蒙古高原草地退化程度时空分布定量研究

引用本文

张艳珍, 王钊齐, 杨悦, 李建龙, 张颖, 章超斌. 蒙古高原草地退化程度时空分布定量研究. 草业科学, 2018,35(2):233-243
Zhang Yan-zhen, Wang Zhao-qi, Yang Yue, Li Jian-long, Zhang Ying, Zhang Chao-bin. Research on the quantitative evaluation of grassland degradation and spatial and temporal distribution on the Mongolia Plateau. Pratacultural Science,2018,35(2): 233-243 复制到剪切板

Doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0220
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蒙古高原草地退化程度时空分布定量研究

张艳珍, 王钊齐, 杨悦, 李建龙, 张颖, 章超斌

南京大学生命科学学院生态学系,江苏南京 210023

通信作者:通信作者:李建龙(1962-),男,吉林长春人,教授,长江学者讲座教授,博士,主要从事生态环境遥感监测研究。E-mail:jlli2008@nju.edu.cn

第一作者:张艳珍(1990-),女,内蒙古乌审旗人,在读硕士生,主要从事草地遥感监测研究。E-mail:zyzwill7@126.com

收稿日期: 2017-07-17

基金: 国际APN全球变化项目(No. ARCP2015-03CMY-Li & CAF2015-RR14-NMY-Odeh); “the Public Sector Linkages Program supported by the Australian Agency for International Development” (PSLP: No. 64828); 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB950702); 国家863计划专题项目(2007AA10Z231)

摘要

为了实现大面积遥感定量评估蒙古高原草地退化状况,利用NDVI数据反演1982-2013年草地植被覆盖度,并以1982-1985年覆盖度作为基准数据,计算1986-1999年和2000-2013年草地退化指数。结果表明,1986-1999年和2000-2013年,蒙古高原草地覆盖度分别达到14.60%和18.43%,呈上升趋势;1986-1999年显著( P<0.05)和极显著( P<0.01)增加的面积分别为298.86和189.67 km²,2000-2013年增加面积分别为443.32和92.46 km²;相对1986年,2007年的草地覆盖度最差,2001和1995年也较差,而2013年草地覆盖度最好,表现为初期一般、中期变差、后期变好且好于初期;草地退化程度方面,1986-1999年重度退化草地面积所占百分比最大,达50.35%;2000-2013年中度和重度退化草地面积百分比分别是39.42%和30.34%,总和接近70%,草地退化状况有由极重度、重度向中度和轻度转变的趋势,草地趋于好转。

关键词: 蒙古高原草地; 草地覆盖度; 像元二分模型; 草地退化定量评估; 草地退化评价指数

中图分类号:S812.6⁺8 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)02-0233-11

Research on the quantitative evaluation of grassland degradation and spatial and temporal distribution on the Mongolia Plateau

Zhang Yan-zhen, Wang Zhao-qi, Yang Yue, Li Jian-long, Zhang Ying, Zhang Chao-bin

School of Life Sciences, Department of Ecology. Nanjing University, Nanjing 210046, Jiangsu, China

Corresponding author: Li Jian-long E-mail:jlli2008@nju.edu.cn

Abstract

In this study, we used remote sensing technology to obtain a quantitative evaluation of the present situation of grassland degradation on the Mongolia Plateau. The time scale investigated was 1982 to 2013. We used NDVI data inversion vegetation coverage, and took vegetation coverage in the period 1982-1985 as the main indicator of ecosystem health. Furthermore, we calculated the grassland degradation index(GDI) and evaluated grassland degradation in the Mongolia Plateau during the period 1986-2013 to gain a quantitative estimate of the Mongolia Plateau grassland degradation time and space distribution characteristics. The results showed that the grassland vegetation coverage reached 14.60% and 18.43%, respectively, in the periods 1986-2000 and 2001-2013, with both showing an increase trend. The areas of significant( P<0.05) and highly significant ( P<0.01) increase were 298.86 and 189.67 km² in the period 1986-1999, respectively, and the areas of significant ( P<0.05) and highly significant ( P<0.01) increase were 443.32 and 92.46 km² in the period 2001-2013, respectively. Compared with 1986, the worst grassland coverage was in 2007, whereas it was poor in 2001 and 1995. The best grassland coverage was recorded in 2013. In terms of the GDI, in the period 1986-1999, severely degraded grassland area had the largest area percentage(50.35%), whereas in the period 2000-2013, the percentage areas of moderately and seriously degraded grassland were 39.42% and 30.34%, respectively. Collectively,the results showed that grassland degradation conditions are improving on the Mongolia Plateau, from extremely serious and serious degradation to moderate and light grassland degradation.

Keyword: Mongolia Plateau grassland; grassland vegetation coverage; dimidiate pixel model; quantitative evaulation of grassland degradation; grassland degradation index(GDI)

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草地是陆地生态系统的组成成分, 在全球碳循环中扮演重要角色, 不仅有保持水土、防风固沙等生态功能, 更是草原区畜牧业生产发展、经济进步的重要环节^{[1, 2, 3]}。蒙古高原作为东北亚地区的一个特殊地貌单元, 远离海洋, 草地是其主要植被覆盖类型, 荒漠化是其重要的地貌特征, 是全球变化研究中的必要环节^{[4, 5, 6, 7]}。近40年来, 由气候变化和人类活动引起的蒙古高原草地退化形式加剧, 裸地面积有扩大趋势, 荒漠化十分严重^{[8, 9, 10, 11]}。草地退化一方面直接影响内外蒙古广大牧民群众的生活水平和社会经济的健康发展; 另一方面, 作为我国北方重要的生态屏障, 草地退化会加重高原荒漠化、沙化和水土流失, 造成严重的生态环境问题。

草地植被覆盖变化可表征草地植被长势、生态系统健康程度以及植被退化状况, 获取草地植被覆盖度变化特征在区域生态环境评价中有重要意义^[12]。遥感监测手段随着计算机和遥感等技术的发展已经成为大尺度区域乃至全球范围植被覆盖变化监测研究的主要手段^[10]。归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)由于与植被覆盖度存在极显著线性相关关系^[13], 是可以反映植被生长分布及其年际变化且可用来进行植被变化监测的一种遥感数据^[14]。在现有的NDVI数据中, EOS/MODIS NDVI 的光谱性能稳定, 辐射定标精度优越, 空间相关性高, 能较好地估算出高原地区的草地生长状况^{[15, 16, 17, 18]}。

草地退化是一种人为因素和气候因素等对草地生态系统进行干扰超过自我调节阈值, 使其出现逆向演替的现象^[19]。目前, 关于草地退化监测和评价的方法主要有实测法和遥感监测法等。实测法适用于小范围内的植被退化监测, 而针对大尺度区域, 遥感技术则成为了重要手段。近年来, 有不少针对我国重要牧区的草地退化状况研究。薛存芳等^[20]利用实测法选择了种群自然生殖枝高度、草地植被覆盖度和草地生物量3个评价指标, 加权得到草地退化指数GDI, 结果显示, 与2002年相比, 2006年中国内蒙古地区草地植被退化状况呈现出整体改善、局部恶化的状况。曹旭娟等^[21]利用遥感监测法基于NDVI反演藏北地区草地植被覆盖度, 以覆盖度作为判断草地退化的标准, 综合计算逐年草地退化指数, 得出该地区草地退化程度分布结果。由于蒙古高原覆盖面积较大, 涉及到两个行政单元, 本研究采用遥感监测法, 以草地植被覆盖度为指标监测草地退化, 建立蒙古高原草地退化评价指标, 参照国家标准(GB19377-2003)^[22], 以1982-1985年植被状况为基准, 研究蒙古高原1986-1999年和2000-2013年(2000年以来, 我国陆续实施了“ 退牧还草” 、“ 京津源风沙治理” 等工程, 蒙古国则实施草地管理及土地法等举措, 为判断生态治理工程的实际意义选择了2000年为前后两段时期的节点)的植被退化时空分布特征, 通过精确定量监测和分析蒙古高原草地退化程度及其时空分布, 积累蒙古高原草地退化基本数据, 有利于高原草地资源的可持续发展和生态环境的改善。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区是蒙古高原主体部分(图1), 包括蒙古国和中国内蒙古自治区两个行政单元33个行政区(蒙古国21个省市, 中国内蒙古12个盟市), 位于87° 43'-126° 04' E和37° 22'-53° 20' N, 面积约为2.74× 10⁶ km², 其中蒙古国和中国内蒙古自治区的面积分别为1.56× 10⁶和1.18× 10⁶ km²。蒙古高原位于欧亚大陆中部, 东抵大兴安岭西麓, 西达阿尔泰山脉和萨彦岭, 南部以阴山山脉为界, 北临萨彦岭、肯特山脉和亚布洛夫山脉^[23]。平均海拔约1 580 m, 地势西高东低, 年降水量约269 mm, 各地分布不均, 东北部地区最多, 年总量300~400 mm, 降水量随着离海洋距离的增加由东北向西南逐渐减小, 西南部地区降水量仅约100 mm。蒙古高原年均温是4.12 ℃, 分布特征基本与降水量一致。高原自然植被覆盖受气候因子影响, 由东向西南依次有森林、森林草原、草甸草原、典型草原、荒漠草原和戈壁荒漠, 生态环境多样且脆弱^[24]。

