天津地区各季植被NDVI年际动态及其对气候因子的响应

探索植被覆盖与气候变化相互关系是全球变化研究的重要内容之一.研究特定地区植被时间动态及其对气候因子的响应,对植被重建和生态环境恢复具有重要作用.利用1982-2003年8 km×8 km的NASA/GIMMS半月合成的归一化植被指数(NDVI)和气候数据,研究了天津地区各季NDVI年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:近20年来天津市春季、夏季及冬季平均气温呈显著的升高趋势(P<0.05),而秋季变化不明显;春季和夏季降水呈降低趋势,而秋、冬两季呈微弱增加趋势,但均没有达到显著性水平(P>0.05).从四季NDVI年际变化趋势来看,春、秋两季呈微弱上升趋势,而夏季显著降低(P<0.01),冬季变化不明显.近20年四季NDVI与同期平均气温及降水的回归分析表明,除冬季外,NDVI与温度及降水均有显著的正相关关系,其中春、秋两季NDVI与温度及降水的关系均达到极显著水平(P<0.001).本研究结果证实天津地区各季NDVI的年际变化特征存在明显差异,而且气温和降水共同决定了植被NDVI的变化.     

贵州高原NDVI变化及其对气候变化的响应

中国南方喀斯特地区气候变化加剧,植被对气候变化响应反映十分敏感,动态监测植被变化对区域生态环境保护有重要意义。基于1999—2017年贵州高原遥感数据和气象数据,从年、季、月等不同时间尺度研究了NDVI动态变化及其对降水量、平均地表气温、最高地表气温、最低地表气温、平均气温、最高气温、最低气温、大型蒸发量、平均风速、平均相对湿度、日照时数等气候因子的响应特征。研究表明:近19 a,贵州NDVI以0.007 3 a~(-1)的速率呈显著上升趋势,其中,2011—2017年的上升幅度大于1999—2010年的上升幅度,NDVI变化与最低地表气温、最低气温呈显著正相关;春季、夏季、秋季、冬季NDVI均呈显著上升趋势,春季年增长率最大(0.009 3 a~(-1)),其次依次为秋季(0.007 0 a~(-1))、夏季(0.006 9 a~(-1))、冬季(0.004 6 a~(-1));春、秋季NDVI与最低地表气温呈显著正相关,最低气温影响较大,夏季、秋季NDVI受气温和降水共同影响,冬季NDVI受日照时数影响较大,四季NDVI受气温影响程度大于降水;1—12月NDVI均呈上升趋势,其中,4、5、8、10月呈极显著上升趋势,2、3、7、9、11、12月呈显著上升趋势;2、3月份和11、12月份NDVI在增长,表明生长季有所延长。NDVI与当月气象因子相关程度大于其与前一个月、前两个月的相关程度;气温的当月效应和滞后效应大于日照时数和水分条件的效应。温度对贵州NDVI的影响程度大于水分的影响,气温升高促进生长季延长是贵州高原的重要气候效应。     

基于GIS的祁连山植被NDVI对气温降水的旬响应分析

利用祁连山地区SPOTVGT-NDVI数据和气象站点旬平均气温、降水资料,运用最大化合成、趋势线分析和相关分析方法分析了祁连山植被的时空变化趋势,并从旬时间尺度上分析了祁连山植被对气温和降水的响应特征。结果表明:近10年来,祁连山年最大化植被NDVI增加了3.1%,植被改善、无变化和退化的面积分别占总面积的70.21%、21.44%和8.35%。祁连山植被NDVI对气温变化的响应大于降水,对气温和降水变化的最大响应滞后都为2旬左右。秋季植被NDVI对气温和降水变化响应最大,夏季植被NDVI对气温和降水响应的滞后期长于春季和秋季。祁连山植被NDVI对气温和降水变化的旬最大响应表现为中段大于东段和西段,NDVI对气温和降水变化的最大响应滞后期呈现出西段中段东段的空间分布特征。     

