不同放牧条件下坡面初始产流时间和径流流速变化特征

[目的]研究不同降雨强度下植被覆盖度和坡度对我国北方典型草地坡面产流的影响,以期进一步丰富我国有关北方典型干旱半干旱草原的水土保持研究理论,为合理配置草原资源提供理论及实际参考依据。[方法]研究基于野外人工模拟降雨试验的方法,分析了不同雨强下初始产流时间与植被盖度和坡度的相关规律,以及不同放牧条件下坡面径流流速的变化规律,建立了初始产流时间与植被盖度和坡度以及坡面流速与植被盖度和坡度的多元回归模型。[结果]雨强为1.5 mm/min时,3个坡度4°,9°,14°坡面的初始产流时间相比裸地,放牧条件下分别增加了1.23,1.39,1.30倍,围封条件下分别增加了2.02,2.03,1.38倍。整个模拟降雨的坡面径流流速变化范围0.05~0.3 m/s,围封状态下,坡面流速仅是放牧条件下的63%~68%。[结论]植被盖度和坡度对初始产流时间的影响较为显著,在其他条件相同的情况下,初始产流时间随着雨强或坡度的增大均减短,随着植被盖度的增加而明显延长。在其他条件相同的情况下,雨强或坡度越大,坡面流速越大;植被盖度越大,坡面流速越小,产流总量与之规律相同。

气象因子变化特征对典型地区荒漠化的影响研究

气象因子是导致荒漠化的主要驱动力之一,了解荒漠化地区受气候变化的影响,为荒漠化的监测、预测和防治提供科学依据,研究气象因子变化特征对典型地区荒漠化的影响。以毛乌素沙地东南部榆林市西北部的沙质荒漠化土地为研究对象,并布置监测点。基于此,获得该区域的气象因子变化特征、NDVI遥感数据以及土壤变化数据。通过归一化植被指数监测植被生长状态,估计荒漠化面积,同时使用趋势分析法和Mann-Kendall法分析气象因子变化特征和荒漠化面积之间的关系。结果表明,该研究区域近10 a来气象因子变化特征较为显著,降水增多、蒸发量减少、沙尘出现的天数也明显缩短,降水量与植被覆盖率和荒漠化面积的Spearman相关系数分别为0.91和-0.82,说明这些气象因子变化特征推动植被盖度呈现出增长变化趋势,有效减少荒漠化面积,说明近年荒漠化治理取得可观效果。

典型矿区植被覆盖度时空分布特征及影响因素

植被状况可以直接或间接地反映采煤对生态环境的影响。以长河井工煤矿、离柳井工煤矿、平朔露天煤矿3个典型矿区为研究区域。以Landsat数据为数据源,基于地形调节植被指数的像元二分模型提取植被覆盖度;采用趋势分析、线性回归斜率、稳定性分析方法,分析了3个典型矿区2001-2016年植被覆盖度的时空变化特征;运用“以时间换空间”的方法,采用相关分析方法对植被覆盖度变化的自然影响因素进行了分析。结果表明:(1)近16年3个典型矿区植被覆盖度呈增加趋势,长河、离柳、平朔矿区的增长速率分别为0.09%/10 a、0.10%/10 a、0.08%/10 a(P>0.05)。(2)空间上,长河、离柳、平朔矿区植被覆盖度变化不明显比例分别占到66.63%,59.90%,62.25%,呈增加趋势的比例仅分别占28.14%、32.55%、27.81%,而呈减少趋势的比例分别占到5.23%、7.55%、9.94%。长河矿区明显改善的区域位于自然植被和耕作区的北部和东北部,离柳矿区明显改善的区域位于以低植被覆盖度为主的北部,平朔矿区明显改善的区域位于复垦的中西部。(3)不区分植被类型时,3个矿区的植被覆盖度变化与高程、高程与温度的交互作用表现出显著相关性(P<0.01),与各自然因素的相关性总体表现为长河>离柳>平朔矿区;区分植被类型时,草地与坡度的相关性不显著(P>0.05),与降雨量、高程存在显著正相关(P<0.05);灌木林与温度相关性不显著,与高程和降雨量的交互作用存在显著正相关;旱地与高程、高程与温度的交互作用存在显著相关性;疏林地与坡向、降雨量与坡向坡度的交互作用均没有表现出相关性;有林地与高程降雨量的交互作用表现出显著正相关性。探讨不同植被类型对自然因素的响应,可为矿区植被结构的选择,矿区复垦提供参考依据。

