收稿日期：2024-03-04；修回日期：2024-03-21

基金項(xiàng)目：甘肅省草原監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)（GSZYTC-ZCJC-21010）;2021年自列省級(jí)林業(yè)和草原科技項(xiàng)目-河西荒漠區(qū)草地土壤碳密度空間分布及碳儲(chǔ)量估算（2021kj071）;甘肅省新一輪草原補(bǔ)獎(jiǎng)效益評(píng)估及草原生態(tài)評(píng)價(jià)研究（XZ20191225）項(xiàng)目資助

作者簡(jiǎn)介：

馬成龍（1999-），男，東鄉(xiāng)族，新疆伊犁人，碩士研究生，主要從事草地生態(tài)研究，E-mail：2496115741@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：liuxn@gsau.edu.cn

摘要：為探究岷縣生態(tài)工程后植被覆蓋度的時(shí)空變化以及地形效應(yīng)，基于MODIS—NDVI數(shù)據(jù)，利用像元二分模型計(jì)算了2001—2020年岷縣植被覆蓋度。結(jié)果表明：（1）隨著岷縣生態(tài)工程的實(shí)施，植被覆蓋度整體趨向良好，66.34%的區(qū)域以高植被覆蓋為主；（2）植被覆蓋度空間分布呈“東高西低，南高北低”的分布特征。高覆蓋植被區(qū)密集分布在岷縣東部及西南部，而低植被覆蓋區(qū)主要分布在西北部；（3）植被覆蓋度穩(wěn)定性表現(xiàn)出“高低波動(dòng)共存，低波動(dòng)較大”的空間格局。植被改善面積占比為58.76%，退化占30.43%，表明研究區(qū)植被覆蓋度總體變化趨勢(shì)為改善；（4）地形因子對(duì)岷縣植被覆蓋度空間分布影響顯著：從平均覆蓋度變化來(lái)看，研究區(qū)覆蓋度陰坡gt;半陰坡gt;半陽(yáng)坡gt;陽(yáng)坡。植被覆蓋度隨海拔升高而增大。隨著坡度的增加，岷縣平均植被覆蓋度呈先增加后降低的趨勢(shì)，超過(guò)25°坡度區(qū)域的植被覆蓋度增長(zhǎng)速度最快。

關(guān)鍵詞：植被覆蓋度；像元二分模型；時(shí)空變化；地形分異；岷縣

中圖分類號(hào)：X87""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""" 文章編號(hào)：1007-0435（2024）11-3567-12

Study on the Spatial and Temporal Variation of Vegetation Coverage and

Topographic Differentiation in Min County from 2000 to 2020

MA Cheng-long， JI Tong， HE Guo-xing， XU He-guang， LI Ya-li， YANG Zhuo-li， WANG Yun-jun，

QI Hao， LIU Xiao-ni*

（College of Prataculture， Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Pratacultural Ecosystem， Ministry of

Education/Gansu Pratacultural Engineering Laboratory/Center for Sustainable Development of Grassland Animal

Husbandry， Lanzhou， Gansu Province 730070， China）

Abstract：To explore the spatiotemporal changes and topographic effects of vegetation coverage after ecological engineering in Min County，the vegetation coverage in Min County from （1） with the implementation of ecological engineering in Min County，the overall vegetation coverage tends to be good，with 66.34% of the areas being mainly covered by high vegetation. （2） The spatial distribution of vegetation coverage showed a distribution pattern of “high in the east and low in the west，high in the south and low in the north”. High vegetation coverage areas were densely distributed in the eastern and southwestern parts of Min County，while low vegetation coverage areas were mainly distributed in the northwest. （3） The stability of vegetation coverage exhibited a spatial pattern of coexistence of high and low fluctuations，with high and low fluctuations. The proportion of vegetation improvement area was 58.76%，and degradation accounts for 30.43%，indicating that the overall trend of vegetation coverage in the study area was improvement. （4） The terrain factors had a significant impact on the spatial distribution of vegetation coverage in Min County：from the perspective of average coverage changes，the coverage in the study area is shaded slopegt;semi shaded slopegt;semi sunny slopegt;sunny slope. The vegetation coverage increases with altitude. As the slope increases，the average vegetation coverage in Min County showed a trend of first increasing and then decreasing，with the fastest growth rate observed in areas with slopes exceeding 25 °.