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	图1 研究区位置图及国际生物圈计划(IGBP)植被类型Fig. 1 Location of the study area and the land use map from International Geosphere-Biosphere Programme(IGBP)

1.2 数据来源

1982-2006年GIMMS NDVI数据来自美国国家航天航空局(NASA), 时间分辨率为15 d, 空间分辨率为8 km, 该数据集制作过程中已经经过辐射校正、图像几何精校正、除云和除坏线等处理, 数据误差小且精度较高, 已被广泛应用于大尺度区域植被覆盖变化研究中; 2001-2013年EOS/MODIS NDVI数据来自NASA地球观测系统EOS/MODIS NDVI数据中的MOD13A2级数据产品, 时间分辨率为16 d, 空间分辨率1 km。土地覆盖分类数据采用MODIS数据MOD12C1产品中的IGBP 2001年数据, 通过投影变换、重采样、裁剪和类型合并等预处理, 生成空间分辨率1 km的, 包括林地、灌丛、草地、农耕地和稀疏植被5类, 并提取草地覆盖类型用于分析草地植被覆盖度面积动态和草地退化程度分析。

1.3 研究方法

1.3.1 植被覆盖度(vegetation fraction, Fv)的计算植被覆盖度是反映草地资源是否发生退化的直观指标, 由于植被盖度与归一化植被指数(NDVI)存在极显著线性相关关系^[18], 本研究利用像元二分模型近似估算植被覆盖度, 具体计算公式如下:

Fv= $\begin{matrix} \frac{NDVI - NDV I_{\min}}{NDV I_{\max} - NDV I_{\min}} \end{matrix}$ × 100%。 (1)

式(1)中:Fv表示草地的覆盖度, NDVI_min代表研究范围内的NDVI最小值(或裸地NDVI值), NDVI_max代表研究范围内的NDVI最大值(或纯植被NDVI值)。

1.3.2 草地覆盖度的变化趋势计算本研究利用线性回归方程在像元基础上分析蒙古高原1986-1999年和2000-2013年最大草地覆盖度的变化趋势, 具体的计算公式如下:

S= $\begin{matrix} \frac{n \times \overset{n}{\sum_{i = 1}} (i \times C_{i}) - (\overset{n}{\sum_{i = 1}} i) \times (\overset{n}{\sum_{i = 1}} C_{i})}{n \times (\overset{n}{\sum_{i = 1}} i^{2}) - {(\overset{n}{\sum_{i = 1}} i)}^{2}} \end{matrix}$ 。 (2)

式(2)中:S代表趋势斜率, n为研究年限14, i=1为1986或2000年, i=2为1999或2013年, C_i为第i年的最大覆盖度值, S为正值则草地覆盖度呈上升趋势, 若为负值则草地覆盖度呈下降趋势。关于变化趋势显著性分析则使用F检验, 显著性检验结果仅代表变化趋势可置信程度的高低, 而与其变化的快慢没有关系^[25]。显著性分析计算公式为:

F=U× $\begin{matrix} \frac{n - 2}{Q} \end{matrix}$ ; (3)

U= $\begin{matrix} \overset{n}{\sum_{i = 1}} \end{matrix}$ ( $\begin{matrix} {\dot{y}}_{i} \end{matrix}$ - $\begin{matrix} \dot{y} \end{matrix}$ )²; (4)

Q= $\begin{matrix} \overset{n}{\sum_{i = 1}} \end{matrix}$ (y_i- $\begin{matrix} {\dot{y}}_{i} \end{matrix}$ )²。 (5)

式(5)中:n=14, 为研究年限; U为误差平方和; Q是回归平方和; y_i是第i年覆盖度实际观测值; $\begin{matrix} {\dot{y}}_{i} \end{matrix}$ 是回归模拟值; $\begin{matrix} \dot{y} \end{matrix}$ 则代表14年内覆盖度的平均值。根据F检验结果可将变化趋势分为6个等级:分别是极显著减少(S< 0, P< 0.01), 显著减少(S< 0, 0.01< P< 0.05), 无显著减少(S< 0, P> 0.05), 无显著增加(S> 0, P> 0.05), 显著增加(S> 0, 0.01< P< 0.05), 极显著增加(S> 0, P< 0.01)。

表1 蒙古高原草地退化综合判别指标 Table 1 Integrated evaluation indices of grassland degradation on the Mongolia Plateau

1.3.3 草地退化评价指标建立基于遥感监测草地退化的评价指标选择原则既要考虑遥感原理和数据特点, 也要有科学性、可行性和针对性。由于尚未有针对蒙古高原整体或是蒙古国内的草地退化评价, 而内、外蒙古植被类型和环境条件具有区域延伸性, 参照我国国家标准(GB 19377-2003), 将20世纪80年代初研究区域未退化草地植被特征定为未退化草地标准^{[20, 26]}。本研究以蒙古高原1982-1985年间的最大草地植被覆盖度为未退化草地基准, 将草地退化程度分为5个级别, 覆盖度高于未退化草地覆盖度的90%的退化程度评分为1分, 覆盖度为未退化草地覆盖度的75%~90%评分为2分, 覆盖度为未退化草地覆盖度的60%~75%评分为3分, 覆盖度为未退化草地覆盖度的30%~60%评分为4分, 覆盖度小于未退化草地覆盖度的30%为评分为5分。在此基础上, 选用草地退化指数(grassland degradation index, GDI)判断并监测蒙古高原的草地退化情况^[26]。GDI的具体计算公式如下:

GDI= $\begin{matrix} \frac{\overset{5}{\sum_{i = 1}} D_{i} \times A_{i}}{A} \end{matrix}$ 。 (6)

式(6)中:GDI为草地退化指数; D_i为草地退化等级i的评分; A_i为草地退化等级i的分布面积; A为研究区的草地植被总面积。根据计算得出的GDI值, 参照蒙古高原草地退化总和判别指标(表1), 得出草地退化等级结果。

1.4 数据分析

采用MODIS Reprojection Tools(MRT)软件对下载的数据进行格式转换、数据拼接和裁剪, 采用最大值合成法消除部分大气、云和太阳高度角的干扰, 为进一步消除干扰, 采用三点平滑方法对两种NDVI数据进行进一步修正, 得到研究区逐年NDVI数据。植被覆盖度的反演以及草地退化程度级别等利用ENVI 5.1中的Band Math工具计算; 遥感制图在ArcGIS 10.2中进行; 统计数据的统计分析和图表制作利用Excel 2010和Sigma Plot 12 .5实现。

