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。     

陕北煤炭基地榆神矿区生态系统弹性力时空演变分析

陕北榆神矿区是我国重要的煤炭生产基地,生态环境脆弱,分析煤炭开采对该区域生态系统稳定性的影响对矿区生态修复具有重要意义。以榆神矿区所在流域为研究对象,基于近10年土地利用确定了工矿活动直接和间接影响区的时空演变特征,通过建立生态弹性力指标体系,结合空间主成分分析法综合评估了工矿活动对矿区生态系统弹性力的影响。结果表明：（1）近10年研究区生态环境明显改善,林地草地面积明显增加,但是煤炭开发用地也大幅增加,从8.4 km²增加至14.2 km²;（2）榆神矿区生态系统弹性力主要受植被覆盖度和地下径流量的影响,2009-2015年,煤炭开发直接影响区和间接影响区生态弹性力呈下降趋势,相比之下,2018年煤炭开发不同影响区生态弹性力明显增加;（3）煤炭开采活动引发的地质环境问题致使矿区生态环境退化,导致煤炭开发直接影响区生态弹性力低于间接影响区,平均低9.23%,因此及时采取修复治理措施降低煤炭开发引起的地质环境问题对改善矿区生态环境至关重要。研究结果可为榆神矿区的生态保护管理与健康可持续发展提供决策参考。     

林草交错区植被动态变化及其影响因子——以中国东北大兴安岭为例

东北大兴安岭林草交错区对气候变化和人类活动高度敏感是我国重要的生态脆弱区,研究表征生态环境变化的植被指数时空变化及驱动因子是制定政策、改善生态环境的理论基础。基于此,利用遥感区域分析和地面实证分析对大兴安岭林草交错区的植被变化趋势及影响因子进行分析,并通过重要性指标定量阐述环境因子和人类活动因子影响的相对重要性。结果表明：1982-2015年的植被呈退化趋势（-0.02/10a）,最低温度、平均温度和最高温度均呈增温趋势分别为0.13℃/10a、0.16℃/10a和0.20℃/10a,而年平均降水量呈下降趋势（-16.3 mm/10a）。植被NDVI随云量的增加而降低（R=-0.21）,并且显著负相关占总面积的24.98%。NDVI随最低温度、平均温度和最高温度的增加而增加（R_TMN=0.01、R_TMN=0.02和R_TMN=0.04）。潜在蒸散对NDVI的影响存在差异,降水量在200-400 mm NDVI与潜在蒸散显著负相关（占总面积18.60%）,400 mm以上显著正相关且占总面积16.01%。降水量与NDVI正相关（R=0.03）,其中显著正相关占总面积的19.55%,显著负相关仅占总面积的5.31%。降水量是陈巴尔虎旗、新巴尔虎左旗以及鄂温克族自治区西部植被（草地）的主导影响因子,云分量是东部林地的主导影响因子。此外,实证分析结果表明人类活动因子（家畜密度和开垦面积）对NDVI的解释率高于温度和降水,并且人类活动的平均重要性指标（VIP_{人类活动因子}=2.48）高于气候因子（VIP_气候因子=0.80）,气候因子中的降水解释率和重要性均高于温度。因此,气候变暖背景下,东北林草交错区气候呈变暖变干旱趋势,而人类活动因子对植被的影响作用不容忽视,合理调控农牧业是改善林草交错区植被生态系统稳定可持续的重要途径。     

