胡春艷,衛(wèi) 偉,王曉峰,陳利頂,陳曉妮,季元祖
(1.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085;2.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西 西安 710054;3.甘肅省退耕還林工程建設(shè)辦公室,甘肅 蘭州 730030;4.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院,甘肅 蘭州 730020)
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甘肅省植被覆蓋變化及其對(duì)退耕還林工程的響應(yīng)
胡春艷1,2,衛(wèi)偉1①,王曉峰2,陳利頂1,陳曉妮3,季元祖4
(1.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100085;2.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西 西安710054;3.甘肅省退耕還林工程建設(shè)辦公室,甘肅 蘭州730030;4.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院,甘肅 蘭州730020)
摘要:利用2000—2015年MODIS-NDVI數(shù)據(jù),基于遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù),采用像元二分法和一元線性回歸分析法,定量探討了甘肅省近16 a植被覆蓋的時(shí)空變化特征,并在此基礎(chǔ)上評(píng)估退耕還林面積與植被覆蓋的相互關(guān)系。結(jié)果表明:(1)2000—2015年甘肅省年均歸一化植被指數(shù)(NDVI)值呈增加趨勢(shì),年增長(zhǎng)速率為0.43%,說明甘肅省植被覆蓋總體呈改善態(tài)勢(shì)。(2)16 a間,全省植被覆蓋雖有局部惡化趨勢(shì),但改善區(qū)域面積遠(yuǎn)大于植被退化區(qū)域。其中,明顯改善、中度改善和輕微改善區(qū)域面積分別占總面積的20.62%、14.67%和33.05%,退化區(qū)域面積僅占2.87%。(3)總體上,甘肅省植被覆蓋度仍然較低,全省16 a平均植被覆蓋度為50.98%,低、中低植被覆蓋區(qū)面積占總面積的50%以上,且分布不均,其中東南地區(qū)平均植被覆蓋度最高,為75.43%,中部次之,為47.84%,西北最低,只有31.77%,空間差異顯著。(4)退耕還林面積能較好地解釋植被覆蓋度的變化。退耕還林工程集中區(qū)即黃河以東地區(qū)累計(jì)退耕還林面積與2000—2015年年均植被覆蓋度明顯相關(guān),其決定系數(shù)R2為0.721 8。
關(guān)鍵詞:退耕還林工程;甘肅??;植被覆蓋;像元二分法;時(shí)空變異
退耕還林工程是我國(guó)乃至世界上投資最大、政策性最強(qiáng)、涉及面最廣和群眾參與程度最高的一項(xiàng)重大生態(tài)工程,同時(shí)也是應(yīng)對(duì)環(huán)境變化和人類活動(dòng)干擾的重要措施之一[1],廣受國(guó)內(nèi)外關(guān)注[2-6]。以植被恢復(fù)為核心的生態(tài)建設(shè)及其效益研究已成為當(dāng)前生態(tài)學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)問題[7],大規(guī)模的植被恢復(fù)工程已顯著提高西部退耕區(qū)植被覆蓋率[8],從區(qū)域尺度定量分析植被恢復(fù)進(jìn)度,有利于準(zhǔn)確評(píng)估退耕還林工程所取得的實(shí)效,進(jìn)而為工程順利實(shí)施提供理論參考和科學(xué)依據(jù)[7]。
植被覆蓋時(shí)空變化是自然和人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果,尤其是人類活動(dòng)和區(qū)域政策影響日益加劇的今天,植被覆蓋變化更能深刻反映人類活動(dòng)的印記。目前,國(guó)內(nèi)外研究者立足不同時(shí)空尺度,利用歸一化植被指數(shù)(NDVI,INDV)對(duì)植被覆蓋的分布特征、時(shí)間變化規(guī)律及其與氣候變化和人類活動(dòng)間的關(guān)系進(jìn)行了大量研究與應(yīng)用[9-14]。其中,有關(guān)黃土高原植被覆蓋變化的研究成果較多。