何慧娟，卓　靜，王　娟，董金芳，權(quán)文婷

陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心，西安　710014

?

陜西省退耕還林植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的變化關(guān)系

何慧娟*，卓靜，王娟，董金芳，權(quán)文婷

陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心，西安710014

摘要:使用MODIS-NDVI數(shù)據(jù)和氣象站點(diǎn)資料，通過GIS遙感技術(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法，分析了陜西省退耕還林后(2000—2012年)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的時空變化規(guī)律及兩者變化的關(guān)系。結(jié)果表明，陜西省植被覆蓋度和濕潤指數(shù)都呈現(xiàn)由南向北遞減的分布規(guī)律并且有明顯的季節(jié)變化特征。2000—2012年，陜西省植被覆蓋度在波動中呈現(xiàn)大幅增加的趨勢，陜北地區(qū)增加最為顯著，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，然而部分城市周邊地區(qū)植被有退化的跡象。2000—2012年濕潤指數(shù)年際變化波動較大，有上升的趨勢，陜南地區(qū)增加顯著?？臻g分布上隨著植被覆蓋度的增加濕潤指數(shù)呈指數(shù)變化趨勢，相關(guān)性與植被覆蓋度面積取值范圍有關(guān)，范圍取值越大相關(guān)系數(shù)越高。植被覆蓋度的年際變化受到氣候和人為因素影響，陜南地區(qū)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的相關(guān)性較顯著，而受到人為影響比較明顯的陜北、關(guān)中地區(qū)相關(guān)性不顯著。

關(guān)鍵詞:植被覆蓋度;濕潤指數(shù);退耕還林;陜西省

何慧娟，卓靜，王娟，董金芳，權(quán)文婷.陜西省退耕還林植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的變化關(guān)系.生態(tài)學(xué)報，2016，36(2): 439-447.

He H J，Zhuo J，Wang J，Dong J F，Quan W T.Relationship between fractional vegetation cover and humidity index after returning farmland to forest in Shaanxi Province.Acta Ecologica Sinica，2016，36(2): 439-447.

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系土壤、陸地水體和大氣之間能量交換、水分循環(huán)和生物化學(xué)循環(huán)過程的紐帶。氣候因素是植物生長發(fā)育必要的環(huán)境因子，對植物生長和物候等具有重要影響［1］。植被變化會使地表反照率、粗糙度及土壤濕度等產(chǎn)生變化［2-3］，從而影響地表能量和水汽收支平衡［4］。當(dāng)前，氣候變化成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，IPCC的最新評估報告指出氣候變暖是非常明確的，2003—2012年平均溫度上升了0.78℃［5］。因此，作為對氣候有調(diào)節(jié)作用的植被變化及其與氣候變化的關(guān)系的研究為應(yīng)對全球氣候變化提供了重要理論依據(jù)，成為全球變化研究的主要內(nèi)容之一［6］。

近年來，隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，大范圍快速監(jiān)測植被成為可能，植被與氣候兩者之間相互作用的研究日益增多。多數(shù)研究［7-11］顯示植被變化與氣候環(huán)境特別是水熱條件相關(guān)性顯著，氣候是影響植被生長的決定性因素，但是植被與氣候的相關(guān)性會由于研究使用的數(shù)據(jù)、時間、區(qū)域、方法等的不同，研究結(jié)果存在一定的差異。對于陜西地區(qū)的研究來說，人為因素的影響也是影響植被變化的主要原因［12-16］，自1999年退耕還林工程開始以來，陜西地區(qū)日益惡劣的生態(tài)環(huán)境得到緩解。因此本文將專門針對陜西省開展退耕還林工程后(2000—2012年)植被與氣候的變化進(jìn)行探討，利用MODIS的歸一化植被指數(shù)(NDVI)數(shù)據(jù)分析陜西省植被覆蓋度變化，并且將濕潤指數(shù)作為反映區(qū)域干濕程度以及水熱平衡狀況的氣候指標(biāo)，分析植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的時空變化關(guān)系。

