厘清植被变化及驱动因素,可为生态修复和社会可持续发展提供参考.本研究基于Google Earth Engine平台获取2000-2020年河南省植被覆盖数据,并结合Theil-Sen Median趋势、Mann-Kendall检验和Hurst指数,揭示河南省及其流域分区(海河流域分区、黄河流域分区、淮河流域分区、长江流域分区)植被分布和变化趋势,并联合因子探测及因子交互,从不同尺度探究了自然和人文因素对植被的影响机制.结果表明:研究期间,河南省植被覆盖度(FVC)呈南高北低的分布格局,以中高植被覆盖为主,其中,长江流域分区最好.河南省及各分区FVC变化规律一致,呈波动上升趋势,均以明显改善为主,其中,长江流域分区的改善面积最大.基于Hurst指数,河南省未来植被状况除了淮河流域分区可能持续改善外,其他分区均表现为从改善转向退化.河南省及各分区植被变化是人文因子与自然因子综合作用的结果,因子影响力随时间而改变,主导因子存在地域差异,土地利用/覆盖类型和夜间灯光等人文因素的影响强于海拔、坡度、年均低温等自然因素.因素间的交互作用,尤其是人文与自然因素的交互作用,呈非线性增强关系.

森林是最重要的陆地生态系统类型之一,在生态文明建设中具有举足轻重的地位,研究独具森林资源优势地区的生态系统生产总值(GEP)变化及其对土地利用变化的响应对促进该类区域可持续发展具有重要意义.本研究以江西省资溪县为研究区,基于生态系统价值核算理论和方法,在调节服务通用指标体系(水源涵养、土壤保持、氧气提供、碳固定、气候调节、洪水调蓄、水质净化、空气净化、物种保育)及文化服务通用指标体系(景观游憩、教育)基础上,增加负氧离子、康养等指标,并引入森林生态系统服务修正系数,构建独具森林资源优势的GEP指标体系和方法,评估了研究区2010、2017和2020年GEP的时空变化特征,采用弹性指数及价值损益分析方法量化了土地利用/土地覆盖变化对GEP的影响.结果表明:2010、2017和2020年资溪县GEP分别为167.88、268.17和384.07亿元.各生态系统GEP占总GEP比例依次为森林＞湿地＞农田＞草地＞城镇.研究期间,GEP增加值主要来源于森林生态系统.土地利用变化对GEP产生了重要影响.2010-2020年,研究区土地利用变化总面积为8501.88 hm2.各土地利用变化幅度依次为草地(-2811.17 hm2)＞城镇(1428.06 hm2)＞森林(1357.67 hm2)＞湿地(1031.05 hm2)＞农田(-1005.01 hm2).各类用地的绝对变化主要发生在2017-2020年.各测算指标对森林生态系统的弹性指数明显高于其他生态系统,说明GEP对林地面积变化的敏感性最高.价值损益分析表明,城市开发在一定程度上降低了 GEP,林地、湿地的保护促进了 GEP增加.2010-2020年,资溪县土地利用类型之间的转化导致GEP增加18.65亿元,说明资溪县土地利用变化整体上对生态的影响是正向的.研究结果一定程度上体现了资溪县成为国家生态文明建设示范县之后的绿色发展成效,也为研究区今后高质量发展、高水平保护和土地资源可持续开发利用提供了决策支持,并可为其他类似地区的GEP核算提供借鉴.

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义.以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性.结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39％),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势.(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11％/a),2014-2020年增速放缓至0.82％,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张.(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布.人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善.研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考.

为探求山地新开发区城市化进程中的土地利用/覆被变化对地表温度的影响,利用遥感手段对重庆市悦来新城的历史影像进行解译,获取了研究区城市化前、中、后3期的土地利用类型、归一化植被指数(NDVI)及陆地表面温度(LST)的空间分布,并分析了土地利用类型变化和各土地利用类型的NDVI变化对LST的影响.结果表明:城市化进程中的居民组合用地大量扩张,占用的主要是农田,其次是林地;总体上,城市化后比城市化前的植被长势好,其中农田、林地的植被覆盖呈增加趋势,居民组合用地的植被覆盖呈大幅降低趋势;LST在各土地利用类型和区域空间上具有明显的异质性,同时对城市化过程具有一定的敏感性,在夏冬两季表现更明显;LST与各土地利用面积呈显著线性相关;LST与NDVI呈不显著线性关系,二者的空间关系形状在3个时期均呈"三角形",植被覆盖具有缓解热岛效应的作用.该研究结果可为山地新开发区城市化进程中的生态规划及热岛效应缓解提供理论依据.