2 结果与分析

2.1 蒙古高原草地植被覆盖度时空分布特征和变化趋势分析

蒙古高原1986-1999年和2000-2013年草地植被覆盖度空间分布整体呈现由东北向西南逐渐减小的趋势(图2)。1986-1999年和2000-2013年平均覆盖度分别为15.60%和18.43%, 总体呈增加趋势。其中, 1986-1999年草地覆盖度显著和极显著增加的区域主要分布在蒙中国杭爱山南麓、中国阴山山脉地区、中国赤峰市中南部和通辽市南部少数区域; 2000-2013年草地覆盖度显著(P< 0.05)和极显著(P< 0.01)增加的区域主要分布在蒙古国杭爱山脉东部、中国肯特山脉区域、中国东方省东部地区、中国兴安盟东部和中国鄂尔多斯南部和东部一带。从变化率来看, 2000年前变化率较大区域主要集中分布于中国呼和浩特及其邻近区域和通辽市、赤峰市南部地带, 2000年后变化率较大区域则主要分布在蒙古国东方省和苏赫巴托尔省地区。在年际变化过程中(表2), 1986-1999年间, 草地覆盖度面积最大的是30%~60%, 在中国内蒙古、蒙古国和蒙古高原分别达到1 225.74、2 193.53和3 415.42 km²; 面积最小的是90%~100%, 中国内蒙古、蒙古国和蒙古高原面积分别为14.24、1.36和15.60 km²。2000-2013年间, 草地覆盖度面积较大的是30%~60%和60%~75%, 蒙古高原分别达到2 487.42和2 237.61 km²; 其次依次是75%~90%、0~30%和90%~100%, 面积分别为1 357.53、455.07和82.06 km²。整体来看, 草地植被覆盖度0~30%和30%~60%呈下降趋势, 60%以上覆盖度的面积均呈上升趋势。从变化速率显著性分析的面积统计可以看出(表3), 两个研究时段草地覆盖度均呈现上升趋势, 1986-1999年无显著(P> 0.05)增加、显著(P< 0.05)增加和极显著(P< 0.01)增加的草地面积分别为3 706.37、298.86和189.67 km²; 2000-2013年无显著增加、显著增加和极显著增加的面积分别为4 526.06、443.32和92.46 km²。

表2 蒙古高原不同草地植被覆盖度的面积变化 Table 2 Change of area statistics of grassland coverage in the Mongolia Plateau

表3 蒙古高原草地植被覆盖度变化率显著性面积统计 Table 3 Area statistics of grassland coverage about different significance levels in the Mongolia Plateau

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图2 蒙古高原草地覆盖度时空分布、变化趋势和显著性分析分析
ESD:极显著减少(P< 0.01); SD:显著减少(P< 0.05); NSD:减少不显著(P> 0.05); NSI:增加不显著(P> 0.05); SI:显著增加(P< 0.05); ESI:极显著增加(P< 0.01)。Fig. 2 The space distribution features and change trend analysis of grassland vegetation coverage in the Mongolia Plateau
ESD: Extreme significantly decrease(P< 0.01); SD: Significantly decrease(P< 0.05); NSD: No significantly decrease(P> 0.05); NSI: No significantly increase(P> 0.05); SI: Significantly increase(P< 0.05); ESI: Extreme significantly increase(P< 0.01).

2.2 蒙古高原草地植被覆盖度差值分析

研究时段为1986-2013年, 为达到蒙古高原草地覆盖在不同时段变化情况直观判断的目的, 选择1986年作为基准比较年, 将1995、2001、2007和2013年的草地覆盖度分别与1986年的草地覆盖度进行差值计算(图3)。然后, 根据实际情况将草地覆盖度变动幅度进行区间面积统计(表4)。相对于1986年, 1995、2001和2007年草地覆盖度依次变差, 而2013年草地覆盖度最好, 且高于1995基准比较年差值, 表现为初期一般、中期变差、后期变好且好于初期的情况(图3)。空间分布来看, 变化最为剧烈的草地区域主要集古中在蒙国肯特山脉附近、东方省、扎布汗省和苏赫巴托尔省东部, 中国内蒙古呼伦贝尔西部、兴安盟东部扎赉特旗附近区域和锡林浩特中东部地区; 相对稳定的草地区域集中于蒙古国高原北部蒙古国萨彦岭、南部阴山山脉区域以及中国赤峰市和通辽市南部。

表4 蒙古高原草地植被覆盖度正负变化面积统计 Table 4 Positive and negative variation statistics of grassland vegetation coverage area in the Mongolia Plateau km²

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	图3 1986年与1999、2001、2007、2013年蒙古高原草地植被覆盖度差值图Fig. 3 The differential chart of grassland vegetation coverage in the Mongolia Plateau between 1986 and 1999, 2001, 2007 and 2013

从覆盖度变动幅度来看(表4), 相对1986年, 草地覆盖度面积负变化区域主要集中于[-0.1, -0.001), 少数集中在[-0.2, -0.1), 特定时期少数区域集中表现为[-0.3, -0.2); 草地覆盖度面积正变化区域主要集中于[0.001, 0.1)和[0.1, 0.2)。其中, 2001年较1986年草地覆盖度负变化的面积最大, 达到16 730.99 km², 其次依次是2007年的15 843.23 km²、1995年的13 684.29 km²和2013年的13 160.72 km²; 2013年较1986年草地覆盖度正变化面积最大, 达到8 496.5 km², 其次依次为1995年、2007年和2001年, 面积分别为7 972.93、5 813.99和4 926.23 km²。

2.3 蒙古高原草地退化状况时空分布特征

通过计算草地退化指数GDI, 得出1986-1999年和2000-2013年蒙古高原草地退化程度分布特征(图4)。从空间分布来看, 退化程度区域性明显, 两阶段草地植被退化均呈现东北向西南依次逐渐严重趋势。未退化和轻度退化区域主要集中于高原北部蒙古国萨彦岭区域、中国大兴安岭区域; 高原中部区域主要表现出中度和重度退化, 极重度退化出现在草地与非草地过渡区域。

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	图4 1986-1999年和2000-2013年蒙古高原草地退化分布图Fig. 4 Grassland degradation on the Mongolia Plateau during the periods 1986-1999 and 2000-2013

1986-1999年重度退化草地面积所占百分比最大, 为50.35%, 其次依次为极重度退化、中度退化、轻度退化和未退化, 面积比例分别是20.37%、18.88%、9.50%和0.90%(图5); 2000-2013年中度和重度退化草地面积百分比超过了30%, 分别是39.42%和30.34%, 未退化草地面积最小, 仅占1.95%。结果表明, 草地退化状况由极重度、重度向中度和轻度变化, 草地退化状况转好。

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	图5 1986-1999和2000-2013年蒙古高原草地退化程度面积百分比统计图Fig. 5 Statistics of grassland degradation degree areas on the Mongolia Plateau during the periods 1987-1999 and 2000-2013

3 讨论和结论

本研究以覆盖度作为表征草地退化的主要指标, 从2000年前后14年蒙古高原草地年际变化可以看出, 草地有明显的恢复趋势, 中国内蒙古、蒙古国和蒙古高原覆盖度上升斜率分别为0.23、0.28和0.26。中国内蒙古大兴安岭地区、蒙古国肯特山脉及萨彦岭东部山区主要植被类型是森林, 植被覆盖度最高, 均高于60%; 南部和西南部与荒漠区过渡带草地覆盖度最低, 小于30%。近年来, 针对蒙古高原植被覆盖状况的研究已有不少(表5), 张宏斌等^[27]利用NDVI分析中国内蒙古植被的研究结果表明, 2000-2008年草原植被总体趋于恢复。包刚等^[28]基于GIMMS NDVI 分析蒙古高原植被覆盖状况认为, 1982-2006年高原植被年平均上升趋势为0.000 4, 蒙古国的年均上升趋势(0.000 5)比中国内蒙古的年均上升趋势(0.000 3)更加显著。周锡饮等^[29]研究蒙古高原地区1981-2006年植被覆盖的时空变化显示, 草原区呈现上升趋势, 森林区和荒漠区植被有下降趋势。本研究1986-1999年草地植被覆盖度显著和极显著增加的高原面积分别为2 98.86和189.67 km²; 2000-2013年分别为443.32和92.46 km², 增加面积也呈现出上升趋势。

表5 近期关于蒙古高原草地覆盖相关研究分析对比 Table 5 Recent grass overlay comparing related research on the Mongolia Plateau

从草地退化程度的空间分布特征来看, 草地退化区域性较为明显, 极重度退化区域主要集中在高原西南部草地植被和荒漠区的过渡地带, 调查发现, 该区有大量矿产资源, 是主要矿区; 草地退化程度由西南向东北方向逐渐减弱, 除人为因素外, 另一方面是由于蒙古高原典型的干旱半干旱气候类型, 水热分布不均, 地带性明显。高原东部和北部分别受太平洋和北冰洋水汽影响, 年降水量最多, 随着离两个海洋距离的增加, 降水量逐渐减少^[36]。蒙古高原草地退化程度区域性明显, 1986-1999年和2000-2013年两阶段草地植被退化程度均呈现东北向西南依次逐渐严重趋势。未退化和轻度退化区域主要集中于高原北部蒙古国萨彦岭区域、中国大兴安岭区域; 高原中部区域主要表现出中度和重度退化, 极重度退化出现在草地与非草地过渡区域。草地植被退化程度明显改善与21世纪以来我国实施退耕还林还草、退牧还草和京津风沙源治理、蒙古国实施土地法等一系列环境治理工程的实施息息相关^[31]。本研究结果表明, 草地退化状况有由极重度、重度向中度和轻度变化的趋势, 退化状况转好, 在蒙古高原草地地带性植被条件下, 利用草地退化指数方法可以评估草地退化基况和程度, 不过, 鉴于评价因子相对单一, 今后研究中应该考虑多因子综合评价, 从土壤、植被和生产力等多方面着手分析。

(责任编辑武艳培)

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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1993

0.0

... 草地是陆地生态系统的组成成分,在全球碳循环中扮演重要角色,不仅有保持水土、防风固沙等生态功能,更是草原区畜牧业生产发展、经济进步的重要环节^[1,2,3] ...

