1984—2013年于橋水庫(kù)流域土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響

陳賽賽，楊艷麗，孫艷玲，李崇巍，王中良

（1.天津師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，天津 300387；2.天津師范大學(xué)天津市水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

1984—2013年于橋水庫(kù)流域土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響

陳賽賽1，楊艷麗1，孫艷玲1，李崇巍1，王中良2

（1.天津師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，天津 300387；2.天津師范大學(xué)天津市水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

基于天津于橋水庫(kù)流域1984年、1994年、2004年和2013年4個(gè)時(shí)期的遙感數(shù)據(jù)，利用像元二分模型、ArcGIS10.2和人機(jī)交互式方法解譯土地利用類(lèi)型，分析于橋水庫(kù)流域1984—2013年內(nèi)4個(gè)時(shí)期土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響.結(jié)果表明：①在植被覆蓋度變化方面，植被變化區(qū)域有較強(qiáng)的波動(dòng)性和異質(zhì)性，研究區(qū)內(nèi)植被覆蓋度呈先減小后增大的趨勢(shì)，且1994年植被覆蓋度最低，2004—2013年植被恢復(fù)顯著，階段性的退降后，在合理土地利用及生態(tài)建設(shè)下，植被覆蓋度明顯好轉(zhuǎn)；②在土地利用方面，土地利用類(lèi)型變化不大，主要轉(zhuǎn)化類(lèi)型為耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)和耕地轉(zhuǎn)園地，且轉(zhuǎn)型過(guò)程多發(fā)生在低山溝谷和水庫(kù)周邊，易造成水土流失，不利于整體區(qū)域的平衡發(fā)展，需要采取有效措施.③土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響具有復(fù)雜性和差異性，不同土地利用類(lèi)型及其轉(zhuǎn)型過(guò)程對(duì)植被的恢復(fù)效應(yīng)也存在一定差異，合理搭配林、草、耕地三者間的比例，優(yōu)化土地資源配置，盡量減少水土流失等不利影響對(duì)區(qū)域保持良好植被覆蓋狀態(tài)具有重要意義，且人類(lèi)活動(dòng)是區(qū)域植被變化重要的干擾因子，流域內(nèi)需要有針對(duì)性的土地利用轉(zhuǎn)型和生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化策略.

于橋水庫(kù)流域；土地利用類(lèi)型；植被覆蓋度；ArcGIS10.2

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，植被是防止水土流失的關(guān)鍵因素，目前，關(guān)于植被對(duì)水土流失的影響已有大量研究［1-2］.大量種植林草可以提高地表植被覆蓋，從而有效地控制水土流失，改善區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)［3-4］.因此，植被覆蓋狀況是重要的地區(qū)生態(tài)指標(biāo)，在很大程度上可以反映一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，所以研究植被變化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制非常必要.植被變化是氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果［5］，而土地利用是人類(lèi)活動(dòng)作用于環(huán)境與資源的一種最為顯著的表現(xiàn)形式.土地利用及其所致的植被覆蓋變化會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)區(qū)域內(nèi)氣候、水文、植被、生物地球化學(xué)循環(huán)以及生物多樣性等產(chǎn)生重大影響［6］.目前國(guó)內(nèi)土地利用變化對(duì)植被覆蓋度影響的研究報(bào)道較少，僅見(jiàn)劉軍會(huì)和楊光華的報(bào)道［7-8］.

于橋水庫(kù)是天津工農(nóng)業(yè)及生活用水的主要水源地［6］.隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)，于橋水庫(kù)流域土地利用結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生劇烈變化［9］.土地利用變化必然會(huì)導(dǎo)致植被覆蓋的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型以及區(qū)域配置狀況發(fā)生明顯變化，進(jìn)而對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與均衡性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響［10-11］.因此，需要對(duì)該流域土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響進(jìn)行研究.本研究基于 1984—2013年Landsat5和Landsat8衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在分析流域內(nèi)植被變化特征的基礎(chǔ)上，探討不同土地利用方式對(duì)植被覆蓋度的影響，分析土地利用與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功效良性發(fā)展的關(guān)系，從而揭示區(qū)域生境變化的內(nèi)因，以期通過(guò)調(diào)整土地利用方式、合理配制水肥條件、提高水資源的利用效率，為區(qū)域土地合理利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策支持和科學(xué)依據(jù).