治沟造地是延安市实施的一项增加耕地面积、保障粮食安全、保护生态环境的重大生态环境治理工程.研究治沟造地工程背景下延安市土地利用及生态系统服务价值变化,对科学评价治沟造地工程生态效益及黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义.基于2010、2018年Landsat TM/OLI遥感影像,运用单位面积价值当量因子法,定量分析了延安市2010-2018年土地利用及生态系统服务价值变化特征.结果表明:延安市主要土地利用类型为草地、林地和耕地,研究期内延安市土地利用类型变化主要为三者互相转化,变化幅度不大,维持在比较稳定的状态;延安市生态系统服务价值从2010年的955.91亿元增加到2018年的958.56亿元,增幅为0.28％,草地和林地为生态系统服务价值贡献最大;疏林地、高覆盖草地和水域是生态系统服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子;延安市各项生态系统服务功能中,调节服务是最重要的功能,其中气候调节价值最大,研究时段所有单项生态系统服务价值变化幅度均小于1％.

黄河流域内蒙古段是黄河流域生态最为脆弱的区段之一,同时又是内蒙古自治区的"经济增长极",对于地处干旱半干旱地区的内蒙古自治区具有不可替代的生态意义和社会经济意义.近年来,随着气候变化和人类活动的双重干扰不断加剧,黄河流域内蒙古段景观格局发生了巨大变化,土地利用转变对于区域景观生态风险的作用过程尚不够明确.研究利用景观生态学方法构建黄河流域内蒙古段景观生态风险评估体系,重点分析流域土地利用与景观生态风险格局演变特征,识别二者相互作用关系,以期揭示黄河流域内蒙古段景观生态风险与土地利用的响应规律.研究结果表明:黄河流域内蒙古段2000-2015年景观格局演替过程中人工类型显著增加,其中增加面积最为显著的类型依次为其他建设用地、城镇用地和水库坑塘;流域整体景观生态风险值偏高,风险值低于0.5的Ⅰ级景观生态风险区域不足流域面积的0.18％,十五年间流域景观生态风险均值在0.65-0.68之间,景观生态高风险区域占比有所降低,低风险区域占比同样出现了降低,中等风险区域面积大幅增加,改善明显区域主要分布在河套灌区和呼包鄂城市群;2000-2015年间黄河流域内蒙古段疏林地、高覆盖度草地、中覆盖度草地、水库坑塘和戈壁景观生态风险等级变化最为显著,流域景观生态风险的时空演替与不同类型土地利用类型景观生态风险演化特征,均能说明流域治理和生态整治对于流域生态保护的积极作用,同时也表明流域整体景观生态风险偏高,亟需进行生态安全格局优化.

探索山区植被覆盖转型,全面评估各驱动因素对其的影响,是理解全球气候变化和碳循环等生态系统过程的重要途径.三峡库区是长江流域生态环境的重要保护区,提供多种生态系统服务.基于植被覆盖(NDVI)数据提出山区植被覆盖转型理论,并运用地理探测器分析了潜在因素对1999—2020年三峡库区腹地植被覆盖的相对贡献.结果表明:(1)近30年三峡库区腹地植被覆盖整体呈良性发展趋势,增长率为0.006/a,空间特征为"东西低,南北高;中间低,四周高";(2)不同时段植被覆盖的空间演化呈现"整体改善,局部退化",空间转型总结为稳定型、波动型、退化型和恢复型4种模式,且以稳定型分布为主,时间上经历了减少、过渡和恢复3个阶段;(3)植被覆盖主要受土壤类型0.225>地貌0.200>土地利用程度0.181>海拔0.158>岩性0.152的驱动,人为和气候因素的作用较弱,表明自然因素是影响植被覆盖的主导因子.此外,双因子的交互作用在影响植被覆盖方面比每个因子单独作用更为重要.这些发现有利于更好的解析山区植被变化的复杂机制,为脆弱生态系统植被的管理和保护提供参考.

