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。

漫湾库区景观破碎化对区域生境质量的影响

水利工程的建设不仅改变了库区的景观格局,还会导致区域生物生境质量的变化。以澜沧江漫湾库区为例,在综合海拔高度、植被类型和水源地距离生境因子的基础上,考虑生物扩散过程,研究了建坝前后整个库区以及典型研究小区(库首、库中、库尾、对照)的重要生境斑块空间分布变化。结果表明:漫湾水电站建成后库区的猕猴总体生境破碎化程度增加,景观连接度减少且重要生境斑块的比例也有所降低,生境质量整体下降;4个研究小区的景观格局变化情况同整个库区相一致。空间上,生境质量明显退化的地区主要分布在库区的西部和南部,尤其是库尾地区,其生境斑块数量相较于建坝前增长了9倍,而景观连接度指数下降了81.48%。回归分析结果表明景观连接度指数与占景观面积百分比指数(PLAND)呈显著正相关(R^2=0.973),与斑块数(NP)呈显著负相关(R^2=-0.611);肯德尔系数表明斑块数(NP)、最大斑块指数(LPI)、占景观百分比指数(PLAND)、相似邻近百分比指数(PLADJ)、连通度指数(CONNECT)和香农多样性指数(SHDI)7个景观格局指数与景观连接度指数均表现出显著一致性。由此看出,库区景观破碎化越严重、区域景观连接度越低生境质量退化越明显;而提高生境主要植被类型的覆盖率、保护连接度贡献大的重要斑块和建设生态廊道,可以有效恢复库区生物生境质量。

广西滨海区域景观格局分析及土地利用变化预测

研究滨海湿地景观动态及其发展趋势对于维持沿海地区可持续发展具有重要意义。利用移动窗口法分析广西滨海湿地景观格局时空变化,同时提取珍珠湾、茅尾海和丹兜海典型区进一步分析景观变化趋势,最后采用土地利用变化模型(Land Change Modeler,LCM)预测区域未来的景观演化趋势。结果表明,2000—2014年间,草地、乔木园地和常绿阔叶灌木林面积减少,而工业用地面积明显增加。研究区总体的景观异质性变化不大,破碎化趋势不明显。比较景观格局指数发现,边缘密度和多样性指数的空间分布特征相似,多样性指数较大的区域,边缘密度也大,并且多集中于珍珠湾、茅尾海和研究区的中东部。3个典型区的格局变化趋势相似,景观多样性指数降低而均匀度增加,其中,湿地斑块数目减少且所占面积比也减少。LCM模型结果表明,至2020年,草本湿地与森林灌丛湿地面积进一步降低,而工业用地和居民区则持续增长;其中,3个典型区土地利用变化均受到了工业发展的影响,以珍珠湾土地利用动态度最高,茅尾海其次,而丹兜海最小。当前,区域景观的变化明显降低了湿地植被的质量,加强湿地植被保护,限制工业区域的无序发展是维持区域生境完整和安全的有效途径。

云南省植被NDVI时间变化特征及其对干旱的响应

基于云南省74个气象站点的1997—2012年逐日降水资料和逐旬SPOT-NDVI值,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)多尺度分析了云南省干旱时间和强度演变与NDVI时间动态特征及其相关性分析,进而探讨气候变化对植被的影响。结果表明,1999—2013年云南省年平均NDVI值和年最大NDVI值均呈现波浪式的发展趋势,其趋势线斜率分别为0.0017和0.0011;NDVI年内各月变化情况大体上相同;不同季节NDVI的年际变化特征呈现出显著差异。1997—2012年不同时间尺度SPEI均体现出干旱化加剧的趋势,并随SPEI的时间尺度增大而增大;3个月尺度的SPEI值(SPEI3)结果表明,各月的变化呈现先增大后减小的趋势;SPEI3反映出多年季节水平的干旱强度为:冬季>秋季>春季>夏季。总体上,云南省的年均NDVI与SPEI的相关性极弱,年最大NDVI与SPEI呈正相关;多年月均NDVI与不同尺度SPEI的相关性较强且存在滞后性;不同季节NDVI与SPEI的相关性及滞后性有较大差异,其中冬季NDVI、秋季NDVI与其当年当季SPEI的负相关性较强。

