三北防护林工程区植被覆盖变化与影响因子分析

利用1982~2006年间GIMMSAVHRR NDVI植被覆盖数据和气象站点气候数据,分析了三北防护林工程区25a来植被覆盖的时空变化特征及其与气温、降水变化的相关性,并在此基础上通过采用残差分析法探讨了人类活动对研究区植被覆盖变化影响的空间格局.结果表明：研究区25a的年植被变化量增加幅度略大于减少幅度,植被覆盖整体呈缓慢上升趋势,其中Ⅰ区和Ⅳ区NDVI值上升最明显（P〈0.001）,Ⅱ区则呈微弱下降趋势,而四大建设区植被覆盖度有不同程度提高;研究区植被和气温、降水整体呈正相关关系,17.74%的地区植被与气温呈负相关,而6.84%的地区呈正相关,10.60%的地区植被与降水呈负相关,19.53%的地区则呈正相关,植被与降水正相关面积明显大于植被与气温正相关面积,说明降水是研究区植被生长的关键因子;研究区植被残差年际变化显著正相关面积大于显著负相关面积,人类活动对植被建设作用要强于破坏作用,三北防护林建设工程带来的生态效益正在呈现.

基于NDVI的三北防护林工程区植被覆盖度变化图谱特征

基于1985、1995、2000、2010年4期GIMMS NDVI3g数据,利用像元二分模型估算植被覆盖度,并运用图谱分析法对三北防护林工程区4期植被覆盖度变化进行了时空分析。结果表明:(1)图谱空间差异上,植被覆盖度变化主要发生在内蒙古东北部、新疆西北部以及陕甘宁地区,且在工程区内先分散再集中;(2)图谱数量变化上,植被覆盖度变化的总面积先减少后增加,总体呈现出上升趋势;(3)图谱变化模式上,以稳定型、最近转换型和平稳转换型为主,而变化最大的图谱单元类型大部分是植被覆盖度等级转好的类型,植被覆盖度呈现稳定增长的态势,尤以2000-2010年最明显。研究结果可以及时准确地反映该工程区植被变化状况,为三北防护林工程进一步建设提供科学指导。

三北防护林工程区气候变化分析

利用三北防护林工程区内气象站点近52a气温与降水资料,研究了工程建设前后该区的气候变化特征。结果表明:(1)近52a工程区增温趋势明显,增温速率为0.346℃/10a;1960—1977年为相对低温期,1978—1995年气温逐渐上升,建设后期1996—2011年气温显著增高;增温趋势具有明显的南北分异特征,显著升温区主要分布在工程区北部内蒙古高原、松嫩平原和吉林西部平原。(2)年降水量呈下降趋势,下降速率为3.554mm/10a;建设之前降水偏少,建设初期有所增加,1996年以来又呈明显减少趋势;降水变化东西差异明显,东部除嫩江平原、内蒙古阴山地区降水增多外,其他地区普遍减少,而西部大部降水呈增加趋势。(3)工程区气候变化空间差异明显,暖湿化区域主要集中在西部阿勒泰地区、柴达木盆地和东部内蒙古阴山地区、河套平原和松嫩平原,而其他地区如呼伦贝尔草原、大兴安岭山区、辽嫩平原则暖干化趋势显著。

