水生植被生长特征对渠道水动力学影响研究

为研究渠道水生植被特征对渠内水力特性影响,设计了渠道模型试验,探讨了植被生长间距、入渠流量等因素影响下渠道水位、流速变化。试验表明,入渠流量对渠内断面水位变化特征影响较小,但植被生长间距特征会改变渠内断面水位变化,在间距为10~15、20~30、35~40 mm 3个区段具有不同的水位变化趋势。入渠流量愈大,则水位愈高;但植被生长间距愈大,则渠内水位愈低。当植被生长间距不超过25 mm时,渠内流速变化具有增、降阶段,而在间距为30~40 mm时流速较稳定。植被生长间距愈大,则流速愈高。研究认为渠内水生植被应控制其分布密度与间距,以降低水生植被对渠内动水势能的影响。

COVID-19疫情期间人类活动减少对植被生长的影响

2020年初COVID-19疫情期间人类活动减少,对于各地植被的生长状况造成了不同程度的影响。本文利用2015—2020年MOD13Q1影像分析哈尔滨、北京、武汉、广州及纽约的NDVI时空变化特征。通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendell的检验数据来分析NDVI空间上的变化特征,并结合对应的气温和降水数据分析其相关影响,利用残差分析研究人类活动减少对各地区植被生长状况的影响。研究表明:(1)从时间变化上来看,除纽约外,其余城市NDVI值均较上一年增加。(2)从变化趋势上来看,除广州植被改善的区域小于植被退化的区域外,其余城市均大于植被退化的区域。(3)从气温降水方面分析,只有哈尔滨与气温正相关,其余城市均为负相关;只有广州与降水呈负相关,其余城市均正相关。(4)通过残差分析,北京、武汉、广州人类活动的减少对植被的生长状况起促进作用;而哈尔滨、纽约人类活动的减少可能没有对植被的生长产生正面影响。

气象因子与地表植被生长相关性分析

降水和气温是影响地表植被覆盖状况的两个重要的气象要素 ,地表植被的生长对它们的响应又存在一定的滞后效应。利用我国 334个气象台站和 1 982～ 1 994年 NOAA- AVHRR卫星数据 ,通过相关分析研究了我国 4～ 7月份各气候区域降水和活动积温对地表植被的影响。结果显示 ,不同的气候区域和月份 ,降水和积温对地表植被的作用程度明显不同 ;前期降水和活动积温对植被作用的有效时间尺度也分布不均 ,并与土壤质地类型分布有关 ,因此 ,通过某一固定时间尺度的降水或活动积温不能准确的预测大区域地表植被的生长状况。

基于MODIS的中国陆地植被生长及其与气候的关系

基于MODIS 2000-2005（缺2004年）5a每8d的GPP资料，分析了中国陆地植被生长特征，讨论了我国气候因子（温度、降水以及辐射）对同期植被生长的影响。研究结果显示，中国陆地植被的年均GPP分布范围在0-3252．6gC·m^-2·a^-1之间，5a平均值为491．1gC-m^-2·a^-1；年均GPP最大的地方主要分布于云南南部、海南、台湾以及东南沿海部分地区，最小值主要出现在青藏高原、新疆以及内蒙古西部等高寒、干旱地区。温度是影响同期我国陆地植被生长的主要因子，其次为降水，辐射对我国陆地植被的影响比较小，主要影响区域在华南地区。陆地植被GPP与温度和降水的相关系数在我国表现为自北向南逐渐减小的分布特征，与对应气候因子的分布呈反向关系；而GPP与云量的相关系数则自北向南逐渐增大。

西藏藏北高原典型植被生长对气候要素变化的响应

选取西藏藏北高原西部高寒草原植被、中部高寒草甸植被及东南部高寒灌丛草甸植被3种藏北地区最典型的植被类型,结合临近3个气象观测站的资料,分析这3种典型植被类型地区1999—2001年旬平均气温、旬总降水量和SPOT VEGETATION卫星10 d最大值合成归一化植被指数(NDVI)变化特征以及3种典型植被基于SPOTVEGETATION NDVI的生长变化对旬平均气温和旬总降水量两个主要气候要素变化的响应关系。结果表明:藏北地区降水资源的空间分布特点是东南部向西北部逐渐减少,气温则由南向北逐渐递减,与降水资源分布相反,蒸发量西部高,东部低;SPOT VEGETATION NDVI能够较为准确地反映3种典型植被生长变化特征,所反映的植被返青期和枯黄期等重要植被生长阶段与由积温计算的植被生长特征基本一致;藏北地区基于SPOT VEGETA-TION NDVI的植被生长变化与气温的相关系数明显高于与降水的相关系数,其中以那曲为代表的高寒草甸植被的NDVI与旬气温和旬降水总量的相关系数最大,分别为0.81和0.68,表明藏北地区由于海拔高,气候寒冷,气温对该地区植被生长的影响明显高于降水的影响,即该地区植被生长变化对气温的响应程度明显高于对降水的响应程度,是植被生长的限制性因素;不同植被类型对气温和降水两个要素的响应程度大小依次是高寒草甸、高寒灌丛草甸和高寒草原。

