渭河流域植被覆盖变化趋势及其对土壤干湿状况的响应

随着全球气候的快速变化以及渭河流域地区城市的快速发展,渭河流域植被生态系统面临许多挑战,研究区域内植被的时空变化以及对土壤干湿状况的响应有着重要意义。基于2001—2020年的MODIS的归一化植被指数(NDVI)与地表温度(LST)数据,对渭河流域的土壤干湿状况数据进行反演,通过线性回归、残差分析和贡献度分析了2001—2020年渭河流域生长季植被覆盖时空特征及土壤干湿状况的驱动与贡献。结果表明:(1)2001—2020年渭河流域生长季NDVI均值总体呈现波动增加趋势,平均趋势率为0.47×10^(-2)·a^(-1),植被呈恢复趋势,其中2012—2016年生长季NDVI均值受到人类活动的抑制作用呈现下降趋势。(2)土壤干湿状况和人类活动对渭河流域生长季NDVI的影响迥异,土壤干湿状况的影响主要表现为影响较弱与缓慢增长,人类活动的影响主要以促进植被恢复为主。(3)土壤干湿状况和人类活动对渭河流域生长季NDVI均值变化的贡献均主要集中于同向贡献,其中负向贡献只来源土壤干湿状况,占比19.77%,同向高贡献主要来源人类活动,说明渭河流域中人类活动是植被覆盖变化的主要驱动力。(4)渭河流域植被整体受到土壤干湿状况和人类活动的双重促进作用;抑制作用主要集中于汾渭盆地农业生态区,属于人类活动的同向高贡献率分布区,说明目前人类活动是抑制植被覆盖增长的主要原因。研究结果可为渭河流域生态保护以及可持续发展提供更加精确的科学依据。

中国北方土壤湿度变化趋势及人类活动对其影响的研究

利用1km分辨率的NOAA/AVHRR资料对中国北方13省的土壤湿度进行了监测，得到了北方13省1988—1995及1999各年7月份10cm土层湿度的分布图，在此基础上确定了土壤湿度的变化趋势.从总体上看，1988—1999年土壤平均湿度有比较明显的下降趋势.为了确定人类活动是否对土壤湿度变化产生影响，分别计算了无植被带、自然植被带、农业植被带下土壤湿度的变化规律.研究表明，这3种状况的土壤湿度都有不同程度的下降趋势，但农业植被下的土壤湿度的下降趋势大于自然植被带和无植被带下的土壤，而且年际变化显著增大，其差异因数达到7.22%，而无植被带土壤和自然植被带土壤的差异因数分别为4.58%和4.60%.这说明中国北方土壤湿度的变化不仅受自然影响，而且人类作用不容忽视.

人类工程活动对青藏高原北部多年冻土融化层及其环境的影响

人类工程活动对多年冻土环境的影响是评价人类工程活动对冻土生态系统影响的重要组成部分.以修建青藏公路时的工程干扰带与非干扰带为对比,研究了人类工程活动对多年冻土环境及其融化层的影响.结果表明,干扰带的融化层厚度比非干扰带要小,在非工程干扰带内,融化层厚度随海拔高度的升高,总体上呈下降趋势;而在工程干扰带内,融化层厚度随海拔高度的变化无规律可循.植被类型对冻土融化层厚度的影响表现为:草原>灌丛>草甸.干扰带和非干扰带的土壤含水量垂直分布格局主要受海拔高度的影响,在海拔接近时,受植被状况的影响.人类工程活动对地温的影响表现为干扰带温度低于非干扰带温度.

考虑人类活动用水的土壤含水量神经网络反演

为在利用神经网络对地表土壤含水量的模拟中,实现对降水等天然要素和人类活动用水的综合考虑,以MPDI(modified perpendicular drought index)作为人类活动作用下的地表干湿状况指标,结合传统的天然要素构建土壤含水量神经网络模型,对河北省2018年地表土壤含水量进行了模拟。结果表明:考虑MPDI的土壤含水量模拟结果与实测值一致性较好,训练期相关系数为0.7,验证期为0.5;分析了神经网络的土壤含水量结果在单一日期不同站点的空间分布情况,在示例日期的相关系数是0.67,模拟结果能较好地体现土壤含水量的空间异质性;模拟结果与SMAP(soil moisture active and passive)土壤含水量产品在河北省具有较好的一致性,均为夏季高、春季低,东部平原高、西部和北部山地低。

关中-天水经济区人类活动对植被覆盖变化的影响

为探究植被覆盖变化及人类活动对改善关中地区及西北地区的生态环境影响,利用植被覆盖和地表温度数据,结合Sen趋势与Mann-Kendall检验分析关中-天水经济区2001—2016年的植被覆盖变化趋势,并根据估算的土壤湿度因子,应用残差法评价人类活动对植被覆盖变化的影响程度及影响方向。结果表明:1)从时间变化维度来看,2001—2016年关中-天水经济区植被覆盖变化总体呈良好趋势,且整体表现为在不断波动中递增,表明关天经济区进行的生态环境建设工程正在慢慢凸显它的生态效应。2)从空间变化维度来看,关中-天水经济区植被覆盖显著增长的区域面积占35.87%,主要集中在研究区南北两侧。而显著下降的面积区域占3.21%,主要分布在城市中心,即经济发展活跃的地区,如西安市区,宝鸡市区,天水市区,铜川市区等。3)关中-天水经济区植被覆盖受自然因素影响较小,受其他因素影响大。其正相关区域占13.43%,不显著相关区域占85.26%。4)关中-天水经济区人类活动对植被覆盖变化的正作用大于负作用。其中,正作用区域主要分布在研究区北部和东南地区,其主要原因是人类活动不频繁,建设生态屏障、加强退耕还林、三北防护林保护以及水土保持等生态工程促进植被NDVI增长。负作用区域主要分布在渭河沿线、经济活动较高地区,其主要原因有:人类活动频繁、过度城市化、工业化等抑制植被生长。5)植被覆盖的增长和下降区域与人类活动对植被影响的正作用和负作用区域大致相同。这也从侧面反映了关天经济区植被覆盖情况受人类活动影响大。总之,在负作用区域,在经济建设发展的同时也要注重植被建设、以及对植被乃至生态环境的保护。