东北寒区多年冻土退化的主要研究综述

通过回顾东北多年冻土的研究成果,从多年冻土退化研究方法、退化形式、影响因子及对寒区生态系统和环境的影响等方面,归纳综述了东北地区多年冻土退化的主要研究。目前东北多年冻土受气候变化与人类活动双重影响,出现面积萎缩、冻融深度变化以及南界北移等现象,影响东北寒区生态系统及环境变化,例如导致林木倾倒、林带转移、湿地面积萎缩、土壤温室气体排放及生物地球化学循环受到干扰等。今后应重点开展冻土退化对寒区多年冻土-森林-湿地生态系统相互作用的影响研究,加强寒区冻土碳储量、碳迁移以及碳循环对气候变化的响应研究;明确多年冻土退化对区域生态环境的影响,加强构建模型预测及开发新技术探究冻土退化趋势,从多角度多尺度深刻揭示东北寒区多年冻土区冻土退化的机理及趋势,切实考虑环境和社会经济的综合发展,促进东北多年冻土区生态保护与环境安全发展。     

近30年呼伦贝尔沙地植被变化时空特征分析

利用1989-2019年4期TM/OLI遥感数据,采用归一化植被指数(NDVI)和像元二分模型相结合的方法,系统分析了呼伦贝尔沙地南部沙带植被变化的时空差异特征,结果如下:(1)沙地植被中高覆盖度和高覆盖度共占总面积的65.76%,主要分布于研究区北部和东部的沙带边缘以及外围的沙质平原上;中覆盖度面积占19.42%,主要分布于西部的沙带上;低覆盖度和中低覆盖度面积共占14.82%,相对集中发布于南部及西北部的沙带上。(2)近30年研究区沙地植被低覆盖度、中低覆盖度和中覆盖度区面积呈波动式减少,减少幅度均在2009-2019年达到最大值;中高覆盖度和高覆盖度区面积呈波动式增加,增加幅度分别于2000-2009年和2009-2019年达到最大值。研究期间中覆盖度区减少幅度最大,为23.39%,高覆盖度区增加幅度最大,为22.75%,表明研究区自然生态环境逐渐好转。(3)近30年研究区植被覆盖度未发生变化区、恢复区和退化区面积分别占总面积的53.45%、29.28%、17.27%。其中研究区东部植被覆盖度变化不明显,研究区西部植被覆盖度呈增加趋势,主要表现为覆盖度低等级向高等级转变。     

青藏高原植被退化背景下土壤质量评价方法研究

在青藏高原西大滩至安多地区,根据植被退化的不同程度采集了154个土壤样品.通过主成分分析法确定了影响青藏高原多年冻土区高寒草地植被退化背景下土壤质量的最小数据集:碱解氮、盐分、全磷和有机质.根据影响土壤质量的最小数据集对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量进行了评价,得出了植被退化下的土壤质量指数(SQI).结果表明,随着植被盖度的增加, SQI呈增加趋势,即植被盖度30%时, SQI平均值为0.300～0.442;植被盖度30%～50%时, SQI平均值为0.308～0.457;植被盖度50%～70%时, SQI平均值为0.328～0.491;植被盖度70%时, SQI平均值为0.327～0.532.分别采用线性与非线性得分函数计算得到不同的SQI,通过线性回归分析发现,基于最小数据集的SQI可以较详尽地表达出植被退化背景下土壤的质量变化,相较于SQI_(L-A)、SQI_(L-WA)、SQI_(N-A)方法,基于最小数据集的非线性加权SQI_(N-WA)能够对青藏高原多年冻土区高寒草地植被退化影响下的土壤做出更准确地评价(R~2=0.686 4).     

民勤县近30年植被覆盖度时空变化特征研究

植被覆盖度是荒漠化治理成效的重要指标，掌握植被覆盖变化为区域生态环境保护与治理提供科学依据，对区域可持续发展具有重要意义。基于美国NASA陆地卫星影像数据，利用像元二分模型和一元线性回归趋势分析法对民勤县1990—2020年植被覆盖时空变化情况进行定量分析。结果表明：(1)近30年，民勤县裸地面积较广，裸地面积占全域土地面积比重较大，未来区域生态环境建设任重而道远；(2)从总体上看，民勤县整个区域多年平均植被覆盖度呈上升趋势，裸地占比不断下降，低植被覆盖区占比明显上升，区域多年生态建设和修复工作取得了一定成效；(3)县域有92.256 3 km²的土地植被覆盖度呈明显退化趋势，有661.978 8 km²的土地植被覆盖度呈轻微退化趋势。明显退化区主要分布在苏武乡和三雷镇。轻微退化区主要位于腾格里沙漠和绿洲，其中，绿洲轻微退化区多围绕明显退化区分布，主要坐落于耕地和耕地及村庄的周边，撂荒地以及撂荒地和村庄周边应采取措施防治和改善土地荒漠化。西渠镇的北端、东湖镇东北边缘和收成乡东部的裕东公路两侧轻微退化区呈带状分布，是沙漠化潜在地带。     

