要受地形特征和人为因素的影响,NDVI及其动态趋势与复合地形指数和距河流的距离多呈负相关,与坡度、高程、距交通线路和城镇的距离多为正相关。总体上,区域内NDVI动态趋势以良性发展为主,但滨海湿地等呈现持续退化的区域需持续关注。     

基于MODIS/NDVI的陕北地区植被动态监测与评价

陕北地区从1999年退耕还林试点工程实施以来,区域植被发生很大变化,退耕前后植被动态变化监测成为退耕还林工程评价任务之一,而当前植被恢复监测评价的难点在于如何确定哪些是由于退耕而引起的植被变化。针对此问题,选取适合陕北地区植被变化监测的MODIS/NDVI数据,利用均值变化及趋势分析方法,从不同土地利用/覆被类型和不同坡度植被指数动态变化两方面分析退耕还林对植被动态变化的影响。结论如下:(1)陕北地区平均NDVI从2000-2008年呈现较明显的增长趋势,坡耕地和草地NDVI增长速度相对较快;(2)趋势分析结果显示,陕北绝大部分地区植被恢复良好,植被指数呈明显改善的面积占整个地区面积的64.96%,中度改善占18.58%,其中又以坡耕地、草地植被明显改善面积分别占陕北地区明显改善面积的45.43%和17.10%,坡耕地对陕北地区植被明显改善面积贡献最大;(3)7 15°、15 25°及25 35°坡度植被明显改善面积分别占总改善面积的39.91%、25.81%、2.28%,其中7 25°坡度植被明显改善面积占总面积的65.72%;(4)基于陕北地区近年气候呈暖干化发展趋势,同期降雨并未呈现显著变化,说明非气候因子中退耕还林等人为因素是引起NDVI增长的主要因素,退耕还林对于陕北地区植被恢复有明显促进作用。     

22年来西北不同类型植被NDVI变化与气候因子的关系

 为了研究气候变化对西北地区不同类型植被的影响,利用NASA GIMMS 1982～2003年逐月归一化植被指数（Normalized difference vegetation index, NDVI）数据集和西北地区138个气象站点同期的气温和降水资料,计算了各站22年月平均气温和降水与NDVI的相关系数。同时, 选西北 地区森林、草原、绿洲和雨养农业4类有代表性的植被类型为研究区,对各类植被NDVI与气温和降水的相关关系进行分析。研究结果表明：除无 植被的戈壁沙漠地区外,西北地区NDVI与气温和降水均有较好的相关性。除祁连山中部地区外,西北地区NDVI与气温的相关系数大于降水。天 山、阿尔泰山和秦岭的NDVI与气温相关系数最高,而青海东北部NDVI与降水相关系数最高。西北地区各种类型植被对气候变化反映敏感。其敏 感度因植被类型不同和同类植被所处的地理位置不同而有差异;纬度较高的新疆林区与温度相关性最高,高寒草甸次之。在植被生长最旺盛的 夏季（6～8月）,22年来西北地区各林区的NDVI均呈下降趋势。其中西北东部林区下降趋势显著,与这些地区的降水减少和气温增加有关。草 原区植被以上升趋势为主,高寒草甸和盐生草甸上升趋势最为显著,气温升高是这些地区植被生长加速的原因 之一。西北绿洲是NDVI增加极为 显著的地区,以新疆绿洲NDVI上升趋势最大。气候变暖是近年绿洲NDVI增加的主要驱动力之一,绿洲面积扩大、种植结构调整和种植品种变化 等人为因素对绿洲NDVI增加的作用不可忽视,这种作用在新疆表现的尤为突出。雨养农业区NDVI年际 间波动较大,各区域间变化不太一致。 NDVI的波动与降水变化有很好的正相关,与气温变化有很好的负相关,近年来西北东部气温升高和降水的减少是雨养农业区NDVI下降的原因, 农业措施的实施也改变了植被生长对气候条件的依赖性。     