Key words：Vegetation coverage;Pixel binary model;Spatio-temporal variation;Topographic differentiation;Min County

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，植被是關(guān)鍵的地表覆蓋類型，也是連接自然界的紐帶，在平衡碳循環(huán)、涵養(yǎng)水源和水土保持中扮演重要角色^［1］。植被覆蓋度（Fractional vegetation cover，F(xiàn)VC）是衡量陸地表面植被分布特征的重要指標(biāo)，可以反映自然環(huán)境的時(shí)空差異和演變過(guò)程，同時(shí)也能影響地球系統(tǒng)能量的平衡，對(duì)全球氣候和環(huán)境變化具有指示作用^［2］，研究植被覆蓋度的變化對(duì)水土保持、改善局部氣候、防治大氣污染、評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境等方面具有重要意義^［3-4］。

遙感監(jiān)測(cè)具有多尺度、多頻率、高精度和時(shí)效快的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用遙感技術(shù)提取植被覆蓋度，其中像元二分模型估算法得到了廣泛應(yīng)用^［5-7］。如李凈等^［8］以西北地區(qū)為研究區(qū)，探討了近30年植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化；祝聰?shù)?sup>［9］基于像元二分模型，研究了2006—2016年岷江上游植被覆蓋度時(shí)空變化格局及穩(wěn)定性；佟斯琴等^［10］利用像元二分模型法，分析了內(nèi)蒙古1982—2010年植被覆蓋度變化；顧羊羊等^［11］以貴州省黔西南州為例，分析了2000—2015年植被覆蓋時(shí)空變化特征及未來(lái)變化趨勢(shì)。歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation index，NDVI）作為像元二分模型估算法中常用的植被指數(shù)，是反映植被長(zhǎng)勢(shì)的重要參數(shù)之一，對(duì)地表植被生長(zhǎng)狀況敏感度強(qiáng)烈，因此被認(rèn)為是監(jiān)測(cè)植被和生態(tài)環(huán)境變化的重要指標(biāo)，在全球范圍和局部區(qū)域內(nèi)的植被監(jiān)測(cè)、生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)等研究中普遍應(yīng)用^［12］。如宋富強(qiáng)等^［13］選取MODIS—NDVI數(shù)據(jù)對(duì)陜北地區(qū)植被進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。劉斌等^［14］］利用SPOT—NDVI數(shù)據(jù)分別從時(shí)間和空間兩個(gè)方面對(duì)華北地區(qū)植被進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。周文英等^［15］以NDVI為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)四川省若爾蓋縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

另外，植被覆蓋度變化主要受氣候、地形、人類活動(dòng)^［16-18］等因素的影響，而地形作為其中最基本的生境因子，通過(guò)影響氣溫、降雨等氣候條件，從而直接或間接影響植被的生長(zhǎng)狀況及空間分布格局。Emran等^［19］通過(guò)研究孟加拉國(guó)吉大港山區(qū)（CHT）植被特征與地形因素之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)NDVI與坡度和海拔高度具有顯著相關(guān)性。楊辰叢海等^［20］通過(guò)像元二分法提取平和縣植被覆蓋度，同時(shí)與3種地形因子疊加分析，研究出平和縣植被生長(zhǎng)狀況與地形因素之間的聯(lián)系。王毅等^［21］研究表明，地形因素主要通過(guò)影響人類活動(dòng)間接影響植被覆蓋度。由此可見(jiàn)，地形因子的變化會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性增加，而植被覆蓋度的變化則反映了生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和適應(yīng)，通過(guò)深入研究?jī)烧咧g的關(guān)系，可以更好地理解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，揭示植被的空間分布規(guī)律，為保護(hù)生物多樣性、維護(hù)生態(tài)平衡提供理論支持。

