地理科学进展  2018 , 37 (10): 1352-1361 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.005

研究论文

基于降水条件的城镇化与植被覆盖协调发展研究

温小洁1, 姚顺波2*, 赵敏娟3

1. 西北农林科技大学经济管理学院,陕西 杨凌 712100
2. 西北农林科技大学资源经济与环境管理研究中心,陕西 杨凌 712100
3. 西北农林科技大学应用经济中心,陕西 杨凌 712100

Coordinating the development of urbanization and vegetation coverage based on precipitation

WEN Xiaojie1, YAO Shunbo2*, ZHAO Minjuan3

1. College of Economics and Management, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;
2. Research Center for Resource Economics and Environment Management, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;
3. Research Center for Applied Economics, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;

通讯作者:  通讯作者:姚顺波(1964-),男,湖南南县人,教授,博士生导师,主要从事资源经济与环境管理及林业政策效果评估研究,E-mail: yaoshunbo@163.com

收稿日期: 2018-01-9

修回日期:  2018-08-1

网络出版日期:  2018-10-28

版权声明:  2018 地理科学进展 《地理科学进展》杂志 版权所有

基金资助:  林业公益性行业科研专项(201504424)教育部人文社会科学重点研究基地基金项目(14JJD790031)国家自然科学基金项目(71473195)国家社会科学基金项目(15ZDA052)

作者简介:

作者简介:温小洁(1994-),女,山西河津人,硕士生,主要从事资源经济与环境管理研究,E-mail: wenxiaojie3990@163.com

展开

摘要

为探讨城镇化发展与植被覆盖状况的协调发展关系,本文以黄河中上游的144个县域单元为研究对象,基于2000、2005、2010及2015年4期的县域经济发展数据及MODIS-NDVI数据,通过门槛回归模型,以影响研究区域植被覆盖最主要的降水因素作为门槛变量,具体分析不同降水条件下城镇化发展对植被覆盖的影响,并提出以保护植被覆盖为基础的差异化城镇化发展策略。结果表明:①随着城镇化的推进,植被覆盖会进一步遭到破坏,但降水因素在城镇化影响植被覆盖的过程中可发挥显著的正向调节作用,从而促进城镇化与植被覆盖的协调发展;②实现城镇化与植被覆盖的协调发展,不仅取决于自身的降水条件,还依赖于当地的生态工程建设及产业结构优化升级等多种因素。其中,退耕还林(草)政策的实施可加速植被覆盖的修复进程,提高区域环境的生态承载力,有效缓解城镇化发展带给植被覆盖的负面影响;③第二产业在经济发展中的比重增加会给植被覆盖带来严重威胁,阻碍城镇化与植被覆盖的协调发展,尤其是在年均降水量较少且生态脆弱的地区。

关键词: 降水 ; 城镇化 ; 植被覆盖 ; 归一化植被指数 ; 门槛效应 ; 黄河中上游

Abstract

In order to explore the coordinated development of urbanization and vegetation coverage, this study used the economic development and MODIS-NDVI data of 144 counties in the middle and upper reaches of the Yellow River Basin for 2000, 2005, 2010, and 2015 and the threshold regression model to analyze the influence of urbanization on vegetation coverage under different precipitation conditions. Precipitation was taken as the threshold variable that exerts the most significant impact on vegetation coverage. The results show that: (1) Along with the advancement of urbanization, vegetation covers are damaged, but precipitation during the process can play an important role in adjusting the relationship positively and promote the joint development of urbanization and the vegetation coverage. (2) The coordinated development of urbanization and vegetation coverage depends not only on precipitation, but also on local ecological construction, optimization and upgrading of industrial structure, and so on. The implementation of the Sloping Land Conversion Program on the Loess Plateau can accelerate the restoration of the vegetation cover, improve the ecological carrying capacity of the regional environment, and effectively alleviate the negative impact of urbanization development on vegetation coverage. (3) The increase of the proportion of the secondary industry in economic development poses a serious threat to the vegetation, which may halt the coordinated development of urbanization and vegetation coverage, especially in areas with low annual rainfall.

Keywords: precipitation ; urbanization ; vegetation coverage ; NDVI ; threshold effect ; middle and upper reaches of the Yellow River Basin

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温小洁, 姚顺波, 赵敏娟. 基于降水条件的城镇化与植被覆盖协调发展研究[J]. 地理科学进展, 2018, 37(10): 1352-1361 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.005

WEN Xiaojie, YAO Shunbo, ZHAO Minjuan. Coordinating the development of urbanization and vegetation coverage based on precipitation[J]. Progress in Geography, 2018, 37(10): 1352-1361 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.005

1 引言

中共中央颁布实施的《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》中明确指出,城镇化是实现社会主义现代化的必经之路。城镇化发展可以推动农村人口转移,促进城市基础设施投资建设,从而扩大内需,为经济的健康持续发展提供强大动力,对全面建成小康社会具有十分重大的现实意义(刘彦随等, 2012)。据统计,自改革开放以来,中国仅用不到40年的时间将城镇化率从1978年的17.92%提升到2016年的57.40%(冯霞, 2016)。伴随着城镇化的快速发展(范进等, 2012),城镇人口迅速膨胀,城镇建设用地需求无序增长,特别是对城市周边耕地及林草地的大量占用,致使生态用地不可避免地遭到破坏(易浪等, 2014; 肖骁等, 2017)。已有研究表明,在中国西北地区人类活动对植被负作用区域已占到23.02%,并且在黄土高原19.4%的区域植被覆盖度呈下降趋势(韦振锋等, 2014; 肖强等, 2016)。植被退化现象日益突出,使得城镇化与植被覆盖间的协调发展问题亟待解决。

在此研究背景下,一些学者开始关注城镇化进程对植被覆盖的影响,并将其纳入植被覆盖驱动力范畴进行研究。目前,关于植被覆盖驱动力研究多从两方面入手,一是自然因素,主要包括气温、降水、高程及坡度等因素,研究成果已很丰富(杨胜天等, 2002; 戴声佩等, 2010; 张翀等, 2012; 韦振锋等, 2014; 张勃等, 2015);二是社会经济因素,主要包括城镇化发展、政策及人口等因素(蔡运龙, 2001; 韩贵锋, 2007)。其中,自然因素具有长期稳定性,而社会经济因素则表现得更为活跃,是现阶段植被覆盖影响因素研究的重要内容(摆万奇等, 1997)。基于此,本文针对城镇化与植被覆盖的发展关系研究作出以下梳理:研究成果方面,已有文献表明城镇化与植被覆盖具有显著负相关关系,尽管城市扩张范围有限,但其对植被覆盖的消极影响要远大于直接占用造成的影响(王静等, 2014; 李登科等, 2015; 李广宇等, 2015; 刘宪锋等, 2015);另有研究证实,城镇化在发展初期会对植被覆盖产生破坏作用,而在后期将会出现植被覆盖改善的情况(李超, 2013);研究方法方面,多数成果采用土地利用转移矩阵、结构方程及Logistic模型来研究城镇化对植被覆盖的影响;研究空间方面,现有研究尺度涉及全国、区域、省域、城市群、市及流域,也有从不同的地理位置、地形区及气候区等角度进行细化讨论。以上研究为学术界进一步探讨城镇化与植被覆盖的协调发展机制奠定了重要的基础。

值得注意的是,一方面,相关城镇化对植被覆盖影响的研究结论较为一致,即认为城镇化发展会对植被覆盖变化产生显著的负向影响,并且多数研究将其作为植被覆盖驱动力研究中的一部分内容进行讨论,但聚焦于二者关系研究且考虑自然条件调节作用的文章尚不多见。事实上,虽然人类活动日益频繁,但自然条件始终是影响植被生长的主要因素,因而有必要将自然因素纳入城镇化与植被覆盖协调发展的研究框架之中,从而为二者的协调发展提供更为可靠全面的理论支撑。另一方面,在黄土高原地区,降水因素始终是影响植被生长的限制性因子,并且二者呈显著正相关关系(张翀等, 2012; 易浪等, 2014; 肖强等, 2016)。因而,在降水条件利好的地区,植被生长态势及修复能力一般要优于降水不足的地区,这就直接决定了不同区域植被覆盖状况对人类活动的敏感程度不同(刘少华等, 2014)。最后,自2002年以来国家将县域经济纳入改革体系当中,使其成为中国国民经济的重要组成部分。但目前以县域为尺度进行城镇化与植被覆盖的协调发展研究较少,因而仍存在很大的研究空间。综上所述,本文以黄河中上游的144个县域为研究对象,以影响该区域植被覆盖的关键因素——降水条件为切入点,在新的视角下,判断城镇化与植被覆盖之间是否存在非线性关系,并进一步分析在不同的降水条件下各县域城镇化发展与植被覆盖之间的非线性关系呈现何种趋势。以期探讨研究区域应如何结合降水条件的实际情况,调整自身的发展方式,保护植被生长及恢复,实现城镇化的有序推进,以此寻求城镇化与植被覆盖状况改善的协调发展之路,实现人与自然和谐共生。

