喀斯特與非喀斯特區(qū)域植被覆蓋變化景觀分析
——以廣西壯族自治區(qū)河池市為例

汪明沖，王兮之，梁釗雄，魏興琥，李輝霞

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 國(guó)土資源環(huán)境與旅游研究中心， 佛山 528000)

喀斯特與非喀斯特區(qū)域植被覆蓋變化景觀分析
——以廣西壯族自治區(qū)河池市為例

汪明沖，王兮之*，梁釗雄，魏興琥，李輝霞

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 國(guó)土資源環(huán)境與旅游研究中心， 佛山 528000)

根據(jù)1990年、2000年和2010年的3期Landsat TM數(shù)據(jù)，利用基于NDVI的像元二分模型，計(jì)算得出河池市的植被覆蓋度空間分布數(shù)據(jù)，并將3期植被覆蓋圖與巖溶地質(zhì)圖進(jìn)行疊加分析地質(zhì)構(gòu)造對(duì)植被覆蓋度的影響；最后，從斑塊類型和景觀級(jí)別上選取10個(gè)景觀指數(shù)進(jìn)行空間格局變化的剖析。研究結(jié)果表明：1)30年來(lái)研究區(qū)植被覆蓋度在增加，高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)一直處于優(yōu)勢(shì)地位。2)30年來(lái)研究區(qū)景觀異質(zhì)性減弱，破碎度降低，景觀優(yōu)勢(shì)度增加。3)30年來(lái)研究區(qū)的斑塊形狀主要取決于自然地貌及自然環(huán)境條件。4)30年來(lái)研究區(qū)景觀整體的聚集程度在增加；研究區(qū)景觀越來(lái)越由少數(shù)植被覆蓋等級(jí)類型所控制。

30年來(lái)，研究區(qū)植被景觀的生態(tài)恢復(fù)是比較明顯的，這與30年來(lái)研究區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況是相吻合的。研究可以得出非喀斯特區(qū)域的植被景觀的生態(tài)恢復(fù)較喀斯特區(qū)域變化更明顯；喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散、更復(fù)雜；喀斯特區(qū)域的生態(tài)狀況較非喀斯特區(qū)域更容易被破壞，并且恢復(fù)起來(lái)更困難。這說(shuō)明了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的特殊性。

喀斯特區(qū)域；覆蓋變化；植被覆蓋度；景觀格局分析；河池

喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要類型之一，它是在濕潤(rùn)、亞濕潤(rùn)地區(qū)，碳酸鹽巖發(fā)育的喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下，由于人類活動(dòng)和/或氣候變化等因素作用，造成地表植被持續(xù)退化乃至喪失，導(dǎo)致水土資源流失，土地生產(chǎn)力下降，基巖大面積裸露于地表(或礫石堆積)而呈現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過(guò)程[1]。我國(guó)西南喀斯特區(qū)域在全球三大喀斯特集中分布區(qū)中連片裸露碳酸鹽巖面積最大，是青藏高原隆起在南亞大陸亞熱帶氣候區(qū)形成的一個(gè)海拔梯度大、地勢(shì)格局復(fù)雜、生態(tài)脆弱的獨(dú)特環(huán)境單元[1- 3]。喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性決定了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的易損性和退化喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的難恢復(fù)性，它是我國(guó)西部生態(tài)建設(shè)中面臨的十分突出的地域環(huán)境問(wèn)題，也是西南喀斯特區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙之一[4]。

