基于SPOT-VEGETATION數(shù)據(jù)的神農(nóng)架林區(qū)1998—2013年植被覆蓋度格局變化

劉家琰,謝宗強(qiáng),申國(guó)珍,樊大勇,熊高明,趙常明,周友兵,徐文婷,*

1 中國(guó)科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京　100093 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京　100049

植被是覆蓋地表的森林、灌叢、草地和農(nóng)作物等的總稱(chēng),在陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳水循環(huán)和能量交換方面有著重要的意義[1]。植被覆蓋度(fractional vegetation cover, FVC)是指單位面積內(nèi)植被(包括葉、莖、枝)的垂直投影所占百分比[2],是描述植被群落及生態(tài)系統(tǒng)的重要參數(shù)[3- 6]。

全球氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)都會(huì)對(duì)植被覆蓋產(chǎn)生重要的影響,使植被-土壤系統(tǒng)的蒸散量、植被表面的反射率和粗糙度等特性發(fā)生改變,從而進(jìn)一步影響生態(tài)系統(tǒng)的能量平衡、碳循環(huán)過(guò)程以及生產(chǎn)力[7]。對(duì)植被覆蓋度進(jìn)行不同尺度的監(jiān)測(cè)十分必要。例如,對(duì)于干旱半干旱地區(qū)由于畜牧業(yè)和沙漠化造成的土地退化來(lái)說(shuō),植被覆蓋度是評(píng)估該區(qū)草地狀況的重要指標(biāo)[8]。植被覆蓋度及其變化對(duì)水文、生態(tài)、全球變化等都具有重要意義,在植被變化[9]、生態(tài)環(huán)境調(diào)查、水土保持研究、蒸散量研究以及土地退化[10]、鹽漬化[11]和沙漠化[12]等研究領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

植被覆蓋度的監(jiān)測(cè)方法可分為地面測(cè)量和遙感監(jiān)測(cè)[13],而遙感由于其大范圍的數(shù)據(jù)獲取和連續(xù)觀測(cè),已成為植被覆蓋度研究的主要手段[14]。GIMMS (Global Inventory Modeling and Mapping Studies)、MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)、SPOT-VEGETATION等數(shù)據(jù)產(chǎn)品為研究長(zhǎng)時(shí)間序列的植被覆蓋變化提供了可能。研究表明,通過(guò)建立遙感數(shù)據(jù)的植被指數(shù)或多波段光譜組合與地面實(shí)測(cè)植被覆蓋度間的回歸關(guān)系,可以較好的估算小范圍的植被覆蓋度。Shoshany等[15]利用TM數(shù)據(jù)建立多元線性回歸模型估算植被覆蓋度,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.88；Xiao等[16]利用ETM NDVI數(shù)據(jù)的線性回歸方程對(duì)美國(guó)新墨西哥州中部區(qū)域的植被覆蓋度進(jìn)行擬合,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.89。Graetz等[17]利用MSS數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)估算了澳大利亞南部半干旱地區(qū)稀疏草地的植被覆蓋度,有效地監(jiān)測(cè)到了牧區(qū)植被覆蓋度在經(jīng)受干旱、放牧脅迫前后的變化,為該牧區(qū)植被退化程度的監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支撐；Boyd等[18]利用非線性回歸模型估算了美國(guó)西北部的針葉林蓋度,相關(guān)系數(shù)為0.56。像元分解模型可成功用于估算區(qū)域尺度的植被覆蓋度。孫久虎等[19]利用像元二分模型估算了北運(yùn)河地區(qū)1994—2004年間植被覆蓋變化情況,結(jié)果表明研究區(qū)內(nèi)植被退化嚴(yán)重,植被覆蓋度下降了9.99%；陳云浩等[13]利用植被覆蓋度計(jì)算模型對(duì)北京市海淀區(qū)的植被覆蓋進(jìn)行動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)研究,結(jié)果顯示海淀區(qū)1975—1997年間西北部山區(qū)植被覆蓋度呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì),而植被覆蓋度為25%—50%的區(qū)域則表現(xiàn)為由東向西的大面積減少,一定程度上反映了城市化過(guò)程對(duì)植被覆蓋的影響；李苗苗等[20]通過(guò)NDVI像元二分法估算密云水庫(kù)上游植被覆蓋度,溝谷、平地等地勢(shì)較低的區(qū)域植被覆蓋度受人為干擾較大,而地勢(shì)較高的山區(qū)植被覆蓋度變化較小,且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證該結(jié)果具有較高精度(相關(guān)系數(shù)0.89,協(xié)方差0.02)；張喜旺等[21]對(duì)伊洛河流域的植被覆蓋度空間分異進(jìn)行了研究,Detsch等[22]利用GIMM數(shù)據(jù)對(duì)植被覆蓋動(dòng)態(tài)及季節(jié)性進(jìn)行了研究。