2 数据和方法

2.1 研究区域概况

黄河作为中国第二大河流,全长约5464 km,流域面积79.46×104 km2(袁丽华等, 2013),其中黄河中上游占黄河流域总面积的97%,地处黄土高原且流经干旱半干旱气候区,具有典型的大陆性季风气候特征,自然条件复杂,植被生长明显受到降水条件的制约(易浪等, 2014),水土流失严重,是典型的生态环境脆弱区及敏感区,并在地理位置及生态保护上具有十分重要的战略意义。基于《黄河年鉴》统计数据,本文以县域行政单元为研究尺度,共涉及陕甘宁三省的144个县域单元。

2.2 指标说明和数据来源

归一化植被指数(Normal Difference Vegetation Index,NDVI)可在较大时空尺度上有效监测植物生长状态及覆盖范围,与植被覆盖密度具有高度线性相关关系(张亚玲等, 2014; 张君等, 2017),因此本文选用NDVI指数表征植被覆盖状况,并作为本文的被解释变量。为深入探讨城镇化与植被覆盖的协调关系,选用城镇化率作为核心解释变量表示城镇化的发展水平(陈明星等, 2009; 潘爱民等, 2014; 吕添贵等, 2016),并利用建设用地增长率来表征。同时,为提高模型的解释力,避免因遗漏变量而造成估计偏差,控制变量的选择考虑了其他社会、经济及政策因素在城镇化影响植被覆盖变化过程中的作用。其中,李辉霞等(2011)赵安周等(2016)将现阶段人类活动对植被覆盖的影响划分为以退耕还林(草)政策为主的正面影响和以城市扩张为主的负面影响,并认为退耕还林(草)等生态建设工程的实施可有效缓解植被覆盖退化这一现状;而合理的产业结构也有利于植被覆盖状况的改善(韩贵锋, 2007; 蒋智, 2010);另外,人均固定资产投资可从资金角度衡量土地城镇化进程(郑玫等, 2008; 伍艺, 2014);GDP对植被覆盖的作用方向具有不确定性,负相关关系主要发生在主城区,而在偏远的山区出现正相关关系(韩贵锋等, 2008),同时由于人均GDP提高会使得人们更加注重生态质量,并对植被覆盖产生正向影响;人口素质直接影响居民环保意识,但这一指标只有在一定的经济水平下才会与环境损失之间产生负相关关系(张效莉, 2007),可利用普通中学在校人数对其进行表征(刘耀彬等, 2015)。在此基础上,本文通过“赤池信息准则(AIC)”及逐步回归对变量进行筛选,最终选用退耕还林政策、产业结构、人均固定资产投资、人均地区生产总值及人口素质5个指标作为控制变量。需指出的是,本文将退耕还林政策设置为虚拟变量而纳入控制变量之中,因研究县(市)均属退耕还林区,故默认2000年研究区均未实施该项政策,赋值为0;而2005、2010及2015年研究区已实施该项政策,赋值为1。

本文应用的NDVI数据来源于地理空间数据云2000-2015年的中国500 m月合成产品,并借助ArcMap 10.2软件采用最大合成法(MVC)保留研究年份内的最大月NDVI值作为当年的NDVI值;降水数据来源于中国气象数据网(http://data.cma.cn/site/index.html),运用插值法,得出研究区域各县(市)年均降水数据;土地利用类型数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心;此外,其他社会经济指标使用的原始数据均来源于《中国县(市)社会经济统计概要》及《中国区域经济统计年鉴》,部分缺失数据通过陕甘宁三省统计年鉴加以补充。各指标的具体设计方法如表1所示。

表1   变量选取及其描述性统计

Tab.1   Variables and descriptive statistics

变量类型变量变量名称变量说明均值标准差样本个数
被解释变量NDVI归一化植被指数数据提取0.6740.188612
核心解释变量LU城镇化率建设用地增速/%16.38824.341590
门槛变量RF年均降水量数据提取471.800132.922612
控制变量POLICY退耕还林政策虚拟变量;实施=1;未实施=0--612
IS产业结构第二产业比重/%0.4010.235511
PFA人均固定资产投资人均基础建设投资完成额/(万元/人)1.3022.200512
PGDP人均生产总值人均GDP/(万元/人)1.3812.042511
PQ人口素质普通中学在校人数/人2083014367517

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2.3 研究方法

为研究基于降水条件下的县域城镇化与植被覆盖的协调发展关系,本文首先通过交叉项判断城镇化发展与植被覆盖之间是否存在非线性关系;在确定非线性关系存在的基础上,使用门槛回归模型明确城镇化对植被覆盖产生不同影响的阈值,分析不同的降水条件在城镇化影响植被覆盖过程中的作用,并进一步讨论不同社会经济因素对植被覆盖的影响机理,以此促进城镇化与植被覆盖的协调发展。

根据Hansen(2000)提出的系统内生分组的非线性回归方法——门槛回归模型,以严格的统计推断方法对门槛值进行参数估计和假设检验,并运用Bootstrap方法估计门槛值的显著性(李欣等, 2015; 高文静等, 2017)。另外,为减少数据异方差,对变量作自然对数处理。基于此,单一门槛模型设定如下:

lnNDVIij=β1lnXij+β2lnLUijI(RFiγ)+β3lnLUijI(RFi>γ)+εij (1)

式中:lnNDVIij与lnLUij分别表示第i个县域j时期NDVI值和城镇化率的对数值;Xij表示一组对植被覆盖有影响的控制变量,主要包括人口、经济及产业结构等因素;β1β2β3为该回归方程的待定系数;RFi为门槛变量,表示第i个县域在研究期内的年均降水量;γ为待估门槛值;I为示性函数,当RFi满足函数条件时,该值为1,反之取0;εij为随机扰动项。需要特别说明的是,本文研究区域的NDVI值均大于0。

若存在2个门槛值γ1γ2时,可将(1)式拓展为:

lnNDVIij=β1lnXij+β2lnLUijI(RFiγ1)+β3lnLUiI

(γ1<RFiγ2)+β4lnLUijI(RFi>γ2)+εij (2)

式中:β1β2β3β4为该回归方程的待定系数。

3 结果与分析

3.1 交互项结果分析

为判断城镇化与植被覆盖间是否存在非线性关系,利用降水与城镇化的交互项对二者关系进行分析(表2)。从表2可以看出,LU的系数为负,且在1%水平上显著,说明随着城镇化的不断推进,植被覆盖状况呈现退化趋势,这意味着城镇化发展会对植被覆盖产生显著的胁迫作用,表明实现城镇化与植被覆盖协调发展的必要性与重要性。而交互项RF×LU的系数为正,且在1%水平上显著,说明降水条件在城镇化影响植被覆盖变化的过程中具有正向调节作用,即在降水因素的影响下,城镇化与植被覆盖之间存在非线性关系。

表2   城镇化与植被覆盖间的非线性关系结果分析

Tab.2   The nonlinear relationship between urbanization and vegetation coverage

NDVI相关系数标准误zP95%置信区间
LU-0.0200.1115.06***0.000[0.344, 0.780]
RF×LU0.5620.005-4.20***0.000[-0.030, -0.011]
常数项0.3330.1043.20***0.001[0.129, 0.537]

注:***、**、*分别表示在1%、5%、10%水平上显著。

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3.2 门槛模型结果分析

通过F统计量及相应的P值表明门槛效应的存在性,并在此基础上确定门槛值的个数,具体情况如表3所示。单一门槛与双重门槛均在1%的显著性水平上显著,因而需要进一步通过门槛估计值的置信区间进行模型选择。

表3   门槛效应检验结果

Tab.3   Threshold effect test

门槛变量门槛模型FP临界值
1%5%10%
RF单一门槛28.505***0.0009.2845.1634.255
双重门槛104.748***0.000-30.508-37.246-41.425
三重门槛0.000**0.0500.0000.0000.000

注:① ***、**、*分别表示在1%、5%、10%的显著性水平上显著;② P值与F值均通过Bootstrap反复抽样300次而得到。

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表4可看出,单一门槛估计值的置信区间较大,无法起到收敛门槛值的效果。而双重门槛的估计值在95%置信区间的宽度较小,其中第一门槛值的宽度为4.74,第二门槛值的宽度已收敛为一点。结合图1分析,单一门槛模型中虚线为统计量LR值所对应的门槛估计临界线,其对应的RF值代表单一门槛模型所估计的门槛值区间。对比图2a-2b可知,双重门槛模型中虚线以下对应的门槛估计值在95%置信区间内的收敛效果更好,且第二门槛值已收敛为一点,表明双重门槛估计值基本可以准确划分样本类型。综上,本文选取效果最优的双重门槛模型。