气候变化背景下近15 a乌梁素海流域植被动态变化

以内蒙古乌梁素海流域为研究对象,利用SPOT-VGT NDVI、数字高程模型(DEM)和气象数据,分析了1999—2013年流域植被覆盖变化及其海拔效应,并结合年平均气温和年降水量变化,探讨了流域植被变化对气候变化的响应。结果表明,乌梁素海流域植被覆盖度总体较低,NDVI多年平均值仅为0.213;1999—2013年乌梁素海流域94.8%的区域植被覆盖呈明显增加趋势,2013年NDVI年平均值比1999年增加22.4%;乌梁素海流域的植被覆盖表现为随高程增加而减少的趋势,1999—2013年NDVI年变化率随高程的变化趋势显著,仅在海拔梯度1 000 m处出现显著减小趋势(Mann-Kendall检验的统计值Z-1.64),在其余海拔高度均呈显著增加趋势(Z1.64);1999—2013年乌梁素海流域NDVI年平均值变化与年降水量呈显著正相关(P0.05),与年平均气温呈负相关(P0.05)。     

1951─2012年沈阳市气象条件变化及其与空气污染的关系分析

气象条件对城市空气质量有重要影响,对比各气象要素和空气质量的相关性、分析气象要素的长期变化趋势是研究城市大气环境的重要内容。为增进对东北重工业城市沈阳市大气环境变化的理解,分析了1951─2012年沈阳市气温、地表温度、风速、降水、气压等气象要素的变化特征和趋势,阐明了2008─2013年冬季沈阳市空气污染指数和气象要素的相关性。对沈阳市1951─2012年气温、0 cm地温、风速、降水、气压日平均资料分析结果表明：沈阳市1951─2012年的气温与地表温度呈上升趋势,而风速、降水、气压则呈下降趋势,各气象要素呈显著的季节变化特征,其中冬春季的气温与冬季的地表温度上升趋势最明显,冬春季的风速、夏秋季的降水量和春秋季的气压下降最为明显。20世纪90年代以来,沈阳市的气温、地表温度升高显著,风速、气压下降明显,年际变化幅度都有增大趋势。分析2008─2013年冬季沈阳市空气污染指数的逐日资料。沈阳市冬季的大气污染呈线性上升趋势,空气污染指数与风速、气压、降水呈负相关,而与气温、地表温度呈正相关,且与地表温度的相关性最高。沈阳市的地表温度变化与东亚范围200 hPa的风速、500 hPa高压、850 hPa的南风呈正相关,而与850 hPa的北风呈负相关。这表明,沈阳市气候暖化及风速降低是空气污染加重的重要原因。     

基于GIS的祁连山植被NDVI对气温降水的旬响应分析

利用祁连山地区SPOTVGT-NDVI数据和气象站点旬平均气温、降水资料,运用最大化合成、趋势线分析和相关分析方法分析了祁连山植被的时空变化趋势,并从旬时间尺度上分析了祁连山植被对气温和降水的响应特征。结果表明：近10年来．祁连山年最大化植被NDVI增加了3．1％,植被改善、无变化和退化的面积分别占总面积的70．21％、21．44％和8．35％。祁连山植被NDVI对气温变化的响应大于降水,对气温和降水变化的最大响应滞后都为2句左右。秋季植被NDⅥ对气温和降水变化响应最大,夏季植被NDVI对气温和降水响应的滞后期长于春季和秋季。祁连山植被NDVI对气温和降水变化的旬最大响应表现为中段大于东段和西段,NDVI对气温和降水变化的最大响应滞后期呈现出西段〉中段〉东段的空间分布特征。     