城市生态环境和城市化之间的关系是城市可持续发展的关键.研究不同城市化水平下植被覆盖的长时间演变趋势,对理解城市化过程对植被生长动态的影响,城市更新以及推进城市绿化的科学管理具有重要意义.然而,目前对城市内部沿城乡梯度植被生长趋势差异的认识还比较有限.以我国城市化发展最为强烈的长三角地区为研究对象,基于2000—2020年长三角归一化植被指数数据,采用趋势分析和地理探测器方法,探究了长三角地区城市内部植被覆盖演变城乡差异,并从土地利用/覆被变化和城市化发展的角度解析其成因.研究结果表明:(1)2000—2020年长三角地区植被总体呈绿化趋势,植被明显绿化占最大比例(52.06％),轻微绿化与稳定不变地区占31.68％,零星分布的褐化区占6.82％.(2)城市老城区植被覆盖变化总体呈现返绿趋势(0.016/10a),新城区褐化明显(-0.019/10a),农郊区绿化突出(0.023/10a).在上海、南京和杭州等人口城市化水平较高的城市中,老城区土地利用变化强度最高,其绿化趋势也最高,体现了城市更新过程对绿地空间的促进作用;而在人口城市化水平相对较低的宣城、蚌埠和阜阳等城市,土地利用变化强度相对较低的农郊区也呈现明显的绿化趋势,更多的是受到区域生态保护的影响.(3)土地城市化是长三角地区老城区和新城区植被覆盖变化的主导因子,而城市化因子对农郊区解释程度总体不显著.从长三角总体区域看,城镇人口比重、不透水面积/总面积以及地区生产总值三者对植被覆盖演变存在显著影响,其中城镇人口比重影响最大.

以三峡库区生态敏感区典型区万州区为研究对象,基于压力—状态—响应(P-S-R)框架构建土地生态安全预警指标体系,运用熵值法进行土地生态安全预警分析,并通过空间统计学方法对研究区土地生态安全警度的空间分布特征、变异规律及空间关联格局进行研究分析,旨在为区域土地资源利用的规划、管理及其生态保护提供决策参考.结果表明:①研究区2000-2014年土地生态安全警度呈连续上升趋势,土地生态安全警度较高区域由万州区中心城区不断向四周扩散,但2000-2009年期间研究区土地生态安全警度提升幅度比2009-2014年期间更为明显,2000-2009年期间是区域土地生态安全警度变化的关键时段.②研究区2000-2014年C0/(C0+C)呈不断上升趋势,表明非结构性因素对区域土地生态安全警度的影响程度在不断加大,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符.③研究区2000年、2009年、2014年全局Moran's I值分别为0.7823、0.7772、0.775,表明土地生态安全预警指数在空间上存在较强的正相关关系,区域土地生态安全警度在空间上具有较强聚集性.④研究区“高—高”、“低—低”值区均呈现出2000-2009年范围逐渐增加,而2009-2014年范围逐渐缩小的趋势;且“高—高”值区主要集中分布在中心城区及其邻近区域,“低—低”值区则主要集中分布在研究区西北部和东南部等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区;中心城区周边的“低—高”值区将是城市发展中优先被占用的区域,在未来的土地利用中,尤其需加强对区域“低—高”值区的重点保护.

安徽省是我国的农业大省,其生态系统的动态变化直接关系粮食安全.植被NPP的变化可以有效反映生态系统的变化.基于MOD17A3 NPP数据、气象数据和土地利用类型数据,采用偏差分析法、变异系数、趋势分析法和相关分析法对安徽省2000-2015年植被NPP的时空格局、变化趋势及驱动因子进行研究.结果表明:(1)2000-2015年安徽省植被NPP平均值为476.6gC/m2;波动范围为396.6-531.8gC/m2;植被NPP具有较强的空间分异性,整体上呈现南高北低趋势;(2)不同土地覆盖类型的年均NPP差异明显,其中林地最高,为535.5gC/m2,而且不同地类的NPP年际变化幅度不同,主要表现在林地和草地的变化幅度相对较大;(3)植被NPP受气候、环境变化以及人类活动等多种因素共同影响,其中受气候因素中降雨影响较大,但是随着人类活动日益频繁,城市化逐渐成为NPP变化的主要驱动力.