基于水量平衡原理的黄土高原林草植被覆盖度恢复潜力评估

为了科学评价黄土高原林草措施的可持续性，基于林草生态系统蒸散发（ET）与降雨补给之间的水量平衡动态关系，开展林草植被覆盖度恢复潜力研究具有一定的现实意义。利用实测水文气象要素数据和PML_V2 ET、GRACE和MOD13 A1 EVI等遥感产品，阐明了增强型植被指数（EVI）与ET的时空变化特征，构建了ET和EVI的定量响应关系，定量估算了不同降雨情景下黄土高原林草植被覆盖度恢复阈值与恢复潜力。研究结果表明：（1） PML产品基于通量站点观测值与水量平衡公式验证的误差分别为4.5 mm/8d、34.3 mm/a，产品精度优于MOD16 A2 GF。黄土高原2000-2018年多年平均ET为445.36 mm，多年平均EVI为0.17；黄土高原林草植被ET和EVI的增长速率分别为5.08 mm/a和0.0026/a。（2）利用多元逐步回归方法逐像元构建了ET与气象要素和EVI的最优响应关系模型，平均均方根误差（RMSE）为44.5 mm。（3）丰水年、平水年、枯水年不同降雨情景下黄土高原林草植被覆盖度平均恢复阈值为（71.5±37.3）%、（55.6±35.9）%和（22.4±26.0）%；平均恢复潜力为（9.4±30.4）%、（-6.4±23.8）%和（-39.7±26.2）%，平均RMSE为5.7%。（4）林草植被覆盖度恢复潜力存在空间异质性。不同历史降雨情景对干旱指数2.5-4区间的林草植被恢复潜力影响最为剧烈。若未来黄土高原经历长时期平水或枯水年时段，林草植被将会存在不同程度的退化风险。     

气候变化和人类活动对中国北方旱区植被变绿的定量贡献

气候变化和大规模的生态恢复使中国北方旱区植被发生了显著变化，量化气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献，对于旱区生态系统管理和应对未来气候变化具有重要意义。目前，中国北方旱区植被变化影响因素的时间动态（2000年大规模生态恢复工程实施前后）和空间异质性（沿干旱梯度）仍需进一步的定量研究。基于多源数据，采用趋势分析、偏相关分析和随机森林模型等方法，分析了1981-2018年中国北方旱区气候和植被的时空变化规律，量化了2000年前后气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献并分析其在干旱梯度上的空间差异性。结果表明：（1）1981-2018年期间，中国北方旱区的叶面积指数（LAI）平均增加速率为（0.0037±0.0443） a^-1，且增加速率沿干旱梯度增大。2000年前仅10.46%（P<0.05）的地区显著变绿，而2000年后达到36.84%，且植被变绿主要归因于非树木植被。（2）2000年后降水对植被变绿的正效应在不同干旱梯度均增加，而在半干旱区和亚湿润干旱区，温度对植被变绿由正向促进转为负向抑制，而辐射在干旱区由负效应转向正效应。（3）2000年前后，气候变化均主导着植被的动态，贡献率分别为96.07%和73.72%，人类活动的贡献在2000年后进一步增强（从3.93%增加到26.28%），且沿着干旱梯度而增加，其中人类活动对植被变绿的贡献在半干旱地区增加最显著（+0.0289 m² m^-2 a^-1，P<0.05）。研究结果可为未来气候变化下中国北方旱区的植被恢复和可持续发展提供科学依据。     

干旱砾漠区露天采煤对草地植物群落特征及其稳定性影响

露天煤炭开采对区域地形地貌、水文循环和土壤植被等生态环境因子产生了较大干扰,但干旱砾漠区露天开采对周边植物群落及其稳定性的影响范围和程度仍有待深入研究,这个问题的探明才能为矿区植被恢复的精准施策提供科学依据。该文通过定量比较距露天开采区不同距离植物群落组成、多样性、生产力和稳定性变化特征,分析干旱砾漠区露天采煤对植物群落的影响范围和程度,并结合土壤性状和微气象因子的测量,探究影响干旱矿区植物群落特征的主导因子。结果表明:(1)干旱砾漠区露天开采排土场原始植被消失殆尽,开采区外围0~500 m范围内原优势物种重要值降低,伴生物种重要值增加,500 m后随着距开采区距离的增加优势植物重要值逐渐增加,至开采区800 m外植物群落组成趋于稳定;(2)开采区外围0~500 m范围内植物群落地上生物量、多样性和群落稳定性较5000 m处分别平均下降了53%、70%和37%,开采区500 m以外上述群落指标整体上变化不明显,而植被覆盖度在开采区外围不同距离并未表现出显著变化趋势;(3)土壤水分、有机质、有效氮磷钾、可溶性盐与植物群落地上生物量、多样性和稳定性呈正相关关系,而土壤pH、光照强度和地表温度与上述植物群落指标呈负相关关系。因此干旱砾漠区露天开采排土场及开采区外围0~500 m范围是矿区生态修复过程中重点考虑区域,同时研究表明干旱砾漠区植被主要分布在砾漠戈壁浅沟和季节性河道等生境相对良好的凹陷微地形条件下,综合可得出干旱砾漠区植被修复过程中可通过微地形塑造、土壤改良和乡土物种繁殖促进,以实现干旱矿区生态系统的稳定和可持续发展。     

