生態(tài)公益林補(bǔ)償政策對植被覆蓋時(shí)空格局的影響
——以杭州市臨安區(qū)為例

周 婷，張 勇，嚴(yán)力蛟，*

1 浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生態(tài)規(guī)劃與景觀設(shè)計(jì)研究所，杭州 310058 2 浙江省林業(yè)生態(tài)工程管理中心，杭州 310020

城市化的迅速擴(kuò)張以及城市發(fā)展過程中強(qiáng)烈的人類活動對天然林地和其他生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞，與此同時(shí)也促進(jìn)了一系列生態(tài)補(bǔ)償政策的施行[1- 5]。在最近的幾十年內(nèi)，全球相關(guān)政府部門都積極開展保護(hù)環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的補(bǔ)償政策，這些政策通過直接或間接的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償或輸送社會福利，激勵(lì)個(gè)體、組織減少對自然資源的過度開發(fā)和利用[6- 7]。全球著名的生態(tài)補(bǔ)償政策如哥斯達(dá)黎加的環(huán)境服務(wù)補(bǔ)償計(jì)劃，該計(jì)劃對天然林保護(hù)和森林管理進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償，對當(dāng)?shù)氐纳只謴?fù)起到了很大的作用[8- 9]。由于一系列政策、自然以及社會經(jīng)濟(jì)因素的驅(qū)動，拉丁美洲、歐洲和亞洲的一些發(fā)展中國家的植被覆蓋在過去30年間呈現(xiàn)出一個(gè)逐漸上升的趨勢[7,10- 12]。

中國從改革開放至今約40年時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，成為了世界第二大經(jīng)濟(jì)體。但是我國經(jīng)濟(jì)的增長建立在過度消耗自然資源的基礎(chǔ)上，并且導(dǎo)致了地區(qū)環(huán)境的退化，1998年在長江三角洲地區(qū)由于大面積砍伐森林而引起的特大洪澇災(zāi)害使得數(shù)以百計(jì)的公民失去了生命，造成了2394億美元的經(jīng)濟(jì)損失[3,5,7]。我國從1998年開始相繼推出了一系列生態(tài)補(bǔ)償措施，主要有1998年天然林資源保護(hù)工程、1999年退耕還林(草)工程以及2001年森林生態(tài)效益補(bǔ)償?shù)萚5]。這些森林保護(hù)政策的主要目的是為了保護(hù)和重建生態(tài)敏感和脆弱地區(qū)的森林[7]。國家林業(yè)局2016年的政府報(bào)告稱截止到2015年底，林業(yè)重點(diǎn)生態(tài)工程共完成造林面積284.05萬hm2，占全部造林面積的36.98%，其中天然林資源保護(hù)工程、退耕還林工程分別占全部造林面積的8.39%和8.28%[14]。2001年啟動的森林生態(tài)效益補(bǔ)償政策對國家重點(diǎn)生態(tài)公益林，即生態(tài)區(qū)位極為重要或生態(tài)狀況極為脆弱，對國土生態(tài)安全、生物多樣性保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用，以發(fā)揮森林生態(tài)和社會服務(wù)功能為主要經(jīng)營目的的重點(diǎn)防護(hù)林和特種用途林進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償[15- 16]。截止2015年底，國家共完成林業(yè)建設(shè)投資320.26 億元[14]。

浙江省森林生態(tài)效益補(bǔ)償政策的實(shí)施與全國同步，于2000年編制了《浙江省生態(tài)公益林體系建設(shè)總體規(guī)劃》和《浙江省生態(tài)公益林建設(shè)綱要》[17- 18]。2001年全面展開了重點(diǎn)生態(tài)公益林區(qū)劃界定工作，重點(diǎn)公益林的區(qū)劃包括國家級公益林和省級公益林，于2004年底完成全省重點(diǎn)生態(tài)公益林的區(qū)位界定，全省共區(qū)劃界定公益林面積307.27萬hm2，占林業(yè)用地總面積46.9%，2005年開始對擁有生態(tài)公益林的個(gè)體或集體發(fā)放生態(tài)補(bǔ)償金[17]。在公益林劃定過程中，不同劃定等級面向?qū)ο蟛灰恢?，國家級和省級公益林為重點(diǎn)公益林，重點(diǎn)生態(tài)公益林為生態(tài)位極為重要或生態(tài)狀況極為脆弱的地區(qū)，區(qū)位劃定遵循國家級公益林優(yōu)于省級公益林優(yōu)于市縣級公益林的原則[16- 18]。