黄河源区植被生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应

利用黄河源区MODIS/NDVI数据、1∶100万植被类型图和气象资料,分析了该区不同植被类型生长季NDVI时空特征以及与气候因子的关系。结果表明,1）2000—2011年,黄河源区植被生长呈改善趋势,生长季NDVI年际变化率每10 a为＋2.75%,高寒草原、高寒草甸、高寒灌丛生长季NDVI年际变化率分别为每10 a＋2.84%、＋2.65%、＋2.77%。2）黄河源区植被改善面积占全区总面积的29.39%,主要分布在卡日曲和玛曲上游、扎曲流域、布青山南麓、扎陵湖北部和鄂陵湖周边地区。植被退化面积仅占全区总面积的0.98%,主要分布在约古宗列曲东南部山地和卡日曲北部山地。受水热条件控制,植被改善表现为：①植被改善面积南坡大于北坡;②植被改善面积随海拔升高先增加后减小;③植被改善面积随坡度增加迅速减小。3）黄河源区植被生长季NDVI与同期气温和降水分别存在显著正相关性,其中高寒草原和高寒草甸生长受降水影响更为明显,而高寒灌丛生长受气温影响更为明显。气候的暖湿化趋势可能是促使黄河源区植被生长改善的主要原因。     

基于MODIS的山东省植被覆盖时空变化及其原因分析

卫星遥感获取的归一化植被指数(NDVI)可以指示地表绿度和植被覆盖特征,被广泛应用于大尺度地表植被活动的监测和评估。基于2000─2014年的328景MODIS/NDVI时间序列数据,采用基于栅格像元的趋势分析和稳定性分析方法,深入分析了2000年以来山东省不同区域植被覆盖和绿度变化特征。结果表明,(1)近15年山东省植被年平均NDVI和春季NDVI都呈现显著增加趋势(P0.01),NDVI的增加趋势与降水量的年际变化关系显著(P0.05);由于城市化进程加剧,生长季绿色植被面积显著减少,平均每年减少243 km~2。(2)NDVI变化趋势具有明显的空间差异,鲁西农业区植被与黄河三角洲以及南四湖的湿地植被变化趋势相反,农田植被绿度有增加趋势,湿地植被绿度下降明显。这一趋势差异与不同植被类型对于降水年际变化的响应差异有关。(3)由于不同植被类型对于自然和人为活动干扰的适应能力不同,不同地区的植被覆盖在时间序列上表现出不同的稳定性。植被稳定性的排序为:农田植被森林灌木植被湿地植被。说明湿地植被对于环境变化的响应最敏感,而人为管理的农田植被的抗干扰能力最强。本研究对于了解山东省植被覆盖变化格局特征和评估不同生态系统的气候变化响应具有积极作用。     

广东省NDVI时空变化特征及其对气候因子的响应

广东省植被类型丰富、气候条件复杂,开展气候因子对植被的影响研究,对于全省保护生态环境、应对气候变化具有重要意义。利用MODIS NDVI数据和地面气象观测数据,基于变化趋势分析、空间自相关分析、相关性分析等方法,研究广东省NDVI时空分布特征及其对气温、降水、日照时数等气候因子的响应。结果表明,2000—2018年广东省NDVI平均值为0.62,总体呈上升趋势,平均年增长值为0.005 3,正增长区面积占比达94.50%。全省73.72%的区域植被呈现显著空间集聚性,其中高值集聚区面积占比48.19%,低值集聚区面积占比25.53%。不同类型植被的NDVI均呈增加趋势,其中常绿阔叶林、常绿针叶林、混交林的NDVI平均值最大,而农田、矮树灌木、混交林平均年增长值最大。NDVI具有明显的季节变化规律,夏季NDVI值最大、年增长值最小,冬季NDVI值最小、年增长值最大。年内NDVI最低值出现在2月,最高值出现在9月。月平均NDVI与气温、降水、日照时数相关性显著,其最大相关系数分别为0.863 7、0.639 4、0.605 7。NDVI对日照时数的响应不存在滞后,对气温存在1个月的滞后,对降水存在1—2个月的滞后。日照时数对NDVI的影响仅持续1个月左右,温度、降水对NDVI的影响可持续4—5个月。     

