李可相　陳遠(yuǎn)　謝剛　張藍(lán)月

摘 要：本研究選用地表溫度產(chǎn)品MOD11A2作為耕地地表溫度數(shù)據(jù)，采用DEM提取坡度、坡向及高程3個因素，對貴陽市城郊耕地地表溫度特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明：貴陽市城郊耕地坡向的變化會引起耕地地表溫度產(chǎn)生差異，但差異不明顯，平均地表溫度在8個坡向上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;貴陽市城郊耕地坡度的變化會導(dǎo)致耕地地表溫度隨之產(chǎn)生較大差異，呈現(xiàn)出坡度越大地表溫度越小的趨勢;海拔對貴陽市城郊耕地地表溫度的影響不是很明顯，總體趨勢呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：坡向;地表溫度;貴陽市;城郊耕地

中圖分類號：S181 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015033

耕地特征的變化研究對耕地的保護(hù)以及耕地的整理與開發(fā)利用具有重要意義[1]。近年來，由于城市化的快速發(fā)展，城郊的植被、農(nóng)田等逐漸減少，建筑物及道路等不透水面逐漸增加，直接影響了近地面水和熱的自然交換，導(dǎo)致城市與城郊地表在太陽輻射吸收率、熱容量和傳導(dǎo)率等方面出現(xiàn)較大差異，這既加劇了城市的熱島效應(yīng)，也會影響城郊耕地水、熱的自然交換，進(jìn)而影響耕地的耕作管理及作物產(chǎn)量。地表溫度（Land Surface Temperature，LST）可作為眾多研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)參數(shù)[2]，研究耕地與地表溫度的關(guān)系，能更加深入理解土地利用類型變化下耕地地表溫度的空間特征和動態(tài)變化，有助于耕地地表降溫及農(nóng)業(yè)監(jiān)測等問題的解決。城郊是城市化進(jìn)程中最活躍的區(qū)域，而由于歷史、地理等原因，一般而言，郊區(qū)的耕地多數(shù)是高產(chǎn)良田，這些耕地的可持續(xù)利用是城市和郊區(qū)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本前提[3，4]。因此，研究該區(qū)域耕地利用特征對實(shí)現(xiàn)郊區(qū)耕地的可持續(xù)利用具有重要意義。目前，相關(guān)研究基于區(qū)域視角，對城市郊區(qū)耕地的流失特征、拋荒成因、重金屬污染、可持續(xù)性利用策略等[5，6]進(jìn)行了大量研究。但是，在當(dāng)前全球氣候變暖的背景下，還鮮有研究從地理、氣候因素對城郊耕地進(jìn)行研究，分析城郊耕地的氣候響應(yīng)特征，為其合理、可持續(xù)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

本研究以貴陽市為例，分析貴陽市城郊耕地的地表溫度特征，并探討城郊耕地地表溫度特征形成的原因，以期為貴陽市城郊耕地保護(hù)、耕地資源可持續(xù)利用以及農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的提高奠定良好的研究基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

貴陽市為貴州省省會城市，轄6區(qū)3縣1市，是城市化以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的典型區(qū)，位于黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)核心地帶，生態(tài)優(yōu)美、自然風(fēng)光宜人，具有典型的喀斯特景觀，屬于以山地、丘陵為主的丘原盆地地區(qū)，為亞熱帶濕潤溫和型氣候，年均降水量1200mm，年均溫15.3℃。2017年，全市地區(qū)生產(chǎn)總值完成3537.96億元，增長11.3%，經(jīng)濟(jì)總量在省會城市中上升1位，經(jīng)濟(jì)增速連續(xù)7a位居省會城市前2位。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文選取坡度、坡向及高程以3個因素，作為影響貴陽市城郊耕地地表溫度空間形態(tài)變化的自然因子。遙感數(shù)據(jù)為4個年份（2005年、2010年、2015年、2019年）的MOD11A2數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http：//www.gscloud.cn/）上獲取;MOD11A2獲取自NASA官網(wǎng)（https：//ladsweb.modaps. eosdis. nasa.gov/）?；贏rcGIS平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用其3DAnalysttools工具模塊完成坡度、坡向因子的提取。在ArcGIS中統(tǒng)一所有數(shù)據(jù)的格式及坐標(biāo)，并進(jìn)行空間疊加分析。坡向的描述有定性和定量2種方法，定量以東為0°，順時針遞增，范圍在0°～360°，定性描述有8方向法和4方向法。本文采用定性和定量2種方法對耕地坡向進(jìn)行分析，其對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