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的部分，所有其他生物都依賴于植被而生。植被覆蓋度是指植被(包括葉、莖、枝)在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比。植被覆蓋度是衡量地表植被狀況的主要指標(biāo)之一，是描述生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的重要指標(biāo)[5]。植被覆蓋度傳統(tǒng)的測(cè)量方法是地面測(cè)量，但這種方法只能進(jìn)行小區(qū)域的植被覆蓋度監(jiān)測(cè)，局限性太大，不易推廣。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，為植被覆蓋度的監(jiān)測(cè)提供了一個(gè)新的手段，特別是為大范圍地區(qū)的植被覆蓋度監(jiān)測(cè)提供了可能。目前常用的遙感測(cè)量植被覆蓋度的方法主要有：回歸模型法、植被指數(shù)法與像元分解模型法。其中基于NDVI植被指數(shù)和像元分解模型的植被覆蓋度遙感觀測(cè)方法是一種比較新的遙感測(cè)量植被覆蓋度的方法，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已使用該方法進(jìn)行植被覆蓋度的監(jiān)測(cè)[6- 15]。但是，在喀斯特區(qū)域的大面積地區(qū)的研究還不多見，并且細(xì)分為喀斯特和非喀斯特的對(duì)比分析的基本沒有。本文以桂西北喀斯特區(qū)域的河池市為研究對(duì)象，利用基于NDVI的像元二分模型來(lái)計(jì)算不同時(shí)相的植被覆蓋度，進(jìn)而分別從喀斯特和非喀斯特區(qū)域定量地分析該區(qū)域的植被覆蓋度及其景觀格局時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，可解釋該地區(qū)生態(tài)狀況及其景觀空間變異特征，以期找到該地區(qū)的喀斯特和非喀斯特區(qū)域各自的植被退化發(fā)生發(fā)展一定的規(guī)律性，為該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、生態(tài)治理保護(hù)、景觀生態(tài)設(shè)計(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一定的科學(xué)依據(jù)，也為今后研究其植被景觀動(dòng)態(tài)變化提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

河池市位于廣西壯族自治區(qū)的西北部，地處云貴高原的東南麓斜坡地帶，地理位置為106°34′—109°09′ E，23°41′—25°37′ N，全市總面積為3.35 萬(wàn)km2，占廣西壯族自治區(qū)陸地面積的14.1%，總?cè)丝?02萬(wàn)。全市地勢(shì)西北高東南低，地形多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，山嶺綿亙，巖溶廣布，喀斯特面積占地區(qū)總面積的66%，屬舉世聞名的中國(guó)西南喀斯特區(qū)域之一。 河池市地處低緯，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。年日照時(shí)數(shù)大部分地區(qū)都在1447—1600h之間，年平均氣溫一般都在16.9—21.5℃，南部與北部氣溫相差約6℃，大部分地方?jīng)]有嚴(yán)冬。全地區(qū)年平均降雨量一般在1200—1600mm之間，多的地方超過(guò)2500mm，最少的地方也在1000mm以上，十分利于植物的生長(zhǎng)。河池市擁有目前是西南地區(qū)唯一的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，由于喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的特殊性，現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)的研究、監(jiān)測(cè)方法在該地區(qū)很難實(shí)現(xiàn)，需要建立一系列適合喀斯特生態(tài)系統(tǒng)研究、監(jiān)測(cè)的技術(shù)規(guī)程。因此，對(duì)河池市現(xiàn)狀植被景觀格局研究具有重要意義。

圖1 河池市區(qū)位圖Fig.1 Location of Hechi City

1.2 數(shù)據(jù)源與處理方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

包括1990年11月、2000年11月5日和2010年11月1日的Landsat TM 共3期遙感影像(空間分辨率為30m)，這3個(gè)年份的TM遙感影像只有在11月都是比較清晰，云層覆蓋少的。河池市地質(zhì)圖、地形圖、土地利用、野外調(diào)查等相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

利用遙感軟件ENVI對(duì)研究區(qū)遙感影像進(jìn)行幾何校正、投影變換，結(jié)合野外調(diào)查及地形圖, 并將其作為參考, 將3期影像重采樣，像元大小為30m×30m。利用GIS軟件對(duì)研究區(qū)地質(zhì)圖進(jìn)行數(shù)字化獲得矢量化的研究區(qū)的喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域邊界，用于和研究區(qū)的植被覆蓋度空間分布圖進(jìn)行疊加分析。

2 研究方法

2.1 基于像元二分模型的植被覆蓋估算方法

像元二分模型[16]假設(shè)影像上的一個(gè)像元的信息只由植被和無(wú)植被覆蓋(裸土)兩部分組成。如果其通過(guò)傳感器所獲得的信息為S，就可以表達(dá)為由植被所貢獻(xiàn)的信息Sv，與由無(wú)植被覆蓋(裸土)部分所貢獻(xiàn)的信息Ss這兩部分組成。將S線性分解，可用下面的公式表示：

S=Ss+Sv

(1)

對(duì)于一個(gè)由植被與無(wú)植被覆蓋(裸土)組成的混合像元，像元中植被部分覆蓋的面積比例為fc，則無(wú)植被覆蓋(裸土)部分覆蓋的面積比例為1-fc，假設(shè)全植被覆蓋的純像元所得的遙感信息為Sveg，則混合像元植被部分所貢獻(xiàn)的信息Sv可表示為fc與Sveg的乘積，用下面的公式表示：