1　研究地區(qū)與方法

1.1研究區(qū)概況

于橋水庫(kù)地處燕山山脈南麓，位于39°56′～40°23′N(xiāo)，117°26′～118°12′E，天津薊縣城東4 km處，地跨津、冀兩省市，是天津市重要的飲用水水源地.于橋水庫(kù)流域東西長(zhǎng)66 km，南北寬50 km，面積達(dá)2 060 km2，屬于中國(guó)燕山緯向構(gòu)造體系.該流域主要是農(nóng)業(yè)地域，流域地形和地勢(shì)自東北向西南呈階梯狀下降，西北部為中山區(qū)；中山區(qū)向南逐漸降低為低山丘陵區(qū)；中部為地勢(shì)平坦的沖積平原，中道山在平原中部將其分隔成北山、北川、中山、南川和南山的“三山兩川”地貌格局.于橋水庫(kù)流域由小面積的中山、大面積的低山丘陵以及不連續(xù)的平原組成，以流水剝蝕地貌為主［12］.該流域水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密度大，有淋河、沙河和黎河3條主要入庫(kù)河流.該地區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型半干旱氣候，年均降水量在700 mm以上，降水量季節(jié)性分配差異較大，汛期（7—9月）降雨量約占全年降雨總量的83%.流域內(nèi)主要土壤類(lèi)型有棕壤、褐土和潮土，在全國(guó)土壤分區(qū)中屬褐土地區(qū)［13-14］.

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

分別選取1984年、1994年、2004年和2013年6—9月的遙感影像數(shù)據(jù)，其中前3年遙感數(shù)據(jù)來(lái)自Landsat5，2013年的遙感數(shù)據(jù)來(lái)自Landsat8，所有數(shù)據(jù)空間分辨率均為30 m.影像主要選自夏秋兩季，該時(shí)段植物長(zhǎng)勢(shì)最好，植被覆蓋度高，既有利于從遙感影像上提取植被覆蓋信息，又便于與其他土地利用類(lèi)型進(jìn)行區(qū)分，有利于目視解譯工作的進(jìn)行.輔助數(shù)據(jù)為地類(lèi)控制點(diǎn)野外調(diào)查（GPS）數(shù)據(jù)和國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心（NGCC）的1∶50 000矢量地形數(shù)據(jù)；利用1∶50 000數(shù)字高程模型提取流域邊界；采用2012年10月資源3號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)驗(yàn)證解譯后地物，其分辨率為2.1 m.

首先，從遙感影像中提取地物類(lèi)型.在ENVI 5.0軟件支持下對(duì)各期影像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，用由DEM生成的流域邊界進(jìn)行圖像裁剪，獲得研究區(qū).采用最大似然分類(lèi)法對(duì)各期影像進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)和非監(jiān)督分類(lèi).然后，根據(jù)土地利用分類(lèi)系統(tǒng)，在遙感影像上選取若干明顯地物差異的典型地區(qū)，記錄其地理坐標(biāo)，通過(guò)GPS定位在實(shí)地進(jìn)行野外觀測(cè)并記錄.在實(shí)地調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地考察資料與高分辨率資源3號(hào)衛(wèi)星影像進(jìn)行對(duì)比，利用ArcGIS10.2進(jìn)行分類(lèi)后處理，精度評(píng)價(jià)所得解譯結(jié)果表明分類(lèi)精度均大于84%，Kappa系數(shù)值均大于0.77，說(shuō)明分類(lèi)效果較好，可以滿足較大尺度研究的需要.最后結(jié)合于橋水庫(kù)流域?qū)嵉鼐坝^類(lèi)型和分類(lèi)后處理遙感影像，確定裸地、城鎮(zhèn)、林地、水體、耕地、園地、草地共7大土地類(lèi)別.

