三江源不同生态地理区NDVI时空变化特征与驱动因素分析

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:11-Jun
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植被与生态系统变化关系密切,已成为全球研究的热点。三江源地区独特的生态地理环境使其成为我国乃至亚洲的生态屏障,基于大尺度、长时序的植被遥感数据集,研究其植被变化规律及驱动力对于区域生态、环境保护具有重要意义。然而前人研究中所使用的植被遥感数据大多空间分辨率较低,在分析植被变化趋势上存在明显不足,MODIS数据可以弥补空间分辨率过低的缺陷,目前已成为研究植被变化的重要数据来源。根据上述研究背景,本文对2001—2017年三江源不同生态地理区NDVI时空变化特征与驱动因素进行研究,主要研究内容和结论有:(1)基于三江源区气象资料数据,通过空间插值法和一元线性回归分析,对三江源区生长季气候因子特征进行分析。结果表明:2001—2017年三江源区平均气温年际趋势变化率为0.25℃/10a,空间分布呈东高西低、南高北低的特征;累积降水年际趋势变化率为20.01mm/10a,空间分布呈从东南到西北逐渐降低的特征;平均相对湿度年际趋势变化率为-1.64%/10a,空间分布呈东高西低、南高北低的特征;累积日照时长年际趋势变化率为-37.34h/10a,空间分布呈从东南到西北逐渐升高的特征。(2)利用MODIS 09A1反射率数据集计算得到2001—2017年三江源区NDVI遥感数据,通过一元线性回归分析、稳定性分析、Sen趋势分析和M-K检验,研究了三江源各源区和不同生态地理区NDVI时空变化特征以及空间稳定性。结果表明:NDVI年内变化特征表现为单峰变化趋势,在8月达到峰值,2月达到最小值;生长季NDVI年际变化特征表现为微弱波动上升趋势,增速为0.005/10a。空间分布上呈东南高西北低的特征,各生态地理分区的生长季NDVI均值差异明显。稳定性分析表明,生长季NDVI整体上较为稳定,空间稳定性从东到西逐渐降低,各子区域生长季NDVI变异系数从高到低依次为Ⅴ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅳ、Ⅰ。趋势分析表明,研究区2001—2017年生长季NDVI整体呈增加趋势,各子区域生长季NDVI值主要以不显著增加趋势为主,Ⅰ区和Ⅳ区的生长季植被改善十分显著,Ⅱ区和Ⅲ区的部分地区生长季植被出现了明显的退化。(3)采用自然因子(气象、地形、植被类型、土壤类型)和人为因子(人口密度、统计年鉴资料)数据,基于地理探测器模型探明了自然和人为因子对三江源区生长季NDVI的驱动作用。结果表明,自然因子中对三江源区生长季NDVI解释力最强的是气温,最弱的是坡向;人为因子中对NDVI解释力最强的是农业机械总动力,最低的是人口密度。人为因子对NDVI的解释力普遍低于自然因子,驱动因子之间存在显著差异性,驱动因子分区的可行性与因子探测结果的有效性达到96.08%。自然因子间的交互作用对于研究区生长季NDVI空间分异的解释力最强的是日照时长和高程,人为因子间的交互作用对于NDVI的解释力最强的是年末人口总数和规模以上工业企业数。自然因子与人为因子的交互作用中,自然因子尤其是气候因子占据主导地位,进一步证实了研究区植被变化主要受气候因子的驱动作用。(4)通过地理探测器模型中的风险探测器,筛选出各驱动因子适宜植被生长的最优范围(类型):气温为6.59~8.04℃,降水为509.53~570.85mm,相对湿度是69.04~72.75%,日照时长为1228.67~1273.02h,高程为3452.18~3828.84m,坡度为10.82~13.49°,坡向以西为主,曲率在-0.18~-0.11之间,植被类型以森林为主,土壤类型以半淋溶土为主;人口密度为171.96~333.80人·km-2,年末人口总数为5.71~7.08万人、粮食总产量为51.12~102.24吨、肉类总产量为11.59~13.98万吨、第一产业增加值为4.03~4.36亿元、农林牧渔业从业人数为1.29~1.49万人、农业机械总动力为62.5~455.39千瓦、规模以上工业企业数为0.93~1.43个。
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