遥感与GIS支持下近十年中国草地变化空间格局分析

以遥感与GIS为技术支撑 ,动态监测我国草地资源近十年的变化情况 ,为草地资源的可持续利用与管理提供科学依据。近十年来 ,我国的草地资源变化在空间上有明显的地域差异。表现为草地变耕地主要分布于我国的东北三省 ,与内蒙古的东部地区 ;草地变为城镇交通用地在很大程度上与区域的人口、经济发展有联系 ;草地变林地分布主要集中于沿海地区 ;草地退化集中于内蒙古、新疆、青海。草地变化虽然与自然条件有关 ,但人类活动对草地变化有很大影响。同时草地的退化对我国的生态环境 ,尤其是北方将产生不良的作用 ,在一定程度上制约区域经济发展。

基于多源数据的近40年黄河上游地区草地变化特征

草地不仅是黄河上游畜牧业发展的关键依托,而且其变化会对黄河上游水源涵养能力产生深远影响。探究黄河上游近40年草地植被的时空变化规律和突变特征,对其草地生态系统的治理和保护具有重要现实意义。本研究首先从13个常见的土地利用/土地覆盖(LULC)数据集中,提取了黄河上游地区的草地面积进行精度评价,再对精度最高的LULC数据集以及NDVI数据集,应用趋势分析法、累积距平法、M-K突变检验法和BFAST法分析黄河上游草地面积和NDVI的趋势变化和突变特征。结果表明:1)不同的LULC数据集在黄河上游区域表现出较大的差异性,其中CLUD-A数据集可以较为真实地反映黄河上游草地面积的变化特征。2)近40年间,黄河上游草地总面积呈现非显著(P>0.05)减小趋势;空间栅格尺度上,草地面积在黄河上游93.6%的区域保持不变,在西部和东部的少部分区域呈现减小趋势;5.4%区域的草地面积发生突变,且70%以上突变区域在突变后保持减小趋势;2001年是草地面积突变的关键年份。3)针对NDVI的分析显示,在黄河上游草地分布区域中,50.1%的区域呈现NDVI显著(P<0.05)增加趋势,集中在黄河上游的东北部、东南部和西南部地区;10.9%区域的NDVI发生突变,且75%的突变区域在突变后呈现增长趋势,2005年是NDVI突变的时间节点。综上可知,近40年间,在人类活动和气候变化的综合影响下,黄河上游西部和东部部分地区的草地面积和NDVI趋势变化较为明显,2001-2005年是两者突变的关键时间段;整体而言,黄河上游地区的草地面积呈现非显著减小趋势,草地生长状态往好的方向发展。

浑善达克沙地牧户经营与草地变化的实证分析

本文以浑善达克沙地牧户调查数据为基础,在草地畜牧业可持续发展理论指导下,通过对牧户经营现状以及草地变化状况的实证分析,明确了牧户经营基本特点、经营收入支出构成与草地资源变化特征,并提出调整畜种结构,适当增加牛的饲养比重;科学管理,提高牲畜出栏率;加强牲畜改良,提高良种比率;完善草畜平衡制度,加强监督、执法力度等对策。

基于NOAA-AVHRR的黄河源地区草地变化与人文因素作用分析

利用1992-2000年NOAA-AVHRR数据,研究了黄河源地区草地变化的过程和模式。同时,通过对1992-2000年社会经济数据的分析,对黄河源地区人类活动的强度进行了相应的探讨。结果显示,在1992-2000年间,黄河源地区的人类活动不断加剧,而草地面积明显减少。对两者的相关性分析表明,草地的变化与人口密度、非农业人口数量及地方财政收入之间具有不同的线性相关关系。总体而言,人类活动的加剧是影响黄河源区草地变化的一个重要驱动因素。

