2000—2016年秦嶺山地植被覆蓋變化地形分異效應(yīng)

趙 婷,白紅英,2,*,鄧晨暉,孟 清,郭少壯,齊貴增

1 西北大學(xué), 西安 710127 2 陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710127

隨著全球氣候變化加劇[1],陸地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化[2],植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分,亦是地球系統(tǒng)中的活躍成員,陸地生態(tài)系統(tǒng)的任何變化必然在植被類型、數(shù)量或質(zhì)量方面有所響應(yīng),因此植被通常被作為表征生態(tài)環(huán)境變化的綜合指示器[3- 4],植被變化成為諸多學(xué)者所關(guān)注重點(diǎn)問題[5- 8]。

近年來,借助遙感NDVI來研究長(zhǎng)時(shí)間序列秦嶺植被覆蓋變化的成果較為豐富,主要集中于植被覆蓋的整體時(shí)空變化特征以及植被對(duì)氣候變化與人類活動(dòng)的響應(yīng)等方面的內(nèi)容[4,7,9-10]。研究顯示,在氣候變化大背景下秦嶺山地植被覆蓋發(fā)生明顯變化,2000年以來,秦嶺植被覆蓋整體變好,秦嶺植被變化受氣候以及人為活動(dòng)的共同影響[4,10]。對(duì)于山地而言,地形作為影響植被分布的最基本的生境因子,通過外部形態(tài)(如坡度等)影響氣溫、降雨等氣候條件的空間差異,并在一定程度上影響人類活動(dòng),從而影響植被的空間分布格局[11]。因此研究地形因子(坡度、坡向和海拔等)與植被覆蓋度變化的關(guān)系可以很好地揭示植被的地域分布規(guī)律。關(guān)于地形對(duì)秦嶺植被覆蓋變化影響的研究非常有限,朱曉勤等人認(rèn)為植被類型的分布與海拔、降水、溫度、坡度和坡向之間是相互制約、相互影響的,而海拔是決定秦嶺植被分布的主導(dǎo)生態(tài)梯度[12]；崔曉臨研究了秦嶺植被覆蓋的海拔梯度差異,得出2000—2009年秦嶺山地在海拔1500—2000 m和>2700 m范圍內(nèi)增加趨勢(shì)不顯著外,在其他海拔范圍內(nèi)均呈顯著增加態(tài)勢(shì),且增加速率隨海拔的升高而減小[9]。

在全球變化的背景下,秦嶺山地的氣候條件發(fā)生了明顯的變化,且因地形的影響產(chǎn)生了南北分異性[13-14],同時(shí)人類活動(dòng)也在地形的限制下不斷地發(fā)生變化[15]。植被生境的變化受地形的控制,那么在此背景下植被變化是否會(huì)受到地形的影響？本文以分水嶺為分界線,以MODIS NDVI及DEM為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),在GIS空間分析的支撐下,采用趨勢(shì)分析與地形差異修正方法,探討2000—2016年秦嶺山地植被覆蓋在南北坡、海拔高度以及坡度坡向等不同地形角度下的變化趨勢(shì),旨在揭示秦嶺山地植被覆蓋變化的地形分異效應(yīng),以期對(duì)秦嶺山地生態(tài)環(huán)境管理預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

秦嶺山地有廣義和狹義之分,廣義秦嶺涉及甘肅省、陜西省、河南省、四川省、湖北省及重慶市部分區(qū)域,狹義秦嶺僅指陜西省境內(nèi)的秦嶺腹地區(qū)域。本文以狹義的秦嶺山地為研究對(duì)象(圖1),其位于105°30′—110°05′E,32°40′—34°35′N之間,西起嘉陵江,東與伏牛山相接,北以渭河為界,南以漢江為邊,北陡南緩,海拔高度195—3771.2 m,年平均氣溫-3—16℃,年平均降水量600—1200 mm[16]。