基于SPOT NDVI的甘肃河东植被覆盖变化及其对气候因子的响应

基于1998—2011年SPOT NDVI和年均气温、降水数据,采用植被覆盖度法、趋势分析法及相关分析法对甘肃河东地区植被覆盖时空变化及其对气温和降水的关系进行研究。结果表明:河东地区植被覆盖度南高北低,依次为陇南山区甘南高原陇东高原陇中高原;近14年来植被覆盖度呈波动上升趋势,增速分别为陇南山区0.050 10 a-1、甘南高原0.009 10 a-1、陇东高原0.039 10 a-1、陇中高原0.023 10 a-1;植被覆盖轻度改善面积占37.20%,基本不变占59.75%,表明研究区植被覆盖稳中有所上升;河东地区植被NDVI与气温和降水的相关性各异,其中54.59%的地区植被NDVI与气温呈负相关,45.41%区域呈正相关;87.86%的地区植被NDVI与降水呈正相关,12.14%区域呈负相关;植被NDVI与降水正相关面积明显大于气温,说明降水是研究区植被生长的主导气候因子。     

长江中游地区生态系统服务价值的地形梯度效应

采用长江中游地区1995、2005、2014年3期土地利用数据,基于修正后的长江中游地区生态系统服务价值系数表,估算各县域生态系统服务价值,并分析其时空变化特征及地形梯度效应.结果表明:长江中游地区生态系统服务价值在空间上总体呈山区高而平原低的分布格局,地形梯度分布特征明显.县域地形起伏度与生态系统服务价值呈现较为显著的对数关系,二者拟合优度为0.53;地均生态系统服务价值随地形起伏度上升而增加,2014年1~5级地形起伏度区从400.35万元·km^-2增至554.57万元·km^-2;研究期间随着地形起伏度增加,各级别内县域生态价值变化从下降型逐渐向稳定型转变.从不同生态系统服务价值看,受不同地形起伏度上土地利用结构改变及不同地类的主导生态系统服务差异的影响,随着地形起伏度的增加,食物生产、废物处理服务价值有所下降,其他生态系统服务(如原材料生产、气体调节等)的价值总体呈上升趋势.     

长江中游鱼类资源量的估算

为了解长江中游的鱼类资源现状,于2018年5和6月以及9和10月在宜昌、石首、洪湖、武汉和湖口5个江段进行了渔获物调查工作。通过统计各江段的渔业捕捞情况,计算年捕捞量。用体长股分析方法,对铜鱼(Coreius heterodon)、鳊(Parabramis pekinensis)和瓦氏黄颡鱼(Tachysurus vachelli)的资源量进行估算,并以此推算各江段的鱼类总资源量。结果显示,宜昌江段的鱼类年总资源量1077.36 t,其中,铜鱼为623.25 t;石首江段的年总资源量为2190.74 t,铜鱼为698.19 t;洪湖江段的鱼类年总资源量为58.57 t,其中,瓦氏黄颡鱼为0.41 t;武汉江段的鱼类年总资源量1010.54 t,其中,鳊为148.65 t;湖口江段的年鱼类总资源量14.55 t,瓦氏黄颡鱼为0.032 t。估算结果可以为长江中游鱼类资源保护措施的制定提供数据参考。     