1研究區(qū)域介紹

陜西省位于我國西北內(nèi)陸地區(qū)，31°42'—39°35'N、105°29'—111°15'E之間。研究區(qū)域南北狹長，地形多樣，大小河流交錯，氣候自然環(huán)境復(fù)雜。根據(jù)陜西省地勢特點(diǎn)可將陜西省分為三大自然區(qū)域(圖1):陜北，地處陜西北部高原，海拔900—1500 m，約占陜西省土地面積的45％，最北部為毛烏素沙漠南緣，向南為黃土高原丘陵溝壑區(qū)，最南端有黃龍山和子午嶺，區(qū)域氣候干旱少雨，是退耕還林工程重點(diǎn)區(qū)域;關(guān)中，地處陜西中部平原，海拔300—800 m，約占全省土地面積的19％，關(guān)中盆地是由河流沖積和黃土堆積形成，地勢平坦土地肥沃，是陜西省主要的糧食產(chǎn)區(qū);陜南，地處秦巴山區(qū)，海拔1000—3700 m，約占全省土地面積的36％，氣候濕潤多雨。

圖1　陜西省地形和氣象站點(diǎn)分布圖Fig.1 Topography and meterological stations in Shaanxi Province

2數(shù)據(jù)與方法

2.1植被覆蓋度計(jì)算

衛(wèi)星遙感資料選取美國NASA LP DAAC(Land Processes Distributed Active Archive Center)提供的2000—2012年16 d合成MODIS植被指數(shù)產(chǎn)品(MOD13Q1)，空間分辨率為250 m，陜西地區(qū)軌道號是h26v05和h27v05。數(shù)據(jù)在MODLAND提供的MRT(MODIS REPROJECTION TOOL)工具中提取了NDVI數(shù)據(jù)，并對h26v05和h27v05兩區(qū)圖像進(jìn)行拼接，轉(zhuǎn)換為等經(jīng)緯度坐標(biāo)投影，基準(zhǔn)面為WGS-84坐標(biāo)系。為了反映1年中植被生長最好的狀況，利用最大值合成法(MVC)對各年NDVI進(jìn)行最大值合成。

植被覆蓋度(fractional vegetation coverage，F(xiàn)VC)的計(jì)算使用混合像元分解模型中最常用的線性像元二分模型，模型假設(shè)一個像元由土壤和植被兩部分組成，混合像元的植被指數(shù)值(NDVI)為兩部分植被指數(shù)值的加權(quán)平均和，權(quán)重為各部分在像元中的面積比例［17］?；谶b感數(shù)據(jù)的線性像元二分模型適用于區(qū)域植被恢復(fù)效果方面的評估，監(jiān)測結(jié)果與地面調(diào)查數(shù)據(jù)呈極顯著相關(guān)［18］。計(jì)算中采用研究區(qū)域NDVI最大值作為純植被像元的植被指數(shù)值，NDVI最小值作為純土壤像元的植被指數(shù)值，公式為:

計(jì)算2000—2012年NDVI最大值圖像，在NDVI最大值圖像頻率累積表上取累積頻率為0.5％的NDVI值為NDVImin，取累積頻率為99.5％的NDVI值為NDVImax，16 df計(jì)算時NDVI采用16 d合成值，年f計(jì)算時NDVI采用年最大值合成法合成值，最終得到不同時相的植被覆蓋度灰度圖。

2.2濕潤指數(shù)計(jì)算

濕潤指數(shù)(HI)能較客觀地反映某一地區(qū)的水熱平衡狀況，是降水量與潛在蒸散量之比，是判斷某一地區(qū)氣候干濕程度的指標(biāo)［19］。年濕潤指數(shù)的計(jì)算方法為HI=Ra/∑ETi，式中Ra年是降水量(mm)，∑ETi是年潛在蒸散量(mm)之和。為了與植被覆蓋度數(shù)據(jù)對應(yīng)，計(jì)算了16 d濕潤指數(shù)HIi= Rai/ETi，Rai為16 d降水(mm)，ETi為16 d潛在蒸散量(mm)，計(jì)算采用動力學(xué)模型的改進(jìn)形式，此方法適合于中國濕潤與半濕潤地區(qū)土壤水分狀況［20］，公式為:

式中，i是日期編號(全年23個時段)，Pi是平均氣壓(mb)，ti是平均氣溫(℃)，di是天數(shù)(前22個時段值取16，最后一個時段值取13，閏年值取14)，Ui是在10—12 m高度處觀測的平均風(fēng)速(m/s)，woi是在溫度為ti時的飽和水汽壓(×133.3224 Pa)，而hi是平均相對濕度。

HI＜1時，表示大氣降水少于植被生理過程需水量;當(dāng)HI=1時，表示該區(qū)域大氣降水與植被生理需水達(dá)到平衡;當(dāng)HI＞1時，表示大氣降水大于植被生理過程需水量，降水條件不成為當(dāng)?shù)刂脖簧硇杷南拗埔蜃樱?9］。

氣象數(shù)據(jù)來源于陜西省氣象局信息中心，數(shù)據(jù)集為2000—2012年降水、氣溫、氣壓、相對濕度、風(fēng)速等氣象要素日值數(shù)據(jù)集，站點(diǎn)為96個，氣象站點(diǎn)分布如圖1所示。氣象數(shù)據(jù)的空間插值方法使用ArcGIS里提供的克里格插值(Kriging)方法進(jìn)行站點(diǎn)的插值。

2.3分析方法

變化趨勢的分析是利用最小二乘法擬和線性回歸方程的方法，得到植被覆蓋度和濕潤指數(shù)隨時間變化的傾向率，公式為:

式中，b為線性傾向率，x為年植被覆蓋度或年濕潤指數(shù)，t為年，n為計(jì)算的年次。當(dāng)b＞0時，隨時間t的增加，x呈上升趨勢;當(dāng)b＜0時，隨時間t的增加，x呈下降趨勢。b值大小反映了變量上升或下降的速率，即表示上升或下降趨勢的快慢。采用相關(guān)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行趨勢顯著性檢驗(yàn)。

利用相關(guān)系數(shù)反映兩個變量之間相關(guān)關(guān)系的密切程度，公式為:

式中，r為相關(guān)系數(shù)，x、y為植被覆蓋度和濕潤指數(shù)，n為計(jì)算的年次。當(dāng)r＞0時，兩個變量呈正相關(guān)，即一個變量增加時另一個變量也增加;當(dāng)r＜0時，兩個變量呈負(fù)相關(guān)，即一個變量增加時另一個變量減小。r值大小反映了兩個變量的相關(guān)程度，絕對值越大相關(guān)程度越密切。

相關(guān)系數(shù)需要進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)為: P＞0.1為沒有通過顯著性檢驗(yàn)，稱為不顯著; P=0.1為顯著性檢驗(yàn)的最低標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)P≤0.1、0.05、0.01、0.001時，分別稱為達(dá)到顯著、較顯著、很顯著、極顯著水平。

3結(jié)果分析

3.1 2000—2012年植被覆蓋度變化

從年內(nèi)植被覆蓋度變化趨勢來看(圖2)，陜西省植被覆蓋度呈雙峰分布趨勢，最大值在夏季8月底左右(第225—240天)。2—10月(第97—304天)在植被的生長季，植被覆蓋度變化明顯。在冬季，植被覆蓋度較低。不同地區(qū)年內(nèi)植被覆蓋度變化不太相同，陜北地區(qū)植被覆蓋度全年較低，植被開始明顯變化的時間較晚，陜南地區(qū)植被覆蓋度全年較高，植被覆蓋度開始明顯變化的時間較早，說明陜南植被生長期長于陜北。關(guān)中地區(qū)年內(nèi)植被覆蓋度變化呈明顯的雙峰型，這是由于關(guān)中地區(qū)是陜西糧食主產(chǎn)區(qū)，為一年兩熟作物，6月小麥?zhǔn)崭钍沟眠@一時期植被覆蓋度突然下降。