Sv=fc·Sveg

(2)

同理，假設(shè)全由無(wú)植被覆蓋(裸土)的純像元，所獲得的遙感信息為Ssoil，則混合像元中無(wú)植被覆蓋(裸土)部分所貢獻(xiàn)的信息Ss可表示為1-fc與Ssoil的乘積，用下面的公式表示：

Ss=(1-fc)·Ssoil

(3)

將公式(2)、(3)代入公式(1)，可得：

S=fc·Sveg+(1-fc)·Ssoil

(4)

對(duì)公式(4)進(jìn)行變換，可得以下計(jì)算植被覆蓋度的公式：

fc=(S-Ssoil)/(Sveg-Ssoil)

(5)

式中,Sveg和Ssoil是像元二分模型的兩個(gè)參數(shù)。像元二分模型削弱了大氣、土壤背景與植被類型等的影響，只保留植被覆蓋度的信息[17]。

2.2利用NDVI估算植被覆蓋度[18]

植被指數(shù)是利用植被在近紅外波段(NIR)高反射和在紅波段(Red)高吸收的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)某種變換，增強(qiáng)植被信號(hào)，削弱噪音，由紅光和紅外波段的不同組合而成。歸一化植被指數(shù)NDVI是目前使用得最為廣泛的植被指數(shù)，它是植被生長(zhǎng)狀態(tài)及植被覆蓋度的最佳指示因子。定義為近紅外波段NIR與可見光紅波段Red數(shù)值之差和這兩個(gè)波段數(shù)值之和的比值，即公式：

NDVI =(NIR-Red)/(NIR+Red)

(6)

根據(jù)像元二分模型，一個(gè)像元的NDVI值可以表達(dá)為由植被覆蓋部分的信息與由無(wú)植被覆蓋(裸土)部分的信息組成，因此可以將NDVI值代入公式(5)來(lái)計(jì)算植被覆蓋度：

fc=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(7)

式中，NDVIsoil為無(wú)植被覆蓋(裸土)區(qū)域的NDVI值，NDVIveg為純植被覆蓋區(qū)域的NDVI值。本文就是采用此方法來(lái)計(jì)算研究區(qū)的植被覆蓋度。

NDVIsoil對(duì)于大多數(shù)類型的裸地表面而言，理論上應(yīng)該接近零，但由于受眾多因素影響，其值一般在0.1—0.2[19- 20]。NDVIveg由于受植被類型的影響，其值也會(huì)隨著時(shí)間和空間的變化而改變。在實(shí)際應(yīng)用中，在沒有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，取NDVImax與NDVImin的值為圖像中給定置信度的置信區(qū)間內(nèi)最大值與最小值，NDVIsoil值取影像中裸露樣地的NDVImin；NDVIveg值取影像中全覆蓋樣地的NDVImax值作為理想植被全覆蓋地[7]。

本文結(jié)合研究區(qū)的植被指數(shù)的直方圖(圖2)和置信區(qū)間的情況，得到河池市植被覆蓋度模型中NDVIsoil和NDVIveg的值見表1。

表1植被覆蓋度模型中NDVIsoil和NDVIveg值

Table1ThevalueofNDVIsoilandNDVIveginthemodelofvegetationcoverage

影像年份/YearNDVIsoilNDVIveg19900.110.5320000.130.6720100.170.67

圖2 研究區(qū)1990—2010年的NDVI直方圖Fig.2 The Histogram of NDVI in the study area from 1990 to 2010

2.3 植被覆蓋度分級(jí)

根據(jù)本文基于像元二分模型的植被覆蓋估算方法的原理，對(duì)河池市1990年、2000年和2010年的植被覆蓋度進(jìn)行估算，得到這3期的植被覆蓋度。對(duì)所得到的3期植被覆蓋度圖進(jìn)行重新分割, 再結(jié)研究區(qū)的具體情況將植被覆蓋度分為1低植被覆蓋區(qū)(fc﹤10%)、2較低植被覆蓋區(qū)(10%≤fc﹤30%)、3中植被覆蓋區(qū)(30%≤fc﹤50%)、4較高植被覆蓋區(qū)(50%≤fc﹤70%)和5高植被覆蓋區(qū)(fc≥70%)。根據(jù)上述分級(jí)方法，將植被覆蓋度計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為植被覆蓋度分級(jí)圖(圖3)。

