相似降水年組下黃土高原植被恢復(fù)與土壤水分變化過程與空間特征分析

王蕾欽, 王 飛,, 李朋飛

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

相似降水年組下黃土高原植被恢復(fù)與土壤水分變化過程與空間特征分析

王蕾欽1, 王 飛1,2, 李朋飛2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

土壤水分是黃土高原植被恢復(fù)及其可持續(xù)性的主導(dǎo)限制因子，為認(rèn)識退耕還林(草)工程以來大尺度植被恢復(fù)與土壤水分關(guān)系，以25 km×25 km格點(diǎn)為研究單元，采用1992—2013年逐月降水量、歸一化植被指數(shù)(NDVI)和土壤水分指數(shù)(SWI)等數(shù)據(jù)，分析了該區(qū)植被恢復(fù)與土壤水變化過程及其區(qū)域分布特征。結(jié)果表明，黃土高原植被和土壤水分變化特征和趨勢不一致，其中大部分區(qū)域(70%以上面積)NDVI呈極顯著增加趨勢(p<0.01)，但絕大部分地區(qū)(94%面積)的SWI沒有趨勢性變化。為進(jìn)一步揭示植被和土壤水分變化關(guān)系，以格點(diǎn)為單元提取并分析了相似年組(年降水量差小于2%，年差大于或等于5年，逐月降水量相關(guān)性大于0.55)，并分析了不同相似年組內(nèi)NDVI和SWI的變化特征。植被指數(shù)與土壤水分變化主要包括兩類：植被指數(shù)和土壤水分同時增加與植被指數(shù)增加而土壤水分減少。黃土高原植被、土壤水分變化的區(qū)域性明顯，在未來生態(tài)恢復(fù)過程中，需要進(jìn)一步認(rèn)識植被恢復(fù)對土壤水分的關(guān)系，促進(jìn)黃土高原植被恢復(fù)的可持續(xù)性。

黃土高原; 植被恢復(fù); 相似降水條件; 植被指數(shù); 土壤水分指數(shù); 遙感

土壤水、大氣水和地表水轉(zhuǎn)化以及植被水分相互作用，是地表過程研究的核心問題之一，也是認(rèn)識地表植被格局演變及其可持續(xù)性的基礎(chǔ)[1-2]。黃土高原氣候干旱且地下水埋藏較深，土壤水分是植被生長的直接保障。近年來，由于退耕還林(草)項(xiàng)目的實(shí)施，黃土高原植被覆蓋快速增加，并對土壤水分補(bǔ)給和數(shù)量等特征產(chǎn)生影響。一般而言，植被增加可以增加林冠截留，減少地表徑流，增加土壤水分入滲[3]，但同時由于植被耗水增加會導(dǎo)致土壤干燥化[4-5]，從而制約植被生長，因此科學(xué)認(rèn)識植被恢復(fù)和土壤水分變化過程及其相互關(guān)系，可為目前生態(tài)治理的可持續(xù)性提供更多科學(xué)參考。同時，由于降水為黃土高原土壤水分的最主要來源，強(qiáng)烈影響著土壤水分的時空變化[6-10]，如果采用相似降水年組分析[11]，可以在認(rèn)識土壤水分變化過程基礎(chǔ)上，盡可能減少降水因素的影響，從而更客觀認(rèn)識植被—土壤水分關(guān)系。由于土壤水分具有明顯空間分異性[12]，目前地塊和小區(qū)等小尺度的觀測結(jié)果難以有效反映區(qū)域和流域等較大尺度的土壤水分變化，遙感技術(shù)反演的土壤水分可以反映綜合下墊面特征，而且時效性強(qiáng)、覆蓋范圍大，可用于分析大尺度和長時段土壤水分和植被覆蓋變化關(guān)系。為此，本文利用退耕還林前后的降水?dāng)?shù)據(jù)、遙感反演的植被覆蓋數(shù)據(jù)以及土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，分析了植被覆蓋與土壤水分在研究時段內(nèi)的變化趨勢，探討了各不同變化趨勢組合中相似降水區(qū)域內(nèi)植被變化對土壤水分的影響。