信忠保等[12]指出,自退耕還林政策大規(guī)模實(shí)施以來,黃土高原植被覆蓋度顯著提高;張慶寶等[13]發(fā)現(xiàn)自1999年大規(guī)模植被建設(shè)之后,黃土高原INDV年均值顯著增加,但植被覆蓋對(duì)氣候等自然因子的變化敏感度在降低,說明宏觀管理政策對(duì)植被覆蓋增加起到了促進(jìn)作用;SUN等[14]分析了植被覆蓋與氣候和人類活動(dòng)的關(guān)系,特別是退耕還林工程,結(jié)果發(fā)現(xiàn),工程實(shí)施以來植被覆蓋度增長(zhǎng)速率顯著提高。類似的研究有很多,結(jié)論也很相似,均是從宏觀角度很好地揭示了植被覆蓋變化及其與人類活動(dòng)的關(guān)系,并得出了有意義的結(jié)論。然而,從定量角度分析兩者關(guān)系的報(bào)道相對(duì)較少,不利于準(zhǔn)確評(píng)估退耕還林工程所取得的實(shí)效。隨著GIS和遙感技術(shù)的發(fā)展,與實(shí)際退耕還林?jǐn)?shù)據(jù)相結(jié)合、定量分析退耕還林工程對(duì)植被覆蓋度影響以及準(zhǔn)確評(píng)估工程所取得的實(shí)效顯得越來越重要,筆者將以此為切入點(diǎn)進(jìn)行研究。
甘肅省是我國(guó)水土流失嚴(yán)重的省份之一,也是我國(guó)沙漠化土地分布面積較大的省份之一,同時(shí)也是退耕還林(草)工程實(shí)施的重要區(qū)域。隨著人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響不斷加劇,定量評(píng)估該地區(qū)植被變化對(duì)重大生態(tài)工程的響應(yīng)特征,對(duì)于優(yōu)化和調(diào)整相關(guān)政策措施具有突出意義。筆者選用2000—2015年MODIS-NDVI數(shù)據(jù),應(yīng)用像元二分法,估算不同時(shí)期甘肅省的植被覆蓋度,分析植被的時(shí)空變化規(guī)律及其與退耕還林的關(guān)系,以期為甘肅省植被的定量評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供技術(shù)與理論支持,為客觀評(píng)價(jià)甘肅省退耕還林工程的生態(tài)效益提供科學(xué)依據(jù)。
1研究區(qū)概況
甘肅省(32°11′~42°57′ N,92°13′~108°46′ E)地處我國(guó)西北內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū),地形呈狹長(zhǎng)狀,地貌形態(tài)復(fù)雜,地勢(shì)自西南向東北傾斜,全省包括12個(gè)地級(jí)市和2個(gè)自治州,大致可劃分為隴南山地、隴東隴中黃土高原、甘南高原、河西走廊、祁連山地和北山山地6大區(qū)域,屬大陸性溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。自然植被東南部為森林和草地,西北部為荒漠草原。全省占地面積約為45.5萬km2,居全國(guó)第7位。山地多,平地少,山地和丘陵面積占全省土地總面積的78.2%。氣候干燥,氣溫日較差大,光照充足,太陽輻射強(qiáng)。年平均氣溫在0~14 ℃之間,由東南向西北降低。年均降水量約為300 mm,降水各地差異很大,自東南向西北減少,降水各季分配不勻,主要集中在6—9月。甘肅省是率先在全國(guó)開展退耕還林工程試點(diǎn)的省份之一,從1999年工程啟動(dòng)到2013年的14 a內(nèi),甘肅省共完成退耕還林工程建設(shè)任務(wù)189.69萬hm2,中央累計(jì)投入178億元。新一輪退耕還林工程實(shí)施期限為2014—2020年,實(shí)施對(duì)象主要為25°以上坡耕地和嚴(yán)重沙化耕地。
2資料與方法
2.1數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理
衛(wèi)星遙感資料來源于美國(guó)國(guó)家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA),其中NDVI 數(shù)據(jù)為2000—2015年16 d最大值合成Terra-MODIS L3級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù),空間分辨率為250 m,選取6—9月作為研究時(shí)段。該數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用Sin投影并已進(jìn)行去云、輻射校正和大氣校正等處理。