表4   门槛估计值

Tab.4   Estimation of threshold values

门槛模型门槛估计值95%置信区间
单一门槛模型496.530[483.532, 525.545]
双重门槛模型
第一门槛值347.340[342.600, 347.340 ]
第二门槛值199.833[199.833, 199.833 ]
三重门槛模型262.093[258.506, 265.680 ]

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图1   单一门槛值估计

Fig.1   Estimation of single threshold value

图2   双重门槛值估计

Fig.2   Estimation of the first threshold value (a) and the second threshold value (b)

根据双重门槛模型的回归结果可知,2个门槛值即γ1=199.833与γ2=347.34将144个样本类型划分为3组,分别为:组1,RF≤199.833;组2,199.833<RF≤347.34;组3,RF>347.34。本文通过ArcGIS软件将3组样本进行可视化处理(图3),分别划分为未跨过第一门槛的县域、未跨过第二门槛的县域和跨过第二门槛的县域。其中,跨过第二门槛的县域多于未跨过第二门槛的县域,进一步说明降水在城镇化与植被覆盖协调发展过程中起到显著调节作用。

图3   样本单元划分图

Fig.3   Division of the simples

表5展示了双重门槛模型的回归结果,从中可知,以年均降水量RF为门槛变量时,城镇化率LUNDVI具有非线性关系且存在2个门槛值。当年均降水量RF≤199.833 mm时,LU1系数为-0.019,未通过显著性检验;当年均降水量199.833 mm<RF≤347.34 mm时,LU2系数为-0.096,在1%水平上显著,表明处于该降水量的县域城镇化率LU2每提高1%,其NDVI值会下降0.096个百分点;当年均降水量RF>347.34 mm时,城镇化率LU3系数为0.033,在1%水平上显著。这表示处于该降水量的县域城镇化率LU3每提高1%,其NDVI值会增加0.033个百分点。对比LU2LU3的回归系数可知,当降水处于199.833 mm<RF≤347.34 mm时,某县城镇化率的提高对植被覆盖产生的负向作用大约是降水量RF>347.34 mm的县域城镇化正向作用的3倍。另外,本文借助ArcGIS软件,通过均值法计算得到2000-2015年NDVI的空间分布图(图4)。同时利用降雨量栅格数据进行等值线处理,分别得到347.34 mm及400 mm等降水量线。本文将结合图3图4的具体内容,对门槛回归结果作进一步分析。

表5   双重门槛回归结果分析

Tab.5   Results of double threshold regression analysis

lnNDVI系数标准误tP95%置信区间
POLICY0.0840.0253.34***0.001[0.035, 0.134]
lnIS-0.0610.018-3.35***0.001[-0.097, -0.025]
lnPFA-0.0040.010-0.380.707[-0.023, 0.016]
lnPGDP0.0710.0174.19***0.000[-0.038, 0.105]
lnPQ-0.0580.011-5.32***0.000[-0.079, -0.036]
lnLU1(RF≤199.833)-0.0190.021-0.900.368[-0.060, 0.022]
lnLU2(199.833<RF≤347.340)-0.0960.014-7.06***0.000[-0.123, -0.069]
lnLU3(RF>347.340)0.0330.0093.65***0.000[0.015, 0.050]
常数项-0.0100.106-0.090.925[-0.217, -0.197]

注:***、**、*分别表示在1%、5%、10%的显著性水平上显著。

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图4   黄河流域中上游地区NDVI空间分布

Fig.4   Spatial distribution of NDVI in the middle and upper reaches of the Yellow River Basin

根据图3-4,可得出以下门槛分布特征:

(1) 未跨过第一门槛值的县域年均降水量小于199.833 mm,主要集中分布在宁夏的北部地区,地处河套平原,地势平坦,土壤肥沃,光热资源丰富,加之灌溉系统完善,使得该区域种植业发达,因而NDVI值处于较高水平,植被覆盖状况良好。降水之所以未对城镇化与植被覆盖之间的协调机制产生明显的调节作用,即当年均降水量RF≤199.833 mm时,LU1结果不显著,主要原因在于该地区产业结构以农业为主,城镇化的发展并未体现在对农耕地的占用上,同时黄河水的自流灌溉打破了降水对作物生长的制约作用,使得降水对这部分地区的植被覆盖影响较弱。

(2) 未跨过第二门槛值的县域年均降水量小于347.34 mm,主要集中分布在甘肃北部及宁夏中部。这些地区植被生长受到降水的制约作用,自我修复能力较弱且修复速度慢,覆盖状况较差,同时为促进城镇化发展而对周边耕地及林草地的占用会对植被覆盖产生显著的负面影响,直接导致该区域植被覆盖范围缩小或覆盖度降低,阻碍城镇化与植被覆盖的协调发展。

(3) 跨过第二门槛值的县域年均降水量大于347.34 mm,主要分布在陕西、宁夏南部及甘肃中西部。这些地区植被覆盖状况明显好于其他区域,同时,其城镇化的推进会对植被覆盖带来积极影响。究其原因主要在于该地区相对丰沛的降水可加速植被生长及修复,缓解城镇化发展带给植被覆盖的负面作用,同时城镇化带动人口向城市集聚,产生生态空间释放效应,降低人类活动对其他区域植被破坏的可能性,为植被的恢复及改善提供契机,有利于实现城镇化与植被覆盖的协调发展。

表5进一步具体分析其他控制变量对植被覆盖的影响,从而为城镇化与植被覆盖的协调发展方案提供理论依据。POLICY的系数显著为正,表明退耕还林(草)政策的实施进一步缓解了城镇化发展带给植被覆盖的压力。结合图3-4可以看出,NDVI空间分布主要以400 mm等降水量线为分界线,界线以南地区的植被覆盖状况要明显优于界线以北的地区。按常理推断,降水量低于400 mm的地区植被覆盖状况较为脆弱,在城镇化的快速发展下更易遭到破坏,因而应重点保护植被生长,限制其城镇化的发展速度。但通过门槛回归可知,降水的门槛估计值为347.340 mm,低于400 mm,并且只有年均降水量低于347.340 mm的地区,其城镇化的发展才会对植被覆盖产生显著负面影响。也就是说,年均降水量处于347.340 mm到400 mm之间的县域虽然NDVI指数较低,植被覆盖状况劣于降水量较高的县域,但从模型结果来看,城镇化的发展并不会给这些县域的植被覆盖带来负面影响。出现这一现象的主要原因在于退耕还林(草)生态工程的实施对植被覆盖起到人工修复的作用,缓解了城镇化发展带给植被覆盖的压力。此外,lnIS的系数显著为负,说明第二产业的发展会给植被覆盖带来负面影响,因而降水量较低的县域要考虑自身生态承载力水平,调整经济发展模式,促进产业结构优化升级,从而起到保护植被的作用,促进城镇化与植被覆盖的协调发展。

4 讨论

本文的研究意义在于将自然条件纳入城镇化与植被覆盖协调发展体系之中,验证了由于自然条件的空间差异性,不同地区的植被覆盖对人类活动会表现出不同程度的承载力及敏感度;并通过计算相关阈值,明确研究区域植被覆盖针对城镇化发展的阈值体系,为经济发展及植被保护提出差异化要求,优化人地关系;与此同时,为新型城镇化过程中构建植被承载力预警机制提供决策依据,防范风险,实现区域可持续发展,推进生态文明建设(Feng et al, 2016; 吕一河等, 2018)。降水作为影响干旱区与半干旱区植被覆盖的主要影响因素,对城镇化进程与植被覆盖的协调发展具有显著的调节作用。但在其他气候区,降水条件是否会对二者关系同样起到调节作用,或者其他自然条件是否将在此过程中发挥着调节作用,以及具体的影响机制如何实现,有待进一步研究。同时,植被对气候具有依赖性,干旱化趋势与城镇化发展在植被退化过程中所占比重也需在未来进一步探明。另外,在本文研究过程中发现人口素质对植被覆盖具有负面影响,究其原因可能是在受教育人数和受教育水平提高的过程中,因发展经济的需要加大了对自然资源的利用意识,而未同步增强环保意识,因此出现了对环境损失的正向作用,未能给植被覆盖带来预期的积极影响;最后模型结果显示人均生产总值对植被覆盖会产生积极作用,结合相关文献可知(韩贵锋等, 2008),这种情况是有可能实现的,但对人口素质的负向影响及人均生产总值的正向作用尚需进一步验证。

5 结论与建议

本文通过交互项分析论证了降水在城镇化发展与植被覆盖之间存在非线性关系,即随着城镇化的推进,植被覆盖会进一步遭到破坏,但降水因素在这一过程中可发挥显著的正向调节作用。通过“门槛效应”确定双重门槛值的存在,即199.833 mm与347.34 mm,明确在不同降水条件下城镇化发展对植被覆盖的影响差异,为因地制宜地实现城镇化与植被覆盖协调发展提供理论依据。通过门槛结果,可得出以下结论:

(1) 年均降水量不足199.833 mm的县域,主要分布在宁夏北部地区,因其以种植业为主的经济发展模式,未对植被覆盖产生显著负面影响;而年降水量高于199.833 mm且低于347.34 mm的县域,主要集中分布在甘肃北部和宁夏中北部,由于降水条件相对匮乏,植被生长及恢复能力受限,该区域城镇化发展会给植被覆盖带来不可忽视的负向作用。对于这类地区要严格控制发展速度,避免城镇人口的超速增长,缓解基础设施投资建设压力,严格规范土地流转行为,对于土地流转用途加以管制,提高土地利用率及土地的集约化程度,优化土地资源配置,为生态发展节约空间,从而推动该区域城镇化与植被覆盖的协调发展。

(2) 年均降水量高于347.34 mm的县域,主要分布在陕西、宁夏南部及甘肃中西部。由于降水条件相对较好,植被覆盖拥有较强的生长及自我修复能力;同时,城镇化发展推动农村剩余劳动力的转移,促进人口集聚,使得人类活动对周边地区植被覆盖的破坏因素下降,生态空间释放效应得以实现,为植被生长及恢复提供契机,促进植被覆盖状况改善,因而该类区域可结合自身实际情况,进一步推进城镇化进程,同时防止盲目扩镇、建镇热,以此实现城镇化发展与植被覆盖改善的“双赢”。

(3) 实现城镇化与植被覆盖的协调发展,不仅仅取决于自身的降水条件,还要依赖于当地的生态工程建设及产业结构优化升级等多重因素。其中,退耕还林(草)政策的实施加速了植被覆盖的修复进程,提高区域环境的生态承载力,可有效地缓解城镇化发展给植被覆盖带来的负面影响,这充分肯定了国家生态保护工程的实施效果,并为今后生态工程的持续实施提供理论依据。

(4) 第二产业在经济发展中比重的增加会给植被覆盖带来严重威胁,尤其是在年均降水量较低且生态脆弱的地区。因而,为实现人与自然和谐共生的发展目标,各县域要结合自身自然条件的具体情况,调整经济增长方式,促进产业结构的优化升级,严格控制以无节制牺牲生态环境为代价的经济建设活动,加大惩治力度;同时,县政府要与林业等部门通力合作,密切关注植被覆盖的生长状况,保护生态环境,从而开启“既要金山银山,又要绿水青山”的经济发展新格局。

The authors have declared that no competing interests exist.


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[J]. 自然资源学报, 12(2): 74-80.

https://doi.org/10.1007/BF02951625      URL      [本文引用: 1]      摘要

本文综述了全球变化研究中土地利用和土地覆盖变化的主要模型,重点介绍了植被模型和引入社会驱动力的LUCC模型,并归纳出LUCC模型的以下发展趋势:(1)新一代的LUCC模型应该能够模拟LUCC的主要社会经济和自然驱动力,包括从LUCC到驱动力和全球变化的主要反馈关系;(2)具有明确的空间关系,能够以适当的空间分辨率,比较好地预测长期的(50 ̄100a)土地利用和覆盖变化及有关的生物物理参数,如植被特

[Bai W Q, Zhao S D.1997.

A comprehensive description of the models of land use and land cover change study

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https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0585.2001.06.001      URL      [本文引用: 1]      摘要

土地利用 /土地覆被变化是很复杂的现象 ,参与该项目的研究人员要避免“瞎子摸大象”那样的片面性 ,必须寻求新的综合研究途径。为此 ,不能简单地沿袭传统土地利用研究的思路和方法 ,需要不断提出新的研究论题 ;对土地利用变化驱动力必须有一种普遍的、综合的认识 ;需要将多个案例研究联结为一个可代表区域空间异质性的网络 ,需要作多空间尺度的研究 ,从而将地方尺度和区域尺度的土地覆被动态联系起来 ;需要发展新的研究方法 ,并将从农户调查到遥感数据的各种信息综合起来 ;尤其需要形成关于土地利用 /土地覆被变化的综合科学理论框架

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土地利用 /土地覆被变化是很复杂的现象 ,参与该项目的研究人员要避免“瞎子摸大象”那样的片面性 ,必须寻求新的综合研究途径。为此 ,不能简单地沿袭传统土地利用研究的思路和方法 ,需要不断提出新的研究论题 ;对土地利用变化驱动力必须有一种普遍的、综合的认识 ;需要将多个案例研究联结为一个可代表区域空间异质性的网络 ,需要作多空间尺度的研究 ,从而将地方尺度和区域尺度的土地覆被动态联系起来 ;需要发展新的研究方法 ,并将从农户调查到遥感数据的各种信息综合起来 ;尤其需要形成关于土地利用 /土地覆被变化的综合科学理论框架
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https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-8227.2008.05.023      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

<p>植被是陆地表面主要的覆盖物,也是许多地球系统过程的重要变量。人类活动对植被的影响在区域尺度上是显著的。以重庆市为例,使用滑动平均和SG滤波对SPOT/VGTNDVI时间序列数据进行了平滑处理,结合GDP和人口栅格化数据,从时间序列和空间相关场两个方面分析了植被与人类活动因子之间的时空相关性。结果表明,从1998到2005年,植被的分布和生长状况并没有随GDP和人口的持续增加而增加。在时间序列上,植被覆盖与GDP和人口之间总体上呈显著的负相关关系;在空间上,这种相关关系表现出了较强的异质性。空间相关场表明:较强的负相关主要发生在相对发达的主城区周围,反映了快速的经济发展和城市化使得植被面积和生产力降低;然而在偏远的山区,由于经济落后同时植被覆盖较少,出现了正相关。</p>

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<div style="line-height: 150%">基于2000&mdash;2013年250 m分辨率MODIS NDVI数据,运用混合像元分解模型计算植被覆盖度,评价陕西植被退化情况,分析引起植被退化的主要因素,为进一步开展生态、城镇建设规划提供依据。结果表明:1)陕西省植被退化区域主要分布在以西安市为主的关中城市群和榆林市以北的沙漠地带。植被退化面积最多的市是西安市,其次是榆林市,最少的是安康市。2)植被变化以改善和变化不明显为主,分别占土地总面积的48.03%和49.10%;植被退化面积较少,占土地总面积2.87%,其中轻度退化、中度退化和重度退化的面积分别占总土地面积的1.39%、0.56%和0.92%。3)植被退化主要发生在农田,占总退化面积的54.36%。4)植被退化面积与新增建成区面积的关系达到极显著程度,说明随着城镇化的不断发展,城镇用地不断扩张,大量农田、森林、草地等植被覆盖度高的土地被占用,直接导致植被退化,因此在城镇规划中应重视绿地园林建设;榆林市以北的沙漠地带局部区域植被仍在退化,应继续保护治沙成果和治理裸露沙地。</div><div style="line-height: 150%">&nbsp;</div>

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Analysis of vegetation degradation and its driving factors in Shaanxi Province

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https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201504006      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>植被退化是陆地生态系统功能下降的重要表征。利用2000~2010年SPOTVEGETATION NDVI遥感数据、土地利用数据,采用趋势分析、叠加分析和格网计算方法,对长三角植被退化的空间格局及其影响因素进行分析。结果表明:10 a间长三角地区最大化NDVI均值空间分布南北高、中间低,区域14%的植被覆盖面积显著退化。植被退化呈现一定的空间分异,而人类活动是导致植被退化的主要原因。在长江以南、太湖的北部与东部,环杭州湾地区及南京、南通和台州等城市快速无序的城镇化,造成了建设用地面积增加和耕地的破碎化,使植被退化区域集中连片分布。经济利益驱动农民将水田转化为向水产养殖,引起植被退化。部分区域植被面积未减少而呈退化态势的原因有待研究。</p>

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<p>植被退化是陆地生态系统功能下降的重要表征。利用2000~2010年SPOTVEGETATION NDVI遥感数据、土地利用数据,采用趋势分析、叠加分析和格网计算方法,对长三角植被退化的空间格局及其影响因素进行分析。结果表明:10 a间长三角地区最大化NDVI均值空间分布南北高、中间低,区域14%的植被覆盖面积显著退化。植被退化呈现一定的空间分异,而人类活动是导致植被退化的主要原因。在长江以南、太湖的北部与东部,环杭州湾地区及南京、南通和台州等城市快速无序的城镇化,造成了建设用地面积增加和耕地的破碎化,使植被退化区域集中连片分布。经济利益驱动农民将水田转化为向水产养殖,引起植被退化。部分区域植被面积未减少而呈退化态势的原因有待研究。</p>
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URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