神農(nóng)架被認(rèn)為是我國(guó)華中地區(qū)的“生物基因庫(kù)”,具有豐富的生物多樣性和森林資源,是我國(guó)保存較為完整的亞熱帶亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域[23-24]和華中地區(qū)唯一現(xiàn)存的原始林分布區(qū)。19世紀(jì)70、80年代,由于人口增長(zhǎng)、土地利用/土地覆蓋劇烈變化,神農(nóng)架林區(qū)覆蓋度大幅度下降[25-26]。1986年,神農(nóng)架林區(qū)建立國(guó)家級(jí)森林和野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū),2000年全面停止對(duì)天然林的砍伐,實(shí)行“天保工程”和退耕還林工程。目前有關(guān)神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋變化的研究較少,其中黃靖等[27]利用2003—2012年的MODIS EVI (enhanced vegetation index)數(shù)據(jù)分析了神農(nóng)架林區(qū)植被動(dòng)態(tài)變化及其與氣候因子的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)這10年來(lái)林區(qū)植被覆蓋整體呈增加趨勢(shì)且東部增幅大于西部,氣溫是影響植被覆蓋的主要因子；姜哲等[28]利用Landsat數(shù)據(jù)對(duì)神農(nóng)架林區(qū)1987年、2000年和2013年3個(gè)時(shí)期的土地覆蓋進(jìn)行解釋,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)時(shí)段內(nèi)森林凈增長(zhǎng)面積分別為14.70 km2和207.49 km2。但以上研究并未指出神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋的變化程度, 且較少涉及其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的關(guān)系。

本文利用1998—2013年的SPOT-VEGETATION歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù),應(yīng)用像元二分法估算了神農(nóng)架林區(qū)的植被覆蓋度及其變化趨勢(shì),分析了神農(nóng)架?chē)?guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋度變化與保護(hù)區(qū)外的差異,為進(jìn)一步有效地保護(hù)神農(nóng)架林區(qū)原始天然林提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

神農(nóng)架林區(qū)(109°56′—110°58′ E, 31°15′—31°75′ N)位于鄂西邊陲,是全國(guó)唯一以林區(qū)命名的縣級(jí)行政單位,總面積3250 km2,擁有全球中緯度地區(qū)唯一一塊保存完好的原始林,森林覆蓋度為88.7%[28]；神農(nóng)架?chē)?guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于神農(nóng)架林區(qū)的西南部,面積為769.5 km2。神農(nóng)架林區(qū)為秦嶺山系大巴山脈東段,地勢(shì)由西向東,由南向北逐漸降低,海拔3105.4 m的最高峰神農(nóng)頂是華中第一峰。該區(qū)地處北亞熱帶季風(fēng)區(qū),氣溫偏低且多雨,年平均氣溫12℃,年平均降水量1185 mm[27]。區(qū)內(nèi)植被以亞熱帶成分為主,兼有溫帶和熱帶成分,并具有明顯的垂直地帶性,海拔400—1000 m為亞熱帶常綠闊葉林帶,海拔1000—1700 m為北亞熱帶常綠落葉闊葉混交林帶,海拔1700—2200 m為暖溫帶落葉闊葉林帶,海拔2200—2600 m為溫帶針闊混交林帶,海拔2600—3000 m為寒溫性針葉林帶,3000 m以上為亞高山灌叢草甸帶。

1.2　數(shù)據(jù)源及處理

1.2.1遙感數(shù)據(jù)

下載 (http://www.vgt.vito.be/) 1998—2013年法國(guó)SPOT-VEGETATION衛(wèi)星的的歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)空間分辨率為1 km。該數(shù)據(jù)為每10 d最大化合成(maximum value composite, MVC)的NDVI數(shù)據(jù),將云和大氣散射的影響降到最低[29]。將數(shù)據(jù)換算,轉(zhuǎn)化為NDVI原始值。