锡林郭勒盟草地变化监测及驱动力分析

综合利用RS和GIS技术,结合2000~2013年长时间序列遥感影像数据,对锡林郭勒盟的草地变化进行了监测与分析,并从土地利用、气象条件、人类活动等多方面,利用地理相关分析等地统计分析方法,开展了草地变化驱动力分析.结果表明:2000~2013年间,锡林郭勒盟的草地质量总体上得到改善,约有4.04%的区域发生变化,变化区域中大部分属于显著或微弱增加,仅有约3.93%的变化区域退化比较明显,它们主要集中在辖区从东北向西南的中部地区,尤以苏尼特左旗东南部、锡林浩特市中部以及西乌珠穆沁旗东北部退化严重.通过相关分析发现,研究区域内草地变化与气温的相关性不显著,而与降水和人类活动的相关性显著.在上述草地退化比较严重的苏尼特左旗东南部?锡林浩特市中部以及西乌珠穆沁旗东北部地区,气温和降水的变化对草地年NDVI最大值的变化均没有显著影响(P>0.1);但除苏尼特左旗东南部外,锡林浩特市、西乌珠穆沁旗辖区内的草地退化区域皆分布在矿区8km的缓冲区内,尤其是西乌珠穆沁旗辖区内,矿区内部的草地出现了严重退化.相关的结论可服务于锡林郭勒草原生态保护监管等管理决策工作,同时相关的技术方法也可为其他区域生态变化的监测与分析提供借鉴和参考.

气候变化和人为活动在宁夏草地变化中的相对作用

气候变化和人为活动是草地生态系统退化或恢复过程中的两大驱动因素。选取植被净初级生产力(NPP)为衡量指标,利用改进的Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型、Thornthwaite Memorial模型以及残差趋势法分别计算了宁夏草地实际净初级生产力(ANPP)、潜在净初级生产力(PNPP)和人为活动影响的生产力(HNPP)及其变化趋势,定量评估了2001—2019年气候变化和人为活动在宁夏4种类型草地(温性草甸、温性草原、温性荒漠草原和温性草原化荒漠)动态变化中的相对作用。结果表明,2001—2019年宁夏草地实际净初级生产力增加的面积占宁夏草地总面积的97.84%;全区草地潜在净初级生产力均表现为增加趋势,表明气候变化有利于植被恢复。草地恢复过程中,气候变化引起的草地恢复面积占草地恢复总面积的61.68%,气候变化和人为活动共同作用引起的草地恢复面积占38.32%;人为活动是导致草地退化的绝对主导因素。4种类型草地动态变化的驱动因素存在差异,气候变化是促进温性草甸(68.94%)和温性草原化荒漠(70.51%)恢复的主导因素,气候变化和人为活动共同作用是促进温性草原恢复的主导因素(62.30%),温性荒漠草原的恢复是气候变化和人为活动共同作用的结果(97.93%)。水热条件好转,尤其是降水增加是宁夏草地恢复的主导气候因子,生态保护政策的实施是促进草地恢复的主要人为因素,对草地的不合理利用是导致草地退化的主要人为因素。

盐池县草地动态变化对生态系统服务价值的影响

草地兼具生产、生活和生态功能,人类活动对草地利用产生影响的同时,必然造成生态系统变化,影响生态系统服务供给水平。以宁夏盐池县为研究区,定量评估2000—2020年草地动态变化对生态系统服务价值的影响,揭示生态系统服务对草地动态变化的响应。结果表明:(1)研究时段内草地整体呈好转态势,草地动态变化以不同覆盖度草地和草地与非草地之间的正向演替为主,分别占盐池县总面积的14.32%和9.78%。(2)草地动态变化对区域生态系统服务价值的影响以增加为主,且不同等级草地变化引起的服务增加-价值增加为主要增长类型,占总增加量的60.21%。服务价值的减少则以草地与非草地之间的变化为主,占减少量的79.13%。(3)盐池县草地动态变化引起的生态系统服务价值变化存在显著的空间异质性,西北部为不同覆盖度等级草地变化引起的服务增加-价值增加区域,而东南部以草地与非草地变化引起的服务增加-价值增加为主、非草地与草地服务减少-价值减少类型为辅。研究揭示了禁牧草地动态变化对生态系统服务及其价值的影响,对农牧交错带草地资源管理有一定的参考价值。