秦嶺是中國(guó)重要的南北分界線,亦是我國(guó)暖溫帶和亞熱帶的生態(tài)過渡帶[17],自下而上分布著常綠闊葉林(僅分布在南坡)、山地落葉闊葉林、山地針闊混交林、山地針葉林以及亞高山、高山草甸等山地植被[18]。秦嶺地形地貌復(fù)雜多樣,北坡有“七十二峪”之說,氣溫、降水、光照、土壤等植被生境高度異質(zhì)[7]。首先,秦嶺海拔高差達(dá)3500多米,巨大的海拔差異形成了明顯的植被垂直帶,不同的植被類型對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)不同；其次,秦嶺為東西走向的山脈,因受山體的遮擋南北坡接收的太陽(yáng)輻射和水汽循環(huán)不同,因此形成了植被覆蓋明顯的南北差異；再次,在大的南北地形分異下,南北坡內(nèi)又有陰陽(yáng)坡之分,且秦嶺具有“北陡南緩”的地形特征,南北坡的坡度分布亦有所不同,因此坡度坡向會(huì)對(duì)太陽(yáng)輻射和降水空間再分配,從而對(duì)植被分布及變化在地形上產(chǎn)生了分異效應(yīng)。

圖1 研究區(qū)位置及高程Fig.1 The location of study area and its elevation

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

NDVI數(shù)據(jù)來源于NASA MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品中的MOD13Q1 NDVI數(shù)據(jù),時(shí)段為2000—2016年,空間分辨率為250 m,時(shí)間分辨率為16天。為消除云覆蓋產(chǎn)生的數(shù)據(jù)異常,采用最大值合成法(MVC)生成逐月NDVI,然后采用平均值法生成逐年NDVI數(shù)據(jù)。生長(zhǎng)季的NDVI值不受植被物候變化以及積雪覆蓋的影響,因此本文選取4—10月的NDVI來合成年NDVI數(shù)據(jù)。

DEM數(shù)據(jù)來源于陜西省測(cè)繪地理信息局,分辨率為25 m×25 m,為了與NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析,重采樣至250 m×250 m,并利用ArcGIS軟件生成坡度與坡向分布圖。根據(jù)國(guó)土資源部頒布的《第二次全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》,將坡度劃分為≤2°、2°—6°、6°—15°、15°—25°、>25°共五級(jí)；將坡向劃分為平地、陰坡(315°—45°)、半陰坡(45°—135°)、陽(yáng)坡(135°—225°)、半陽(yáng)坡(225°—315°)五類,如圖2所示。

圖2 秦嶺山地坡度與坡向空間分布圖Fig.2 The spatial distribution of slope and aspect in Mt. Qingling

坡度slope北坡Northern slope南坡Southern slope坡向Aspect北坡Northern slope南坡Southern slope>2°3039.071815.10平地371.9432.132°—5°1415.925548.01陰坡4987.3811147.565°—15°3150.9319486.11半陰坡2634.1311097.8815°—25°3415.6816713.22陽(yáng)坡1888.2514328.00>25°1453.213894.68半陽(yáng)坡2593.1310851.56

2.2 研究方法

2.2.1 像元二分模型

基于植被指數(shù)的像元二分模型基本原理為：假設(shè)每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的地表只包含植被與裸地兩種組分,混合像元的植被指數(shù)值即是植被和裸地這兩種覆蓋類型在該像元內(nèi)所占面積百分比的加權(quán)和,故該像元的植被覆蓋度等于其植被指數(shù)與裸地植被指數(shù)之差[19]。其計(jì)算公式為：

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

式中,FVC為某一像元的植被覆蓋度；NDVI為該像元上的歸一化植被指數(shù)值；NDVIsoil為裸地對(duì)應(yīng)的植被指數(shù)值；NDVIveg為純植被對(duì)應(yīng)的植被指數(shù)值。本文選擇0.5%的置信度,即將累計(jì)頻率小于0.5%的像元視為純土壤像元,其NDVI的上限值定為NDVIsoil；累計(jì)頻率大于99.5%的像元視為純植被像元,其NDVI的下限值定為NDVIveg。

2.2.2 趨勢(shì)分析

趨勢(shì)分析是對(duì)一組隨時(shí)間變化的序列數(shù)據(jù)采用趨勢(shì)線進(jìn)行回歸分析[20],采用最小二乘法逐像元擬合植被覆蓋度的年際變化趨勢(shì),其公式為：

