2000—2018年深圳市植被覆盖动态变化与预测

采用Landsat系列多时相影像数据,以像元二分法估算植被覆盖度,运用线性回归分析、重心迁移等方法来探究深圳市2000—2018年植被覆盖的时空变化特征,并结合CA-Markov模型对深圳市未来土地覆盖情况进行预测。结果表明: 2000—2018年,深圳市植被覆盖呈明显的地域分异特征,在区域上表现为东部大于西部、南部大于北部,此分异特征与区域地形效应具有良好的一致性。植被覆盖度重心的空间迁移特征为西北-东南-西北,迁移速率为551.2 m·a^-1,此进程与深圳市城市化进程密切相关。2000—2018年间,深圳市植被覆盖度总体呈改善趋势,改善速率为0.005·a^-1,其中,植被覆盖度显著改善和退化的面积比例分别为30.8%和12.8%。采用CA-Markov方法分理论、自然两种情景对深圳市2024年土地覆盖/利用类型进行预测,两种预测方法所得土地覆盖/利用类型的面积所占比例之间没有显著差异,其差异阈值在0~1.2%。与2018年之前相比,2024年深圳市乔木林、耕地等转化为建设用地的比例将明显减少,但供需矛盾仍然紧张。     

2000-2016年秦岭山地植被覆盖变化地形分异效应

利用2000-2016年MODIS NDVI数据,采用趋势分析及地形差异修正法,探讨秦岭山地植被覆盖变化在南北坡、不同海拔以及不同坡度坡向下的空间分异性。结果表明：近17年来,秦岭山地植被覆盖度良好,整体呈上升趋势,南北坡、不同海拔、不同坡度、不同坡向下植被覆盖度有所差异,植被变化趋势也不同。（1）就南北坡而言,近17年来秦岭南坡植被覆盖度上升趋势大于北坡,南坡植被覆盖以上升趋势为主,而北坡以稳定为主。（2）不同的海拔高度上秦岭山地植被覆盖变化在存在分异性：低海拔区域呈减少趋势,中海拔区呈明显的上升趋势,2000 m以上的高海拔区域北坡的植被覆盖度较为稳定,而南坡的2500到3100 m区域内有较明显的减小趋势。（3）从坡度来看,随着坡度的增加秦岭山地植被覆盖度由减少转为增加再转为稳定,南北坡植被变化分异性不明显。（4）不同坡向上,秦岭南北坡植被覆盖度变化差异明显,由阴坡转为阳坡时,北坡植被覆盖有明显的增长趋势,而南坡则不明显,植被覆盖度减小区在南北坡的分布呈相反趋势,分别分布在南坡的阳坡以及北坡的阴坡。     

FAST电磁波宁静区植被覆盖度与地形因子的时空关系分析

植被覆盖度对FAST电磁波宁静区的生态系统环境变化有着重要指示作用, 研究选取2008年、2013年和2018年3个时期的Landsat TM/OLI影像, 获取FAST电磁波宁静区的植被覆盖度数据, 并探讨其与海拔、坡度、坡向等因子的时空变化关系。结果表明: (1)近10年来, 植被覆盖度整体呈增加的趋势, 且森林覆盖增加速率远高于退化速率; (2)根据IR-MAD变化检测来看, 植被覆盖变化较剧烈的区域沿道路和居民区分布, 此时受人类活动的影响较大; (3)地形因子不同程度地影响着植被覆盖度的变化, 中低山的植被覆盖度较高, 坡度较缓区域植被覆盖度占比大, 阳坡的植被覆盖度高于阴坡, 平地稀少植被覆盖可忽略不计。研究结果可为FAST电磁波宁静区生态环境保护提供参考价值。     

宁夏灵武白芨滩自然保护区植被覆盖变化地形效应

基于MODIS—NDVI时序数据,运用ArcGIS软件,采取植被指数法和趋势分析法,估算了宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区2000—2019年植被覆盖度,分析研究了植被覆盖变化趋势及其与地形因子的关系。结果表明:该保护区植被覆盖度由波动变化不明显逐渐变为波动上升趋势。植被覆盖类型以低覆盖度和中覆盖度类型为主。随着高程的增加,植被明显改善类型占比逐渐降低,植被无明显变化类型占比逐渐升高;坡度越平坦的地区植被改善越明显,且北坡和西坡的植被改善情况好于东坡和南坡。总体来看,该保护区2000—2019年的保护成效显著,但仍需要对植被覆盖度低的区域实施生态保护建设,并重点关注地势高、坡度大的区域。     

