孫應(yīng)龍,錢拴,延昊,徐玲玲,王毅,曹云*
1. 中國氣象局國家氣象中心,北京 100081;2. 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084
云南省被譽(yù)為有色金屬的王國,其礦產(chǎn)資源非常豐富,不僅礦產(chǎn)資源數(shù)量眾多,而且其種類也十分繁多(胡朝華,2019)。在全國已探明的171種礦產(chǎn)中,云南省礦產(chǎn)有 142種,占全國數(shù)量的83.4%,其中有62種礦產(chǎn)保有量居全國前10位(郭欣等,2010)。臨滄礦區(qū)是云南省典型的金屬礦區(qū),臨滄盆地是我國大型鍺礦主產(chǎn)地之一,其作為云南省重要的鍺產(chǎn)地,區(qū)內(nèi)褐煤中伴生鍺資源遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)2000—3000 t(唐超等,2016)。該礦區(qū)為生產(chǎn)高純度二氧化鍺為主的稀散元素采冶礦區(qū),設(shè)計(jì)年產(chǎn)鍺量達(dá)6000 kg,約占全國鍺產(chǎn)量的10%(喻亦林,2007)。雖然該礦區(qū)的開采為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了良好的保障,但長(zhǎng)時(shí)間壓榨式開采,不僅會(huì)影響當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w情況、植被生產(chǎn)力水平,而且會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境(賈志安,2018),導(dǎo)致眾多環(huán)境問題,如水土流失、土地荒漠化、土壤鹽漬化、地面沉降、地面塌陷、泥石流、植被群落結(jié)構(gòu)變化等(張寅玲,2014;鄭禮全等,2007;侯湖平,2010)。自 2000年以來,中國高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù),特別是十八大以來不斷推進(jìn)重大生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工程,加強(qiáng)了礦山礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)和治理。因此,定性和定量分析礦區(qū)植被生態(tài)演變特征及其影響因素,可及時(shí)掌握礦區(qū)植被恢復(fù)發(fā)展規(guī)律,對(duì)典型礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)、有效治理具有十分重要的意義。
植被凈初級(jí)生產(chǎn)力和植被覆蓋度是評(píng)價(jià)植被生態(tài)變化的重要指標(biāo),受氣候變化和人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)共同影響(趙苗苗等,2019;賈志安,2018;尉德康等,2019)。植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(Net Primary Productivity,簡(jiǎn)稱NPP)是指綠色植物在單位時(shí)間、單位面積上由光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)總量中扣除自養(yǎng)呼吸后的剩余部分(孫睿等,1999),與植被本身生物學(xué)特性及區(qū)域環(huán)境因素密切相關(guān)(Liu et al.,1999)。近年來NPP的模擬估算模型主要有氣候生產(chǎn)力模型、生理生態(tài)過程模型和光能利用率模型(遙感數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型)3類(王雪等,2016;陳廣洲等,2017)。光能利用率模型是目前研究和應(yīng)用最多的一種模型,該模型操作簡(jiǎn)單、實(shí)用,大多數(shù)參數(shù)可直接由衛(wèi)星遙感信息反演獲得,計(jì)算準(zhǔn)確度較高(陳廣洲等,2017)。