岷縣位于甘南草原東緣，氣候高寒陰濕，生態(tài)環(huán)境脆弱，是黃河支流洮河和渭河流域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)。近年來(lái)，由于自然和人為因素的影響，全縣草原出現(xiàn)不同程度的退化、沙化，加之亂墾、濫挖草原植被的破壞行為屢禁不止，草原生態(tài)不斷惡化^［22］，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，岷縣2010年頒布了《岷縣落實(shí)草原生態(tài)保護(hù)補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)政策實(shí)施方案》；2016年實(shí)施了第二輪草原獎(jiǎng)補(bǔ)政策，劃定了基本草原、禁牧區(qū)和草畜平衡區(qū)，逐步建立了基本草原保護(hù)制度，自此岷縣的生態(tài)保護(hù)和建設(shè)工作迎來(lái)了一個(gè)全新的時(shí)期。研究岷縣植被覆蓋度時(shí)空變化及地形分異對(duì)全縣乃至黃河中下游地區(qū)人民生活環(huán)境具有重要的意義。因此，本研究利用2000—2020年MODIS—NDVI及數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），研究了岷縣這20年內(nèi)植被覆蓋的時(shí)空變化特點(diǎn)及變化趨勢(shì)，并揭示不同地形因子下植被覆蓋度變化的特征，以期為岷縣植被保護(hù)和生態(tài)工程效益評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

岷縣（圖1）位于甘肅省定西市南部，洮河中游，地處青藏高原邊緣，是甘南草原向黃土高原、隴南山地過(guò)渡地帶（34°07′N～34°45′N，103°41′E～104°59′E），山地占88.82%，東西約120 km，南北約15 km，總面積為3578 km2，海拔2040～3754 m，氣候?qū)儆跍貛О霛駶?rùn)向高寒濕潤(rùn)氣候過(guò)渡帶，年平均氣溫5.54℃，年降雨量451.42～817.83 mm。最大一條河流洮河，在岷縣西部，境內(nèi)全長(zhǎng)83.5 km。草地類型豐富，包括6個(gè)草地類型，以亞高山草甸為主^［23］。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本文所選用的數(shù)據(jù)為MODIS遙感產(chǎn)品中的MOD13Q1—NDVI數(shù)據(jù)，來(lái)源于美國(guó)航空航天局（NASA）地球觀測(cè)系統(tǒng)（http：//ecocast.arc.nasa.gov/）?？臻g分辨率為250 m×250 m，時(shí)間分辨率為16 d，為了消除數(shù)據(jù)誤差干擾及更好的反映植被覆蓋情況，選擇2000—2020生長(zhǎng)季（5—10月）的遙感數(shù)據(jù)，每年11景影像，共220景。DEM高程數(shù)據(jù)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：//lwww.gscloud.cn）30 m×30 m的ASTER—CDEMV2數(shù)據(jù)。土地利用類型數(shù)據(jù)源于GlobeLand30產(chǎn)品官網(wǎng)（http：//www.globallandcover.com/）空間分辨率是30 m×30 m，利用ArcGIS軟件將土地利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行掩膜提取，得到岷縣土地利用分布圖（圖2），其中植被區(qū)面積比例為58.47%（林草地）；非植被區(qū)占41.53%（耕地、水體、人造地表），為了減少誤差，在本研究計(jì)算植被覆蓋度時(shí)剔除非植被區(qū)，僅計(jì)算植被區(qū)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 利用MRT（Modis reprojection tool）軟件對(duì)獲取的MOD13Q1數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括格式轉(zhuǎn)換、投影變換及提取NDVI，采用WGS84UTM坐標(biāo)系，投影分帶選擇48 N。在ArcGIS10.2中按照研究區(qū)矢量邊界掩膜裁剪，得到岷縣2000—2020年NDVI遙感影像數(shù)據(jù)集。采用國(guó)際通用的最大值合成法（MVC）去除大氣和云干擾，得到岷縣年最大NDVI影像數(shù)據(jù)集。為了和MOD13Q1數(shù)據(jù)像元尺度統(tǒng)一，將DEM高程數(shù)據(jù)重采樣至250 m×250 m，在ArcGIS軟件中裁剪，投影類型與MOD13Q1數(shù)據(jù)一致，同時(shí)計(jì)算出岷縣地形因子并重分類。在ENVI5.3中利用像元二分法計(jì)算得到每一景影像的植被覆蓋度，將其與坡向、高程和坡度分別疊加。