2000—2015年西南地区土地利用与植被覆盖的时空变化

西南地区是我国重要的生态资源区和生态脆弱区,在国家“绿水青山”战略发展中具有重要地位。本研究基于1 km空间分辨率的土地利用数据集,结合土地利用转移矩阵,定量分析2000—2015年间西南地区土地利用变化特征及其驱动力。并基于MODIS遥感植被指数,利用像元二分模型计算西南地区植被覆盖度,分析归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度的变化规律。结果表明: 研究期间,西南地区的主要地类是林地、农田和草地。建设用地面积增加5874 km²,增长率为55.8%;农田面积减少最多,下降6211 km²,其次是草地,减少2099 km²。2000—2015年间,西南地区建设用地的转入面积最多,主要由农田(贡献率68.2%)、林地(贡献率19.2%)和草地(贡献率13.1%)转化而来,转化的区域多靠近城区。农田的转出面积和转出率分别为7079 km²和2.2%,占所有转出类型面积的46.0%。林地多由草地(贡献率61.8%)转化而来,转化区域多分布在贵州中南部和云南西部等地。全区NDVI和植被覆盖度均呈显著增加趋势,说明研究区整体呈变绿趋势。其中,自然植被和农田的NDVI均显著增长,建设用地扩张地区的NDVI下降,说明自然植被和农田主导了该地区植被变化。通过残差分析发现,气候变化和人类活动对研究区变绿趋势的贡献显著。     

温带大陆性半干旱季风气候区植被覆盖度时空变化及其地形分异研究

以内蒙古大青山为研究区,基于4期TM/OLI影像,提取NDVI,采用像元二分模型,计算植被覆盖度,探测温带大陆性半干旱季风气候区2000-2017年间植被覆盖度的分布格局、动态变化及其地形分异规律。研究结果表明：（1）研究期间,随着研究区从经济开发到国家自然保护区功能规划的改变,植被覆盖度先降低后升高,整体上趋向良好,平均有64.19%的区域以中高植被覆盖度为主。（2）植被覆盖度空间格局总体上呈"东高西低,南高北低"的分布特征。中高植被覆盖度集中在大青山呼和浩特段南部和乌兰察布段,而低植被覆盖度主要分布在西段山体。（3）研究期间,研究区32.46%的植被覆盖度得以改善,12.92%的植被退化,表明研究区植被覆盖度总体改善。（4）地形因子对研究区植被覆盖度分布格局影响显著：植被覆盖度随海拔升高呈增加趋势,在2000-2296m高程带最高。植被覆盖度与坡度正相关,坡度越高,植被覆盖度越大。植被覆盖度在不同坡向上差异明显,总体上呈现阴坡 > 平地 > 阳坡的分布规律。     

1998-2018年呼伦贝尔市植被覆盖度时空变化及驱动力分析

呼伦贝尔市作为中国北方的重要生态屏障,其生态状况的变化及影响因素一直备受关注。基于1998—2018年SPOT/VEGETATION NDVI数据,结合地形、气候和社会经济数据利用像元二分模型、趋势分析法,并根据数据特点,综合多种统计方法,对呼伦贝尔市植被覆盖度(FVC)时空变化及驱动力进行定性与定量分析。结果表明:(1)21年间研究区FVC在低波动中缓慢增长,以4—5年为周期,周期内FVC先减少后增长,在空间上呈"西减东增"的变化格局;(2)FVC类型以极高和高为主,中、低、极低面积依次递减且总和仅占10%—15%,FVC增加、变化不显著及减少区域面积分别为135720.57 km~2(53.56%)、107140.74 km~2(42.28%)、10569.06 km~2(4.17%);(3)地形因素奠定了FVC"西低东高"的空间分布格局,气候和人类活动因素影响FVC的年际变化。位于研究区西南部的新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、鄂温克族自治旗、陈巴尔虎旗和东南部的阿荣旗以气候因素为主导,位于中部大兴安岭上的牙克石市、额尔古纳市、根河市和扎兰屯以人类活动因素为主导,满洲里、海拉尔和鄂伦春...     