高原河谷城镇化对植被覆盖度的影响

以典型的高原河谷城市——西宁市为例，定量分析了2000-2015年研究区景观格局及植被覆盖度的时空演变，揭示了高原河谷地区的城镇建设对植被覆盖度的干扰过程及生态环境质量的影响。结果表明：（1）2000-2015年间，西宁市城镇面积增幅为25.99%，总体城镇化率为4.76%，各区县城镇化水平差异较大；（2）西宁市平均植被覆盖度呈增加趋势但不显著（P < 0.57）。植被覆盖度以中高和高植被覆盖度为主，空间上呈现"东西低-南北高"的分布特征，退耕（牧）还林（草）区的植被覆盖度显著增加（P < 0.01），说明生态恢复工程效果显著；（3）区县尺度上，城镇化速率与中高覆盖植被面积变化呈显著负相关（P < 0.01），区县内生态质量有所下降，城镇发展程度和区位条件的差异是影响中高覆盖度植被变化的主要因素；（4）格网尺度上，建成区及其周边区域的低覆盖植被面积呈显著增加趋势（P < 0.01），表明城镇内部区域生态质量有所改善。研究结果对保护和提高西宁市生态环境质量及合理推进城镇建设等方面具有重要意义。     

2001-2015年天山北坡植被覆盖对干旱的响应——基于土地利用/土地覆盖分析

天山北坡生态系统脆弱,易受干旱影响,全球变暖和不合理的人类活动加剧了干旱的影响,评估植被覆盖对干旱的响应,为改善生态环境和减轻干旱影响提供科学参考。基于MODIS-NDVI遥感数据以及气象数据,计算了2001-2015年天山北坡多尺度标准化降水蒸散发指数（SPEI）和植被覆盖度,总结出植被覆盖度与多尺度SPEI时空动态变化规律,从土地利用/土地覆盖（LUCC）的角度分析了植被覆盖度对气候干旱的响应。结果表明：（1）天山北坡绝大部分区域呈湿润状态,中部（石河子、呼图壁）、西北部（克拉玛依市）呈轻度干旱。3个月、6个月、12个月时间尺度SPEI均表现出干旱化增强的年际变化趋势;（2）天山北坡植被覆盖度整体上属中低覆盖,总体呈南高北低,天山山区、城市绿洲内部高的分布特点。2001-2015年天山北坡植被覆盖度变化总体呈下降趋势;（3）年尺度天山北坡植被覆盖度与SPEI整体呈正相关关系。不同土地利用/土地覆盖的植被覆盖度与12个月时间尺度SPEI（SPEI 12）的相关性不同,大小依次为：草地 > 未利用地 > 城乡用地 > 林地 > 水域 > 耕地;（4）季节尺度夏季和春季干旱对植被覆盖度的影响最明显,不同季节干旱对不同土地利用/土地覆盖植被覆盖度影响程度不同。     

西部干旱区煤炭开采环境影响研究

大规模煤炭资源开采与干旱脆弱生态环境的空间耦合将会诱发日益严峻的社会、环境问题。分析了我国西部干旱区煤炭地下开采对植被、土壤水、地下水、土壤等关键环境要素影响的研究进展与不足;指出现有研究主要以单一环境要素、局部尺度为主,缺乏多尺度综合的环境要素协同损伤规律与井上下联动响应机理等基础研究。因此,现有成果还无法满足指导煤炭开采技术改进与控制环境损伤的需要。建议从井下到井上,从工作面、矿井、矿区、流域多尺度综合实现地空一体化同步监测,加强对西部干旱矿区各关键环境要素的协同损伤规律研究;加强对井上下环境要素对开采地质条件响应机理研究;建立不同开采条件、不同评价尺度下,矿区开采环境损伤的评价与预测模型。     