1.3植被覆蓋度遙感反演

由于歸一化植被指數(shù)（NDVI）與植被長(zhǎng)勢(shì)、生物量、植被覆蓋度和葉面積指數(shù)等具有較強(qiáng)相關(guān)性，且可以部分消除輻照條件變化對(duì)反演參數(shù)的影響，因此，用NDVI構(gòu)建像元二分模型反演植被覆蓋度［15］.

式（1）和式（2）中：F為植被覆蓋度；NDVIS為裸土或無(wú)植被覆蓋區(qū)NDVI值，用NDVImin值代替；NDVIV為完全被植被覆蓋區(qū)NDVI值，用NDVImax表示；NIR和R分別為近紅外波段和紅光波段的反射值.其中，NDVImin和NDVImax分別表示最小和最大NDVI值.取值時(shí)，取給定置信度區(qū)間的最大值與最小值.置信度的取值主要由圖像大小和圖像清晰度等情況決定.因此用Quantile分類(lèi)方法將classes設(shè)為200，找出相應(yīng)的裂點(diǎn)，在NDVI頻率累積表上取頻率為0.5%的NDVI為NDVImin，取頻率為99.5%的NDVI值為NDVImax.

1.4植被覆蓋度變化分析

利用植被覆蓋度均值和相鄰時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)化差異指數(shù)分析植被覆蓋度變化特征［16］

式（3）中：NDI（x，y）為標(biāo)準(zhǔn)化差異指數(shù)；（x，y）′為不同時(shí)期植被覆蓋度之差；M為總行數(shù)；N為總列數(shù)；NDI（x，y）＞1表示植被恢復(fù)，即植被覆蓋度升高，地表植被狀況趨于良性發(fā)展；NDI（x，y）＜-1表示植被退降，即表示植被覆蓋度降低與植被退化，地表植被覆蓋狀況變差；-1＜NDI（x，y）＜1表示植被穩(wěn)定，地表植被覆蓋度變化不大，趨于穩(wěn)定.

1.5土地利用變化分析

根據(jù)土地利用分類(lèi)面積和相鄰時(shí)期變化過(guò)程重要性指數(shù)分析土地利用變化特征，

式（4）中：C（m，n）為2個(gè)相鄰時(shí)期內(nèi)第m類(lèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)榈趎類(lèi)的重要性指數(shù)，用以表明變化過(guò)程重要程度，值越大說(shuō)明該類(lèi)變化愈重要，反之，則不重要；S（m，n）為第m類(lèi)土地利用轉(zhuǎn)變?yōu)榈趎類(lèi)的面積；S為總變化面積.

2　結(jié)果與分析

2.1植被覆蓋度變化特征

遙感反演得到的 1984年、1994年、2004年和2013年的植被覆蓋度情況如圖1所示.

圖1　不同年份植被覆蓋度空間分布Fig.1　Spatial distribution of vegetation coverage in different years

對(duì)圖1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，4期植被覆蓋度均值分別為58.10%、39.83%、46.75%和63.49%，這表明研究區(qū)內(nèi)植被覆蓋度呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，且1994年植被覆蓋度最低.同時(shí)，由圖1可知，1984—2004年水庫(kù)周邊整體植被覆蓋度較低，2013年庫(kù)區(qū)及低山溝谷地區(qū)植被覆蓋狀況顯著改善.

利用式（3），對(duì)不同時(shí)期植被覆蓋度的變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析植被覆蓋度變化特征，結(jié)果如圖2和表1所示.