利用MRT(MODIS Reprojection Tools)軟件將MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和投影轉(zhuǎn)換,將HDF格式轉(zhuǎn)換為Tiff格式,并將Sin投影轉(zhuǎn)換為WGS84/Albers Equal Area Conic投影,同時(shí)完成圖像的空間拼接和重采樣。采用MVC合成法將6—9月8期NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行最大值合成,獲取年內(nèi)最大NDVI來表示當(dāng)年植被生長(zhǎng)最好的狀況。由于NDVI數(shù)據(jù)的像元初始值(digital number,ND,Dn)為-3 000~10 000[15],為了方便分析,利用ArcGIS 10.2柵格計(jì)算器,根據(jù)公式INDV=0.000 1Dn[16],將MODIS-NDVI的Dn值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的INDV值(-1~1),最后按照甘肅省行政邊界裁剪出研究區(qū)域數(shù)據(jù)。
1999—2014年甘肅省退耕還林統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來自甘肅省林業(yè)廳退耕還林工程建設(shè)辦公室。
2.2植被覆蓋度計(jì)算
植被覆蓋度(fractional vegetation coverage,FVC)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)1個(gè)像元由土壤和植被2個(gè)部分組成,混合像元的INDV值為2個(gè)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,其計(jì)算公式[17-18]如下:
INDV=INDV,veg×f+INDV,soil×(1-f)。
(1)
式(1)中,INDV,veg為植被覆蓋部分的INDV值;INDV,soil為土壤部分的INDV值;f為植被覆蓋度。根據(jù)式(1),f的計(jì)算公式如下:
在實(shí)際計(jì)算過程中,分別用生長(zhǎng)季內(nèi)植被INDV最大值(INDV,max)和最小值(INDV,min)代替INDV,veg和INDV,soil,則植被覆蓋度計(jì)算公式如下:
由于地域差異,植被覆蓋度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一,在參照相關(guān)研究成果[19-22]的基礎(chǔ)上,結(jié)合甘肅省特有的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn),將植被覆蓋度劃分為5個(gè)等級(jí):低植被覆蓋度[0,30%)、中低植被覆蓋度[30%,45%)、中植被覆蓋度[45%,60%)、中高植被覆蓋度[60%,75%)和高植被覆蓋度[75%,100%]。
2.3趨勢(shì)分析
利用一元線性回歸方程的斜率來模擬研究區(qū)域逐個(gè)柵格單元的變化趨勢(shì)[23-25],進(jìn)而可以反映一定時(shí)間序列植被覆蓋的變化趨勢(shì)和變化幅度,計(jì)算公式[26-27]如下:
在實(shí)際計(jì)算中,為了便于計(jì)算,對(duì)上述公式作如下改進(jìn):
n≥2。
(2)
式(2)中,n為研究階段的時(shí)長(zhǎng),a;INDV,i為第i年INDV值;S為像元INDV回歸方程的斜率,反映了研究期間植被覆蓋度的變化趨勢(shì)。若S>0,表示隨時(shí)間變化,植被指數(shù)升高,表明植被覆蓋度呈增加趨勢(shì),該值越大,植被覆蓋增加越明顯;若S<0,表明植被覆蓋度呈下降趨勢(shì);若S=0,表明植被覆蓋度完全沒有變化。
3結(jié)果與分析
3.1植被覆蓋空間分布特征
基于2000—2015年年均植被覆蓋度,計(jì)算16 a的平均值,獲得甘肅省植被覆蓋平均分布(圖1)。
圖1 甘肅省植被覆蓋空間分布
由圖1可知,甘肅省2000—2015年平均植被覆蓋度總體特征表現(xiàn)為東南高西北低,其中東南地區(qū)平均植被覆蓋度最高,中部次之,西北最低,空間差異明顯,全省16 a平均植被覆蓋度為50.98%,與陜西省多年(2000—2012年)平均植被覆蓋度(65.55%)[28]和吉林省2000—2007年平均植被覆蓋度(80.03%)[29]相比,甘肅省總體植被覆蓋度較低。東南地區(qū)16 a平均植被覆蓋度為75.43%,主要包括隴中黃土高原和隴南山地,隴中黃土高原是甘肅省實(shí)施退耕還林的重點(diǎn)地區(qū),平均植被覆蓋度為62.43%,隴南山地為秦嶺的西延部分,地形復(fù)雜,林地、草地面積較大,平均植被覆蓋度在75%以上;中部地區(qū)16 a平均植被覆蓋度為47.84%,主要包括蘭州市、平?jīng)鍪悬S河以西部分,武威市,金昌市及張掖市,植被覆蓋度空間差異較大,其中祁連山地和烏鞘嶺自然植被豐富,植被覆蓋度達(dá)75%以上,而靠近騰格里沙漠和巴丹吉林沙漠地區(qū),植被覆蓋度約為30%;西北地區(qū)在地理區(qū)域上屬大陸性干旱區(qū),常年高溫,降水少,植被類型以荒漠為主,16 a平均植被覆蓋度為31.77%。
