摘 要：以陜西省寶雞市為例，綜合植被覆蓋度、植被固碳量、氣溶膠光學厚度及河流輸沙量等生態(tài)環(huán)境相關要素，分析了2000—2016年該市生態(tài)環(huán)境變化情況。結果顯示，寶雞市生態(tài)環(huán)境整體明顯改善，主要體現(xiàn)在：（1）全市植被覆蓋度在波動中呈現(xiàn)增加趨勢，其中該市西北部地區(qū)植被覆蓋度增加尤為顯著。在植被覆蓋度增加的同時，植被結構進一步改善，高植被覆蓋占比增加，中、低植被覆蓋占比減少。植被固碳量在波動中呈現(xiàn)增加趨勢。（2）空氣質量得到提高，尤其是地處關中平原的扶風縣、岐山縣、鳳翔區(qū)等地。（3）嘉陵江（鳳州段）年輸沙量呈現(xiàn)減少趨勢。

關鍵詞：生態(tài)環(huán)境；特征分析；土地利用；空氣質量；河流輸沙量

中圖分類號：X826 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–0-03

隨著社會的不斷發(fā)展，生態(tài)文明建設的重要性日益凸顯。以陜西省寶雞市為例，該市生態(tài)環(huán)境整體明顯改善，通過分析2000—2016年該市生態(tài)環(huán)境的變化情況，為其他地區(qū)生態(tài)文明建設提供參考。

1 研究背景和研究意義

1.1 研究背景

土地利用結構影響生態(tài)系統(tǒng)服務功能，作用于生態(tài)系統(tǒng)服務的供給[1]。土地利用/土地覆被變化（Land-Use and Land-Cover Change，LUCC）是全球氣候變化和全球環(huán)境變化研究關注的重要內容[2]。我國政府大力落實農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展、生態(tài)保護與建設、主體功能區(qū)等重大規(guī)劃，持續(xù)推進西部大開發(fā)、東北振興、中部崛起等區(qū)域均衡發(fā)展戰(zhàn)略，實施了農(nóng)村土地整治、農(nóng)田水利設施建設、山水林田湖草生態(tài)保護修復等一系列重大工程，使我國土地利用/土地覆被格局發(fā)生了較大的改變，并對區(qū)域生態(tài)環(huán)境構成了深刻的影響[3]。

1.2 研究意義

隨著遙感（Remote Sensing，RS）、全球定位系統(tǒng)（Glo-bal Position System，GPS）和地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）“3S技術”的不斷發(fā)展，土地利用/土地覆被變化的遙感監(jiān)測技術有了新進展[4]。依托衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，開展植被覆蓋、植被固碳量、空氣質量、河流輸沙量等生態(tài)環(huán)境要素的綜合監(jiān)測研究，為認識土地利用變化格局與過程、掌握區(qū)域生態(tài)環(huán)境時空變化規(guī)律及存在問題提供實證依據(jù)[5]。

2 研究內容與技術路線

2.1 研究內容

研究主要基于多源遙感數(shù)據(jù)、省市統(tǒng)計年鑒、氣象數(shù)據(jù)等，運用ArcGIS、Erdas、數(shù)理統(tǒng)計等相關軟件，采用相關數(shù)學模型，對寶雞市2000—2016年陸地主要生態(tài)系統(tǒng)（植被、大氣、河流等）生態(tài)狀況、多年變化趨勢進行分析評價，最終給出區(qū)域生態(tài)時空變化的評價結論。

2.2 技術路線

主要運用自然地理學、土地利用與土地評價相關模型，結合GIS空間技術手段，采取定量研究與定性分析相結合的方法，對區(qū)域植被、大氣、河流生態(tài)質量進行綜合監(jiān)測評價。

第一，遙感技術是指借助地物反射或輻射光譜信息，對地物進行探測和識別的技術。此次研究利用遙感專業(yè)軟件和數(shù)據(jù)解譯，獲取和處理寶雞市的植被覆蓋度、植被固碳量數(shù)據(jù)[6-9]。

第二，地理信息系統(tǒng)空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心功能之一，主要應用了空間查詢、量算、疊加分析、空間差值、統(tǒng)計分類分析等方法。

第三，植被凈初級生產(chǎn)力（NPP）數(shù)據(jù)基于植被光能利用原理，運用植被NPP估算模型，實現(xiàn)了植被固碳量、固碳價值監(jiān)測評估，使研究的問題更具可比性。