1991-2009年南流江流域植被覆盖时空变化及其与地质相关分析

以1991、2000、2009年3期TM影像为数据源,通过基于NDVI的像元二分模型,分析南流江流域19年来的植被覆盖时空特征,同时将这3期植被覆盖度图与流域地质图进行叠加,进而分析地质地层对植被覆盖度的影响。结果表明:(1)19年来南流江流域植被覆盖度变化显著,前10年间流域植被质量有所下降,自2000年来流域平均植被覆盖度呈上升趋势。(2)植被覆盖度与流域内地质地层联系紧密,流域内花岗岩(γ)地层,植被覆盖度较高,优于其他地层;岩溶区植被覆盖度较低,植被易发生退化,但恢复缓慢;该流域内的第四系地层植被覆盖度最低。(3)南流江流域植被以稳定、恢复为主,植被覆盖得到较大好转,在空间分布上变化较为显著。     

渭河流域关中段近30年植被动态变化分析

选取渭河流域关中段1980、1990、2000、2005、2007年5期MSS/TM/ETM影像数据,计算提取流域不同时期的归一化植被指数(NDVI),并根据像元二分模型估算关中段流域1980—2007年的植被覆盖度分布,将计算得到的植被覆盖度进行分级处理,获得渭河流域关中段植被覆盖度分级图,系统研究了渭河关中段近30 a来的NDVI和植被覆盖的时空变化特征,详细地分析了不同时期、不同区域植被在其生长周期内的长势情况,以及植被生长状况在空间上的差异性,系统研究了渭河流域关中段近30 a的植被动态变化.结果表明:该区域NDVI和植被覆盖度近30 a总体上呈增长趋势,仅1990—2000年期间有所下降.     

国家重点生态功能区植被覆盖度变化及其对地形因子的响应——以湖北省长阳县为例

区域植被覆盖变化监测是研究资源环境承载力的基础,其对区域可持续发展至关重要.该研究基于2000年—2015年的NDVI数据,借助于偏差分析、变异系数分析、地形差异修正指数模型等方法,对县域植被覆盖度变化特征及其对地形因子的响应进行研究,主要结论如下：1) 2000年—2015年植被覆盖度整体上处于较高水平,呈现出小幅度的波动增加趋势,年均增长率为0.12%;高覆盖度和中高覆盖度等级面积合计占研究区总面积80%以上.2) 研究期内县域植被覆盖度变异程度总体上稳定,植被稳定型面积占研究区总面积的82.84%,植被改善型面积大于植被退化型,其占比分别为13.07%和4.08%,能够在很大程度上对维护区域生态安全发挥重要作用.3) 随着高程的升高植被退化型先减小后增加,在大于1 250 m的高程内为主导类型;植被稳定型先缓慢增加后逐步减少,在500～1 750 m高程内优势明显;而植被改善型呈不断减少趋势,仅在小于500 m高程内呈优势分布.坡度对植被退化型分布的影响较大,在0°～15°范围内优势程度最明显,当坡度大于25°时植被稳定型和改善型呈现出一定程度的优势分布.不同坡向上植被变化显著,随着坡向由阴坡转向阳坡,植被改善型分布增加,而植被稳定型分布减少.该研究能够在一定程度上为国家重点生态功能区县域生态环境治理及生态保护提供有效的参考和借鉴.     

黄河十大孔兑流域林草植被覆盖度的遥感估算及其动态研究

利用多源遥感数据,采用基于归一化植被指数的像元二分模型反演出1980、1998、2010、2014年4个时期的植被盖度,在此基础上分析并揭示黄河十大孔兑流域林草植被覆盖度的时空变化规律.结果表明:1)1980—2014年间,十大孔兑流域林草植被覆盖度呈现持续增加趋势,由1980年的9.29%提高至2014年的37.80%.1998年后,全流域林草植被盖度增加速率显著加快,林草植被盖度恢复主要表现为中等覆盖度的面积比例增加.2)近35年来,十大孔兑流域植被变化以稳定和完全恢复类型为主.研究区内完全恢复、恢复和轻微恢复3种植被变化类型占总面积的73.09%,严重退化、退化和轻微退化3种类型占总面积的2.72%.3)1980—2014年间,十大孔兑各个典型地理单元内林草植被盖度均呈增加趋势,除下游地区外均表现为1998年后林草植被盖度增加更为迅速.1980年,十大孔兑流域典型地理单元林草植被盖度由大到小排序为:上游西部、上游东部、下游、中游东部、中游西部.1998—2014年间典型地理单元林草植被盖度由大到小排序变化为:中游东部、上游东部、上游西部、中游西部、下游.1998年后实施的退耕还林(草)等工程是该地区植被覆盖度增加的主要原因.     