圖2　不同時(shí)期植被覆蓋度變化空間分布Fig.2　Spatial distribution of vegetation coverage change in different periods

表1　不同時(shí)期植被覆蓋面積變化比例Tab.1　Area ratios of vegetation coverage change in different periods　%

由表1可知，1994—2013年間，植被覆蓋面積退降比例變化不大.1984—2004年，植被退降區(qū)域主要集中分布于平原區(qū)各居民點(diǎn)周?chē)爸胁康蜕綔瞎葏^(qū)；1994—2004年，植被退降趨勢(shì)明顯；而2004—2013年，植被退降區(qū)域主要分布在水庫(kù)周邊及西北部的中山區(qū)，其中庫(kù)區(qū)退降主要是由于復(fù)墾現(xiàn)象及水生植物減少之故，表明水庫(kù)水質(zhì)有所改善.3個(gè)不同時(shí)期，植被穩(wěn)定面積的比例均最大，1984—1994年約為75.24%，為最大值，以后每10年約下降5%，穩(wěn)定類(lèi)型主要分布在附近海拔較高區(qū)域.恢復(fù)類(lèi)型廣泛分布于北部林區(qū)（1994—2004年）及3條入庫(kù)河流地區(qū)（2004—2013年）.呈恢復(fù)趨勢(shì)的植被面積在此期間持續(xù)增加，約以每10年4%的速度持續(xù)上升，1984—1994年，水庫(kù)周邊及中部低山溝谷區(qū)的植被退降狀況明顯，1994—2004年，西北部中山林區(qū)植被狀況轉(zhuǎn)好，2004—2013年，中部及南部地區(qū)植被呈現(xiàn)大面積的恢復(fù)趨勢(shì)，植被恢復(fù)比例上升顯著.

30年間，植被覆蓋面積以穩(wěn)定趨勢(shì)為主，穩(wěn)定與恢復(fù)比例之和保持在86%左右，但隨時(shí)間和區(qū)域的變化存在一定差異.退降與恢復(fù)比例相當(dāng)，均保持較低水平，總體變化幅度不大，恢復(fù)面積比例持續(xù)上升，植被覆蓋度波動(dòng)性較大，植被退降后有所恢復(fù).西北部中山林區(qū)植被呈穩(wěn)定—恢復(fù)—退降型；中部低山區(qū)呈退降—退降（加劇）—恢復(fù)型，且2004—2013年，該區(qū)植被與前期相比，呈明顯好轉(zhuǎn)趨勢(shì).植被整體上呈退降趨勢(shì)的面積有所增加，直至2004年，植被退降面積達(dá)到最大后又有小幅減少.

2.2土地利用變化特征

利用ArcGIS10.2和人機(jī)交互式解譯法得到1984、1994、2004和2013年4年的土地利用圖，結(jié)果如圖3所示.此外，對(duì)不同時(shí)期土地利用的分類(lèi)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示.

圖3　不同年份土地利用空間分布Fig.3　Spatial distribution of land use in different years

表2　土地利用分類(lèi)面積統(tǒng)計(jì)Tab.2　Area statistics of different land use types　km2

1984—1994年，土地利用變化面積為498.71 km2，1994—2004年，土地利用變化面積為399.93 km2，2004—2013年間土地利用變化面積為422.75 km2，土地利用變化面積自1984年到2013年先減少后略升，且1984—1994年，面積變化最為顯著.1984—2013年間林地減少383.22 km2，與1984年相比面積少一半以上；耕地減少193.09 km2，裸地面積略有減少；城鎮(zhèn)用地增加134.65 km2，園地增加324.22 km2，草地和水體面積則是波動(dòng)上升，土地利用變化的主導(dǎo)類(lèi)型是林地、園地、耕地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地.

