基于多光谱数据与小型无人机的甘南草地非生长季植被覆盖度

草地非生长季植被是牲畜在冬春季节的主要饲料来源,研究非生长季植被对估算当地牧场载畜量有重要意义。本文以甘南州为研究区,通过小型无人机搭载相机获得60 m×60 m的草地非生长季植被数码照片,通过监督分类得到样地非生长季植被覆盖度数据。利用MODIS/Terra+Aqua双向反射分布函数和半球反射率产品MCD43A4,以及Landsat8 OLI影像数据,分别计算土壤耕作指数(soil tillage index,STI)、干枯燃料指数(dead fuel index,DFI)、归一化差异耕作指数(normalized difference tillage index,NDTI)等9种植被指数,通过分析不同植被指数与非生长季植被覆盖度之间的相关性,建立草地非生长季植被覆盖度回归模型,通过评价模型的精度来对比不同数据源估算草地非生长季植被覆盖度的能力,并筛选出甘南州草地非生长季植被覆盖度的最优反演模型,分析其空间分布特征。结果表明:1)Landsat8 OLI数据比MODIS数据更适合于甘南地区的草地非生长季植被覆盖度的反演;2)草地非生长季植被覆盖度估测的最优指数是NDTI,其线性模型为y=1432.074x–166.855(R2=0.407),是草地非生长季植被覆盖度最优反演模型;3)甘南州2018年4月–5月草地植被覆盖度总体西部高、东部低,大部分地区覆盖度介于20%~50%,仅有夏河北部、合作中部以及玛曲东南部少部分区域覆盖度小于20%,玛曲西北部覆盖度大于60%。本研究结果可为甘南州季节载畜量计算提供依据。

2000-2022年宁夏不同地理分区生长季植被覆盖度时空非平稳性特征

地表植被是土壤、水体与大气之间重要的连接物质。研究不同地理分区植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)时空非平稳性对区域生态环境保护与规划建设具有重要意义。基于MODIS13Q1 NDVI数据及其同期气象、地形、土壤、人类活动影响因子,明确不同地理分区FVC时空变化特征及其原因。结果表明:宁夏不同地理分区下的FVC差异显著,南部山区拥有较好的FVC水平。2000-2022年宁夏FVC呈现波动式增长趋势,南部山区FVC变化最为明显,平均增长速率为0.011/a。生长季多年平均空间格局分析说明宁夏高FVC主要集中在六盘山高山区、沿黄流域和清水河流域。23年间宁夏FVC低波动区域重点位于六盘山、沙坡头自然保护区、南华山以及吴忠市和银川市城建区域,中部干旱带高波动明显,Theil-Sen Median趋势分析显示南部山区增长趋势明显,引黄灌溉区有递减趋势,Mann-Kendall显著性检验说明宁夏越往南部FVC改善越显著,Hurst趋势进一步表明了南部山区和引黄灌溉区具有高持续特点,南部山区高山区、沙坡头自然保护区、甘城子以西、贺兰山石炭井、中宁县、贺兰县月牙湖乡等区域未来将维持稳定不变,沙坡头区香山一带反持续性显著,FVC有将会得到改善,贺兰山部分地区FVC较低且持续性较强有维持现状风险。宁夏不同地理分区FVC与影响因素时空非平稳特征明显,空间序列回归系数说明人类活动对FVC产生重要影响,时间序列回归系数说明了历史时期气候因素对FVC影响波动性大。该项研究可为宁夏不同地域生态保护、建设与可持续发展提供差异化对策提供参考。

高寒草地生长季/非生长季植被盖度遥感反演

植被盖度是刻画陆地生态系统植被覆盖的重要生态参量。以当雄县Landsat-8OLI为数据源,从10种常用植被指数中筛选出适合反演高寒草地生长季/非生长季草地植被盖度的植被指数,引入像元三分法确定端元特征值,通过不同植被指数基于像元二分模型反演植被盖度的对比分析,确定适合生长季/非生长季植被盖度最优植被指数,根据反演结果分析了研究区草地生长季/非生长季植被盖度的时空变化特征。结果表明:1)由可见光-近红外波段构建的植被指数适用生长季植被盖度反演,由短波红外构建的植被指数适用于非生长季植被盖度反演。2)基于MSACRI的像元二分模型适合非生长季植被盖度反演,基于NDVI的像元二分模型则最适用于生长季植被盖度的反演。3)研究区草地植被盖度随海拔增加呈现先增加后减少的单峰变化格局,草地集中分布于海拔4300~5100 m处。生长季植被盖度主要集中于20%~80%,非生长季绝大部分的草地盖度小于40%。研究结果可为草地生态系统碳存储、植被生产力、土壤侵蚀、生态水文等研究提供参考依据。

