1973-2017年貴陽(yáng)市飲用水源地植被覆蓋度的演變特征

趙衛(wèi)權(quán)， 周忠發(fā)， 李 威， 楊家芳， 謝冬冬

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院/地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 貴州 貴陽(yáng) 550001；2.貴州省山地資源研究所， 貴州 貴陽(yáng) 550001； 3.國(guó)家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心， 貴州 貴陽(yáng) 550001)

全球氣候變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)(GCTE)是國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)的核心研究?jī)?nèi)容[1-2]，得到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。植被覆蓋度指標(biāo)指示了植被的茂密程度和植物進(jìn)行光合作用范圍大小，是反映地球表面植被群落等長(zhǎng)勢(shì)、健康情況的有效指標(biāo)，也是許多水土侵蝕模型的重要指標(biāo)，對(duì)于揭示一定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化有著極其重要的作用[3-5]。貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)是貴陽(yáng)市重要的飲用水源地，其生態(tài)環(huán)境變化直接影響湖庫(kù)水質(zhì)和水量。因此，在全球氣候變化的大背景下，研究飲用水源地地表植被覆蓋度演變規(guī)律及驅(qū)動(dòng)力，監(jiān)測(cè)植被覆蓋度變化方向，對(duì)保證貴陽(yáng)市民飲水安全及評(píng)價(jià)周邊生態(tài)環(huán)境健康具有重要的理論和實(shí)際意義[6]。

早期的植被覆蓋計(jì)算方法，主要依據(jù)野外實(shí)際調(diào)查和估算，如地表實(shí)測(cè)法、目估法、采樣法等等，該方法量化指標(biāo)有限，并且準(zhǔn)確度低、時(shí)間人力等成本高、實(shí)效性差[6]。隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，不同類(lèi)型衛(wèi)星以不同分辨率和周期對(duì)地表進(jìn)行觀測(cè)，為實(shí)現(xiàn)快捷、多尺度植被覆蓋度估算提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)和模型方法的運(yùn)算，不僅可以對(duì)植被覆蓋度進(jìn)行大面積、較準(zhǔn)確的估算，并且解決了植被覆蓋度的時(shí)效性問(wèn)題，為多尺度、多分辨率、多方法的生態(tài)環(huán)境變化分析創(chuàng)造有利條件。1989年，萬(wàn)恩璞等[7]利用遙感信息對(duì)長(zhǎng)白山地區(qū)的植被覆蓋趨勢(shì)進(jìn)行了分析，這是早期利用遙感技術(shù)進(jìn)行植被覆蓋估算的案例；1996年，劉樹(shù)華等[8]就半干旱地區(qū)植被覆蓋度對(duì)氣候熱帶影像進(jìn)行了數(shù)值模擬；1998年，孫紅雨等[9]利用NOVV/AVHRR數(shù)據(jù)提取NDVI指數(shù)，并與DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合對(duì)區(qū)域的植被分類(lèi)和景觀格局進(jìn)行了研究；唐志光等[10]利用重歸一化植被指數(shù)，基于32 m分辨率的北京一號(hào)衛(wèi)星(BJ-1)多光譜遙感影像數(shù)據(jù)和90 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)，結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)、土壤分布數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)，對(duì)三江源自然保護(hù)區(qū)植被覆蓋度進(jìn)行了估算和精度驗(yàn)證；甘春英等[11]學(xué)者基于TM影像數(shù)據(jù)估算連江流域植被覆蓋度，通過(guò)疊加地質(zhì)圖信息深入分析了1998年和2006年連江流域植被演變及分布特征；穆少杰等[2]基于MODIS-NDVI遙感數(shù)據(jù)估算內(nèi)蒙古地區(qū)2001—2008年植被覆蓋度，并結(jié)合降雨和氣溫等氣候因子，探討植被覆蓋度與區(qū)域氣候變化的關(guān)系；吳端耀等[12]對(duì)貴州林草覆蓋度與降水之間關(guān)系進(jìn)行了研究；雷聲劍等[13],孫傳亮等[14]，蔣翼等[15]，管文軻等[16]對(duì)區(qū)域時(shí)間序列的植被覆蓋度變化及驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行不同程度的研究。

通過(guò)上述文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)可知，根據(jù)研究尺度需求的差異，植被覆蓋度估算方法主要由常規(guī)估算過(guò)渡到遙感估算，遙感估算方法大致可以分為3類(lèi)，回歸模型、混合像元分解模型和其他模型，其中回歸模型不涉及復(fù)雜的遙感機(jī)理分析和模型分析，相對(duì)簡(jiǎn)單且對(duì)局部的估算精度較高，但是該方法的局限性在于只適用于特定的區(qū)域和植被類(lèi)型，推廣性較差；混合像元分解模型可以根據(jù)像元內(nèi)不同地物類(lèi)型進(jìn)行遙感信息分解，具有較高的精度且適于推廣，混合像元分解模型中，當(dāng)屬像元二分模型應(yīng)用較為成熟。

