植物应对最近的趋势在一个典型的气候和土地利用动态全球变化下潮湿和干燥的热带地区

文摘

全球变化对植被的影响和流程在过去的几十年里吸引了越来越多的关注。在这项研究中,我们使用遥感降雨和地表温度研究植被的时空模式和趋势条件使用归一化植被指数作为代理从2001年到2017年在潮湿和干燥的热带地区。我们也决定了气温和降雨的偏相关系数与归一化植被指数NDVI变化的反应landcover类别由于人类活动。我们发现,年平均最大归一化植被指数为0.42,每十年0.06的速度减少。大约27.4%的地区被发现在植被经历了重大的负面趋势,而只有0.34%表现出显著的增加植被活力。地表温度增加了0.75°C /十年的平均速度,更高的利率在农业、稀树大草原,定居点,比森林和林地,河岸植被红树林植物。降水也意味着增长率降低58.69毫米/十年,与农业稀树大草原和河岸植被的更高的利率比萨赫勒地区的草原、红树林、森林和林地。归一化植被指数与温度负相关在草原,定居点,退化的森林,和萨赫勒地区的草原提供确认正在进行的土地退化。得出植被活力将继续下降在降雨和增加温度条件下特别是在干燥地区。地表温度的使用在本研究中特别有价值的强调地区NDVI变化发生由于气候和人为landcover变化之间的协同作用。 Our findings underscore the importance of landuse policies that account for spatial variation in synergistic relationships between the nexus of climate and land conversion processes that influence vegetation cover change in different landcover types in tropical regions.

1。介绍

植物被认为是一个重要的中间环节在地球的大气圈和水圈、及其动力学中起着至关重要的作用在维持地球的多样的生态系统的功能和他们的服务条款1,2]。植被也施加重大影响水平衡和碳循环的规定(3,4]。然而,越来越多的研究表明,植被生长强烈影响了近几十年来全球变化(4,5]。气候变化和土地利用变化被认为是两个重要的因素影响全球变化下植被动力学(4]。在土地利用变化或多或少与水文过程的变化和生物多样性丧失、气候变化,特别是降水和温度,更与物候学的变化密切相关,呼吸,和生态平衡1- - - - - -4]。近几十年来,卫星遥感的主要取决于从具体目标反射或发射电磁信号在地球表面植被评估已经成为一个重要工具和监控由于它能够提供空间连续观察和环境代理跨越地理边界和宽的区域6]。

植被指数和其他生物物理变量来自遥感因此创造了增强的机会在多尺度监测植被动力学和土地退化和跨越地理边界至广泛的地区6,7]。遥感的归一化植被指数(NDVI),通常用于代表陆地植被productivity-allowing持续和长期监测的植被和气候之间的关系信息现在使用最广泛的指标之一,研究涉及植被动态和生态系统健康6- - - - - -8]。大量的研究已经进行了评估全球植被模式基于NDVI时间序列数据(7- - - - - -14]。许多学者探讨了在不同尺度归一化植被指数和气候之间的关系;然而,我们对这些流程和交互的理解仍然是有限的在许多领域(14,15]。结果从先前的研究表明,主要气候因素影响归一化植被指数的反应不同的地区,植被结构和组成,研究方法采用(12,16]。在北半球的高纬度地区和西欧,温度是植被生长的主要限制因素,而在中亚、南美,南非,减少降雨和温度增加与减少植被活力(17]。在非洲大陆,定量分析的归一化植被指数异常在非洲(18,19]显示显著降低生物质生产在南部,东部和西部非洲的部分地区,,中部目睹增加植被活动不同时期在1981年和1999年之间。在西非,主要由萨赫勒地区的植被特征与典型的高速率的植被动态和不稳定的气候制度,这是学者们更加难以达成共识。许多先前的研究在该地区的报道与积极的植被绿化情况发展,而其他人则表示没有趋势或褐变自1990年代(14,20.- - - - - -24]。

