山西省不同土地利用类型植被NDVI变化及其气候主控因子研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chuanqi2009444
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植被作为陆地生态系统的重要组成部分,在调节区域气候、维持地表能量平衡和生物多样性方面发挥着重要作用,并且对物质循环、能量流动和信息传递也很重要,是全球变化最敏感的指标。本文基于MODIS-NDVI和CNLUCC数据集来提取山西省2000-2019年植被NDVI值,运用Sen+M-K趋势分析法、变异系数和Hurst指数等方法分析山西省植被NDVI以及不同土地利用类型植被NDVI的时空变化、趋势变化、稳定性及可持续性;通过山西省26个气象站点气候资料日值数据集,应用空间插值法得到山西省年降水量和气温数据集,分析年降水量、年均气温的时空分布特征。结合DEM数据,运用偏相关分析法综合分析山西省植被NDVI变化的气候主控情况,得出以下结论:(1)山西省植被NDVI整体上呈波动增长趋势,范围为:0.56~0.74,增长速率为0.007/a(p<0.01),植被生长整体上呈现较好的改善趋势。2000-2019年山西省4种土地利用类型植被NDVI都呈现波动上升趋势,其中草地的变化幅度最大为0.21,林地的变化幅度最小为0.12;4种土地利用类型植被NDVI均值从大到小依次为林地>耕地>草地>未利用地,增长速率从大到小依次为草地>耕地>未利用地>林地,4种土地利用类型植被NDVI值均在2001年为最低值,2018年为最高值。年内变化中,耕地、草地和未利用地植被NDVI在8月份最高,在1月份最低,林地植被NDVI在7月份最高,在2月份最低。(2)山西省植被NDVI空间分布整体上呈现出东部、东南部较高,西部和北部较低的特征,整体上处于中高覆盖水平。植被NDVI变化以改善趋势为主,改善趋势的面积占研究区总面积的94.97%,远大于NDVI退化趋势的面积,表明山西省植被覆盖状态在不断地改善。极显著改善趋势是近20年山西省植被NDVI变化趋势的主要趋势,其像元占比为70.79%。山西省4种土地利用类型植被NDVI变化均以改善趋势为主,改善趋势像元占比从大到小依次为林地>草地>未利用地>耕地,其中各土地利用类型植被NDVI改善趋势均以极显著改善趋势占多数。(3)2000-2019年山西省植被NDVI变异系数平均值为0.10,植被NDVI变异系数在相对稳定区域的像元占比为80.34%,整体植被NDVI波动较为稳定。山西省4种土地利用类型植被NDVI变异系数在相对稳定范围内的像元占比从高到低依次为林地>草地>耕地>未利用地,山西省林地植被NDVI稳定性最好,未利用地植被NDVI稳定性最差。山西省植被NDVI变化趋势整体趋于反持续性,像元占比为67.93%。植被NDVI未来退化趋势像元占比(66.79%)>未来改善趋势像元占比(33.21%)。4种土地利用类型植被NDVI未来变化为改善趋势的像元占比从小到大依次为未利用地>草地>耕地>林地,未来变化为退化趋势的像元占比均超过50%。(4)山西省气候变化呈现出暖湿化的态势,年降水量和年均气温均处于上升趋势,上升速率分别为4.206mm/a和0.0275℃/a。山西省年均降水量为484mm,南北降水分布不均匀,北部、西北部地区较低,东南地区较高,主要变化趋势为不显著增加趋势。山西省年平均气温是10.2℃,整体年均气温由南向北递减,主要变化趋势为不显著增加趋势。(5)山西省植被NDVI与年降水量、年均气温的偏相关系数分别为0.355、0.133,均以正相关趋势为主,正相关趋势像元所占比例分别为92.29%、70.38%。山西省植被NDVI变化降水主控的面积大于气温主控面积,各地类植被生长均以降水主控为主。山西省草地植被NDVI与降水量的偏相关系数最大(RP=0.40),对水分的依赖程度最高,林地植被NDVI与气温的偏相关系数最大(RT=0.21),降水条件对耕地、草地和未利用地植被的影响程度远大于气温,林地植被对降水条件的敏感性最低,未利用地植被对气温的敏感性最低。各地类植被NDVI对降水气温条件响应差异较大,气候主控分布受海拔影响明显。
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