榮欣　楊瑞瑞

摘 要：基于2005-2015年16d合成的MODIS植被指數(shù)數(shù)據(jù)集以及西南地區(qū)121個(gè)氣象站點(diǎn)月平均氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行趨勢(shì)分析和相關(guān)分析，探討西南地區(qū)植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化特征及其與氣候因子的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果表明：近11年西南地區(qū)歸一化植被指數(shù)總體呈顯著增加趨勢(shì)，但存在顯著的空間差異性，植被改善的區(qū)域面積大于退化面積；溫度是影響西南地區(qū)歸一化植被指數(shù)變化的最主要因素，降雨次之。

關(guān)鍵詞：西南地區(qū)；NDVI；氣候因子；相關(guān)分析

植被是生態(tài)系統(tǒng)中重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，氣候變化對(duì)植被的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著作用，同時(shí)植被又對(duì)氣候變化產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?。歸一化植被指數(shù)（NDVI）是植被生長(zhǎng)狀態(tài)和植被覆蓋度的最佳指示因子，對(duì)環(huán)境變化十分敏感[1]。隨著人類活動(dòng)的加劇以及氣候的變遷，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，植被遭到嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重制約了生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，而且直接威脅到國(guó)家的生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。探究植被動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)及其影響因子，是實(shí)現(xiàn)自然和人類社會(huì)和諧發(fā)展的迫切需要和人類關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[2]。西南地區(qū)是我國(guó)第二大天然林區(qū)，植被類型多樣，加之其獨(dú)特的地理位置、復(fù)雜地形及氣候條件形成了該地區(qū)獨(dú)特的高原生態(tài)系統(tǒng)，其植被資源的變化和發(fā)展對(duì)西南地區(qū)的發(fā)展至關(guān)重要。本文基于分辨率較高、時(shí)間序列較長(zhǎng)的MODIS NDVI及氣候數(shù)據(jù)，分析西南地區(qū)植被覆蓋變化及其與氣候因子的關(guān)系，以期為西南地區(qū)生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和城市可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

西南地區(qū)位于20°54-34°19N、91°21-112°04E之間，東臨中南地區(qū)，北依西北地區(qū)，行政區(qū)包括云南、貴州、廣西、四川和重慶五省（市、區(qū)），地貌單元包括若爾蓋高原、橫斷山區(qū)、四川盆地、云貴高原和廣西丘陵。該區(qū)植被類型多樣，地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地處中國(guó)地勢(shì)第一級(jí)階梯與第三級(jí)階梯的過(guò)渡區(qū)域，也是我國(guó)生態(tài)過(guò)渡的重要地帶。區(qū)內(nèi)氣候類型多樣，以亞熱帶和溫帶氣候?yàn)橹?，垂直氣候差異顯著。西南地區(qū)是中國(guó)植物種類最豐富的區(qū)域，也是珠江、長(zhǎng)江的發(fā)源地和流經(jīng)地，其生態(tài)保護(hù)對(duì)于下游生態(tài)安全具有重要作用。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

NDVI數(shù)據(jù)來(lái)源美國(guó)NASA發(fā)布的MODIS13Q1數(shù)據(jù)集，空間分辨率為250m，時(shí)間分辨率為16d，借助MRT工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、拼接等預(yù)處理，然后采用MVC方法得到研究時(shí)段生長(zhǎng)季逐年NDVI均值。結(jié)合土地覆蓋類型，剔除冰雪覆蓋及戈壁沙漠地區(qū)，獲得更為準(zhǔn)確的植被變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：//cdc.cma.gov.cn），選用西南地區(qū)2005-2015年的121個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)氣象站點(diǎn)的年平均溫度和降水量數(shù)據(jù)。在ArcGIS軟件中應(yīng)用克里金插值法對(duì)氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行空間插值處理。