基于SWAT模型的澜沧江中游小流域水土流失与NDVI时空动态相关性

以澜沧江中游漫湾和大朝山库区的17个小流域为研究对象,基于RS与GIS空间分析,利用1999—2009年的SPOT VEGETAION逐旬遥感数据计算的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据,分析了梯级水电站库区近11a的植被覆盖的时空变化趋势,同时应用SWAT模型研究该区域小流域土壤侵蚀变化,进而探究1999—2009年研究区NDVI时空变化及其与径流输沙的关系。研究结果表明:1999—2009年间整个研究区NDVI整体呈上升趋势,进一步对近11a间NDVI趋势分析发现,呈增加趋势的区域占78.41%,只有12.37%的区域发生了减小;在年内,整个研究区月径流输沙集中于5—9月,年内分布极不均匀;在年际变化方面,年均泥沙产量在空间上分布不均匀,在时间上变化较不明显,水土流失严重的区域多分布在研究区的中南部;通过相关性分析得出,在空间上,植被NDVI与径流产沙量之间存在一定的负相关关系,尤其植被NDVI与产沙量之间存在显著负相关(r2=0.611,P<0.01),在时间序列上,植被NDVI与径流产沙量的关系则不显著(r2=0.315,P>0.01)。

草原煤矿开采区土壤重金属污染分布特征及影响因子

针对鄂尔多斯市伊金霍洛旗典型能源开发区,以土壤重金属污染为切入点,通过对土壤不同层次8种重金属质量比的分析,探讨了矿山开采对土壤重金属的影响。结果表明:煤矿开采区周边土壤重金属质量比受采矿影响较大,利用表层与深层质量比的比值Ri来表征重金属在垂直方向上的富集特点,总体上表层重金属富集显著;通过单因子指数法(Pi)、内梅罗综合污染指数法(PN)及地积累指数法对研究区域土壤重金属污染状况进行综合评价,采矿区周边土壤总体污染程度较轻,各重金属污染程度从大到小依次为镍、铜、铅、锌、镉、砷、铬、汞,铅、铜和镍,表层质量比平均值均大于当地背景值;土地利用类型对土壤重金属质量比的影响较大,利于重金属富集的土地利用类型排序为裸地、旱地、水浇地。

基于景观特征的广西典型红树林湿地生态系统健康评价

结合红树林景观特征,评价广西壮族自治区红树林典型分布区(珍珠湾、茅尾海、丹兜海)的生态系统健康状况。通过对不同景观格局与过程的指标进行分析,筛选出面积周长比分维数(PAFRAC)、中高级重要性斑块比例、等效面积概率连接度指数(ECA)指标来表征景观特征,并进一步结合水环境、生物残毒、栖息地和生物现状构建生态健康评价模型。结果表明:珍珠湾和丹兜海景观破碎化程度较小,茅尾海景观破碎化程度相对较高;珍珠湾、茅尾海、丹兜海的ECA依次为0.82×10~7、0.76×10~7、0.59×10~7,但丹兜海的重要栖息地斑块分布最多。对比分析表明,耦合了景观指数的生态系统健康评价结果符合实际,珍珠湾和丹兜海均处于健康状态,而茅尾海处于亚健康状态。

有机产业对生态环境影响的全过程分析与评价体系框架构建

有机产业的发展与区域生态环境密不可分,其生态环境影响评价对于实现经济效益和生态环境保护的双赢具有重要意义。本文基于有机产品对环境的要求分析,在综合了国内外有机产业对不同生态环境因子影响的研究基础上,分析了其生态环境影响的全过程特征,明确了有机产业各环节对生态环境的主要影响要素,根据不同产业类型,对有机产业链与生态环境的耦合关系进行分析。进一步对有机农业与常规农业生态环境影响进行实例比较,体现出有机农业的生态环境优势。结果表明,从有利环境角度,有机农业生产对产地环境影响程度为68%,而常规农业生产则为50%;并且,现阶段有机产业评价系统主要是运用生命周期理念,构建基于资源利用、环境负荷、能源利用、经济成本和人体健康的全过程分析体系,叠加多因素指标归类与权重分析,计算综合的生态指数来定量化表征有机产业生态环境影响,得到评价体系框架。鉴于有机产业本身数据获取的复杂性以及不成熟性,有机产业对生态环境影响的评价体系仍需要进一步探讨和改进。