黄河河源区近10年来土地覆被变化研究

分析80和90年代2期土地覆被数据表明,随着黄河河源区自然条件的变化、人口数量的增加和人类活动的强度加大,使黄河河源区草地面积明显减少,尤其是覆盖度高的天然草场.沙地裸地的面积迅速增加,表明黄河河源区的土地覆被已经遭受严重的破坏.对黄河河源区土地覆被结构与变化过程、空间景观特征研究得出,近10年来,流域土地覆被格局由依赖高覆盖度草地转变为其他覆被类型,高覆盖度草地已经明显遭到破坏.     

2005-2015年三江源地区玛沁县植被覆盖度变化分析

基于美国Landsat TM卫星遥感影像数据,通过ArcGIS10.0与ENVI5.1软件,提取并分析了玛沁县不同时期的植被覆盖度动态变化总体特征。分析结果表明:2005年、2010年、2015年的平均植被覆盖度依次为72.53 %、65.76 %、68.27 %,植被覆盖度fc>0.65的区域面积占总面积的比例达到60 %以上,植被覆盖总体情况良好;植被覆盖变化面积转移矩阵表明,近10年来植被覆盖度呈现出下降趋势,各级植被覆盖度减少面积近4 000 hm²,自然生态环境退化程度明显;玛沁县植被覆盖度减少区面积占比20.96 %,比重较大,植被覆盖不稳定并呈现退化趋势,自然生态环境亟待保护。     

Permafrost on the Qinghai-tibet Plateau under a Changing Climate

Permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau (QTP) has experienced major shifts during the Quaternary. During the past 40 years, permafrost has been degrading extensively, due to climatic warming. Simulations suggest significant degradation of permafrost both in extent and in thickness within the next 50-100 years. Freshwater wetlands on the QTP can contribute significantly to the global budgets in the atmospheric greenhouse gases. Permafrost degradation on the QTP has caused destabilization of foundations of engineering structures, deterioration of grasslands and meadows, and weakening of permafrost control on water resources.     

Influence of land cover changes on the physical and chemical properties of alpine meadow soil

Taking the alpine cold meadow grassland in the southeastern part of the Qinghai-Tibetan Plateau as an example ,this researcdh deals with the characteristics of apline meadow soil property changes,including soil nutrients,soil physical properties and soil mositure content under differcent land coverage conditions.With the degradation of grassland vegetation and the decline of vegetation coverage ,soil compactness reduces ,gravel content increases and bulk density increases ,The originally dense root-system layer is gradually denuded,making the soil coarse and gravel .The change of the organic matter contents with the vegetation coverage change in the surface soil layer (0-20cm) has shown an obvious cubic polynomial curve process ,The organic matter contents increas rapidly when land coverage is above 60%,contrarily decreases on a large scale when land coverage is below 30%,Between 30%-60% of land coverage the organic matter contents remain stable,The total N and organic matter contents remain stable.The total N and organic matter contents in soil have shown quite similar change regularity ,Following this the mathematic equations are derived to describe such change processes ,Moisture content in soil changes sharply with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change has shown a quadratic parabola process,Results have shown that organic matter conternt and the total N content of the apline meadow soil decrease by 14890 kg/hm^2 and 5505kg/hm^2 respectively as the vegetation coverage reduces from 90% to less than 30%,the heavey changes of soil physical and chemical proerties with grassland degradation have made the recovery of alpine meadow ecological system impossible,The protection of alpine meadow vegetation is of vital importance to the maintenance of the regional soil environment and the regional ecological system.     

青藏铁路路基工程可靠性分析思路浅析

青藏铁路沿线多年冻土具有强烈的时空变异性,多年冻土变异性受到了许多不确定因素的影响。气候变化不确定性、工程影响本身的不确定性、冻土工程性质变化的不确定性以及多年冻土变化的不确定性等,必须依靠不确定性的研究方法来实现,因此,必须引进可靠性评价的思路来分析路基稳定性变化。主要分析了青藏铁路多年冻土空间变异性和多年冻土工程性质变异性,论述了工程可靠性分析在青藏铁路冻土路基工程稳定性分析中应用的必要性;结合冻土路基工程稳定性特点给出了冻土路基工程可能的失效模式;结合多年冻土区路基设计原则,对冻土路基工程稳定性进行了可靠性设计和评价。     