3 研究方法

3.1 趨勢(shì)分析

通過(guò)變化斜率模擬每個(gè)柵格的變化趨勢(shì)，從而反映不同時(shí)間序列中植被覆蓋變化的空間分布特征[3]。利用每年的NDVI均值通過(guò)回歸分析公式來(lái)計(jì)算研究區(qū)逐個(gè)像元的變化斜率，斜率為正說(shuō)明隨時(shí)間變化植被呈增加趨勢(shì)，斜率為負(fù)則呈減少趨勢(shì)。

3.2 相關(guān)分析

在實(shí)際地理系統(tǒng)中影響要素因子較多，一個(gè)要素的變化必然會(huì)引起其他各要素的變化，因此研究某一要素對(duì)另一要素的影響時(shí)可采用簡(jiǎn)單相關(guān)分析和偏相關(guān)分析[4]。其中，簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)可能由于其他因素的影響僅僅是反映表面的非本質(zhì)的聯(lián)系，而偏相關(guān)系數(shù)能對(duì)其他變量的影響效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)控制，能真正反映兩個(gè)變量間的本質(zhì)聯(lián)系。

4 結(jié)果與分析

4.1 西南地區(qū)植被NDVI時(shí)空變化趨勢(shì)

西南地區(qū)近11年植被整體上呈顯著增加趨勢(shì)，線性增加速率為6.9%/10a，與全國(guó)植被變化趨勢(shì)一致。其中在2005年和2014年出現(xiàn)最小值和最大值，分別為0.51和0.74。從2005年-2015年植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化幅度來(lái)看，西南地區(qū)整體上植被覆蓋呈改善狀態(tài)，改善區(qū)域遠(yuǎn)大于退化區(qū)域面積，四川盆地南部、大巴山脈、貴州西部和廣西南部沿海的植被改善趨勢(shì)較為顯著；而部分地區(qū)的植被退化趨勢(shì)較為明顯，如四川盆地西部、廣西大瑤山和云貴高原部分地區(qū)。這可能與城市擴(kuò)張建設(shè)、水土流失以及干旱等事件有關(guān)[5]。

4.2 西南地區(qū)植被與氣候因子的關(guān)系

西南地區(qū)境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，且受季風(fēng)環(huán)流和局地因子影響，降水豐富，植物生長(zhǎng)期時(shí)水分充足，而熱量差異較為明顯[6]。結(jié)果表明，西南大部分地區(qū)植被NDVI與溫度呈正相關(guān)，其中63%的區(qū)域呈顯著和中等正相關(guān)，其主要位于橫斷山地、四川盆地西南部、廣西丘陵大部以及云貴高原東、西部地區(qū)。這些區(qū)域大多都處于濕潤(rùn)地區(qū)，降水能夠滿足植被的需求，溫度的變化對(duì)植被生長(zhǎng)有較強(qiáng)的影響作用。總面積18%的地區(qū)植被NDVI與降水呈顯著和中等負(fù)相關(guān)，其主要分布于橫斷山地南部、云貴高原中西等部分區(qū)域，其可能原因是濕潤(rùn)區(qū)的降水量豐富，植物生長(zhǎng)所需要的水分條件能得到滿足，若降水繼續(xù)增加將會(huì)使植被光照條件下降，減弱其光合作用，從而使植被覆蓋降低。

5 結(jié)論

（1）近11年西南地區(qū)植被NDVI呈顯著上升趨勢(shì)，線性增加速率為6.9%/10a。

（2）地表植被覆蓋整體表現(xiàn)為改善狀態(tài)，改善區(qū)域面積遠(yuǎn)大于退化區(qū)域面積。植被退化區(qū)主要集中分布在橫斷山地北部、四川盆地東部、云貴高原中部。

（3）西南地區(qū)植被覆蓋變化受氣溫和降水共同影響，但植被變化與溫度存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，而與降水的關(guān)系不太明顯，且存在空間差異，溫度是影響西南地區(qū)植被覆蓋變化的主要自然因素。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

榮欣（1994-），女，在讀碩士生，成都理工大學(xué)，生態(tài)環(huán)境遙感。

楊瑞瑞（1993-），女，在讀碩士生，成都理工大學(xué)，生態(tài)環(huán)境遙感。