植被覆蓋度年際變化來看(圖3)，2000—2012年，陜西省植被覆蓋度在波動中呈現(xiàn)大幅增加的趨勢，具體統(tǒng)計(jì)值列于表1。2000—2012年全省植被覆蓋度多年平均值為65.55％，2000年56.92％，2012年增加到71.42％，變化傾向率為1.084，通過相關(guān)系數(shù)0.001的顯著性檢驗(yàn)，呈極顯著的增加趨勢。陜北地區(qū)植被覆蓋度增加最為明顯，由2000年的27.37％上升至2012年的53.14％，變化傾向率為1.778;關(guān)中地區(qū)次之，植被覆蓋度由68.40％增加到76.96％，變化傾向率為0.748;陜南地區(qū)增加最小，2000年為83.06％，2012年為89.03％，變化傾向率為0.568。

從植被覆蓋度空間分布圖(圖4)可以看到，2000—2012年平均植被覆蓋度呈現(xiàn)出由南向北遞減的條帶性分布規(guī)律。其中陜南地區(qū)植被覆蓋度最高，其次是關(guān)中地區(qū)和陜北的黃龍山、子午嶺，延安市以北地區(qū)植被覆蓋度最低。全省植被覆蓋度整體呈增加趨勢，陜北黃土高原退耕還林區(qū)增加極顯著，渭河北部及秦巴山區(qū)增加也很顯著，說明生態(tài)環(huán)境治理工程在陜西成效明顯，陜西省生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。但是值得注意的是，在關(guān)中渭河流域部分區(qū)域植被有極顯著的退化跡象，而這一現(xiàn)象主要出現(xiàn)在城市周邊地區(qū)，西安咸陽交界地區(qū)尤為突出(圖5，圖6)。

圖2　陜西省植被覆蓋度年內(nèi)16d最大值變化Fig.2 Every 16 days changes of FVC(fractional vegetation coverage)in Shaanxi Province

圖3　陜西省植被覆蓋度年際變化Fig.3 Interannual changes of FVC in Shaanxi Province

表1　2000—2012年陜西省不同區(qū)域植被覆蓋度平均值及變化傾向率Table 1 Averages and change rates of FVC(fractional vegetation coverage)during 2000—2012 over different areas

圖4　陜西省近13年植被覆蓋度平均值Fig.4 Average of FVC during 2000—2012 over Shaanxi Province

圖5　2000—2012年植被覆蓋度變化傾向率Fig.5 Change rate of FVC during 2000—2012 over Shaanxi Province

圖6　2000—2012年植被覆蓋度變化顯著性Fig.6　Significant of change in FVC during 2000—2012 over Shaanxi Province

3.2 2000—2012年濕潤指數(shù)變化

從濕潤指數(shù)年內(nèi)變化來看(圖7)。陜西省濕潤指數(shù)年內(nèi)變化波動較大，夏秋濕潤指數(shù)最高，極大值出現(xiàn)在夏末秋初(第257—272天)，這與陜西省的降水量密切相關(guān)，陜西省降水多集中在夏秋兩季，因此濕潤指數(shù)在此時也較高。不同區(qū)域來看，變化趨勢全省基本一致，陜南濕潤指數(shù)全年最高，關(guān)中次之，陜北最低，這也與降水的空間分布有關(guān)，降水在陜南充足，在陜北缺乏。

2000—2012年濕潤指數(shù)年際變化波動較大，有上升的趨勢但不顯著(圖8)，具體統(tǒng)計(jì)值列于表2。2000—2012年全省濕潤指數(shù)多年平均值為1.03，2000年為0.81，2012年增加到1.01，變化傾向率為0.027，沒有通過顯著性檢驗(yàn)。陜南地區(qū)濕潤指數(shù)增加趨勢顯著，由2000年的1.37上升至2012年的1.57，變化傾向率為0.054;陜北、關(guān)中地區(qū)濕潤指數(shù)也有增加趨勢，但不顯著。