近20年来西南地区植被净初级生产力时空变化与影响因素及其对生态工程响应

植被净初级生产力（NPP）是研究陆地生态系统中物质和能量转换的重要指标，NPP的空间分布与区域气候、植被生长以及人类活动等因素息息相关，其变化能反映植被群落的生产能力，是生态系统功能和结构变化的重要表征。近20年来，中国西南地区植被NPP呈现增长趋势。然而，目前对NPP时空变化格局及潜在原因尚不清楚。因此，利用2001-2018年间MODIS-NPP、岩性、气候、土地利用、造林面积和石漠化治理情况等数据，对西南地区植被NPP的时空变化趋势及其成因进行了分析。结果发现：（1）2001-2018年间，中国西南地区植被NPP总体呈增长趋势，突变分析结果显示，2012-2018年间NPP的增长速度（5.13 gC m^-2a^-1）比2001-2011年更快（1.78 gC m^-2a^-1），在两个时段，岩溶区NPP增长速度都高于非岩溶区；（2）对西南地区植被NPP变化与气候因子的相关分析结果显示，2001-2011年与2012-2018年两个时间段内NPP与温度的平均相关性（R=0.19，0.26）要高于NPP与降水的平均相关性（R=0.07，0.05），表明西南地区植被NPP更容易受到温度的影响；（3）对两个时期土地利用变化下NPP总量的变化情况的研究结果显示，2001-2011年期间城市用地面积增加使得NPP总量下降，而2012-2018年未利用地面积增长造成了NPP总量下降；（4）2001-2018年西南地区累计造林面积与NPP存在显著正相关性（R=0.7，P<0.05），说明"退耕还林"工程实施促进了西南地区NPP增长。对石漠化面积统计结果表明，2011年后石漠化面积显著减少，这与NPP的突变点一致，表明石漠化治理对西南地区NPP增长有重要促进作用。     

西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。     

煤炭开采对野生植物物种丰富度和物种组成的影响

煤炭开采引发的生态环境破坏早已引起关注,对其破坏机理和修复方法进行研究显得非常重要。本文探讨了煤炭开采对野生植物物种丰富度和物种组成成分的影响。从分布在晋西北地区的338个煤矿中,随机选择16个煤矿作为研究对象,调查了煤炭采空区和非采空区地面的野生植物物种,用Gleason丰富度指数分析了煤矿采空区和非采空区的野生植物物种丰富度差异,同时用Srensen指数分析了煤炭采空区野生植物物种组成成分和非采空区植物物种组成成分的相似性。结果表明:煤炭开采造成了野生植物物种数的减少,采空区的野生物种丰富度明显少于非采空区;煤炭开采也造成了野生植物物种组成成分的变化,采空区和非采空区的野生植物物种组成成分出现明显差异。     

黄土区露天煤矿排土场土壤与地形因子对植被恢复的影响

在脆弱的生态环境改善和恢复过程中,植被恢复与重建扮演着重要的角色。黄土露天煤矿区生态环境极其脆弱,认识矿区损毁土地植被恢复与地形、土壤因子之间的作用规律对矿区土地复垦与生态恢复改善至关重要。为此,选择山西平朔安太堡露天煤矿南排土场对2条样带27个复垦样地的土壤、地形、植被参数进行了采集与测定,并应用单因素方差分析与CANOCO4.5软件的降趋势对应分析和冗余分析研究了地形与土壤因子对植被恢复的影响。结果表明:植被与土壤变量之间呈显著相关,与地形变量之间相关性不明显;坡度主要影响草本覆盖度,坡向与有机质和速效磷之间具有线性相关性;速效钾对植被的变化起着重要的作用;土壤容重与砾石含量对土壤养分含量具有明显的指示作用;有机质与全氮呈显著正相关,各土壤养分指标之间存在明显的相关关系。为了改善和恢复黄土区露天煤矿排土场脆弱的生态系统,应该考虑植被和土壤的联合演替。在当地的生态环境状况下土地复垦与生态恢复的关键是改善土壤状况和增加人工植被,同时加强对排土场人工和自然植被的保护。     