式中,i為1到17的年序號(hào)；FVCi為第i年的植被覆蓋度,θslope為變化斜率。當(dāng)θslope>0時(shí),表示17年來該像元的植被覆蓋度呈增加趨勢(shì),當(dāng)θslope<0時(shí),表示17年來該像元的植被覆蓋度呈減小趨勢(shì)。對(duì)植被覆蓋度變化趨勢(shì)進(jìn)行t檢驗(yàn),按顯著性水平0.1將研究區(qū)植被變化趨勢(shì)分為FVC減小型(t<-1.753)、FVC穩(wěn)定型(-1.7531.753)三種類型。

2.2.3 地形面積差異修正

在評(píng)價(jià)地形對(duì)植被變化的影響效應(yīng)時(shí),往往會(huì)出現(xiàn)某種變化類型在特定地形的面積雖小,但相比于該變化類型在研究區(qū)所占的比例卻很大,從而影響了評(píng)價(jià)的合理性[21-22]。因此,為了明確特定地形因子對(duì)植被變化分布的影響,需要進(jìn)行地形面積差異修正,地形面積修正因子計(jì)算公式如下：

式中,sie指i變化類型在e地形中的面積；si指i變化類型總面積；se指e地形總面積；s為研究區(qū)總面積；sie/se指e地形下i變化類型面積比,si/s為研究區(qū)i變化類型面積比。k>1,表明i變化類型在e地形為優(yōu)勢(shì)分布；k=1,表示i變化類型在e地形分布平穩(wěn)；k<1,表示i變化類型在e地形非優(yōu)勢(shì)分布。

3 結(jié)果分析

3.1 不同地形因素下秦嶺植被覆蓋空間分布特征

3.1.1 秦嶺植被覆蓋空間分布南北坡分異

圖3為2000—2016年秦嶺平均植被覆蓋度空間分布及不同覆蓋度在南北坡的面積占比。由圖3知,秦嶺植被覆蓋度空間分布特征為“四周低,中間高；北部低,南部高；東部低,西部高”。經(jīng)統(tǒng)計(jì),2000—2016年,秦嶺整體植被覆蓋度為84%,北坡為75%,南坡為86%。秦嶺南北坡均以高植被覆蓋度為主,南坡有75.35%的區(qū)域覆蓋度達(dá)80%以上,55.22%的區(qū)域達(dá)90%以上；北坡有55.87%的區(qū)域覆蓋度達(dá)80%,47.14%的區(qū)域達(dá)90%以上。秦嶺植被覆蓋度的空間分布與地形明顯相關(guān),低海拔的平地區(qū)域植被覆蓋度較低,而山區(qū)的植被覆蓋度較高。

圖3 秦嶺植被覆蓋度空間分布及南北坡面積占比Fig.3 The spatial distribution of vegetation cover in Mt. Qingling and the area rate in the southern and northern slopes

3.1.2 秦嶺植被覆蓋度海拔梯度差異

圖4 秦嶺南北坡植被覆蓋度垂直分布 Fig.4 The vertical distribution of vegetation cover in the southern and northern slopes of Mt. Qingling

圖4為秦嶺南北坡植被覆蓋度隨海拔的變化規(guī)律,由圖4知,秦嶺山地植被覆蓋度隨著海拔的升高呈“倒U”型,中海拔區(qū)域?yàn)榍貛X植被覆蓋度最高的區(qū)域。南坡在800—3000 m時(shí)植被覆蓋度達(dá)到80%以上,北坡在900—3300 m達(dá)80%以上。秦嶺南北坡植被覆蓋度在700 m以下基本一致,700 m以上發(fā)生分異,2000 m以下的區(qū)域秦嶺南坡植被覆蓋度大于北坡,而2000 m以上則北坡大于南坡。隨著海拔的升高,植被生長(zhǎng)所需的水熱條件發(fā)生變化。在低海拔區(qū),水熱條件充足,主要以農(nóng)耕植被為主,但因?yàn)槌鞘薪ㄔO(shè)的影響,植被覆蓋度較低；海拔升至1000 m左右時(shí),人類活動(dòng)受地形條件的限制,對(duì)植被干擾程度減小,植被覆蓋轉(zhuǎn)好；海拔繼續(xù)升高至2800 m以上時(shí),氣溫降低,受熱量條件的限制,植被類型從闊葉林轉(zhuǎn)為針葉林以及高山草甸,植被覆蓋度降低。