基于NDVI的水电站开发对植被的影响——以澜沧江梯级水电站开发为例

基于RS和GIS技术,利用1998—2012年SPOT NDVI数据建立近15 a澜沧江流域NDVI时序数据集,在收集该流域水电站建设概况资料的基础上,利用空间分析与统计方法、最大值合成法、一元趋势方法分析流域水电站周边植被覆盖的时空变化及其与土地利用的关系。结果表明：1998—2012年间,水电站的年最大NDVI值均保持在0.78~0.92之间;通过对比已建水电站在建设前、中、后期的年最大NDVI值随上下游距离梯度的变化趋势,水电站上、下游在建设前、建设中和建设后呈现出基本一致的波动变化;横向分析NDVI随岸边距离不同的变化情况,小湾水电站附近10 km范围内,随着岸边距离的增加,NDVI值缓慢增加,建设中的NDVI值要低于建设前后。上述结果表明,NDVI变化可以指示大坝建设对植被的影响。趋势分析表明,整个缓冲区内得到改善的面积占63%左右。Zonal Statistics结果表明,耕地、林地、草地的NDVI有所增加。本研究为探索多时段态NDVI监测水电站效应的可能性及水电开发的生态环境保护与恢复提供了一定的科学依据。

基于SPEI的近50年青藏高原高寒草地自然保护区气候变化研究

青藏高原高寒草地为重要的生态脆弱区,也是3大无人区自然保护区可可西里、羌塘和阿尔金山所在地,由于缺乏气候监测站点,气候变化研究较少。基于自然保护区周边16个气象站点资料,通过1957─2011年逐年的日气候资料,利用3种模型分析了该区域气温与`降水量的时间变化趋势,并利用综合了降水与温度的降水蒸散指数(SPEI)分析了干旱演变的趋势,同时利用Kriging插值法,分析了3大保护区的气候变化的差异。结果表明,近55年以来,最高、最低气温和年平均气温上升趋势明显,Mann-Kendall趋势分析达到极显著性水平,年平均温度增长率为0.71℃/10a。进一步比较了区域平均值法、线性模型与指数模型3种方法下降水量的变化趋势,结果表明,直线模型拟合的结果数值最高,指数模型的变异最大,而平均值法数值低于直线模型拟合的结果,指数模型能够更好的模拟降水量与海拔之间的关系,年平均降水量波动较大,20世纪60年代开始逐渐增加,70年代中期有所下降,但总体上呈现增加的趋势,Mann-Kendall分析趋势显著。降水增加量约为10 mm/10a。SPEI指数表明,近50年来,保护区呈现总体由干向湿发展的趋势。自然保护区内降水量,气温与变幅差异较大,可可西里、羌塘与阿尔金山的气温的平均值分别为1.9、15.4和6.0℃降水分别为261、141和107 mm/a。本研究利用SPEI揭示了保护区气候变化规律,并分析了温度降水的空间变异性,为保护区管理提供依据。

澜沧江下游景观破碎化时空动态及成因分析

景观破碎化深刻影响着景观格局和过程。以澜沧江下游城市——景洪市为研究区域,选取2000、2005和2010年的景观类型数据与对应的SPOT-NDVI遥感数据,对比了移动窗口法和空间自相关法在指示景观破碎化时的精确性和可应用性。采用300 m的移动窗口边长,选取蔓延度指数(CONTAG)、景观形状指数(LSI)、斑块密度(PD)、边缘密度(ED)、最大斑块指数(LPI)和香农多样性指数(SHDI),利用移动窗口法将景观指数空间可视化以指示景观破碎化特征。研究表明,不同景观类型的NDVI值均在0.6以上;2000年、2005年和2010年,Moran’s I值均在0.78以上;进一步分析了NDVI的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明NDVI呈"高—高"自相关的地区大多为常绿阔叶林地带,而NDVI呈"低—低"自相关的地区大多为建筑用地和耕地分布广泛的区域。统计各景观类型的景观指数和空间自相关指数后发现,对于常绿阔叶林和未利用地等景观类型,局部自相关指数高的区域,CONTAG值也高,而LSI值较低,这表明该类景观类型斑块较少且完整,破碎化不明显。通过比较不同景观类型的景观指数和空间自相关系数,发现两种方法在指示景观破碎化上具有良好的可比性。同时,提取了海拔、坡度、坡向、地形起伏度和地面粗糙度等地形因子,分析了NDVI和地形因子之间的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明研究区植被分布在一定的程度上由海拔、坡度、地形起伏度和地面粗糙度所决定。本研究为综合景观指数与空间统计分析揭示景观格局变化和空间异质性提供了参考,并通过景观格局与地形因子的相关性分析进一步解释了景观格局变化与环境变化的生态意义。