许多研究都强调了不同的归一化植被指数变化(15- - - - - -18)和应对气候因素在不同类型的landcovers在更广泛的地区。然而,很少有研究关注植被对气候和土地利用变化的反应在尼日利亚,非洲人口最多的国家,一个高增长率。这个国家坐落在一个地区明显与众不同的特色植被类型和气候区和北部半干旱区域之间是有界的,撒哈拉以南的沙漠,在南方潮湿的热带大西洋。分析植被异常在[18年的时间内18)显示了正面和负面的存在异常在不同地区在尼日利亚,凸显了苏丹和荒漠草原草原具有更强的变化。其他研究认为长期降雨变化,也占植被变化等大规模的大气环流模式热带气候机制不连续,土壤和人为因素包括土地利用变化(25,26]。然而,仍然没有令人满意的解释植被响应这个地区的气候和土地利用驱动程序。虽然人为landcover变化的重要性作为生态影响的司机是公认27- - - - - -31日]在许多地区和全球对归一化植被指数的研究趋势。然而,大多数研究发现在这个区域(14,29日,30.]使用粗分辨率图像(1公里)从先进的高分辨率辐射计(AVHRR)把更多注意力集中在气候驱动程序没有明确占landcover变化的贡献。因此,重要的是在尼日利亚进行分区域尺度研究为了了解植物如何回应气候和土地利用变化的综合影响。这是消息灵通的选择制定的重要管理制度可以确保可持续性的关键生态系统服务和农业生产力。因此本研究有两个目标。首先,我们探讨了反应的归一化植被指数在研究区降雨量和温度合适的遥感归一化植被指数的长期趋势回归模型。第二,我们调查的结合影响气候和土地利用变化对植被动力学研究地区从2001年到2017年。

2。数据和方法

2.1。研究区域的描述

尼日利亚是一个国家在西非农业旱作农业和畜牧业是紧密连接人们的主要生活环境。这个国家位于中纬度地区内的几内亚湾赤道带,如图1。气候特点是极端潮湿的天气条件下的森林南部地区和极端干旱草原和草原地区的北部。南方的国家是有界超过850公里长的活跃北部的海岸线和相应长度的撒哈拉沙漠使它容易受到南部海岸线侵蚀和沙漠化和干旱的北部[32]。全球变暖,人口快速增长也起到催化作用,加剧了这两个破坏性的自然力量的影响。牧民、农民和农民居住在村庄经常严重依赖降雨。气候灾难有着巨大的社会经济影响的地区丰富的农业生产,越来越多的可用资源的压力不断增加,尽管增加降水变率(33]。1982 - 1983和1991 - 1992年被称为全国特别是当一段时间的干旱情况在上个世纪(18]。这个地区的人口急剧上升在过去三十年中意味着更大的森林和稀树大草原压力转换为农田和城市使用负面影响植被,小气候,在该地区的生物多样性34- - - - - -36]。

2.2。数据

2.2.1。在这项研究中使用的数据描述

(1)归一化植被指数数据。这些数据从2001年到2017年从MODIS MYD13A1.005植被指数。每16天全球MYD13A1数据可用在500米空间分辨率网格在正弦投影3级产品。我们下载了为期16天的复合产品(500 m分辨率)的美国国家航空航天局LP DAAC从谷歌地球引擎(天啊)。蓝色,红色,近红外,相对于红光集中在469纳米,645纳米和858纳米,分别用于估计每天MODIS植被指数(37- - - - - -39]。确定precipitation-NDVI关系的时空模式,平均月度和年度NDVI复合材料在整个研究期间也产生。最大值合成(MVC)过程,如[40),被用来NDVI值合并到每月和每年的总量。MVC基于NDVI最大值的像素分辨率250和10天的间隔从气压上纠正和无云计算网格表面反射率值标准化最低点的观点(37]。为期10天的归一化植被指数的每个网格单元复合材料是由16字节,红色,近红外(NIR)和最大NDVI值,表面相对于红光,相对方位、传感器、和太阳能天顶角度,和其他质量控制变量。MVC方法被广泛认为是一个可靠的方法来监控全球光合活动的植被和农作物物候变化,它已在很多研究中使用了生物物理解释,每月对植被指数的构成(30天)和年度区间[41- - - - - -43]。我们排除了像素与NDVI值小于0.1的分析中使用的方法(44)的影响降到最低裸露的土壤和其他nonvegetated表面NDVI的趋势。

(2)降雨。年平均降水数据从气候灾害集团获得红外降水站数据(啁啾)哎呀平台上一段2000 - 2018 (45]。啾啾数据集提供了在全球范围内(5天)降水总量(0.05°)这是大约4.8公里分辨率从1980年到现在。啾啾还集成了卫星图像与原位站数据以创建网格降雨时间序列趋势分析和季节性干旱监测尤其是地区有限的测量,如在非洲(45]。年度综合平均雨量值也计算12个月平均然后子集研究区边界之前,它们被叠成一个与归一化植被指数图像使用相同的过程。