2.4 景觀變化分析

研究區(qū)3期的植被覆蓋度分級(jí)后，分別利用ArcMap9.3和Fragstats3.3進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和景觀特征分析。本文參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究[21- 25]并結(jié)合研究區(qū)景觀特征，從景觀斑塊類型水平上選擇斑塊類型面積(CA)、斑塊數(shù)量(NP)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、平均斑塊面積(MPS)；從景觀水平上選擇斑塊數(shù)量(NP)、最大斑塊指數(shù)(LPI) 、分形維數(shù)(PAFRAC)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)等指標(biāo)進(jìn)行了空間格局變化的剖析。具體計(jì)算方法及生態(tài)學(xué)意義參見FRAGSTATS 3.3使用說(shuō)明書[26]和參考文獻(xiàn)[27]。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度分級(jí)景觀面積變化情況分析

在ArcMap9.3空間分析模塊中進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到研究區(qū)3個(gè)時(shí)間段植被覆蓋度分級(jí)后的景觀面積變化圖(圖3)。從圖3和表2分析可以得出：30年來(lái)，研究區(qū)各植被覆蓋度分區(qū)的變化有所差異。低植被覆蓋區(qū)的比例從1990至2000年增加，2000—2010年減少，其3個(gè)時(shí)相的分布面積分別占整個(gè)區(qū)域的6.04%、7.72%、4.60%；無(wú)論喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域都具有同樣的規(guī)律。1990—2000年和2000—2010年，較低植被覆蓋區(qū)、中度植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)的比例都在逐漸減少，減少的幅度差距不大；喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域基本具有同樣的規(guī)律，只是喀斯特區(qū)域的較低植被覆蓋區(qū)2000—2010年略微增加。高植被覆蓋區(qū)的比例則逐漸增加，但2000—2010年增加的幅度比1990—2000年增加的幅度要大，分布面積分別占整個(gè)區(qū)域的30.81%、39.95%、53.66%；非喀斯特區(qū)域具有同樣的規(guī)律，但是喀斯特區(qū)域2000—2010年增加的幅度比1990—2000年增加的幅度要略小?？傮w來(lái)講，30年來(lái)研究區(qū)植被覆蓋度一直在增加，無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的高植被覆蓋區(qū)總面積一直在增加，其他等級(jí)植被覆蓋區(qū)的面積減少，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域變化更明顯。這表明整個(gè)研究區(qū)景觀的生態(tài)恢復(fù)是比較明顯的，但是也可以看出喀斯特區(qū)域比非喀斯特區(qū)域的生態(tài)更容易被破壞并且恢復(fù)起來(lái)要更困難。

表2 研究區(qū)1990年—2010年植被覆蓋度變化

喀斯特區(qū)域karst district;非喀斯特區(qū)域no-karst district;整個(gè)研究區(qū)the whole study area

3.2 景觀格局變化分析3.2.1 類型水平上的格局變化

研究區(qū)同時(shí)期各景觀類型的總面積和面積比例均顯示出較高植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)占據(jù)景觀中的優(yōu)勢(shì)地位(表2)，30年來(lái)無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的這兩種類型總面積一直在增加；30年來(lái)研究區(qū)無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的高植被覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量一直在減少，其他等級(jí)植被覆蓋區(qū)在增加，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域變化更明顯；高植被覆蓋區(qū)的斑塊集中度在提高，優(yōu)勢(shì)地位加強(qiáng)，這說(shuō)明整個(gè)研究區(qū)景觀的生態(tài)恢復(fù)是比較明顯的。30年來(lái)研究區(qū)的喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域高植被覆蓋區(qū)的MPS值在持續(xù)增加，其他等級(jí)在持續(xù)減少(表3)，進(jìn)一步說(shuō)明其覆蓋狀況逐漸轉(zhuǎn)好。從最大斑塊指數(shù)分析結(jié)果(表3)來(lái)看，高植被覆蓋區(qū)和低植被覆蓋區(qū)的LPI值在持續(xù)增加，其他等級(jí)在持續(xù)減少，3個(gè)時(shí)間段LPI的最大值都出現(xiàn)在高植被覆蓋區(qū)；3個(gè)時(shí)段非喀斯特區(qū)域的高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)的LPI值較喀斯特區(qū)域的要大；這反應(yīng)出高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)一直處于優(yōu)勢(shì)地位，高植被覆蓋區(qū)并逐步增強(qiáng)，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域較高植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)更具優(yōu)勢(shì)地位?？傮w來(lái)講，無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的景觀斑塊數(shù)(NP)都是先增加后減少(表3)，其中高植被覆蓋區(qū)是一直減少的，較高植被覆蓋區(qū)是一直增加的；其他等級(jí)的植被覆蓋區(qū)變化各異，喀斯特區(qū)域較非喀斯特區(qū)域變化更明顯，與面積、面積百分比結(jié)合分析，可知喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散。