青藏高原MODIS NDVI与GIMMS NDVI的对比

连续一致的NDVI时间序列数据是陆地表面特征长期监测的基础和前提.AVHRR NDVI和MODIS NDVI作为时间记录最长和时空分辨率较高数据的典型代表,是未来植被动态监测极为重要的数据源.深入理解两种数据之间的关系,是延续陆地植被长期监测的关键.利用2000—2006年重叠时段的GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据,在青藏高原整体、亚区域、植被类型和像元等多尺度对比分析了两种数据的数值差异和动态变化的一致性,并使用495幅20 km×20 km的Landsat影像计算的NDVI,独立地评估了两种数据集的性能.结果表明:GIMMS NDVI和MODIS NDVI捕获青藏高原月尺度物候变化的能力基本相同(显著性水平大多达到0.001);不同植被类型之间两种数据的相似性差异显著,高覆盖的林地一致性较差,均质化较强的草地、农田的一致性较强;像元尺度,两种数据集在82%的研究区域显著一致;在反映植被空间分布方面,MODIS NDVI的数值更接近Landsat NDVI,而GIMMS NDVI在植被动态变化上与Landsat NDVI更相像,不同植被类型之间差异显著,林地MODIS NDVI与Landsat一致性更好,而草地、农田则是GIMMS NDVI更好.融合两种数据,建立一致的NDVI时间序列数据是可行的.在耦合数据时,需要考虑不同植被类型、不同物候期、不同空间尺度对结果的影响.对于针叶林、阔叶林等植被类型,以及物候过渡期的春秋季进行两种数据集成时需要慎重处理.     

基于地理探测器的祁连山国家公园植被NDVI变化驱动因素分析

植被是联结大气圈、土壤圈、水圈和生物圈的重要纽带,植被的时空变化特征与其驱动因素之间的关系在区域生态环境变化研究中具有重要意义.基于祁连山国家公园植被NDVI、气候、植被类型、地貌、土壤类型和DEM数据,运用地理探测器模型分析了2000-2019年祁连山国家公园植被NDVI时空变化特征及其驱动因素.结果 表明:(1)祁...     

基于MODIS NDVI、SPOT NDVI数据的GIMMS NDVI性能评价

以MODIS NDVI和SPOT NDVI数据为基准对2000—2015年重叠时段的GIMMS NDVI数据进行评价.在全国尺度以及水田、旱地、林地、草地4种土地类型上对比分析3种数据的数值差异、动态一致性、变化趋势差异和两两间相关性.结果表明: GIMMS NDVI在数值上整体高于MODIS NDVI和SPOT NDVI,3种数据在反映植被月动态方面能力相当;研究期内3种NDVI数据在全国大部分区域均呈增加趋势,GIMMS的增加幅度最小,且在我国西北、东北、中南、青藏高原及云贵高原的部分地区与另两套数据差异较大,表明在研究该区域时应对GIMMS NDVI数据的使用有所保留;各数据间两两相关性较强,在全国尺度上MODIS NDVI与SPOT NDVI的相关性更好,旱地GIMMS NDVI与MODIS NDVI的相关性更好,水田、林地、草地MODIS NDVI与SPOT NDVI的相关性更好.     

东北地区植被NDVI对不同时间尺度SPEI的响应

植被在陆地生态系统中起至关重要的作用。近年来干旱频率逐渐增加,对植被的生长发育产生严重的影响。本研究基于1982—2015年的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)的相关性来评估东北地区植被生长状况对干旱的响应。结果表明:年尺度和季尺度内NDVI和SPEI的最大相关系数值在研究区内西部内蒙古草原地区最大,东部长白山脉地区次之,中东部东北平原地区最小,且NDVI与SPEI的相关系数在12个月以上的时间尺度较大;生长季(4—10月)和夏季(6—8月)的NDVI对SPEI响应最为敏感,春季(4—5月)、秋季(9—10月)响应依次减弱;其中,5—7月的NDVI与SPEI-24的显著相关像元比例较高,而8—10月的NDVI则与SPEI-06的显著相关像元比例较高;不同的植被类型对干旱响应不同,森林NDVI在不同月份与不同尺度的SPEI大体上呈负相关,草原和农作物则主要以正相关为主。     