喀斯特地区不同植被类型NDVI变化及驱动因素分析——以贵州为例

以SPOT-VEG NDVI数据为基础结合植被类型、气象和石漠化数据,通过NDVI变化趋势倾斜率及逐像元相关分析,分析不同植被类型NDVI变化趋势及驱动因素。结果表明,(1)2000—2013年贵州省植被NDVI呈增加趋势,其中2000—2007年为快速增加期,变化率为0.25/10 a(r~2=0.923);2008—2013年增速减缓,变化率为0.02/10 a(r~2=0.381)。(2)人工植被NDVI增速最大为0.17/10 a(r~2=0.813),灌丛灌草丛次之,为0.13/10 a(r~2=0.85),乔木类植被(常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿和落叶阔叶混交林、针叶林、针阔混交林)和竹林的NDVI基本保持不变。(3)贵州省气候变化呈不显著冷干趋势,其中降水对植被变化的影响力大于温度,植被NDVI与年降水量和年均温均呈现不显著负相关关系。(4)人工植被与降水和气温的逐像元分析中,显著负相关比重较大,分别达到20%和15%;灌丛灌草丛的显著负相关比重也大于正相关,分别达到16%和17%;乔木类植被则相反,显著正相关比重较大,其中河谷季雨林达到48%。(5)人类活动强度较高的区域,NDVI变化与城市扩展、植树造林及石漠化治理面积有显著正相关性。由此得出,在人类活动强度较大的区域,如城镇周边、生态治理与修复措施的实施区域,植被变化主要受人为作用制约;但当人类活动或干扰较少时,气候变化限制植被的变化趋势。所以,从宏观角度分析植被变化与气候变化的关系时,必须权衡人为作用和气候变化对植被变化的影响。     

污水处理的PLC控制系统

以内蒙古临河污水处理厂的控制系统设计为背景，讨论了在污水处理过程中，采用可编程序控制器（PLC）为中心的电气控制系统。     

内蒙古黄土丘陵地区生态农业试点建设途径初探

分析了内蒙古自治区和林格尔县羊群沟村生态环境特点及农业持续发展制约因素及潜力，总结了在黄土丘陵地区进行生态农业建设的措施和途径，对羊群沟村进行生态农业建设３年来所取得的综合效益进行了分析。     

乌梁素海流域种 养系统氮素收支及其对当地环境的影响

以内蒙古乌梁素海流域为研究区,建立区域氮素流动模型,研究了2006年种-养系统中氮素的收支状况及其对区域环境的影响。研究结果表明,乌梁素海流域氮素投入主要来源于耕地系统,草地系统的投入量很少。耕地系统氮投入量大于支出量,氮素盈余4.03×104t,平均盈余85.0 kg.hm-2。草地系统氮投入量小于支出量,导致草地系统氮收支亏损,亏损额为593 t,平均亏损0.99 kg.hm-2。大量氮亏损是引起当地草场退化的主要原因。此外,该流域每年随地表径流进入地表水的氮总量达9.25×103t,给当地水环境带来了巨大压力。肥料施用是地表水最主要的氮素来源,因此,控制农业面源污染应是当地水环境控制和管理的重点。     

内蒙古沙地森林草原过渡带中沙地云彬种群动态

沙地云彬是我国内蒙东部沙地森林草原过渡带的特有濒危树种，沙地杉林是陆地上非常特殊的森林生态系统类型。本文研究了沙地云杉的种群动态，建立了沙地云杉种群生命表、年龄结构、存活曲线和生殖力表，同时研究了沙地云杉种群分布格局及增长动态，可为沙地治理和沙地森林生态系统研究提供科学依据。     

Characteristics of Environmental Geochemistry in the Arseniasis Area of the Inner Mongolia of China