土地整理对生态系统服务影响的评价研究进展

土地整理是实现土地资源集约利用,提高土地生产力和利用率的重要途径。土地整理所带来的生态效应受到越来越多的关注,从生态系统服务的角度切入评价其服务的变化是土地整理研究的发展趋势。本文通过介绍不同土地整理工程类型、特点及其产生的生态效应,论述土地整理对不同生态系统服务功能的影响,并结合当前生态系统服务价值理论的研究进展,从能值分析、物质量评价和价值量评价3个角度评价生态系统服务功能,并对比三者的异同点及其相关指标体系。同时,结合不同土地整理案例总结了不同生态系统服务计算方法在土地整理项目中的应用效果。通过介绍生态评价在土地整理生态系统服务中的重要性和景观生态设计在土地整理中的应用,指出了我国目前土地整理的生态系统服务价值研究中存在的问题及其未来发展趋势。

基于逐月标准化降水蒸散指数的多尺度方法分析气候变化对澜沧江流域归一化植被指数的影响

基于澜沧江流域10个气象站点1951-2012年的日降水资料的逐月标准化降水蒸散指数（SPEI）值、各站1998-2012年流域的归一化植被指数（NDVI）值,利用SPEI以及趋势分析法,多尺度分析了澜沧江流域干旱发生的时间和强度演变特征以及上中下游NDVI时间变化特征,探讨了气候变化对植被变化的影响,并对NDVI与SPEI的变化进行了相关性分析。结果表明,不同站点和不同时间尺度的SPEI值均呈现出干旱化逐年加强的线性趋势,上游相对于中下游干旱态势较轻,且时间尺度越大,干旱波动趋势越明显;在季节尺度上,夏、秋、冬的SPEI值均呈下降趋势,其中冬季干旱最为严重;15年来澜沧江流域各区域年平均NDVI总体表现为先降低后增加,总体植被状况得到改善,其中下游较明显。从年际变化看,对于流域的不同区域,NDVI与不同尺度的SPEI的相关性和滞后性有较大差异,年代际之间的响应规律也不同,中下游的SPEI对同年NDVI的响应比较敏感,而上游则表现出明显的滞后性。说明NDVI对SPEI的响应比较敏感,干旱程度的变化在一定程度上影响着流域的植被状况,SPEI是影响NDVI的因素之一。

基于景观指数和空间自相关的吉林大安市景观格局动态研究

以松嫩平原西部盐碱化严重的典型区域大安市为研究对象,基于2000和2010年两个时期的土地利用和增强植被指数(EVI)数据,利用移动窗口法和局部空间自相关分析,研究大安市景观格局的变化。结果表明,大安市优势景观类型是农田、草地和盐碱地,2000年农田、草地和盐碱地分别占景观类型总面积的40.20%、19.09%和19.26%,2010年分别占景观类型总面积的41.69%、18.16%和19.94%。2000—2010年,农田和盐碱地面积增加,最大斑块指数增加,景观形状变得复杂,并且盐碱地的景观连通性增强,而草地的面积减少,最大斑块指数降低,景观形状变得复杂。大安市景观格局空间分布特征明显,优势度较高的景观类型分布的区域包括草地、农田和盐碱地,景观连通性强,景观破碎化程度和异质化程度低。而各种景观类型交错分布的区域景观破碎化程度较高,景观异质性较强。大安市2000和2010年EVI的局部Morans I分别为0.73和0.75,在空间分布上呈现出明显的空间自相关性。2000和2010年EVI呈高-高自相关的地区大多为农田,这些区域的植被覆盖较好,EVI呈低-低自相关的地区大多为盐碱地,植被覆盖较差。大安市不同景观类型的Morans I和斑块密度(PD)以及斑块形状指数(LSI)呈负相关关系,和最大斑块指数(LPI)以及蔓延度指数(CONTAG)呈正相关关系。移动窗口法和空间自相关法的结合分析,有助于了解大安市景观格局的空间变化特征及植被覆盖的空间聚集规律,从而为该地区生态环境保护提供依据。