大湄公河次区域植被覆盖时空变化特征及其与气象因子的关系

【目的】分析大湄公河次区域植被覆盖的时空分布变化规律及其与气象因子之间的关系,为全球变暖环境下大湄公河次区域植被保护及生态环境修复提供理论依据。【方法】以大湄公河次区域为研究区,使用MOD13Q1-NDVI数据,借助Google Earth Engine(GEE)平台反演区域2005—2019年植被覆盖,采用线性回归分析、马尔科夫模型等分析区域植被覆盖的时空分布规律,并利用偏相关分析法探究植被覆盖与气象因子之间的关系。【结果】大湄公河次区域高植被覆盖的面积占总面积的61.9%,空间上呈现北低南高、东高西低的特点;2005—2016年,区域植被以改善为主,主要是中高植被向高植被类型转化;2016—2019年,区域植被发生明显退化,以高覆盖植被类型退化为主;15年来,呈改善趋势的面积占总面积12.7%,呈退化趋势的面积占总面积3.0%,基于Hurst指数分析发现,区域植被未来显著改善面积大于显著退化,南部地区未来会发生退化;年际变化趋势上,归一化植被指数(NDVI)与气温呈显著正相关,相关系数为0.61,与降水相关性较弱;空间上,区域植被NDVI变化受到气温和降水影响,北部与降水显著负相关,南部与气温显著负相关。【结论】大湄公河次区域植被覆盖整体较好,改善趋势大于退化趋势。综合来看,大湄公河次区域植被变化与气温和降水有一定关系,尤其是北部和南部。     

广西南流江流域1986—2020年植被覆盖度时空变化及预测

为探究我国南方丘陵山地流域植被覆盖度长时序变化情况,本研究基于1986—2020年Landsat系列影像数据,运用Google Earth Engine平台计算植被覆盖度FVC,利用Theil-Sen median趋势分析和Mann-Kendall 以及Hurst指数方法分析南流江流域植被覆盖度时空变化趋势特征。结果表明：南流江流域植被覆盖度高,植被覆盖度变化呈现明显的上升趋势。1986—2020年间,流域植被改善面积（58.23%）远远大于植被退化面积（8.29%）,植被改善区域在流域中、下游表现最为显著,退化区域自流域上游而下依次减少。未来南流江植被覆盖度变化将呈现波动变化趋势,其中持续性改善面积占14.83%,持续性不变面积占12.25%,持续性退化面积占3.48%,余下69.44%面积为波动变化区域,流域植被覆盖变化与造林绿化工程及城市扩张发展息息相关。Google Earth Engine平台在遥感影像处理中有明显优势,它能在长时序、大尺度植被监测研究中发挥重要作用。     

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。     

Temporal and spatial variations of the active layer along the Qinghai-Tibet Highway in a permafrost region

Using monitored active layer thickness(ALT) and environmental variables of 10 observation fields along the Qinghai-Tibet Highway in permafrost region of the Qinghai-Tibetan Plateau(QTP),a model for ALT estimation was developed.The temporal and spatial characteristics of the ALT were also analyzed.The results showed that in the past 30 years ALT in the study region increased at a rate of 1.33 cm a-1.Temperatures at the upper limit of permafrost and at 50 cm depth,along with soil cumulative temperature at 5 cm depth also exhibited a rising trend.Soil heat flux increased at a rate of 0.1 Wm-2 a-1.All the above changes demonstrated that the degradation of permafrost happened in the study region on the QTP.The initial thawing date of active layer was advanced,while the initial freezing date was delayed.The number of thawing days increased to a rate of 1.18 da-1.The variations of active layer were closely related to the permafrost type,altitude,underlying surface type and soil composition.The variations were more evident in cold permafrost region than in warm permafrost region,in high-altitude region than in low-altitude region,in alpine meadow region than in alpine steppe region;and in fine-grained soil region than in coarse-grained soil region.     

昆明市2011—2020年植被覆盖时空变化特征分析及其归因

以2011—2020年MODIS＿NDVI与气象数据为基础,利用趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析法与地图学的空间分析等方法,分析近10 a昆明市的植被覆盖的时空分布、变化特征以及未来变化趋势。结果表明：(1)近10 a昆明市植被覆盖情况良好,且呈增加趋势,增速为3.6%/10 a;(2)昆明市植被覆盖率高(NDVI>0.6)的区域,占整个昆明市92.45%,整体植被覆盖状况良好,低海拔地段处NDVI更容易出现低值。全市NDVI小于0.6的区域面积主要集中在西南部;(3)昆明市过去十年约71.44%的区域得到改善,远大于退化的区域,可能得益于近年的退耕造林工程;(4)研究区植被变化波动特征内存在显著的空间差异,波动大的区域经济发展迅速,人为影响大,多为城镇用地、交通要道和耕地。波动小的地区主要是林区;(5)从未来趋势上看,植被覆盖良性发展的占19.64%,恶性发展的占22.40%,基本不变的约为57.96%,其中嵩明县、昆明市市辖区、呈贡县、宜良县和石林彝族自治县等地需要引起重视;(6)由于昆明市整体光照充足,降雨量比气温更能影响到植被覆盖情况,且近10 a的植树造...