海河流域生长季植被覆盖度时空变化及驱动力分析

[目的]了解海河流域生长季植被覆盖度(FVC)的时空变化及其驱动力,以期为海河流域的生态保护、建设与可持续发展提供参考。[方法]基于MODIS NDVI遥感数据和同时期的18种影响因子,采用趋势分析法和M-K显著性检验分析了2001—2019年海河流域生长季植被覆盖度的时空变化特征;并利用地理探测器探讨了其空间分异特征与驱动力。[结果]2001—2019年海河流域生长季植被覆盖度总体呈显著上升趋势,线性倾向率为0.063/10 a,2011年之后增速减缓。空间分布差异明显,植被覆盖度总体较高,仅环渤海湾地带和一些城市区域植被覆盖率较低。改善区域的面积远大于退化面积,其中改善部分以极显著改善为主,占流域总面积的60.42%。海河流域生长季植被覆盖度的空间分布差异主要由林地比例和林草混合地比例所决定,解释力均在30%以上。对海河流域生长季植被覆盖度交互作用解释力最强的是林草混合地比例和农田比例。[结论]海河流域植被覆盖度总体显著上升,空间分布差异主要驱动力为林地比例和林草混合地比例。

腾格里沙漠南缘不同恢复阶段沙质草地植被的季节变化特征

植被的季节动态变化是陆地生态系统对气候变化最敏感且最直观的反映。在腾格里沙漠南缘,以紧邻的地带性植被荒漠草原为对照,选择流动沙地、半固定沙地、固定沙地作为沙质草地恢复序列,对比分析不同恢复阶段沙质草地植被盖度、物种多样性在生长季5-10月的动态变化特征,以确定开展沙质草地调查监测的恰当时间及数量指标,为沙质草地地面调查、遥感监测、恢复及利用提供依据。研究结果表明,腾格里沙漠南缘不同恢复阶段沙质草地的植被盖度和物种多样性明显不同,荒漠草原生长季的平均植被盖度与固定沙地接近,是流动沙地、半固定沙地的27.6和2.3倍;其Shannon多样性指数是流动沙地、半固定沙地和固定沙地的2.7、1.5和1.7倍。沙质草地的季节变化明显,植被盖度、物种丰富度、草本植物盖度均呈持续增加趋势,物种多样性均呈先降低后增加的趋势,9-10月是沙质草地调查的适宜时间。但是,不同恢复阶段沙质草地的季节变化程度及变化规律又明显不同,流动沙地植被盖度、草本植物盖度的季节变异系数最大,Gleason丰富度指数、多样性指数变异系数最小,荒漠草原植被盖度、草本植物盖度、多样性指数季节变异系数均低于流动沙丘,反映出恢复早期沙质草地的稳定性差。人工固沙植被建设促进了沙质草地的恢复演替,改变其季节变化特征,增强了其群落稳定性,但要继续推进固定沙质草地向地带性荒漠草原的恢复演替,仍需要加强封禁保护。

长江上游流域生长季植被覆盖度时空变化特征及其成因

植被覆盖度是衡量区域植被生长状态及描述生态环境质量的重要指标,基于MODIS MOD13A3遥感数据和气象数据,采用趋势分析法分析长江上游流域生长季植被覆盖度时空变化特征,进一步采用偏相关分析、残差分析法揭示植被覆盖度变化对气候和人类活动的响应机制。结果表明:(1)2000~2019年长江上游流域生长季植被覆盖度呈显著上升趋势(P<0.05),增长速率为1.3×10^(-3)/a,多年平均植被覆盖度为0.64,呈东部向西北部逐渐下降趋势;(2)植被覆盖度空间分布异质性显著,61.5%的区域呈改善趋势,主要为分布在嘉陵江流域及乌江流域的栽培植物,退化区域占38.5%,主要为分布在金沙江流域及岷江上游流域的针叶林、草甸及灌丛;(3)植被覆盖度以海拔3.5 km为界,呈先上升后下降态势,海拔低于3.5 km,植被覆盖度变化随海拔变化梯度较小,海拔高于3.5 km,植被覆盖度随海拔变化梯度较大;(4)以降水为植被覆盖度变化主要影响因子的像元面积占57.5%,分布多集中在嘉陵江流域及乌江流域,以气温为主要影响因子分布较分散;(5)2000~2019年长江上游流域人类活动对植被覆盖度变化影响力为正值区域高于负值区域,表明人类活动促进了长江上游流域植被生长。

中国东部典型沙地植被覆盖度对降水变化的响应

降水对中国东部沙地植被覆盖度产生重要影响,了解植被覆盖度对降水量变化的响应,对制定植被恢复策略具有重要意义。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,使用Landsat系列数据和MODIS数据得到2000—2020年归一化植被指数(NDVI)数据集,用像元二分法分别计算了年内最大和生长季平均的植被覆盖度。结合地面气象站在1999—2020年观测的逐日降水数据,分析了植被覆盖度对降水变化的响应。结果表明:(1)毛乌素沙地和科尔沁沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度均有增长趋势,其中毛乌素沙地的生长季平均植被覆盖度>30%的面积增加最显著,科尔沁沙地>50%的面积增加最显著。(2)这两个沙地的年降水量和四季降水量都呈增加趋势,且有降水变率大和夏季增幅最大的共同特点。(3)毛乌素沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度都对前一年夏季降水量变化的响应最敏感,而在科尔沁沙地则是对当年夏季降水量变化的响应最敏感。(4)不同植被类型对降水量变化发生响应的滞后时间不同。