為了合理刻畫(huà)土地利用的變化過(guò)程，首先利用式（4）計(jì)算各類(lèi)變化過(guò)程的重要性指數(shù)，然后統(tǒng)計(jì)相鄰時(shí)期土地利用轉(zhuǎn)化類(lèi)型面積，再結(jié)合土地利用空間分布情況（圖3）歸納出不同時(shí)期主要土地利用變化過(guò)程的空間分布，結(jié)果如圖4所示.由圖4可知，1984—1994年，土地利用變化以林地—園地、林地—耕地及耕地—城鎮(zhèn)為主，而耕地—園地類(lèi)型零散分布于研究區(qū)內(nèi)；在一些耕地被占用為城鎮(zhèn)建設(shè)用地時(shí)，水庫(kù)面積有所增大，原有圍墾現(xiàn)象得到改善.1994—2004年，研究區(qū)西北林區(qū)有所減少，主要以林地轉(zhuǎn)園地類(lèi)型為主，草地面積明顯增加；同時(shí)城鎮(zhèn)建設(shè)用地進(jìn)一步增加，于橋水庫(kù)部分水域被圍墾為耕地及園地，導(dǎo)致水域面積迅速減少.2004—2013年間以耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)和耕地轉(zhuǎn)園地為主，耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)主要發(fā)生在中部低山溝谷及平原地區(qū)，耕地轉(zhuǎn)園地廣布于北部海拔較高的溝谷階地地區(qū).此外，研究區(qū)中部低山區(qū)有大量耕地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)及園地，西北林區(qū)也被大量開(kāi)發(fā)利用.30年間，從土地轉(zhuǎn)型過(guò)程的空間分布情況來(lái)看，園地?cái)U(kuò)張大部分分布于低山丘陵和階地地區(qū)，通常表現(xiàn)為原有園地斑塊向周邊蔓延式擴(kuò)張；城鎮(zhèn)擴(kuò)張有2種分布形式，一是原有居民點(diǎn)不斷同化周邊其他用地類(lèi)型，形成更大的城鎮(zhèn)用地斑塊，二是交通干道建設(shè)形成的顯著線性擴(kuò)張區(qū)域；南部地區(qū)土地利用方式變化不大；研究區(qū)中部的土地利用強(qiáng)度＞西北部的土地利用強(qiáng)度＞南部的土地利用強(qiáng)度.

2.3土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)植被覆蓋度的影響

土地利用轉(zhuǎn)型即一種土地覆蓋類(lèi)型替代另一種覆蓋類(lèi)型，對(duì)不同時(shí)期不同轉(zhuǎn)型過(guò)程所對(duì)應(yīng)的植被覆蓋度均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表3所示.

圖4　不同時(shí)期土地利用變化空間分布Fig.4　Spatial distribution of land use change in different periods

由表3可以看出，1984—1994年期間轉(zhuǎn)型過(guò)程的植被覆蓋度均值下降幅度較大，表明土地利用在人為干預(yù)下，生態(tài)環(huán)境受到破壞.相同時(shí)段內(nèi)耕地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)的覆蓋度均值下降最大，可見(jiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中大量綠色用地被占用，造成植被覆蓋度均值下降較大.林地轉(zhuǎn)耕地、林地轉(zhuǎn)園地以及耕地轉(zhuǎn)園地均覆蓋度降低，可見(jiàn)林地對(duì)地表植被影響更大.1994—2004年，林地轉(zhuǎn)耕地和耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)2種類(lèi)型植被覆蓋度均值的降幅減小，表明耕地覆蓋度相比有所好轉(zhuǎn)，城鎮(zhèn)化建設(shè)區(qū)域緩慢；而林地轉(zhuǎn)園地與耕地轉(zhuǎn)園地的植被覆蓋度均值增長(zhǎng)幅度相當(dāng)，約為8%，這可能與此期間大量種植園林作物有關(guān)，而園林作物長(zhǎng)勢(shì)較好.2004—2013年，所有轉(zhuǎn)換類(lèi)型均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，耕地轉(zhuǎn)園地覆蓋度增加值均明顯大于林地轉(zhuǎn)為耕地及林地轉(zhuǎn)園地的增加值，表明園地變化不大，而耕地轉(zhuǎn)為園地對(duì)當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)效果更顯著.而耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)覆蓋度均值上升表明研究區(qū)內(nèi)開(kāi)始注重城鎮(zhèn)內(nèi)部綠化帶建設(shè)，整體來(lái)看，植被覆蓋度均值水平較高.