植被覆蓋度也從另一方面體現(xiàn)植被生長(zhǎng)狀況,可直觀反映長(zhǎng)勢(shì),成為評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)之一(丁翔等,2017)。目前主要測(cè)量方法為地面測(cè)量法和遙感測(cè)量法,遙感測(cè)量能夠準(zhǔn)確、快速、全方位對(duì)陸地植被環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),且模型法、像元法等常見分析方法能夠較為精準(zhǔn)地反映植被覆蓋狀況(章文波等,2001)。
目前對(duì)礦區(qū)植被生態(tài)環(huán)境的研究主要集中在分析礦區(qū) NPP、覆蓋度的時(shí)空變化特征與其影響因素之間的關(guān)系(侯湖平,2010;陳廣洲等,2017)。侯湖平(2010)研究顯示,礦區(qū) NPP從 1987—2008年平均值不斷減小,采礦擾動(dòng)程度對(duì)植被NPP變化影響逐漸增加,并分析了植被覆蓋度與降雨量、溫度、坡度、坡向、采煤過程的空間相關(guān)性,以及煤炭開采對(duì)礦區(qū)理化性質(zhì)的影響。陳廣洲等(2017)的研究顯示,近10年淮南礦區(qū)NPP呈波動(dòng)緩慢增加的趨勢(shì),年平均增量0.0235 Tg,而且礦區(qū)年NPP與年均氣溫呈弱正相關(guān),與全年降水量呈中等強(qiáng)度相關(guān)。
有關(guān)云南礦區(qū)植被變化以及礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的研究報(bào)道較少,已有研究主要針對(duì)云南不同類型礦的修復(fù)技術(shù)。李建紅等(2013)研究顯示,云南建水錳礦開采對(duì)周邊環(huán)境破壞較嚴(yán)重,引入香根草(Vetiveria zizanioides)生物修復(fù)技術(shù),可明顯提高礦區(qū)植被覆蓋度,由實(shí)施前的0%恢復(fù)到72%,且土壤肥力增加(李建紅等,2013)。王宏鑌等(1998)研究了云南會(huì)澤鉛鋅礦的礦山修復(fù),通過選取先鋒植物、礦山覆蓋表土、增加有機(jī)肥等方式有效提高了礦山周邊的植被覆蓋度。本研究基于MODIS衛(wèi)星資料以及地面觀測(cè)資料,對(duì)云南省典型礦區(qū)——臨滄市 2000—2018年植被覆蓋度、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析,探討了降雨量、溫度、日照時(shí)數(shù)等氣象因子變化以及礦區(qū)活動(dòng)對(duì)植被生態(tài)的影響,為改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、礦山修復(fù)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
臨滄市屬于橫斷山系怒山山脈南延部分,平均海拔1500—1600 m,為亞熱帶山地季風(fēng)氣候,年平均降雨量1130 mm,年平均氣溫18.2 ℃,平均日照時(shí)數(shù)2263 h。主要植被類型有常綠闊葉林、落葉闊葉林、灌叢、草地、常綠針葉林等,主要農(nóng)作物為水稻、小麥、玉米等(楊麗娟,2012)。
臨滄市礦產(chǎn)資源具有產(chǎn)地多、礦種全、品位富、開發(fā)條件好的特點(diǎn)。至 2017年,全市共發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)36種,占國家已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)的18.7%,有大小礦產(chǎn)地350多處,主要礦種有鍺、鉛、鋅、銅、錫、銻、煤、高嶺土、硅藻土及非金屬建材等(楊麗娟,2012)。臨滄市分布礦區(qū)主要是臨翔區(qū)的邦賣礦區(qū)、勐托礦區(qū)、勐旺礦區(qū)、雙江縣紅山礦區(qū)、鳳慶縣、云縣、鎮(zhèn)康縣、滄源縣芒回礦區(qū)等,具體礦區(qū)分布見圖 1。可見,臨滄市主要礦區(qū)分布于臨滄市的北部、東部以及南部地區(qū),礦區(qū)數(shù)量、規(guī)模以及儲(chǔ)量較大的礦區(qū)分布在東南部的邦賣和勐托地區(qū)以及北部的鳳慶、云縣地區(qū)。