3 數(shù)據(jù)來源與處理

3.1 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)使用寶雞市11個國家氣象站1981—2010年的氣溫、降水及日照時數(shù)年統(tǒng)計值數(shù)據(jù)資料；遙感數(shù)據(jù)主要來源于美國NOAA、MODIS、NPP等衛(wèi)星資料；植被覆蓋度數(shù)據(jù)來源于美國MODIS衛(wèi)星的植被指數(shù)產(chǎn)品；植被固碳量數(shù)據(jù)來源于美國蒙大拿大學森林學院陸域動態(tài)數(shù)值模擬研究所運用生物地球化學模式估算出的凈初級生產(chǎn)力產(chǎn)品；氣溶膠光學厚度數(shù)據(jù)來源于美國航空航天局（NASA）公布的NDVI數(shù)據(jù)集；河流輸沙量數(shù)據(jù)來源于中華人民共和國水利部發(fā)布的《中國河流泥沙公報》[10-13]。

3.2 處理方法

以高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為監(jiān)測源，對寶雞市陸地植被（含耕地）覆蓋度、凈初級生產(chǎn)力、氣溶膠光學厚度、河流輸沙含沙量等生態(tài)因子進行監(jiān)測評估，評價區(qū)域植被生態(tài)、大氣環(huán)境、河流輸沙量等時空變化趨勢，分析生態(tài)系統(tǒng)質量改善程度，為生態(tài)環(huán)境保護和改善提供參考依據(jù)。

生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測和指標分析，均采取規(guī)范的技術方法和業(yè)務流程，建立專題分析系統(tǒng)和分析模型。其中，植被生態(tài)質量氣象監(jiān)測評價主要依據(jù)《陸地植被氣象與生態(tài)質量監(jiān)測評價等級》（QX/T 494—2019）、《植被生態(tài)質量氣象評價指數(shù)》（GB/T 34815—2017）[14-15]等。

4 研究區(qū)域概況

4.1 地理位置

寶雞市地處陜西省關中西部，地跨東經(jīng)106°18′～108°03′、北緯33°35′～35°06′。東連咸陽市和楊凌示范區(qū)，南接漢中市，西北與甘肅省的天水市和平?jīng)鍪信?。秦嶺南屏，渭水中流，關隴西阻北橫，渭北沃野平原。東西長約156.6 km，南北寬約160.6 km，總面積約18 117 km2。

4.2 地質地貌

寶雞市位于秦嶺緯向構造體系與其他構造體系的復合交接部位，具有南北銜接、東西過渡的特點，可分為南部的秦嶺褶皺帶、中部的渭河斷陷帶和北部的鄂爾多斯臺向斜區(qū)3個地質構造單元。

寶雞市南、西、北方向三面環(huán)山，以渭河為中軸向東拓展，呈尖角開口槽形的特點。山、川、原兼?zhèn)?，呈“六山一水三分田”之勢?/p>

4.3 水文特征

寶雞市河流網(wǎng)排列以秦嶺為界，分屬黃河、長江兩大水系。黃河水系河流主要是以渭河為干流的渭河水系，渭河橫貫寶雞市境內206.1 km，多年平均徑流量為35.51億m3；長江水系以嘉陵江上游河段為主干，寶雞市境內流長72 km，多年平均徑流量為56.27億m3。

4.4 氣候特征

寶雞市屬暖溫帶半濕潤氣候區(qū)，全年的氣候變化受制于季風環(huán)流，冷暖干濕、四季分明。冬季干冷少雪，夏季炎熱干燥和溫熱多雨交替出現(xiàn)，春季升溫迅速而氣候多變，秋季降溫快多連陰雨。光、熱、水資源較為豐富，年日照時長為1 860～2 250 h，年平均氣溫為7.6～12.9 ℃。寶雞市年平均降水量在590～900 mm之間，其中，關中地區(qū)降水量最多。

5 寶雞市生態(tài)環(huán)境時空變化概況

5.1 森林生態(tài)系統(tǒng)概況

2000年以來，寶雞市提出了創(chuàng)建綠色寶雞、全國綠化模范城市、國家森林城市等建設目標，以天然林保護、退耕還林、三北防護林體系建設、自然保護區(qū)建設、綠色通道建設、南山北坡綠化等重點生態(tài)工程為契機，通過努力，森林資源穩(wěn)步增長，森林生態(tài)系統(tǒng)保護與建設取得了顯著成效。森林覆蓋率由2000年的42.1%提高到2015年的56.26%，城市建成區(qū)綠化覆蓋率42%，人均公園綠地面積約12.25 m2。