3.1.3 秦嶺植被覆蓋空間分布在坡度坡向上的差異

坡度影響著地表徑流和水分再分配,進(jìn)而也影響著土壤的特性及分布,同時(shí)也制約著人類活動(dòng)的強(qiáng)度和頻率[23-24],而坡向則影響太陽(yáng)輻射和水分的蒸散發(fā),因此秦嶺植被覆蓋的空間分布會(huì)因坡度坡向而產(chǎn)生分異。圖5為秦嶺南北坡植被覆蓋度隨坡度坡向的變化。由圖5知,隨著坡度的增加,秦嶺南北坡的植被覆蓋度均逐漸增高,北坡隨坡度變化的斜率明顯大于南坡,說明坡度對(duì)北坡植被覆蓋度的影響強(qiáng)于南坡,這是因秦嶺具有“北陡南緩”的地形特征所致。

秦嶺為東西走向的山脈,山體自身對(duì)太陽(yáng)輻射有所遮擋,相同的坡向在秦嶺的南北坡所受的太陽(yáng)輻射不同,從而植被覆蓋度在秦嶺南北坡出現(xiàn)了較明顯的坡向分異性。根據(jù)圖5,南北坡的平地植被覆蓋度均較低,但隨著坡向的轉(zhuǎn)換,南北坡的植被覆蓋度產(chǎn)生了差異,北坡的半陰坡植被覆蓋度最高,而在南坡卻為陰坡的植被覆蓋度最高。

圖5 不同坡度坡向秦嶺南北坡植被覆蓋度Fig.5 The vegetation cover on different slope and aspect in the southern and northern slopes of Mt. Qingling

3.2 2000—2016年秦嶺植被覆蓋變化對(duì)地形因素的響應(yīng)

3.2.1 南北坡對(duì)秦嶺植被覆蓋變化分異作用

2000—2016年秦嶺山地植被覆蓋度整體呈上升趨勢(shì),區(qū)域平均變化率為0.027/10 a,經(jīng)顯著性檢驗(yàn),秦嶺山地植被覆蓋度顯著上升區(qū)占70.15%,顯著下降區(qū)占3.97%,25.87%的區(qū)域未通過顯著性檢驗(yàn),為穩(wěn)定區(qū)。由圖6可知,關(guān)中盆地、漢中盆地及商丹盆地因受城鎮(zhèn)化建設(shè)的干擾,為植被覆蓋度下降區(qū)域,秦嶺西部植被覆蓋度高,但上升趨勢(shì)緩慢,為穩(wěn)定的主要區(qū)域,而秦嶺東部植被覆蓋度低于西部,但整體上升速率大于東部,為上升的主要區(qū)域。

秦嶺南北坡植被覆蓋變化趨勢(shì)不同,近17年來,南坡變化率為0.031/10 a,北坡的為0.015/10 a,南坡上升趨勢(shì)高于北坡。從不同變化類型的面積占比來看(圖7),秦嶺的南坡與北坡植被覆蓋減小型區(qū)域均較小,在北坡占7.69%,在南坡僅占2.22%。北坡植被覆蓋變化以穩(wěn)定型為主,占北坡總面積的56.24%；南坡植被覆蓋變化以增長(zhǎng)型為主,占南坡總面積的65.36%。

圖6 秦嶺山地植被覆蓋變化趨勢(shì)及顯著性檢驗(yàn)Fig.6 The change trend of vegetation cover and its significance testing in Mt. Qingling

圖7 秦嶺南北坡不同植被覆蓋度變化類型面積對(duì)比 Fig.7 The area rate of different vegetation cover changing trend between the southern and northern slopes of Mt. Qingling

3.2.2 海拔高度對(duì)秦嶺植被覆蓋變化的分異作用

山地的海拔變化決定著氣溫降水土壤等自然因素的變化,從而形成山地植被垂直帶,而不同的植被垂直帶對(duì)于氣候變化的響應(yīng)以及對(duì)人為活動(dòng)干擾的承受度均有所差異,因此隨著海拔高度的升高植被覆蓋度表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。