臨安地處山區(qū)，耕地面積較小以及國家對耕地的嚴(yán)格控制使得近幾年城市發(fā)展對林地的占用加劇，林地保護(hù)壓力加大[19- 20]。作為第一批全國重點(diǎn)森林生態(tài)補(bǔ)償政策實(shí)施的試點(diǎn)城市，臨安境內(nèi)有多個(gè)國家級自然保護(hù)區(qū)和國家級森林公園，該地區(qū)生態(tài)補(bǔ)償政策的實(shí)施效果對于評估政策在全國生態(tài)位敏感地區(qū)植被保護(hù)的作用具有示范意義。從2001年開始進(jìn)行重點(diǎn)公益林的區(qū)劃布局，到2004年底臨安共有30萬畝林地劃入重點(diǎn)生態(tài)公益林保護(hù)區(qū)[18]。本研究通過NDVI(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)植被指數(shù)計(jì)算2001—2015年間植被覆蓋時(shí)空格局的變化，進(jìn)一步分析了植被退化地區(qū)土地利用變化。在ArcGIS10.2軟件中建立臨安地區(qū)歸一化植被指數(shù)NDVI、多級公益林覆蓋邊界、中心城鎮(zhèn)用地、道路、海拔、重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)、河網(wǎng)分布和地形濕度指數(shù)的多要素地理空間數(shù)據(jù)集，用多元統(tǒng)計(jì)分析量化國家重點(diǎn)公益林生態(tài)補(bǔ)償政策對臨安植被保護(hù)的作用，以期為生態(tài)補(bǔ)償政策績效的定量評價(jià)和林地保護(hù)提供依據(jù)。

圖1 研究區(qū)地理位置及高程圖Fig.1 Geographical location andelevation of the study area

1 研究區(qū)域概況

臨安位于長江三角洲南端，浙江省西北部，地理位置為118°51′E—119°52′E, 29°56′N —30°23′N，全市土地總面積3119.09 km2。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，四季分明，全年平均氣溫16.4℃，月平均最低溫度4.1℃(1月)，月均最高溫度29.1℃(7月)，全年降雨量為1629 mm，整個(gè)縣區(qū)以山地為主，海拔高度為-6 m至1758 m。臨安是太湖流域和錢塘江支流分水江水系的源頭，水系流向復(fù)雜。其野生植物資源豐富，全市林地總面積占國土總面積的83.58%，森林覆蓋率達(dá)到78.01%，是首批全國生態(tài)建設(shè)示范市(圖1)。

2 研究方法

2.1 臨安植被覆蓋變化趨勢分析

本研究采用16 d一期250 m精度的MODIS3Q合成的歸一化植被指數(shù)NDVI數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于美國航空航天局。為了與國家級公益林實(shí)施的時(shí)間保持一致，研究時(shí)間定為2001—2015年，下載每一年16 d一期的NDVI影像數(shù)據(jù)。采用目前國際上通過的最大值合成法(Maximum Value Composites, MVC)，對每年的NDVI數(shù)據(jù)分別進(jìn)行最大化處理[21]。采用普通最小二乘法(Ordinary Least Squares)建立一元線性回歸模型，模擬15年間NDVI數(shù)據(jù)在每個(gè)柵格上的變化趨勢，對每個(gè)柵格的斜率進(jìn)行T檢驗(yàn)，取P< 0.05的柵格作為植被覆蓋變化研究對象。MODIS3Q影像的處理過程在ENVI 5.1軟件中進(jìn)行。將最終得到的植被覆蓋變化值在ArcGIS 10.2軟件中繪制植被覆蓋時(shí)空格局的變化圖 (圖2)。

2.2 植被退化區(qū)域的土地利用變化分析

根據(jù)臨安2001—2015年植被覆蓋時(shí)空格局變化圖，我們發(fā)現(xiàn)植被退化的區(qū)域占到了臨安林地總覆蓋面積的97%，而植被覆蓋增加的區(qū)域只占林地總面積的3%，臨安整個(gè)地區(qū)的植被覆蓋呈下降趨勢，所以本研究在植被退化區(qū)域展開對土地利用變化的分析，下面的相關(guān)研究也在臨安植被退化區(qū)域開展。在ArcGIS 10.2軟件中用空間疊加分析將植被退化地區(qū)的柵格分別和2001年、2015年一級分類土地利用圖進(jìn)行空間疊加(臨安1∶10萬土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心)。計(jì)算2001年到2015年植被退化區(qū)域的土地利用變化，制作土地利用變化矩陣表(表1)，行名為2015年土地利用類型，列名為2001年土地利用變化類型。