表3 1990—2010年研究區(qū)類型水平上的指數(shù)比較

1: 低植被覆蓋區(qū)，2: 較低植被覆蓋區(qū)， 3: 中植被覆蓋區(qū)， 4: 較高植被覆蓋區(qū)，5: 高植被覆蓋區(qū)

3.2.2 景觀水平上的格局變化

在景觀格局分析軟件Fragstats3.3中，計(jì)算研究區(qū)各時(shí)段景觀水平上的格局指數(shù)(表4)。30年來(lái)，研究區(qū)NP和PAFRAC的值在非喀斯特區(qū)域一直在增加，表明在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，人類干擾也在加大，使得斑塊數(shù)量增多，形狀復(fù)雜化，分布更加分散。研究區(qū)中喀斯特區(qū)域的LPI從1990年的0.9855增加到2000年的2.8868進(jìn)而增加到2010年的5.7339，非喀斯特區(qū)域的LPI從1990年的4.1842緩慢增加到2000年的4.9395進(jìn)而大幅增加到2010年的8.9506。這說(shuō)明研究區(qū)景觀異質(zhì)性減弱，破碎度降低，景觀優(yōu)勢(shì)度增加。研究區(qū)中各景觀組分的PAFRAC和LSI都相差不大，說(shuō)明研究區(qū)的斑塊形狀主要取決于自然地貌及自然環(huán)境條件。蔓延度指數(shù)(CONTAG)反映景觀中不同組分的聚集程度，其值大說(shuō)明景觀由少數(shù)聚集的大斑塊組成，其值小說(shuō)明景觀由許多分散的小斑塊組成；30年來(lái)，無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的蔓延度指數(shù)(CONTAG)都是增加的，表明景觀整體呈現(xiàn)聚集的趨勢(shì)。景觀多樣性指數(shù)反映了景觀組分的多少和各景觀組分所占比例的差異，其值越大，景觀內(nèi)各組分所占比例越均勻；30年來(lái)，研究區(qū)景觀整體的SHDI和SHEI值都在減少，但是差異都不大，表明景觀越來(lái)越由少數(shù)植被覆蓋等級(jí)類型所控制。

表4 1990—2010年研究區(qū)景觀水平上的指數(shù)比較

4 結(jié)論與討論

本文以桂西北河池市為研究對(duì)象，文中按照喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域，分別提取了1990年、2000年和2010年的植被覆蓋度，根據(jù)研究區(qū)的具體情況，劃分為低植被覆蓋區(qū)、較低植被覆蓋區(qū)、中植被覆蓋區(qū)、較高植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)5級(jí)。結(jié)論如下：

(1)30年來(lái)，研究區(qū)植被覆蓋度一直在增加，低植被覆蓋區(qū)、較低植被覆蓋區(qū)、中度植被覆蓋區(qū)、較高植被覆蓋區(qū)的面積比例總體呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，斑塊數(shù)量呈增加的趨勢(shì)；高植被覆蓋區(qū)面積上在增加，斑塊數(shù)量在減少。研究區(qū)高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)一直處于優(yōu)勢(shì)地位，高植被覆蓋區(qū)并逐步增強(qiáng)，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域較高和高植被覆蓋區(qū)更具優(yōu)勢(shì)地位。

(2)30年來(lái)，研究區(qū)無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的景觀斑塊數(shù)(NP)都是先增加后減少，其中高植被覆蓋區(qū)是一直減少的，較高植被覆蓋區(qū)是一直增加的；其他等級(jí)的植被覆蓋區(qū)變化各異，喀斯特區(qū)域較非喀斯特區(qū)域變化更明顯，與面積、面積百分比結(jié)合分析，可知喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散。