圖1 臨滄市氣象觀測(cè)站與礦區(qū)分布圖Fig. 1 The distribution of mining areas and meteorological stations in Lincang
MODIS-NDVI數(shù)據(jù),為 NASA提供的MOD13A3級(jí)植被指數(shù)產(chǎn)品,具有精度高、易操作的優(yōu)點(diǎn),空間分辨率達(dá)到1 km,時(shí)間范圍為2000—2018年逐月。
氣象數(shù)據(jù)來自國家氣象中心,選取臨滄市內(nèi)氣象站點(diǎn)的 2000—2018年逐日氣溫、降水量、日照等氣象數(shù)據(jù),基于日數(shù)據(jù),形成臨滄市月年氣象要素逐年時(shí)間序列。
1.3.1 氣象缺值和異常值處理
利用各站點(diǎn)常年逐日均值,對(duì)日氣象數(shù)據(jù)的缺值和異常值進(jìn)行插補(bǔ);月尺度站點(diǎn)日數(shù)據(jù)出現(xiàn) 7個(gè)及以上缺值或異常值時(shí),認(rèn)為該站點(diǎn)該月為缺測(cè);年尺度站點(diǎn)各月值缺測(cè) 1個(gè)及以上時(shí),認(rèn)為該站點(diǎn)該年值為缺測(cè),不進(jìn)行區(qū)域氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
1.3.2 NPP計(jì)算
基于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳通量TEC模型,利用太陽光合有效輻射、植被吸收光合有效輻射的比例、實(shí)際光能利用率等數(shù)據(jù),估算植被NPP數(shù)據(jù),主要公式如下:
式中,NPP、GPP、Rg和Rm分別表示植被凈初級(jí)生產(chǎn)力、總初級(jí)生產(chǎn)力、生長(zhǎng)和維持呼吸消耗量;ε為最大光能利用率(gC·MJ-1),C3植物ε取值為1.8(g·MJ-1),C4 植物ε取值為 2.76(g·MJ-1);Tε為溫度脅迫系數(shù);W為水分脅迫系數(shù);FPAR為植被吸收光合有效輻射的比例;NDVI為歸一化植被指數(shù);PAR為光合有效輻射(MJ·m-2·month-1);Rs為太陽總輻射(MJ·m-2·month-1);Ta為月平均氣溫(℃)。GPP具體計(jì)算方法參考Yan et al.(2015;2019)文獻(xiàn);FPAR計(jì)算方法參考Sims et al.(2006),PAR計(jì)算方法參考McCree(1972);Rg和Rm具體計(jì)算方法參考Zhao et al.(2010)和 Goward et al.(1987)文獻(xiàn)。
1.3.3 植被覆蓋度計(jì)算
目前,估算植被覆蓋度的方法主要為遙感估算,即基于植被歸一化植被指數(shù),建立植被覆蓋度的計(jì)算模型,然后估算植被覆蓋度信息(Gillies et al.,1995;Choudhury et al.,1994)。本文基于 NDVI值估算了臨滄市的植被覆蓋度,其表達(dá)式為:
式中,C為月植被覆蓋度,%;NDVI為月最大值合成歸一化差值植被指數(shù);NDVIs為像元為純土壤時(shí)的植被指數(shù);NDVIv為像元為全植被覆蓋下的植被指數(shù)(陳妍等,2018)。
根據(jù)水利部頒布的《土壤侵燭分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定,將植被覆蓋度劃分為6個(gè)等級(jí):C=0認(rèn)為無植被覆蓋,0<C≤30%為低植被覆蓋度,30%<C≤45%為較低植被覆蓋度,45%<C≤60%為中等植被覆蓋度,60%<C≤75%為較高植被覆蓋度,C>75%對(duì)應(yīng)高植被覆蓋度(汪桂生等,2018;劉英,2012)。
1.3.4 趨勢(shì)率計(jì)算
采用一元線性回歸分析方法,利用一元線性回歸方程的斜率來反映每個(gè)柵格像元的變化趨勢(shì)特征(何月等,2012)。方程斜率采用最小二乘法來估算,其值的大小反映NPP、覆蓋度增加或減少的速率。
1.3.5 相關(guān)性計(jì)算