對(duì)圖4與圖2相同時(shí)段對(duì)應(yīng)疊加分析，統(tǒng)計(jì)不同轉(zhuǎn)型過(guò)程的植被覆蓋度變化面積比例，結(jié)果如表4所示.

表4　不同土地利用轉(zhuǎn)型過(guò)程的植被覆蓋度變化面積比例Tab.4　Area ratios of vegetation coverage change of different land use transition processes　%

1984—1994年，土地利用轉(zhuǎn)型過(guò)程中植被覆蓋度變化面積比例以穩(wěn)定為主，其中林地轉(zhuǎn)耕地類(lèi)型植被退降嚴(yán)重，高達(dá)32.93%，表明一方面林地轉(zhuǎn)為耕地本身造成地表植被覆蓋度降低，另一方面林地不適宜種植谷物，導(dǎo)致土地利用大面積退降；與此同時(shí)，林地轉(zhuǎn)園地類(lèi)型植被退降比例相比林地轉(zhuǎn)耕地的小很多，且穩(wěn)定的比例達(dá)到90.67%，表明林地轉(zhuǎn)為園地類(lèi)型更為適宜.1994—2004年，林地轉(zhuǎn)耕地類(lèi)型退降加劇，比例達(dá)到高峰的60.96%，恢復(fù)面積比例僅1.79%，林地轉(zhuǎn)園地類(lèi)型退降仍保持較低水平，恢復(fù)比例有所上升；相比林地轉(zhuǎn)園地，耕地轉(zhuǎn)園地類(lèi)型也進(jìn)一步退降.耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)中退降較為嚴(yán)重，與前期相比，植被穩(wěn)定的面積比例下降幅度較大，恢復(fù)面積比例也很低，這與城鎮(zhèn)化建設(shè)中下墊面性質(zhì)改變有關(guān).2004—2013年間，林地轉(zhuǎn)耕地過(guò)程中雖然退降比例減小，但仍保持較高水平；與前期相比，林地轉(zhuǎn)園地退降較為嚴(yán)重，從前期不到7%提升到20.33%，人工果林的弊端開(kāi)始顯露，因長(zhǎng)期種植同一類(lèi)樹(shù)種，果林生物多樣性降低，從而導(dǎo)致地表覆蓋度降低.耕地轉(zhuǎn)林地的退降比例較低，恢復(fù)面積較大，表明在林地轉(zhuǎn)園地進(jìn)程中，大量果林退降，人們轉(zhuǎn)而加大了耕地上果樹(shù)的種植強(qiáng)度.且耕地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)土地利用中植被穩(wěn)定面積比例大幅上升，恢復(fù)比例創(chuàng)歷史新高，表明近年來(lái)人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，政府在城鎮(zhèn)建設(shè)中也開(kāi)始注重城市綠化建設(shè).

2.4區(qū)域土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響

統(tǒng)計(jì)1984年、1994年、2004年和2013年4個(gè)時(shí)期土地利用類(lèi)型變化區(qū)和未變區(qū)所對(duì)應(yīng)的植被覆蓋度均值，結(jié)果如表5所示.