风电场对草地植被生长影响分析——以内蒙古灰腾梁风电场为例

利用2000~2014年的MOD13Q1-NDVI数据,对内蒙古灰腾梁风电场及该电厂50 km缓冲区内的植被生长情况进行了分析。结合气象数据,重点探讨了风向对植被生长的影响。与2000~2008年风电场建设完成前植被生长相比,2008年后风电场运行对植被的生长产生了明显的影响,但影响范围和强度是不均匀的,结果表明：1风电场运行对风电场区域内/外植被的影响机制是不同的,风电场区域内不利于植被的生长,而上/下风区域却有利于植被的生长;2相对于风电场建成前,风电场建成后的2008~2014年缓冲区和风电场区域植被恢复比例分别上升了26.66%和13.14%,但上风区域却上升了51.83%,下风区域上升了41.07%。可见风电场上/下风区植被恢复比例,尤其是上风区植被的恢复比例要远高于其它区域;3距离风电场中心30~40 km的上风区很可能是受风电场影响最为明显的区域。

三江源区近30年植被生长动态变化特征分析

三江源区为长江、黄河、澜沧江提供了丰富的水资源,其地表植被状况与我国水安全和生态安全密切相关。由于所使用的数据时间序列长度有限,以往研究缺乏近30年整体视角的连续时间序列研究,也很少分析多时段变化趋势的持续性。为此,本文利用最新发布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g数据集,采用多个嵌套时间序列的分析方法,在多个空间尺度上,研究了近30年来三江源区各季节植被活动的变化趋势和过程。研究表明,1)三江源区生长季和各季节NDVI在近30年均呈增强趋势,春季植被变化具有明显的阶段性,1998年前后NDVI分别呈显著增加、减少趋势。2)生长季、春季和夏季NDVI的增加随时段延长而趋缓,尤其是春季减缓迅速甚至停滞,而秋季植被活动持续增强。3)尽管区域尺度生长季、春季和夏季NDVI变化趋缓,但在像元尺度显著变化的区域范围却多呈增加趋势。4)不同植被类型显著变化的季节、时段存在差异。针叶林和灌丛NDVI主要在春季前几个时段增加显著,荒漠、草甸的增加主要集中在春季、夏季前几个时段。5)各季节NDVI在14个时段增加趋势持续性的差异,引起各季节对生长季植被活动变化贡献的变化。总的趋势是,前几个时段,春季NDVI变化较为剧烈,夏季NDVI的贡献最大,而随时段延长,逐渐过渡到秋季NDVI变化幅度、变化量最大,夏季次之。

基于NOAA NDVI的植被生长季模拟方法研究

在近几年里,大尺度的植被生长季监测已经成为全球气候变化研究中的一个重要科学问题。NOAA/NDVI数据为研究植被生长季时空变化规律提供了重要手段。文章综述并分析比较了基于NDVI估测植被生长季开始、结束、长度等特征参数的方法:NDVI阈值、时间序列分析、物候期的频率分布型与NDVI相结合、主分量分析、利用曲线进行拟合等方法。受不同因素影响,各方法有不同的应用局限性,因此,在以前研究的基础上,利用较常用的四种方法:阈值法、滑动平均法、最大变化斜率、曲线拟合模型模拟了锡林浩特1991～1999年的草原生长季,最后利用野外实测的草原返青期验证了监测结果。结果表明:与地面观测数据相结合,基于阈值可得到较好的草原返青期;基于曲线拟合模型能适用于大尺度上的植被生长季变化监测,但存在问题是拟合曲线很难接近于实际曲线,因此,需要进一步研究的内容是选择合适的曲线估测模型,监测不同植被类型生长季的年际变化规律。