近20 a新疆北疆天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系

【目的】研究新疆北疆1998~2018年天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系,为退化草地的生态修复提供技术支持。【方法】基于多年连续的MODIS–NDVI产品数据和气象数据,利用像元二分模型对近20 a新疆北疆天然草地覆盖度进行反演,分析该区域草地植被覆盖度的时空变化及与温度、降水相关性,研究北疆天然草地植被覆盖度与气象因子的关系。【结果】(1)近20 a来,北疆天然草地植被覆盖度总体上呈现为中部和东部较低,北部、西部和南部较高的空间分布趋势。(2)天然草地变化率呈增加趋势的占比为57.51%,天然草地变化率呈降低趋势的占比为42.49%。(3)近20 a来,北疆天然草地植被覆盖度与年均降水量呈正相关的比例为81.27%,呈负相关的比例为18.73%;北疆天然草地植被覆盖度与年均气温呈负相关性所占比例为39.48%,呈正相关的比例为60.52%。【结论】新疆北疆天然草地植被覆盖度与年均降水量的相关性高于年均气温。

基于ESDA的京津冀地区草地变化空间分异

论文以县域为基本研究空间单元,借助GIS软件与Geoda空间统计分析软件,利用ESDA方法,对京津冀地区县域草地资源数量变化的总体与局域空间差异进行了分析。结果表明:①1980—2000年京津冀地区草地动态变化系数的Global Moran’s I为0.184 4,α=0.05时呈显著的空间正相关,草地变化呈现出较明显的空间集聚特征;②时段Ⅰ(1980—1995年)到时段Ⅱ(1995—2000年)的全局Moran指数有所增加,表明草地变化在空间分布上集聚的趋势在增强;③各县域Local Moran’s I的Grid图反映了京津冀地区草地变化在局域空间上的均质性,尤其是高值区域与低值区域的集聚特征十分显著;④LISA集聚4种类型中,正相关的"H-H"类型区、"L-L"类型区占主体部分,二者约占总数的70%以上,其中,在时段Ⅱ,"H-H"关联的县域主要聚集在西北部山区,而中部的平原区域则表现出明显的"L-L"关联特征。

江河源地区草地植被变化特征及水土保持功能评价

利用青海省江河源地区河南、曲麻莱、甘德3个牧业气象观测站1995-2004年的定位观测资料,从牧草生育期、高度、产量和种群结构4个方面分析了青海江河源地区的草地变化特征,结果表明：由于牧草的返青期和枯黄期发生变化,使得江河源地区的牧草生育期延长了3-5 d。综合分析江河源地区牧草高度、产量和种群结构发现,长江源区的曲麻莱牧草退化趋势和程度较小,而河源区的牧草均呈现一定的退化趋势,尤以河南显著。通过分析由植被覆盖度换算得出的草地水土保持系数发现,从东往西呈现逐渐减小的趋势,低值区出现在玉树州的治多县,高值区出现在黄南州的河南县。久治县、班玛县、甘德县、河南县和泽库县草地水土保持功能较好,治多县为差区,其他地区为较差区。

三江源中东部地区1990-2008草地覆盖度变化遥感估算与分析

以中国三江源称多、玛多、玉树、曲麻莱、治多、杂多、囊谦、达日等县部分地区为草地变化研究区,利用20世纪90年代初期、2008年两个时期TM影像,结合实地测量盖度、地面光谱信息以及GPS技术,建立了监测草地植被变化的重要指标——植被盖度的定量反演模型。将两期影像进行比较,监测研究区草地植被变化的时空变化规律。将模型预测的植被盖度与2008年实地调查的结果进行相关性检验与精度验证,相关性达到0.84,平均精度为80.18%。用光谱分解分析法得到的盖度分布结果与本文结果做精度验证,精度为77.46%。分析研究结果,较符合已有研究成果和草地保护区建设规律,表明了方法的有效性。两个时期三江源部分县的草地监测结果表明:该研究区部分地区草地是退化的,但也有部分地区草地正在恢复。研究区0.16%严重退化,11.40%中度退化,31.89%轻度退化,56.55%处于不同程度的草地恢复中。草地恢复区与轻度退化区位于三江源自然保护区内,国家自然保护区建设起到了一定效果。