2000

0.0

2009

0.0

刘桂香. 草原环境质量检测评价现状、问题及对策. 中国草地学报, 2009, 31(3): 8-12.

Liu G

. Current situation of monitoring, assessment, problems and countermeasures of grassland eco-environmental quality. Chinese Journal of Grassland , 2009, 31(3): 8-12. (in Chinese)

草原作为我国陆地面积最大的生态系统,承担着生态安全屏障的重要任务.为此,从生态环境质量监测评价的方法、指标体系以及应用研究入手,详细介绍了草原环境质量监测领域国内外研究现状及进展,分析了存在的问题,并提出加强科技支撑力度、建立中长期环境质量监测评价机制及制定草原建设项目环境质量评价标准等解决问题的对策.

2007

0.0

王银柱, 戴良先, 刘晓英, 刘刚, 武高林. 我国草原现状及其生态恢复途径初探. 草业与畜牧, 2007(5): 29-32.

Wang Y

, Dai L

, Liu X

, Liu

, Wu G

. Grassland status and ecological restoration approaches in China. Caoye Yu Xumu, 2007(5): 29-32. (in Chinese)

介绍了我国草原所面临的一些主要问题,如退化、沙漠化、水土流失等,分析了其主要原因,然后针对我国草原退化和破坏的具体情况相应地提出了一些生态恢复措施和方法建议.

... 蒙古高原作为东北亚地区的一个特殊地貌单元,远离海洋,草地是其主要植被覆盖类型,荒漠化是其重要的地貌特征,是全球变化研究中的必要环节^[4,5,6,7] ...

2005

0.0

张凯, 高会旺, 张仁建, 朱燕君, 王跃思. 我国沙尘的来源、移动路径及对东部海域的影响. 地球科学进展, 2005, 20(6): 627-636.

Zhang

, Gao H

, Zhang R

, Zhu Y

, Wang Y

. Sources and movement routes of sand -dust aerosols and their impact probabilities on China seas in 2000-2002. Advances in Earth Science, 2005, 20(6): 627-636. (in Chinese)

Based on the Micaps meteorology data provided by China Meteorological Administration, the source, movement route, influence areas and impact probabilities on different seas were studied for each case. It was shown that about 70% sand-dust storms that influenced China originally came from Mongolia, and were strengthened during their movement in the desert areas of China. There were totally 42 sand-dust storms influencing China and three movement routes from west to east during 2000-2002. Firstly, sand-dust originally occurred in Mongolia intruded into China from the east part of Inner Mongolia, by the way of Hunshandake desert and Horqin desert, and were deposited into the Bohai sea, the Yellow sea, Korea Strait and Japan sea; secondly, sand-dust coming from Mongolia intruded into China from the west of Inner Mongolia, were transported from west to east, and then sunk into the Bohai sea, the Yellow sea, the East China sea, Korea Strait and Japan Sea; and thirdly, sand-dust that occurred in Mongolia and in the northwest of China were transported by the high northwest current and sunk into the Yellow sea, the East China sea and the West Pacific Ocean. There were about 63.9% sand dust weather that might affect China seas by the three different routes. The impact probability on the Bohai sea was 27.4%, the Yellow sea 30.9%, the East China sea 12.3%, Korea Channel 20.2% and Japan sea 9.2%.

利用中国气象局提供的micaps天气资料，通过对2000—2002年发生的42次沙尘天气个例的分析，重点研究了沙尘的源地、移动路径、入海地点及对不同海域的影响概率。结果表明：影响我国的沙尘天气有70%起源于蒙古国，在经过境内沙漠地区时得以加强。沙尘粒子的移动和入海途径主要有3条：一是从内蒙古东部入侵的沙尘天气经浑善达克和科尔沁沙地后进入渤海和黄海；二是从内蒙古西部入侵的沙尘天气经内蒙古西部沙地和黄土高原后进入渤海、黄海和东海；三是从青海东部扬起的沙尘长距离输运进入黄海、东海及西北太平洋。2000—2002年，63.9％的沙尘天气会影响到海洋，其中，影响渤海、黄海和东海的概率分别为27.4％、30.9％和12.3％，影响朝鲜海峡和日本海的概率为20.2％和9.2％。

2010

0.0

孙艳玲, 郭鹏, 延晓东, 赵天宝. 内蒙古植被覆盖变化及其与气候、人类活动的关系. 自然资源学报, 2010, 25(3): 407-414.

Sun Y

, Guo

, Yan X

, Zhao T

. Dynamics of vegetation cover and its relationship with climate change and human activities in Inner Mongolia. Journal of Natural Resources, 2010, 25(3): 407-414. (in Chinese)

2013

0.0

师华定, 周锡饮, 孟凡浩, 白鹤鸣. 30年来蒙古国和内蒙古的LUCC区域分异. 地球信息科学学报, 2013, 15(5): 719-725.

Shi H

, Zhou X

, Meng F

, Bai H

. Mongolia and Inner Mongolia LUCC regional differentiation over the past 30 years. Journal of Geo-information Science, 2013, 15(5): 719-725. (in Chinese)

LUCC is a hot and difficult topic in the research of global change. Through the Mongolia Plateau LUCC research,we aimed to provide scientific and technological support for the upgrading of the regional land use structure and sustainable development. Based on EOA 300m land cover datasets,with reference to the remote sensing images in 1970s and 2005 of Mongolia Plateau,we established 1970s and 2005 land use dynamic database and used land use amount models(such as land use changes degree,land use change dynamic degree, land use change consumption reduction degree and land use change development degree)to analyze the process of land use type conversation between the Republic of Mongolia and Inner Mongolia,reveal the regional land use change characteristics and regularity,predict various land use types change,and analysis the land change driving force. The results are as follows:the grassland area decreased year by year,grassland degradation trend is evident;bare land area increases ceaselessly,the desertification phenomenon is serious;farmland and urban construction land area continue to grow;water area presenting an attenuation trend;unused land is the primary source of a variety of other types of land use increasing;forest land area of the Republic Mongolia slightly reduced, while Inner Mongolia forest land area increased significantly. Considering the special geographical environment and the influence of national policy of the Mongolia Plateau,especially the environmental protection policy and the rapid economical development in recent years,land use changes would become very complex. The dynamic changes of land use of Mongolia Plateau were mainly caused by climate drying and warming,policy change,economic development,population growth and so on. Natural factors determine the regional characteristics of land use pattern that main land use types are grassland and bare land in the Mongolia Plateau. Human factors determined the difference in land use dynamic change between Republic of Mongolia and Inner Mongolia over the past 30 years.

本文以欧空局300m土地覆盖数据集为基础,参考20世纪70年代至2005年2期蒙古高原遥感影像,建立20世纪70年代、2005年2期土地利用及动态数据库,结合土地利用变化数量模型,分析了蒙古国与内蒙古的土地利用类型转换情况。对比分析蒙古国和内蒙古近30年来的土地利用变化强度及各地类间的转移变化,揭示2个区域的LUCC分异规律,并对土地变化的驱动力进行分析。结果显示:在自然条件及人类扰动共同作用下,蒙古国及内蒙古均表现出草地面积逐年减少,草地退化趋势明显;裸地面积不断增加,沙漠化现象严重;农田及城镇建设用地面积持续增长;水域面积呈现衰减;未利用地是其他各种土地利用类型增加的主要来源;由于人类扰动差异,蒙古国林地面积略有减少,内蒙古林地面积大幅增加。气候干暖化、人口增长,政策及社会经济发展等是驱动蒙古高原土地利用变化的主要因素。

2008

0.0

... 近40年来,由气候变化和人类活动引起的蒙古高原草地退化形式加剧,裸地面积有扩大趋势,荒漠化十分严重^[8,9,10,11] ...