西北干旱区山地-绿洲-荒漠系统生态恢复综合效益评估

西北干旱区目前已实施众多生态恢复举措试图修复和重建受损的生态系统,截至目前恢复效果如何我们不得而知,但生态恢复效益评估却能够检测其结果,并为未来的生态工程提供参考。在前人研究的基础上,以地面观测的气象资料、土壤调查数据、多源遥感数据和陆面模型模拟数据作为输入,对基于像元二分法的植被覆盖度估算方法、修正的风力土壤侵蚀模型、修正的通用土壤流失方程和基于光能利用率的净初级生产力模型中的参数进行本地化,更为准确的估算了西北干旱区生态恢复效益评价体系中的关键指标,并集成生态恢复效益指标,评估了1990—2015年西北干旱区14个山地-绿洲-荒漠子系统的生态恢复效益。研究发现:(1)山地-绿洲-荒漠子系统的生态系统结构、生态系统质量和生态系统功能时空分异明显:全区山地系统的生态系统结构有所改善,北疆和伊犁地区的山地-绿洲-荒漠子系统生态系统质量上升,荒漠生态系统的生态系统功能下降;(2)1990—2015年西北干旱区的荒漠子系统生态恢复效益在下降,而绿洲和山地的生态恢复效益在上升。基于多指标的生态恢复效益定量评估有助于客观认识西北干旱区的生态恢复现状和动态,评估结果可为未来生态工程提供具体的空间位置,也为我国其他生态脆弱区的生态恢复效益评价提供参考。     

干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究进展

斑块状植被相对稳定的空间格局是其适应环境的结果,也是干旱区植被存在的主要形式.干旱荒漠区植被对土壤风蚀的防护功能不仅与盖度、高度有关,而且与植被空间格局有关.以往的研究多侧重于植被盖度和高度对防护功能的影响,而对植被格局影响防沙效应的研究相对薄弱.干旱区斑块状格局的植被能否防沙、防沙效应如何一直是防沙治沙工程研究中的焦点问题.综述了干旱区斑块状植被空间格局特征、形成演化及防风固沙效应等方面的研究进展,提出未来应借助3S技术手段和模型模拟方法,加强对斑块状植被空间格局与风蚀风积过程的互馈关系、斑块动态的驱动因素和斑块状植被格局防沙功能的尺度效应研究.     

中国潜在植被NPP的空间分布模拟

在对1980年以来气候要素进行空间化的基础上,利用分类回归树模型CART计算中国的潜在归一化植被指数(NDVI),采用改进的光能利用率模型(CASA)和潜在NDVI数据对中国的潜在植被净初级生产力(NPP)进行模拟。结果表明:中国潜在NDVI和潜在NPP均呈现出南高北低、东高西低的格局,低值多分布在沙漠、戈壁等干旱地带,高值多出现在低、中山平原区;400 mm等降水量线是潜在NDVI和潜在NPP高值与低值的分界线;全国潜在NDVI和潜在NPP的平均值分别为0.396和319.31 g C·m-2;夏季潜在NPP的平均值最大,其次是春季,冬季最小;依据潜在NPP与2015年现实NPP的差异,可将中国植被恢复区划分为西部高潜力区、北部低潜力区和南部非潜力区3部分;潜在NDVI和潜在NPP的空间模拟可以将人类活动对自然生态系统的直接影响与气候变化的影响分离,量化了外界压力下真实的生态状况和潜在生态状况的差异,为制定差别化的生态恢复对策提供了科学依据。     

黄土高原神府资源开采区生态环境质量时空格局特征

煤炭的开采促进了地区经济发展,同时也影响了当地的生态环境。因资源开采区在监测研究中常忽视了生态环境质量的长时间影响和时空变化。以神府开采区为例,基于Landsat系列遥感数据,使用遥感生态指数、Mann-Kendall检验法、R/S分析法等,对该区2000—2020年间生态环境质量时空格局特征进行时间序列分析和空间格局特征研究。结果表明：研究区域20年的RSEI均值为0.469,生态环境质量多年平均属于中等等级。2000—2020年间神府矿区生态环境质量总体上看有所改善,20年前后波动变化维持在0.523;同时建设用地也不断增加,从107.09km²增加至273.53km²。变化趋势上生态环境质量趋势变优、不显著和变差的面积比例分别约为56.1%、16.3%和27.6%。研究区生态环境可持续性整体上不强,大量区域显示反持续性特征。资源开采活动引发的地质环境问题致使生态环境退化,表现为直接影响区生态环境质量低于间接影响区,平均低2.68%。研究揭示了矿区长时间序列的变化状况与未来变化趋势及可持续性特征,探讨工矿业对生态环境质量的影响,为神府矿区...