圖8為不同植被變化類型k值隨海拔高度的變化趨勢(shì)的南北坡對(duì)比。由圖8知,隨著海拔的升高,秦嶺南北坡植被覆蓋度的總體變化趨勢(shì)為植被覆蓋減小型先減少后增加,植被覆蓋穩(wěn)定型逐漸增加,植被覆蓋增長(zhǎng)型先增加后減少。不同植被變化類型在南北坡的優(yōu)勢(shì)分布區(qū)間(k>1)不同。減小型在在秦嶺南北坡海拔小于600 m的區(qū)域?yàn)榫鲗?dǎo)類型(2.32

圖8 不同植被變化類型k值隨海拔高度的變化Fig.8 k along with elevation depending on vegetation cover change typesFVC：植被覆蓋度,Fractional Vegetation Cover；k：地形面積修正因子,Correction coefficient of topographic area

從各植被變化類型在不同海拔高度的面積占比來看(圖9),秦嶺南坡與北坡植被覆蓋變化均以穩(wěn)定型和增長(zhǎng)型為主,植被覆蓋減小型的面積占比較小。減小型區(qū)域大部份分布在低海拔區(qū)域以及2500—3300 m的區(qū)域內(nèi),在北坡400—500 m區(qū)域內(nèi)分布最多,達(dá)30.3%,在南坡200—300 m區(qū)域內(nèi)分布最多,達(dá)31.1%。增長(zhǎng)型區(qū)域隨海拔先增加后減少,北坡900 m處面積占比達(dá)最大,為78.08%,隨后逐漸降低,大于1800 m后,降至20%以下；南坡從山底到1500 m,除200—300 m外其他各區(qū)段增長(zhǎng)型區(qū)域均占50%以上,2000 m以上降至20%以下。

圖9 不同植被覆蓋變化類型在不同海拔高度的面積比Fig.9 The area rate of vegetation cover change types at different elevations

3.2.3 坡度及坡向?qū)η貛X植被覆蓋變化的分異作用

秦嶺山地地形復(fù)雜多樣,植被變化的趨勢(shì)會(huì)受到不同坡度坡向的影響。圖10為不同植被變化類型k值隨坡度及坡向的變化南北坡對(duì)比,由圖10知,在秦嶺山地南北坡隨著坡度的增加以及坡向由陰到陽(yáng)的轉(zhuǎn)換,植被覆蓋度變化存在不同程度的差異。

隨著坡度的增加秦嶺南北坡植被覆蓋變化的總體趨勢(shì)為：減小型逐漸減少,穩(wěn)定型先減少后增加,增長(zhǎng)型先增加后減少。減小型在坡度<2°時(shí)南北坡均為優(yōu)勢(shì)分布,坡度2°—5°時(shí),南坡仍以減小型為優(yōu)勢(shì)分布(k=1.82),而北坡則為非優(yōu)勢(shì)分布(k=0.79)；穩(wěn)定型在南北坡坡度大于15°的區(qū)域內(nèi)均為優(yōu)勢(shì)分布,南北坡的分布趨勢(shì)一致；增長(zhǎng)型在北坡2°—15°的范圍內(nèi)為優(yōu)勢(shì)分布(1.32

對(duì)于坡向而言,在平地區(qū)域,植被覆蓋度減小型在南北坡均為絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)分布,隨著坡向由陰坡轉(zhuǎn)為陽(yáng)坡,坡向?qū)η貛X植被覆蓋變化產(chǎn)生了明顯的分異效應(yīng)：減小型在秦嶺南北坡表現(xiàn)出相反的分布趨勢(shì),在北坡由非優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)為優(yōu)勢(shì)分布,而南坡由優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)為非優(yōu)勢(shì)分布；穩(wěn)定型先降低后增加；增長(zhǎng)型逐漸增加。不同植被覆蓋變化類型在各坡向的優(yōu)勢(shì)分布區(qū)不同：減小型在南坡為的陽(yáng)坡占主導(dǎo)(k=1.40),而在北坡的陰坡占主導(dǎo)(k=1.23)；穩(wěn)定型在秦嶺南北坡的隨坡向的分布相同,陰坡和半陽(yáng)坡為優(yōu)勢(shì)分布,但優(yōu)勢(shì)不明顯,k值略大于1；增長(zhǎng)型在秦嶺北坡的半陰坡和陽(yáng)坡為占主導(dǎo),k值分別為1.12和1.25；而在南坡除平坡為非優(yōu)勢(shì)分布外,其他坡向均為穩(wěn)定分布(k值略小于或大于1)。