對(duì)研究區(qū)16 a植被覆蓋度平均值分級(jí)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示:甘肅省低植被覆蓋區(qū)面積占研究區(qū)面積的26.07%,中低植被覆蓋區(qū)面積占27.03%,中植被覆蓋區(qū)面積占10.78%,中高植被覆蓋區(qū)面積占13.08%,高植被覆蓋區(qū)面積占23.04%。
3.2植被覆蓋變化及其趨勢(shì)特征
從INDV數(shù)據(jù)中提取每年INDV平均值來表征植被覆蓋的變化特征(圖2)。由圖2可知,近16 a甘肅省植被覆蓋整體呈上升趨勢(shì),但受到氣候和溫濕度等的影響,年際間也有波動(dòng)。2000年植被覆蓋最低,INDV年平均值為0.311 7,2012年植被覆蓋狀況最好,INDV年平均值為0.388 9,年增長(zhǎng)速率為0.43%,說明研究期間甘肅省植被覆蓋狀況得到了改善。
圖2 甘肅省植被覆蓋度(INDV)年際變化曲線及線性趨勢(shì)
根據(jù)趨勢(shì)分析算法,利用ArcGIS 10.2軟件對(duì)研究區(qū)進(jìn)行逐柵格趨勢(shì)分析,得到甘肅省近16 a的INDV變化趨勢(shì)的空間分布(圖3,表1),S分級(jí)參照已有研究[23,30-31]。
圖3 2000—2015年甘肅省INDV變化趨勢(shì)
由INDV趨勢(shì)分析結(jié)果可知,慶陽市、平?jīng)鍪兄胁亢蜄|南部、天水市大部分地區(qū)、定西市大部分地區(qū)、臨夏回族自治州部分地區(qū)以及蘭州市部分地區(qū)等,INDV的變化趨勢(shì)呈明顯上升趨勢(shì),說明16 a來這些區(qū)域的植被覆蓋得到了明顯改善,其他地區(qū)或有所改善或基本不變,只有較少地區(qū)植被覆蓋有所退化。其中,植被覆蓋得到改善的區(qū)域面積約占總面積的68.34%,明顯改善的區(qū)域面積占20.62%;基本不變區(qū)域面積約占28.79%;退化區(qū)域面積約占總面積的2.87%,且嚴(yán)重退化區(qū)在研究區(qū)分布極小,僅占整個(gè)區(qū)域面積的0.20%。
表1近16 a來甘肅省INDV變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Table 1Statistics of theINDVvariation trends of the past 10 years
INDV變化趨勢(shì)變化程度面積比例/%S≤-0.009嚴(yán)重退化0.20-0.0090.009明顯改善20.62
S為像元INDV回歸方程的斜率。
3.3退耕還林工程時(shí)空分布及其變化特征
對(duì)甘肅省及各市1999—2014年的退耕還林、荒山造林和封山育林面積(以下統(tǒng)稱為退耕還林面積)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),近16 a來甘肅省各市退耕還林面積分布情況見圖4。
圖4 近16 a來甘肅省各市退耕還林面積分布
由圖4可知,1999—2014年甘肅省退耕還林面積整體經(jīng)歷了增加(1999—2003)—減少(2003—2013)—增加(2013—2014)的過程,除蘭州市和隴南市外,2003年是16 a來甘肅省各市退耕還林最多的一年,全省共退耕還林52.7萬hm2,此外,2002、2004和2005年也是退耕還林面積相對(duì)較多的年份,全省造林總面積分別為24.7萬、32.2萬和25.2萬hm2。隨著累計(jì)退耕還林面積的增加,適宜退耕還林的坡耕地、荒地面積逐漸減少,退耕還林任務(wù)也逐年減少,同時(shí)各市間逐年退耕還林任務(wù)差距也在降低,但由于新一輪退耕還林工程的啟動(dòng),2014年各市退耕還林面積又有所回升。
空間上來看,甘肅省東南地區(qū)是退耕還林的重點(diǎn)區(qū)域,16 a累計(jì)退耕還林面積占全省退耕還林總面積的89.09%,其中,慶陽市、平?jīng)鍪?、天水市、隴南市和定西市是累計(jì)退耕還林面積較多的地區(qū),分別為30.5萬、28.5萬、23.4萬、26.6萬和24.5萬hm2。甘肅省黃河以西大部分地區(qū)自然環(huán)境惡劣,土地類型以荒漠為主,退耕還林任務(wù)較少。
3.4植被覆蓋度與退耕還林面積的關(guān)系