锡林郭勒典型草原植被高度和盖度对风吹雪的影响

采用野外调查与风雪流实测的方法对内蒙古锡林郭勒大针茅典型草场风雪流与植被高度、盖度的关系进行了研究.结果表明:随着草场退化程度的减轻和草场植被高度、盖度的增大,下垫面粗糙度、积雪厚度和积雪量呈增大趋势,而近地表风速、移雪强度与上层含雪量则呈下降趋势.移雪强度与距地表高度,积雪深度与植被高度,积雪深度与盖度间均符合指数函数关系.中度、轻度退化草场和封育草场的积雪深度分别是重度退化草场的1.7、3.1和5.2倍.随着退化程度的增加,风吹雪灾害形成的可能性增大.加强草原保护与建设,对减轻风吹雪危害和积蓄积雪资源具有重要作用.

多尺度遥感综合监测我国北方典型草原区植被盖度(英文)

利用多尺度遥感影像综合进行全球和区域尺度的土地利用/覆盖变化(LUCC)研究是最近全球变化研究的重要方向之一。本文综合利用野外群落样方、数字相机、ETM+影像、NOAA/AVHRR影像,在遥感、GIS和GPS支持下,对我国北方典型草原区植被盖度进行了综合监测、模拟与分析。结果表明:(1) 利用经处理后的数字相机影像测量盖度的结果准确性较高,可以作为植被盖度测量的标准结果,反映真实的覆盖特征,并用以验证利用其它方法测量结果的精度。(2) 利用野外1 m2样方网格法目视估测的植被盖度结果变化较大,不稳定。本次实验中,与数字相机测量结果相比,样方估测的盖度普遍偏高,平均偏差为9.92%;但两者相关性较好(r2=0.89)。(3) 采用Gutman模型ETM+影像、NOAA/AVHRR影像反演植被盖度的结果与数字相机测量结果偏差分别为7.03%、7.83%,ETM+像元分解NOAA像元后得到的植被盖度与数字相机测量结果偏差5.68%。三者与数字相机测量结果的相关系数r2分别为0.78、0.61和0.76。(4)利用野外实测植被盖度数据直接与NOAA-NDVI影像建立统计模型估算植被盖度的精度较低(r2=0.65),而通过空间分辨率介于两者之间的ETM+影像进行转换后,该精度得到一定的提高(r2=0.80)。利用像元分解的方法提高了大尺度植被盖度监测的精度。

黄土高原水-土-植被系统土壤侵蚀模型研究

根据1954—1986年黄土高塬南小河沟人工草地和自然草地径流场小区观测资料，分析了水－土－植被耦合情况下降雨与土壤侵蚀量的关系，结果表明土壤侵蚀是草地坡度、植被盖度、降雨强度等综合因子共同作用的结果，据此提出了在综合因子影响下的西峰地区草业用地侵蚀量预测经验模型。研究发现，40%~60%植被覆盖度是植被对土壤侵蚀起明显干预作用的分界区间，因此西峰地区人工草地植被覆盖度不宜小于60%。

黄土高原典型区降雨植被耦合对侵蚀产沙影响的临界研究

降雨植被耦合对土壤侵蚀的影响是研究地表侵蚀过程的重要内容。根据1954—1986年西峰水土保持科学试验站人工草地和自然草地径流场观测资料,从微观角度分析了降雨植被耦合对土壤侵蚀的影响。研究结果是:当牧草覆盖度<10%时,极端侵蚀模数随着植被覆盖度的增大而增大,这说明要使植被起到有效的抗蚀作用,其覆盖度不应低于10%;当植被覆盖度>10%时,极端侵蚀模数与植被覆盖度呈良好的幂函数关系;如果要使植被抗蚀力起主导作用且达到最优效果,则其覆盖度至少要达到70%。