长江中下游地区农业气候资源时空变化特征

以1981年为时间节点,将1961-2007年分为1961-1980年（时段Ⅰ）和1981-2007年（时段Ⅱ）两个时间段,分析和比较两个时段的农业气候资源变化特征.结果表明：气候变暖背景下,长江中下游地区1961-2007年温度生长期内≥10 ℃积温气候倾向率平均为74 ℃·d·10 a^-1;时段Ⅱ≥10 ℃积温较时段Ⅰ平均增加了124 ℃·d;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ双季稻的安全种植界限向北推移了0.79个纬度.1961-2007年温度生长期内降水量总体表现为增加趋势;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ降水量增加了1.6%,降水量≥767 mm（双季稻正常生长的需水量）的面积增加了1.13×10.4 km².时段Ⅱ温度生长期内日照时数较时段Ⅰ平均减少了8.1%;近47年中91.1%的气象站点日照时数表现为减少趋势.与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ温度生长期内参考作物蒸散量呈略微减少趋势,其低值区扩大、高值区缩小.时段Ⅱ稳定通过10 ℃初日平均较时段Ⅰ提前了2 d,而时段Ⅱ≥20 ℃终日平均较时段Ⅰ推迟了2 d,两个时段 ≥22 ℃终日基本相同.     

长江中游地区农业生态效率空间关联网络演化及驱动因素

厘清农业生态效率空间关联的网络特征及驱动因素对践行绿色发展理念、实现区域协同治理具有重要意义。基于2001-2019年长江中游地区38个地级市的面板数据,采用超效率至强有效前沿最近距离(MINDS)模型测度各地级市的农业生态效率,运用引力模型对长江中游地区农业生态效率的空间关联关系进行识别,进而利用社会网络分析方法和二次指派程序(QAP)方法揭示其网络结构演化特征和驱动因素。研究表明:(1)长江中游地区农业生态效率的空间关联关系表现出复杂的网络结构形态,空间关联网络具有高通达性且等级结构趋于松散,但网络稳定性却趋于下降;(2)武汉市和长沙市在空间关联网络中居核心地位,既扮演中心行动者角色又兼具"中介"和"桥梁"功能;岳阳市、黄石市等省际边界地级市在网络中则扮演边缘行动者角色;(3)空间关联网络核心-边缘结构由"十五"时期的"大聚集、小分散"演变为"十三五"时期的"大分散、小聚集",核心区由中部聚集转变为向四周发散;(4)地理空间的邻接、地区农业产业地位、财政支出、经济发展水平的相近以及交通运输水平的差异均有助于空间关联网络的形成。     

长江中游城市群生态系统服务和城镇化之间的空间关系研究

中国的城镇化进入到以大都市群作为主要载体的发展阶段,由于粗放式经济增长方式没有发生根本改变,城镇化进程的生态环境问题日益凸显。基于1995年、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被变化数据测度了长江中游城市群生态系统服务价值时空分布特征,并且综合运用双变量空间自相关模型、普通最小二乘法以及空间回归模型对长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间的空间关系进行测度。研究结果表明:(1)研究期间长江中游城市群生态系统服务价值有显著降低,而城镇化水平有显著的增加,二者呈现相反的空间分布特征;(2)长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间存在显著的空间依赖性;(3)空间回归模型被证明更适合测度生态系统服务价值和城镇化之间的相互作用关系,城镇化的发展会导致生态系统服务价值的降低,二者之间存在U型曲线关系。生态系统服务价值不仅受到自身格网单元要素的影响,而且受到邻近格网单元或者是更远格网单元要素的影响。未来的土地利用规划以及生态系统保护规划需要充分考虑二者之间的空间依赖效应和空间溢出效应,实行跨区域的联合治理。     

长江中游地区生态系统服务平衡与城镇化的空间关系

生态系统服务与城镇化的相互作用关系研究是目前国际人地系统研究的热点和前沿领域。以长江中游地区325个县为研究单元,通过生态系统服务供需平衡评估矩阵法与城镇化相关指标分别测算了1995年、2005年、2015年生态系统服务平衡状况和城镇化水平,同时运用双变量空间自相关模型、空间计量模型探索了生态系统服务平衡与城镇化的空间关系。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区生态系统服务平衡状况不断恶化,而城镇化水平则持续上升;（2）生态系统服务平衡与城镇化之间存在显著负相关关系,不同区域的空间聚类模式表现出异质性;（3）添加控制变量的空间计量模型被证明能更好解释生态系统服务平衡与城镇化的空间关系,结果显示城镇化对态系统服务平衡的影响具有负外部效应,这种负外部效应在城镇化发展到一定阶段时逐渐减弱。建议,在城镇化进程中应统筹管理生态空间,尝试跨区域合作,实现生态与经济资源的共享与互补。     