In China, endemic arseniasis attributable to the geological-geochemistry environment is mainly found in the plain of the Great Bend of the Yellow River and the Hu-Bao plain in the Inner Mongolia Autonomous Region, in the Datong basin of Shanxi Province, the floodplain of the northern side of the Tian Mountain of Xinjiang Uygur Autonomous Region, and in the southwest coastal plain of Taiwan. These areas share many similar characteristics including widespread occurrences, a large population being affected, and the magnitude of risk involved. The population living in these areas is estimated to be around 5.5 × 10⁵, of which of 2.5 × 10⁵ are resident in Inner Mongolia. Based on our systematic research and comparison of various areas, we found the different types of arseniasis are often associated with different regions. The neural arseniasis is distributed in Xinjiang Uygur Autonomous Region and Shanxi Province, caused by inorganic arsenic in drinking water while the cycling-obstacle arseniasis is mainly found in Inner Mongolia and Taiwan, associated with organic arsenic in water. The distribution of arsenic affected villages in Inner Mongolia exhibits orientation and focus on low-lying land in the subsiding centre of the Great Bend basin, which was enriched with humus in the lake and limnetic deposits. Much CH₄ gas can be detected in the water of shallow and deep wells in these villages. Some of the wells with higher concentrations of CH₄ can even be ignited. This is a typical reductive geochemical environment. We tested the total amount of arsenic (As), As³⁺, and methyl arsenate in all types of water sources. It is found that the number of arseniasis cases is not clearly related to the total amount of arsenic (As) in the water. However, it is related to the ratio of As³⁺ plus methyl arsenic to the total amount of arsenic (As). The higher the ratio, the higher the number of people affected and the more serious the illness. The statistical results also indicate that good drinking water accounts for 60% of the drinking water source while the arsenic contaminated water makes up about 25% of the drinking water in the study area. This research reveals that the local geochemical environment is responsible for the spreading of the endemic arseniasis in the area and thus suggests a new direction of how to prevent such disease.     

中国饮水型砷中毒区的水化学环境与砷中毒关系

中国各饮水型砷中毒区的水化学特点受沉积环境和气候因素所控制,砷中毒的流行和发病程度与其地下水的水化学环境、水中砷的形态和价态有密切联系。在实地考察监测和对台湾、新疆、内蒙古、山西、吉林饮水型砷中毒病区环境和地下水水化学特征总结的基础上,系统分析了饮水水源中总As、As(III)、甲基胂、腐植酸与砷中毒的关系,揭示了不同病区病情差异的原因。研究表明,除台湾外,各砷中毒区均分布在干旱半干旱区;各病区多分布在沉积盆地中心或平原内相对低洼的地带,饮用的地下水均取自中新生代地层;砷中毒病情不仅与总砷含量有明显的剂量-效应关系,还与As(III)和甲基胂的浓度直接相关。台湾、内蒙古和山西病区地下水为富含有机质的复杂还原环境,水中不仅As(III)含量高,且检出有机物、腐植酸和甲基胂,新疆和吉林病区地下水为以无机砷中As(V)为主的氧化环境,吉林病区未检测出甲基胂,这是新疆与吉林病区患病率较低的主要原因。研究成果可为区域防病改水、砷中毒的预报提供重要技术支撑。     

1982—2006年中国半干旱、干旱区气候与植被覆盖的时空变化

利用1982-2006年英国CRU(Climatic Research Unit)全球气温降水数据和NOAA/NASA归一化植被指数(theNormalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据,分析了中国内陆半干旱和干旱区的气候、植被覆盖的时空变化。结果表明,虽然中国内陆半干旱和干旱区的部分区域降水减少,但整体上向暖湿化发展。在暖湿化背景下,中国内陆半干旱和干旱区的植被总体以改善为主(>1%.(10a)-1),特别是新疆西北部和青海东南部;但局部有微弱的减少趋势[(0~-1)%.(10a)-1],如新疆南部和东部、甘肃西北部。最后,以乌鲁木齐为例,分析发现气温增加导致植被生长季延长和降水的增加,使得过去25年乌鲁木齐的植被覆盖有明显的改善。     