表1 臨安2001—2015年植被退化區(qū)域土地利用變化矩陣

圖2 2001—2015植被覆蓋時(shí)空格局和變化圖Fig.2 Spatiotemporal patterns and dynamics of vegetation cover between 2001 and 2015

圖3 政策覆蓋地區(qū)和未覆蓋地區(qū)的樣方Fig.3 Randomly selected samples inside and outside policy implementation areas

2.3 影響植被退化多要素空間數(shù)據(jù)集

2.3.1 實(shí)驗(yàn)組和對照組的選擇

根據(jù)浙江省林業(yè)廳提供的臨安國家級公益林、省級公益林以及市縣級公益林區(qū)劃邊界圖，在ArcGIS 10.2軟件中制作公益林矢量邊界圖。根據(jù)植被覆蓋時(shí)空格局圖在植被退化地區(qū)隨機(jī)選取落在政策邊界內(nèi)的柵格作為本研究的實(shí)驗(yàn)組，政策覆蓋邊界外的柵格為對照組。在植被退化區(qū)域隨機(jī)分別選取實(shí)驗(yàn)組和對照組各10%的柵格數(shù)量。實(shí)驗(yàn)組柵格的選取確保柵格面積的90%以上都落在每塊完整地公益林林斑內(nèi)，在政策未覆蓋區(qū)隨機(jī)選取相同柵格個(gè)數(shù)作為政策的對照組 (圖3)。

2.3.2 多要素空間數(shù)據(jù)集的建立

本研究在ArcGIS 10.2軟件中根據(jù)臨安地理矢量邊界圖制作250 m精度的網(wǎng)格矢量圖，網(wǎng)格大小與 MODIS3Q遙感影像柵格大小一致，通過地理配準(zhǔn)使網(wǎng)格矢量圖與NDVI柵格圖在空間地理位置上保持一致。根據(jù)重點(diǎn)生態(tài)公益林實(shí)施的時(shí)間(本研究以2005年為政策實(shí)施的起始年份，即公益林區(qū)劃完成和開始實(shí)施經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)钠鹗寄攴?和NDVI數(shù)據(jù)得到政策覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)2001—2004和2005—2015年平均NDVI的差值。通過美國航空航天局收集臨安30 m精度的高程數(shù)據(jù)，根據(jù)高程數(shù)據(jù)計(jì)算地形濕度指數(shù)(Topographic Wetness Index)[22]。計(jì)算公式如下：

W=ln(α/tanβ)

(1)

式中，W為地形濕度指數(shù)；α為單元柵格的匯流面積(m2/m)；β為局部坡度，在計(jì)算式坡度值轉(zhuǎn)化為弧度值。將公益林保護(hù)政策邊界圖，地形濕度指數(shù)，每個(gè)柵格NDVI初始值和政策實(shí)施前后的NDVI差值，通過ArcGIS 10.2空間連接工具和250 m精度的網(wǎng)格矢量圖進(jìn)行空間連接和賦值。根據(jù)臨安2015年1∶10萬土地利用地形圖提取每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心城鎮(zhèn)用地面積。計(jì)算中心城鎮(zhèn)用地、道路、主要水系及臨安重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)距離實(shí)驗(yàn)組和對照組柵格的直線距離。

2.4 植被變化和相關(guān)影響因素的多元回歸分析

通過ArcGIS 10.2制作的空間數(shù)據(jù)庫，提取2001—2004年植被NDVI均值作為植被覆蓋初始值，政策實(shí)施前后的NDVI差值作為植被覆蓋變化值；實(shí)驗(yàn)組和對照組距離重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)、主要建成區(qū)、主要河流水系及道路的距離；實(shí)驗(yàn)組和對照組每個(gè)柵格的海拔值和地形濕度指數(shù)值。其中，公益林政策邊界覆蓋的柵格記為1，政策未覆蓋地區(qū)柵格記為0。對海拔(m)、距離道路(m)、建成區(qū)(m)、水系(m)和重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)的距離(m)作對數(shù)處理。本研究的因變量為政策實(shí)施后11年平均值與政策實(shí)施前4年的平均值之差，自變量為植被覆蓋初始NDVI，國家級公益林補(bǔ)償政策，海拔(m)、道路和中心城區(qū)距離(m)、重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)的距離(m)，地形濕度指數(shù)。在本研究中我們用多元回歸模型評估政策的實(shí)施、自然地理因素、城市化和人類活動因素對臨安植被退化的影響，用線性回歸方法對植被退化的影響因素進(jìn)行分析，多元線性回歸分析的過程在 Stata 14軟件中進(jìn)行。