植被覆蓋變化是氣候變化和人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果,影響植被覆蓋變化最主要的氣候因素是降水和溫度。大量研究[12,17]也表明,溫度主要調(diào)節(jié)植被年內(nèi)生長(zhǎng)節(jié)律,而降水與植被覆蓋度的年際變化有著很好的正相關(guān)關(guān)系。對(duì)于甘肅省而言,尤其是黃河以東地區(qū),研究期間最重要的人為因素是退耕還林工程,該工程的實(shí)施對(duì)地面植被結(jié)構(gòu)帶來了直接影響[32]。對(duì)甘肅省及各市1999—2014年累計(jì)退耕還林面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分別將黃河以東和以西地區(qū)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與對(duì)應(yīng)地區(qū)年均植被覆蓋度的變化進(jìn)行擬合,結(jié)果見圖5(a)~(b)。黃河以東和以西地區(qū)累計(jì)退耕還林面積與植被覆蓋度的關(guān)系形成明顯對(duì)比,相關(guān)系數(shù)分別為0.721 8和0.410 1,可見,甘肅省退耕還林工程區(qū)累計(jì)退耕還林面積與植被覆蓋度的相關(guān)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非工程區(qū),說明退耕還林面積能較好地解釋植被覆蓋度的變化。
截至2014年,甘肅省累計(jì)退耕還林面積為196萬hm2。退耕還林面積較多的區(qū)縣為會(huì)寧縣、環(huán)縣和靜寧縣,退耕還林面積分別為7.07萬、5.92萬和5.62萬hm2;退耕還林面積較少的區(qū)縣為瑪曲縣、阿克塞縣、肅北縣和安寧區(qū),退耕還林面積分別為0、1.73×103、2.57×103和1.47×103hm2。除瑪曲縣外,甘肅省各區(qū)縣的累計(jì)退耕還林面積和植被覆蓋度之間均存在明顯的正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均在0.5以上,說明退耕還林工程的推行對(duì)各區(qū)縣植被覆蓋的增加起到了主要作用。
圖5 甘肅省植被覆蓋度與累計(jì)退耕還林面積的關(guān)系
為了進(jìn)一步驗(yàn)證累計(jì)退耕還林面積對(duì)植被覆蓋度的增加起到了主要作用,選取瑪曲縣和夏河縣進(jìn)行對(duì)比分析。瑪曲縣從未進(jìn)行過退耕還林,夏河縣從2000年起每年都有造林任務(wù),而且2個(gè)縣同屬甘南州,沒有明顯的氣候差異。用趨勢(shì)分析算法對(duì)瑪曲縣和夏河縣進(jìn)行逐柵格趨勢(shì)分析,分別得到2個(gè)縣近16 aINDV變化趨勢(shì)的空間分布狀況,夏河縣植被覆蓋得到改善的區(qū)域面積約占總面積的77.77%,基本不變區(qū)域面積約占總面積的15.94%;而瑪曲縣植被覆蓋得到改善的區(qū)域面積僅占總面積的13.28%,基本不變區(qū)域面積約占總面積的75.49%。由對(duì)比結(jié)果可知未進(jìn)行退耕還林的瑪曲縣植被覆蓋基本沒有改善,而進(jìn)行退耕還林的夏河縣植被覆蓋得到了良好的改善,說明退耕還林對(duì)植被覆蓋度確有貢獻(xiàn)。
4討論與結(jié)論
圍繞植被覆蓋度的時(shí)空變化,不同學(xué)者結(jié)合降水與溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量報(bào)道,但目前與實(shí)際退耕還林面積相結(jié)合的報(bào)道還不多。易浪等[9]從1999—2010年間黃土高原總造林情況和森林覆蓋率的提高角度來說明黃土高原大范圍的退耕還林工程使其生態(tài)環(huán)境得到極大改善;劉憲峰等[33]從退耕還林工程實(shí)施以來,累計(jì)造林面積趨勢(shì)與INDV變化趨勢(shì)的一致程度得出生態(tài)工程的實(shí)施對(duì)我國(guó)植被覆蓋的增加起到了極大的促進(jìn)作用;朱會(huì)利等[32]從延安市累計(jì)退耕還林面積與植被覆蓋度的相關(guān)性來分析退耕還林對(duì)植被覆蓋度的影響,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.939,退耕還林工程對(duì)延安市各區(qū)縣植被覆蓋的增加起到了主要作用。筆者研究結(jié)果也表明,甘肅省退耕還林工程集中區(qū)即黃河以東地區(qū)年際植被覆蓋度與累計(jì)退耕還林面積之間也呈較好的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.721 8。筆者還分別選取了有、無退耕還林的2個(gè)縣進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)一步證明累計(jì)退耕還林面積對(duì)植被覆蓋度的增加起到了主要作用。