從空間分布圖(圖9)可以看到: 2000—2012年平均濕潤指數(shù)由南向北遞減。陜南地區(qū)濕潤指數(shù)整體大于1，說明陜南秦巴山脈地區(qū)屬于濕潤地區(qū)，降水能滿足植被生理過程需水量。過了秦嶺關(guān)中地區(qū)向北至陜北延安地區(qū)濕潤指數(shù)逐漸降低，值在0.65—1之間，說明降水已經(jīng)不能滿足植被生理過程需水量，為偏旱地區(qū)。陜北榆林地區(qū)，濕潤指數(shù)小于0.5，說明這一地區(qū)干旱程度比較嚴(yán)重。從濕潤指數(shù)變化趨勢來看(圖10，圖11)來看2000—2012年濕潤指數(shù)總體呈增加趨勢，但大部分區(qū)域增加趨勢不顯著，只有在陜南和關(guān)中西部的局部地區(qū)較為顯著。

圖7　陜西省濕潤指數(shù)年內(nèi)16d平均值變化Fig.7　Every 16 days changes of HI(humidity index)in Shaanxi Province

圖8　陜西省濕潤指數(shù)年際變化Fig.8 Interannual changes of HI in Shaanxi Province

3.3 2000—2012年植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的關(guān)系

從上面的分析可以看到植被覆蓋度和濕潤指數(shù)的時空變化有一定的相似性，兩者都有季節(jié)變化規(guī)律，冬季低夏季高，空間分布也較一致，由南向北遞減。因此這一節(jié)將進(jìn)一步分析兩者的相關(guān)關(guān)系。

表2　2000—2012年陜西省不同區(qū)域濕潤指數(shù)平均值及線性回歸方程傾向率Table 2 Averages and change rates of HI(humidity index)during 2000—2012 over different areas

圖9　陜西省近13年濕潤指數(shù)平均值Fig.9 Average of HI during 2000—2012 over Shaanxi Province

圖10　2000—2012年濕潤指數(shù)變化傾向率Fig.10 Change rate of HI over Shaanxi Province

從植被覆蓋度與濕潤指數(shù)96個站點(diǎn)散點(diǎn)圖可以看到(圖12)，隨著植被覆蓋度的增加濕潤指數(shù)呈指數(shù)變化，并且回歸方程擬合的相關(guān)系數(shù)很高，通過了0.001的信度檢驗(yàn)。說明植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的空間分布較為一致，植被生長所需的水熱條件決定了植被的空間分布狀況。

進(jìn)一步分析濕潤指數(shù)與植被覆蓋度的空間相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，站點(diǎn)濕潤指數(shù)與植被覆蓋度的相關(guān)性與植被覆蓋度面積取值范圍有關(guān)。求得站點(diǎn)所在點(diǎn)像元，以及以站點(diǎn)為中心3×3個、9×9個、27×27個、81×81個像元數(shù)范圍的植被覆蓋度平均值。計(jì)算站點(diǎn)濕潤指數(shù)與植被覆蓋度平均值的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示(表3):范圍取值越大相關(guān)系數(shù)越高，81×81個范圍13a平均植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的空間相關(guān)系數(shù)最高達(dá)0.729。這說明氣候?qū)χ脖坏挠绊懗叨容^大，或者是當(dāng)較大范圍的植被覆蓋改變時對氣候產(chǎn)生影響較明顯。

再來看兩者時間變化的相關(guān)關(guān)系，2000—2012年16 d變化的相關(guān)系數(shù)顯示(表4)，全省各地區(qū)相關(guān)系數(shù)都很高，呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，這是由于兩者都有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，植被生長受到水熱條件的控制，在氣溫升高降水增多的時節(jié)，利于植被生長，植被覆蓋度就高，因此16 d變化相關(guān)系數(shù)較高。而在關(guān)中地區(qū)，土地利用以一年兩熟的作物為主，植被覆蓋度的年內(nèi)變化與人為因素有一定的關(guān)系，因此關(guān)中地區(qū)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的16 d變化相關(guān)系數(shù)要低于陜北和陜南地區(qū)。