利用NOAA NDVI和MSAVI遥感监测中国北方不同纬度带植被生长季变化

将中国北方13个省按纬向划分为5个区域：32°～36°N（区域Ⅰ）、36°～40°N（区域Ⅱ）、40°～44°N（区域Ⅲ）、44°～48°N（区域Ⅳ）和48°～52°N（区域V），然后利用Savitzky—Golay滤波算法平滑了1982～1999年NOAA／AVHRRNDVI和MSAVI时间序列影像，基于经验正交函数（EOF）分析提取了不同区域植被NDVI和MSAVI主分量，估测了1982～1999年中国北方不同纬度带的植被生长季开始、结束和长度，最后对1982～1999年不同区域的生长季参数进行了线性拟合，分析了不同区域的植被生长季变化趋势．研究表明，不同纬度带的植被生长季开始日期均表现出不同程度的提前趋势，区域Ⅳ的植被生长季开始提前趋势最大；生长季结束日期呈现推迟的趋势，区域Ⅱ的植被活动结束日期的推迟趋势最大，而区域Ⅲ最小．整个生长季长度呈延长趋势，延长日期在10d以上．

黄土丘陵沟壑区土壤水分环境及植被生长响应--以燕沟流域为例

调查了黄土丘陵沟壑区燕沟流域刺槐（Robinia pseudoacacia）林地、辽东栎（Qwrcw liaotungensis）林地、荒草地、农地等不同植被类型条件下7种地类的土壤水分环境，分析不同植被类型对水分环境的生长响应。结果认为，各地类均存在一定程度的水分亏缺，亏缺量由大到小依次为：阳坡刺槐林地991．57mm、阳坡荒草地941．21mm、阴坡刺槐林地866．53mm、阳坡辽东栎林地815．89mm、阴坡荒草地790．27mm、阴坡辽东栎林地745．20mm、农地325．55mm。土壤水分的交换深度农地达320cm，阴坡荒草地为240cm，阴坡辽东栎林地为200cm，阴坡刺槐林地和阳坡辽东栎林地均为160cm，阳坡荒草地为140cm，阳坡刺槐林地为120cm。试验期间，林地、荒草地和农地分别约有10％、14％、30％的降水储存于土壤中，林地、荒草地600cm深土壤水库可利用水量62．6～309．0mm，与农地728．6mm相比土壤水库的调节能力很有限。受林木耗水量和土壤供水能力的双重影响，阳坡刺槐林枯梢现象严重，有整株枯死林木；阴坡刺槐林有明显的枯梢，但没有整株枯死的林木；辽东栎林也存在枯梢现象，但较刺槐林轻微，林木生长仍然十分旺盛。人工林地植被较高的截留和蒸腾耗水是造成土壤干燥化的主要原因，在植被建设中应遵循区域植被的演替规律，以水定植，尽量选择低耗水的适生乡土树种，采取自然修复为主、人工栽植为辅的措施，同时实施好水土保持措施。黄土丘陵区天然辽东栎林是当地植被演替的顶级群落，林地土壤的干燥化是黄土高原气候整体趋于旱化造成的，并不是人为干扰导致植被过度耗水造成的，这种土壤干燥化不宜归属于干层的范畴。判别土壤干层应以当地稳定天然植被群落的生物量水平和土壤水分状况为基准。

黑河下游河岸绿洲区包气带土壤水分与植被生长状况的研究

黑河下游荒漠平原区近年来由于河水流入量的持续减小,致使依赖河水补给来源的地下水呈减少趋势,造成区域性地下水位下降,从而引起一系列生态环境问题.通过研究黑河下游河岸绿洲区非饱和带的含水量、地下潜水埋深、土壤类型结构等与河岸绿洲植被生长状况之间的关系,发现土壤结构、地下水位埋深和土壤盐分是决定研究区植被生长状况的3个主要因素,而土壤结构是不可改变的,土壤盐分又与地下水关系密切,因此,地下水是极端干旱区植被生长状况的决定因素.

藏北高原气候变化与植被生长状况

概述了近年来对西藏藏北地区气候变化与植被生长状况的研究进展。总结发现,藏北的那曲地区总体在向暖湿方向发展,有利于植被生长和生态环境的改善;阿里地区则有暖干化发展趋势,对牧草的生长有不利影响。诸多气候因子——最低气温、水汽压、平均气温、最高气温和降水量等对植被生长均有一定的影响。对藏北高原植被变化的研究表明,牧草都呈现出退化趋势,导致草地退化的主要因素,除自然天气气候因素外,人类活动不可忽视。