1.3 研究方法

1.3.1 植被覆蓋度計(jì)算 像元二分模型^［24］能夠削弱大氣、土壤等因素對(duì)植被指數(shù)的影響，是混合像元分解中的模型之一，它的原理是假定一個(gè)像元的地表光譜信息包括植被覆蓋和裸土覆蓋，遙感影像上任一像元的信息由這兩部分組成，各因子的權(quán)重是其面積在像元中所占的比例。

植被覆蓋度的計(jì)算公式為：

FVC=（NDVI-NDVIs）（NDVIv-NDVIs）（1）

式中：FVC代表植被覆蓋度；NDVI代表像元的歸一化植被指數(shù)；NDVIv代表純植被覆蓋的植被指數(shù)；NDVls代表裸土覆蓋的植被指數(shù)。

理論上，植被覆蓋部分的值接近1，裸土覆蓋部分的值接近0，NDVIs和NDVIv會(huì)隨植被時(shí)空分布和植被類型而發(fā)生變化，同時(shí)置信度會(huì)受到大氣、濕度及光照等因素的影響，因此一般NDVIs和NDVIv取一定置信度范圍內(nèi)的最大值與最小值。通過(guò)分析MODIS—NDVI數(shù)據(jù)，結(jié)合岷縣植被覆蓋度的真實(shí)狀況，本研究在實(shí)際計(jì)算植被覆蓋度的過(guò)程中，依據(jù)頻率統(tǒng)計(jì)表，選取累計(jì)百分比為0.5%NDVI值為NDVIs，99.5%的NDVI值為NDVIv。

植被覆蓋度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行劃分，將岷縣植被覆蓋度重分類為5個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)為低植被覆蓋（FVC，lt;30%），Ⅱ級(jí)為中低植被覆蓋（FVC，30%～45%），Ⅲ級(jí)為中等植被覆蓋（FVC，45%～60%），Ⅳ級(jí)為中高植被覆蓋（FVC，60%～75%），V級(jí)為高植被覆蓋（FVC，≥75%）。

根據(jù)岷縣植被覆蓋度總值和像元總數(shù)計(jì)算植被覆蓋度平均值^［25］，公式為：

FVC=∑nm-1FVCmn（2）

式中，F(xiàn)VC代表植被覆蓋度的平均值，n代表像元總數(shù)，F(xiàn)VCm代表第m個(gè)像元的植被覆蓋度。

1.3.2 趨勢(shì)分析 Theil—Sen Median趨勢(shì)分析和Mann-Kendal檢驗(yàn)方法的結(jié)合，成為長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)趨勢(shì)的重要方法^［26-27］，

Theil—Sen Median趨勢(shì)分析是—種穩(wěn)健的非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，通過(guò)任意計(jì)算數(shù)據(jù)中兩個(gè)時(shí)段斜率的中位數(shù)，來(lái)表示該時(shí)段變化趨勢(shì)，不受異常值影響，適用于長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析^［28］。

Theil-Sen斜率估算計(jì)算公式為：

ρ=medianxj-xij-i，2000≤ilt;j≤2020（3）

式中，xi，yi分別代表當(dāng)年的FVC值，n代表研究年數(shù);ρ代表趨勢(shì)度，當(dāng)ρ＞0時(shí)植被呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，ρ＜0時(shí)植被呈退化趨勢(shì)^［29］。

Mann—Kendall用來(lái)檢驗(yàn)是否通過(guò)顯著性，檢驗(yàn)公式：

Q=∑n-ii=1∑nj=i+1sign（xi-yi）（4）

Sign（xi-yi）=1（xi-yigt;0）0（xi-yi=0）-1（xi-yilt;0）（5）

Z=Q-1 VarQQgt;00Q=0Q+1 VarQQlt;0（6）

式中Q代表檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；Sign代表一個(gè)符號(hào)函數(shù)；Z代表標(biāo)準(zhǔn)化之后的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；Var（Q）代表方差。

