2000-2015年柴达木盆地植被覆盖度时空变化及其与环境因子的关系

论文摘要

植被作为生态系统的重要组成部分,对地表生态系统的能量流动、物质循环和信息传递有重要影响。植被与气候交互作用更是陆地表层生态系统最为重要的过程之一,特别在全球气候变暖大背景下,植被与气候的相互关系已成为当前地理学和生态学研究的重要课题。植被覆盖度能够反映植被生长的状态和结构,是气候变化、土壤侵蚀、水文过程研究的重要指标,广泛应用于全球变化的研究。柴达木盆地地处青藏高原北部,属典型干旱半干旱气候,生态环境十分脆弱,植被覆盖的变化能在一定程度上反映区域甚至全国的气候变化,因此阐明植被与环境因子的相互作用关系对于其他干旱区生态环境研究有重要的理论和实践意义。本文选用2000-2015年MODIS-NDVI数据和气象数据,基于像元二分法和趋势分析法分析柴达木盆地16年植被覆盖度时空变化特征,并利用无人机获取的植被覆盖度实测数据遥感估算模型的精度进行验证。根据同期降水、温度、相对湿度、日照时数和蒸散量等气象数据时空分布规律,采用相关分析和偏相关分析,从年际尺度和季节尺度进一步研究植被覆盖度与降水、日照时数等主要环境要素之间的关系,探讨植被对环境因子的响应特征,同时结合不同年份土地覆被数据,研究影响植被覆盖度的人为因素,主要结果如下:柴达木盆地多年平均植被覆盖度空间总体呈现自东南向西北内陆呈半环状递减趋势,植被覆盖整体偏低,多集中在20%以下。中部格尔木-诺木洪一带绿洲核心区和东南低山区植被覆盖多在40%以上,发育紫花针茅草原和嵩草、芦苇、柽柳等草甸植被。部分昆仑山区和西北内陆地区植被覆盖较低,多在10%以下。在气候变暖背景下,除部分西南昆仑山区、东南低山区和祁连山以南部分山区之外,柴达木盆地2000-2015年植被覆盖度为显著增加趋势,特别是西南昆仑山区紫花针茅草原-蒿叶猪毛菜荒漠区、乌兰以东山前冲洪积平原以及中部绿洲核心区植被覆盖增加最为明显。达布逊湖、台吉乃尔湖等湖泊周边盐碱湿地植被覆盖呈减少趋势。其中2000-2007年降水量增加,植被覆盖度在盆地外围山区以增加趋势为主,由于盐场等建设用地增加,2007年以后该地区植被覆盖度呈显著降低趋势,而盆地中西部农业用地增加在一定程度增加了植被覆盖度。NDVI与植被覆盖度之间有良好的线性关系,相对于其他植被指数更适合作为像元二分模型的参数;像元二分模型通过提取直方图拐点和最大值方法作为参数阈值反演植被覆盖度有较高的精度,适用于干旱区植被覆盖度的反演。2000-2015年年降水量和相对湿度空间分布较为一致,呈自东南向西北递减趋势,降水年际和季节变化明显,16年降水量呈上升趋势且集中在夏季;相对湿度呈微弱的上升趋势,年均相对湿度35.5%;2000-2015年温度总体上升,表现为自南向北递减的分布特征,南部山区增温趋势显著,格尔木和冷湖周边存在两个高值中心;日照时数和蒸散量呈自东向西递减趋势,其中春季日照时数最高,但16年年际和季节均无明显的变化差异;蒸散量总体呈现上升趋势,但季节差异较大,其中春季、夏季蒸散量高于秋季。植被覆盖度与不同环境因子关系不同。年际尺度植被覆盖度与降水、相对湿度以正相关为主,且极显著正相关区域在都兰以东低山区有较好重叠性;与日照时数和蒸散量主要为负相关,其中植物蒸腾对蒸散量影响远小于土壤蒸发;与温度关系不显著,但对蒸散量的贡献高于降水,即温度对植被覆盖度直接影响较小,主要通过影响蒸散量等因素间接影响植被覆盖度;植被覆盖度与主要环境因子显著相关区域面积大小依次为降水>相对湿度>蒸散量>日照时数>温度,即水分因子对植被覆盖度的贡献高于热量因子,其中降水是影响植被的主要限制性因子。不同季节植被覆盖度与环境因子的关系有较大差异,但都与温度直接关系较小。柴达木盆地春季植被覆盖度与气候因子的关系明显低于夏季和秋季,植被覆盖度主要受蒸散量的影响,春季相对较大的蒸散量使植被覆盖度与降水和相对湿度在部分区域呈负相关关系;夏季降水和相对湿度极显著负相关区域仍有较好的一致性,降水是影响夏季植被覆盖度的主要因子;除温度外,秋季植被覆盖度与其余环境因子的相关性均有提升,相对湿度和日照时数代替降水成为影响植被覆盖的主要限制性因子,秋季降水由于滞后效应和较低蒸散量等原因与植被覆盖度仍呈现明显正相关关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 遥感在植被覆盖度中的应用