1.2.2氣象數(shù)據(jù)

利用中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)上的中國(guó)地面國(guó)際交換站氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V 3.0),得到1998—2013年間中國(guó)各氣象臺(tái)站的氣溫、降水量數(shù)據(jù),在ArcGIS 10.1中利用Kriging插值法進(jìn)行插值,得到神農(nóng)架林區(qū)1 km分辨率的平均氣溫、最低氣溫和降水量分布圖。

1.2.3DEM數(shù)據(jù)

從CGIAR CSI(http://www.cgiar-csi.org/)網(wǎng)站下載研究區(qū)域90 m分辨率的STRM DEM數(shù)據(jù)。

1.2.4物種數(shù)數(shù)據(jù)

根據(jù)Zhao等[30]發(fā)表的論文,提取神農(nóng)架林區(qū)不同海拔段的群落物種數(shù)和喬木物種數(shù)據(jù)。該研究中,海拔每升高100 m設(shè)置一個(gè)樣方進(jìn)行調(diào)查,或選取特殊的群落類(lèi)型進(jìn)行樣方調(diào)查,共設(shè)喬木樣方166個(gè)。對(duì)喬木進(jìn)行每木調(diào)查,并記錄胸徑、樹(shù)高、冠幅等信息,以及樣地的海拔、坡度、坡向、經(jīng)緯度等環(huán)境因素。

1.3　研究方法

1.3.1植被覆蓋度的計(jì)算

遙感圖像中的一個(gè)像元往往包含多個(gè)組分(如植被、裸土),各組分均對(duì)遙感器所觀測(cè)到的像元信息有所貢獻(xiàn)；我們常用像元分解模型將像元中的遙感信息(如波段、植被指數(shù))分解,并進(jìn)一步估算植被覆蓋度。像元二分模型是最簡(jiǎn)單的一種像元分解模型,其只由植被覆蓋地表、無(wú)植被覆蓋地表兩部分構(gòu)成。研究表明,NDVI對(duì)土壤背景變化敏感,且其大小取決于植被覆蓋度和葉面積指數(shù),因此可以用NDVI反演植被覆蓋度,計(jì)算公式如下[31]：

(1)

式中,NDVIsoil表示裸地的歸一化植被指數(shù),NDVIveg表示完全植被覆蓋的植被指數(shù)。

植被覆蓋度小于15%時(shí),NDVI可將土壤與植被較好區(qū)分開(kāi)；植被覆蓋度在25%—80%范圍內(nèi),NDVI隨植被覆蓋度線性增加；植被覆蓋度大于80%時(shí),其檢測(cè)能力有所下降。盡管NDVI存在自身的局限性且許多其他的植被指數(shù)因考慮了土壤、大氣等因素得到發(fā)展, 但NDVI因其對(duì)植被檢測(cè)的高靈敏度、對(duì)植被覆蓋度較寬的檢測(cè)范圍、對(duì)地形及群落結(jié)構(gòu)造成陰影干擾的消除和對(duì)太陽(yáng)高度角及大氣帶來(lái)噪聲的削弱等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用[32]。Leprieur等[33]比較了不同植被指數(shù)估算植被覆蓋度的能力,結(jié)果表明盡管全球環(huán)境監(jiān)測(cè)指數(shù)(global environmental monitoring index, GEMI)考慮大氣的影響,修正型土壤植被指數(shù)(modified soil-adjusted vegetation index, MSAVI)考慮土壤背景的影響,但在實(shí)際應(yīng)用中歸一化植被指數(shù)NDVI更具優(yōu)勢(shì)。

求解公式(1)的關(guān)鍵在于NDVIsoil和NDVIveg的取值,而兩者的值在不同圖像中應(yīng)是不一樣的,因此不可取定值,而應(yīng)由圖像本身決定,以削弱干擾因素的影響[34]。通常NDVIsoil是NDVI圖像中的最小值,而NDVIveg是圖像中的最大值,Gutman和Ignatoo[5]提出以NDVI∞替代NDVIveg,以NDVI最小值替代NDVIsoil,然而該基于像元分解的密度分解的方法在實(shí)際中難以應(yīng)用。李苗苗[34]將該模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化,為排除異常值,取NDVI圖像累積頻率為95%、5%處的像元值分別作為NDVIveg和NDVIsoil,也就得到了以下公式：

