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黄土高原生态地理分区植被净初级生产力变化及其驱动力分析

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黄土高原生态地理分区植被净初级生产力变化及其驱动力分析

作者：王金颖山东理工大学

学位级别：硕士

黄土高原位于我国中部偏北,黄河中上游地区,是世界上最大的黄土覆盖区域。进入新世纪以来,随着“退耕还林(还草)”工程的大力开展,黄土高原植被覆盖水平得以改善,植被净初级生产力(Vegetation net primary productivity,NPP)显著提高。... 详细信息

黄土高原位于我国中部偏北,黄河中上游地区,是世界上最大的黄土覆盖区域。进入新世纪以来,随着“退耕还林(还草)”工程的大力开展,黄土高原植被覆盖水平得以改善,植被净初级生产力(Vegetation net primary productivity,NPP)显著提高。生态地理分区是指根据自然地理条件、区域生态经济关系及农业生态经济系统结构功能的类似性和差异性,把整个区域划分为不同类型的生态区域。黄土高原区域范围大,存在九个生态地理分区,分别是阿拉善与河西走廊荒漠区、鄂尔多斯及内蒙古高原西部荒漠草原区、内蒙古东部草原区、华北平原人工植被区、华北山地落叶阔叶林区、汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区、黄土高原中北部草原区、祁连青东高山盆地针叶林、草原区、秦巴山地常绿落叶阔叶林混交林区。各分区内气温、降水、太阳辐射、地形地貌等自然因素差异显著,不同地域的经济发展状况及生态工程建设程度也有很大区别,NPP的年际变化与空间分布特征并不一致。目前,黄土高原不同生态地理分区NPP的变化差异及其驱动因子还未进行详细的研究,影响了不同生态地理分区植被恢复水平的差异化评估及其生态恢复工程的精准实施。为此,本研究基于光能利用率CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型,计算了自“退耕还林(还草)”工程实施以来,2000-2015年黄土高原的NPP,分析了黄土高原地区整体及其不同生态地理分区NPP的时空变化与驱动力,从而为更好地实施精准的分区生态恢复工程以及可持续的经济发展政策的制定提供支撑。本研究首先收集了长时间序列土地覆被、植被指数、气象(降水、气温、太阳辐射)等数据,在此基础上,计算了黄土高原“退耕还林(还草)”工程以来2000-2015年的NPP,并进一步分析了黄土高原及其各生态地理分区NPP的时空变化规律,通过土地转移矩阵、及相关性分析等,研究了各分区NPP变化的驱动力。结果表明:(1)黄土高原2000-2015年间的NPP,从时序上来,整体呈上升趋势,从2000年的161 g C/(m·a)上升到2015年的224 g C/(m·a),年均增速为3.93 g C/(m·a);从空间分布上看,区域内NPP呈现由东南到西北逐渐递减的趋势,且区域内水系分布较广的区域NPP较高。(2)基于郑度(1999)提出的生态地理分区,黄土高原共九个生态地理分区。不同生态地理分区的NPP变化趋势不同:阿拉善与河西走廊荒漠区、鄂尔多斯及内蒙古高原西部荒漠草原区和华北平原人工植被区总NPP在2000-2005年间主要随时间上下波动;内蒙古东部草原区、汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区、黄土高原中北部草原区以及祁连青东高山盆地针叶林、草原区总NPP在2000-2015年间主要呈现上升趋势;华北山地落叶阔叶林区总NPP在2000-2015年间呈现先上升后下降趋势;秦巴山地常绿阔叶林混交林区总NPP大致呈现上升趋势。(3)黄土高原总体NPP受人类活动与气候因素的综合影响,多数生态地理分区NPP主要受气候影响,少数分区受气候与生态工程建设耦合作用的影响,且生态工程建设带来的NPP变化主要体现在2000-2010年之间。不同生态地理分区NPP变化驱动力不同:阿拉善与河西走廊荒漠区NPP的变化主要受降水的影响;鄂尔多斯及内蒙古高原西部荒漠草原区NPP主要受降水影响为主,同时也受生态恢复工程、区域经济发展等人类活动影响;内蒙古东部草原区NPP受人类活动和降水耦合因素的影响;华北平原人工植被区和华北山地落叶阔叶林区NPP主要受降水、温度、辐射等气候因素综合作用的影响;汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区NPP主要受人类活动的影响;黄土高原中北部草原区NPP主要受人类活动和气候因子耦合因素影响;祁连青东高山盆地针叶林、草原区NPP的变化主要受降水的影响;秦巴山地常绿落叶阔叶林混交林区NPP的变化主要受降水、温度、辐射等气候因素综合作用的影响。(4)不同生态地理分区的适宜恢复的植被类型存在差异:内蒙古东部草原区在生态工程建设中,植被适宜恢复为草地;汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区在生态恢复工程中耕地更适宜恢复为草地、灌木等植被类型;而黄土高原中北部草原区在生态恢复工程建设时,耕地适宜恢复为草地。