基于GIMMS AVHRR NDVI数据的三北防护林工程区植被覆盖动态变化研究

本文基于1982-2006年连续25年的GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖指教,采用了最大化NDVI均值法、提取植被覆盖度法和一元线性回归趋势分析方法,对中国三北防护林工程区四大建设区(风沙区,西北荒漠区,黄土高原丘陵沟壑区和东北、华北平原区)连续25年的植被覆盖时空变化特征进行了动态变化研究。结果表明:①近25年来,研究区植被NDVI平均值总体呈缓慢上升趋势,增速为0.007/10a,其中风沙区和东北、华北平原区植被增速最明显,而西北荒漠区植被呈微弱下降趋势;②四大建设区植被覆盖度有不同程度提高,其中黄土高原沟壑区植被覆盖度上升最快,比1982年提高了9.66%;③1982-1991年、1992-2001年和2002-2006年三个时期,研究区植被覆盖面积分别增加了472994km2、451032km2、435196km2和减少了197717km2、270192km2、182690km2。植被覆盖增加的区域主要分布在大兴安岭中、南部,小兴安岭中部,长白山东北段,燕山,辽西低山丘陵区,阿尔泰山,天山,祁连山东段,西北荒漠区东部和黄土高原丘陵沟壑区南部等;植被覆盖减少的区域主要是在大兴安岭两侧,呼伦贝尔高原西部,三江平原北部,科尔沁沙地南端,西北荒漠区南部和黄土高原丘陵沟壑区北部等。

基于GIMMS AVHRR NDVI数据的三北防护林工程区植被覆盖动态变化

本文基于1982年-2006年连续25a的GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖指数,采用了最大化NDVI均值法、提取植被覆盖度法和一元线性回归趋势分析方法,对中国三北防护林工程区的四大建设区(风沙区,西北荒漠区,黄土高原丘陵沟壑区和东北、华北平原区)连续25a的植被覆盖时空变化特征进行了动态变化研究。结果表明:①近25a来,研究区植被NDVI平均值总体呈缓慢上升趋势,增速为0.007/10a,其中风沙区和东北、华北平原区植被增速最明显,而西北荒漠区植被呈微弱下降趋势;②四大建设区植被覆盖度有不同程度提高,其中黄土高原沟壑区植被覆盖度上升最快,比1982年提高了9.66%;③在1982年-1991年、1992年-2001年、2002年-2006年三个时期内,大兴安岭中、南部,小兴安岭中部,长白山东北段,燕山,辽西低山丘陵区,阿尔泰山,天山,祁连山东段,西北荒漠区东部和黄土高原丘陵沟壑区南部等地区的植被覆盖面积分别增加了472994km2、451032km2、435196km2;而在相同的三个时期,大兴安岭两侧,呼伦贝尔高原西部,三江平原北部,科尔沁沙地南端,西北荒漠区南部和黄土高原丘陵沟壑区北部等地区的植被覆盖面积分别减少了197717km2、270192km2、182690km2。

基于GIMMS AVHRR NDVI数据的三北防护林工程区植被覆盖动态变化与影响因子分析研究(英文)

本文基于1982-2006年连续25年的GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖指数,采用了最大化NDVI均值法、与气温及降水变化的相关性和一元线性回归趋势分析法,对中国三北防护林工程区连续25年的植被覆盖时空变化特征进行了动态变化研究。结果表明:(1)近25年来,研究区植被NDVI平均值总体呈缓慢上升趋势,增速为每10年0.007;(2)研究区植被和气温、降水整体呈正相关关系,植被与降水正相关面积明显大于植被与气温正相关面积,说明降水是研究区植被生长的关键因子;(3)1982-2006年,研究区植被覆盖增加的区域主要分布在大兴安岭中、南部,小兴安岭中部,长白山东北段,燕山,辽西低山丘陵区,阿尔泰山,天山,祁连山东段,西北荒漠区东部和黄土高原丘陵沟壑区南部等;植被覆盖减少的区域主要是在大兴安岭两侧,呼伦贝尔高原西部,三江平原北部,科尔沁沙地南端,西北荒漠区南部和黄土高原丘陵沟壑区北部等。