长江中游大城市不透水面增长模式及其驱动因素

以1995、2003、2010、2015年4期遥感影像数据为基础,对武汉、长沙、南昌为例的长江中游城市20年不透水面增长及驱动因素进行研究。结果表明,三城市不透水面增长显著,接近预警水平,格局呈突围扩张的基本态势;现阶段武汉不透水面主要为城郊面源"零星"增长模式贡献较大;长沙、南昌则主要来源于新城"线式"延伸及其内部"面式"填充模式;道路投资、区划政策、城市规划控制、固定资产投资、房产投资、人口增长、透水技术等是影响三城市不透水增长的主要因素,但各因素影响敏感度在三城市中又有差异;三城市可从强化城乡规划的管理措施、控制过热的房地投资经济政策措施、平衡区域人口格局的社会政策措施以及推广透水材料和技术的科技措施等方面来缓解不透水率的增长。     

2000-2015年长江上游NDVI时空变化及驱动力——以宜宾市为例

选取长江上游地区生态环境相对脆弱的宜宾市为典型案例,分析其16年来NDVI所表征的植被生长动态变化。以MODIS MOD 13Q1为数据源,采用Sen+Manna-Kendall非参数检验方法和Hurst指数模型,分析NDVI时间变化特征、变化趋势与未来可持续特征,并应用空间转移矩阵和重心迁移模型分析其空间变化特征,最后应用地理探测器模型探测影响NDVI空间分布的主导因素,进一步揭示NDVI分异特征及其驱动力。结果表明：（1）2000-2015年宜宾市植被覆盖整体状况良好,自北向南逐渐优化,多年平均NDVI大于0.6的区域占52.06%。年际NDVI以极显著趋势波动增长,平均年际变化率达到0.007/a,极显著增长区域面积达70.18%。与此同时,NDVI增长整体持续性不强,未来可能出现波动的区域占53.65%。（2）2000-2015年间宜宾市植被生长以正向演进为主,演进过程和已有生态建设工程成效研究结论相符,生态环境不断优化。（3）宜宾市NDVI主要受一系列地表差异,包括海拔、年均温、土地利用类型、人口密度所决定,其因子解释力均超过25%,自然环境因素与人类活动共同作用对NDVI影响更加显著。     

基于MODIS NDVI的辽河保护区成立前后植被覆盖时空动态研究

以2010年成立以自然生态恢复为主的辽河保护区为研究对象,基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取的500米分辨率的归一化植被指数(NDVI)数据,研究了辽河保护区成立前(2000—2009年)和成立后(2010—2015年)植被覆盖时空动态。结果表明:(1)2000—2015年NDVI呈现持续增加趋势;2000—2009年NDVI的年际增加主要发生在夏季,2010—2015年NDVI的年际增加主要发生在春季和冬季。辽河保护区成立后春季NDVI的逐年增加有利于该区域防风固沙功能的提升。(2)季节尺度上,2000—2009年春季降水量与春季和夏季NDVI显著正相关,夏季气温与夏季NDVI显著负相关;2010—2015年仅夏季NDVI动态受春季气温和夏季日照时数变化的影响。(3)月尺度上,气温是影响辽河保护区NDVI变化的主要气候因素,2000—2015年NDVI动态对气温变化的响应存在1个月的滞后期;2000—2009年NDVI动态对降水变化的响应存在1个月的滞后期,2010—2015年则无滞后效应。(4)2000—2009年影响NDVI动态的人类活动主要为农田耕作;辽河保护区成立后,河岸带封育区内的自然恢复和小型人工湿地建设促进了NDVI增加,大型人工湿地建设和人工经营牧草地对NDVI动态无显著影响。     