采用Spot VEGETATION 逐旬NDVI数据、1 ∶ 100万植被类型图和气象站资料,在掌握近10a三江源地区植被变化趋势基础上,分不同植被类型探讨植被生长对气候变化的响应机制,并通过分离气候要素与人类活动对NDVI的贡献,定量评估生态保护与建设工程的实施效果。结果表明,区域尺度上,三江源地区2001-2010年植被生长呈好转趋势,植被增长从东南向西北递减;在10a时间尺度上,气候变化是影响植被生长的决定性因素,但人类活动可在短期内加快植被变化速率,气候要素和人类活动对植被生长的贡献分别为79.32%和20.68%;降水和气温对植被生长的影响程度相当,其中受春季和秋季的降水和气温影响最大,尤其是植被生长季前后一个月(4月份和10月份)的气候条件;与林地和灌丛相比,高寒草地受气候条件的抑制作用更为明显,其中高寒草甸受气候变化的影响最大,NDVI与降水和气温均具有较高相关性,高寒草原受气温的影响比较大,而高山植被受降水的抑制作用更为明显;在气候条件利于植被生长的趋势下,2001-2010年三江源地区的人类活动对生态环境表现出正影响,实测NDVI<sub>max</sub>与模拟NDVI<sub>max</sub>之间的残差为0.0863,表明生态保护与建设行动取得初步成效,其中黄河源区东部和长江源区通天河两侧的生态恢复效益最为明显,而在唐古拉山、昆仑山、布青山、阿尼玛卿山等山脉的周边地区,人类活动对生态环境仍表现为负影响;时间尺度上人类活动对植被的正影响呈现出下降趋势,2001-2010年NDVI<sub>max</sub>残差的回归斜率为-0.0039,表明生态项目实施的短期行为严重,生态建设的效果缺乏长效性。

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Response of vegetation to climate change and human activity based on NDVI in the Three-River Headwaters region

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采用Spot VEGETATION 逐旬NDVI数据、1 ∶ 100万植被类型图和气象站资料,在掌握近10a三江源地区植被变化趋势基础上,分不同植被类型探讨植被生长对气候变化的响应机制,并通过分离气候要素与人类活动对NDVI的贡献,定量评估生态保护与建设工程的实施效果。结果表明,区域尺度上,三江源地区2001-2010年植被生长呈好转趋势,植被增长从东南向西北递减;在10a时间尺度上,气候变化是影响植被生长的决定性因素,但人类活动可在短期内加快植被变化速率,气候要素和人类活动对植被生长的贡献分别为79.32%和20.68%;降水和气温对植被生长的影响程度相当,其中受春季和秋季的降水和气温影响最大,尤其是植被生长季前后一个月(4月份和10月份)的气候条件;与林地和灌丛相比,高寒草地受气候条件的抑制作用更为明显,其中高寒草甸受气候变化的影响最大,NDVI与降水和气温均具有较高相关性,高寒草原受气温的影响比较大,而高山植被受降水的抑制作用更为明显;在气候条件利于植被生长的趋势下,2001-2010年三江源地区的人类活动对生态环境表现出正影响,实测NDVI<sub>max</sub>与模拟NDVI<sub>max</sub>之间的残差为0.0863,表明生态保护与建设行动取得初步成效,其中黄河源区东部和长江源区通天河两侧的生态恢复效益最为明显,而在唐古拉山、昆仑山、布青山、阿尼玛卿山等山脉的周边地区,人类活动对生态环境仍表现为负影响;时间尺度上人类活动对植被的正影响呈现出下降趋势,2001-2010年NDVI<sub>max</sub>残差的回归斜率为-0.0039,表明生态项目实施的短期行为严重,生态建设的效果缺乏长效性。
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根据1982-2006年全国GIMMS <em>NDVI</em>资料,以及全国583个气象站点的气温和降水量数据,以像元为计算单元,分别以植被分区和气象站点为对象分析了植被<em>NDVI</em>、&ge;10 ℃积温和降水量的年际变化及相关关系。结果表明:(1)全国及各分区&ge;10 ℃积温均呈显著的增加趋势,降水量和植被<em>NDVI</em>整体上呈减小趋势,植被覆盖面积略有增加,且&ge;10 ℃积温增速越大则降水量减速越小。(2)全国植被<em>NDVI</em>与&ge;10 ℃积温和降水量分别呈微弱的负相关和正相关。由于地形地貌、地理位置以及人类活动作用的差异性,不同植被分区相关性有所差异。(3)秦岭-淮河以北地区,降水量是影响植被生在的限制性气候因子。而秦岭-淮河以南地区,植被<em>NDVI</em>与&ge;10 ℃积温和降水量的分布无显著性规律。

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2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及其归因

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利用MODIS-NDVI数据,辅以趋势分析、Hurst指数及偏相关分析等方法,本文探讨了2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及未来趋势,并对其驱动因素进行分析。研究发现:①近15年秦巴山区植被覆盖呈显著增加趋势,增速为2.8%/10a,其中2010年之前植被覆盖呈持续增加趋势,增速为4.32%/10a,而2010年之后呈连续下降态势,降速为-6.59%/10a;②空间上,植被覆盖格局呈现"中间高、四周低"的分布特征,高值区主要分布在陕西境内的秦岭山地和大巴山山地;③秦巴山区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占81.32%和18.68%;然而,分段结果表明,2010-2014年有71.61%的区域植被覆盖呈下降趋势;④秦巴山区植被覆盖变化的反向特征强于同向特征,其中46.89%的区域将由改善转为退化,而持续改善地区仅占34.44%;⑤植被覆盖变化主要归因于降水的减少,同时拉尼娜年的植被覆盖整体好于厄尔尼诺年;6人类活动对植被覆盖造成双重影响,是植被覆盖变化的另一重要影响因素。

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[J]. Acta Geographica Sinica, 70(5): 705-716.]

https://doi.org/10.11821/dlxb201505003      URL      [本文引用: 1]      摘要

利用MODIS-NDVI数据,辅以趋势分析、Hurst指数及偏相关分析等方法,本文探讨了2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及未来趋势,并对其驱动因素进行分析。研究发现:①近15年秦巴山区植被覆盖呈显著增加趋势,增速为2.8%/10a,其中2010年之前植被覆盖呈持续增加趋势,增速为4.32%/10a,而2010年之后呈连续下降态势,降速为-6.59%/10a;②空间上,植被覆盖格局呈现"中间高、四周低"的分布特征,高值区主要分布在陕西境内的秦岭山地和大巴山山地;③秦巴山区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占81.32%和18.68%;然而,分段结果表明,2010-2014年有71.61%的区域植被覆盖呈下降趋势;④秦巴山区植被覆盖变化的反向特征强于同向特征,其中46.89%的区域将由改善转为退化,而持续改善地区仅占34.44%;⑤植被覆盖变化主要归因于降水的减少,同时拉尼娜年的植被覆盖整体好于厄尔尼诺年;6人类活动对植被覆盖造成双重影响,是植被覆盖变化的另一重要影响因素。
[18] 刘彦随, 杨忍. 2012.

中国县域城镇化的空间特征与形成机理

[J]. 地理学报, 67(8): 1011-1020.

[本文引用: 1]     

[Liu Y S, Yang R.2012.

The spatial characteristics and formation mechanism of the county urbanization in China

[J]. Acta Geographica Sinica, 67(8): 1011-1020.]

[本文引用: 1]     

[19] 刘耀彬, 黄梦圆, 白彩全. 2015.

自然资源与经济增长: 基于金融发展门槛效应

[J]. 自然资源学报, 30(12): 1982-1993.

URL      [本文引用: 1]      摘要

"资源诅咒"是经济学中的一个经典假说,但金融发展水平对"资源诅咒"产生的影响却容易被忽视。论文通过使用1996—2012年中国31个省市区域的面板数据,利用Hansen门槛模型发现:"资源诅咒"确实存在于中国省际;金融发展水平对经济增长存在门槛临界,即金融业的发展情况在门槛值1.635 2的前后,自然资源对经济增长的影响程度显著不同;居民消费和政府支出可以显著影响金融业的发展;物质资本投入水平仍然是影响中国经济增长的重要因素。因此拉动地方消费、提高政府支出和物质资本投入,进而提高地区金融业发展水平,可以有效缓解"资源诅咒"现象,促进经济增长。

[Liu Y B, Huang M Y, Bai C Q.2015.

Natural resources and economic growth: Based on the threshold effect of financial development

[J]. Journal of Natural Resources, 30(12): 1982-1993.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

"资源诅咒"是经济学中的一个经典假说,但金融发展水平对"资源诅咒"产生的影响却容易被忽视。论文通过使用1996—2012年中国31个省市区域的面板数据,利用Hansen门槛模型发现:"资源诅咒"确实存在于中国省际;金融发展水平对经济增长存在门槛临界,即金融业的发展情况在门槛值1.635 2的前后,自然资源对经济增长的影响程度显著不同;居民消费和政府支出可以显著影响金融业的发展;物质资本投入水平仍然是影响中国经济增长的重要因素。因此拉动地方消费、提高政府支出和物质资本投入,进而提高地区金融业发展水平,可以有效缓解"资源诅咒"现象,促进经济增长。
[20] 吕添贵, 吴次芳, 李洪义, . 2016.