利用甘肅省2000—2015年MODIS-NDVI數(shù)據(jù),對(duì)該省16 a植被覆蓋的時(shí)空變化特征進(jìn)行分析,并利用甘肅省退耕還林統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)探討人類活動(dòng)在植被演化中的作用,以期為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理提供科學(xué)依據(jù)。研究表明:
(1)從空間分布上來看,甘肅省總體植被覆蓋度不高,全省16 a平均植被覆蓋度為50.98%,低、中低植被覆蓋區(qū)面積占總面積的50%以上,且分布不均,其中東南地區(qū)平均植被覆蓋度最高,為75.43%,中部次之,為47.84%,西北最低,只有31.77%,空間差異顯著。
(2)從時(shí)間變化特征上來看,2000—2015年甘肅省年均INDV值呈增加趨勢(shì),年增長(zhǎng)速率為0.43%,說明甘肅省植被覆蓋總體上呈現(xiàn)改善趨勢(shì),但從變化趨勢(shì)上來看,甘肅省植被覆蓋呈整體改善、局部惡化的趨勢(shì),改善的區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于植被退化區(qū)域。其中,明顯改善、中度改善和輕微改善區(qū)域面積分別占總面積的20.62%、14.67%和33.05%,退化區(qū)域面積僅占2.87%。
(3)退耕還林面積能較好地解釋植被覆蓋度的變化。對(duì)甘肅省1999—2014年累計(jì)退耕還林面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分別將黃河以東和以西地區(qū)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與對(duì)應(yīng)地區(qū)年均植被覆蓋度進(jìn)行回歸分析,決定系數(shù)R2分別為0.721 8和0.410 1,可見,退耕還林工程區(qū)累計(jì)退耕還林面積與植被覆蓋度的相關(guān)性遠(yuǎn)大于非工程區(qū)。選取從未進(jìn)行過退耕還林的瑪曲縣,分析1999年以來該縣植被覆蓋度的改善情況,同時(shí)選取從2000年起每年都有造林任務(wù)的夏河縣作對(duì)比,結(jié)果顯示瑪曲縣植被覆蓋度的改善幅度遠(yuǎn)小于夏河縣。
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(責(zé)任編輯: 李祥敏)
收稿日期:2016-01-20
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(41371123,41390462);國(guó)防科工局高分地球表層系統(tǒng)科學(xué)研究應(yīng)用示范系統(tǒng)(一期)黃土高原生態(tài)系統(tǒng)變化研究示范(30-Y30B13-9003-14/16)
通信作者①E-mail: weiwei@rcees.ac.cn
中圖分類號(hào):X171.4
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1673-4831(2016)04-0588-07
DOI:10.11934/j.issn.1673-4831.2016.04.012
作者簡(jiǎn)介:胡春艷(1990—),女,陜西延安人,碩士生,主要從事生態(tài)遙感方面的研究。E-mail: cdhuchuny@163.com
Change in Vegetation Cover as Affected by Grain for Green Project in Gansu.
HU Chun-yan1,2, WEI Wei1, WANG Xiao-feng2, CHEN Li-ding1, CHEN Xiao-ni3, JI Yuan-zu4
(1.State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China;2.School of Earth Sciences and Resources, Chang′an University, Xi′an 710054, China;3.Office of the Returning Farmland to Forest Project in Gansu Province, Lanzhou 730030, China;4.Academy of Forestry in Gansu Province, Lanzhou 730020, China)