三北防护林工程区植被绿度对温度和降水的响应

探究三北防护林工程区植被绿度对温度和降水的响应可为该区植被建设提供科学依据。基于2000-2015年的MODIS NDVI数据和气象数据,采用通径分析法分析了不同生长阶段气温和降水对三北防护林工程区植被绿度的直接和间接影响。研究发现:生长季多年平均植被绿度整体上呈现东部高西部低的空间格局,且林地>耕地>草地;生长季植被绿度呈现增长趋势,植被覆盖状况得到改善,其中耕地植被增长趋势最大。生长季升温抑制植被生长,降水量增加促进植被生长,降水量是影响三北防护林工程区生长季植被生长的关键气候因子。在不考虑降水变化影响时,升温促进植被生长,但生长季温度升高带来的降水量减少使得升温对植被生长表现为抑制作用。生长季不同时期降水量增加对植被生长均是促进作用,表现为末期>中期>初期;而气温的影响则表现为生长季初期升温促进植被生长,中期和末期升温不利于植被生长。生长季末期升温对植被生长的负效应以直接作用为主,而中期主要通过降水量变化的间接作用体现。识别生长季不同时段气温和降水对植被绿度影响的差异性,有助于全面认识和评估植被对气候变化的响应。

中国三北防护林工程第二阶段生态效益综合评价

【目的】三北防护林工程第二阶段(2001—2020年)实施以来取得了巨大的生态效益,但局部地区仍然存在问题,甚至出现生态退化。以生态系统结构、质量、服务为核心,综合定量评价工程实施前后生态系统变化,厘清第四期(2001—2010年)和第五期(2011—2020年)工程对生态系统恢复的影响,为后续三北工程的滚动实施提供科学和有针对性的理论依据。【方法】基于“历史动态本底—恢复现状—恢复指数”的生态工程生态效益综合评估方法,以遥感解译反演和模型估算结果为基础,构建生态系统宏观结构变化指数(EMSCI)、质量变化指数(EQCI)、服务功能变化指数(ESCI)和生态系统恢复指数(ERI),全面评估三北防护林工程区生态系统类型结构、质量和关键服务功能的时空格局变化。利用空间叠加分析功能,厘清工程实施期间的生态系统变化过程,定量评价生态系统恢复程度。【结果】1)在三北防护林工程第二阶段,生态系统类型显著变动,整体动态度为12.22%,森林覆盖率持续增加,森林面积占比10.18%,且第四期增量(1.60万km^(2))大于第五期增量(0.69万km^(2))。2)生态系统质量显著改善,平均植被覆盖度和平均植被净初级生产力分别增加了3.77%和82.33 gC·m^(-2) a^(-1),增长率为24.50%和34.96%。生态系统质量持续转好面积占比20.15%。3)与本底期相比,生态系统服务功能全面提升,单位面积水源涵养量增长1.25万m^(3)·km^(-2),单位面积植被固碳量增长134.19 gC·m^(-2) a^(-1),单位面积土壤保持量增长6.76 t·hm^(-2) a^(-1),单位面积防风固沙量增长9.81 t·hm^(-2) a^(-1),分别提升了45.89%、34.96%、74.29%和24.96%。单位面积水蚀模数增加23.88%(因为近年来年均降水量比前期增加,造成侵蚀量和保持量均有所增加),风蚀模数下降25.58 t·hm^(-2) a^(-1),风沙侵蚀危害程度降低46.49%。生态系统服务功能持续转好面积占比15.83%。4)生态系统恢复状况良好,持续转好和保持稳定区域面积占比为21.95%和20.29%。【结论】三北防护林工程区经第二阶段多期连续实施重点生态工程,已取得显著成效。东北华北平原农区、内蒙古高原中部风沙区和黄土高原丘陵沟壑区的生态系统恢复良好,森林覆盖率提高,平均植被覆盖度增加,平均植被净初级生产力提高,单位面积水源涵养量、植被固碳量、土壤保持量和防风固沙量等生态系统服务功能明显转好。但西北荒漠区生态系统仍较脆弱,整体生态系统状况并未得到有效改善。在天山附近、准葛尔盆地、柴达木盆地、南疆盆地固沙农牧区、坝上高原、内蒙古西部荒漠半荒漠草原等生态系统脆弱区域,森林面积增长放缓,草地面积减少,荒漠面积增加,防治草地沙漠化仍为未来工程实施的重点。