1982～1999年我国东部暖温带植被生长季节的时空变化

利用1982～1996年5个站点的植物群落物候观测数据和物候累积频率拟合法,划分各站逐年的植被物候季节,并确定各季节初日对应的当地归一化差值植被指数(NDVI)阈值。在此基础上,通过对物候站各年NDVI曲线的年型聚类分析和区内所有像元逐年NDVI曲线的空间聚类分析,实现植被物候季节的时空外推估计,从而得到我国暖温带落叶阔叶林地区1982～1999年植被物候季节初日和生长季节长度的时空格局。结果表明,多年平均的植被物候季节初日和生长季节长度呈现出主要随纬度和海拔高度变化的空间格局。在这18年中,整个区域的物候春季初日以提前为主,且以华北平原提前的趋势最为显著;夏季、秋季和冬季初日以推迟为主,也以华北平原推迟的趋势比较显著;因此,华北平原植被生长季节呈显著延长的趋势。本文揭示的植被物候季节初日的趋势变化与华北地区各季节气温的趋势变化基本吻合;植被生长季节的趋势变化特征与欧洲单种植物物候生长季节,以及欧亚大陆和我国温带遥感植被生长季节的趋势变化基本一致,但植被生长季节初、终日期和长度的趋势值明显大于后者,表明该地区植物物候对于气候变暖的响应更加敏感。

人为干扰活动对黄河三角洲滨海湿地典型植被生长的影响

为明确人为干扰活动对黄河三角洲滨海湿地植被生长的影响,在黄河三角洲选择受到不同人为干扰程度影响的 4 个研究区(一千二管理站、东营港、五号桩和现黄河入海口),对各研究区内主要植被的株高、密度、盖度、地上生物量、碳氮含量和碳密度等进行测定,并利用主成分分析方法对影响植被生长的关键环境因子进行了分析,以期为黄河三角洲湿地的保护、管理和修复提供有利参考。结果表明,人为活动对黄河三角洲植被生长具有较大影响,表现为人为干扰轻微的黄河入海口地区植被生长状况良好,其中芦苇(Phragmites australis)群落的株高、密度、地上生物量及盖度分别高达(103.0±7.81) cm、(584.11±12.3) plant m 2、(891.32±65.92) g m 2和 98%。与之相反,人为干扰严重的东营港地区,芦苇群落消失,碱蓬(Suaedasalsa)和柽柳(Tamarix chinensis)群落也呈现出零星分布的状态,密度分别为(2.5±0.71) plant m 2和(1.0±0.0) plant m 2。主成分分析结果表明,影响现黄河入海口地区植被生长的关键环境因子是水盐梯度,而在一千二管理站、东营港和五号桩地区影响植被生长的关键环境因子发生了变化,且不同研究区影响植被生长的关键环境因子不同;在人为干扰活动轻微的黄河口研究区,植被化学计量比(碳氮比)相对稳定,而在干扰严重的区域,植被化学计量比变异性较大,这可能是植被对环境的一种适应机制。

黄土丘陵沟壑区农林草地土壤热量状况及植被生长响应——以燕沟流域为例

利用CoupModel模型模拟了黄土丘陵沟壑区燕沟流域刺槐(Robinia pseudoacacia)林地、辽东栎(Quercus liaotungensis)林地、荒草地、农地等7种土地类型的土壤热量状况,分析了不同植被类型的潜热通量、感热通量、土壤热通量以及植被生长对土壤热量的响应。结果表明,农地潜热通量较小,林地和荒草地潜热通量较大,各地类潜热通量季节变化规律基本一致。潜热通量是黄土丘陵区土壤-植被-大气系统能量的主要支出项,占总净辐射的72.1%～81.4%以上;感热通量变化振幅相对较小,占总净辐射的16.4%～26.4%;土壤热通量仅占总净辐射的1.4%～2.4%,但直接影响土壤温度的变化速度和变化时间。试验地各地类地表温度随季节的变化趋势均呈单峰曲线型。2～7月份0～20cm平均土壤温度随累积土壤热通量的增大而升高,9月到翌年1月份0～20cm平均土壤温度随累积土壤热通量的减小而降低,但累积土壤热通量的变化滞后于土壤温度变化。同一植被类型条件下,阳坡土壤温度年变幅显著高于阴坡。在阴坡,0cm、10cm、20cm深土壤温度年变幅农地>阴坡荒草地>阴坡辽东栎林地>阴坡刺槐林地;在阳坡,阳坡荒草地>阳坡刺槐林地>阳坡辽东栎林地。阴坡刺槐林地、阴坡荒草地和农地0～20cm土壤温度达到5℃以上的时间比阳坡刺槐林和阳坡荒草地推迟1周左右,根系开始生长活动的时间也推迟1周左右;而阴坡辽东栎林地则晚于阳坡辽东栎林地5d左右,根系开始生长活动的时间也较阳坡辽东栎林晚5d左右。出叶时间阳坡刺槐林和阳坡荒草地植物比阴坡刺槐林、阴坡荒草地和阳坡辽东栎林的早1周左右,比阴坡辽东栎林早12d左右。