2017

0.0

马梅, 张圣微, 魏宝成. 锡林郭勒草原近30年草地退化的变化特征及其驱动因素分析. 中国草地学报, 2017, 39(4): 86-93.

, Zhang S

, Wei B

. Temporal and spatial pattern of grassland degradation and its determinants for recent 30 years in Xilingol. Chinese Journal of Grassland , 2017, 39(4): 86-93. (in Chinese)

... 近40年来,由气候变化和人类活动引起的蒙古高原草地退化形式加剧,裸地面积有扩大趋势,荒漠化十分严重^[8,9,10,11] ...

2014

0.0

戴琳, 张丽, 王昆, 王仁礼. 蒙古高原植被变化趋势及其影响因素. 水土保持通报, 2014, 34(5): 218-225.

Dai

, Zhang

, Wang

, Wang R

. Vegetation changing trend and its affecting factors in Mongolian Plateau. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2014, 34(5): 218-225. (in Chinese)

摘　要：基于1982—2006年的AVHRR数据和气象数据,分析了蒙古高原植被时空变化特征及其影响因素。研究发现：（1）近25a来,蒙古高原植被整体呈改善趋势,年增长率为0.000 6/a。蒙古国植被NDVI年增长率最大（0.000 8/a）,其次是中国的内蒙古（0.000 4/a）、甘肃（0.000 3/a）和宁夏（0.000 1/a）;（2）植被的变化趋势具有明显的空间差异性和季节性。25a来,蒙古国西北部、内蒙古中部的锡林郭勒盟等区域植被明显改善,而内蒙古东北部呼伦贝尔市植被呈退化趋势。研究区春、秋季植被明显改善,夏季植被呈退化趋势;（3）植被的变化趋势一定程度上受温度和降雨的影响,春、秋季升高的温度使生长期延长,植被改善,而夏季温度升高和降水减少共同导致夏季植被退化;（4）草地、农作物面积和产量的增加直接或间接地导致了内蒙古植被NDVI的增加,其他人为因素,如人口增长、土地利用类型的转换、退耕还林、过度放牧、矿产资源开采等也可直接或间接地影响植被的变化。

... 近40年来,由气候变化和人类活动引起的蒙古高原草地退化形式加剧,裸地面积有扩大趋势,荒漠化十分严重^[8,9,10,11] ...

... 遥感监测手段随着计算机和遥感等技术的发展已经成为大尺度区域乃至全球范围植被覆盖变化监测研究的主要手段^[10] ...

2017

0.0

马崇勇, 张卓然, 杜桂林, 单艳敏, 季彦华. 内蒙古草原蝗害与绿色防控技术应用现状. 草业科学, 2017, 34(5): 1113-1120.

Ma C

, Zhang Z

, Du G

, Shan Y

, Ji Y

. Locust plague and its present situation after the application of green control technology in grassland s of Inner Mongolia. Pratacultural Science, 2017, 34(5): 1113-1120. (in Chinese)

摘　要：草原是内蒙古的生态主体,对维护全国的生态环境起着十分重要的作用。多年来草原蝗害在内蒙古连年发生,对草地植被造成严重破坏。本研究对2006-2015年内蒙古草原蝗害、绿色防控技术及应用现状进行了分析与总结,并提出防控对策。结果表明,内蒙古草原蝗虫整体为害2010-2015年已连续6年呈下降态势,目前以点片状中、低密度分散发生为主;蝗虫微孢子虫（Nosema locustae）、蝗绿僵菌（Metarhizium acridum）、苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis）、印楝素（azadirachtin）、苦参碱（matrine）、烟碱·苦参碱（nicotine·matrine）、牧鸡牧鸭、自然天敌防控及生态治理效果明显,绿色防控技术得到优化,防控技术体系基本形成,10年间累积应用面积733.3万hm~2,生物防治面积明显增大,生物防治比例显著提高,减灾收益9.9亿元,生态、经济和社会效益显著;建议草原蝗虫绿色防控应进一步增加资金投入、完善预警体系、加大科研力度、强化生物防治,切实解决生产实际中的难点和问题,以实现草原蝗虫的绿色可持续防控。

... 近40年来,由气候变化和人类活动引起的蒙古高原草地退化形式加剧,裸地面积有扩大趋势,荒漠化十分严重^[8,9,10,11] ...

2007

0.0

毛飞, 卢志光, 张佳华, 侯英雨. 近20年藏北地区AVHRR NDVI与气候因子的关系. 生态学报, 2007, 27(8): 3198-3205.

Mao

, Lu Z

, Zhang J

, Hou Y

. Relations between AVHRR NDVI and climate factors in Northern Tibet in recent 20 years. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(8): 3198-3205. (in Chinese)

Using NOAA/AVHRR 10-day composite NDVI data and daily meteorological data at six stations from 1981 to 2001, the annual and interannual variations of NDVI and the relations between NDVI and eight climate factors were analyzed. The main results showed that the most important climate factor affecting the annual variations of NDVI was temperature. The relation between NDVI and water vapour pressure was more marked than that between NDVI and precipitation and the relation between NDVI and sunshine duration was negative. The correspondence between NDVI and wind velocity was negative with no time lag. The correspondence between NDVI and sunshine duration had a marked lag between 0 and 10 days, while the time lags were in the range from 20 to 40 days between NDVI and other variables including potential evapotranspiration, temperature, water vapour pressure and precipitation.The most important climate factor affecting the interannual changes of NDVI was potential evapotranspiration.

利用藏北那曲地区1981～2001年NOAA/ AVHRR的旬合成NDVI资料和6个站的逐日气象资料，分析了（归一化指数NDVI）的年内和年际变化规律以及NDVI与8个气候要素的相关关系，主要结论：影响NDVI年变化最显著的气候因子是温度，其中水汽压与NDVI的相关程度明显大于降水量；日照时数与NDVI呈负相关； NDVI与日照时数的滞后时间约0～10 d，与风速没有滞后现象，与潜在蒸散、温度、水汽压和降水约20～40 d；影响NDVI年际变化最显著的气候因子是潜在蒸散量。

... 草地植被覆盖变化可表征草地植被长势、生态系统健康程度以及植被退化状况,获取草地植被覆盖度变化特征在区域生态环境评价中有重要意义^[12] ...

2017

0.0

王茜, 陈莹, 阮玺睿, 李小冬, 王小利, 史健宗, 王志伟. 1982-2012年中国NDVI变化及其与气候因子的关系. 草地学报, 2017, 25(4): 691-700.

Wang

, Chen

, Ruan X

, Li X

, Wang X

, Shi J

, Wang Z

. The changes of NDVI in China from 1982 to 2012 and its relationship with climatic factors. Acta Agrestia Sinica, 2017, 25(4): 691-700. (in Chinese)

GIMMS NDVI产品因其长时间序列的优势,一直以来被广泛应用于植被特征分析.本文利用1982-2012年该数据集,研究了我国NDVI时间和空间的分布状况及空间变化率,同时选用双变量相关与偏相关2种方法分析了我国不同植被类型区域NDVI与6种气候因子(年降水量、平均气温、平均风速、平均水汽压、平均相对湿度和日照时数)的相关性.结果表明,全国NDVI的年内变化显著,其中2月下半月数值最小,8月上半月达到峰值.31年间,全国NDVI呈缓慢增长趋势,其年平均增长率为0.0003.针对8种不同的植被类型,其NDVI与6种气候因子的相关性程度不同,总体而言,与年降水量、平均气温、平均水汽压及平均相对湿度多具有正相关性,而与平均风速和日照时数多具有负相关性.

... 归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)由于与植被覆盖度存在极显著线性相关关系^[13],是可以反映植被生长分布及其年际变化且可用来进行植被变化监测的一种遥感数据^[14] ...