圖10 不同植被覆蓋變化趨勢(shì)k值隨坡度坡向變化南北坡對(duì)比Fig.10 k along with slope and aspect depending on vegetation cover change types

不同植被覆蓋變化類型在不同坡度及坡向的面積占比不同(圖11)。就坡度而言,減小區(qū)主要位于坡度小于2°區(qū)域,占北坡面積的26.43%,占南坡面積的34.96%。北坡穩(wěn)定區(qū)面積占比最大,坡度大于25°時(shí)面積占比達(dá)73.11%；南坡增長(zhǎng)區(qū)面積占比最大,在5°—15°時(shí)達(dá)72.41%,隨著坡度的增加逐漸減少至53.09%。

就坡向而言,在秦嶺北坡,各坡向均以穩(wěn)定區(qū)面積占比最大,在50%—59%之間,其次為增長(zhǎng)區(qū),在陽(yáng)坡為面積占比最大,為45.2%；而在秦嶺南坡則以增長(zhǎng)區(qū)為主,半陰坡的面積占比最大,為67.3%,其次為穩(wěn)定區(qū),各坡向面積占比波動(dòng)不大,在30.0%—35.7%之間。植被覆蓋減小區(qū)在南坡和北坡面積占比均較小,主要集中在平地區(qū)域,其他坡向有少量分布,北坡減小區(qū)面積比大于南坡,尤其是陰坡表現(xiàn)得更為明顯。

圖11 不同植被變化類型在不同坡度坡向的面積比Fig.11 The area rate of vegetation cover change types at different slopes and aspects

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

2000—2016年,秦嶺山地植被總體覆蓋狀況良好且呈上升趨勢(shì),從南北坡、不同海拔高度及坡度坡向來看,秦嶺山地植被覆蓋空間分布及變化趨勢(shì)均存在明顯的分異性。

(1)從南北坡來看,秦嶺山地南坡植被覆蓋整體優(yōu)于北坡,同時(shí)南坡植被覆蓋度增長(zhǎng)速率高于北坡,這與崔曉臨、鄧晨暉等人的研究結(jié)果相一致[4,9]。秦嶺山地整體植被覆蓋度為84%,北坡為75%,南坡為86%；近17年來,秦嶺山地植被覆蓋度總體以0.027/10 a速率增長(zhǎng),南坡為0.031/10 a,北坡為0.015/10 a。植被覆蓋減小區(qū)在南北坡的分布面積均較小,南坡以增長(zhǎng)區(qū)為主,面積占比為65.36%,北坡以穩(wěn)定區(qū)為主,面積占比為56.24%。秦嶺南北坡的植被覆蓋度與變化趨勢(shì)差異明顯,這與秦嶺南北坡的氣候變化差異、土壤分布差異以及植被類型差異均有關(guān),因此南北坡的植被保護(hù)措施應(yīng)有所不同。

(2)從不同的海拔高度來看,秦嶺山地植被覆蓋度隨著海拔的升高先增大再減小,中海拔區(qū)域?yàn)榍貛X植被覆蓋度最高的區(qū)域。秦嶺山地植被變化海拔梯度差異在于：近17年來,低海拔區(qū)域受城鎮(zhèn)建設(shè)的影響南北坡植被覆蓋度均呈減小趨勢(shì)；在中海拔區(qū)域呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)；2000 m以上區(qū)域植被覆蓋變化逐漸趨于穩(wěn)定。在秦嶺的南坡與北坡,植被變化隨海拔變化規(guī)律存在一個(gè)較明顯的差異：2500 m到3100 m,南坡植被覆蓋度減小明顯,而北坡此現(xiàn)象較弱。崔曉臨等研究得出“2000—2009年,秦嶺地區(qū)植被覆蓋呈顯著增加態(tài)勢(shì),且增加速率隨海拔的升高而減小”[9],該結(jié)論與本文的結(jié)果具有一致性。

