黃土高原是世界上水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一,生態(tài)環(huán)境脆弱,植被覆蓋極易受到氣候變化和人類活動(dòng)等外界因素的影響。近幾年的研究表明,黃土高原的植被覆蓋發(fā)生了很大的變化。然而,祖厲河流域作為黃土高原水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一,它的植被覆蓋度變化以及機(jī)制的研究卻很少。詳細(xì)的分析植被覆蓋變化及其機(jī)制可以為祖厲河流域地區(qū)提供科學(xué)和準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù),為后續(xù)植被保護(hù)以及政策推廣等提供理論依據(jù)。本文利用美國陸地衛(wèi)星(Landsat)的專題制圖儀(TM)/增強(qiáng)型專題制圖儀(ETM+)/陸地成像儀(OLI)影像數(shù)據(jù)和地球觀測(cè)系統(tǒng)(EOS)系列衛(wèi)星中分辨率成像光譜儀(Modis)影像數(shù)據(jù)分析了祖厲河流域歸一化植被指數(shù)(NDVI)在1999–2016年的時(shí)空變化,并且根據(jù)政策規(guī)定的退耕坡度進(jìn)一步細(xì)化,詳細(xì)分析了祖厲河流域0–6°、7–15°、16–25°、26–40°和大于40°五個(gè)坡度梯度范圍NDVI的變化情況,分析坡度是否是影響祖厲河流域NDVI變化的主要因素。監(jiān)督分類制作祖厲河流域2001年和2011年的土地利用,并計(jì)算土地利用類型未發(fā)生和發(fā)生改變區(qū)域的NDVI變化,從而定量分析人為因素對(duì)NDVI變化的影響。最后,本文計(jì)算了不同土地利用類型的NDVI與氣候因素包括降水、氣溫和標(biāo)準(zhǔn)降水蒸騰指數(shù)(SPEI)的關(guān)系,進(jìn)一步分析氣候變化對(duì)流域NDVI變化的影響。草地生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱和敏感,人類活動(dòng)和氣候波動(dòng)都會(huì)對(duì)草地植被覆蓋產(chǎn)生較大的影響。但是,定量的分析人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)黃土高原草地植被覆蓋影響的研究還較少。本文首先分析祖厲河流域草地NDVI與氣候變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系,觀察草地與自然因素和人為因素的關(guān)系。再通過研究四個(gè)常用的凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)模型,從中選取較為適合祖厲河流域草地的一個(gè)模型,并利用實(shí)際生物量數(shù)據(jù)率定該模型。最后,利用率定模型計(jì)算的NPP以及NPP與NDVI的關(guān)系式定量計(jì)算出受氣候影響的NDVI(NDVI_(climate))和人類活動(dòng)影響的NDVI(NDVI_(human))�；谛l(wèi)星影像數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn),祖厲河流域植被指數(shù)在第二階段(2011-2016)比第一階段(1999-2002)大43.04%,而且NDVI隨年際的增加呈現(xiàn)顯著的線性關(guān)系。祖厲河流域第二階段的NDVI在所有坡度梯度都大于第一階段,但是兩個(gè)階段的NDVI變化均隨著坡度的增加而降低,0–6°梯度的NDVI增加最多,為0.061,但是由于7–15°梯度的面積最大(5037km~2),因此對(duì)祖厲河流域NDVI的增加貢獻(xiàn)最大(占比為47.61%)。在土地利用類型沒有變化的土地,草地的NDVI增加最大(0.067);土地利用類型發(fā)生改變的土地,棄耕地轉(zhuǎn)化為林地的NDVI增加最大(0.087)。在2011年農(nóng)田的土地利用類型(由棄耕地、農(nóng)田、林地和草地轉(zhuǎn)變而來)NDVI增加最大(0.066),但轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸氐腘DVI增加對(duì)流域NDVI增加貢獻(xiàn)最大(51.39%)。祖厲河流域整體NDVI與氣候因素包括SPEI、降水和氣溫之間關(guān)系都不顯著。但是在流域局部地區(qū),例如土地利用類型沒有發(fā)生變化的區(qū)域,棄耕地和草地的NDVI與SPEI和降水存在顯著的線性關(guān)系,它們受到氣候和政策雙重作用。其它土地利用類型NDVI變化與氣候因素也沒有顯著關(guān)系。祖厲河流域草地NDVI與氣候因素如SPEI和降水以及社會(huì)發(fā)展數(shù)據(jù)如夜光數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)有顯著的關(guān)系。NCEAS模型是四個(gè)凈初級(jí)生產(chǎn)力模型中最符合祖厲河流域草地的模型�；赥M數(shù)據(jù)計(jì)算人類活動(dòng)和氣候變化的影響顯示人類活動(dòng)會(huì)造成祖厲河流域草地整體NDVI下降,但是人類活動(dòng)造成NDVI下降的趨勢(shì)逐漸減弱,人類活動(dòng)影響的NDVI即NDVI_(human)值在研究期間逐漸增加�；贛odis數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果顯示人類活動(dòng)導(dǎo)致了祖厲河流域草地全年NDVI、春季NDVI、夏季NDVI和秋季NDVI下降,其中人類活動(dòng)對(duì)夏季NDVI的影響最大,對(duì)秋季NDVI的影響最小。全部的NDVI_(human)值在研究期間都逐漸增加。人類活動(dòng)是祖厲河流域草地2000-2016年期間全年NDVI、春季NDVI、夏季NDVI和秋季NDVI增加的主要因素。綜上所述,退耕還林還草工程對(duì)草地的保護(hù)和植樹造林以及農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的農(nóng)田植被覆蓋增加是祖厲河流域NDVI增加的主要因素,坡度以及氣候變化并不是影響NDVI變化的主要因素。人類活動(dòng)對(duì)草地的影響以破壞為主,但是人類破壞活動(dòng)的減少和保護(hù)行為的增加是祖厲河流域草地NDVI增加的主要因素。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q948
【部分圖文】：