(2)

該研究利用以上公式計(jì)算得到密云水庫(kù)上游植被覆蓋度,經(jīng)精度驗(yàn)證,實(shí)測(cè)值與估計(jì)值相關(guān)系數(shù)達(dá)99%,協(xié)方差0.06,表明該模型估計(jì)植被覆蓋度具有很高的準(zhǔn)確性。李曉錦[35]利用該模型估算黃土高原植被覆蓋度,基于Landsant/TM數(shù)據(jù)提取的植被覆蓋度精度為95.02%, 同樣具有較高的精度。

圖1　NDVI在置信區(qū)間上的取值Fig.1　NDVI value in confidential interval

根據(jù)公式(2)計(jì)算時(shí)間序列上每一景(每一時(shí)相)影像中NDVI的頻率累積值, 取頻率為5%處的NDVI值作為NDVIsoil,取95%處的NDVI值作為NDVIveg(圖1),得到1998—2013年每旬的逐像元植被覆蓋度,按旬平均得到全年平均植被覆蓋度(下文中如無(wú)特殊說(shuō)明,簡(jiǎn)稱(chēng)植被覆蓋度)。為進(jìn)一步分析研究區(qū)內(nèi)植被覆蓋度在時(shí)間、空間上的分異與變化,在所得逐像元植被覆蓋度的基礎(chǔ)上,計(jì)算多年平均植被覆蓋度(逐像元及研究區(qū)平均)、年平均最大植被覆蓋度(即年最大植被覆蓋度的多年平均值,同樣按逐像元及研究區(qū)內(nèi)平均計(jì)算)。

1.3.2植被覆蓋度變化率的計(jì)算

為了更好地分析1998—2013年間神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋度的變化程度以及變化在空間上的分布,需消除年季節(jié)動(dòng)態(tài)導(dǎo)致的植被覆蓋度波動(dòng)影響,可采用如下公式[36]計(jì)算每年生長(zhǎng)季(5—9月) FVC的變化率：

FVCα= 直線斜率 / 均值 × 16 × 100

(3)

式中,FVCα為植被覆蓋度變化率,直線斜率為1998—2013年生長(zhǎng)季平均FVC對(duì)年份回歸的直線斜率,均值為多年生長(zhǎng)季平均的FVC值。所有空間分析及空間動(dòng)態(tài)分析均在ArcGIS 10.0中進(jìn)行。

1.3.3植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化的影響因素分析

利用R語(yǔ)言[37]分析神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋度的動(dòng)態(tài)變化與距離居民地最近距離、距離公路最近距離、平均溫度、降水量、年最低溫度、海拔等因素的相關(guān)性。

1.3.4植被覆蓋度海拔梯度格局與物種數(shù)間關(guān)系分析

利用R語(yǔ)言分析神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋度的動(dòng)態(tài)變化與海拔梯度、不同海拔梯度上的物種數(shù)的相關(guān)關(guān)系。

2　結(jié)果

2.1　神農(nóng)架林區(qū)平均植被覆蓋度

神農(nóng)架林區(qū)1998—2013年間的多年平均植被覆蓋度為66.8%,年際間變動(dòng)范圍64.3%—71.4%,其中2012年植被覆蓋度最低(圖2)。年平均最大植被覆蓋度為93.8%,年際間變動(dòng)范圍92.5%—94.5%,2005年最大植被覆蓋度最低。保護(hù)區(qū)內(nèi)和保護(hù)區(qū)外的多年平均覆蓋度分別為66.5%和66.8%；保護(hù)區(qū)內(nèi)和保護(hù)區(qū)外的多年平均最大植被覆蓋度分別為94.3%和93.7%,保護(hù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋度顯著高于保護(hù)區(qū)外(成對(duì)t檢驗(yàn),t= 3.221,P< 0.01)。

圖2　神農(nóng)架?chē)?guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)外平均植被覆蓋度及最大覆蓋度(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Fig.2　Mean and maximum fractional vegetation cover inside and outside the Shennongjia National Nature Reserve (average ± standard deviation)