2000—2018年云南省典型矿区植被生态时空变化特征——以临沧市为例

矿区植被生态恢复特征及其影响因素分析对矿区生态治理与植被恢复建设具有重要的参考价值和现实意义。以云南省典型矿区-临沧市为研究区,利用2000—2018年MODIS资料和气象观测数据,基于陆地生态系统碳通量TEC模型,结合趋势分析、相关分析等统计方法,揭示了2000年以来云南省典型矿区——临沧市的植被覆盖度、植被净初级生产力等时空变化特征及其与气候因子关系。结果表明,(1)矿区植被净初级生产力年均值为980.1 g·m−2·a−1(以C计,下同),2000年以来区域NPP总体呈增加的趋势,平均每年增加6.2 g·m−2·a−1;在空间分布上,有90.5%区域植被NPP呈增加趋势。(2)矿区植被覆盖度多年均值为67.3%,2000年以来呈显著增加的趋势,平均每年增加0.42%,有92.2%区域植被覆盖度呈增加趋势。(3)不同类型植被净初级生产力均呈增加的趋势,但变化趋势率存在一定的差异,其中常绿阔叶林、落叶阔叶林、灌丛、草地植被净初级生产力平均值最大。(4)矿区植被NPP与降水之间呈显著的正相关性,相关系数为0.737,但与气温、日照时数的相关性未达到显著水平;矿区植被覆盖度与各气象因子间的相关性也均未达到显著水平。2000年以来云南省典型矿区植被呈现向好趋势,说明近些年生态文明建设效果良好。

黄土高原典型区植被对水土流失影响研究

通过对天水梁家坪、西峰南小河、绥德辛店沟1945~1986年坡面径流场的植被覆盖度及产沙数据进行定量分析，研究黄土高原典型区植被对水土流失的影响。结果表明，绥德、西峰、天水地区降雨量P（mm）、平均雨强I 平均（mm/min）、最大雨强I 最大（mm/min）、植被覆盖度C（％）与水土流失量之间多呈M＝KHa（I 平均）b（I 最大）cCd回归关系。其中，南小河沟流域的“有效植被度区间”为40％～60％，绥德辛店沟的“有效植被度区间”为20％～40％。

内蒙古不同类型草原光合植被覆盖度对降水变化的响应

植被是影响土壤侵蚀过程的重要因素。论文基于MODIS遥感数据和同期降水数据,用相关和回归分析方法从不同时间尺度揭示了内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原2002—2016年光合植被覆盖度(Fractional Photosynthetic Vegetation,fPV)的变化规律及其对降水变化的响应。结果表明:(1)2002—2016年间多年平均fPV草甸草原为46.5%,典型草原和荒漠草原分别为36.3%和22.4%;草甸草原fPV随时间变化呈不显著增长趋势(线性变化斜率为0.29%/a),典型草原和荒漠草原fPV呈不显著下降趋势(线性变化斜率分别为-0.04%/a和-0.21%/a);相应时期年降水量随时间变化都呈现不显著波动上升趋势。(2)内蒙古草原的月植被覆盖度对月降水量存在明显的1—2个月滞后效应和显著的累积效应,且表现出草原类型越干旱,滞后效应越明显的特征;相比草甸草原和典型草原,荒漠草原植被对降水量变化更加敏感。(3)内蒙古3类草原年平均植被覆盖度对降水量的响应,均表现出年、季、月尺度上分别受当年降水量、生长季降水量以及6、7、8月份降水量的显著影响的特征;3类草原年植被覆盖度与生长季降水线性拟合结果都较好,内蒙古3种草原类型的年植被覆盖度与降水量具有的强相关性,可为区域土壤侵蚀动态评价提供科学依据。