表5　不同土地利用變化類(lèi)型的植被覆蓋度均值比較Tab.5　Comparisons of average vegetation coverage of different land use change types　%

由表5可知，1984—1994年，各種類(lèi)型區(qū)的覆蓋度均值均呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)，降幅最大可達(dá)20.1%，表明消極的轉(zhuǎn)變土地利用方式使得植被退降更為突出.由圖4可見(jiàn)，流域中部平原區(qū)及南部地區(qū)土地利用變化強(qiáng)度均較大.1994年后類(lèi)型區(qū)內(nèi)植被覆蓋度均值都顯著上升，其中，2004—2013年植被覆蓋度均值水平較高.整體來(lái)說(shuō)，1984—2013年間，研究區(qū)各類(lèi)型區(qū)內(nèi)植被覆蓋度均值在波動(dòng)中有所上升，表明土地利用轉(zhuǎn)型有利于植被覆蓋度恢復(fù)，研究區(qū)已步入逐步恢復(fù)階段，若不出現(xiàn)大的人為干擾過(guò)程，流域內(nèi)植被覆蓋將有望得到持續(xù)改善.

3　結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

伴隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)行，于橋水庫(kù)流域內(nèi)一系列生態(tài)問(wèn)題逐步凸顯出來(lái)，基于植被保護(hù)和管理的策略選擇成為應(yīng)對(duì)區(qū)域生態(tài)逐步惡化的重要手段.本研究基于1984年、1994年、2004年和2013年于橋水庫(kù)流域4個(gè)時(shí)相的LANDSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用ArcGIS10.2和像元二分模型，對(duì)整個(gè)研究區(qū)土地利用對(duì)植被覆蓋度的影響進(jìn)行研究，得到以下結(jié)論：

（1）在植被覆蓋度變化方面，植被覆蓋度變化有較強(qiáng)的波動(dòng)性和異質(zhì)性，穩(wěn)定類(lèi)型主要分布在附近海拔較高區(qū)域，退降類(lèi)型集中分布于平原區(qū)各居民點(diǎn)周?chē)?，植被退降后有所恢?fù).西北部中山林區(qū)植被呈穩(wěn)定—恢復(fù)—退降型；中部低山區(qū)呈退降—退降（加?。謴?fù)型.總體來(lái)說(shuō)，研究區(qū)內(nèi)植被覆蓋度呈先減少后增加趨勢(shì)，且1994年植被覆蓋度最低，2004—2013年植被恢復(fù)更顯著，階段性的退降后在合理土地利用及生態(tài)建設(shè)下植被覆蓋度有明顯的好轉(zhuǎn).

（2）土地利用方面，不同轉(zhuǎn)化類(lèi)型在不同時(shí)期開(kāi)發(fā)強(qiáng)度不同，有較強(qiáng)的時(shí)空分異特征.土地轉(zhuǎn)型表現(xiàn)為以城鎮(zhèn)用地增加為標(biāo)志的城市化和以園地面積大幅增加為代表的商品農(nóng)業(yè)發(fā)展特征.30年間，研究區(qū)主導(dǎo)類(lèi)型與主要方向?yàn)楦剞D(zhuǎn)城鎮(zhèn)、耕地轉(zhuǎn)園地，而轉(zhuǎn)型過(guò)程大多發(fā)生在低山溝谷、水庫(kù)周邊，面積大，易造成水體流失，對(duì)整個(gè)區(qū)域的平衡發(fā)展不利，需要采取有效措施.

（3）土地利用對(duì)植被覆蓋度的影響方面，各土地利用類(lèi)型對(duì)植被覆蓋度的貢獻(xiàn)各異，以林地＞草地＞耕地.由此得出，合理搭配林、草、耕地三者之間的比例及優(yōu)化土地資源配置，盡量減少水土流失等不利影響對(duì)區(qū)域保持良好植被覆蓋狀態(tài)具有重要意義.