1 研究區(qū)、數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃土高原地區(qū)東起太行山，西至日月山，南連秦嶺，北抵陰山，跨山西省、陜西省北部、河南省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)及內(nèi)蒙古等省區(qū)，面積約為64萬km2。該區(qū)地處(暖)溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)的邊緣，氣候變化敏感，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重。該區(qū)年降水量100～900 mm，由東南向西北遞減，多年平均年降水量約418 mm。植被稀疏，草地占主導(dǎo)地位，占黃土高原地區(qū)總面積的41.75%[13]。地勢西北高東南低，平均海拔1 621 m，地形復(fù)雜[14]，土壤以褐土與黃綿土為主[15]。自1998年起，該區(qū)陸續(xù)實(shí)施退耕還林(草)工程，重點(diǎn)改造易于產(chǎn)生水土流失的坡耕地，通過退耕、造林種草和人工封育等措施[16]，修復(fù)脆弱生態(tài)環(huán)境。自該工程實(shí)施以來，黃土高原的自然環(huán)境得到極大改善[17]，植被覆蓋率自1999年的31.6%提高至2013年的59.6%[18]，有效減少了黃土高原的土壤侵蝕量和入黃泥沙量[19-22]。

1.2 數(shù) 據(jù)

本研究數(shù)據(jù)主要包括降水、植被覆蓋及土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)。降水?dāng)?shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的1992—2013年黃土高原地區(qū)96個氣象站點(diǎn)的降雨月值資料。植被數(shù)據(jù)包含GIMMSAVHRR(Global Inventory Modeling and Mapping Studies)和SPOTVGT(SPOT Vegetation)2種歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)[23]。AVHRR-NDVI是每半個月(15 d)合成的最大化NDVI數(shù)據(jù)，空間分辨率為8 km，其下載自國家自然科學(xué)基金委員會“中國西部環(huán)境與生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心”，時間為1992年1月至1998年4月。SPOTVGT S10是由比利時弗萊芒技術(shù)研究所影像處理中發(fā)布的10日最大化合成數(shù)據(jù)，空間分辨率1 km，時間為1998年4月至2013年12月。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)為土壤濕度指數(shù)(Soil Water Index,SWI)，采用歐洲資源衛(wèi)星(European Remote Sensing Satellite，ERS)搭載的風(fēng)散射計(jì)的遙感信息，通過變化檢測方法，利用TU-Wien 模型反演獲取，SWI來自Essential Climate Variable Soil Moisture(ECV_SM)數(shù)據(jù)集。該土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)代表的是0—1 m土層的土壤水分飽和度，單位是%，空間分辨率為25 km，時間分辨率是1 d，本研究選取的時間范圍是1992—2013年。其中，2001—2006年的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)因衛(wèi)星故障等原因缺測不可用。SWI在中國，尤其是黃土高原的適用性已經(jīng)得到驗(yàn)證[24-27]。

1.3 方 法

1.3.1 尺度一致化 由于分析數(shù)據(jù)的空間尺度(分辨率)不同，本研究進(jìn)行了尺度一致化處理，將NDVI數(shù)據(jù)重采樣至25 km，其次利用普通克里金方法對月降雨數(shù)據(jù)插值，得到空間分辨率為25 km的降雨格網(wǎng)數(shù)據(jù)，使NDVI與降水?dāng)?shù)據(jù)及SWI數(shù)據(jù)的空間分辨率一致，以更好分析區(qū)域尺度現(xiàn)象和過程。

1.3.2 NDVI與SWI的變化趨勢及其組合 本文采用線性回歸分析各像元NDVI與SWI年值在研究時段內(nèi)的變化趨勢。變化趨勢以線性回歸的斜率表示(式1)。2001—2006年土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)缺測，故其在趨勢計(jì)算中不予考慮。

(1)

式中：i代表年份，i=1時為1992年，i=2時為1993年，i=10時為2007年，以此類推，i=16為2013年；pi為第i年的NDVI或SWI值；S為趨勢線的斜率，其絕對值表示NDVI或SWI的變化速率，絕對值越大表示變化速率越大。S為正值表示降雨呈上升趨勢，負(fù)值則為下降趨勢。

對S不為零的像元，采用F檢驗(yàn)確定變化的顯著性。根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，變化趨勢分為8個等級：極顯著減少(p<0.01)；顯著減少(0.01≤p<0.05)；較顯著減少(0.05≤p<0.1)；減少但不顯著(p≥0.1)；增加但不顯著(p≥0.1)；較顯著增加(0.05≤p<0.1)；顯著增加(0.01≤p<0.05)；極顯著增加(p<0.01)。