关键词：黄土高原生态地理分区植被净初级生产力(NPP) CASA模型时空变化驱动力分析

基于生态地理分区的青藏高原NDVI变化特征研究

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成都信息工程大学学报 2020年第3期35卷 306-312页

作者：王万鑫范广洲成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室四川成都610225

为了对青藏高原近年来的植被变化趋势提供生态地理性差异方面的研究参考,利用MODIS MOD13Q1归一化差异植被指数资料,采用一元线性回归、空间插值、Mann-Kendall检验法和滑动t检验法等统计方法,对青藏高原地区4种生态植被类型2000-2018年... 详细信息

为了对青藏高原近年来的植被变化趋势提供生态地理性差异方面的研究参考,利用MODIS MOD13Q1归一化差异植被指数资料,采用一元线性回归、空间插值、Mann-Kendall检验法和滑动t检验法等统计方法,对青藏高原地区4种生态植被类型2000-2018年的NDVI变化特征进行一系列初步研究,包括空间分布、趋势分析和突变检验等.结果表明:青藏高原植被空间上呈现东南-西北的梯度和带状分布特征,且从东南向西北递减;NDVI月变化表现为单峰变化趋势;NDVI年均值、年最大值和生长季均值的年际变化趋势存在明显的生态地理区域性差异,高寒草甸和针叶林近年来呈现减少趋势,高寒草原和高寒荒漠则明显增加;高寒草甸在2011年存在气候突变,高寒草原仅在2007年存在均值突变,高寒荒漠不存在趋势突变,亦不存在均值突变,针叶林在2008年存在由增加向减少的趋势突变,但从其滑动t检验来看,不存在均值突变;高原NDVI年际变化线性趋势的空间分布大部分呈现增加趋势,且从长势上看由东南向西北逐渐改善.

关键词：气象学气候变化青藏高原生态地理分区归一化差异植被指数变化特征

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我国荒漠生态系统生物多样性生态地理分区

中国水土保持科学 2012年第5期10卷 1-8页

作者：王玺婧吴秀芹张宇清吴斌马青刘博北京林业大学水土保持学院北京100083 宁夏盐池荒漠生态系统定位研究站宁夏盐池751500

为了更好地服务于生物多样性监测及价值评估研究,采用自上而下逐级划分、专家集成和GIS模型定量结合的方法,依据国际上普遍遵循的生态地理区划原则,将过去研究中各区划方案和相关图件作为分区过程的辅助材料及校正材料,利用各种生态地... 详细信息

为了更好地服务于生物多样性监测及价值评估研究,采用自上而下逐级划分、专家集成和GIS模型定量结合的方法,依据国际上普遍遵循的生态地理区划原则,将过去研究中各区划方案和相关图件作为分区过程的辅助材料及校正材料,利用各种生态地理因子指标,包括气候指标月平均气温、年均温,与需热性有关的植物生长季积温,水分指标湿润指数及干燥度,植被指标如植被类型、植被区划类型、植物区系类型、动物区系类型等,土壤指标土壤类型、土壤有机质等,地形和地貌特征,进行了中国荒漠生态系统生物多样性生态地理分区。根据相应区划原则和指标体系,荒漠生态系统采用干湿区、自然区和类型区3级区划制。分区过程中遵循综合分析和主导因素相结合的原则,主要体现对生物多样性保育的服务,将荒漠生态系统划分为67个类型区。

关键词：生物多样性生态地理分区荒漠生态系统生物多样性保育干旱区

青藏高原植被覆被变化及其对气候变化的响应——基于生态地理分区

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石家庄学院学报 2016年第3期18卷 59-62页

作者：韩旭杨琴六盘水师范学院环境与资源科学系贵州六盘水553000

结合GNMMS NDVI数据和地面气象站观测数据,分析青藏高原各个生态地理分区NDVI变化特点,对各地理分区内的植被覆被变化对气温和降水变化的影响进行偏相关性分析.结果显示:青藏高原植被覆盖变化率整体呈改善趋势,西部干旱半干旱地区、植... 详细信息

结合GNMMS NDVI数据和地面气象站观测数据,分析青藏高原各个生态地理分区NDVI变化特点,对各地理分区内的植被覆被变化对气温和降水变化的影响进行偏相关性分析.结果显示:青藏高原植被覆盖变化率整体呈改善趋势,西部干旱半干旱地区、植被覆盖率较低的北部地区呈退化趋势.