砒砂岩区不同生态修复植被根际土壤微生态环境特征

通过研究准格尔旗生态修复植被油松（Pinus tabulaeformis）人工林、柠条（Caragana korshinskii）人工林、自然恢复草地和撂荒地中土壤微生态环境特征,为砒砂岩区生态修复技术提供有效补充。本研究分析了4种植被类型土壤微生态环境中微生物群落结构及微生物生物量碳、氮和磷含量、土壤养分转化相关酶活性和土壤化学性质的变化规律,探讨了土壤微生物群落结构与土壤微生态环境间的关联性,并探明不同生态修复植被类型中土壤微生境的主要影响因素。结果表明（：1）4种植被类型中油松人工林土壤溶解性有机碳最高,为4.26 mg·kg-1;柠条人工林土壤有效氮最高,为11.69 mg·kg-1;而油松人工林、柠条人工林、自然恢复草地中的土壤有效磷含量无显著差异。（2）油松人工林根际土壤养分转化相关酶活性和土壤微生物生物量碳、氮和磷均显著高于其他植被类型。（3）油松人工林的土壤真菌相对丰度最大,为31.36%;柠条人工林和撂荒地土壤革兰氏阳性菌相对丰度最大,分别为35.73%和37.27%;土壤革兰氏阴性菌的相对丰度随可利用有机碳的减少呈增加趋势,油松人工林最小（36.82%）,自然恢复草...     

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。     

内蒙古草原区植被覆盖度时空演变及其驱动力

内蒙古草原具有丰富的自然植被和矿产资源。本研究基于Landsat5/7/8 NDVI数据,采用像元二分模型反演植被覆盖度,通过Sen+MK和Hurst指数对内蒙古草原区植被覆盖度的稳定性、空间分布和未来演变趋势进行研究,并使用最优参数地理探测器分析植被覆盖度空间分异的驱动因素。结果表明：从植被覆盖特征来看,2006—2020年内蒙古草原区植被覆盖度呈增长趋势,整体呈现东高西低的空间格局,以高波动为主,植被具有轻微或明显改善特征的区域(64.8%)远多于轻微或严重退化特征的区域(23.2%)。与过去15年相比,未来植被退化区域的面积占比预计将增加至36.6%,中部草原区的锡林郭勒盟和乌兰察布中部、东部草原区呼伦贝尔的西部和鄂尔多斯市的西部以及西部草原区乌海都有退化风险,应重点关注。从驱动因素来看,降水是内蒙古草原区空间分异性的主导因素,其与土壤类型、土地利用和气温3个因子的协同作用最显著。     

基于FVC指数的中国西北干旱区植被覆盖变化Markov过程

基于1982-2000年NOAA/AVHRR影像的FVC数据,对中国西北干旱区采用先分区再因海拔而异的分类方法进行植被覆盖的遥感分类,并在8 km×8 km空间分辨率下,对研究区植被覆盖变化的任意两年、连续平均和间隔平均转移概率矩阵下Markov过程进行分析与检验,探讨了研究区植被覆盖变化的Markov过程及其指示意义.结果表明：研究区植被覆盖变化受随机过程的控制和长期稳定的驱动因子影响,其转移变化是多重的Markov过程;仅使用两期的植被覆盖变化不能准确预测植被覆盖变化的发展趋势,无论这两期的时间是连续还是有一定时间间隔;对中国西北干旱区而言,连续10年以上的数据变化信息基本可以反映大部分影响该区植被覆盖的因素,采用长期平均转移概率矩阵可以得到较稳定的模拟与预测;植被覆盖变化是长期的动态平衡,平衡一旦被打破,建立新平衡是一个很长的时间过程.     