1.3.3 相似降水區(qū)域選取 相似降水條件包括降水量相似和降水過程相似的確定[11]。降水量相似依據(jù)年降水量差異確定。降水過程相似則通過分析降水量相似年組內(nèi)逐月降水量的相關(guān)性確定。降水量相似選取時，相似年組之間須相隔一定年份，且降水量差異須在一定范圍內(nèi)。本研究中，降水相似區(qū)選擇過程如下：選用年差≥5 a；降水量相似采用“年降水總量≤研究格點(diǎn)對應(yīng)年均降水量的2%”為閾值；在年降水量相似的格點(diǎn)內(nèi)，進(jìn)一步選取月降水相關(guān)性顯著性小于0.05的格點(diǎn)(相關(guān)系數(shù)>0.5529)。

1.3.4 NDVI與SWI的交互分析 在完成黃土高原NDVI和SWI變化趨勢組合后，判斷各組合內(nèi)符合相似降水條件的區(qū)域，分析各組合內(nèi)相似降水區(qū)域中NDVI與SWI的特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 NDVI與SWI的時空分異特征及分區(qū)

2.1.1 NDVI及SWI時空分布及變化 黃土高原NDVI由西北向東南遞增(圖1A，C，E)，且自1992—2013年，黃土高原NDVI值持續(xù)升高。相比1992年、2013年NDVI平均增長了53%(圖2A)，增加的區(qū)域占黃土高原總面積的94%，主要分布于黃土高原絕大部分地區(qū)，其中西安以北、銀川以東部分地區(qū)最明顯，可達(dá)229%；同時，NDVI在部分地區(qū)減少，主要分布在黃土高原西南部地區(qū)，減少幅度最高達(dá)到63.5%。

SWI的空間分布特征與NDVI相似，也由西北向東南升高(圖1B，D，F(xiàn))。較1992年、2000年黃土高原大部分地區(qū)的SWI降低，導(dǎo)致SWI均值也下降。2013年黃土高原SWI均值高于2000年，且大部分地區(qū)的SWI上升?？傮w而言，1992—2013年黃土高原SWI均值變化不大，僅2.5%(圖2B)。增長的區(qū)域占黃土高原總面積的65.5%，主要分布在黃土高原西北部分地區(qū)及東部的部分區(qū)域，其中銀川以東及以南地區(qū)、鄭州東部及太原東部增加明顯，其中增加最多的區(qū)域可達(dá)36.1%。SWI下降的區(qū)域占黃土高原總面積的27.2%，主要分布于蘭州以西，西寧周圍大部及西安以北。

圖1黃土高原NDVI及SWI的空間分布與變化特征

2.1.2 NDVI與SWI變化趨勢 NDVI呈極顯著增加的區(qū)域最大，占黃土高原總面積的69.6%(表1)，分布于黃土高原大部分地區(qū)(圖3)。NDVI較顯著增加和顯著增加的區(qū)域各占黃土高原總面積的3.7%和8.1%，主要位于黃土高原的西部銀川周圍以及蘭州以北地區(qū)。NDVI未發(fā)生顯著增加或減少的區(qū)域占黃土高原總面積的15%，主要集中于蘭州以西。NDVI極顯著減少的區(qū)域位于西寧以東，呼和浩特以北的地區(qū)，占黃土高原總面積的1.8%。NDVI呈現(xiàn)較顯著減少和顯著減少趨勢的區(qū)域占黃土高原總面積的1.1%和0.7%，主要位于蘭州西北部。

研究時段內(nèi)SWI未發(fā)生顯著變化的區(qū)域占黃土高原總面積的93.6%(表1)，其中非顯著增加的區(qū)域占62.27%，廣泛分布于黃土高原南部與北部(圖3)。非顯著下降的區(qū)域占31.29%，主要位于黃土高原中部，即蘭州以東、銀川以北、西安以北及太原、鄭州周圍。SWI極顯著增加的區(qū)域僅占0.8%，主要位于黃土高原西南部西寧附近。SWI顯著增加的區(qū)域分布在西寧附近與黃土高原北部部分區(qū)域，占黃土高原總面積的4%。較顯著增加的區(qū)域占1.6%，零散分布于黃土高原中部、北部和南部。研究時段內(nèi)不存在SWI極顯著減少、顯著減少及較顯著減少的區(qū)域。