水坝建设影响下澜沧江中游沉积物重金属形态分析及污染指数研究

采集了漫湾库区和大朝山库区25个采样断面的沉积物样品.每个库区均从上游到下游分为河流区、过渡区和湖泊区,研究了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn元素的含量和赋存形态差异,利用次生相与原生相分布比值法(RSP)分析重金属元素的污染水平.结果表明,各库区从上游到下游沉积物中的重金属元素和碳氮元素均呈现出增加的趋势,而沉积物的中值粒径呈现出减小的趋势.漫湾库区的As、Cd、Zn元素平均含量均高于大朝山库区;大朝山库区的Cr、Mn、Ni、Pb元素平均含量均高于漫湾库区.在重金属赋存形态中,Cd和Mn元素以可交换态和残渣态为主;Cu、Pb以有机质态和残渣态为主;其余重金属元素均以残渣态为主.沉积物中的可交换态在有机碳的络合作用下转化成有机质态.在水坝建设的影响下沉积物中细颗粒和有机质含量明显上升,重金属在细颗粒物和有机质的共同作用下蓄积于坝前的沉积物中.PSR分析结果表明,在水坝运行影响下,各库区湖泊区和过渡区的污染水平均高于河流区.其中,Cd元素所有地区处于重度污染水平;Mn和Pb大部分区域处于中度污染水平;Cu元素大部分区域处于轻度污染水平;其余元素基本无污染.

漫湾大坝上下游沉积物重金属与营养元素分布特征及环境风险评价

研究了漫湾水电站大坝上下游11个采样断面的沉积物中的有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)和金属元素Al、As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量及空间分布特征,利用地积累指数法、潜在生态风险指数法对沉积物重金属的环境风险进行了评价.结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的平均年含量分别为31.88、0.80、63.26、32.55、607.81、32.11、36.54、132.29 mg·kg-1,与云南省土壤背景值相比,重金属元素均出现一定程度的富集.其中,Cd和As比其他金属元素污染重,处于中-强度污染状态.在大坝上游干流中靠近大坝的断面环境风险最高,支流断面风险水平普遍低于附近的干流断面,大坝下游断面的风险值明显低于大坝上游断面.干流沉积物重金属蓄积明显受大坝建设影响,支流则受其上游区域人类活动和大坝建设的共同影响.营养元素在村庄聚集区和坝前地区含量较高,干流断面含量高于临近的支流断面,表明大坝建设和库区居民生产生活共同影响沉积物营养元素的分布.相关性分析与聚类分析表明,毒性较高的重金属元素Cd、As、Pb可以聚为一类,而且相互间呈显著正相关关系,并与OM呈正相关关系.虽然沉积物的有机污染在大部分地区呈现清洁或较清洁的水平,但是有机质可以吸附Cd和As,对沉积物的重金属污染具有增强效应.

基于增强型植被指数序列和景观格局分析的松嫩平原盐碱地动态——以大安市为例

吉林省西部是我国盐碱化严重的地区之一,盐碱地动态变化与监测受到关注.基于盐碱化典型区大安市2000、2005和2010年TM影像解译获取的土地利用数据与2000—2012年增强型植被指数(EVI)的序列数据,结合传统景观格局方法分析盐碱地的动态变化,并通过灰色关联方法分析盐碱地动态变化的主要驱动因子.结果表明:2000—2010年,大安市主要景观类型为耕地、草地和盐碱地,其中,盐碱地和耕地面积呈增加趋势,草地呈减少趋势,盐碱地面积的增加主要来源于草地、沼泽和水域,盐碱地呈现出连通性和聚集度增加的特征.大安市年际EVI呈增长趋势,年均EVI空间分布差异明显,盐碱地EVI值低于其他景观类型,2000—2012年植被覆盖改善的面积稍高于植被覆盖退化的面积,景观类型转化影响了EVI的变化趋势.盐碱地景观演变是自然因素与人为因素共同作用的结果,人类活动干扰对土地盐碱化的影响大于气候因子.

澜沧江中游山地不同土地利用对土壤有机碳的影响及预测

基于2011年实地采集的210个表层（0~20 cm）土壤样本,研究了澜沧江中游山地4种典型土地利用类型土壤有机碳含量的空间分布差异.利用相关性分析研究土壤有机碳含量与土地利用类型、地形因子、归一化植被指数之间的关系,采用多元线性回归模型和克里格插值模型预测澜沧江中游山地有机碳含量分布.结果表明：研究区4种土地利用类型表层土壤有机碳含量的大小依次为：林地〉灌丛〉草地〉农田.土地利用类型、坡向、坡度和平面曲率均是影响土壤有机碳含量的重要因素.多元回归模型比地统计学模型对山地生态系统土壤有机碳的预测效果更好.