植被 NPP、植被覆蓋度等生態(tài)因子與年均氣溫、年均降水量和年均日照時(shí)數(shù)的相關(guān)關(guān)系采用Pearson相關(guān)系數(shù)法(SPSS 20)分析,主要考慮P<0.1和P<0.05的置信度水平。
本文主要研究了云南省臨滄地區(qū) 2000—2018年植被NPP的變化規(guī)律,結(jié)果顯示:19年來NPP年平均值為 980.11 g·m-2·a-1(以 C 計(jì),下同),其中 2005 年植被 NPP 最小,為 843.24 g·m-2·a-1,2016年植被 NPP 最大,達(dá)到 1163.43 g·m-2·a-1。臨滄地區(qū)北部山區(qū)NPP多年平均值最小,介于800—1000 g·m-2·a-1,中部盆地次之,南部山區(qū)最大,介于 1100—1300 g·m-2·a-1。由于北部山區(qū)以農(nóng)田為主,南部山區(qū)則以林地為主,總體上臨滄地區(qū)植被NPP多年平均值自北向南、自東向西呈增大趨勢(shì)。2000年以來臨滄 NPP 呈明顯增加趨勢(shì),平均為 6.2 g·m-2·a-1;NPP趨勢(shì)率空間異質(zhì)性明顯,變化區(qū)間為 5—10 g·m-2·a-1,其中東部部分地區(qū)增加趨勢(shì)最為明顯,大于 10 g·m-2·a-1(圖 2—3)。在空間分布上,有90.54%面積區(qū)域植被NPP呈增加趨勢(shì),遠(yuǎn)大于NPP呈降低趨勢(shì)的面積,這表明臨滄絕大部分地區(qū)植被恢復(fù)生長(zhǎng)在2000—2018年間呈改善態(tài)勢(shì)(圖4)。
圖2 2000—2018年臨滄地區(qū)年平均NPP變化趨勢(shì)Fig. 2 The tendency of average NPP from 2000 to 2018 in Lincang
圖3 2000—2018年臨滄地區(qū)植被NPP變化趨勢(shì)率Fig. 3 The tendency ratio of NPP from 2000 to 2018 in Lincang
常綠闊葉林、落葉闊葉林、灌叢等不同類型植被NPP的變化趨勢(shì)極為相似,均呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)(圖5),其中,林地和灌叢生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,植被種類繁多,穩(wěn)定性好,植被凈初級(jí)生產(chǎn)力較高,常綠闊葉林、落葉闊葉林、灌叢3類植被NPP最大(圖 5)。常綠闊葉林凈初級(jí)生產(chǎn)力年平均值達(dá)1018.98 g·m-2·a-1,落葉闊葉林年均值為 996.55 g·m-2·a-1,灌叢 983.95 g·m-2·a-1,但農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一,NPP 偏低,為 947.86 g·m-2·a-1。
圖5 2000—2018年臨滄地區(qū)不同植被類型NPP變化Fig. 5 Tendency of NPP of different vegetation types from 2000 to 2018 in Lincang
圖4 不同典型年份臨滄地區(qū)年NPP空間分布圖Fig. 4 Spatial distribution of NPP under different typical years in Lincang
圖6 2000—2018年臨滄地區(qū)植被覆蓋度變化Fig. 6 The change of vegetation coverage from 2000 to 2018 in Lincang
2000—2018年臨滄地區(qū)植被覆蓋度在63.31%—72.64%之間波動(dòng)(圖6),多年平均值為67.31%,其中2000年植被覆蓋度最低,為63.31%,2017年最高,達(dá)72.64%。從整體變化趨勢(shì)看,臨滄地區(qū)植被覆蓋度呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)(r=0.872),平均每年增加0.42%(圖6)。在空間分布上,大部分地區(qū)植被覆蓋度在2000—2018年間呈增加趨勢(shì),平均每年增加0.25%—0.75%(圖7);經(jīng)面積統(tǒng)計(jì),有92.21%面積區(qū)域植被覆蓋度呈增加趨勢(shì),遠(yuǎn)大于降低區(qū)域,這表明在 2000—2018年間絕大部分地區(qū)植被覆蓋度呈向好趨勢(shì)。