关键词：生态地理分区青藏高原植被覆被变化气候变化 NDVI

基于生态环境和遥感数据下生态地理分区的思考

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中国战略新兴产业 2018年第12期 56-57页

作者：庞小栋曲阜师范大学日照校区

本文首先介绍了生态地理分区的原则与方法,然后进行了气候数据与遥感数据的选取,对中国地区进行了生态地理分区。在传统的生态地理分区中,主要应用等级划分思想,首先进行干湿与温度指标的选取,然后再进行其他指标的选取,本文采用CCA分... 详细信息

本文首先介绍了生态地理分区的原则与方法,然后进行了气候数据与遥感数据的选取,对中国地区进行了生态地理分区。在传统的生态地理分区中,主要应用等级划分思想,首先进行干湿与温度指标的选取,然后再进行其他指标的选取,本文采用CCA分析方法进行指标的选取,提升了生态地理分区的科学性与准确性,意在为相关人员进行生态地理分区提供帮助。

关键词：生态环境遥感数据生态地理分区

基于自然与人文耦合视域的高寒生态功能区宜居性评价及阻滞因子诊断--以青海省为例

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生态学报 2024年第3期44卷 992-1008页

作者：殷悦周侃湛东升陈妤凡中国科学院地理科学与资源研究所区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 浙江工业大学管理学院杭州310023 宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211

宜居性是自然生态环境和人文社会环境的有机统一体,厘清高寒生态功能区宜居性及其阻滞因子,是精准提升生态安全屏障内宜居水平并促进其人与自然和谐共生的重要前提。基于城乡宜居性评价基本范式、顾及高寒生态功能区人居系统的独特性,... 详细信息

宜居性是自然生态环境和人文社会环境的有机统一体,厘清高寒生态功能区宜居性及其阻滞因子,是精准提升生态安全屏障内宜居水平并促进其人与自然和谐共生的重要前提。基于城乡宜居性评价基本范式、顾及高寒生态功能区人居系统的独特性,从自然与人文耦合视域构建由自然环境、居住环境、设施环境、社会环境4个维度、8个一级指标及24个二级指标组成的高寒生态功能区宜居性指标体系,以青海省45个县域单元为例定量评价其宜居性及阻滞因子,并探讨宜居性与生态重要性、社会经济发展状态的交互关系。结果显示:(1)青海省总体宜居水平偏低,并呈现由河湟谷地生态区、柴达木盆地生态区、环青海湖生态区、三江源生态区依次递减的地域分异;(2)宜居水平和生态重要性的空间耦合不协调,三江源生态区等生态重要区的宜居水平低,宜居水平与人口规模、经济发展均成正比;(3)青海省宜居性主要受到居住环境和社会环境的阻滞,生态地理分区层面,在自然因子的主要制约下,三江源生态区、环青海湖生态区、柴达木盆地生态区分别受设施、居住、社会环境的强约束;(4)针对不同生态地理分区宜居性特征提出未来人口引导及宜居性优化模式,即按宜居性及社会经济生态引力明确人口集聚型、疏散型和稳定型3种空间集疏类型,通过人口城镇化、就业移民、教育移民等跨区域移民及就近生态移民增强宜居性与人口分布的空间适配性,以三江源生态区等弱势区域以及饮水设施、道路设施、物流配送、网络通讯等基础设施阻滞因子为重点,提升高寒生态功能区人居系统的设施配置与供给能力。

关键词：宜居性阻滞因子自然与人文耦合生态地理分区高寒生态功能区

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基于中国科学院西北高原生物研究所馆藏标本分析青藏高原雀形目鸟类物种和功能多样性

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生物多样性 2023年第5期31卷 22-32页

作者：陈晓澄张鹏展康斌刘林山赵亮中国科学院西北高原生物研究所西宁810008 中国海洋大学水产学院山东青岛266003 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

物种多样性和功能多样性是生物多样性的两个主要研究内容,研究不同区域物种多样性和功能多样性可以为生物多样性保护提供重要的理论支撑。本研究以中国科学院西北高原生物研究所馆藏的青藏高原11个生态地理分区雀形目鸟类为研究对象,结... 详细信息