圖2 1992-2013年間NDVI與SWI變化幅度

表1和圖3的中的NDVI和SWI增減變化趨勢空間組合共有30個類型(表2)，其中面積超過黃土高原2%的類型有9個(R2，R4，R5，R7，R8，R11，R15，R16及R29)。R4和R5中NDVI極顯著增加的面積較大，分別為25.69，15.13萬km2，占黃土高原面積的41.4%和24.3%，其中R4主要分布在黃土高原南緣和北部的丘陵區(qū)與風(fēng)沙區(qū)，R5主要分布在中部丘陵區(qū)和晉中南土石山區(qū)與汾河谷地。

2.2 相似降水選取

研究時段內(nèi)，共有76個年組存在相似降雨區(qū)域(表3)，其中，1993—2009年組中滿足相似降雨條件的面積最大，占黃土高原總面積的12.3%；1997—2007年組中滿足相似降雨條件的面積最小，僅有0.25萬km2，占黃土高原總面積的0.4%。將不同年組按照年差5，6，7，…，21 a分類，其中年差為21 a的年組最少，只有1992—2013年一組；年差為13，14，15 a時，組數(shù)最多，為7組。

2.3 相似降水條件下植被—土壤水分的關(guān)系

各年組相似降水區(qū)域NDVI與SWI基本特征值(最大值、最小值、平均值)統(tǒng)計(jì)見表3。相似降雨條件下NDVI與SWI的變化主要包括NDVI與SWI同時增加及NDVI增加SWI減少兩種情況。在R2，R8，R11，R154個區(qū)域中，NDVI與SWI同時增加。R2主要位于西寧周邊地區(qū)與黃土高原西北部地區(qū)，其中NDVI與SWI同時增加的點(diǎn)數(shù)占各年組內(nèi)滿足相似降雨條件總點(diǎn)數(shù)的88.3%。R8主要分布于蘭州東部與北部、銀川北部、太原西部與南部地區(qū)，在R8中NDVI與SWI一并增長的點(diǎn)數(shù)占總點(diǎn)數(shù)的47.9%。R11和R15相對集中于銀川與蘭州周邊地區(qū)，NDVI與SWI同時增長的點(diǎn)數(shù)分別占總點(diǎn)數(shù)的42.7%和34.6%。

圖3 研究時段內(nèi)NDVI(A)和SWI(B)變化趨勢的空間分布

注：極顯著上升: +++；極顯著下降：---；顯著上升：++；顯著下降：--；較顯著上升：+；較顯著下降：-；非顯著上升：0+；非顯著下降: 0-。

表3 NDVI與SWI趨勢組合下相似降水選取結(jié)果及相似降水區(qū)域內(nèi)NDVI與SWI的基本特征

NDVI增加而SWI減少的情況主要出現(xiàn)在R4，R5，R7和R16內(nèi)。R5主要集中在西安以北及太原與鄭州附近，其中NDVI增加SWI減少的點(diǎn)數(shù)占各年組內(nèi)滿足相似降雨條件總點(diǎn)數(shù)的比例最高，為61%。R4主要分布于銀川以東、呼和浩特以南及西安周邊地區(qū)，在R4中NDVI增加SWI減少的點(diǎn)數(shù)所占比例為51.8%；R7分布較為分散，主要在黃土高原中部和北部地區(qū)，NDVI增加SWI減少的點(diǎn)數(shù)占總點(diǎn)數(shù)的42.5%；R16主要位于蘭州以東和銀川東北部區(qū)域，其中NDVI增加SWI減少的點(diǎn)數(shù)占總點(diǎn)數(shù)的37.6%。

研究時段內(nèi)黃土高原也存在NDVI下降的區(qū)域。如，R29中NDVI減少的點(diǎn)數(shù)占總點(diǎn)數(shù)的61.9%，其中SWI增加的部分占28.3%，SWI減少的部分占33.6%。其他組合區(qū)域也會出現(xiàn)少量NDVI減少的情況(表3)。

3 討 論

在研究時段內(nèi)，黃土高原土壤水分呈現(xiàn)出先降低后增加的態(tài)勢，2000年土壤水分含量低于1992年，也低于2013年其主要原因是該區(qū)植被覆蓋生長年限對土壤水有重要影響。例如，在黃土高原退耕還林中大量種植的刺槐，隨著其生長年限的增加，剖面土壤水分變化存在拐點(diǎn)(15 a)，在刺槐生長的前15 a，其所在地區(qū)的土壤水狀況惡化，而在拐點(diǎn)以后，土壤水分會恢復(fù)。不同植被類型下，土壤水分拐點(diǎn)出現(xiàn)的時間不同[4]。