1998—2013年間神農(nóng)架林區(qū)多年平均覆蓋度在空間分布上存在差異(圖3),空間上最大植被覆蓋度為82.4%,最小為27.7%。空間聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn),高覆蓋度聚集區(qū)主要分布在陰峪河流域、九沖河流域、里叉河流域、溫水河流域以及宋洛河流域,而低覆蓋度聚集區(qū)主要在大九湖、松柏、老君山以及保護(hù)區(qū)內(nèi)旅游公路兩側(cè)區(qū)域。

圖3　神農(nóng)架林區(qū)1998—2013年平均植被覆蓋度空間分布Fig.3　The mean fractional vegetation cover pattern of Shennongjia Forest District

植被覆蓋度海拔格局分析結(jié)果表明,海拔1500—2000 m區(qū)域植被覆蓋度最高(R2= 0.185,P< 0.01)；植被覆蓋度在海拔1700 m以下隨著海拔的升高而增加,而在1700 m以上,隨著海拔的升高而降低(圖4)。根據(jù)Zhao等[30]有關(guān)喬木物種數(shù)和群落總物種數(shù)的調(diào)查數(shù)據(jù),結(jié)合本研究估算的植被覆蓋度,覆蓋度與喬木物種數(shù)和總物種數(shù)隨海拔的變化趨勢(shì)相似(圖4),且覆蓋度與喬木物種數(shù)(r= 0.953,P< 0.01)、總物種數(shù)(r= 0.807,P< 0.01)之間有著極高的相關(guān)性；覆蓋度和喬木的物種豐富度均在海拔1500—2000 m之間最高,而這一海拔段也是典型地帶性植被常綠落葉闊葉混交林分布區(qū)域。

圖4　神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋度海拔梯度格局及與物種數(shù)間的關(guān)系Fig.4　The mean fractional vegetation cover altitude pattern of Shennongjia Forest District and relationship with species richness

2.2　1998—2013年間神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋的變化

神農(nóng)架林區(qū)在1998—2013年間植被覆蓋度的平均變化率為1.45%,其中保護(hù)區(qū)內(nèi)變化率為2.26%,保護(hù)區(qū)外的變化率為1.23%。單因素方差分析方法(one-way ANOVA)結(jié)果表明保護(hù)區(qū)內(nèi)外植被覆蓋度的平均變化率有顯著差異(P< 0.01)。老君山頂、神農(nóng)頂、青樹(shù)村、東溪村以及保護(hù)區(qū)西南部的相思嶺村等地植被蓋度均有明顯增加,保護(hù)區(qū)旅游公路兩側(cè)植被覆蓋度也有少量增加；植被覆蓋率降低的區(qū)域主要集中在大草坪和宋洛村(圖5)。

2.3　神農(nóng)架地區(qū)植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化的影響因素分析

對(duì)植被覆蓋度變化率及其影響因素進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明林區(qū)1998—2013年間植被覆蓋度的變化率受溫度、降水、年最低溫、距居民地距離、距公路距離等因素影響(溫度:r= 0.12,P< 0.01；降雨:r= 0.18,P< 0.01； 年最低溫:r= 0.04,P< 0.01；距居民地距離:r= -0.09,P< 0.01；距公路距離:r= -0.16,P< 0.01)。海拔與植被覆蓋度變化率無(wú)顯著相關(guān)性(表1)。

3　討論

神農(nóng)架林區(qū)是全球中緯度地帶唯一現(xiàn)存的原始林分布區(qū),保存有較好的自然植被[23]。其植被覆蓋度在空間上的分布存在明顯的差異。原始林主要分布在陰峪河流域、金猴嶺,溫水河流域以及宋洛河流域也分布有少量原始森林。因而這些區(qū)域植被覆蓋度較高。林區(qū)西部大九湖區(qū)域具有大量農(nóng)田、濕地和少量裸巖,導(dǎo)致其植被覆蓋度較低；老君山以及保護(hù)區(qū)內(nèi)旅游公路的西北段,由于海拔較高,植被類(lèi)型主要是高山草甸和灌叢,因而植被覆蓋度較低。