人口城镇化与土地城镇化协调性测度及优化: 以南昌市为例

[J]. 地理科学, 36(2): 239-246.

https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.010      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>人口与土地是城镇化的重要组成部分,分析二者之间状态演化对促进城市健康发展具有重要意义.在界定人口城镇化与土地城镇化二者概念基础上,基于人口构成、人口素质、人口生活、城镇规模、城镇投入、城镇产出等构建评价指标体系,并通过耦合协调模型对省会型城市南昌市2002~2011 年两者之间的协调关系进行测度和分析,结果表明:① 人口城镇化指数与土地城镇化指数呈波动变化并持续上涨,城镇发展由土地滞后型向人口滞后型转变;② 人口城镇化与土地城镇化的协调状态由失调衰退区向过渡协调区演进,发展类型则由高度不协调状态向勉强协调状态过渡.在此基础上分析了南昌市人口城镇化速度滞后于土地城镇化速度的原因,指出两者关系主要受到城市发展外在制度与内在基础的共同作用,并认为构建人口与土地城镇化双重优化路径是协调人口城镇化与土地城镇化同步发展的有效途径.</p>

[Lyu T G, Wu C F, Li H Y, et al.2016.

The coordination and its optimization about population and land of urbanization: A case study of Nanchang City

[J]. Scientia Geographica Sinica, 36(2): 239-246.]

https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.010      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>人口与土地是城镇化的重要组成部分,分析二者之间状态演化对促进城市健康发展具有重要意义.在界定人口城镇化与土地城镇化二者概念基础上,基于人口构成、人口素质、人口生活、城镇规模、城镇投入、城镇产出等构建评价指标体系,并通过耦合协调模型对省会型城市南昌市2002~2011 年两者之间的协调关系进行测度和分析,结果表明:① 人口城镇化指数与土地城镇化指数呈波动变化并持续上涨,城镇发展由土地滞后型向人口滞后型转变;② 人口城镇化与土地城镇化的协调状态由失调衰退区向过渡协调区演进,发展类型则由高度不协调状态向勉强协调状态过渡.在此基础上分析了南昌市人口城镇化速度滞后于土地城镇化速度的原因,指出两者关系主要受到城市发展外在制度与内在基础的共同作用,并认为构建人口与土地城镇化双重优化路径是协调人口城镇化与土地城镇化同步发展的有效途径.</p>
[21] 吕一河, 傅微, 李婷, . 2018.

区域资源环境综合承载力研究进展与展望

[J]. 地理科学进展, 37(1): 130-138.

[本文引用: 1]     

[Lv Y H, Fu W, Li T, et al.2018.

Progress and prospects of research on integrated carrying capacity of regional resources and environment

[J]. Progress in Geography, 37(1): 130-138.]

[本文引用: 1]     

[22] 潘爱民, 刘友金. 2014.

湘江流域人口城镇化与土地城镇化失调程度及特征研究

[J]. 经济地理, 34(5): 63-68.

[本文引用: 1]     

[Pan A M, Liu Y J.2014.

The degree of imbalance between population urbanization and land urbanization of Xiangjiang River Basin

[J]. Economic Geography, 34(5): 63-68.]

[本文引用: 1]     

[23] 王静, 王克林, 张明阳, . 2014.

南方丘陵山地带NDVI时空变化及其驱动因子分析

[J]. 资源科学, 36(8): 1712-1723.

[本文引用: 1]     

[Wang J, Wang K L, Zhang M Y, et al.2014.

Temporal-spatial variation in NDVI and drivers in hilly terrain of southern China

[J]. Resources Science, 36(8): 1712-1723.]

[本文引用: 1]     

[24] 韦振锋, 王德光, 张翀, . 2014.

1999-2010年中国西北地区植被覆盖对气候变化和人类活动的响应

[J]. 中国沙漠, 34(6): 1665-1670.

https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2014.00032      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

中国西北地区气候干旱,频繁出现沙尘天气,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,研究其变化对改善西北生态环境具有重要意义.本文利用1999—2010年归一化植被指数(NDVI)以及气象数据研究中国西北地区植被覆盖时空变化,以Sen趋势度结合Mann-Kendall检验、相关和偏相关分析以及残差法分析人类活动和气候变化对植被覆盖变化的影响.结果表明:西北地区植被覆盖整体呈增加趋势,但在局部地区气候干旱少雨和人类活动抑制植被生长.植被变化强度空间差异是人类活动和气候要素共同作用的结果:气温高,降水少,大部分地区植被覆盖与气候要素相关显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在一定滞后时间;蒸发量大于降水量,人类引水灌溉弥补降水不足,使得农业植被呈增长趋势.新疆北部地区植被覆盖呈下降趋势,原因是气候干旱、沙漠化严重会抑制植被生长,人类活动频繁、城市扩建同样会破坏植被生长.

[Wei Z F, Wang D G, Zhang C, et al.2014.

Response of vegetation cover to climate change and human activities in Northwest China during 1999-2010

[J]. Journal of Desert Research, 34(6): 1665-1670.]

https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2014.00032      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

中国西北地区气候干旱,频繁出现沙尘天气,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,研究其变化对改善西北生态环境具有重要意义.本文利用1999—2010年归一化植被指数(NDVI)以及气象数据研究中国西北地区植被覆盖时空变化,以Sen趋势度结合Mann-Kendall检验、相关和偏相关分析以及残差法分析人类活动和气候变化对植被覆盖变化的影响.结果表明:西北地区植被覆盖整体呈增加趋势,但在局部地区气候干旱少雨和人类活动抑制植被生长.植被变化强度空间差异是人类活动和气候要素共同作用的结果:气温高,降水少,大部分地区植被覆盖与气候要素相关显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在一定滞后时间;蒸发量大于降水量,人类引水灌溉弥补降水不足,使得农业植被呈增长趋势.新疆北部地区植被覆盖呈下降趋势,原因是气候干旱、沙漠化严重会抑制植被生长,人类活动频繁、城市扩建同样会破坏植被生长.
[25] 伍艺. 2014.

人均固定资产投资, 城镇化及农民收入效应研究: 来自四川省的证据

[J]. 生态经济, 30(8): 57-59.

[本文引用: 1]     

[Wu Y.2014.

Study on the per capital fixed asset investment, urbanization and farmer income effect: Evidence from Sichuan Province

[J]. Ecological Economy, 30(8): 57-59.]

[本文引用: 1]     

[26] 肖强, 陶建平, 肖洋. 2016.

黄土高原近10年植被覆盖的动态变化及驱动力

[J]. 生态学报, 36(23): 7594-7602.

[本文引用: 2]     

[Xiao Q, Tao J P, Xiao Y.2016.

Dynamic vegetation cover change over the past 10 years on the Loess Plateau, China

[J]. Acta Ecologica Sinica, 36(23): 7594-7602.]

[本文引用: 2]     

[27] 肖骁, 李京忠, 韩彬, . 2017.

东北老工业区植被覆盖度时空特征及城市化关联分析

[J]. 生态科学, 36(6): 71-77.

[本文引用: 1]     

[Xiao X, Li J Z, Han B, et al.2017.

Spatial-temporal characteristics of vegetation coverage and its correlation with urbanization in traditional industrial area of Northeastern China

[J]. Ecological Science, 36(6): 71-77.]

[本文引用: 1]     

[28] 杨胜天, 刘昌明, 孙睿. 2002.

近20年来黄河流域植被覆盖变化分析

[J]. 地理学报, 57(6): 679-684.

[本文引用: 1]     

[Yang S T, Liu C M, Sun R.2002.

The vegetation cover over last 20 years in Yellow River Basin

[J]. Acta Geographica Sinica, 57(6): 679-684.]

[本文引用: 1]     

[29] 易浪, 任志远, 张翀, . 2014.

黄土高原植被覆盖变化与气候和人类活动的关系

[J]. 资源科学, 36(1): 166-174.

[本文引用: 3]     

[Yi L, Ren Z Y, Zhang C, et al.2014.

Vegetation cover, climate and human activities on the Loess Plateau

[J]. Resources Science, 36(1): 166-174.]

[本文引用: 3]     

[30] 袁丽华, 蒋卫国, 申文明, . 2013.