圖11　2000—2012年濕潤指數(shù)變化顯著性Fig.11 Significant of change in HI over Shaanxi Province

圖12　植被覆蓋度與濕潤指數(shù)散點(diǎn)圖Fig.12 Relationship between FVC and HI

兩者年際變化相關(guān)系數(shù)全省較低(表4)，沒有通過顯著性檢驗(yàn)，只有在陜南地區(qū)較顯著。從植被覆蓋度變化的分析可以看到，陜北、關(guān)中地區(qū)植被覆蓋度的變化都與人為因素有關(guān):陜北地區(qū)是退耕還林工程的重點(diǎn)區(qū)域，使得陜北植被覆蓋度增加極顯著;而在關(guān)中地區(qū)城市的不斷擴(kuò)張使得周邊植被覆蓋度極顯著減小。因此陜北、關(guān)中地區(qū)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的相關(guān)關(guān)系自然很小。在陜南植被覆蓋度變化人為影響較小，植被覆蓋度的年際波動隨著氣候變化而變化，因而陜南地區(qū)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的相關(guān)系數(shù)較高。

4結(jié)論與討論

(1)13a平均植被覆蓋度呈現(xiàn)出由南向北遞減的條帶性分布規(guī)律，其中陜南地區(qū)植被覆蓋度最高，其次是關(guān)中地區(qū)和陜北的黃龍山、子午嶺，延安市以北地區(qū)植被覆蓋度最低。植被覆蓋度有明顯的季節(jié)變化差異，8月達(dá)到最大值。2000—2012年陜西省植被覆蓋度在波動中呈現(xiàn)極顯著的增加趨勢，全省平均增加了14.5％，變化傾向率為1.084。陜北地區(qū)增加最為顯著，增加了25.77％，變化傾向率為1.778。部分城市周邊地區(qū)植被有退化的跡象，西安咸陽交界地區(qū)尤為突出。

(2)13a平均濕潤指數(shù)由南向北遞減，陜南地區(qū)屬于濕潤區(qū)，過了關(guān)中至陜北延安地區(qū)為偏旱區(qū)，陜北榆林地區(qū)干旱程度較嚴(yán)重。濕潤指數(shù)也有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，夏末秋初達(dá)到最大值。2000—2012年，陜西省濕潤指數(shù)年際變化波動較大，有上升的趨勢但不顯著，全省濕潤指數(shù)變化傾向率為0.027。陜南地區(qū)增加顯著，變化傾向率為0.054。

(3)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的空間相關(guān)關(guān)系極顯著，隨著植被覆蓋度的增加濕潤指數(shù)呈指數(shù)變化趨勢，相關(guān)性與植被覆蓋度面積取值范圍有關(guān)，范圍取值越大相關(guān)系數(shù)越高。植被生長受到水熱條件的影響，16 d植被覆蓋度變化與濕潤指數(shù)的相關(guān)性極顯著。植被覆蓋度的年際變化受到氣候和人為因素影響，陜南地區(qū)植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的相關(guān)性較顯著，而受到人為影響比較明顯的陜北、關(guān)中地區(qū)相關(guān)性不顯著。

研究過程中可以看到，陜西省植被覆蓋度都有不同程度的提高，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。但還應(yīng)該注意到在城市周邊地區(qū)植被覆蓋度有下降的現(xiàn)象，這一信息警示人們在城市發(fā)展的同時也應(yīng)該注意與周邊生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。另外從植被覆蓋度與濕潤指數(shù)的相關(guān)關(guān)系可以看到，植被的時空分布與氣候條件關(guān)系密切，退耕還林工程建設(shè)需要遵照氣候變化這一規(guī)律，合理的植樹造林，才能使退耕還林工程的成果鞏固。

表3　植被覆蓋度取不同像元范圍平均值時與濕潤指數(shù)的空間相關(guān)系數(shù)Table 3 Spatial correlation coefficients between HI and FVC in different range

表4　植被覆蓋度與濕潤指數(shù)時間變化的相關(guān)關(guān)系Table 4 Temporal correlation coefficients between HI and FVC

參考文獻(xiàn)(References):

［1］張遠(yuǎn)東，張笑鶴，劉世榮.西南地區(qū)不同植被類型歸一化植被指數(shù)與氣候因子的相關(guān)分析.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011，22(2): 323-330.