標(biāo)準(zhǔn)化后的Z是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，若|Z|gt;Z1-α/2表示通過(guò)了相應(yīng)置信度的顯著性檢驗(yàn)。Z1-α/2是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)分布表在置信度水平α下所對(duì)應(yīng)的值。當(dāng)Z的絕對(duì)值大于1.65，1.96和2.58時(shí)，表示趨勢(shì)分別通過(guò)了置信度為90%，95%和99%的顯著性檢驗(yàn)。結(jié)合ρ值和Z值，將變化趨勢(shì)分為9個(gè)等級(jí)：極顯著改善（ρgt;0，Zgt;2.58）、極顯著退化（ρlt;0，Zgt;2.58）、顯著改善（ρgt;0，1.96lt;Z≤2.58）、顯著退化（ρlt;0，1.96lt;Z≤2.58）、微顯著改善（ρgt;0，1.65lt;Z≤1.96）、微顯著退化（ρlt;0，1.65lt;Z≤1.96）、不顯著改善（ρgt;0，Z≤1.65）、不顯著退化（ρlt;0，Z≤1.65）、基本不變（ρ=0）。

1.3.3 穩(wěn)定性分析 利用變異系數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。變異系數(shù)可以表示長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的離散程度，能夠反映像元值的波動(dòng)狀況，數(shù)值越大表示越不穩(wěn)定，反之則越穩(wěn)定^［30-31］，計(jì)算公式如下

CV=σFVC-σ= 1n∑n1（FVCi-FVC-）²（7）

式中，Cv代表植被覆蓋度的變異系數(shù)；FVCi代表第i年的植被覆蓋度；FVC——植被覆蓋度平均值。

1.3.4 地形因子等級(jí)劃分 利用ArcGIS軟件將岷縣DEM數(shù)據(jù)剪裁之后，提取出植被區(qū)高程、坡度、坡向并進(jìn)行等級(jí)劃分（圖3）。

根據(jù)岷縣植被區(qū)實(shí)際情況，將坡向數(shù)據(jù)劃分為陽(yáng)坡（135°～225°）、陰坡（315°～45°）、半陽(yáng)坡（225°～315°）和半陰坡（45°～135°）（圖3a）；高程劃分為7個(gè)帶：≤2300 m，2300 m～2500 m，2500 m～2700 m，2700 m～2900 m，2900 m～3100 m，3100 m～3500 m，gt;3500 m （圖3b）；參考《第二次全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，將坡度劃分成5級(jí)：≤2°，2°～6°，6°～15°，15°～25°，＞25°（圖3c）。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被覆蓋度時(shí)空變化

2.1.1 時(shí)間變化 由岷縣各等級(jí)植被覆蓋度的年際變化圖（圖4）發(fā)現(xiàn)，2000—2020年以高覆蓋度植被為主，面積達(dá)到2429.31 km2，約占岷縣總面積的66.34%（表1）。低覆蓋度、中低覆蓋度、及中覆蓋度植被年際變化呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，2001年三者植被覆蓋度面積比例最大，分別是6.60%，8.92%，10.13%；2020年三者植被覆蓋度面積比例最小，分別是0.70%，0.26 %，1.18%。2000—2012年中高覆蓋度植被年際變化波動(dòng)較小，但整體呈下降趨勢(shì)，2013—2020年波動(dòng)較大，在2017年植被覆蓋度面積年達(dá)到最大值（22.54%），2020年達(dá)最小值（8.41%）。高覆蓋度植被年際變化波動(dòng)幅度較大，在2004，2013，2020年出現(xiàn)峰值，其中2020年相比2016年增加了11.76 %，2016年比2011年增加了9.61%?？傮w來(lái)看岷縣植被覆蓋度呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明生態(tài)環(huán)境在逐步改善。

2.1.2 空間變化 研究區(qū)內(nèi)各等級(jí)植被覆蓋度在空間分布上表現(xiàn)出一定的規(guī)律性（圖5）。

由圖5可知，低覆蓋度植被、中低覆蓋度植被及中覆蓋度植被主要分布在研究區(qū)的西北部，較為集中；中高覆蓋度植被在西北部和中東部的區(qū)域，圍繞中低植被覆蓋區(qū)分布，分布較零落；高覆蓋度植被密集分布在研究區(qū)東部、西南部及北部邊緣地帶。隨著年限的發(fā)展，研究區(qū)西北部的低覆蓋度植被和中低覆蓋度植被面積減小，而中高覆蓋度植被和高覆蓋度植被面積反而增大。

