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研途榜样 2020年研究生国奖获得者科研成果展示(第2期)
2020-12-08 21:03   审核人:   (点击: )

引子

植被是陆地生态系统的重要组成部分,植被动态变化遥感监测对区域的生态建设具有重要意义。目前可利用的遥感数据类型较多,但一些高、中分辨率遥感数据的时间分辨率不足,难以反映长时间序列植被覆盖变化及其对气候因子的响应关系。而具有高时间分辨率遥感数据的空间分辨率较低,这相对于下垫面特征差异显著地区来说存在混合像元现象,难以准确获取地形复杂区植被覆盖变化的空间格局信息。中国西南喀斯特地处亚热带湿润季风气候区,地形特征差异显著,该地区不同地形条件下植被变化及其对气候变化的响应问题仍不明晰。

本期推送的研究成果,基于MODIS NDVI和GIMMS NDVI两种数据的重合时段构建线性回归模型获取长时间序列、高分辨率的NDVI数据,在此基础上开展不同地貌单元、海拔、坡度和坡向条件下植被覆盖变化及其对气候的响应规律研究,可为喀斯特地区的石漠化治理、水土保持等生态建设效益评估及下一步生态建设实践提供理论基础和科学依据。该作者团队研究工作成果于2020年8月发表在《山地学报》。

【成果作者】

韦小茶,周秋文*,张继,等

【成果名称】

1982-2016年广西NDVI时空变化及其影响因素

【成果简介】

以广西壮族自治区为例,基于1982-2015年8km分辨率的GIMMS NDVI和2000-2016年1km分辨率的MODIS NDVI数据,通过降尺度的方法获取1982-2016年长时间序列1km分辨率的NDVI数据。并结合DEM、气温和降雨数据,利用最大合成法、趋势分析和偏相关分析法,分析广西1982-2016年在不同地貌单元、海拔、坡度和坡向条件下的植被变化及其对气温和降雨的响应规律。结果表明:(1)1982-2016年广西多年平均NDVI为0.53,年NDVI呈波动增长趋势,变化率为0.013/10a,尤其在2006-2016年的增加趋势较为明显。植被覆盖呈南部、东部向中部、西部和西北部递减的空间分异特征,非喀斯特区的植被覆盖高于峰丛洼地和峰林平原区,植被覆盖随着海拔的上升先增加后减少,高植被覆盖主要分布在坡度为 0°~10°、>40°的南坡和东南坡;(2)非喀斯特区的NDVI增加趋势明显,峰林平原的NDVI出现下降趋势。随着海拔和坡度的增加,植被改善越明显。不同海拔、坡度和坡向的植被变化存在差异,但植被改善区所占面积比例均大于退化区;(3)广西多年平均气温为20℃,变化率为0.255℃/10a。多年平均降雨量为1508mm,变化率为22.43mm/10a。植被变化受气温的影响程度强于降雨,尤其与冬季气温具有较强的正相关关系。不同地貌单元的NDVI与气温呈明显的正相关且相差不大,峰丛洼地的NDVI与降雨的负相关关系比峰林平原和非喀斯特地区强,NDVI与气温和降雨的负相关关系随海拔的升高逐渐增强。(4)在近年来研究区下垫面急剧变化的背景下,和以往的研究相比,本文研究结果反映了更符合当前实际情形的植被覆盖变化趋势和空间格局。同时,本文基于降尺度方法获取的更高空间分辨率NDVI数据,进一步说明了喀斯特地区植被覆盖更精细的空间差异。

【成果图表】 

 

1 研究区概况

 

2 广西1982—2016NDVI变化

注:严重退化-0.0021 < S < 0.0004; 中度退化0.0004 < S < 0.0011; 轻微退化0.0011 < S < 0.0017; 稳定0.0017 < S < 0.0023; 轻微改善0.0023 < S < 0.003; 中度改善0.003 < S < 0.0054; 高度改善0.0054 < S < 0.0227 [34], S 表示NDVI变化的斜率。

3 广西1982—2016NDVI变化趋势:(a)不同地貌单元;(b)不同海拔;(c)不同坡度;(d)不同坡向

 

4 广西1982—2016年气温和降雨的变化特征

注:负相关(R < 0);正相关(R > 0)。

图5 广西1982—2016年NDVI与气候的相关关系:(a)年均NDVI与年均温在不同地貌单元的相关关系;(b)年均NDVI与年均温在不同海拔条件下的相关关系;(c)年均NDVI与年降雨量在不同地貌单元的相关关系;(d)年均NDVI与年降雨量在不同海拔条件下的相关关系

【项目资助】

国家自然科学基金(41761003)、贵州省科技支撑计划项目(黔科合支撑[2017]2855)、贵州省基础研究计划项目(黔科合基础[2017]1195)、贵州省本科教学工程建设项目(2016DC3)。

【期刊简介】

《山地学报》是由中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所和中国地理学会共同主办、中国地理学会山地分会协办的山地研究领域的综合性学术刊物,1983年3月创刊,科学出版社出版。为中文核心期刊、中国自然科学核心期刊、中国科技论文统计源期刊和中国科学引文数据库(CSCD)源刊,期刊(2019版)复合影响因子1.172,综合影响因子0.789。

 

【第一作者简介】

韦小茶(1995-  ),女,贵州三都人,中共党员,贵州师范大学地理与环境科学学院2018级自然地理学专业硕士研究生,2020年研究生国家奖学金奖获者。参与导师多项科研课题,曾获研究生学业奖学金一等奖、三好学生等荣誉,中共贵州师范大学第四次代表大会代表。主要研究方向为喀斯特植被恢复的水文效应。目前在研期间取得代表性研究成果如下:

[1] Xiaocha Wei, Qiuwen Zhou*, Ya Luo, et al.Vegetation dynamics and its response to driving factors in typical karst regions, Guizhou Province, China. Frontiers of Earth Science, 2020, 录用待刊. SCI 3区)

[2] Qiuwen Zhou, Xiaocha Wei, Xu Zhou, et al. Vegetation coverage change and its response to topography in a typical karst region: the lianjiang river basin in southwest china. Environmental Earth Sciences, 2019, 78(6): 191. SCI 4区)

[3] 韦小茶, 周秋文*, 张继, . 1982-2016年广西NDVI时空变化及其影响因素[J].山地学报,2020,38(04):520-531.  CSCD

[4] 韦小茶, 周秋文*, 崔兴芬, . 喀斯特针叶林枯落物层水文效应[J]. 生态科学, 2017, 36(04): 120-127.  CSCD

 

【导师简介】

周秋文(1986-  ),男,广西桂林人,教授、硕士生导师,美国德州农工大学访问学者。主要从事喀斯特生态水文过程、生态水文遥感研究。主持国家自然科学基金:喀斯特江河上游区植被恢复的水文综合响应研究(41761003)、贵州省基金:基于稀疏样点的喀斯特复杂地形区土壤水分空间估算方法研究(黔科合J字[2015]2118号)等项目。出版《地理学实践创新指导与案例分析》、《喀斯特地区植被与土壤层水文效应研究》专著2部,获得2018年度贵州省自然科学奖一等奖、2017年度贵州省测绘科学科技进步二等奖,在《Science of the Total Environment》等SCI期刊发表学术论文20余篇。指导本科生科研项目多项,获得2017年度“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。

 

【成果链接】

本期推送“1982—2016年广西NDVI时空变化及其影响因素”文章原文下载:

http://sdya.chinajournal.net.cn/WKE/WebPublication/index.aspx?mid=sdya

来源: 研究生与科研管理科

编辑: 罗为维

责编: 熊 勇

审核: 赵翠薇

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