［2］Sellers P J.Biophysical models of land surface processes//Trenberth K E，ed.Climate System Modeling.Cambridge: Cambridge University Press，1992: 451-490.

［3］Lean J，Rowntree P R.Understanding the sensitivity of a GCM simulation of Amazonian deforestation to the specification of vegetation and soil characteristics.Journal of Climate，1997，10(6): 1216-1235.

［4］Zhang H，Henderson-Sellers A，McGuffie K.Impacts of tropical deforestation.PartⅡ: The role of large-scale dynamics.Journal of Climate，1996，9(10): 2498-2521.

［5］IPCC.Working GroupⅠContribution to the IPCC Fifth Assessment Report(AR5).Climate Change 2013: The Physical Science Basis.Final Draft Underlying Scientific-Technical Assessment.Stockholm，Sweden: IPCC，2013.

［6］Pettorelli N，Vik J O，Mysterud A，Gaillard J M，Tucker C J，Stenseth N C.Using the satellite-derived NDVI to assess ecological responses to environmental change.Trends in Ecology＆Evolution，2005，20(9): 503-510.

［7］劉憲鋒，任志遠(yuǎn).西北地區(qū)植被覆蓋變化及其與氣候因子的關(guān)系.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45(10): 1954-1963.

［8］劉洋，呂一河，鄭海峰，陳利頂.用回歸樹模型分析陜北黃土丘陵溝壑區(qū)氣候因子對NDVI變異的影響.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21(5): 1153-1158.

［9］孫智輝，劉志超，雷延鵬，曹雪梅.延安北部丘陵溝壑區(qū)植被指數(shù)變化及其與氣候的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報，2010，30(2): 533-540.

［10］李輝霞，劉國華，傅伯杰.基于NDVI的三江源地區(qū)植被生長對氣候變化和人類活動的響應(yīng)研究.生態(tài)學(xué)報，2011，31(19): 5495-5504.

［11］李軍媛，晏利斌，程志剛.陜西省植被時空演變特征及其對氣候變化的響應(yīng).中國水土保持，2011，(6): 29-31.

［12］周洪建，王靜愛，岳耀杰，李睿.人類活動對植被退化/恢復(fù)影響的空間格局——以陜西省為例.生態(tài)學(xué)報，2009，29(9): 4847-4856.

［13］楊延征，趙鵬祥，郝紅科，常鳴.基于SPOT-VGT NDVI的陜北植被覆蓋時空變化.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23(7): 1897-1903.

［14］李雙雙，延軍平，萬佳.近10年陜甘寧黃土高原區(qū)植被覆蓋時空變化特征.地理學(xué)報，2010，67(7): 960-970.

［15］宋富強(qiáng)，邢開雄，劉陽，劉志超，康慕誼.基于MODIS/NDVI的陜北地區(qū)植被動態(tài)監(jiān)測與評價.生態(tài)學(xué)報，2011，31(2): 354-363.

［16］孫智輝，雷延鵬，卓靜，曹雪梅，劉志超，李登科.延安北部丘陵溝壑區(qū)退耕還林(草)成效的遙感監(jiān)測.生態(tài)學(xué)報，2010，30(23): 6555-6562.

［17］Quarmby N A，Townshend J R G，Settle J J，White K H，Milnes M，Hindle T L，Silleos N.Linear mixture modeling applied to AHVRR data for crop area estimation.International Journal of Remote Sensing，1992，13(3): 415-425.