•     1.2.2 植被覆盖度估算方法进展
•     1.2.3 植被覆盖与气候关系研究进展
•   1.3 研究内容和目标
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究目标
•   1.4 技术路线
• 2 研究区概况、数据和方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 气候概况
•     2.1.2 植被概况
•   2.2 数据来源与处理
•     2.2.1 地面实测数据
•     2.2.2 遥感数据
•     2.2.3 气象数据
•     2.2.4 其他数据
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 实测植被覆盖度提取
•     2.3.2 像元二分模型
•     2.3.3 植被指数的选取
•     2.3.4 植被覆盖度变化趋势计算
•     2.3.5 蒸散量的计算
•     2.3.6 植被覆盖度与环境因子相关性计算
•     2.3.7 精度验证
• 3 柴达木盆地植被覆盖度时空分布特征
•   3.1 像元二分模型植被指数的选取
•   3.2 精度验证
•     3.2.1 实测植被覆盖度提取
•     3.2.2 像元分解模型精度验证
•   3.3 植被覆盖度空间分布特征
•   3.4 植被覆盖度时间分布特征
• 4 植被覆盖度与环境因子的关系
•   4.1 环境因子的空间变化特征
•   4.2 环境因子的时间变化特征
•     4.2.1 降水量
•     4.2.2 温度
•     4.2.3 相对湿度
•     4.2.4 日照时数
•     4.2.5 蒸散量
•   4.3 年际尺度植被覆盖度与环境因子的相关分析
•     4.3.1 植被覆盖度与降水的关系
•     4.3.2 植被覆盖度与温度的关系
•     4.3.3 植被覆盖度与相对湿度的关系
•     4.3.4 植被覆盖度与日照时数的关系
•     4.3.5 植被覆盖度与蒸散量的关系
•   4.4 季节尺度植被覆盖度与环境因子的相关分析
•     4.4.1 春季植被覆盖度与环境因子的关系
•     4.4.2 夏季植被覆盖度与环境因子的关系
•     4.4.3 秋季植被覆盖度与环境因子的关系
• 5 讨论
•   5.1 像元二分模型估算植被覆盖度方法
•     5.1.1 像元二分模型植被指数的选取
•     5.1.2 像元二分模型参数的界定
•   5.2 植被覆盖度与环境因子的关系
•     5.2.1 年际尺度植被覆盖度与环境因子关系
•     5.2.2 季节尺度植被覆盖度与环境因子的关系
•     5.2.3 植被覆盖变化及其与人类活动的关系
•   5.3 无人机在植被研究中的应用
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果清单

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张斯琦

导师: 陈辉

关键词: 植被覆盖度,环境因子,像元二分模型,相关分析

来源: 河北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,气象学

单位: 河北师范大学

分类号: P467;Q948

总页数: 60

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