植被覆蓋度多年平均變化率表明,1998—2013年神農(nóng)架林區(qū)植被覆蓋在空間上有增有減, 且差異明顯,但整體變化率為1.45%,植被覆蓋呈現(xiàn)較好的增長(zhǎng)趨勢(shì),這與前人研究的結(jié)果一致,如姜哲等[28]利用Landsat TM數(shù)據(jù)對(duì)3期土地覆蓋進(jìn)行分類(lèi),發(fā)現(xiàn)神農(nóng)架林區(qū)森林面積凈增加207.49 km2；黃靖和夏智宏[27]利用Modis EVI數(shù)據(jù)研究2003—2012年神農(nóng)架林區(qū)植被指數(shù)的變化,也發(fā)現(xiàn)植被指數(shù)呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

表1　植被覆蓋度變化率與各因素相關(guān)性

*P< 0.05;**P< 0.01

保護(hù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋度空間分布于1998—2013年間有增有減,但總體保護(hù)效果優(yōu)于保護(hù)區(qū)外。保護(hù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋度的增加幅度約為保護(hù)區(qū)外的2倍,表明國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)發(fā)揮了良好的保護(hù)效果。除植被自然恢復(fù)外,2000年移栽人工日本落葉松林(Larixkaempferi(Lamb.) Carr.),使保護(hù)區(qū)東部(老君山頂)植被覆蓋度顯著增加；保護(hù)區(qū)北部(青樹(shù)村、東溪村)于2001年實(shí)施移民搬遷,植被人為干擾較少,處于恢復(fù)狀態(tài),因而植被覆蓋度有所增加。保護(hù)區(qū)內(nèi)同樣存在植被覆蓋度下降的區(qū)域,集中分布在陰峪河流域、落陽(yáng)河流域、黃柏阡和興隆寺村、坪阡村等區(qū)域。保護(hù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋度降低,可能是由于受到2004年底、2005年初極端低溫的影響(其間最低溫度達(dá)-13.2℃),以及2008年初極端低溫(低達(dá)-17.7℃)的影響,尤其部分地區(qū)(陰峪河流域、落陽(yáng)河流域等)因海拔較低,常綠植物占優(yōu)勢(shì)的植被遭受到的冰凍雪災(zāi)更為嚴(yán)重；除此之外,保護(hù)區(qū)內(nèi)部分地區(qū)(如落陽(yáng)河流域、黃柏阡、興隆寺村等)均有相當(dāng)面積的華山松分布(1300—2700 m)[38-39],而神農(nóng)架林區(qū)華山松大小蠹自2012年以來(lái)呈爆發(fā)趨勢(shì),華山松林受災(zāi)嚴(yán)重[40],導(dǎo)致其覆蓋度大幅度下降。再則,2012年保護(hù)區(qū)內(nèi)水庫(kù)的修建(坪阡村附近),也導(dǎo)致植被覆蓋度有所下降。

保護(hù)區(qū)外植被覆蓋度亦同時(shí)存在增加和下降的趨勢(shì)。神農(nóng)架機(jī)場(chǎng)和滑雪場(chǎng)等設(shè)施的修建導(dǎo)致保護(hù)區(qū)外部分地區(qū)(大草坪、宋洛村附近)植被減少,植被覆蓋度下降。而保護(hù)區(qū)外的公路對(duì)植被覆蓋度的影響較為復(fù)雜。林區(qū)內(nèi)的兩條主要公路為307省道和209國(guó)道,307省道兩側(cè)植被覆蓋度有所減少,而209國(guó)道兩側(cè)植被覆蓋度呈明顯增加趨勢(shì)；其主要原因是209國(guó)道由于鄂西生態(tài)文化旅游圈項(xiàng)目的實(shí)施,于2008年完成道路兩側(cè)共15.8 km2的綠化工作,這與Pauleit等[41]關(guān)于城鎮(zhèn)化表現(xiàn)為人工綠地的增加和自然植被的減少的研究結(jié)果一致。

Ge等[42]對(duì)神農(nóng)架長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)樣地的分析表明,極端低溫事件極有可能威脅亞熱帶地區(qū)以常綠樹(shù)種為主的闊葉林的存在。這與本文神農(nóng)架保護(hù)區(qū)內(nèi)中低海拔以常綠物種為優(yōu)勢(shì)的區(qū)域植被覆蓋度的降低較為明顯的研究結(jié)果一致。此外,人類(lèi)干擾、自然災(zāi)害等均會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響植被覆蓋度。因此,未來(lái)對(duì)保護(hù)區(qū)的保護(hù)和管理不僅僅應(yīng)關(guān)注人類(lèi)干擾,對(duì)自然干擾也應(yīng)予以重視。