目前對(duì)植被覆蓋度變化的研究主要側(cè)重于區(qū)域本身植被覆蓋研究，但對(duì)喀斯特高原城鎮(zhèn)飲用水源地周邊植被覆蓋度研究則極少，由于喀斯特地區(qū)的植被具有石生性、嗜鈣性等特點(diǎn)，喀斯特地區(qū)植被群落格局、景觀動(dòng)態(tài)及覆蓋變化規(guī)律均有其獨(dú)特性，因此本文以“兩湖一庫(kù)”地區(qū)為案例，開(kāi)展1973—2017年植被覆蓋度演變特征、方向、驅(qū)動(dòng)機(jī)制等研究，揭示研究區(qū)植被覆蓋度狀況，以期為“兩湖一庫(kù)”地區(qū)生態(tài)建設(shè)與保護(hù)、用地規(guī)劃與布局等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

貴陽(yáng)市紅楓湖、百花湖和阿哈水庫(kù)位于106°15′48″—106°46′57″E，26°15′42″—26°45′38″N之間，是貴陽(yáng)市主城區(qū)的重要飲用水水源，簡(jiǎn)稱(chēng)“兩湖一庫(kù)”，被稱(chēng)為貴陽(yáng)市的“三口水缸”。為了數(shù)據(jù)資料的可獲取性，研究以鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線(xiàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合飲用水源保護(hù)區(qū)范圍確定研究區(qū)域，總面積為1 703.82 km2。該區(qū)域地處貴陽(yáng)市西南部，分屬安順市的平壩區(qū)、黔南州的長(zhǎng)順縣廣順鎮(zhèn)和貴陽(yáng)市的清鎮(zhèn)市、烏當(dāng)區(qū)和白云區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要為不同平臺(tái)、不同時(shí)段的遙感影像數(shù)據(jù)，包括1973年5月份的MSS影像、1993年和2001年6月份的TM影像、2008年4月份的TM影像數(shù)據(jù)以及2017年4月份Landsat 8 OLI遙感數(shù)據(jù)；遙感影像數(shù)據(jù)分空間分辨率主要以30 m為主,且數(shù)據(jù)采集時(shí)間分布在4—6月這3個(gè)月，處于春夏交際的時(shí)期，相對(duì)集中，地表植被覆蓋變化較小。遙感影像數(shù)據(jù)分別經(jīng)過(guò)通過(guò)輻射定標(biāo)、去云處理、大氣校正、幾何校正等預(yù)處理。利用ENVI軟件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和投影變換(Albers/WGS1984)，采用ArcGIS 10.4軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和分析。

2.2 研究方法

2.2.1 像元二分模型估算植被覆蓋度 植被指數(shù)是根據(jù)植被光譜信息，對(duì)波段進(jìn)行組合形成的一種反映地表植被狀況的數(shù)學(xué)指標(biāo)，利用植被指數(shù)可以有效評(píng)估植被的覆蓋程度、生長(zhǎng)狀況和生物量等[17-23]。在植被指數(shù)中，歸一化差分植被指數(shù)(normalized difference vegetation index, NDVI)能夠部分消除太陽(yáng)高度角、衛(wèi)星觀測(cè)角、地形、云影等與大氣有關(guān)的輻射變化的影響，是反映植被長(zhǎng)勢(shì)及植被覆蓋度的重要因子。植被覆蓋度(fractional vegetation coverage, FVC)指植被的垂直投影面積與地面統(tǒng)計(jì)面積的比例，是描述植物群落覆蓋地表狀況的一個(gè)綜合量化指標(biāo)[24-27]。植被覆蓋度和NDVI之間存在極顯著的線(xiàn)性相關(guān)性，通常通過(guò)建立二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系模型，估算植被覆蓋度。本研究采用較為常用的歸一化植被指數(shù)像元二分法估算植被覆蓋度。

假設(shè)每個(gè)遙感數(shù)據(jù)像元的NDVI值均可以由植被和土壤兩部分組成，則其公式如下[28]：

NDVI=NDVIvCi+NDVIs(1-Ci)

(1)

式中：NDVIv為全部被植被所覆蓋區(qū)域的NDVI值； NDVIs為全裸土或無(wú)植被覆蓋的NDVI值；Ci為植被覆蓋度。根據(jù)公式(1)，Ci的公式如下：

Ci=(NDVI-NDVIs)/(NDVIv-NDVIs)

(2)