2.2 植被覆蓋度的變化特征

2.2.1 植被覆蓋度的變化趨勢(shì) 將Theil-Sen Median趨勢(shì)分析和Mann-Kendall顯著性檢驗(yàn)結(jié)合，可有效科學(xué)地反映2000—2020年岷縣植被覆蓋度變化趨勢(shì)的空間分布特征（圖6），并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到岷縣2000—2020年植被覆蓋度空間變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)表（表2）。

由圖6所示，植被覆蓋度改善區(qū)域面積較退化區(qū)域面積分布范圍廣，占研究區(qū)總面積的58.76%，主要分布在研究區(qū)的西北部及東部，其中極顯著改善區(qū)域面積達(dá)到了379.19 km2，面積占比為18.26%，顯著改善面積占9.68%，微顯著改善占4.87%，不顯著改善占25.95%；而退化區(qū)域占研究區(qū)總面積的30.43%，明顯少于改善區(qū)，主要在研究區(qū)南部和北部邊緣區(qū)域，其中以不顯著退化為主，面積達(dá)到442.06 km2，占總面積的21.29%，微顯著退化、顯著退化、極顯著退化面積占比分別達(dá)到2.47%，3.71%，2.67%?？傮w而言，研究期內(nèi)岷縣植被覆蓋度變化趨勢(shì)為：西部強(qiáng)于東部，北部強(qiáng)于南部。

2.2.2 植被覆蓋度穩(wěn)定性 利用變異系數(shù)（cv）評(píng)價(jià)2000－2020年間岷縣植被覆蓋度的穩(wěn)定性，主要以低波動(dòng)為主，整體表現(xiàn)出“高低波動(dòng)共存，低波動(dòng)比例較大”的空間格局，空間差異顯著（圖7）。變異系數(shù)在0～0.89之間，均值為0.11，西北部變化最劇烈，植被存在較大的波動(dòng)和變化，中部次之，西南部和東南部變化最小，植被生長(zhǎng)情況較為穩(wěn)定。

2.3 岷縣植被覆蓋度隨地形的變化

2.3.1 坡向 不同坡向地表接收的太陽(yáng)輻射能量和土壤水分含量不同，進(jìn)而決定了地表植被的分布態(tài)勢(shì)^［32］，太陽(yáng)輻射能量是影響植被生長(zhǎng)的重要因素之一，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到光合作用的效果，進(jìn)而影響植被的生長(zhǎng)速度和健康狀況。由圖8可知，不同坡向2000—2020年平均植被覆蓋度有明顯差異，其中陽(yáng)坡植被覆蓋度最低，為66.11%；陰坡植被覆蓋度最高，達(dá)到88.99%，總的來(lái)說(shuō)，植被覆蓋度均值呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性：表現(xiàn)為陰坡（北、東北）gt;半陰坡（東、西北）gt;半陽(yáng)坡（東南、西）gt;陽(yáng)坡（南、西南），反映了坡向?qū)χ脖簧L(zhǎng)的重要影響。

由圖9可知，2000—2020年各坡向植被覆蓋度均呈增加趨勢(shì)，這表明在這20年的時(shí)間里，無(wú)論是陽(yáng)坡還是陰坡，植被的生長(zhǎng)狀況都得到了顯著的改善，其中陽(yáng)坡增加趨勢(shì)最快，植被覆蓋度由2000年的65.91%增加到2020的80.56%。陰坡增加趨勢(shì)最慢，植被覆蓋度由2000年的79.24%增加到2020的85.66%，各個(gè)坡向均在2001年的植被覆蓋度最低，在2020年的植被覆蓋度最高。

2.3.2 隨高程的變化 由圖10可知，隨著海拔的上升，植被覆蓋度呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，海拔低于2300 m時(shí)，植被覆蓋度最低，為56.77%，海拔高于3300 m時(shí)，植被覆蓋度最高，達(dá)到91.84%。在海拔2900 m以下的高程帶，植被覆蓋度的增長(zhǎng)速度相對(duì)較快，而當(dāng)海拔超過(guò)2900 m后，植被覆蓋度的增長(zhǎng)速度開(kāi)始放緩。