2000-2010年黄河流域植被覆盖的时空变化

[J]. 生态学报, 33(24): 7798-7806.

https://doi.org/10.5846/stxb201305281212      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

黄河流域位于干旱、半干旱和半湿润地区,生态环境脆弱,近年来,在气候变化和人类活动影响下,植被覆盖状况发生了变化。因此需要对黄河流域植被覆盖的变化进行监测,进而掌握流域植被的动态变化特征。在此背景下,利用2000-2010年的250 m分辨率的MOD13Q1数据来研究黄河流域植被覆盖区域的NDVI时空变化特征。采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究NDVI的变化趋势特征,通过对Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验的结果和Hurst指数的结果的叠加,来研究NDVI的可持续特征。研究表明:1)从空间分布上看,黄河流域NDVI呈现出西部和东南部高,北部低的特征;2)从时间变化特征上看,2000-2010年植被覆盖区域年均NDVI均值在0.3-0.4之间波动,其中2000-2004年NDVI波动较大,但自2005年以来NDVI呈现快速增长的趋势;3)从变化趋势上看,2000-2010年黄河流域植被改善的区域远远大于退化的区域,改善的区域占植被覆盖区域总面积的62.9%,退化的区域占27.7%,9.4%的区域NDVI稳定不变;4)从可持续性来看,86.0%的植被覆盖区域NDVI呈现正向可持续性,即NDVI的可持续性较强;由变化趋势与Hurst指数的耦合信息得出,持续改善的面积占植被覆盖区域总面积的53.7%,持续稳定不变的区域占7.8%,持续退化的区域占24.5%,另外14.0%的区域未来变化趋势无法确定,持续退化和未来变化趋势无法确定区域的植被变化状况需要研究人员继续关注。

[Yuan L H, Jiang W G, Shen W M, et al.2013.

The spatio-temporal variations of vegetation cover in the Yellow River Basin from 2000 to 2010

[J]. Acta Ecologica Sinica, 33(24): 7798-7806.]

https://doi.org/10.5846/stxb201305281212      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

黄河流域位于干旱、半干旱和半湿润地区,生态环境脆弱,近年来,在气候变化和人类活动影响下,植被覆盖状况发生了变化。因此需要对黄河流域植被覆盖的变化进行监测,进而掌握流域植被的动态变化特征。在此背景下,利用2000-2010年的250 m分辨率的MOD13Q1数据来研究黄河流域植被覆盖区域的NDVI时空变化特征。采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究NDVI的变化趋势特征,通过对Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验的结果和Hurst指数的结果的叠加,来研究NDVI的可持续特征。研究表明:1)从空间分布上看,黄河流域NDVI呈现出西部和东南部高,北部低的特征;2)从时间变化特征上看,2000-2010年植被覆盖区域年均NDVI均值在0.3-0.4之间波动,其中2000-2004年NDVI波动较大,但自2005年以来NDVI呈现快速增长的趋势;3)从变化趋势上看,2000-2010年黄河流域植被改善的区域远远大于退化的区域,改善的区域占植被覆盖区域总面积的62.9%,退化的区域占27.7%,9.4%的区域NDVI稳定不变;4)从可持续性来看,86.0%的植被覆盖区域NDVI呈现正向可持续性,即NDVI的可持续性较强;由变化趋势与Hurst指数的耦合信息得出,持续改善的面积占植被覆盖区域总面积的53.7%,持续稳定不变的区域占7.8%,持续退化的区域占24.5%,另外14.0%的区域未来变化趋势无法确定,持续退化和未来变化趋势无法确定区域的植被变化状况需要研究人员继续关注。
[31] 张勃, 王东, 王桂钢, . 2015.

西南地区近14a植被覆盖变化及其与气候因子的关系

[J]. 长江流域资源与环境, 24(6): 956-964.

https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201506009      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于1999~2012年NDVI数据,结合气温和降水资料,运用GIS和RS技术,分析了西南地区近14 a植被覆盖的时空变化特征及与气温、降水的关系。结果表明:(1)该区植被生长良好,各植被类型NDVI均呈显著增加趋势。空间整体表现为改善状态,改善面积远大于退化面积,严重退化区仅占1.18%。退化区分布于横断山地北部、四川盆地东部以及云贵高原中部。(2)植被覆盖变化将以良性发展为主,但强持续性的退化区和弱持续性的改善区应值得关注;强持续性的退化区主要分布在横断山地中北部、云贵高原中西部、若尔盖高原中部、四川盆地与若尔盖高原相交区域;草原强持续性的退化面积最大,针阔混交林强持续性的改善面积最大。(3)NDVI与温度存在明显的正相关关系,而与降水及干旱指数变化的关系不太明显,温度是影响该区植被变化的主要自然因素。

[Zhang B, Wang D, Wang G G, et al.2015.

Vegetation cover change over the Southwest China and its relation to climatic factors

[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 24(6): 956-964.]

https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201506009      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于1999~2012年NDVI数据,结合气温和降水资料,运用GIS和RS技术,分析了西南地区近14 a植被覆盖的时空变化特征及与气温、降水的关系。结果表明:(1)该区植被生长良好,各植被类型NDVI均呈显著增加趋势。空间整体表现为改善状态,改善面积远大于退化面积,严重退化区仅占1.18%。退化区分布于横断山地北部、四川盆地东部以及云贵高原中部。(2)植被覆盖变化将以良性发展为主,但强持续性的退化区和弱持续性的改善区应值得关注;强持续性的退化区主要分布在横断山地中北部、云贵高原中西部、若尔盖高原中部、四川盆地与若尔盖高原相交区域;草原强持续性的退化面积最大,针阔混交林强持续性的改善面积最大。(3)NDVI与温度存在明显的正相关关系,而与降水及干旱指数变化的关系不太明显,温度是影响该区植被变化的主要自然因素。
[32] 张翀, 任志远, 李小燕. 2012.

黄土高原植被对气温和降水的响应

[J]. 中国农业科学, 45(20): 4205-4215.

https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2012.20.010      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

【目的】研究黄土高原植被覆盖对水热条件的时空响应。【方法】利用经验正交函数分析植被覆盖、气温和降水变化情况的时空分布,并结合奇异值分解分析植被覆盖与水热条件的时空相关性。【结果】东南部水热条件对植被的生长最佳,西北部干旱-半干旱地区气温超过一定的界限不利于植被生长,而降水的增加更容易使植被覆盖增大;中国第二大河&mdash;&mdash;黄河的水文效应对干旱-半干旱地区植被覆盖的变化影响密切,在干旱地区水分充足的区域,气温的上升则会促进植被的生长;河谷平原、盆地中植被覆盖对水热的响应较为明显;同一区域不同植被类型对水热的响应也不尽相同;黄土高原植被覆盖与水热要素的相关性很强,但限制性因素较多。【结论】土地利用、植被类型、作物熟制以及地形地貌和高程等是黄土高原气温对植被覆盖影响的主要限制性因素。黄土高原地处干旱的内陆地区,降水对植被的影响最为直接。荒漠地带及非农业耕种区的植被覆盖状况主要取决于天然降水,两者之间具有很强的正相关性。农耕区由于受灌溉条件等人为因素的影响,植被覆盖和降水之间的相关情况更加复杂,不确定性更强。

[Zhang C, Ren Z Y, Li X Y.2012.

Research on vegetation response to temperature and precipitation in Loess Plateau

[J]. Scientia Agricultura Sinica, 45(20): 4205-4215.]

https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2012.20.010      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

【目的】研究黄土高原植被覆盖对水热条件的时空响应。【方法】利用经验正交函数分析植被覆盖、气温和降水变化情况的时空分布,并结合奇异值分解分析植被覆盖与水热条件的时空相关性。【结果】东南部水热条件对植被的生长最佳,西北部干旱-半干旱地区气温超过一定的界限不利于植被生长,而降水的增加更容易使植被覆盖增大;中国第二大河&mdash;&mdash;黄河的水文效应对干旱-半干旱地区植被覆盖的变化影响密切,在干旱地区水分充足的区域,气温的上升则会促进植被的生长;河谷平原、盆地中植被覆盖对水热的响应较为明显;同一区域不同植被类型对水热的响应也不尽相同;黄土高原植被覆盖与水热要素的相关性很强,但限制性因素较多。【结论】土地利用、植被类型、作物熟制以及地形地貌和高程等是黄土高原气温对植被覆盖影响的主要限制性因素。黄土高原地处干旱的内陆地区,降水对植被的影响最为直接。荒漠地带及非农业耕种区的植被覆盖状况主要取决于天然降水,两者之间具有很强的正相关性。农耕区由于受灌溉条件等人为因素的影响,植被覆盖和降水之间的相关情况更加复杂,不确定性更强。
[33] 张君, 延军平. 2017.