3 結(jié)果

3.1 植被覆蓋時(shí)空格局和變化

植被覆蓋時(shí)空格局和變化圖(圖2)揭示了臨安2001—2015年植被覆蓋隨時(shí)間的變化，植被覆蓋變化等級數(shù)值為負(fù)數(shù)意味著植被覆蓋在15年間呈退化趨勢，數(shù)值大小代表植被退化程度的高低；正值代表植被在15年間是增長趨勢。臨安15年間柵格斜率為負(fù)值的個(gè)數(shù)為13233個(gè)，柵格斜率為正值的個(gè)數(shù)為435個(gè)，植被退化的面積約占臨安林地總面積的97%。通過植被變化空間圖和杭徽高速的空間疊加我們可以清楚地發(fā)現(xiàn)高速公路周邊地區(qū)的植被退化等級和退化密度遠(yuǎn)高于其他臨安其他地區(qū)。臨安東南地區(qū)的植被退化程度高于西北地區(qū)。

3.2 植被退化地區(qū)土地利用變化

2001—2015年，臨安植被退化地區(qū)土地利用變化最強(qiáng)烈的表現(xiàn)為耕地和建成區(qū)之間的轉(zhuǎn)化。共有7.594%的耕地在15年內(nèi)陸續(xù)轉(zhuǎn)化為建成區(qū)。林地和建成區(qū)面積之間的轉(zhuǎn)化率位于第二，共有0.538%的林地面積轉(zhuǎn)化為建成區(qū)面積。根據(jù)土地利用變化的結(jié)果，在一定程度上我們可以推斷臨安植被退化的重要原因之一可能在于城市化背景下，城市擴(kuò)張的加劇導(dǎo)致了近郊或遠(yuǎn)郊地區(qū)耕地和農(nóng)田的占用。

3.3 影響植被退化的多元回歸分析

植被退化影響因素多元回歸分析的結(jié)果表明(表2)海拔(P< 0.001)、距離河流距離(P< 0.01)、中心城鎮(zhèn)用地(P< 0.001)、重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)的距離(P< 0.001)和重點(diǎn)公益林保護(hù)政策 (P< 0.001)對植被退化呈顯著負(fù)相關(guān)，這說明這些影響因素對植被覆蓋上升具有積極影響。地形濕度指數(shù)和道路的距離(P< 0.001)與植被退化呈顯著正相關(guān)，修建道路會引起植被的退化。根據(jù)距離道路和中心城鎮(zhèn)的距離所反映出對植被退化的不同影響，我們發(fā)現(xiàn)人類活動對植被的影響是雙向性的，中心城區(qū)的人類活動會對植被起到一定的修復(fù)作用。標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的值表示每個(gè)自變量對因變量的影響程度的高低，海拔、距離森林重點(diǎn)保護(hù)區(qū)和中心城鎮(zhèn)的距離對植被的變化具有顯著影響，道路、生態(tài)補(bǔ)償政策和河流對植被覆蓋的影響位居其后。模型的擬合度R2為0.342。

表2 植被退化影響因素多元回歸分析

該多元回歸模型的因變量為政策實(shí)施前后植被覆蓋NDVI的差值，自變量為海拔、距離重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)的距離、距離中心城鎮(zhèn)用地距離、道路距離、重點(diǎn)生態(tài)公益林補(bǔ)償政策、距離河流的距離和植被覆蓋初始值。其中海拔，距離重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)的距離、距離中心城鎮(zhèn)用地距離、重點(diǎn)生態(tài)公益林補(bǔ)償政策、距離河流的距離和植被退化呈顯著負(fù)相關(guān)。地形濕度指數(shù)、道路距離對植被退化具有顯著的正效應(yīng)。該模型的擬合度R2為0.342。***P< 0.001,**P< 0.01,*P< 0.05