Abstract:Based on the 2000-2015 MODIS-NDVI remote sensing data, spatio-temporal variation of land vegetation cover in Gansu Province was explored with the aid of the GIS technology, and linear regression analysis methods. Then, on such a basis, the relationship between vegetation coverage and the total area involved in the Grain-for-Green project was analyzed. Results show that the annual NDVI value of Gansu Province continued to increase during the study period, with an annual growth rate of 0.43%, indicating that vegetation coverage was generally improved in Gansu Province. Although vegetation coverage in some regions still showed a decreasing trend, the areas with vegetation coverage improving formed the majority of the province. Among them, the highly-improved regions, moderately-improved regions, and slightly-improved regions accounted for about 20.62%, 14.67% and 33.05% of the province in area, respectively, while the regions with vegetation cover degrading only held 2.87%. In general, however, the total effective vegetation coverage in Gansu is still lower, compared with many other provinces in China, with the mean of 16 years being only 50.98%. The areas medium and low in vegetation coverage in total accounted for over half of the total area, and unevenly distributed. The southeast part of the province was the highest in vegetation coverage, reaching 75.43%, followed by the central part and the northwest part, with coverage of 47.84% and 31.77%, respectively, indicating that the distribution of vegetation cover varied spatially in the province. The area of lands involved in the Grain-for-Green project better explains the changes of vegetation coverage. The annual mean vegetation coverage of the years from 2000-2015 of the province was significantly related to the area of lands affected by the “Grain for Green” project in the region east to the Yellow River, with a determination coefficient of 0.721 8.
Key words:Grain for Green Project; Gansu Province; vegetation cover; dimidiate pixel method; spatio-temporal variation