三江源草地总生物量对未来气候变化的响应

以青海省三江源为研究区域,利用2005-2016年间采集的2 055个草地野外监测数据校正并构建了适用于该地区的DNDC (denitrification–decomposition,反硝化–分解)模型参数库。通过模拟三江源草地总生物量在两种不同代表性浓度路径(RCPs)气候情景下的时空变化,探究了气候因子对草地总生物量变化的影响,并分析了三江源不同区域草地应对未来气候变化的放牧利用对策。研究结果表明:1)草地总生物量的模拟值与实测值呈显著的线性相关(R^(2)=0.690, RMSE=96.414 g·m^(-2),P <0.001),模型结果能够较好地解释实测数据。2)两种气候情景对比,RCP 8.5气候情景下温度增幅要高于RCP 4.5的气候情景,而降水量增幅则低于RCP 4.5的气候情景。3)在RCP 4.5和RCP 8.5两种未来气候情景下,研究区草地总生物量均呈显著下降趋势,总生物量模拟值分别下降了16.91%~18.51%和23.82%~26.44%。气候变化是导致草地总生物量变化的主要因素,草地管理应积极应对潜在的气候变化并制定相应对策,保障草地资源的可持续发展。

内蒙古地区草地类型分布格局变化及气候原因分析

利用内蒙古自治区48个气象观测站点50a(1962-2011)的月平均气温和降水量观测数据,基于Holdridge模型计算内蒙古气候区划指标划分不同类型草原区,模拟内蒙古草地类型50a的变化趋势。结合实际草地类型分布图,分析不同草原区1962-2011年的气候变化特征,并探讨气候变化对草地类型分布的影响。结果表明:内蒙古典型草原区的东部区域、荒漠草原区和草原荒漠区均属高温地带,而森林草原区和典型草原区的大部分区域属低温地带。50a间内蒙古草原区气温具有显著上升趋势(P<0.05),各类型草地区的年平均气温均在1990年左右发生突变,同年呈显著升高趋势,而生长季气温在1995年左右发生突变,并于2a后呈显著升高趋势。内蒙古草原区降水分布格局具有明显的地带性,由西至东降水量递增且梯度差异明显。年降水量变化趋势表现为,森林草原区自1997年开始显著增加,至2002年回落;典型草原区自1992年开始年降水量显著增加,至2006年回落(P<0.05);荒漠草原和草原荒漠区年降水量变化趋势不显著。生长季降水量的变化则表现为,森林草原和典型草原区在研究期内呈小幅减少—小幅增加—小幅减少趋势,其它类型草地降水变化与年降水量趋势一致。总体上,内蒙古草原区的降水变化,森林草原和典型草原区具有较大波动性,荒漠草原区于近年产生少许变动,而草原荒漠区相对较稳定。1962-2011年气温和降水量变化导致森林草原区面积在前30a呈增加趋势,后20a呈减少趋势;荒漠草原和草原荒漠区的边界逐渐向东扩展,典型草原区也将扩展至部分森林草原区域。总之,研究期内内蒙古草原区降水量在后期减少、气温持续升高,由于蒸散量加大可能导致土壤干旱,从而影响内蒙古草地生态系统分布格局的变化。

2001年～2015年伊犁河谷草地植被覆盖度时空变化特征

基于MODIS NDVI数据,利用像元二分模型反演植被覆盖度,结合DEM数据及差值分析方法对伊犁河谷2001年~2015年草地植被覆盖度的时空变化特征进行了研究.得出如下结论:1)受持续畜牧超载及气候条件恶化影响,2001年~2015年伊犁河谷草地盖度持续降低,15a内全区草地平均盖度降低11.09%,90.04%草地的植被盖度出现不同程度的降低,但主要为降幅<0.10的轻度降低,1 000~2 250m海拔范围平均降幅最大;2)草地盖度变化主要表现在高覆盖草地持续减少,以及盖度降低草地的面积增大和降幅增高,并空间上逐步向高海拔区域延展.3)得益于草地保护政策的实施,2010年~2015年植被盖度降低速度明显减慢,但其降低总趋势未有改变.