由圖6可知,臨滄地區(qū)植被覆蓋度變化可分為5個(gè)階段:2000—2002年植被覆蓋度逐年增加;2002—2005年植被覆蓋度略有下降;2005—2011年植被覆蓋度波動(dòng)增加(其中 2010—2011年增加最為明顯);2011—2014年植被覆蓋度明顯下降;2014—2017年逐年劇增。
圖7 2000—2018年臨滄地區(qū)植被覆蓋度變化趨勢(shì)率Fig. 7 The tendency ratio of vegetation coverage from 2000 to 2018 in Lincang
如圖8所示,臨滄地區(qū)植被覆蓋度在西部最高,北部植被較少,覆蓋度較低,低、較低、中等、較高、高植被覆蓋度的面積占臨滄地區(qū)的百分比分別為 0.01%、0.50%、10.35%、60.65%、28.49%。可見,臨滄地區(qū)植被覆蓋度整體較高,處于較高和高覆蓋度的面積比例高達(dá)89.1%。
圖8 2018年臨滄地區(qū)平均植被覆蓋度空間分布圖Fig. 8 Spatial distribution of vegetation coverage in 2018 in Lincang
植被 NPP和覆蓋度的變化不僅受人為因素的影響,同時(shí)也與氣候、地形地貌等因素相關(guān)(譚學(xué)玲等,2018),其中氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)是影響植被生態(tài)變化的主要?dú)庀笥绊懸蛩亍?/p>
研究顯示(圖 9),2000—2018年間臨滄市年降水量介于 800—1400 mm 之間,多年平均值為1130 mm,2000—2002年降水量呈平穩(wěn)趨勢(shì),2003—2009年呈波動(dòng)趨勢(shì),下降后立即增加,2009—2014年顯著逐年降低,發(fā)生干旱,2014年之后逐年恢復(fù)。19年來臨滄市氣溫在 17.6—18.7 ℃之間浮動(dòng),其中2000年年均氣溫最低,為17.6 ℃,2010年年均氣溫最高,為 18.7 ℃。雖然氣溫呈波動(dòng)變化趨勢(shì),但整體變化幅度較小。
圖9 2000—2018年臨滄市年降水量和年平均氣溫Fig. 9 The annual precipitation and temperature from 2000 to 2018 in Lincang
圖10 臨滄地區(qū)2000—2018年植被NPP與年降水量、平均氣溫、日照時(shí)數(shù)之間的關(guān)系Fig. 10 The relation between NPP and annual precipitation、temperature and sunshine duration from 2000 to 2018 in Lincang
本研究分析了臨滄地區(qū) 2000—2018年植被NPP和年降水量、年平均氣溫、日照時(shí)數(shù)三者之間的關(guān)系如圖10所示,植被NPP與年降水量的趨勢(shì)曲線較相近,而與年平均氣溫和日照時(shí)數(shù)的趨勢(shì)曲線差別較大。植被NPP與年降水量在2002年后的變化趨勢(shì)相似,自 2003—2009年均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),2009—2014年植被 NPP和降水量均顯著下降,2014年后又顯著增加,直到2017年達(dá)到峰值。深入分析NPP同年降水量的相關(guān)性,如圖11所示,植被 NPP與降水呈顯著正相關(guān)性(P<0.05),其r為0.737,但NPP與氣溫、日照時(shí)數(shù)相關(guān)性均沒有達(dá)到顯著水平,相關(guān)系數(shù)r分別為0.387、0.346。由上述分析可知,植被NPP與降水之間的相關(guān)性高于氣溫、日照時(shí)數(shù)等其他氣象要素。同時(shí)植被覆蓋度與年降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)r分別為0.109、0.045、0.366,但相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。