砒砂岩区沙棘根系的生境适应性

以人工种植在内蒙古砒砂岩区3年生中国沙棘根系为研究对象,运用分形理论和统计分析方法,对不同生境条件下沙棘根系分形参数、根长、根数、根系质量、根冠比等进行研究.结果表明: 土壤水分对砒砂岩区沙棘根系构型影响最显著,其次是坡度,坡位对沙棘根系构型影响最小.砒砂岩区沙棘适宜种植在土壤含水率为8%左右的坡腰或坡底,坡腰坡度以30°～35°为宜.随土壤含水率的增加沙棘根冠比逐渐减小,随坡度的增加根冠比先增大后减小,随坡位的上升根冠比也表现出先增后减的趋势.沙棘在干旱贫瘠的坡腰具有根系发达、根冠比高的特征,符合固土护坡树种的基本特征与要求.     

植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响

为进一步研究砒砂岩区不同雨型下植被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外径流小区原位观测试验与景观生态学相结合的方法,通过对比分析不同坡面的植被斑块格局指数与产流产沙之间的相关关系,阐明植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响。结果表明:(1)该地区降雨可划分为3类,根据各植被坡面产流产沙能力,得出降雨侵蚀力表现为:雨型II(长历时、大雨量、大雨强) ＞ 雨型III(短历时、小雨量、中雨强) ＞ 雨型I(中历时、中雨量、小雨强)。降雨量和最大30min雨强与产流产沙量呈显著或极显著关系,相关系数0.695以上,是预测该区域水土流失的主要降雨因子。(2)各坡面水土保持能力与降雨类型有关,不同雨型下3种植被坡面减流减沙率分别达0.42%、20.8%以上,不同植被格局坡面减沙效益优于减流效益,3种植被坡面的减流能力为:雨型I ＞ 雨型III ＞ 雨型II。(3)3种植被坡面的径流泥沙模数由小到大依次为:均匀分布 ＜ 聚集分布 ＜ 随机分布,对比区域多年平均径流泥沙模数,3种植被坡面能够减少侵蚀达21.33%以上。(4)景观形状指数和分离度指数是影响坡面产流产沙的主要格局因子,相关系数分别达0.884和0.825以上。产流、产沙量与坡面植被斑块分离度呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关。坡面产流量(Y₁)与斑块分离度(SPLIT)和景观形状指数(LSI)的关系式为Y₁=8.247SPLIT-6.605LSI+38.928,R²=0.905。以上结果表明植被斑块间的分离度越小,形状越复杂,坡面阻力增大,抗侵蚀能力越强。研究成果可为生态恢复过程中植被斑块格局的优化提供理论依据和数据支撑。     

2000-2011年黄土高原植被景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,利用遥感数据MODIS NDVI提取植被覆盖度,运用景观生态学的分析方法,对黄土高原近12年不同时段(2000-2003年、2004-2007年和2008-2011年)以及夏季不同时期(初夏、盛夏和暮夏)的植被景观格局变化进行研究.结果表明:(1)近12年黄土高原的植被覆盖度在景观水平上,破碎度和复杂度在初夏时期呈先增后减的趋势;而在盛夏和暮夏时期整体趋于复杂化,景观优势度、最大斑块的聚集度降低,多样性先增后减,景观连通性无明显变化.(2)在类型水平上,年际变化主要表现为中低度、中度覆盖向中高度、高度覆盖类型的转化,而低度覆盖呈先增后减的变化趋势,变化幅度较小,约为3％～5％;季节内变化主要表现为低度覆盖持续减小,中度、高度覆盖类型在盛夏明显增大,最大增幅为9.76％,中低度覆盖类型在盛夏减小幅度最高,达13.77％,其他类型无明显变化趋势.研究结果揭示了黄土高原植被覆盖情况和景观格局变化规律,可为当地植被建设和生态环境保护提供参考.     