不同放牧方式对典型草原草场植被变化的影响——以中蒙边境两侧对应嘎查为例

中蒙典型草原既是气候变化的敏感区又是生态系统的脆弱区,放牧是其主要的生产方式,而植被作为生态系统的关键指标,在不同放牧方式下有其独特的演替规律。因而探讨不同放牧方式下的草场植被变化,对草地植被恢复及生态畜牧业可持续发展有重要的科学意义。在基于遥感数据和地面样方调查数据基础上,利用像元二分模型和统计分析方法,分别对草场植物群落地上生物量、植物组成、植被覆盖度(FVC)以及M.Gordon稳定性进行比较。研究结果表明:地上生物量差异显著(P<0.05);禁牧区地上生物量(455.9 g)大于游牧区(268.4 g)和连续放牧区(122.2 g)。游牧区草场群落组成植物种最多,且原生建群种重要值占比较高。像元二分模型估算的植被覆盖度与实测值有较高的相关性(R 2=0.86);游牧区植被覆盖度均大于连续放牧区。游牧区草场群落稳定性相对较好。

西安市植被覆盖度冷热点时空动态变化及其风险分析

水库等电力工程的修建和退耕还林政策在黄土高原特别是黄河中游地区的实施,有效地减轻了水土流失现象,并改善了生态环境,研究该区域典型城市的植被覆盖度的动态变化及其风险状况对于新时期黄河流域生态环境高质量发展具有重要意义和价值。本研究基于冷热点分析理论的Getis-Ord G^*统计量、Mann-Kendall趋势检验、Hurst指数和Pettitt检验法,识别了西安市2000—2013年植被覆盖度的冷热点分布,捕捉了植被覆盖度Getis-Ord G^*统计量的变化趋势和突变点,采用概率分布函数分析了植被覆盖度冷热点发生的概率风险大小。结果表明:1)西安市植被覆盖度存在冷热点,且多年平均植被覆盖度热点和冷点占全市总面积的5.27%和13.91%;2)海拔较高的山区和海拔较低的城区周边植被覆盖度Getis-Ord G^*统计量呈现显著减少,海拔较低的蓝田县北部和临潼区南部呈现显著增加,分别占全市总面积的15.93%和12.89%,未来在城区、蓝田县北部和临潼区南部植被覆盖度可能会呈现高值聚集的状态;3)西安市植被覆盖度Getis-Ord G^*统计量在2004—2008年发生了突变,集中在蓝田县北部和临潼区南部以及城区周边;4)周至县山区、鄠邑区山区和长安区山区等高海拔地区出现热点区域的概率较高,城区和蓝田县北部、临潼区南部低海拔区域出现冷点的概率较高。林业生产活动和城市园林绿化等人类活动的增加对植被变化具有显著影响。研究成果有助于进一步了解西安市植被覆盖变化情况,可以为下一步加强生态环境治理和绿化工作以及降低植被退化风险提供科学依据。

山区县域植被覆盖度遥感估算研究——以沂源县为例

为分析典型山区县域城市——沂源县植被覆盖的时空变化情况,通过获取Landsat8_OLI数据计算NDVI指数,进一步利用像元二分模型实现对地表植被覆盖度的估算。结果表明:(1) NDVI能够有效准确地获取地表植物群落的生长发展状况;(2)将求取的植被覆盖度和地表实际数据通过统计描述特征进行相互验证,总体精度约为80%,验证了像元二分模型的可行性;(3)沂源县植被覆盖度呈现东高西低的总体趋势,植被覆盖度与人类活动成整体负相关关系。

基于遥感的长江经济带邻近海域滩涂生态承载力评估

建立资源环境承载能力监测预警机制已列为中央全面深化改革的一项重大任务。滩涂作为长江经济带邻近海域的优势资源,其生态承载力评价是海洋生态承载力整体评估中重要的一部分。采用多源多时相遥感数据,构建基于遥感的滩涂生态承载力评价指标体系,以滩涂面积保有率和典型生境植被覆盖度变化率来反映滩涂生态系统变化状况,进而综合分析滩涂生态承载力。结果分析显示:长江经济带邻近海域滩涂生态承载力分为超载、临界超载和可载3个类型区,占比分别为44%、28%和28%,人为因素是造成生态承载能力超载的主要原因。本研究揭示了长江经济带生态承载力评价现状,为进一步研究长江经济带邻近海域生态环境提供了先进的技术手段和科学的数据基础。