中国东部温带植被生长季节的空间外推估计

利用地面植物物候和遥感归一化差值植被指数（NDVI）数据，以及一种物候-遥感外推方法，实现植被生长季节从少数站点到较多站点的空间外推。结果表明：（1）在1982～1993年期间，中国东部温带地区植被生长季节多年平均起讫日期的空间格局与春季和秋季平均气温的空间格局相关显著；（2）在不同纬度带和整个研究区域，植被生长季节结束日期呈显著推迟的趋势，而开始日期则呈不显著提前的趋势，这与欧洲和北美地区植被生长季节开始日期显著提前而结束日期不显著推迟的变化趋势完全不同；（3）北部纬度带的植被生长季节平均每年延长1．4～3．6d，全区的植被生长季节平均每年延长1．4d，与同期北半球和欧亚大陆植被生长季节延长的趋势数值相近；（4）植被生长季节结束日期的显著推迟与晚春至夏季的区域性降温有关，而植被生长季节开始日期的不显著提前则与晚冬至春季气温趋势的不稳定变化有关；（5）在年际变化方面，植被生长季节开始和结束日期分别与2～4月份平均气温和5～6月份平均气温呈负相关关系。

欧亚大陆不同生态区植被生长对降水响应的季节变化规律

欧亚大陆是"一带一路"战略规划的核心区域,了解欧亚大陆植被生长对降水的响应机制是该战略顺利实施的科学与生态基础。采用1982—2015年的归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)和全球气象格点数据,通过计算偏相关系数,排除温度及日照辐射的共同作用,分析植被对降水的响应关系(R_(NDVI-Prep))在不同季节、不同生态区的分异特征。在夏季,R_(NDVI-Prep)为显著正相关的地区广泛地分布在35°—60°N之间的欧亚大陆干旱、半干旱地区以及南亚次大陆西北和南部地区;在春季和秋季,R_(NDVI-Prep)为显著正相关的地区分布则相对于夏季显得更为集中,某些显著相关的区域的边界和现有的生态区划边界有很好的一致性。使用17年为一个周期的时间滑动窗口,分析不同季节上R_(NDVI-Prep)从1982至2015的变化规律,发现夏季植被呈现对降水依赖的地区所处纬度要高于春、秋两季。中亚干旱、半干旱生态区的植被在春、夏两季对降水依赖较强;南亚次大陆西北部地区的干旱、半干旱及东南亚的雨林地区在夏、秋两季对降水依赖较强,且秋季的分布最为集中。以生态区为视角,对欧亚大陆的植被与降水的关系有了更为深入的了解,可以为不同区域应对和适应气候变化提供决策依据。

基于水分胁迫的植被生长模型的构建与应用

在广义水资源合理配置模型——WACM模型的基础上,根据植被生理原理构建了基于水分胁迫的植被生长模型,模型主要包括植被生长发育阶段模块、碳循环模块和水循环模块,适用于多种作物,是一个通用模型。使用文献资料对植被发育阶段的长短和植被干物质量、作物产量的变化范围进行验证,并且在徒骇马颊流域运用该模型模拟了水分胁迫条件下的多种植被的干物质量和作物产量,模拟结果比较理想。

2011-2016年挠力河流域植被生长季NDVI时空变化特征分析

基于2011-2016年生长季MODIS-NDVI数据,采用最大值合成法、均值法和变化趋势法研究了挠力河流域植被NDVI的变化特征。结果表明:2011-2016年挠力河流域生长季植被最大化NDVI均值总体呈上升趋势,植被覆盖变化趋势以改善为主,其中53.15%的区域植被覆盖状况得到改善,明显退化区域仅占0.37%。

六盘山自然保护区不同区域植被生长与气候变化的关系初探

研究了处于半干旱区的六盘山自然保护区不同区域植被生长与气候条件之间的关系。研究结果显示:六盘山自然保护区近40年来7～9月是一年中降水最多的时期,11月～次年2月平均月降水量在20 mm以下。近10年间3～6月相对湿度大减。这些因素使得六盘山植被区仅在六盘山和南区的阴湿区有较好植被保存,而中北部近于祼地;夏季在生长旺盛季,雨水充沛,温度适宜,森林和草原以及种植区的植被生长最好;秋季植被首先从北部退化,六盘山及东侧附近植被的季节性退化比西侧要晚。