(3)天地表温度数据(MOD11A2.006)。这些数据都从MODIS Terra获得地表温度和发射率密集全球1公里。NASA的(MOD11A2.006)产品LP DAAC 2001年和2017年之间的时期也从哎呀下载平台。MOD11A2 V6产品提供8昼夜平均地表温度在1200×1200公里网格(37]。

(4)Landcover。动态landcover分类为1975年、2000年和2013年获得从[34,35]。landcover地图生成从陆地卫星图像使用目视判读和额外的后处理方法,结合先验知识和辅助信息进一步细化具体类(34,35]。在该地区的土地覆盖主要包括农业(42.80%)、草地(31.20%)、森林(7.99%),和水体(3.63%)。

2.3。方法

2.3.1。计算归一化植被指数趋势

调查时间和归一化植被指数之间的线性关系,和归一化植被指数与温度或降雨,我们拟合线性归一化植被指数时间序列的趋势与光栅包从2001年到2017年R编程软件(46,47)使用普通最小二乘回归方法提出的一般格式如下: 在哪里是拦截,的斜率是变量x,是随机误差。在我们的模型中,y因变量表示归一化植被指数和吗x是独立的变量代表的任何时间,降雨量和温度。系数测定R²措施的强度依赖和独立变量之间的关系。例如,在归一化植被指数和时间之间的关系确定的系数也表明年际变化的强度归一化植被指数在研究期间。

调查每年气温和降水量、线性趋势也检查在每个像素的基础上从2001年到2017年。对于每个网格单元,我们计算该参数,温度和降水趋势分别从线性回归得到的斜率,使用他们的堆叠栅格值。这里,单一的回归系数表示归一化植被指数的直接回应或温度或降水变化时间单位。计算如下: 在哪里n数年的研究,而归一化植被指数吗_我最大的归一化植被指数吗我th。斜率值大于0表示越来越NDVI的总数多年研究。然而当斜率值小于0,这表明趋势是减少的。统计显著性检验,F以及应用在在这项研究中。

2.3.2。相关性分析模型

我们也进行了相关探讨归一化植被指数和单一的气候驱动程序之间的关系在过去30年里。相关性进行之前,堆叠的NDVI值,温度和降水是新最低的独立变量之间的空间分辨率。我们假设有一个高可能性,NDVI变化影响的相关气候因素尽管因果关系之间的差异和相关性,根据先前的研究报告(5,30.]。温度和降雨量与归一化植被指数的相关系数是确定在本研究中使用的相关性方程描述如下: 在哪里的相关系数是因变量之间线性关系x和独立变量y,独立变量的值,x̅的意思是独立变量的值呢x,因变量的值吗y,而y̅的意思是因变量的值吗y。

3所示。结果与讨论

3.1。空间的归一化植被指数和气候趋势的司机

年平均归一化植被指数的空间分布在尼日利亚逐渐减少从南到北2001 - 2017年期间,建议高空间变化的分布规律,如图2(一个)。年平均归一化植被指数是0.41,从0.10到0.79,标准差为0.12,整个国家。更高的归一化植被指数在西南部和东南部地区,而相对较低的归一化植被指数在西北和东北地区。最高的NDVI值被发现在丘陵斜坡和森林地区的约鲁巴人高原西部和东南部地区,尤其是沿边界的喀麦隆高地(数字1和3 (b))。稀疏的落叶阔叶森林,包括非洲胡桃木(Lovoa) Mansonia,桃花心木,和许多其他物种越来越受到威胁,是最常见的植被类型在森林地带。NDVI值最低的是还发现主要沿着北部苏丹边界在干旱半干旱荒漠草原和热带稀树草原的主要植被特征为灌木,半干旱草地,和香草;萨赫勒地区包括的主要植物群落Combretum种虫害和洋槐。苏丹草原也是类似的物种组成与萨赫勒地区,但更大的频率Tamarindus籼稻,Schelocarya birrea,和金合欢逐渐成为(24,25]。