1982-2013年陕西不同植被类型NDVI变化特征分析

[J]. 干旱区资源与环境, 31(4): 86-92.

https://doi.org/10.13448/j.cnki.jalre.2017.115      URL      [本文引用: 1]      摘要

基于1982-2013年陕西NDVI数据和陕西植被类型图,在GIS等技术的支持下,运用一元线性回归趋势分析和聚类分析的方法,对这32年间陕西总的植被覆盖状况时空变化特征及陕西13种类型的植被覆盖状况时空变化特征进行综合分析.研究结果表明:陕西1982-2013年植被覆盖状况总体呈现改善的趋势,且在陕北黄土高原区改善趋势强于陕南秦巴山地区;13种类型的植被覆盖状况也均呈改善趋势,一年一熟粮作和耐寒经济作物和温带丛生禾草草原的植被覆盖改善程度最高,且也集中分布于陕北黄土高原区;13种植被类型NDVI的年变化特征可聚类为5组,同一群组的植被类型NDVI具有相似的年变化规律,同时在空间分布上也表现出较强的地域性.这为认识陕西不同类型植被覆盖状况的时空变化规律提供科学依据.

[Zhang J, Yan J P.2017.

Characteristics of NDVI changes under the different vegetation types in Shaanxi Province from 1982 to 2013

[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 31(4): 86-92.]

https://doi.org/10.13448/j.cnki.jalre.2017.115      URL      [本文引用: 1]      摘要

基于1982-2013年陕西NDVI数据和陕西植被类型图,在GIS等技术的支持下,运用一元线性回归趋势分析和聚类分析的方法,对这32年间陕西总的植被覆盖状况时空变化特征及陕西13种类型的植被覆盖状况时空变化特征进行综合分析.研究结果表明:陕西1982-2013年植被覆盖状况总体呈现改善的趋势,且在陕北黄土高原区改善趋势强于陕南秦巴山地区;13种类型的植被覆盖状况也均呈改善趋势,一年一熟粮作和耐寒经济作物和温带丛生禾草草原的植被覆盖改善程度最高,且也集中分布于陕北黄土高原区;13种植被类型NDVI的年变化特征可聚类为5组,同一群组的植被类型NDVI具有相似的年变化规律,同时在空间分布上也表现出较强的地域性.这为认识陕西不同类型植被覆盖状况的时空变化规律提供科学依据.
[34] 张效莉. 2007.

人口文化素质与生态环境相互作用机制的分析

[J]. 统计教育, (12): 50-52.

[本文引用: 1]     

[Zhang X L.2007.

Renkou wenhua suzhi yu shengtai huanjing xianghu zuoyong jizhi de fenxi

[J]. Statistical Education, (12): 50-52.]

[本文引用: 1]     

[35] 张亚玲, 苏惠敏, 张小勇. 2014.

1998-2012年黄河流域植被覆盖变化时空分析

[J]. 中国沙漠, 34(2): 597-602.

https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00353      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

利用黄河流域1998—2012年SPOT-NDVI数据及同期119个气象站的降水数据,计算每个像元的NDVI变化趋势,并结合植被降水利用效率来分析近15年来黄河流域植被覆盖的时空变化特征。结果表明:(1) 多年平均的植被指数有明显的空间差异性,随着纬度的增加,NDVI平均值呈降低趋势;(2) 从时间序列来看,黄河流域的植被覆盖呈逐年增加趋势,其中黄河上游NDVI值增长最为缓慢,中游保持稳定增长,下游增长最快;(3) 近15年来黄河流域植被覆盖的改善区域面积大于退化区域,植被恢复明显。最后,结合NDVI变化趋势和植被降水利用效率对上述结果进行了验证。

[Zhang Y L, Su H M, Zhang X Y.2014.

The spatial-temporal changes of vegetation restoration in the Yellow River Basin from 1998 to 2012

[J]. Journal of Desert Research, 34(2): 597-602.]

https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00353      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

利用黄河流域1998—2012年SPOT-NDVI数据及同期119个气象站的降水数据,计算每个像元的NDVI变化趋势,并结合植被降水利用效率来分析近15年来黄河流域植被覆盖的时空变化特征。结果表明:(1) 多年平均的植被指数有明显的空间差异性,随着纬度的增加,NDVI平均值呈降低趋势;(2) 从时间序列来看,黄河流域的植被覆盖呈逐年增加趋势,其中黄河上游NDVI值增长最为缓慢,中游保持稳定增长,下游增长最快;(3) 近15年来黄河流域植被覆盖的改善区域面积大于退化区域,植被恢复明显。最后,结合NDVI变化趋势和植被降水利用效率对上述结果进行了验证。
[36] 赵安周, 刘宪锋, 朱秀芳, . 2016.

2000-2014年黄土高原植被覆盖时空变化特征及其归因

[J]. 中国环境科学, 36(5): 1568-1578.

URL      [本文引用: 1]      摘要

基于MODIS-NDVI数据,辅以一元线性回归分析、Mann-Kendal检验、Hurst指数等方法,分析了2000~2014年黄土高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因素.研究表明:近15年黄土高原NDVI呈显著增加趋势,增速为6.93%/10a(P<0.01);空间上,植被归一化指数,或归一化值被指数Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)呈由东南向西北递减的分布格局,高值区主要分布在东南部的土石山区、河谷平原区;同时,500m以下和3500米左右的NDVI值最高;在趋势上,NDVI呈现增加和减小趋势的面积比重分别为88.24%和11.76%;Hurst指数表明研究区未来NDVI变化趋势呈持续性和反持续的比重分别为50.07%和49.93%,其中持续改善和由改善变为退化的面积分别占43.98%和44.28%;降水是影响NDVI变化的主要驱动因子,表现为NDVI随降水的增加而增加;人类活动也是影响NDVI的重要因素,且对NDVI有双重影响.

[Zhao A Z, Liu X F, Zhu X F, et al.2016.

Spatiotemporal analyses and associated driving forces of vegetation coverage change in the Loess Plateau

[J]. China Environmental Science, 36(5): 1568-1578.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

基于MODIS-NDVI数据,辅以一元线性回归分析、Mann-Kendal检验、Hurst指数等方法,分析了2000~2014年黄土高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因素.研究表明:近15年黄土高原NDVI呈显著增加趋势,增速为6.93%/10a(P<0.01);空间上,植被归一化指数,或归一化值被指数Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)呈由东南向西北递减的分布格局,高值区主要分布在东南部的土石山区、河谷平原区;同时,500m以下和3500米左右的NDVI值最高;在趋势上,NDVI呈现增加和减小趋势的面积比重分别为88.24%和11.76%;Hurst指数表明研究区未来NDVI变化趋势呈持续性和反持续的比重分别为50.07%和49.93%,其中持续改善和由改善变为退化的面积分别占43.98%和44.28%;降水是影响NDVI变化的主要驱动因子,表现为NDVI随降水的增加而增加;人类活动也是影响NDVI的重要因素,且对NDVI有双重影响.
[37] 郑玫, 傅强. 2008.

重庆市固定资产投资与城镇化率相关性的实证分析

[J]. 发展研究, (7): 69-72.

[本文引用: 1]     

[Zheng M, Fu Q.2008.

Chongqingshi guding zichan touzi yu chengzhenhualü xiangguanxing de shizheng fenxi

[J]. Development Research, (7): 69-72.]

[本文引用: 1]     

[38] Hansen B E.2000.

Sample splitting and threshold estimation

[J]. Econometrica, 68(3): 575-603.

https://doi.org/10.1111/1468-0262.00124      URL      [本文引用: 1]      摘要

Threshold models have a wide variety of applications in economics. Direct applications include models of separating and multiple equilibria. Other applications include empirical sample splitting when the sample split is based on a continuously-distributed variable such as firm size. In addition, threshold models may be used as a parsimonious strategy for nonparametric function estimation. For example, the threshold autoregressive model (TAR) is popular in the nonlinear time series literature. Threshold models also emerge as special cases of more complex statistical frameworks, such as mixture models, switching models, Markov switching models, and smooth transition threshold models. It may be important to understand the statistical properties of threshold models as a preliminary step in the development of statistical tools to handle these more complicated structures. Despite the large number of potential applications, the statistical theory of threshold estimation is undeveloped. It is known that threshold estimates are super-consistent, but a distribution theory useful for testing and inference has yet to be provided. This paper develops a statistical theory for threshold estimation in the regression context. We allow for either cross-section or time series observations. Least squares estimation of the regression parameters is considered. An asymptotic distribution theory for the regression estimates (the threshold and the regression slopes) is developed. It is found that the distribution of the threshold estimate is nonstandard. A method to construct asymptotic confidence intervals is developed by inverting the likelihood ratio statistic. It is shown that this yields asymptotically conservative confidence regions. Monte Carlo simulations are presented to assess the accuracy of the asymptotic approximations. The empirical relevance of the theory is illustrated through an application to the multiple equilibria growth model of Durlauf and Johnson (1995).
[39] Feng X M, Fu B J, Piao S L, et al.2016.

Revegetation in China's Loess Plateau is approaching sustainable water resource limits

[J]. Nature Climate Change, 6(11): 1019-1022.

https://doi.org/10.1038/nclimate3092      URL      [本文引用: 1]     

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