2014

0.0

邢文渊, 李大平, 王蕾, 石玉, 肖然, 肖继东. 巴里坤草原面积动态及其气象因素分析. 草业科学, 2014, 31(3): 408-414.

Xing W

, Li D

, Wang

, Shi

, Xiao

, Xiao J

. Dynamic variation of grassland area and meteorological influence analysis in Barkol. Pratacultural Science, 2014, 31(3): 408-414. (in Chinese)

Using consecutive 10 years EOS/MODIS data with 250 m resolution from 2003 to 2012 in Barkol, NDVI was calculated with Maximum Value Composite approach after pre-processing, geometry emendation. Based on the GIS, 10 years NDVI information was distilled using the Land type classification map of Barkol with the scale of 1∶250 000 and the dynamic variety of NDVI was achieved during this consecutive 10 years with 2003 as background. The results showed that the area of high vegetation coverage grassland was relatively stable in Barkol and the annual amplitude area of middle vegetation coverage grassland varied obviously. If the area of low vegetation coverage grassland rise and that of the desertification grassland will fall and vice versa which showed that there was conversion relationship between them. If there was enough water, desertification grassland will transform to low vegetation coverage grassland and vice versa. Precipitation and temperature were two key factors for grass growth in Barkol, especially the precipitation from April to June.

利用2003-2012年7月巴里坤250 m分辨率的EOS/MODIS卫星影像数据, 通过预处理、几何校正计算归一化植被指数(NDVI);利用巴里坤1∶250 000的土地类型分类图, 在GIS支持下, 提取巴里坤近10年的草地NDVI信息数据, 并以2003年巴里坤草地NDVI为本底数据, 计算巴里坤草地面积的动态变化, 结合相应年份的气象数据进行分析。结果表明, 巴里坤高覆盖草地面积保持相对稳定;中覆盖草地面积年际间变幅较大;低覆盖草地与荒漠化草地在面积上呈现明显的此升彼降的关系。说明两者之间存在明显的相互“转化”关系:若降水充足, 则荒漠化草地向低覆盖草地转化;若降水不足, 则低覆盖草地退化为荒漠化草地。降水和气温是影响巴里坤草地生长的两个重要气象要素, 尤其是4-6月的降水将直接影响当年草产量。

2017

0.0

... 在现有的NDVI数据中,EOS/MODIS NDVI 的光谱性能稳定,辐射定标精度优越,空间相关性高,能较好地估算出高原地区的草地生长状况^{[15,16,17,18]} ...

2014

0.0

... 在现有的NDVI数据中,EOS/MODIS NDVI 的光谱性能稳定,辐射定标精度优越,空间相关性高,能较好地估算出高原地区的草地生长状况^{[15,16,17,18]} ...

2014

0.0

... 在现有的NDVI数据中,EOS/MODIS NDVI 的光谱性能稳定,辐射定标精度优越,空间相关性高,能较好地估算出高原地区的草地生长状况^{[15,16,17,18]} ...

2008

0.0

杜子涛, 占玉林, 王长耀. 基于NDVI序列影像的植被覆盖变化研究. 遥感技术与应用, 2008, 23(1): 47-50.

Du Z

, Zhan Y

, Wang C

. Study on vegetation-cover changes based on NDVI serial images. Remote Sensing Technology and Application, 2008, 23(1): 47-50. (in Chinese)

The normalized difference vegetation index (NDVI) is one of key indicator of land vegetation cover feature. Taking the inversion NDVI serial images of MODIS data as an example, this paper analyzes the changes of vegetation growth trend and the change intensity of the NDVI from 2003 to 2006 in Shihezi municipality, Xinjiang province by the change vector analysis method. The distribution of vegetation cover changes intensity was obtained. The results show that there is no great change within past four years.

归一化植被指数NDVI是地表植被覆盖特征的重要指标之一。以新疆石河子地区2003~2006年MODIS遥感数据反演的NDVI时间序列影像为例,分析研究了植被长势的年内和年际变化,将植被长势的年内变化和年际变化分为比前一年(月)好、比前一年(月)稍好、与前一年(月)持平、比前一年(月)稍差和比前一年(月)差5个等级,得到年内和年际间植被长势的动态分布图,从植被长势分布图中NDVI的变化可以看出年际和年内植被长势的变化。并应用变化矢量分析法对2003~2006年石河子地区NDVI的变化强度进行了分析,获得了植被覆盖变化强度分布情况,研究结果表明4 a内石河子地区植被覆盖未发生大的变化,植被系统基本稳定。

... 在现有的NDVI数据中,EOS/MODIS NDVI 的光谱性能稳定,辐射定标精度优越,空间相关性高,能较好地估算出高原地区的草地生长状况^{[15,16,17,18]} ...

... 1 植被覆盖度(vegetation fraction,Fv)的计算植被覆盖度是反映草地资源是否发生退化的直观指标,由于植被盖度与归一化植被指数(NDVI)存在极显著线性相关关系^[18],本研究利用像元二分模型近似估算植被覆盖度,具体计算公式如下: ...

2014

0.0

任又成, 张志斌. 三江源生态逆向演变现状调查及防治对策. 安徽农业科学, 2014, 15(1): 4720-4763.

Ren Y

, Zhang Z

. Sanjiangyuan Ecological Reverse Evolution Survey and Countermeasures. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2014, 15(1): 4720-4763. (in Chinese)

摘　要：对三江源农牧业用地生态变化进行了调查,提出了相应的治理对策。结果发现,三江源草地资源,在人为和自然因素的作用下,正在发生逆向演替,草地优势种群演化、草群结构变化、草地生产力下降,使得草地可利用面积减少,导致天然草地退化和载畜能力下降,生态＂三化＂问题加剧,已对农牧业经济的发展形成严重制约。

... 草地退化是一种人为因素和气候因素等对草地生态系统进行干扰超过自我调节阈值,使其出现逆向演替的现象^[19] ...

2016

0.0

曹旭娟, 干珠扎布, 梁艳, 高清竹, 张勇, 李玉娥, 万运帆, 旦久罗布. 基于NDVI的藏北地区草地退化时空特征分析. 草业学报, 2016, 25(3): 1-8.

Cao X

, Ganzhuzhabu, Liang

, Gao Q Z, Zhang Y, Li Y E, Wan Y F, Danjiuluobu. Temporal and spatial distribution of grassland degradation in northern Tibet based on NDVI. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(3): 1-8. (in Chinese)

... 薛存芳等^[20]利用实测法选择了种群自然生殖枝高度、草地植被覆盖度和草地生物量3个评价指标,加权得到草地退化指数GDI,结果显示,与2002年相比,2006年中国内蒙古地区草地植被退化状况呈现出整体改善、局部恶化的状况 ...

... 由于尚未有针对蒙古高原整体或是蒙古国内的草地退化评价,而内、外蒙古植被类型和环境条件具有区域延伸性,参照我国国家标准(GB 19377-2003),将20世纪80年代初研究区域未退化草地植被特征定为未退化草地标准^[20,26] ...

2014

0.0

胡云峰, 徐芝英. 蒙古高原地形与植被指数的特征尺度及多尺度耦合关系. 地理科学, 2014, 34(12): 1511-1517.

Hu Y

, Xu Z

. Characteristic scales and the multi-scale correlation between DEM and NDVI factors: A case study in the Mongolian Plateau. Scientia Geographica Sinica, 2014, 34(12): 1511-1517. (in Chinese)

As one of multi-scale analysis methods, wavelet analysis can effectively solve multi-scale problems in geo-sciences research. In order to effectively analyze the spatial distribution pattern and identify the multi-scale features of DEM and NDVI, four sampling lines were set up along the longitudinal and latitudinal transects (43°N, 47°N, 100°E, and 110°E). And then supported by wavelet transformation using db6 as wavelet base, the wavelet variances and multi-scale relationships of DEM and NDVI were calculated to identify the characteristic scale and analyze the coupling relationship between DEM and NDVI. The results showed: 1) In Mongolian Plateau, the spatial variations of DEM in northern and western parts were stronger than that in the southern and eastern parts. Along the latitudinal and longitudinal transects, there existed one characteristic scale around 20 km. 2) The spatial variations of NDVI was similar to that of DEM in the whole Mongolia Plateau. While two characteristic scales of NDVI distribution were identified, with a small scale of 2-4 km and a larger scale of 20 km. 3) As to the DEM and NDVI factor, there existed a coupling relationship in the 20 km scale. As a great change of the topography(DEM) had taken place in the specific scales, a large change of vegetation (NDVI)then occurred correspondingly. Generally, the terrain factors tended to affect the spatial distribution of NDVI in macroscopic scale, instead of microscopic scale. This article finally summarized that the wavelet analysis method had the abilities indeed to recognize the characteristic scale and to quantitatively analyze multi-scale correlation among different factors. At the same time, the authors also pointed out that the method had some incapacities for the two-dimension spatial data analyses, including continuous scale analysis, the multi-scale correlation analysis in a specific position and two-dimensional analysis.