4 討論

4.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與林地保護(hù)的權(quán)衡

在改革開放至今的近40年內(nèi)，中國經(jīng)歷了一場史無前例的人口遷移運(yùn)動，中國的城市人口比例從1978年的18%上升到2016年的56%，快速城市化的過程中所產(chǎn)生的一些環(huán)境問題至今仍未解決[2-3,23-24]。植被作為城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)眾多組成要素之一，影響著城市的可持續(xù)發(fā)展以及城市中生活的每一位人的生活質(zhì)量。在最近的幾十年間，越來越多的國家和政府逐漸意識到植被保護(hù)對地區(qū)發(fā)展的重要性，各國政府逐漸實(shí)施一系列森林保護(hù)政策，歐洲、拉丁美洲的部分發(fā)達(dá)國家以及包括中國在內(nèi)的亞洲主要的發(fā)展中國家都相繼推出了各自的植被保護(hù)政策，加入了植被恢復(fù)的隊(duì)伍[7,11,25- 27]。長三角城市群作為中國城市化發(fā)展最為快速的地區(qū)，其在快速城市化進(jìn)程中土地利用的變化十分劇烈，其中大量耕地和林地轉(zhuǎn)化為城市建設(shè)用地[27- 31]。

臨安區(qū)位于浙江省浙西北山地水源涵養(yǎng)林保護(hù)區(qū)，境內(nèi)有天目山和清涼峰兩處國家級自然保護(hù)區(qū)，還有青山湖國家級森林公園，大明山省級風(fēng)景名勝區(qū)等，生態(tài)位十分敏感[20]。近年來，通過珍稀瀕危動植物資源，濕地資源清查、建設(shè)古樹名木拯救保護(hù)與發(fā)展項(xiàng)目等，臨安區(qū)的森林、濕地得到一定的恢復(fù)和發(fā)展。在這樣一個(gè)背景下，臨安2001—2015年植被覆蓋變化的定量分析的結(jié)果仍然顯示臨安植被退化地區(qū)的面積約占林地總面積的97%(圖4)，雖然從植被覆蓋變化等級區(qū)間中我們可以看出大部分的柵格退化程度都一般，退化程度十分嚴(yán)重的柵格占比不高，但是總的退化趨勢仍然不容樂觀。通過臨安土地利用變化矩陣我們也發(fā)現(xiàn)了在過去15年內(nèi)城市發(fā)展對耕地和林地資源的占用確實(shí)是城市擴(kuò)張過程中存在的問題(表1)。

在查閱了相關(guān)研究論文及政府文件后我們發(fā)現(xiàn)臨安植被在15年間呈現(xiàn)出退化趨勢可能有以下幾點(diǎn)原因：

第一，城市發(fā)展對生態(tài)資源的需求越來越大。近十年間臨安區(qū)的林地保護(hù)在一系列政策的驅(qū)動下取得了一定的成效，但是城市化的快速擴(kuò)張使得人們對林地資源的需求大于供給，國家近些年加大了對耕地的政策保護(hù)，林地在一定程度上成為了耕地開發(fā)的替代品。近幾年來無論是城市擴(kuò)展，工業(yè)發(fā)展還是交通建設(shè)，對林地的占用量越來越大，林地保護(hù)壓力大。

第二，臨安林地結(jié)構(gòu)不盡合理。主要表現(xiàn)為：林種結(jié)構(gòu)中用材林比例偏多，經(jīng)濟(jì)林比例偏少；林齡結(jié)構(gòu)上幼齡林占絕對優(yōu)勢，成熟林、過熟林面積和蓄積明顯偏少，由于竹林面積大，可供采伐利用的成熟林、過熟林資源偏少。

第三. 林地保護(hù)利用管理有待進(jìn)一步規(guī)范。雖然臨安在2007年就編制了《臨安市林地保護(hù)利用規(guī)劃》，但長期以來，由于人們對林地保護(hù)利用認(rèn)識上存在差距，在一定程度上影響了林地的保護(hù)和管理，節(jié)約用地、集約用地的理念還有待深化。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的權(quán)衡是一個(gè)重要而困難的問題，我國正處于一個(gè)快速城市化階段，將經(jīng)濟(jì)發(fā)展置于優(yōu)先地位的同時(shí)也要正確看待經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的環(huán)境問題。林地作為林業(yè)發(fā)展重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是有效控制森林資源消耗、促進(jìn)其生態(tài)防護(hù)效益，實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展的重要保障。所以，制定有效的林地保護(hù)政策是生態(tài)林業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，也是林業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