物种多样性和功能多样性是生物多样性的两个主要研究内容,研究不同区域物种多样性和功能多样性可以为生物多样性保护提供重要的理论支撑。本研究以中国科学院西北高原生物研究所馆藏的青藏高原11个生态地理分区雀形目鸟类为研究对象,结合其性状数据,计算3种物种α多样性指数(物种丰富度、Shannon熵和Pielou均匀度)、3种功能α多样性指数(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)、物种和功能β多样性及其对应的周转和嵌套成分,并分析了物种多样性与功能多样性之间的关系。研究结果表明:(1)青藏高原鸟类物种α多样性呈东南高、西北低的趋势。功能丰富度和功能均匀度显示出明显的空间差异,全区物种丰富度和功能丰富度平均值较低,功能离散度在全区均较高;(2)物种β多样性高于功能β多样性,但二者整体均具有较高的数值。物种β多样性主要由周转成分构成,而嵌套和周转成分在功能β多样性中占比接近;(3)功能丰富度与物种丰富度及Shannon熵呈显著正相关关系。物种和功能β多样性呈显著相关关系,物种和功能周转成分贡献率呈显著相关关系。以上结果表明功能丰富度较高的分区中鸟类占据较大的功能性状空间,而分区中功能均匀度和功能离散度较高则体现出鸟类可以更均匀、更有效地利用食物资源。结合物种和功能α、β多样性可以很好地表征鸟类多样性与生态系统的关系。

关键词：青藏高原鸟类生态地理分区物种多样性功能多样性 α多样性 β多样性

基于生态分区的内蒙古地区植被覆盖变化及其影响因素研究

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地理科学 2013年第5期33卷 594-601页

作者：张清雨赵东升吴绍洪戴尔阜中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

基于GIMMS数据和MODIS数据反演1982～2011年内蒙古生长季NDVI，分析内蒙古不同生态区内NDVI变化时空特征，探讨自然和人为因素对NDVI的影响。结果表明：30a来内蒙古生长季平均NDVI整体呈增加趋势，分布在呼伦贝尔、锡林郭勒典型草原的... 详细信息

基于GIMMS数据和MODIS数据反演1982～2011年内蒙古生长季NDVI，分析内蒙古不同生态区内NDVI变化时空特征，探讨自然和人为因素对NDVI的影响。结果表明：30a来内蒙古生长季平均NDVI整体呈增加趋势，分布在呼伦贝尔、锡林郭勒典型草原的部分地区NDVI有下降趋势。大部分地区NDVI与年降水量呈显著相关，与温度的相关性不显著；近30a人类活动对植被NDVI的影响程度逐渐增强，其中人类活动在西辽河平原、大兴安岭南端草原区以及华北山地落叶阔叶林区促进植被生长，在内蒙古东北部草原区抑制植被生长。

关键词：生态地理分区 NDVI 内蒙古影响因素相关系数

西北地区植被覆盖时空特征及其对气候变化的响应

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西北大学学报（自然科学版） 2012年第4期42卷 667-672页

作者：李强陕西教育学院环境与资源管理系陕西西安710061 陕西师范大学旅游与环境学院陕西西安710062

目的定量分析西北地区地表植被覆盖的时间变化与空间分布,为其合理开展农业生产,进行环境保护和生态建设提供科学的决策依据。方法利用西北地区1982—2006年GIMMS-NDVI数据,以绿度变化率和偏相关分析法为基础,分析了西北地区不同生态地... 详细信息

目的定量分析西北地区地表植被覆盖的时间变化与空间分布,为其合理开展农业生产,进行环境保护和生态建设提供科学的决策依据。方法利用西北地区1982—2006年GIMMS-NDVI数据,以绿度变化率和偏相关分析法为基础,分析了西北地区不同生态地理分区NDVI的年际变化以及植被覆盖变化对气候要素在空间上的响应。结果近25年来,高原植被覆盖整体呈波动增加的趋势。各生态分区的NDVI均呈增长趋势,并且随着湿润程度和温度的降低,年均NDVI随之减小;1982—2000年降水量在减小,但减小幅度不显著;气温呈显著上升趋势,年均NDVI与气温的相关性较好。结论西北地区的东南部和西北部地区水热组合条件相对于中部地区较好;植被覆盖较好的区域,其改善的趋势明显,相反则不明显;西北地区东部水热组合条件向不利于植被生长方向转变,而西部向利于植被生长的方向发展。

关键词： NDVI 绿度变化率偏相关分析生态地理分区西北地区