對(duì)于大多數(shù)裸地表面，NDVIs理論值為0，并且不易變化；但是受土壤、氣候等其它因素影響，NDVIs會(huì)隨著空間改變而變化。與此同時(shí)，NDVIv值也會(huì)隨著植被類(lèi)型及其時(shí)空演變而變化。本研究主要針對(duì)植被覆蓋變化特征及趨勢(shì)進(jìn)行研究，結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況，采用最大值和最小值代替兩種極端植被指數(shù)。故本文選取研究區(qū)內(nèi)NDVImax和NDVImin代表NDVIv和NDVIs，計(jì)算公式表示為：

Ci=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)

(3)

2.2.2 植被覆蓋度分級(jí) 依據(jù)NDVI計(jì)算出來(lái)的植被覆蓋度像元值范圍在[0，1]之間，為了定量化分等定級(jí)地描述各種狀態(tài)下植被覆蓋數(shù)量分布和變化趨勢(shì)，需要將植被覆蓋度進(jìn)行分級(jí)[6]。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照楊勝天等[28]、蘇偉等[29]和張麗等[30]對(duì)區(qū)域植被覆蓋度的分級(jí)方法，結(jié)合“兩湖一庫(kù)”地區(qū)實(shí)際情況，將貴陽(yáng)市郊“兩湖一庫(kù)”地區(qū)的植被覆蓋度劃分為5個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表1)。

表1 貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度等級(jí)劃分

2.2.3 植被覆蓋度動(dòng)態(tài)模型 為定量化表征植被覆蓋度變化方向與程度，利用植被覆蓋度的分級(jí)結(jié)果構(gòu)建植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化模型D[31-32]，D=Fj-Fi，其中，D值為植被覆蓋度變化方向和程度值，D=0時(shí)表示植被變化較穩(wěn)定，D>0表示植被得到改善，值越大表示改善程度越明顯，反之當(dāng)D<0時(shí)表示植被狀況在退化；Fj為第j年植被覆蓋度等級(jí)賦值，j取值為1993,1999,2008,2017；Fi為第i年植被覆蓋度賦值，i取值為1973,1993,1999,2008，D取值范圍為-4～4(見(jiàn)表2)。

表2 1973-2017年貴陽(yáng)市植被覆蓋度變化

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度時(shí)空變化特征

根據(jù)表3和附圖14(見(jiàn)封3)可知，1973年“兩湖一庫(kù)”地區(qū)的低植被覆蓋度區(qū)域比例較小，占整個(gè)研究區(qū)域的4.25%，中覆蓋度區(qū)域比例最大(38.05%)，中高覆蓋度和高覆蓋度共占41.27%，植被覆蓋度等級(jí)較高的區(qū)域，主要集中在紅楓湖下游和百花湖西邊和北邊地區(qū)，以扎佐林場(chǎng)為中心，周邊森林覆蓋率較高。

表3 1973-2017年貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度比例 %

由表3和附圖15(見(jiàn)封3)可知，1993年研究區(qū)域低覆蓋度和中低覆蓋度面積比例分別增加了2.74%和10.56%，中覆蓋度、中高覆蓋度和高覆蓋度面積比例分別減少了3.11%，8.92%和1.27%。除了地表作物種植和生長(zhǎng)的影響，受改革開(kāi)放政策的影響可能性較大，貴陽(yáng)市處于從開(kāi)始發(fā)展到大力發(fā)展時(shí)期，地表植被覆蓋度總體處于退化狀態(tài)。

由表3和附圖16(見(jiàn)封3)可知，2001年研究區(qū)域的低覆蓋度區(qū)域的面積比例有所增加，中低覆蓋度和中覆蓋度分別減少了2.78%和5.55%，中高覆蓋度和高覆蓋度面積比例增加，覆蓋度改善區(qū)域主要發(fā)生在庫(kù)區(qū)周邊和城市周邊。

由表3和附圖17(見(jiàn)封3)可知，2008年“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被低覆蓋度面積比增加2.82%，中低覆蓋度面積比例減少7.22%，中覆蓋度和中高覆蓋度面積比例分別減少5.24%和4.99%，高覆蓋度面積比例增加14.63%，覆蓋度變化明顯區(qū)域，主要分布在“兩湖一庫(kù)”周邊和城市化發(fā)展區(qū)域，主要退化區(qū)域發(fā)生在水域周邊和城市周邊，原因是由于城市化進(jìn)行加快，土地利用總體規(guī)劃的管控力不強(qiáng)，人們主要關(guān)注度投入到經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而對(duì)于生態(tài)保護(hù)的力度不夠。