由圖11可知，2000—2020年各高程覆蓋度變化趨勢(shì)各異，隨著時(shí)間的變化，植被覆蓋度的波動(dòng)范圍逐漸變小，波動(dòng)區(qū)間由2000年的47.03%變?yōu)?020年的16.68%，隨著海拔的升高植被覆蓋度增加的趨勢(shì)逐漸變緩，低于2300 m的高程上升趨勢(shì)最快，在海拔2500～3100 m的區(qū)域，植被覆蓋度的變化相對(duì)穩(wěn)定。然而，在海拔高于3100 m的區(qū)域，由于高海拔地區(qū)的生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，植被覆蓋度反而呈現(xiàn)出一種緩慢下降的趨勢(shì)。

2.3.3 坡度 坡度代表地表坡面的傾斜程度，其大小對(duì)地表能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)流動(dòng)的強(qiáng)度及規(guī)模有較強(qiáng)影響，很大程度上制約著生產(chǎn)力的空間布局^［33］。通過(guò)對(duì)岷縣坡度和植被覆蓋度的空間疊加分析發(fā)現(xiàn)（圖12），隨著坡度的增加岷縣平均植被覆蓋度呈先增加后降低的趨勢(shì)，在坡度小于2°的范圍內(nèi)，平均植被覆蓋度明顯偏低，僅為62.12%。6°～15°和15°～25°的坡度范圍內(nèi)，平均植被覆蓋度接近，達(dá)到80%左右，當(dāng)坡度超過(guò)25°時(shí)，平均植被覆蓋度開(kāi)始降低，為75.71%。

由圖13可知，2000—2020年各坡度覆蓋度年際變化趨勢(shì)較為一致，均呈緩慢增加趨勢(shì)，其中，在2001—2003年，植被覆蓋度增長(zhǎng)速度較快，之后呈先下降再波動(dòng)上升的狀態(tài)，2014年，各坡度覆蓋度突然下降。在研究期內(nèi)，2°～6°，6°～15°，15°～25°，＞25°坡度范圍內(nèi)的植被覆蓋度明顯高于＜2°坡度的植被覆蓋度。從增長(zhǎng)速度來(lái)看，超過(guò)25°坡度區(qū)域的植被覆蓋度增長(zhǎng)速度最快，而低于2°坡度的增長(zhǎng)速度最慢。

3 討論

2000—2020年岷縣以高植被覆蓋度為主，并且其面積比例顯著增加，說(shuō)明這20年岷縣植被覆蓋度逐步改善，這不僅與氣候變化有關(guān)，同時(shí)與岷縣近年不斷推進(jìn)生態(tài)環(huán)境治理取得的成果息息相關(guān)。李小亞等^［34］對(duì)河?xùn)|地區(qū)植被覆蓋度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的研究表明，定西市植被覆蓋度在2000—2010年呈上升趨勢(shì)，與本研究結(jié)果一致。

值得注意的是，植被覆蓋度呈上升趨勢(shì)的同時(shí)，仍有一定的波動(dòng)，說(shuō)明生態(tài)環(huán)境經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保護(hù)和恢復(fù)，植被有所改善，但易受到氣候、自然災(zāi)害等擾動(dòng)。2014年植被覆蓋度驟降，這與2013年岷縣的6.6級(jí)地震有關(guān)，孫艷萍等^［35］研究表明由于2013年岷縣的地震，導(dǎo)致岷縣2013—2014年平均植被覆蓋度下降了9%。高覆蓋度植被2020年相比2016年覆蓋度增加了11.76%，2016年較2011年增加了9.61%，這與2011年與2016年實(shí)施的草原獎(jiǎng)補(bǔ)政策有著緊密聯(lián)系，因?yàn)榉e極的保護(hù)措施能夠干預(yù)植被生態(tài)系統(tǒng)^［36］，可以改善植被生長(zhǎng)狀況，今后應(yīng)鞏固現(xiàn)有草原獎(jiǎng)補(bǔ)工程取得的成果，進(jìn)一步強(qiáng)化植被保護(hù)力度。