3.2。归一化植被指数的时空变异研究的领域

年平均NDVI被发现减少每十年(图0.06的速度2 (b))。在整个地区,归一化植被指数表现出积极的趋势在植被地区总量的5.44%,其中只有0.34%是重要的 。同样,归一化植被指数表现出负面趋势在大约58%的植被地区,其中只有27.4%是重要的。然而,占显著的地区高度负面趋势仅为2.42%,与地区相比稍微严重的负面趋势构成了大约24.98%的整个植被区域,如图4 (b)。虽然没有NDVI变化构成了大约36.56%的地区,区域没有重大改变的归一化植被指数是最普遍,占大约72.26%的研究区域,如图4 (b)。

空间归一化植被指数显示显著的增加趋势的地区从2001年到2017年主要是分散在不同大小的小补丁的南部边界从索科托州北部约贝和部分科吉人和纳萨拉瓦州和南部沿着河的河岸延伸贝努埃州从北到南(数字2 (c),4 (b))。另一方面,这些地方的归一化植被指数表示显著减少趋势被发现主要沿着红树林、沼泽森林的边缘南南为主,包括三角洲、河流和乔纳森家乡Bayelsa州的州。然而,最显著的下降趋势主要是集中在草原地区的中间地带的州,包括尼日尔、FCT, Kwara,科吉人,纳萨拉瓦,Taraba州。欧州西南部,Osun、Ekiti Ogun,拉各斯州也显示适度减少的趋势。中部地区赞法拉,冈贝,卡杜纳,包奇,Adamawa州位于萨赫勒地区也几乎没有植被表现出适度降低趋势(数据2 (b)和2 (c))。

很明显从表达的确定系数的值R²的,有一个明确的依赖在土地覆盖类型(NDVI年际变化数据2 (d)和4(一))。年际变化在草原归一化植被指数较高,农业,和萨赫勒地区的草原,森林,最低时红树林和林地。可能有很多原因可以解释观察到的时空变异在归一化植被指数的年际变化,有关,例如,气候变化,各种植被类型的韧性,和人类的影响48,49]。森林植被退化的森林和发达的根系揭示年际变化趋势从2001年到2017年低表达R(2]。然而,热带稀树草原,尤其是浅根多的荒漠草原植被系统,另一方面,揭示略高时流露出时空的NDVI年际变化趋势更低R²值(数据3 (c)和3 (d))。

全国,平均归一化植被指数大幅增加从2000年到2003年,它从2004年到2017年逐渐下降后,除了轻微的波动时归一化植被指数时间序列分为两个时期。然而年度最高归一化植被指数是记录在整个研究期间的2003年。图4(一)显示平均归一化植被指数的年际变化和时间序列NDVI的五个网站从主landcover类型。这个结果符合研究报告与归一化植被指数略有下降趋势减少降雨在萨赫勒地区(21- - - - - -24]。在小地区植被活力观察轻微增加,逐渐恢复植被可以归因于溢出效应的返青邻国尼日尔南部的农田的农民采取了农林复合经营实践,提高和维持田间树木覆盖34]。最近几年,强制移民由于农民增加各组织之间的暴力冲突,牧民,尼日利亚东北部的宗教极端分子可能也负责部分植被恢复在一些地区的东北部(49- - - - - -51]。

3.3。归一化植被指数和气候因素之间的关系

3.3.1。一年一度的归一化植被指数和温度之间的相关性

年平均温度的空间分布从2001年到2017年平均为31.55°C整个地区的表现出一个向上的趋势以每十年0.75的速度( )(图5(一个))。温度从南到北逐渐增加。最低温度记录在南南地区的年平均大约19°C,而最高温度记录在东北的年平均超过40°C。此外,地表温度时间序列线性增加整个期间与温和波动,如图6(一)。年度最高温度记录在整个研究期间的2016年。温度显示出积极的趋势在植被地区总量的47.83%,其中只有9.3%是显著的,如图6 (c)。同样,温度表现出负面的变化约17.09%的植被区域,其中只有1.6%是重要的。尽管地区没有任何温度变化占约35.08%,无显著的地区温度变化是最常见的,构成对研究区域的89.1%。