西藏生态整体性水平测度

为了探讨资源-环境双重约束下地处我国生态环境脆弱区的西藏的生态整体性特征,利用生态环境质量指数和生态现代化指数（EMI）对地处我国西南边陲的西藏地区的生态现代化水平进行了分析。结果表明：全球生态现代化水平在区域之间存在比较明显的空间分异。2004年西藏生态现代化指数为50,在全国排名为3位,较2000年的排名16位有了明显的提高。生态进步指数、经济生态化指数好于其他4个少数民族地区,但社会生态化指数落后于其他4个少数民族地区,人均SO2排放与新疆、广西相同,但高于内蒙古和宁夏;1980—2007年西藏现代化程度虽然有所提升,但远低于世界平均水平和中等发达国家以及我国平均水平和其他4个少数民族地区;1996—2007年西藏区域环境水平呈＂W＂型变动态势。资源转化率和水污染指数呈＂N＂型不稳定变动,生态保护指数和环境治理指数呈剧烈变动,生态脆弱性和环境支持系统的不稳定性没有明显改观。因此,西藏应立足地缘和资源优势,充分考虑西藏生态地域、生态系统服务功能、生态资产、生态敏感性以及人类活动对生态环境胁迫等要素的综合影响,依据青藏高原高寒生态大区和高寒草甸生态区、青藏高原高山草原、高寒草甸生态地区生态区划,发展人工设计生态方案的生态重建途径。建立严格的生态补偿制度,逐步提升生态现代化水平。     

Impacts of changes in rangeland management laws and policies on grazing flexibility and pastoral livelihoods in Inner Mongolia,China

Inner Mongolia is an autonomous region of China and has a long history of pastoralism. It is a predominately arid and semi-arid region with annual precipitation of 20–500 mm from the west to east. Prior to intervention of modern rangeland management laws and policies, the pastoralists in Inner Mongolia responded to variability in ecological condition and patchiness of rangeland resources via flexible rangeland management. However, since the 1950s, some rangeland management laws and policies have affected the flexibility of rangeland management in Inner Mongolia. This study investigated the impacts of changes of rangeland management laws and policies on grazing flexibility in Inner Mongolia, and discussed whether it is desirable to allow flexibility of grazing management in Inner Mongolia, and what are the possible directions to encourage the flexibility. First, the study investigated the historical and current policies of rangeland management in Inner Mongolia from the perspective of property rights. Second, the study identified and analysed how some of the previous collectivisation and privatisation policies of the rangeland resources and livestock have affected grazing flexibility in this region. Third, this study discussed whether a higher level of flexibility of grazing management is desirable in Inner Mongolia and gave recommendations on the possible directions to encourage the flexibility of grazing management. The study drew on theories of rangeland management in Inner Mongolia, Mongolia and parts of Africa and has increased the understanding of grazing flexibility in Inner Mongolia. It is a step towards more sustainable rangeland management and development in Inner Mongolia.     

内蒙古自治区内国家级自然保护区的有效管理分析

以内蒙古自治区内22个国家级自然保护区管理状况的评估结果为基础,从评估赋分表所涉及的10项评估指标入手,分析内蒙古自治区内国家级自然保护区管理活动的整体特征、区域差异和自然保护区有效管理的影响因素。结果表明,内蒙古自治区内国家级自然保护区管理评估平均得分为79分,整体处于良的等级,仍有较大的提升空间;自治区东部地区的自然保护区管理水平略高于西部地区,但两者之间差异未达显著水平。加强日常管护是提升内蒙古自治区内国家级自然保护区管理水平的首要任务,自然保护区的能力建设、机构设置和人员配置、保护对象动态变化、规划制定与执行和基础设施建设等因素对自然保护区的有效管理有显著影响。