不同坡向所接受到的太陽(yáng)輻射、水、熱等條件不同，太陽(yáng)輻射總量陰坡低于陽(yáng)坡，土層中水分條件更好^［37］。本研究中，陰坡的植被覆蓋度高于陽(yáng)坡，這與銀朵朵等^［38］的研究結(jié)果相同。這是由于適宜的太陽(yáng)輻射會(huì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，但過(guò)高則會(huì)抑制光合速率，同時(shí)加快水分的蒸散。智瑞年等^［39］指出，相較于陽(yáng)坡，陰坡的水分條件相對(duì)優(yōu)越，可以滿足植被的生長(zhǎng)。金行等^［40］也表明水分是制約植被覆蓋度分布的主要因素。

在高程上，本研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的發(fā)展，在海拔高于3100 m的區(qū)域，植被覆蓋度呈緩慢下降趨勢(shì)。究其原因，隨著海拔升高，溫度下降，降雨逐漸減少，熱量及水分成為限制植被生長(zhǎng)的因素，植被覆蓋度呈下降趨勢(shì)^［41］，劉澤等^［42］研究也表明，隨著海拔升高，植被生長(zhǎng)、發(fā)育的條件降低，因此植被覆蓋度也隨之降低。

在坡度上，本研究發(fā)現(xiàn)，平坦區(qū)域植被覆蓋度偏低，同時(shí)退化程度明顯，這是由于平坦區(qū)域相較于山地更易受到城市化建設(shè)等人為因素干擾。同時(shí)發(fā)現(xiàn)植被覆蓋度在高坡度區(qū)域開(kāi)始下降，因?yàn)樵谄露却笥?5°的區(qū)域，土壤持水性差，水土流失嚴(yán)重，土壤營(yíng)養(yǎng)成分不易保留，同時(shí)水熱條件在高坡度區(qū)域分配較少，制約了植被的生長(zhǎng)。張江蕾等^［41］研究也表明坡度過(guò)高時(shí)，水土流失嚴(yán)重，無(wú)法形成良好的土壤條件和水分條件。

4 結(jié)論

本研究結(jié)合遙感和GIS技術(shù)，利用主流模型像元二分法^［43-47］，反演了岷縣植被覆蓋度，分析了岷縣植被覆蓋度的分布特征和變化規(guī)律及在不同地形中的效應(yīng)。

2000—2020年岷縣平均植被覆蓋狀況良好，從坡向、高程、坡度等不同地形因子分析，發(fā)現(xiàn)岷縣植被覆蓋空間分布和植被覆蓋地形分布存在差異，主要結(jié)論如下：

（1）時(shí)間尺度上，2000—2020年岷縣以高覆蓋度植被為主，并且其面積比例顯著增加，空間分布上呈“東高西低，南高北低”的分布特征；改善的植被面積所占的比例為58.76%，退化的占30.43%，說(shuō)明研究區(qū)整體覆蓋度處于改善狀態(tài)，生態(tài)工程實(shí)施效果較好。

（2）2000—2020年各坡向植被覆蓋度以均呈增加趨勢(shì)，從平均覆蓋度來(lái)看，研究區(qū)覆蓋度陰坡gt;半陰坡gt;半陽(yáng)坡gt;陽(yáng)坡。

（3）隨著海拔升高，研究區(qū)植被覆蓋度逐漸增大。在海拔高于3100 m區(qū)域的植被，覆蓋度隨著時(shí)間的發(fā)展呈緩慢下降趨勢(shì)。

（4）2000—2020年各坡度覆蓋度變化均呈緩慢增長(zhǎng)型，隨著坡度的增加岷縣植被覆蓋度呈先增加后降低的趨勢(shì)，超過(guò)25°坡度區(qū)域的植被覆蓋度增長(zhǎng)速度最快，低于2°坡度的增長(zhǎng)速度最慢。

研究解決了實(shí)地考察監(jiān)測(cè)方法效率低，時(shí)效性差的問(wèn)題。但也存在一些不足之處。本研究選取MODIS13Q1遙感數(shù)據(jù)，空間分辨率是250 m，精度較低，未來(lái)有待利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行更細(xì)致研究，以期提高數(shù)據(jù)的清晰度，確保結(jié)果更加精確，為生態(tài)環(huán)境修復(fù)及保護(hù)提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。

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