近25年长江中游地区土地利用时空变化格局与驱动因素

长江中游地区(湖北省、湖南省和江西省)位于长江经济带中心,是我国"中三角城市群"所在地,也是国家"两屏三带"生态安全战略的重点区域,其土地利用变化受地理环境制约和社会经济发展的影响,也与未来区域可持续发展密切相关。根据1990、2000、2010和2015年Landsat TM遥感影像数据,采用景观格局分析、梯度分析及相关性分析方法,揭示近25年土地利用时空变化格局及其与社会经济因素的关系。研究表明:(1)研究区耕地与林地为主体景观,分别占30%、50%,建设用地占比3%,具有重要生态功能的土地利用类型(林地、灌木、水体、草地、果园)占比达67%。(2)沿中心城区-边缘区梯度,各土地利用类型表现出明显的空间特征,建设用地和耕地面积占比显著减小,破碎化程度增加,而林地呈整体化趋势。(3)近25年来,该区耕地、林地分别减少1.06%、0.49%,建设用地增加1.08%,整体景观破碎化程度加重、景观多样性升高;除林地外,其它地类变化均与社会经济因素(人口、农业人口、非农业人口、GDP、人均GDP、城市化水平、三大产业产值)显著相关。这些结果表明,与沿海地区相比,近25年长江中游地区土地利用变化较小,还有着较好的基于提供生态系统服务的土地利用基础;但生态保护任务仍然艰巨,需划定生态保护红线,保护优质耕地,控制城市扩展规模,加强生态廊道、节点的建设,增强区域景观生态功能,以便满足未来长江经济带可持续发展的需要。     

基于盐分梯度的黑河中游湿地植物多样性及其与土壤因子的关系

湿地植物多样性的研究对维持湿地生态系统完整性和稳定性有着重要意义。以黑河中游湿地为研究对象,基于野外采样数据和不同盐分梯度植物群落多样性指数,重点分析不同盐分梯度植物多样性变化及其与土壤因子关系。结果表明:黑河中游湿地植物组成比较丰富,共出现植物30科71属102种;随土壤盐分梯度增加,植物群落组成发生显著变化,Margalef丰富度指数(R)和Shannon-Weiner多样性指数(H)均减小,说明研究区植物多样性随盐分增加而减少;不同盐分梯度影响植物多样性的土壤因子存在差异,低盐梯度是pH、速效钾和全氮,中盐梯度是pH、速效磷和速效钾,高盐梯度是有机质、全磷、速效钾和速效氮。该研究结果对于认识不同盐分梯度下影响植物多样性的主要土壤因子具有重要意义,同时对黑河中游湿地植物多样性的有效管理和维持具有一定的参考价值。     

长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素

长江中游城市群是我国的典型生态敏感区和重点开发区,科学评价其生态承载力具有重要的科学价值和现实意义。从城市生态系统的组成要素、结构特征出发,选择状态空间法从社会经济协调力、资源环境支撑力和生态弹性力3个维度构建了城市生态承载力综合评价指标体系,综合运用空间分析、多元回归、地理加权回归等方法深入分析了2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素。结果表明:①2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力指数总体呈波动上升的"W"型走势,社会经济协调力维度呈波动下降的趋势,而资源环境支撑力和生态弹性力维度整体呈波动上升的趋势;②从空间格局来看,2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力表现出显著的空间关联性与异质性,环洞庭湖地区和环鄱阳湖城市群地区形成两大高值集聚区,而在武汉城市圈和环长株潭城市群核心区域形成两大低值集聚区;③社会发展水平、城镇居民收入水平、人口密度、经济发展效率、资源供给状况和环境污染治理水平等要素对长江中游城市群城市生态承载力空间分异格局的影响较为显著,影响强度具有空间异质性特征。