基于GTOP30DEM数据及MODISNDVI数据,应用小波变换和小波多尺度相关分析方法对蒙古高原地形因子、NDVI因子的尺度特征及两因子间的多尺度相关关系进行研究.结果表明:① DEM在北部地区的变异程度较南部强烈,在西部地区的变异程度较东部强烈.DEM的空间分布呈现出一个约为20km的特征尺度.② NDVI空间分布格局的态势与DEM态势基本相同,且呈现出2个特征尺度,较小的特征尺度出现在2~4km左右,较大的特征尺度出现在20km左右.③ DEM与NDVI在20km尺度上存在耦合关系,即随着地形地貌在20km尺度上发生较大变化,植被生长状况的空间分布也随之发生变化.地形因子趋向于在宏观尺度上制约NDVI的空间分布.论文最后总结了小波分析方法在地学空间数据中具有特征尺度识别和多尺度耦合相关分析的能力,同时也指出了该方法在连续尺度分析、特点位置多尺度相关分析以及二维小波分析方面的不足.

... 曹旭娟等^[21]利用遥感监测法基于NDVI反演藏北地区草地植被覆盖度,以覆盖度作为判断草地退化的标准,综合计算逐年草地退化指数,得出该地区草地退化程度分布结果 ...

2003

0.0

... 由于蒙古高原覆盖面积较大,涉及到两个行政单元,本研究采用遥感监测法,以草地植被覆盖度为指标监测草地退化,建立蒙古高原草地退化评价指标,参照国家标准(GB19377-2003)^[22],以1982-1985年植被状况为基准,研究蒙古高原1986-1999年和2000-2013年(2000年以来,我国陆续实施了#cod#x0201c ...

2014

0.0

胡云峰, 徐芝英. 蒙古高原地形与植被指数的特征尺度及多尺度耦合关系. 地理科学, 2014, 34(12): 1511-1517.

Hu Y

, Xu Z

. Characteristic scales and the multi-scale correlation between DEM and NDVI factors: A case study in the Mongolian Plateau. Scientia Geographica Sinica, 2014, 34(12): 1511-1517. (in Chinese)

... 蒙古高原位于欧亚大陆中部,东抵大兴安岭西麓,西达阿尔泰山脉和萨彦岭,南部以阴山山脉为界,北临萨彦岭、肯特山脉和亚布洛夫山脉^[23] ...

2016

0.0

... 高原自然植被覆盖受气候因子影响,由东向西南依次有森林、森林草原、草甸草原、典型草原、荒漠草原和戈壁荒漠,生态环境多样且脆弱^[24] ...

2000

0.0

... 关于变化趋势显著性分析则使用F检验,显著性检验结果仅代表变化趋势可置信程度的高低,而与其变化的快慢没有关系^[25] ...

2005

0.0

高清竹, 李玉娥, 林而达, 江村旺扎, 万运帆, 熊伟, 王宝山, 李文福. 藏北地区草地退化的时空分别特征. 地理学报, 2005, 60(6): 965-973.

Gao Q

, Li Y

, Lin E

, Jiang C W Z, Wan Y F, Xiong W, Wang B S, Li W F. Temporal and spatial distribution of grassland degradation in northern Tibet. Acta Geographic Sinia, 2005, 60(6): 965-973. (in Chinese)

根据草地退化国家标准和藏北地区草地退化实际情况以及遥感数据特征,选择草地植被盖度为草地退化的遥感监测指标,建立藏北地区草地退化遥感监测和评价指标体系,并对藏北地区近24年的草地退化进行遥感监测和评价。结果表明:藏北地区草地退化现状(2004年)十分严重,重度和极重度退化草地面积分别占草地总面积的8.0%和1.7%,区域草地退化指数(GDI)为1.86,接近中度退化等级;其中藏北地区冰川与雪山及其周围等气候变化较为敏感区域和交通要道沿线等人类活动较为频繁区域的草地退化相对严重;从1981年到2004年的近24年以来,藏北地区及其各个区域草地退化较为严重,其草地退化等级分布比例和草地退化指数年际波动较大,草地退化等级在轻度退化至重度退化等级之间波动;近几年藏北全地区总体草地退化情况及中部、东部和北部地区的草地退化具有更加严重的趋势,而西部地区草地退化状况则略有减缓趋势。

... 在此基础上,选用草地退化指数(grassland degradation index,GDI)判断并监测蒙古高原的草地退化情况^[26] ...

2009

0.0

张宏斌, 唐华俊, 杨桂霞, 李刚, 陈宝瑞, 辛晓平. 2000-2008年内蒙古草原MODIS NDVI时空特征变化. 农业工程学报, 2009, 25(9): 168-175.

Zhang H

, Tang H

, Yang G

, Li

, Chen B

, Xin X

. Change of spatial-temporal characteristics based on MONDIS NDVI data in Inner Mongolia grassland from 2000 to 2008. Society of Agricultural Engineering, 2009, 25(9): 168-175. (in Chinese)

... 近年来,针对蒙古高原植被覆盖状况的研究已有不少(表5),张宏斌等^[27]利用NDVI分析中国内蒙古植被的研究结果表明,2000-2008年草原植被总体趋于恢复 ...

2013

0.0

包刚, 秦志豪, 包玉海, 周义. 1982-2006年蒙古高原植被覆盖时空变化分析. 中国沙漠, 2013, 33(3): 918-927.

Bao

, Qin Z

, Bao Y

, Zhou

. Spatial-temporal changes of vegetation cover in Mongolia Plateau during 1982-2006. Journal of Desert Research, 2013, 33(3): 918-927. (in Chinese)

... 包刚等^[28]基于GIMMS NDVI 分析蒙古高原植被覆盖状况认为,1982-2006年高原植被年平均上升趋势为0 ...

2012

0.0

周锡饮, 师华定, 王秀茹, 孟凡浩. 蒙古高原近30年来土地利用时空变化特征与动因分析. 浙江农业学报, 2012, 24(6): 1102-1110.

Zhou X

, Shi H

, Wang X

, Meng F

. Study on the temporal and spatial dynamic changes of land use and driving forces analysis of Mongolia Plateau in recent 30 years. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2012, 24(6): 1102-1110. (in Chinese)

... 周锡饮等^[29]研究蒙古高原地区1981-2006年植被覆盖的时空变化显示,草原区呈现上升趋势,森林区和荒漠区植被有下降趋势 ...

2014

0.0

缪丽娟, 蒋冲, 何斌, 刘强, 朱枫, 崔雪锋. 近10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应. 生态学报, 2014, 34(5): 1295-1301.

Miu L J, Jiang C, He B, Liu Q, Zhu F, Cui X F. Response of vegetation coverage to climate change in Mongolian Plateau during recent 10 years. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(5): 1295-1301. (in Chinese)

2012

0.0

穆少杰, 李建龙, 陈奕兆, 刚成诚, 周伟, 居为民. 2001-2010年内蒙古植被覆盖度时空变化特征, 地理学报, 2012, 67(9): 1255-1267.

Mu S

, Li J

, Chen Y

, Gang C

, Zhou

, Ju W

. Spatial Differences of variations of vegetation coverage in Inner Mongolia during 2001-2010. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(9): 1255-1267. (in Chinese)

... 草地植被退化程度明显改善与21世纪以来我国实施退耕还林还草、退牧还草和京津风沙源治理、蒙古国实施土地法等一系列环境治理工程的实施息息相关^[31] ...

2013

0.0

穆少杰, 李建龙, 周伟, 杨红飞, 章超斌, 居为民. 2001-2010年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系. 生态学报, 2013, 33(12): 3752-3764.