在年际基础上,平均偏相关系数的归一化植被指数与温度对整个地区−0.61与0.3标准差(图7(一))。的面积比例的地区NDVI表现出负相关与温度是59.1%。比例的区域的面积归一化植被指数显示正相关与温度是3.54%。这些积极的地区主要分布分散补丁从西向东沿着北部边境和南南红树林地区靠近海岸。其余地区估计37.36%但是不建议或正面或负面的相互关系。我们发现,地表温度增加更多的农业用地,草原上,河岸植被,定居点,比退化的森林和林地,森林和红树林植物(数字8 (c)和8 (d))。归一化植被指数负相关,温度在6 landcover类型包括稀树大草原,定居点,退化的森林,和萨赫勒地区的草原提供确认增加的森林砍伐率。然而,相关性分析显示积极但弱温度和归一化植被指数之间的联系在红树林,森林和林地植被的平均温度大约是19°C,表明适度的温度范围可以提高植被的生长在潮湿的地区(52- - - - - -54]。

天地表温度已被证明不仅在气候年际变化敏感而且树冠密度在不同植被类型和地形,因此有助于分类和检测变化的土地覆盖类型和森林砍伐的快速识别热点[55,56]。地表温度调控的短波辐射吸收的表面(即。,surface albedo), surface conductance, the amount of water available for evaporative cooling, wind speed, and surface roughness which regulate the strength of both sensible and latent heat fluxes. Water availability, therefore, tends to play a major role in correlation between NDVI and temperature. Areas of tree cover, which often have deeper roots and thus may access greater water resources, tend to have higher rates of evapotranspiration (and thus lower temperatures) especially during the dry season than grasses and other herbaceous cover that may senesce. Studies have found that that the diurnal temperature range can increase by over 7°C when forests are converted to bare ground [55- - - - - -57]。提高温度会加速蒸发过程,最终会导致植被缺水和预防增长(48,49]。

土地退化造成爆炸农田扩张到剩下的自然景观直接影响数百万人的生计和侵蚀生态系统服务,满足生活的基本需求52- - - - - -54,58]。在短草草原,例如,有许多灌木和树木覆盖的损失干旱时期之后,从柴砍树36]。农业用地的快速转换和种植园可以改变放电从源头和温度制度导致进一步的下降或丧失的重要功能物种在河岸植被等一些重要的生态系统,溪流,湖泊,对下游干旱和洪水的影响(36,59,60]。或者,现有物种的生态系统功能可能被其他物种功能冗余或弹性较低环境扰动(59,60]。洪水调控从河岸植被和画廊森林生态系统服务可能受到攻击入侵的外来物种,以及物理和化学压力可能影响物种丰富度和功能冗余的重要功能与顺向物种对流域内的更广泛的生物多样性的影响。

3.3.2。年度的归一化植被指数之间的相关性和降水

从1998年到2012年的年平均降雨量为1200.63毫米,它显示一个整体减少趋势以每十年58.69毫米的速度。同时降水逐渐表现出降低的趋势,从南到北,降水记录最低的西北和东北年均约132毫米(图5 (b))。另一方面,最高的沉淀值被发现南南地区的年平均超过4200毫米。平均降水急剧下降,2004年又增加了从2004年到2012年,它减少了后再在此期间有大幅波动(图5 (d))。最高的年降水量为整个研究期间也发生在2012年恰逢全国广泛的洪水和流行病的传播在某些情况下(61年- - - - - -63年]。一般来说,降水表现出积极的趋势在植被地区总量的18.36%,其中只有0.47%是重要的(数据6 (b)和6 (d))。同样,降水表现出负面的变化约46.6%的植被区域,其中只有6.22%是重要的。虽然没有任何变化的地区降雨量占约35.04%,无显著的地区降雨量的变化是最常见的,约占93.31%的研究领域。空间,区域降水表现出显著的增加趋势从2001年到2017年是坐落在东南边的乔斯高原高原,东北,西南地区。地区降水表现出显著的下降趋势主要是位于东北、东南,南南地区。均值之间的偏相关系数归一化植被指数和植被地区降水量为0.25,如图7 (b)。的面积比例的地区的NDVI与降水表现出正相关(< 0.05),和53.46%的面积比例的地区NDVI与降水呈负相关是9.26%。归一化植被指数被发现在所有土地覆盖与降雨量呈正相关。然而,更积极与降水农业景观为主,热带草原,河岸植被,比红树林萨赫勒地区的草原和森林植物(数字8 (b),8 (d))。这一发现是一致的研究表明在干旱和半干旱地区,水分是植被生长的主要调制器(可用性48,51,53,54,63年]。