(3)從不同的坡度來看,隨著坡度的增加秦嶺植被覆蓋度逐漸增高,坡度對(duì)北坡植被覆蓋度的分異作用大于南坡。近17年來,秦嶺植被覆蓋變化對(duì)坡度有所響應(yīng)：隨著坡度的增加,秦嶺山地植被覆蓋度由減小轉(zhuǎn)為增長(zhǎng)再轉(zhuǎn)為穩(wěn)定。減小區(qū)主要位于于人類活動(dòng)較為頻繁的緩坡區(qū)域；坡度5°—15°時(shí),人類活動(dòng)減少,受封山育林以及退耕還林還草政策的影響,植被覆蓋度增加；坡度大于15°后,植被覆蓋度變化趨勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)為穩(wěn)定型。與植被覆蓋度空間分布相同,北坡的植被覆蓋變化對(duì)坡度的響應(yīng)亦強(qiáng)于南坡。這是由于秦嶺山地北陡南緩,北坡的土壤持水能力不及南坡,因而坡度對(duì)于北坡植被的影響更為明顯。

(4)從不同的坡向來看,平地植被覆蓋度較低,秦嶺北坡的半陰坡的植被覆蓋度最高,而在南坡的陰坡最高。近17年來,坡向?qū)η貛X南北坡植被覆蓋變化的分異作用明顯。隨著坡向由陰坡轉(zhuǎn)為陽(yáng)坡,植被覆蓋減小區(qū)在南北坡表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。植被覆蓋度減小區(qū)域在南坡主要分布在陽(yáng)坡,而在北坡主要分布在陰坡。由于山體對(duì)太陽(yáng)輻射的遮擋作用,秦嶺南坡的陽(yáng)坡是整個(gè)秦嶺山地太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的區(qū)域,蒸散發(fā)迅速,而秦嶺北坡的陰坡是整個(gè)秦嶺山地太陽(yáng)輻射最弱的區(qū)域,較為陰冷,兩種情況均造成植被覆蓋度的減小。同時(shí),坡向?qū)Ρ逼轮脖辉鲩L(zhǎng)區(qū)的分布影響明顯,隨著坡向由陰轉(zhuǎn)陽(yáng),植被覆蓋度逐漸增大,但坡向?qū)δ掀轮脖辉鲩L(zhǎng)區(qū)的分布影響不大。

4.2 討論

在全球變化的大背景下,秦嶺山地的植被生境也發(fā)生了明顯的變化,氣溫降水等自然因素的變化均受到山地地形的影響,同時(shí)人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的干預(yù)也在地形的控制下不斷變化,因此在植被保護(hù)及區(qū)域生態(tài)管理中應(yīng)關(guān)注到植被變化的地形效應(yīng),從而更有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

(1)秦嶺山地低海拔及緩坡區(qū)域易受到人類活動(dòng)的干擾,自然生態(tài)環(huán)境較為脆弱,在保護(hù)自然植被的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)人文生態(tài)環(huán)境的建設(shè),及時(shí)做好生態(tài)補(bǔ)償方案,盡可能減小人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度。

(2)秦嶺南坡2500 m到3300 m區(qū)域植被減少,該區(qū)域主要為自然保護(hù)區(qū),應(yīng)受到重點(diǎn)的關(guān)注。根據(jù)相關(guān)研究[17],秦嶺山地2500 m到3300 m廣泛分布著針葉林,而此段由于地勢(shì)高較少受到人類活動(dòng)的干擾,植被覆蓋度的降低應(yīng)為自然因素造成。崔曉臨等提出秦嶺地區(qū)高海拔區(qū)域(>2700 m)NDVI與氣溫相關(guān)性最高,相關(guān)系數(shù)為0.43,表明高海拔區(qū)域陸地植被生態(tài)系統(tǒng)更易受到全球氣候變化的影響[9]。秦嶺南坡的升溫率大于北坡[13],因而推斷氣候變暖可能已經(jīng)對(duì)秦嶺南坡的針葉林生長(zhǎng)形成一定的威脅,其具體的影響效應(yīng)需進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

(3)坡向?qū)χ脖桓采w度的影響南北分異效應(yīng)明顯,相同的坡向在秦嶺的南坡和北坡植被變化不同。北坡的陰坡與南坡的陽(yáng)坡植被減少,而北坡的陽(yáng)坡植被明顯增加。因此在秦嶺生態(tài)環(huán)境保護(hù)的過程中,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整方案,在南坡的陽(yáng)坡增加耐旱型植被,而在北坡的陰坡增加喜陰型植被。