作為陸地水循環(huán)的重要組成部分，土壤水分受氣候、植被、地形及土壤理化性質(zhì)等影響，使黃土高原植被恢復(fù)與土壤水分的關(guān)系呈現(xiàn)出復(fù)雜的態(tài)勢。即，NDVI與SWI同時增加、NDVI增加SWI減少、NDVI減少SWI增加、NDVI與SWI同時減少4種情況(表3)。其具體原因分析如下：導(dǎo)致NDVI與SWI同時增加的原因主要有以下三點(diǎn)：首先，NDVI與SWI同時增加的地區(qū)，主要位于未進(jìn)行大面積退耕還林的青海省、河套平原及關(guān)中平原等地(圖3)。這些地區(qū)的植被建設(shè)主要以自然恢復(fù)為主。植被建設(shè)既能增加降水下滲以補(bǔ)充土壤水分，也可加大植被蒸騰，土壤水分的上升或下降關(guān)鍵在于兩者的平衡[28]。而天然林相比人工林，能更好的保持這種平衡，起到涵養(yǎng)土壤水源的作用。同時，已有研究表明，黃土區(qū)天然植被在生長良好時所在地區(qū)的土壤水要明顯高于人工林[29]。其次，關(guān)中平原及河套平原有大量農(nóng)田，這些地區(qū)NDVI與SWI同時增加也可能因?yàn)檗r(nóng)牧業(yè)灌溉，其在一定程度上補(bǔ)給土壤水分[30]。再次，土地復(fù)墾措施也與土壤水分增加有一定關(guān)系。黃土高原煤礦資源豐富，長期開采破壞原生生態(tài)環(huán)境，引起嚴(yán)重的水土流失[31]。九十年代初期這些礦區(qū)開始土地復(fù)墾，改善土壤結(jié)構(gòu)與質(zhì)量以保持水土。雖然土地復(fù)墾后植被覆蓋上升不可避免地消耗土壤水分，但上述因素共同作用使土壤水分條件改善[27]。

NDVI增加而SWI減少出現(xiàn)的原因可能如下：土壤水資源具有非地帶性分異，即在相似的土壤水資源帶中，坡度等地形因素也會導(dǎo)致土壤水分的局地分異。穆興民[2]研究表明，由于降雨的再分配及不同坡位的大氣蒸發(fā)力作用，與坡底相比，坡面較具有較低的土壤水分含量，因此坡面土壤更趨干旱。加之，黃土高原的退耕還林主要集中于坡耕地上，且已處于飽和狀態(tài)[32]。大規(guī)模的退耕還林草中所種植植被不僅快速消耗土壤水分，而且耗水量常高于當(dāng)?shù)亟邓縖4,5]，進(jìn)一步加劇坡面土壤干旱。在黃土高原已有研究發(fā)現(xiàn)植被覆蓋對土壤水分的減少作用。例如，王云強(qiáng)[4]發(fā)現(xiàn)在黃土高原，降水量無明顯變化時植被覆蓋增加會減少表層土壤水分。穆興民[29]等認(rèn)為土壤干層是目前區(qū)域人工植被生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定性的體現(xiàn)，黃土高原營造的人工林尚不能達(dá)到涵養(yǎng)水源的功能。若退耕還林草面積繼續(xù)擴(kuò)大，加之已種植植被的生長，土壤水分需求量不斷上升，將導(dǎo)致黃土高原土壤水分虧缺越來越嚴(yán)重，進(jìn)而影響植被生長發(fā)育[33-34]。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)[35]，黃土高原近幾十年來，氣溫呈上升趨勢，其中在退耕還林集中區(qū)域，如陜北、寧夏東南部及甘肅東部等地區(qū)，氣溫上升尤為明顯。氣溫升高會加劇土壤水分蒸發(fā)，導(dǎo)致土壤干燥化。然而，尚未有研究討論退耕還林與氣候變暖對土壤干燥化貢獻(xiàn)程度。

研究時段內(nèi)，由于退耕還林工程的實(shí)施黃土高原絕大部分地區(qū)的植被得到恢復(fù)，但也存在一些地區(qū)植被覆蓋下降的情況。但總體來講，NDVI減少的區(qū)域占比較少且分布較為零散，不具有區(qū)域特征，現(xiàn)有資料不能很好地解釋這些變化原因，有待繼續(xù)搜集資料后做進(jìn)一步研究。