祖厲河流域的位置圖

表 1 計(jì)算 NDVI 的 Landsat 衛(wèi)星影像。Table 1 The images of Landsat which to calculate NDVI.時(shí)間 衛(wèi)星 是否噪音污染1999.07.18 Landsat 5 否2000.08.30 Landsat 5 否2001.07.31 Landsat 5 否2002.08.19 Landsat 5 否2011.07.27 Landsat 8 否2013.08.01 Landsat 8 否2015.08.23 Landsat 8 否2016.08.10 Landsat 8 否由于 Landsat 衛(wèi)星數(shù)據(jù)在時(shí)間上并不連續(xù)，本文希望選取連續(xù)的影像進(jìn)行補(bǔ)充，所以選取了 Modis 影像(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/)。Modis 影像NDVI 直接提取自 Mod13Q1 產(chǎn)品，分辨率為 250 米，影像產(chǎn)生周期與 Landsat一樣，都是 16 天。

據(jù)氣象數(shù)據(jù)包括月降水和月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)均在中國cma.cn/）下載。在網(wǎng)站中，祖厲河流域及其周圍一共2016 年持續(xù)更新氣象數(shù)據(jù)的站點(diǎn)有 7 個(gè)，所以本文只，并根據(jù) ArcGIS10.2 進(jìn)行插值和匯總得到祖厲河流域據(jù)和坡度數(shù)據(jù)Digital Elevation Model）是數(shù)字高程模型的簡(jiǎn)稱，它是示地面高程的一種實(shí)體地面模型。通過 DEM（圖 1域的地形走勢(shì)，每個(gè)區(qū)域的海拔變化以及山峰河谷的中國科學(xué)院數(shù)據(jù)云（http://www.csdb.cn/）中的地理空EM 的分辨率為 30m，與 Landsat 相同，可以更好地進(jìn)是通過ArcGIS10.2軟件中的“柵格表面”模塊將DEM 30m。
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本文編號(hào)：2861943