2000-2010年石羊河流域NPP时空变化及驱动因子

基于MODIS卫星遥感数据,研究石羊河流域2000-2010年植被NPP的时空分布与变异特征,分析其与气候变化和人为影响的关系,并建立NPP人为影响模型.结果表明:石羊河流域NPP总量先升后降,在2002年达到顶点,再逐年下降,但下降过程中呈现一种周期起伏特征;整体来看,NPP变化与降雨呈明显的正相关性,与气温相关性不明显;局部地区来看,NPP与降雨显著相关,有些地区NPP与气温相关性也较强;年降雨量相关分界线为380与170 mm,＞380 mm的地区气温为主导因子,介于170 ～380 m的地区主导因子是降雨,＜170 mm的地区,降雨与人为影响共同主导.分析表明,2000-2010年,在人为作用下,石羊河流域植被NPP值年际增加量为2353.86 gC·m-2 ·a-1,表明该流域生态环境治理工程实施后,植被覆盖状况得到一定的改善.从植被类型来看,草地受人为影响的正向与负向作用均最为剧烈;农田受人为影响也很明显,耕种方式的改进与管理措施提高使NPP增加;绿洲边缘的戈壁植被、盐碱地植被、沙地植被、林地等受人为影响基本为正向,植被覆盖面积与质量均有所增加.     

1982-2018年中国植被覆盖变化非线性趋势及其格局分析

探究植被覆盖变化是评估陆地生态系统环境变化的重要手段,但现有研究多采用线性趋势来表达植被覆盖的变化情况而忽略了趋势的非线性。本文使用GLASS FVC数据,利用BFAST方法和格局分析,探讨了1982-2018年我国植被覆盖变化的非线性趋势及其分布格局。结果表明：（1）与线性趋势方法的对比发现,BFAST的检测结果揭示了四川盆地、黄土高原等地的植被覆盖显著增加趋势其实存在中断,青海和东北等地植被覆盖经历了由退化到改善的过程而并非简单的线性增加,而青藏高原中东部等地则由原先的改善趋势变为了退化趋势。（2）将非线性趋势结果进行分类,其中单调型增加类型占比最多,达到33.58%,主要分布在内蒙古、陕西及河南等地;单调型减少占比1.82%,主要分布在东南沿海地区;中断型增加占比22.91%,主要分布在四川盆地东部和华北地区;中断型减少占比2.68%,主要分布在青藏高原东南部;由增到减占比4.20%,主要分布在青海等地;由减到增占比14.62%,主要分布在吉林等地。大范围的植被覆盖增加趋势充分反映了我国过去几十年植被的改善,但同时存在的减少趋势表明潜在的植被退化风险仍不可忽视。（3）不同趋势类型发生改变的时间有所差异,总体上1988-1999年间发生的改变较少,而2000-2011年间发生的改变较多,我国21世纪以来实施的大规模生态保护和恢复工程对植被的改善过程有重要影响。（4）分布格局上,植被覆盖改善趋势类型（单调型增加,中断型增加,由减到增）呈现大聚集,小分散的特点,具有复杂的形状;退化趋势类型（单调型减少,中断型减少,由增到减）的面积均较小,分布也相对离散。全国尺度上趋势空间格局呈现一定规律但分布的异质性较大,区域尺度上植被覆盖经受的干扰显著,变化过程实际也是较为复杂的。本研究表明,使用非线性趋势方法和格局分析,可以更准确地评估植被覆盖的时空变化,从而为生态环境相关工作的开展提供科学的参考。     

基于植被信息季节变换的植被覆盖度变化——以福建省连江县为例

基于植被覆盖度的植被信息遥感变化检测已成为研究植被及其相关生态系统变化的主要途径,但由于云覆盖等天气条件的影响,很难获得不同年份同一季节覆盖整个研究区的光学遥感影像来进行植被变化检测,而采用季节差异的影像必然会影响植被变化检测的结果.为此,本研究利用中高分辨率遥感数据的空间分辨率优势和MODIS遥感数据的时间分辨率优势,基于二者关系的拟合,提出一种植被信息季节变换的方法,将不同季节影像的植被覆盖度变换到研究所需的季节上.结果表明: 将该方法应用到福建敖江流域连江片区发现,植被信息变换的效果较好,经过将覆盖研究区的2007年冬季和2013年春季的中高分辨率影像的植被信息统一变换到夏季后,2007年的植被覆盖度由66.5%上升到79.7%,2013年由58.6%上升到77.9%,有效消除了因季节差异而对植被覆盖度估算产生的误差,提高了结果的准确性.