(3)研究區(qū)景觀斑塊形狀主要取決于自然地貌及自然環(huán)境條件，異質(zhì)性減弱，破碎度降低，景觀優(yōu)勢(shì)度增加；景觀整體的聚集度增加，景觀越來(lái)越由少數(shù)植被覆蓋等級(jí)類型所控制。

本文研究結(jié)果表明：30年來(lái)，研究區(qū)無(wú)論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的斑塊數(shù)量30年來(lái)都是先增加后減少的?？傮w來(lái)看，研究區(qū)植被景觀的生態(tài)恢復(fù)是比較明顯的，這與30年來(lái)研究區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況是相吻合的。由于喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的特殊性，也可以看出非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域變化更明顯；喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散、更復(fù)雜?？山忉屧撗芯繀^(qū)的喀斯特區(qū)域的生態(tài)狀況較非喀斯特區(qū)域更容易被破壞，并且恢復(fù)起來(lái)更困難。本研究可為我國(guó)西部生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、生態(tài)治理保護(hù)、景觀生態(tài)設(shè)計(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一定的科學(xué)依據(jù)，也為今后研究其植被景觀動(dòng)態(tài)變化提供參考，具有一定的意義。

本研究用Landsat TM數(shù)據(jù)，通過(guò)影像中的最大值和最小值來(lái)代替像元二分模型中的兩個(gè)參數(shù)Sveg和Ssoil，進(jìn)一步消除大氣、土壤背景、植被類型和季節(jié)變化等的影響，有利于分析研究區(qū)的植被覆蓋變化趨勢(shì)、植被覆蓋度及其景觀格局變化。但研究區(qū)域受云影響時(shí)間較長(zhǎng)，每年只選11月份的3期影像，難免也會(huì)受農(nóng)作物物侯期和植被生長(zhǎng)周期的影響。此外，Landsat數(shù)據(jù)空間分辨率為30m，對(duì)于小斑塊植被難以識(shí)別，植被覆蓋變化還受到自然和人為多種因素影響,對(duì)此有待深入研究。

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Landscapepatternanalysisonchangeoffractionalvegetationcoverbetweenkarstandno-karstareasacasestudyinHechiDistrict,GuangxiZhuangAutonomousRegion

WANG Mingchong, WANG Xizhi*, LIANG Zhaoxiong, WEI Xinghu, LI Huixia

CenterforResearchofTerritorialResourceEnvironmentandTourism,FoshanUniversity,Foshan528000,China

With the Landsat-TM images in 1990、2000 and 2010 as a data source, fractional vegetation cover in Hechi District was calculated by using the dimidiate pixel model based on NDVI and was classified into five grades.Overlaying the fractional vegetation cover maps and the geological map, the impact on fractional vegetation cover exerted by geological structure was analyzed.Finally, the landscape pattern of change in fractional vegetation cover during this period was studied using a landscape pattern analysis program FRAGSTATS by analyzing 10 Landscape indices at class-level and at landscape-level to show the changing feature of landscape pattern.The results indicate that: 1) The fractional vegetation cover in the study area was increased from 1990 to 2010 and the region with high and relatively high vegetation fractions were still dominant in the area.2) The landscape heterogeneity and fragmentation of the study area were declined, while landscape dominance was increased in the study area.3) The patch shape of the study area mainly depended on natural landform and natural environment condition from 1990 to 2010.4) The aggregation degree of the whole landscape was generally increased.The whole landscape in the study area has been more and more controled by several types of the vegetation coverage grades during 1990—2010.

The ecological restoration of vegetation landscape in the study area was significant, which tallies with economic social development in the stage of 1990—2010.The research findings will lead to the change of ecological restoration of vegetation landscape in no-karst district is more obvious than it in karst district.The landscape in karst district is more scattered and more complex than it in no-karst district.Ecological conditions in karst district is more easily destroyed and difficultly restored than it in no-karst district.These may explain the particularity of karst ecosystem.

Karst district; land cover change; fractional vegetation cover; landscape pattern analysis; Hechi

中國(guó)科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(KZCX2-XB3- 10); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31070426); 中國(guó)教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目(13YJAZH041)

2013- 11- 29;

2014- 04- 24

10.5846/stxb201311292845

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wangxizhi71@163.com

汪明沖，王兮之，梁釗雄，魏興琥，李輝霞.喀斯特與非喀斯特區(qū)域植被覆蓋變化景觀分析——以廣西壯族自治區(qū)河池市為例.生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(12):3435- 3443.

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