3.2討論

在全球變化的背景下，自然與人文因子對(duì)植被覆蓋變化的影響已成為全球變化研究的熱點(diǎn)，特別是在人類(lèi)活動(dòng)影響日益劇烈的今天，植被覆蓋變化深刻地反映了人類(lèi)活動(dòng)的過(guò)程［7］.人為活動(dòng)主導(dǎo)下的土地利用變化與自然因子的時(shí)空分異共同構(gòu)成了區(qū)域植被覆蓋變化的重要驅(qū)動(dòng)力.因此有必要探討人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被覆蓋變化的影響.本研究針對(duì)于橋水庫(kù)流域植被覆蓋變化過(guò)程中缺乏人類(lèi)活動(dòng)的聚焦分析，以中等空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從最能體現(xiàn)人類(lèi)活動(dòng)的土地利用角度探討了研究區(qū)土地利用變化對(duì)植被覆蓋度的影響.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)變對(duì)當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w度的變化在一定程度上產(chǎn)生影響，特別是中部平原區(qū)及南部人類(lèi)活動(dòng)活躍的區(qū)域，由于人地矛盾，造成耕地、林地以及未利用地開(kāi)墾、復(fù)墾的現(xiàn)象發(fā)生，土地利用方式的轉(zhuǎn)變?cè)斐蓞^(qū)域內(nèi)的植被覆蓋變化劇烈.不合理的土地利用轉(zhuǎn)型導(dǎo)致植被覆蓋度下降，而這些情況在其他區(qū)域的一些研究也得到了證實(shí)［8］.當(dāng)然，人類(lèi)活動(dòng)不僅體現(xiàn)在土地利用方面，其他人類(lèi)活動(dòng)方式以及降水豐枯、氣候變化等因素也會(huì)對(duì)植被覆蓋度產(chǎn)生一定影響，這還需要進(jìn)一步探索優(yōu)化配置土地利用行之有效的方式.從區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)變化軌跡分析土地利用結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，為探索今后研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整方向奠定基礎(chǔ).

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（責(zé)任編?？涸颍?/p>

Impacts of land use changes on vegetation coverage in Yuqiao watershed from 1984 to 2013

CHEN Saisai1，YANG Yanli1，SUN Yanling1，LI Chongwei1，WANG Zhongliang2
（1.College of Urban and Environment Science，Tianjin Normal University，Tianjin 300387，China；2.Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Environment，Tianjin Normal University，Tianjin 300387，China）

Based on the remote sensing data of 1984，1994，2004 and 2013 four periods，the impacts of land use change on vegetation coverage in four periods from 1984 to 2013 in Yuqiao watershed of Tianjin were analyzed using ArcGIS10.2，dimidiate pixel model and man-computer interactive method to interpret land use types.The results showed that：Firstly，from the vegetation coverage change，the vegetation change areas have strong volatility and heterogeneity.The vegetation coverage in research region shows a trend that firstly decreased and then increased.Moreover，the vegetation coverage is lowest in 1994，and the recovery of vegetation is more notable from 2004 to 2013.The vegetation coverage has an obvious improvement after phased decline through the rational land use and ecological construction.Secondly，from the land use，little change can be found in land use types.The main land conversion types show arable land turning to urban land and arable land turning to garden.And the transition process of land use occurr mainly in low mountain-valley and surroundings of reservoir，which can cause soil erosion easily and do harm to the balanced development of the whole region，so effective measures should be taken.Thirdly，the effects of land use change on vegetation coverage are complex and diverse，and the effects of different land use types and transition process on vegetation restoration are also different.So it′s significant to make a reasonable proportion of woodland，grassland and arable land and optimize the allocation of land resource so as to minimum the negative effect of soil erosion on keeping good vegetation cover state in the study area.In addition，humanactivity is the vital interference factor in regional vegetation change，so the targeted land use transformation and ecosystem optimization strategy in this region is required and urgent.

Yuqiao watershed；types of land use；vegetation coverage；ArcGIS10.2

P463.3；X171.1

A

1671-1114（2016）02-0039-08

2015-11-18

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012BAC07B02）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41471001）.

陳賽賽（1992—），女，本科生.

孫艷玲（1977—），女，副教授，主要從事資源環(huán)境遙感與全球變化方面的研究.E-mail：flyling99@163.com.