［18］王朗，傅伯杰，呂一河，曾源.生態(tài)恢復(fù)背景下陜北地區(qū)植被覆蓋的時空變化.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21(8): 2109-2116.

［19］中國氣象局.生態(tài)質(zhì)量氣象評價規(guī)范.北京:中國氣象局，2005.

［20］劉多森，汪樅生.可能蒸散量動力學(xué)模型的改進(jìn)及其對辨識土壤水分狀況的意義.土壤學(xué)報，1996，33(1): 21-27.

Relationship between fractional vegetation cover and humidity index after returning farmland to forest in Shaanxi Province

HE Huijuan*，ZHUO Jing，WANG Juan，DONG Jinfang，QUAN Wenting
Shaanxi Remote-Sensing Information Center for Agriculture，Xi'an 710014，China

Abstract:Vegetation is an important part of a terrestrial ecosystem，and climate condition determines the growth and development of plants.At the same time，vegetation also has a regulatory role on climate.Since 1999，a project to return farmland to forest has been ongoing in Shaanxi Province，leading to the mitigation of the deterioration in the local ecological environment.Therefore，an analysis of the vegetation and climate conditions in Shaanxi Province，as well as a study of the changed relations between the two，may provide an important theoretical basis for response to global climate changes，and should improve the further development of ecological environment construction in Shaanxi Province.In this study，MODISNDVI data were used to calculate the fractional vegetation cover，and the humidity index was taken as the climate indicator in order to reflect the degree of regional dryness and wetness，and the hydrothermal balance status.In addition，GIS and remote sensing technology and mathematical statistics were used to analyze the spatiotemporal variation laws and the changed relations between fractional vegetation cover and humidity index after returning farmland to forest in Shaanxi Province(2000—2012).The following observations were made: 1)The fractional vegetation cover in Shaanxi declined from south to north，and the fractional vegetation cover in southern Shaanxi was the highest，followed by those in the Guanzhong region，Huanglong Mountain and Ziwu Mountain，whereas in the north，the Yan'an region was the lowest.The fractional vegetation cover showed clear seasonal variations，reaching a peak in August.From 2000 to 2012，the fractional vegetation cover in Shaanxi Province showed an extremely significant increasing trend in volatility，and this was most significant in northernbook=515,ebook=243Shaanxi.Vegetation degradation occurred within the vicinity of some cities，especially on the border between Xi'an and Xianyang.2)The spatial distribution of the humidity index was similar to the fractional vegetation cover，which also decreased from south to north.The southern Shaanxi region is a wet area，the area from Guanzhong to Yan'an in northern Shannxi is a relatively arid region，and Yulin has the highest drought levels.The humidity index also showed clear seasonal changes，and was at its highest in late summer and early autumn.From 2000 to 2012，the humidity index for Shaanxi Province had larger inter-annual fluctuations.The index for southern Shaanxi showed a clear rising trend，while those in the other areas had insignificant rising trends.3)The fractional vegetation cover and humidity index showed an extremely significant spatial correlation.The humidity index showed an exponentially increasing trend as fractional vegetation cover rose.This correlation was related to the area of average fractional vegetation cover，i.e.the higher the area value is，the greater the correlation coefficient will be.Vegetation growth was influenced by hydrothermal conditions，and the 16 d fractional vegetation cover changes had an extremely significant correlation with humidity index.The inter-annual variability for fractional vegetation cover was also affected by climate and human factors.The correlation between fractional vegetation cover and humidity index was significant in southern Shaanxi，but insignificant in northern Shaanxi and Guanzhong，despite the fact that they have relatively significant human influences.

Key Words:fractional vegetation cover; humid index; returning farmland to forest; Shaanxi Province

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: 393621703@ qq.com

收稿日期:2014-03-12;網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-06-10

基金項(xiàng)目:陜西省氣象局科技創(chuàng)新基金計(jì)劃項(xiàng)目(2014M-14)

DOI:10.5846/stxb201403120433