2 結(jié)論與分析

2.1 郊區(qū)耕地LST在坡向上的分布

山地丘陵的坡向?qū)θ照諘r數(shù)和太陽輻射強(qiáng)度有影響。一般而言，南坡接受太陽輻射量最多，北坡最少，二者之間的溫度差異常很明顯。根據(jù)坡向度數(shù)從小到大的順序，平均地表溫度在8個坡向上呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢（圖1），最大值為24.75℃（東南坡），其次為南坡和東坡，平均地表溫度分別為24.7℃和24.72℃;東北、西南和西3個方向的平均地表溫度相對較小，而北和西北的平均地表溫度一致且最?。?4.64℃）。平均地表溫度最大的不是陽坡（南方或西南方），而是東南方向，這可能與衛(wèi)星的太陽方位角有關(guān)，成像時東南坡向恰好朝向太陽光線，導(dǎo)致其LST最大。平均地表溫度在8個坡向上的標(biāo)準(zhǔn)差為0.04℃，變異系數(shù)為0.15%，說明耕地坡向的變化會引起耕地地表溫度差異，但差異不明顯。

2.2 郊區(qū)耕地LST在坡度上的分布

不同坡度上立地條件、地表組成及水熱情況等的差異，會導(dǎo)致植被豐富程度及地表熱量均勻程度等發(fā)生變化，根據(jù)耕地坡度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，將城郊耕地坡度劃分為5個坡度等級（1：≤2°;2：2°～6°;3：6°～15°;4：15°～25°;5：>25°;5個坡度級，上含下不含），并統(tǒng)計地表溫度在4個坡度上的平均分布情況（由于>25°以上耕地區(qū)域已屬于生態(tài)保護(hù)區(qū)域，不宜再進(jìn)行耕作，因此不做統(tǒng)計），發(fā)現(xiàn)平均地表溫度在4個坡度上呈現(xiàn)出直線下降的趨勢（圖2），1度級最大，4度級最小，其值分別為24.66℃和24.01℃;平均地表溫度在4個坡度上的標(biāo)準(zhǔn)差為0.25℃，變異系數(shù)為1.04%，說明貴陽市城郊耕地坡度的變化會導(dǎo)致耕地地表溫度隨之產(chǎn)生較大差異。

2.3 郊區(qū)耕地LST與海拔的關(guān)系

海拔與下墊面狀況是研究區(qū)地表溫度產(chǎn)生區(qū)域性差異的重要基礎(chǔ)[7]。通過分析貴陽市海拔與城郊耕地地表溫度的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)城郊耕地地表溫度隨著海拔的升高而緩慢降低，海拔與耕地的擬合效果較差，R2僅為0.0135，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明海拔對貴陽市城郊耕地地表溫度產(chǎn)生了影響，但不是很明顯，即隨著海拔的升高城郊耕地地表溫度在下降（如圖3），海拔每上升100m，地表溫度下降0.09℃。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，貴陽市城郊耕地坡向的變化會引起耕地地表溫度產(chǎn)生差異，但差異不明顯，按照坡向度數(shù)從小到大的順序，平均地表溫度在8個坡向上呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢;受立地條件、地表組成及水熱情況等差異的影響，貴陽市城郊耕地坡度的變化會導(dǎo)致耕地地表溫度隨之產(chǎn)生較大差異，呈現(xiàn)坡度越大地表溫度越小的趨勢;海拔對貴陽市城郊耕地地表溫度的影響不是很明顯，總體趨勢呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，海拔每上升100m，地表溫度下降0.09℃。本文采用MODIS的地表溫度產(chǎn)品，受其空間分辨率較低的影響，對貴陽市城郊耕地地表溫度特征的分析還不夠精細(xì)，未能對不同耕地類型的地表溫度特征進(jìn)行對比分析。未來，隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的更新，及地表溫度產(chǎn)品空間分辨率的提高，這些問題都可以得到解決。

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（責(zé)任編輯 周康）

收稿日期：2020-08-31

基金項目：國防科工局高分重大專項（項目編號：88-Y40G35-9001-18/20）;貴陽國家高新區(qū)科技計劃項目（項目編號GXYF-2017-003，GXYF-2018-003）;貴州科學(xué)院創(chuàng)新人才團(tuán)隊項目（項目編號：黔科院人才[2019]07號）;貴州科學(xué)院省級科研專項資金項目（項目編號：黔科院科專合字[2019]06號）

作者簡介：李可相（1989-），男，碩士，研究實(shí)習(xí)員。研究方向：土地（土壤）規(guī)劃及其信息化。