5.2 大氣環(huán)境概況

2000年以來，寶雞市加大大氣污染防治力度，城市環(huán)境空氣質量明顯改善。2015年，寶雞市環(huán)境空氣質量優(yōu)良天數(shù)為272 d，優(yōu)良天數(shù)比例74.5%。在超標天數(shù)中，輕度污染天數(shù)占16.2%，中度污染天數(shù)占5.2%，重度污染天數(shù)占3.3%，嚴重污染天數(shù)占0.8%。

主要污染物中，可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）、二氧化氮（NO2）、一氧化硫（SO）濃度年均值均有所下降，臭氧（O3）濃度年均值有所上升。2015年，沙塵天氣發(fā)生次數(shù)和強度均有所下降。

5.3 水環(huán)境質量概況

2000年以來，寶雞市水環(huán)境質量總體穩(wěn)中向好。據(jù)2015年寶雞市大氣環(huán)境監(jiān)測公報，該市境內渭河流域河流水質總體良好，千河水質優(yōu)、清姜河、金陵河水質良好，長江流域嘉陵江水質穩(wěn)定保持優(yōu)。

6 寶雞市生態(tài)環(huán)境時空變化分析

6.1 植被覆蓋度

對寶雞市2000—2016年植被覆蓋度進行了遙感動態(tài)監(jiān)測，結果顯示：植被覆蓋度在波動中呈現(xiàn)大幅增長的趨勢（圖1）。2000年寶雞市植被覆蓋度為75.62%，2016年增長至82.77%，線性增長率為每年0.41%。

2000—2016年，寶雞市大部分區(qū)域植被覆蓋度顯著增加，尤其是寶雞市北部的麟游縣、西北部的千陽縣、隴縣和陳倉區(qū)西部地區(qū)增加最為明顯；城市周邊植被覆蓋度略有減少。

2000—2016年，寶雞市植被覆蓋結構明顯好轉，中、低植被覆蓋度（＜60%）面積占比明顯減少，由2000年的19.6%下降到2016年的6.61%；高植被覆蓋度（60%～100%）面積占比顯著增加，由80.4%上升到93.39%。

6.2 植被固碳量

對2000—2014年寶雞市植被固碳量、固碳價值等進行了遙感監(jiān)測分析。2000—2014年，寶雞市植被固碳量（除耕地）在波動中呈現(xiàn)增加趨勢，北部地區(qū)小幅增加，中部地區(qū)略有下降。2000—2014年，植被平均固碳量為464.44萬t，2000年植被固碳量為497.28萬t，2014年上升為528.89萬t，線性增長率為8.15萬t/年。

全市固碳價值由2000年的58.95億元增加到2014年的61.07億元；植被釋氧量由2000年的1 316.62萬t增加到2014年的1 363.82萬t，線性增長率為21.84萬t/年；釋氧價值由2000年的131.66億元增加到2014年的136.38億元。2000年寶雞市植被固碳量整體較2014年偏少， 2014年北部地區(qū)植被固碳量小幅增加，而中部地區(qū)固碳量略有下降。

6.3 氣溶膠光學厚度

對2003—2016年寶雞市氣溶膠光學厚度進行遙感分析。監(jiān)測結果表明：寶雞市大氣污染物主要集中在地勢低洼的中部渭河谷地，包括寶雞市城區(qū)、鳳翔區(qū)、岐山縣、扶風縣及眉縣北部部分區(qū)域；2003—2016年，寶雞市大氣污染物明顯減少，減少區(qū)域主要集中在地處關中平原的扶風縣、岐山縣、鳳翔區(qū)等地。

6.4 河流輸沙量

河流輸沙量變化能夠反映人類通過土地利用變化、水土保持措施對水環(huán)境帶來的影響。對寶雞市嘉陵江流域的年輸沙量進行了動態(tài)分析。監(jiān)測表明：2000—2015年寶雞市境內的嘉陵江（鳳州段）年輸沙量均呈現(xiàn)減少趨勢。

7 結論

對2000—2016年寶雞市生態(tài)環(huán)境進行生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測動態(tài)分析顯示，全市生態(tài)環(huán)境整體明顯改善。

