摘要:開展黃河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時空格局演變及驅(qū)動因素研究,為黃河流域生態(tài)文明建設(shè)和人地和諧發(fā)展提供科學(xué)決策支持?;?000-2022年的MODIS數(shù)據(jù),利用遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)評估黃河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,采用Sen趨勢分析法和MK檢驗全面刻畫RSEI的空間演變特征。結(jié)合分位數(shù)回歸模型和殘差分析探究自然環(huán)境和人類活動對不同分位數(shù)RSEI 變化的影響機(jī)制及相對貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明:2000-2022 年,黃河流域RSEI 年均值為0.465,年均增速為0.55%。黃河流域中游RSEI上升最為顯著。流域RSEI改善的區(qū)域面積占比為74.94%,顯著改善的區(qū)域為內(nèi)蒙古中部及晉陜兩省北部地區(qū)。同一因素對不同分位數(shù)RSEI的影響效應(yīng)存在顯著分異。隨著RSEI分位點(diǎn)的提高,溫度、降水及高程等3 個變量影響程度均呈下降趨勢。自然環(huán)境和人類活動共同作用導(dǎo)致黃河流域RSEI 變化面積占比為64.00%,由人類活動導(dǎo)致RSEI變化的區(qū)域面積占比為20.62%,由自然環(huán)境導(dǎo)致RSEI變化的區(qū)域面積占比為15.38%。
關(guān)鍵詞:遙感生態(tài)指數(shù); 時空演化; 驅(qū)動因素; 分位數(shù)回歸模型; 黃河流域
中圖分類號:F062.2;X22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-3075(2024)03-0060-10
生態(tài)環(huán)境是人類社會進(jìn)步的先決條件(Zhang etal,2022)。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量作為表征生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)要素,在氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)以及固土保肥等基本生態(tài)功能的維持方面具有重要作用(張艷軍等,2023)。其變化會對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生重大影響(蘇嘉亮等,2023)。當(dāng)前,全球氣候變暖以及人類活動對地表改造能力的增強(qiáng)使得區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量發(fā)生深刻變化,進(jìn)而影響人類生態(tài)福祉。實現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展成為亟待解決的問題。因此,準(zhǔn)確評估區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、刻畫其時空變化特征并揭示驅(qū)動機(jī)理對形成區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理方案具有重要意義。
圍繞生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和評估,學(xué)者們開展了廣泛的研究與探索,主要評價方法可分為以下3 類。其一,單一遙感指標(biāo)法。歸一化植被指數(shù)(Nie et al,2021)、凈初級生產(chǎn)力(Pan et al,2021)、地表溫度(Azmi et al,2021)、歸一化差異指數(shù)(Guha et al,2021)以及歸一化水體指數(shù)(Ding et al,2017;Modare?si et al,2022)等是目前單一遙感指標(biāo)最常選用的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。然而,生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)復(fù)雜多樣,僅用單一指標(biāo)評價不夠科學(xué)。其二,多元數(shù)據(jù)指標(biāo)法。綜合遙感數(shù)據(jù)與社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),構(gòu)建多元數(shù)據(jù)指標(biāo)體系以評估生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。但其運(yùn)用受學(xué)者經(jīng)驗知識影響(Yuan,2021),難以客觀反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。其三,基于遙感的生態(tài)指數(shù)(remote sensing eco?logical index,RSEI)。RSEI 是我國學(xué)者徐涵秋等人首次提出的評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的遙感指數(shù)(Xu,2008;徐涵秋, 2013;Xu,2018)。其綜合了綠度、濕度、干度和熱度四大要素,采用基于協(xié)方差的主成分分析法確定各要素對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響程度。同時該指數(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)中土壤侵蝕模數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)難以獲取的不足(徐涵秋, 2013a; 徐涵秋,2013b),被廣泛應(yīng)用于大范圍(褚馨德等, 2022)、長時間序列(李蕊等, 2021;李婷婷等,2021;汪東川等,2022)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究(Sun et al,2015;Hu amp; Xu,2018;Xiong et al,2021;Shan et al,2019)。
探究生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化驅(qū)動機(jī)制是制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策的重要前提。多數(shù)學(xué)者側(cè)重科學(xué)評估生境質(zhì)量,驅(qū)動因素及其影響機(jī)制的定量研究較少。自然氣候變化及人類活動等多因素均會對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響,厘清關(guān)鍵影響因素并定量分析影響程度及方向難度較大。目前采用相關(guān)性分析法、逐步多元線性回歸(Zhang et al,2022;Yuan,2021)、地理探測器(Nie et al,2021;Li et al,2022)等方法探究驅(qū)動因素影響機(jī)制。但這些方法普遍存在一個缺陷,即無法區(qū)分不同生態(tài)環(huán)境區(qū)域的關(guān)鍵驅(qū)動因素,難以給出針對性的建議。為此,本文采用分位數(shù)回歸模型研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動因素。該方法能夠定量解釋驅(qū)動因素對不同分位數(shù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的影響,更細(xì)致考察影響因素的異質(zhì)性,已在地理學(xué),水文學(xué)等領(lǐng)域運(yùn)用(Yin et al,2018)。