4.2 環(huán)境因子對植被變化的影響

山區(qū)物種豐富，生態(tài)系統(tǒng)類型多樣，海拔梯度由于包含了溫度、濕度、光照等諸多環(huán)境因子的劇烈變化而成為研究植物對氣候變化響應(yīng)的重要因素。在植被覆蓋變化影響因素的多元回歸分析中，海拔對臨安的植被生長具有正效應(yīng)。海拔是一個(gè)重要的地形因子，溫度受海拔的影響最大，一般溫度會隨著海拔升高而降低，從而對植物生長產(chǎn)生影響[30,32]。由于氣溫和土壤相關(guān)性極為顯著，因此土壤溫度隨著海拔升高也逐漸降低。土壤溫度影響土壤化學(xué)過程的速度，也影響到凋落物的分解速率，因此影響到可提供給植物的有效營養(yǎng)元素的供給[33]。所以，高海拔過低的土壤溫度不利于土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，這也是高海拔植物生長受限的一個(gè)重要原因[34]。

通過臨安整個(gè)地區(qū)的高程數(shù)據(jù)(圖1)和臨安植被覆蓋變化時(shí)空格局圖(圖2)我們發(fā)現(xiàn)臨安植被退化區(qū)域集中在海拔較低的區(qū)域，雖然海拔是限制植物生長的一個(gè)重要地形因子，但是臨安高海拔地區(qū)的植被大部分都被列入了國家重點(diǎn)生態(tài)公益林保護(hù)區(qū)，人類活動對這些區(qū)域的影響非常小，植被退化最嚴(yán)重地區(qū)的海拔高度小于500 m, 這些地區(qū)植被生長的自然環(huán)境優(yōu)于高海拔地區(qū)，但是植被會頻繁受到人類活動的影響，因此對于臨安而言，高海拔意味著低影響和政策保護(hù)，所以海拔在臨安地區(qū)的植被覆蓋增加是有積極作用的。水分是影響植被物候期生長最主要的自然因子之一[33]。作物生長發(fā)育受水分強(qiáng)烈影響，充足的水分條件可以促進(jìn)植被的生長[34]。水分也會影響土壤濕度，土壤的濕度影響到凋落物的分解速率，這也解釋了為何距離河流越近的地區(qū)的植被退化程度低。地形濕度指數(shù)是對研究地區(qū)各點(diǎn)潛在土壤水分含量和徑流產(chǎn)生潛在能力的量化，地形濕度指數(shù)越大，土壤越容易達(dá)到飽和而產(chǎn)流，徑流對沖刷掉土壤內(nèi)含有的養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，從而影響植被的生長狀況[22,35]。

4.3 城市化及人類活動對植被變化的影響

道路和中心城區(qū)的面積作為人類活動高度相關(guān)的一個(gè)重要因素對植被的生長具有重要的影響[7,36]。道路影響其周圍的物理化學(xué)環(huán)境，物理化學(xué)環(huán)境的改變會造成道路周邊小氣候和小環(huán)境的改變。周邊的化學(xué)環(huán)境由于道路釋放的化學(xué)物質(zhì)而改變，如重金屬、臭氧和營養(yǎng)物，以致植物受到脅迫，這些理化因子的分布規(guī)律和分布距離會影響植物受到脅迫的程度[37]。本研究結(jié)果顯示距離道路的距離越近植被退化越嚴(yán)重，該結(jié)果和上述研究結(jié)果一致。中心城鎮(zhèn)用地面積的擴(kuò)張也是和人類活動密切相關(guān)的一個(gè)城市化指標(biāo)，本研究結(jié)果顯示距離城市中心區(qū)越近，植被退化越低。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，植被退化的趨勢總體上是沿著農(nóng)村到城市的梯度逐漸增加，但是越往城市中心區(qū)，植被的退化程度會下降，城市中心區(qū)由于文化、經(jīng)濟(jì)和其他社會要素的作用往往具有較高的植被覆蓋[38- 39]。通過臨安中心城鎮(zhèn)植被覆蓋變化(圖4)我們發(fā)現(xiàn)臨安中心城鎮(zhèn)所在區(qū)域的植被覆蓋狀況良好，植被覆蓋退化的柵格數(shù)量很少，即使是臨安區(qū)中心錦城街道周邊的植被退化也不明顯。