虽然降雨与归一化植被指数呈正相关,然而,降雨量的减少趋势不是一个好一个植被生长和可能的一个主要原因redussscing一年一度的归一化植被指数的趋势。本研究的结果与研究[冲突14,20.,21]报道NDVI增加趋势由于增加降雨自1990年代。然而,我们的研究结果,同意研究[18,19]报道轻微但在植被活力显著下降。地区降水与NDVI降雨和归一化植被指数呈正相关趋势拒绝加班,这种关系表明在干旱地区气候导致的沙漠化(63年,64年,65年]。长期降水分析区域显示年降雨量减少的趋势,据报道,和1968年到2008年平均降雨向下位移的8.8%的长期均值(52,54]。以前的研究报道称,上世纪后期经验的低降雨量和干旱条件下,最后一个主要干旱困扰该地区上世纪末期发生在1982 - 1983和1991 - 1992年期间,分别为(18,52,54]。另外,大多数的报道在这一地区的干旱已与雨季开始和停止的降雨,导致大幅减少雨季的长度(52- - - - - -54]。

3.4。人为活动对植被的影响通过Landcover条件变化

大部分土地在尼日利亚农业或田园使用转换,和农业入侵对剩下的口袋构成巨大的威胁的自然景观32]。沙漠化、土壤肥力下降,水的数量和质量不足,挑战巨大腐蚀导致该国资源的过度使用和管理不善66年- - - - - -68年]。地区NDVI与降水呈正相关,降水量显著降低但归一化植被指数的长期趋势是减少当温度增加是反比关系暗示人类的参与,例如,过度放牧是草地,森林砍伐,以及城市化由于增加人口密度(67年,69年,70年]。威胁最严重的东南部和北部中心地带。尼日尔三角洲地区,拥有非洲最大的剩余大片红树林植被,是世界上第三大,是在令人担忧的威胁(32]。大部分西方的海岸线的退化是由于人类的影响,以及许多的屏障岛屿外的尼日尔三角洲正在被侵蚀。在中央部分的国家,高原周边地区乔斯已经剥夺了几十年。广泛的采矿活动也加速表和冲沟侵蚀形成的速率在乔斯高原地区(32,66年- - - - - -68年]。

几项研究已经研究了人类活动对植被变化的影响在尼日利亚(25,32,57,61年]。例如,一个全国范围的研究(71年,72年)比较土地利用报道,一个额外的整个国家的9%(84073公里²)在18年期间受到农业生产从1978年到1995年。显示人为活动对归一化植被指数的影响,我们研究了从2001年到2017年土地利用变化的动力学研究中区域。研究中的主要土地利用类型面积稀树大草原,农业,萨赫勒地区的草原、林地、沼泽森林,和退化的森林,合计占76.44%,78.23%,和78.91%的该地区的总面积在2000年和2017年,分别(图9)。而农业用地显著增加从20%到40%以上在38年从1975年到2013年使它最大的土地覆盖类型(图9),森林和稀树大草原地区显著降低亏损率增加到2%每年在2000 - 2013年期间(69年]。从草原过渡到农业是最大的landcover变化的区域;一些较小的土地覆盖的变化类别也突出突出。高比率的变化都记录了种植园,开矿山,灌溉农业,和定居点,每年收益加速从1到2%在1975年到2000年之间,每年2 - 4百分比在2000 - 2013年期间69年]。

从2001年到2017年,整个地区的农业用地增加,而热带稀树草原和森林显著下降和年度最大NDVI为这两种土地利用类型表现出降低的趋势,表明人类活动由于大规模土地流转导致土地退化(图9)。除了减少降雨趋势,提高温度,这种负面趋势也可以解释为可怜的水土保持措施和减少边际土地上精耕细作导致粮食产量和生物量生产,从而减少在这些领域整体归一化植被指数。这是一致的51)报道,农业粮食生产一直在稳步下降在1980年和2003年之间在尼日利亚。这种情况雪上加霜贫困和人口快速增长为穷人依靠薪材转换和放牧使边际土地导致的恶性循环更严重的水土流失,荒漠化,和糟糕的收益,特别是在干旱地区(51,53]。因此,本研究的结果也在支持与著名的假设萨赫勒地区的干旱是anthropogenically诱导(25,26]。更广泛的影响,这包括环境恶化的可能性由于土壤肥力下降,水的数量和质量不足,巨大的挑战,侵蚀和沙漠化由于缺乏适当的管理。研究表明,增加水的需求和消费由于农业土地利用转换可能负面影响水文过程和生态系统健康72年- - - - - -77年]。

