乌兰布和沙漠东北缘生态承载力时空动态分析

生态承载力是衡量生态系统稳定性的重要指标之一,其时空变化分析有助于了解地区生态环境变化趋势,对生态环境的治理与恢复评价、环境整体的可持续发展研究以及国土资源优化也具有全面的参考价值。以乌兰布和沙漠东北缘的干旱半干旱地区为研究区,以Landsat系列遥感数据为数据源,基于地区的实际生态状况,构建生态承载力综合指标评价体系,进而获得地区生态承载力时空分布及演变格局,并从降雨、温度以及土地利用变化的角度对生态承载力的变化进行驱动分析。结果表明,1990—2020年乌兰布和沙漠东北缘区域的生态承载力整体呈现先减少后增加的趋势,其中黄河以北的灌区向西南方向的荒漠化区域不断扩张,较高生态承载力的面积占比大幅度增加,高生态承载力面积降低,受土地开发利用的影响较大,其次是温度和降雨,而黄河以南的荒漠化区域以中生态承载力为主,在2010年之前大面积转为较低生态承载力,到2020年又恢复到中生态承载力,受温度影响较大,其次是降雨和灌草植被覆盖状况的变化。

1990-2021年环塔里木盆地植被覆盖度(FVC)时空数据集

塔里木盆地是生态极端脆弱区,更是人为扰动剧烈区,荒漠化问题尤为突出。植被覆盖度能够很好地反映地表植被的繁茂程度,是荒漠化监测的一个重要指标。开展区域植被覆盖度监测是掌握荒漠化动态变化,全面分析荒漠化成因等方面研究的基础。研究基于GEE遥感云平台,以1990–2021年LANDSAT卫星植被生长季(4–10月)影像为数据源,获取了环塔里木盆地1990–2021年间7期植被覆盖度数据集。研究通过采用0.5%置信度截取NDVI的上下阈值,获得纯植被覆盖像元和纯土壤覆盖像元的NDVI值,来消除年际间气候差异对植被覆盖度计算的影响,保证各年度植被覆盖度计算的一致性。数据集使用109块无人机正射样地,经过预处理及植被指数法加大津算法得到的FVC值作为验证样本。数据集精度为R^(2)=0.79、线性表达式为y=0.8126x-0.0267。本数据集可为荒漠化变化、驱动机制等方面的研究提供数据支撑。

神农架地区生态环境遥感监测与恢复治理评价

[目的]利用神农架林区、神农架自然保护区内和保护区外近20年的植被覆盖度变化信息,结合不同时期的森林经营活动和治理手段,进行生态环境变化监测与评价。[方法]以神农架林区、神农架自然保护区内和保护区外为研究区,应用1999年、2007年和2019年3期Landsat遥感影像,基于像元二分法模型估测研究区的植被覆盖度,采用差值分析的方法,分别估算各区域植被覆盖变化量,并结合不同时期的治理政策和经营活动进行评价分析。[结果]1999年到2019年,神农架林区总体植被覆盖度均值提高了8.25%,其中高植被覆盖度占97.50%;前期保护区内的植被覆盖度一直优于保护区外,到后期保护区内、外的植被覆盖度差异变小。[结论]近20年来,神农架林区的植被覆盖度总体处于增长的趋势,生态环境逐渐趋于平衡,说明自然保护区的建立、天然林保护工程和退耕还林工程等一系列政策的实施对区域生态环境的恢复是有效的。

基于分布函数的对象级森林变化快速检测

南方人工林生长迅速,轮伐期短。为探讨一种有效更新森林资源数据库的森林变化检测方法,快速检测短时期内森林采伐与更新的动态变化。以变化频繁快速,变化图斑多且小的广西人工林作为研究区,以2个时相的高分二号(GF-2)影像为数据源,利用多尺度分割和光谱差异分割2种方法对2期影像进行分割,通过对象的归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)差值并基于分布函数确定阈值来提取变化区域与变化类型,实现森林变化快速检测。基于像元采用同样的方法进行处理,与面向对象NDVI差值法进行比较。结果表明面向对象NDVI差值法的总体精度达89.76%,Kappa系数为0.81,精度和提取效果优于基于像元NDVI差值法,更能刻画变化图斑的形状和边界,也能较准确地检测出微小变化的面积。该方法能适应南方人工林的变化特点,在实现快速检测变化的目的下,可用于森林资源数据库的更新。

滇东南喀斯特石漠化地区植被覆盖度时空变化特征研究——以砚山县为例

植被覆盖度是评价区域生态环境的重要指标,以Landsat影像为数据源,对云南省砚山县2000年、2010年和2020年3个时期的植被覆盖度进行估测,并分析其时空变化特征与地形、气候的关系。结果表明,砚山县整体植被覆盖度较高,2020年以较高度和高度植被覆盖度为主,在空间分布上呈东高西低的特征,在时间变化趋势上,2000—2010年不同等级植被覆盖度由高水平植被覆盖转为低水平植被覆盖,植被严重退化,2010—2020年由低水平植被覆盖转为高水平植被覆盖,植被覆盖显著改善;3个时期的植被覆盖分布在坡度等级上存在明显的线性关系(R 2>0.95),植被覆盖度随坡度的增加呈升高趋势,在海拔梯度上随海拔的上升呈先减少后增加再减少的规律性变化。研究区植被覆盖度受降水与气温的共同影响,但与降水量的相关性更紧密。

黄土高原退耕还林生态服务权衡协同分析——以安塞县为例

黄土高原是我国水土流失和土地退化程度最为严重的区域之一,亦是退耕还林还草工程(以下简称:工程)的核心区。科学评估工程在黄土高原地区的实施成效及生态环境恢复效率可为区域生态系统管理提供决策支持。本文以陕西省延安市安塞县为例,采用InVEST模型评价工程对安塞县生态系统服务(土壤保持、洪水调节、碳储量、产水量)的影响,分析生态系统服务之间的权衡协同关系,模拟不同工程实施情景下安塞县的生态系统服务。2000—2015年,工程改变了安塞县的土地覆盖类型,与退耕还林相关的土地利用变化(耕地转为林地、灌木、草地等)面积为464.93 km^(2)(占研究区面积15.8%),其中退耕还草所占比例最高(71.8%)。工程实施后,各项生态系统服务都有所变化,其中洪水调节功能提高了33.4%,碳储量提高了39.6%,土壤保持提高了5.3%,产水量减少了22.4%。退耕情景分析表明(保持退耕还林还草面积与比例不变):在陡坡和河岸农田优先退耕还林(草)将显著提高土壤保持功能,且其他生态系统服务保持不变或略有下降。在距离河岸带约100 m以及陡坡耕地优先实施工程会减弱生态系统服务之间的权衡效应。本研究为工程规划提供更加合理的实施方案,提高生态治理的效果。