（1）全市植被覆蓋度在波動中呈現(xiàn)增加趨勢，其中西北部地區(qū)植被覆蓋度增加尤為顯著；全市植被覆蓋度由2000年的75.62%增加到2016年的82.77%。在植被覆蓋度增加的同時，植被結構進一步改善，高植被覆蓋占比增加，中、低植被覆蓋占比減少。植被固碳量等生態(tài)功能在波動中呈現(xiàn)增加趨勢。其中，寶雞市實施的生態(tài)恢復與保護工程促進了植被生態(tài)質量的改善和生態(tài)功能的恢復，使得植物生物量明顯增長，植被固碳顯著增強。

（2）全市空氣質量有效改善，空氣優(yōu)良天數(shù)明顯增加，重污染天數(shù)明顯減少。尤其以地處關中平原的扶風縣、岐山縣、鳳翔區(qū)等地空氣質量改善明顯。

（3）嘉陵江（鳳州段）年輸沙量呈現(xiàn)減少趨勢，說明流域生態(tài)質量總體改善，水土保持功能持續(xù)向好。

（4）從2000—2016年寶雞市生態(tài)環(huán)境主要指標遙感監(jiān)測結果可以看出，相關部門用于改善生態(tài)環(huán)境的一系列措施對生態(tài)系統(tǒng)功能恢復已經(jīng)產(chǎn)生積極影響。在未來，相關部門應繼續(xù)加強生態(tài)環(huán)境保護工作，做好生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測評估預警，鞏固和增強生態(tài)保護成效。

參考文獻

[1] 緱少偉，顧盼盼.贛州市生態(tài)環(huán)境質量時空變化研究[J].長江信息通信，2022，35（12）：42-45.

[2] 卡吾恰提·白山，王雪梅，黃曉宇.和田市生態(tài)環(huán)境質量時空演變分析[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2022，35（2）：453-462.

[3] 李蕊，陳國清，李瑋賢，等.基于遙感生態(tài)指數(shù)的神東礦區(qū)1995—2020年生態(tài)環(huán)境質量的時空變化特征分析[J].水土保持通報，2021，41（3）：143-151.

[4] 周玄德，郭華東，楊勝天，等.干旱區(qū)綠洲城市生態(tài)環(huán)境時空變化特征分析：以克拉瑪依市為例[J].干旱區(qū)地理， 2021，44（4）：1070-1082.

[5] 趙珍珍，馮建迪.1980s—2016年科爾沁沙地景觀時空格局演變特征分析[J].山東理工大學學報（自然科學版），2020， 34（2）：24-30.

[6] 劉一丹，姚曉軍，李宗省，等.氣候變化和土地利用覆蓋變化對河西地區(qū)植被凈初級生產(chǎn)力的影響[J].干旱區(qū)研究， 2024，41（1）：169-180.

[7] 張順雪，沈瑤，胡中民.海南省西北部植被凈初級生產(chǎn)力的長時序精尺度遙感監(jiān)測[J].遙感技術與應用，2023，38（6）： 1413-1422.

[8] 吳麗媛，神祥金，劉奕雯，等.青藏高原草本沼澤植被凈初級生產(chǎn)力時空變化及其對氣候變化的響應[J].生態(tài)學報， 2024，44（5）：2115-2126.

[9] 楊宇萌，來全，劉心怡.氣候變化和人類活動對內蒙古植被總初級生產(chǎn)力的定量影響[J].植物生態(tài)學報，2024，48（3）： 306-316.

[10] 王琴，馮杰，陳遠航，等.貴陽市MODIS氣溶膠光學厚度與大氣污染物的關系模型研究[J].環(huán)?？萍迹?023，29（4）：9 -13，26.

[11] 于志翔.基于MODIS數(shù)據(jù)的新疆大氣氣溶膠光學厚度時空變化分析[J].沙漠與綠洲氣象，2023，17（2）：128-136.

[12] 張凡，史曉楠，曾辰，等.青藏高原河流輸沙量變化與影響[J].中國科學院院刊，2019，34（11）：1274-1284.

[13] 景昭偉，何洪鳴，Soksamnang Keo，等.全球河流輸沙量分布格局及其影響因素[J].水土保持學報，2017，31（3）：1-9.

[14] 錢拴，崔曉軍，姜月清.QX/T 494—2019《陸地植被氣象與生態(tài)質量監(jiān)測評價等級》解讀[J].標準科學，2022（7）：91 -97，110.

[15] 梁冬坡，孫治貴，郭玉娣，等.基于衛(wèi)星遙感的天津地區(qū)生態(tài)環(huán)境質量氣象評價[J].天津農(nóng)業(yè)科學，2019，25（12）：56 -63.