4.4 重點(diǎn)生態(tài)公益林補(bǔ)償政策的效應(yīng)

植被的生長狀況受到人類活動、自然、社會因素等的影響[7]。政策作為間接驅(qū)動因子影響著植被覆蓋變化，政策可以影響人類活動和管理措施，通?？梢耘まD(zhuǎn)生態(tài)系統(tǒng)的退化趨勢[40- 41]。在植被退化影響因素的多元回歸分析中我們發(fā)現(xiàn)政策確實(shí)促進(jìn)了臨安地區(qū)植被的恢復(fù)。除了重點(diǎn)生態(tài)公益林外，臨安重點(diǎn)森林保護(hù)區(qū)的植被也得到了恢復(fù)。為了進(jìn)一步探究政策在植被變化空間格局上產(chǎn)生的影響，我們分析了政策覆蓋和未覆蓋地區(qū)植被覆蓋的空間格局(圖5)，通過該空間分析,發(fā)現(xiàn)公益林覆蓋區(qū)的植被退化柵格數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于政策未覆蓋地區(qū)。雖然臨安2001—2015年植被覆蓋總體呈現(xiàn)下降趨勢，但是公益林補(bǔ)償政策覆蓋地區(qū)的植被下降速度和下降面積比例遠(yuǎn)低于政策未覆蓋地區(qū)，可見政策補(bǔ)償對臨安植被保護(hù)具有重要作用。

圖4 臨安中心城鎮(zhèn)植被覆蓋變化格局圖Fig.4 Patterns of vegetation cover change in urban area at Lin′an

圖5 政策覆蓋和未覆蓋地區(qū)植被覆蓋變化對比圖Fig.5 The comparison of vegetation cover changes inside and outside policy implementation areas

結(jié)合國家林業(yè)局《國家級公益林管理辦法》政策文件和本文對重點(diǎn)生態(tài)公益林的量化結(jié)果，針對臨安2001—2015年植被退化可能存在的原因，本研究針對臨安的植被恢復(fù)和后續(xù)政策的有效實(shí)施提出以下兩點(diǎn)建議：

第一，重點(diǎn)生態(tài)公益林的管理應(yīng)該根據(jù)生態(tài)位的敏感程度和生態(tài)地位的重要性進(jìn)行分級保護(hù)和管理，在不破壞森林生態(tài)系統(tǒng)的前提下，保護(hù)植被的過程中也應(yīng)該提倡合理利用。

第二，嚴(yán)格鑒定和區(qū)分部分經(jīng)濟(jì)林和用材林。地方各級林業(yè)主管部門在公益林區(qū)位劃定過程中要嚴(yán)格把關(guān)，對于部分經(jīng)濟(jì)林和用材林應(yīng)該提倡科學(xué)經(jīng)營，發(fā)展林業(yè)經(jīng)濟(jì)。尤其是竹林，應(yīng)該制定擇伐和疏伐規(guī)則，在保護(hù)林業(yè)資源的基礎(chǔ)上也可以提高當(dāng)?shù)卮迕竦慕?jīng)濟(jì)收入，提高村民參與植被保護(hù)的積極性。

5 結(jié)論

本文通過NDVI植被指數(shù)量化了臨安2001—2015年植被變化的趨勢，15年間臨安97%的林地都遭受到不同程度的退化，植被退化區(qū)域土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣揭示了臨安最為劇烈的土地利用變化為耕地和林地轉(zhuǎn)化為建成區(qū)用地。通過植被在政策實(shí)施前后的NDVI差值和政策、自然因素和人類活動因子之間建立多元回歸模型，本研究發(fā)現(xiàn)公益林補(bǔ)償政策、海拔高度、河流距離、中心城鎮(zhèn)距離促進(jìn)植被生長，道路和地形濕度指數(shù)對植被覆蓋變化呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。通過對比政策覆蓋與未覆蓋地區(qū)植被覆蓋變化和他們各自占林地總面積的比例我們發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)生態(tài)公益林覆蓋區(qū)的植被退化柵格數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于政策未覆蓋地區(qū)。公益林補(bǔ)償政策的實(shí)施對加強(qiáng)植被的保護(hù)，限制不合理的林地利用具有十分重要的積極作用。