Mu S

, Li J

, Zhou

, Yang H

, Zhang C

, Ju W

. Spatial-temporal distribution of net primary productivity and relationship with climate factors in Inner Mongolia from 2001 to 2010. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(12): 3752-3764. (in Chinese)

Net primary productivity (NPP) and its responses to global change is one of the focuses of global change research. Based on MODIS NDVI data, land use classification data and meteorological data, spatio-temporal changes of the NPP of Inner Mongolia vegetation during 2001-2010 were simulated using improved light use efficiency model (CASA model). The relationships between NPP and climate factors were analyzed based on partial correlation coefficients of the two-group elements. The results showed that average annual NPP from 2001 to 2010 was 340.0 gCm -2 a -1 in the study area, exhibiting obvious increase trend from southwest to northeast with a mean change rate of 200.5 gCm -2 a -1 /10°. The mean NPP of forest, grassland, cropland and desert were 521.9、270.3、405.7 and 85.3 gCm -2 a -1 , respectively, which showed significant differences. During 2001-2010, the average annual total NPP of Inner Mongolia vegetation was 322.7 TgCa -1 , ranging from 276.8 to 354.4 TgCa -1 . Over the 10 years period, extremely significant increase of vegetation NPP occurred in Alxa desert, the western margin of Mu Us sandy land, north of Hetao plain, the eastern and western margin of Hunshandak sandy land and northwest of Hulun Buir league, while extremely significant decrease of vegetation NPP mainly occurred in the grassland in the central of Inner Mongolia. Climate factors exerted various influences on different vegetation types. Temperature was the dominant driving force of NPP of forest, while precipitation influenced the NPP of grassland, cropland and desert vegetation more seriously.

利用MODIS NDVI数据、气象数据和植被分类数据,基于改进的光能利用率模型CASA模型对2001-2010年内蒙古不同植被类型净初级生产力(NPP)进行估算,并分析其时空分布特征及对气候因子的响应。结果表明:(1)10年间内蒙古植被年NPP的平均值为340.0 gCm -2 a -1 ,且空间分布呈明显的经度地带性,由西向东的变化速率为每10度增加200.5 gCm -2 a -1 ;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、草地、农田和荒漠植被的NPP平均值分别为521.9、270.3、405.7和85.3 gCm -2 a -1 ;(3) 10年间内蒙古植被NPP总量的平均值为322.7 TgCa -1 ,波动范围为276.8-354.4 TgCa -1 。从NPP年际变化的空间分布来看,阿拉善沙漠、毛乌素沙地西部、河套平原以北地区、浑善达克沙地东西缘和呼伦贝尔平原西北部植被的NPP呈极显著上升,而内蒙古中部的草地植被NPP呈极显著下降;(4)不同植被类型NPP对气候因子的敏感性有较大差异。森林植被NPP主要受温度的限制,而农田、草地和荒漠植被NPP主要受降水量控制。

2016

0.0

额尔敦格日乐, 包刚, 包玉龙, 杭玉玲, 布仁吉日嘎拉. 2001-2013年西鄂尔多斯国家级自然保护区植被覆盖变化. 水土保持研究, 2016, 23(1): 110-116.

Erdengerel, Bao

, Bao Y L, Hang Y L, Burenjirigala. Vegetation Coverage Changes in West Ordos National Natural Reserves During the Period from 2001 to 2013. Research of Soil and Water Conservation, 2016, 23(1): 110-116. (in Chinese)

摘　要：利用2001—2013年生长季（4—10月）MODIS NDVI数据和气象观测数据,结合线性趋势分析法、变率分析法和相关分析法等方法,开展西鄂尔多斯自然保护区植被覆盖年际、月际变化趋势及其与区域气候变化的关系研究。研究表明：西鄂尔多斯自然保护区植被NDVI,无论是在生长季平均值（0.001 5NDVI/a）,还是各月份值都呈增加趋势。尽管通过建立自然保护区能够促使生态环境良性发展,但其植被覆盖年际变化趋势主要受降水量的控制,年总降水量与NDVI的相关系数达到0.66,是植被覆盖年际波动的最直接因素。在空间分布上,研究区南部、东部和北部边缘区域的植被覆盖增加趋势较明显,而中部和北部部分区域未发生明显的趋势性变化。变率分析表明,植被覆盖变化年际波动明显,说明研究区植被变化受外界抗干扰能力较弱,特别是南部区域。从自然保护区各核心区植被覆盖年际变化趋势看,伊克布拉格草原化荒漠生态系统核心区和棋盘井半日花核心区的植被覆盖度呈增加态势,而蒙西珍稀植物群落核心区和阿尔巴斯生态系统过渡带核心区呈下降趋势。

2015

0.0

刘海江, 尹思阳, 孙聪, 等. 2000-2010年锡林郭勒草原NPP时空变化及其气候响应. 草业科学, 2015, 32(11): 1709-1720.

Liu H

, Yin S

, Sun

, Peng F

, Zhou

. Temporal and spatial variation of net primary productivity (NPP) and its responses with climatic changes in the Xilingol grassland from 2000 to 2010. Pratacultural Science, 2015, 32(11): 1709-1720. (in Chinese)

2016

0.0

元志辉, 包刚, 银山, 雷军, 包玉海, 萨楚拉. 2000-2014年浑善达克沙地植被覆盖变化研究. 草业学报, 2016, 25(1): 33-46.

Yuan Z

, Bao

, Yin

, Lei

, Bao Y

, Sa C

. Vegetation changes in Otindag sand Country during 2000-2014. Acta Parataculturae Sinica, 2016, 25(1): 33-46. (in Chinese)

MODIS NDVI collected during the growing season (from April to October) from 2000 to 2014 were adopted and integrated in this study to extract the time series characteristics of vegetation dynamics in Otindag sand country. The response of vegetation changes to climate data including temperature and precipitation recorded at fifteen meteorological stations were analyzed during 2000 to 2013 using annual and monthly time scales. The results revealed that regardless of the time scale (monthly or annual), the NDVI tended to increase over the 15-year observation period a result of climate and human activity Ecological restoration, indicating that ecological restoration work has produced benefits. The annual NDVI was correlated with precipitation ( r =0.75), indicating that precipitation was the dominant factor in vegetation dynamics. With respect to spatial pattern, the NDVI in southern, central and northern fringe regions of the study area tended to increase but no obvious trends were observed in the central and some western areas of the region. Correlation between monthly average NDVI and climatic factors during the growing season showed that the response of vegetation change to temperature in April and May was strong, indicating that temperature was important in the early stages of the growing season. Correlation between NDVI and precipitation of the previous month were strongest from May to August revealing a hysteresis response of plant growth to rainfall. Shifting sand dunes showed the largest increase in NDVI while the smallest increase occurred in fixed sand dunes.

基于2000-2014年间植被生长季(4-10月)的MODIS NDVI数据反演浑善达克沙地地区植被覆盖变化,结合2000-2013年该地区周边11个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化和月变化角度分析该地区植被覆盖变化对气候变化的响应。研究表明,浑善达克沙地植被NDVI,不论是植被生长季平均值,还是其各月份值都呈上升趋势。研究区植被覆盖度的显著增加是气候和人为因素综合作用的结果, 一定程度上反映了生态恢复重建措施的有效性,但其植被NDVI年际变化趋势与降水量的关系更密切,其相关系数达到0.75,是驱动植被覆盖年际波动的最直接因素。在空间分布上,研究区的南部、中部和北部边缘区域的植被覆盖增加趋势较明显,而中部和西部部分区域未发生明显的趋势性变化。从月变化来看,4月草地植被变化受气温变化影响较明显;5-8月与前一月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。从沙地类型植被覆盖年际变化趋势看,所有类型都呈增加态势,增加态势最大的类型是移动沙地,最小的是固定沙地。

2013

0.0

包刚, 包玉海, 覃志豪, 周义, Shiirev-Adiya. 近10年蒙古高原植被覆盖变化及其对气候的季节响应. 地理科学, 2013, 33(5): 613-621.

Bao

, Bao Y

, Qin Z

, Zhou

, Shiirev-Adiya. Vegetation cover changes in Mongolian Plateau and Its response to seasonal climate change in recent 10 years. Scientia Geographica Sinica, 2013, 33(5): 613-621. (in Chinese)

... 高原东部和北部分别受太平洋和北冰洋水汽影响,年降水量最多,随着离两个海洋距离的增加,降水量逐渐减少^[36] ...