四川甘孜州2005年-2015年草地长势变化及其影响因素分析

甘孜州是四川省重要牧场之一,草地变化影响着当地的生态环境和经济发展。这里以植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)为指标评价甘孜州2005年-2015年草地的长势变化,采用综合自然植被净第一性生产力模型和残差分析法定量评估气候和人类活动因素对草地变化的相对贡献,在此基础上分析气候因子和高程与NPP的年际变化及空间分布规律上的相关性。结果表明:(1)研究区2005年-2015年NPP平均为286.6g C/m2,NPP变化具有波动性,草地整体上呈现缓慢退化的趋势;(2)气候、人类活动以及两者综合作用对草地变化的相对贡献率分别为26.5%、61.1%和12.4%,人类活动是草地退化的主要驱动力,气候和人类活动是草地恢复的主导因素;(3)年均温度、日照时数与NPP变化呈正相关,高程、降雨与NPP变化呈负相关,其中年降雨量对NPP年际变化的相对影响最大。

遥感与GIS支持下的中国草地动态变化分析

运用GIS和RS技术 ,以LandsatTM为数据源 ,监测我国草地资源的变化情况。研究表明 ,我国草地总面积增加 ,其中 ,高覆盖度与中覆盖度草地面积增多 ,但低覆盖度草地面积减少。而且南北方有差异 ,南方的草地面积变化较小 ,北方草地面积减少程度大 。

阿勒泰地区草地生产力变化及对策

通过遥感技术、地理信息技术和地面实地调查技术的结合运用,将阿勒泰的历史资料(1985年前草地类型图、草地等级图、放牧利用图)与2002年遥感影像资料、野外测产资料进行对比分析,确定了阿勒泰地区可利用草地系数、可食牧草系数、草地利用系数,建立了各季节牧场产量模型,计算出阿勒泰地区的产草量、理论载畜量、季节牧场载畜量和草地分级资料,对理论载畜量、临界载畜量和实际载畜量进行了对比分析,提供阿勒泰地区草地生产力变化的信息和相关对策。

利用NOAA/AVHRR监测青海省草地生产力变化的研究

青海省地处青藏高原, 生态环境脆弱。近20年来, 由于气候变化和人类活动的共同影响, 生态环境, 特别是草地资源发生了较大的变化。利用美国地球资源观测系统数据中心探路者数据库(Pathfinder Data Sets)1981—1999年间的 NOAA/AVHRR NDVI资料序列, 分析了青海省近 20 年来草地生产力变化的时间特征及地区差异性。

1980—2020年克鲁伦河流域草地的时空变化

[目的]分析克鲁伦河流域草地时空变化特征,对比分析中蒙两国草地变化规律,以期推动地方生态环境保护与建设,为跨境草原的可持续发展提供科学参考。[方法]以克鲁伦河流域为研究对象,基于面向对象的随机森林分类方法对Landsat系列影像进行信息提取,获得1980—2020年克鲁伦河流域5期土地覆被数据,并通过草地动态度模型、草地变化转移矩阵、质心模型及相关性分析的方法对比分析中蒙两侧草地变化及其驱动因素。[结果](1)1980—2020年克鲁伦河流域草地整体呈减少趋势,共减少486 km^(2),其中中国一侧草地增加130 km^(2)(0.88%),裸土地的转入是草地面积增加的主要原因;蒙古国一侧减少616 km^(2)(0.61%),主要转化为裸土地和耕地;(2)克鲁伦河流域草地质心向东北方向移动1.6 km。[结论]克鲁伦河流域草地退化的是自然因素和人为因素协同作用的结果,但从其面积转移来看,人类活动是导致其退化的直接原因。

松嫩平原西部草地植被覆盖变化人文影响因素定量研究

将研究区划为8个自然条件相对均一的土地单元,然后根据ETM遥感影像解译及实地考察的结果,确定受人为干扰草地和未受人为干扰草地的范围。利用2001-2005年生长季MODIS ∑NDVI数据,分析研究区草地植被覆盖状况,并计算相对干扰指数。结果表明：生长季未受人为干扰草地的植被覆盖明显高于受人为干扰草地的植被覆盖,第6、第7单元的相对干扰指数较大说明这两个单元草地植被覆盖变化生长季受人为因素影响较严重。