利用遙感方法研究黃土高原植被恢復(fù)對土壤水分影響已有先例[13,27]。然而，這些研究并未剔除降雨的影響，導(dǎo)致其對植被覆蓋變化和土壤水分特征之間關(guān)系的描述具有較大不確定性。本研究首次在植被恢復(fù)與土壤水關(guān)系研究中引入相似降水概念，排除降水的影響，提高了研究結(jié)果的可靠性，是對已有研究的進(jìn)一步深化。

黃土高原土壤質(zhì)地較為均一，以黃綿土為主(面積占比為31.72%)，但也存在其他類型土壤，如褐土、紅黏土、風(fēng)沙土等[36]。土壤質(zhì)地差異影響著土壤水分的空間分布。如，研究表明田間持水量隨著土壤容重的增加而增加[37]。本文未考慮土壤質(zhì)地對土壤水分空間分布的影響。另外，本文未考慮地形因素(如坡度、坡向等)對土壤水分分布的影響。因此，未來研究需考慮更多影響因子以便進(jìn)一步理清植被恢復(fù)對土壤水分的影響。此外，由于2001—2006年土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)缺測，其在趨勢性分析中未予考慮，這難免影響研究結(jié)果的精度。因此，后續(xù)研究可進(jìn)一步拓展數(shù)據(jù)源、完善數(shù)據(jù)序列，以便更加全面評估黃土高原植被恢復(fù)對土壤水分的影響。

4 結(jié) 論

本文利用退耕還林前后的降水?dāng)?shù)據(jù)與遙感反演的植被覆蓋數(shù)據(jù)及土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，分析了植被覆蓋與土壤水分在研究時段內(nèi)相似降水條件下的變化趨勢。結(jié)果表明研究時段內(nèi)黃土高原大部分地區(qū)植被覆蓋呈極顯著增加趨勢，而絕大部分的土壤水分未發(fā)生顯著變化。相似降水區(qū)域植被覆蓋與土壤水分變化主要變現(xiàn)為植被覆蓋與土壤水分同時增加及植被覆蓋增加土壤水分減少兩種情況，且土壤水分減少的區(qū)域分布廣泛。黃土高原植被、土壤水分變化的區(qū)域性明顯，在未來生態(tài)恢復(fù)過程中，需要進(jìn)一步認(rèn)識植被恢復(fù)對土壤水分的關(guān)系，促進(jìn)黃土高原植被恢復(fù)的可持續(xù)性。

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RelationshipsBetweenVegetationRestorationandSoilMoistureontheLoessPlateau

WANG Leiqin1, WANG Fei1,2, LI Pengfei2

(1.InstituteofSoilandWaterConservation,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China)

On the Loess Plateau, soil moisture is one of the major factors impacting the sustainability of vegetation restoration. In this study, we used datasets on precipitation, vegetation cover and soil moisture content to investigate the changing trends and regional variabilities of vegetation cover and soil moisture across the Loess Plateau between 1992 and 2013 at a 25 km scale. The results showed that: (1) vegetation cover for most areas of the Loess Plateau experienced a significant increasing trend, while soil moisture for majority parts of the plateau underwent an insignificant change; (2) under the similar precipitation condition, there were mainly two types of vegetation cover-soil moisture changes, which were increased vegetation coverage and soil moisture and increased vegetation coverage and decreased soil moisture. Regional variabilities of changes in vegetation cover and soil moisture were large, further studies were desirable to understand the relationship between vegetation restoration and soil moisture changes, and therefore to improve the sustainability of vegetation restoration on the Loess Plateau.

Loess Plateau； vegetation restoration； similar precipitation condition； NDVI； SWI； remote sensing

S152.7

A

1005-3409(2017)06-0179-07

2017-01-05

2017-01-19

中國科學(xué)院西部之光人才培養(yǎng)計(jì)劃聯(lián)合學(xué)者項(xiàng)目“黃土高原侵蝕坡地退耕還林草綜合評價與可持續(xù)對策研究”(院[2013]165);國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“黃土高原水土流失治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展技術(shù)集成與模式”(2016YFC0501707);科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)黃土高原生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境變化考察課題(2014FY210120)

王蕾欽(1989—),女,甘肅白銀人,碩士研究生,研究方向:水土保持生態(tài)效益評價。E-mail:leiq@nwafu.edu.cn

王飛(1971—),男,陜西戶縣人,研究員,碩士生導(dǎo)師，主要研究方向:水土保持環(huán)境效應(yīng)評價與流域管理。E-mail:wafe@ms.iswc.ac.cn