农业扩张的另一个主要的重要影响是增加径流、大气水需求构成,因为它不允许水渗透到地下水源,导致地下水资源的消耗,增加植被的压力,最终导致干旱。归一化植被指数下降的速度在2013年高于前一年可以在很大程度上归因于大量landcover改变发生在此期间(图10)。它可以得出的结论是,增加对农业和定居点的土地利用转换将在协同工作方式与气候和干燥升温的速度增加,在未来几年。它还将发挥重要影响的可持续性和相当大的变化对生态系统服务的多样性,本地和功能的组成、结构和发展该地区植物群落。

4所示。结论

在这项研究中,我们分析了植被的时空响应气候和土地利用因素从2001年到2017年在尼日利亚。我们也调查了人为landcover变化对植被变化的潜在影响在此期间通过合适的一堆远程sensing-based气候和土地利用协变量回归模型使用R软件包。年度最大归一化植被指数为0.42,每十年0.06的速度减少。大约27.4%的地区被发现在植被经历了重大的负面趋势,而只有0.34%表现出显著的增加植被活力。地表温度增加了0.75°C /十年的速度更高的利率在农业、稀树大草原,定居点,比森林和林地,河岸植被红树林植物。降水的速度也降低了58.69 mm /十年与更高的利率在农业稀树大草原,河岸植被,比红树林和萨赫勒地区的草原,森林,林地疣状赘生物。归一化植被指数负相关,温度在6 landcover类型包括稀树大草原,定居点,退化的森林,和萨赫勒地区的草原提供确认增加的速度砍伐森林导致土地退化在这些landcover类型。相反,相关性分析显示积极但疲弱的归一化植被指数和温度之间的联系在红树林,森林,林地疣状赘生物,这表明中等温度范围可以提高植被的生长在潮湿的地区。

虽然气候影响植被活力一直是公认的主要因素在这个地区,上个世纪的midpart据报道,当降雨量改变8.8%低于长期均值。然而,我们发现,气候与人为的landcover变化协同作用影响植被活动超过一半的整个的研究领域。森林砍伐,水土保持措施差,过度放牧,火干扰也很重要驱动因素导致植被变化和该地区的土地退化。该地区土地利用变化的动力学在一段时间内超过38年透露,从草原过渡到农业是最大的landcover变化的区域,显著增加从20%到40%以上在38年森林和稀树大草原地区显著降低亏损率增加到2%在2000 - 2013年期间每年。

整体变暖和干燥趋势经历了由国家近几十年来因此贫困的指标植被活动就是明证减少NDVI的趋势,并不是一个好的迹象水文过程和整体生态系统的健康。在此基础上,我们项目,植被活力将减少减少降雨和增加温度条件下特别是在干燥地区。更广泛的影响,这包括环境恶化的可能性由于土壤肥力下降,水的数量和质量不足,巨大的挑战,侵蚀和沙漠化。我们因此得出结论,增加土地利用转换不仅将增加全球变暖的速度和干燥几年也发挥重要影响的可持续性和相当大的变化对生态系统服务的多样性、组成、结构和发展本地和功能的植物群落。

地表温度的使用在本研究中特别有价值的强调地区NDVI变化发生由于气候和人为landcover变化之间的协同作用构成超过一半的研究领域。因此,我们的研究结果强调了实施土地利用政策的重要性,占空间协同变化气候和土地流转过程的关系之间的关系影响植被变化在热带潮湿和半干旱环境。然而,包含其他生物物理因素如土壤特性和地形属性的分析框架可以提高结果的准确性和有效性更好的生态系统管理。

数据可用性

图像用于支持本研究的发现可以从相应的作者。额外的数据集从之前的研究中也提到了在相关地方文本引用。

信息披露

作者宣称,这手稿没有得到具体的资金但作为工作的一部分,作者执行自由州的大学。用人单位没有参与稿件写作,编辑,批准或决定出版的手稿。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Kayode Adepoju收集和组织数据并进行分析。所有作者阅读、修改和批准最终的手稿。

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