圖11 臨滄地區(qū)2000—2018年植被NPP和年降水量的相關(guān)性Fig. 11 The correlation of NPP and annual precipitation from 2000 to 2018 in Lincang
根據(jù)以上近20年來植被NPP與氣象要素的相關(guān)性分析可以看出,降水是影響臨滄地區(qū)植被NPP變化的重要因素,當(dāng)降水發(fā)生變化時(shí),植被NPP也隨之相應(yīng)地增加或減少。已有研究表明,不同礦區(qū)的植被NPP變化受降水的影響較大,如淮南煤礦地區(qū)的年NPP和降水量的相關(guān)系數(shù)為0.522,而和氣溫和日照呈現(xiàn)較弱的相關(guān)性(陳廣洲等,2017);山西省植被NPP與年平均降水量、生長(zhǎng)期降水量的相關(guān)性高于與年氣溫的相關(guān)性(梁爽,2018);神東礦區(qū)植被年 NPP與年降水量也有著較強(qiáng)的相關(guān)性(謝少少等,2015),蔚縣礦區(qū)的降水量也為NPP的主導(dǎo)影響因素(王雪等,2016)。由此可見,降水量是影響礦區(qū)植被NPP的主要?dú)庀笠蛩亍?/p>
植被變化除受氣象條件的影響外,還與生態(tài)系統(tǒng)類型、礦區(qū)治理措施等有關(guān)。在臨滄礦區(qū)主要分布的東部和南部,林地作為主要生態(tài)系統(tǒng)類型,其植被覆蓋度高,結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,抗干擾能力較強(qiáng)。同時(shí),云南省高度重視礦山礦區(qū)的生態(tài)影響,相繼出臺(tái)了省工業(yè)固體廢物管理?xiàng)l例、云南省煤礦管理?xiàng)l例、云南省礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定等相關(guān)法律法規(guī),有力推進(jìn)礦區(qū)生態(tài)文明建設(shè)(吳奇,2016)。并要求礦區(qū)嚴(yán)格遵守法律法規(guī),整頓了之前不規(guī)范作業(yè)、亂排工作等,最大限度減少開采對(duì)土地和植被的破壞,并通過國家層面的補(bǔ)貼優(yōu)惠政策,鼓勵(lì)對(duì)老礦山、廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)和治理(楊麗娟,2012)。臨滄礦區(qū)也逐步加強(qiáng)了生態(tài)環(huán)境治理,尤其 2010年以來由以露天開采為主轉(zhuǎn)為以地下開采為主,礦區(qū)開采對(duì)周邊植被影響逐步被控制,從而促進(jìn)了礦區(qū)植被生態(tài)改善,故臨滄地區(qū)植被NPP和覆蓋度在2010年、2011年達(dá)到相對(duì)較高值。其他研究也表明,礦區(qū)恢復(fù)措施有利于生態(tài)恢復(fù)。肖俊偉等(2007)研究表明,在 2007年整合和取締小煤礦后,黃土高原晉城礦區(qū)植被改善面積增加了 0.9%;山西安太堡露天煤礦場(chǎng)經(jīng)過近 20年的復(fù)墾后,生態(tài)環(huán)境明顯改善,植被覆蓋度達(dá)48.54%,生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定(丁翔等,2017)。
2000年以來植被覆蓋度出現(xiàn)了整體上升的趨勢(shì),分析植被覆蓋度波動(dòng)的原因如下:2005年之前覆蓋度主要呈增加趨勢(shì),是由于該時(shí)期煤炭?jī)r(jià)格較低(2000年噸煤平均售價(jià)為130 yuan·t-1,2004年噸煤平均售價(jià)為210 yuan·t-1),煤炭開采量較小,開采活動(dòng)還沒有對(duì)周邊植被造成相應(yīng)的破壞(Dai et al.,2018);2005—2011 年期間,可分為 2005—2008年以及2008—2011年2個(gè)階段,2005—2008年期間中國出現(xiàn)新一輪經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),能源需求增加,但國家政策更加注重環(huán)境保護(hù)的實(shí)施,更多的資金投入到了環(huán)境保護(hù)工作中;2008—2011年煤價(jià)進(jìn)入劇烈振蕩期,煤價(jià)急速上漲后又受次貸危機(jī)影響大幅下跌(煤價(jià)由 430 yuan·t-1下降到 360 yuan·t-1)(梁敦仕,2019;張同功等,2018),這段時(shí)間植被覆蓋度升中有降,2010—2011年由于臨滄部分礦區(qū)的關(guān)停,植被覆蓋度明顯改善;2011—2014年期間煤炭行業(yè)受政策等多方面影響,除了人為因素,氣象因素對(duì)覆蓋度也有較大影響,期間降雨量逐年降低,干旱發(fā)生,導(dǎo)致其覆蓋度降低明顯;2014年之后由于環(huán)境保護(hù)政策的實(shí)施,礦區(qū)修復(fù)工作的開展,以及降雨量的逐年遞增,使得植被覆蓋度又一次逐年增加,并達(dá)到近20年來的最高值(賈志安,2018;陳德榮,2015)。
基于以上討論分析,結(jié)合本文研究結(jié)果可以看出,臨滄地區(qū)盡管降水量 2000年以來并無明顯增加的趨勢(shì),且年際間波動(dòng)變化較大,但礦區(qū)植被2000年以來整體還是呈現(xiàn)變好的趨勢(shì),尤其是植被覆蓋度呈顯著性增加趨勢(shì),這表明研究區(qū)植被改善更多歸因于生態(tài)恢復(fù)工程措施的貢獻(xiàn),如當(dāng)?shù)氐V區(qū)開采方式的轉(zhuǎn)變以及礦區(qū)生態(tài)修復(fù)、環(huán)境保護(hù)等政策措施的實(shí)施,加快了植被恢復(fù),提高了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,促進(jìn)了區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善。此外,值得關(guān)注的是在臨滄地區(qū)北部、東南部等局部地區(qū),由于鳳慶礦區(qū)、云縣礦區(qū)等多個(gè)礦區(qū)相對(duì)集中分布,開采影響較大,加之北部地區(qū)農(nóng)田分布較多,生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱,因而礦區(qū)的開采對(duì)北部地區(qū)的影響大于其他地區(qū),生態(tài)恢復(fù)難度較大,局部地區(qū)植被生態(tài)并未出現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。
本研究基于 2000—2018年 MODIS和氣象數(shù)據(jù),利用趨勢(shì)分析、相關(guān)分析等方法,揭示了云南典型礦區(qū)——臨滄地區(qū)近 20年的植被生態(tài)時(shí)空變化特征及其與氣象條件的關(guān)系。結(jié)果表明:2000—2018年臨滄地區(qū)NPP整體呈增加趨勢(shì),平均每年增加6.2 g·m-2·a-1(以C計(jì)),呈增加趨勢(shì)的面積占比達(dá)到90.5%。2000年以來臨滄地區(qū)平均植被覆蓋度達(dá)到顯著性增加趨勢(shì),平均每年增加0.42%,有92.2%區(qū)域植被覆蓋度呈增加趨勢(shì)。臨滄地區(qū)植被NPP與降水存在顯著的正相關(guān)關(guān)系,但與氣溫、日照時(shí)數(shù)相關(guān)性未達(dá)到顯著水平;植被覆蓋度與各氣象因子相關(guān)系數(shù)偏低,也均未達(dá)到顯著水平。2000年以來臨滄大部地區(qū)植被生態(tài)特征呈現(xiàn)變好趨勢(shì),尤其植被覆蓋度顯著提升,多歸因于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)恢復(fù)工程措施的貢獻(xiàn),但仍有部分地區(qū)礦區(qū)相對(duì)集中,開采影響較大,植被生態(tài)處于變差趨勢(shì)。
生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)2019年12期