由表3和附圖18(見(jiàn)封3)可知，2008年至2017年期間，中低覆蓋度、中覆蓋度和中高覆蓋地面積比例分別減少8.79%，9.39%和1.75%，其中中低覆蓋度和中覆蓋比例減少較多，低覆蓋度和高覆蓋度面積比例分別增加2.97%和16.96%，總體上看，2008年至2017年期間，高植被覆蓋度比例增幅較大，說(shuō)明“兩湖一庫(kù)”地區(qū)的植被保護(hù)狀況良好，但是從附圖18(見(jiàn)封3)中可以看出，近10 a來(lái)“兩湖一庫(kù)”地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)加速，例如“兩湖一庫(kù)”中部區(qū)域的清鎮(zhèn)市周邊建設(shè)、南部區(qū)域的貴安新區(qū)建設(shè)、東南區(qū)域的小河至石板鎮(zhèn)一帶、貴陽(yáng)老城區(qū)及周邊建設(shè)等，建設(shè)用地的擴(kuò)展式、蛙跳式蔓延吞沒(méi)了部分中低覆蓋度和中覆蓋度區(qū)域。

由圖1可知，“兩湖一庫(kù)”地區(qū)地表低覆蓋度呈現(xiàn)持續(xù)上升態(tài)勢(shì)，中低覆蓋度表現(xiàn)出“升—降—降”變化規(guī)律，中覆蓋度則呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，中高覆蓋度呈現(xiàn)“降—升—升”發(fā)展態(tài)勢(shì)，高覆蓋度亦呈現(xiàn)“降—升—升”變化格局。根據(jù)表3可知：1973年地表植被覆蓋度主要以中覆蓋度和高覆蓋度為主，整體覆蓋度水平較高；1993年，研究區(qū)域的植被覆蓋度整體水平較1973年有所下降，除了降雨、氣溫、自然災(zāi)害等因素影響外，主要是由于貴陽(yáng)市城市擴(kuò)張和土地開(kāi)發(fā)活動(dòng)的開(kāi)展；2001年研究區(qū)域的植被覆蓋度有所改善，主要表現(xiàn)為低覆蓋度和高覆蓋度都有所增長(zhǎng)，低覆蓋度面積比例增加主要由于城市建設(shè)加速，高覆蓋度面積比例增加則主要由于“退耕還林”政策的影響和人們開(kāi)始重視生態(tài)環(huán)境的意識(shí)增加；2008年和2001年變化趨勢(shì)類(lèi)似，但是2008年的變化幅度大于2001年，主要原因是貴安新區(qū)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)力度加大，大面積的中低覆蓋度區(qū)域變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，同時(shí)，部分中低覆蓋度區(qū)域經(jīng)過(guò)改善成為高覆蓋度地區(qū)。

圖1 1973-2017年貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被蓋度變化

3.2 植被覆蓋度演化規(guī)律

如表4所示，在1973—1993年這20 a間，約54%區(qū)域出現(xiàn)植被覆蓋明顯退化現(xiàn)象；有41%的植被覆蓋發(fā)生一般性退化或退化不明顯；有42%的區(qū)域植被覆蓋度等級(jí)未發(fā)生明顯變化，地表植被覆蓋相對(duì)穩(wěn)定；有15.82%的地區(qū)植被覆蓋有所改善提高；只有3.22%的地區(qū)植被覆蓋情況改善明顯。在1993-2001年間，只有3.89%的地區(qū)植被覆蓋發(fā)生了明顯退化；有21.24%的區(qū)域植被覆蓋發(fā)生一般性退化；有47.27%的區(qū)域地表植被相對(duì)穩(wěn)定，植被覆蓋度未發(fā)生明顯變化；有22.77%的區(qū)域植被有所改善；4.84%的區(qū)域植被覆蓋度升高，地表植被覆蓋情況改善明顯。在2001—2008年間，有10.38%區(qū)域的植被覆蓋發(fā)生明顯退化；有17.91%的區(qū)域植被覆蓋發(fā)生一般性退化；有34.33%的區(qū)域地表植被相對(duì)穩(wěn)定；24.18%的區(qū)域植被有所改善；13.20%的區(qū)域植被覆蓋度升高，地表植被覆蓋情況改善明顯。在2008—2017年間，有8.77%區(qū)域的植被覆蓋度發(fā)生明顯退化，9.49%區(qū)域?yàn)橐话阈酝嘶?9.37%區(qū)域地表覆蓋度較穩(wěn)定，23.63%區(qū)域植被覆蓋度升高，18.74%區(qū)域的植被覆蓋情況得到明顯改善。

表4 1973-2017年貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度變化 %

如表5所示，“兩湖一庫(kù)”地區(qū)地表植被覆蓋度年際變化差異較大。1973—1993年間，地表植被覆蓋變化較大，平均每年有0.48%植被覆蓋發(fā)生明顯退化，但是年均只有0.16%地區(qū)植被覆蓋情況發(fā)生明顯改善；1993—2001年間，年均地表植被覆蓋度退化率為0.49%，而年均地表植被覆蓋度改善率明顯提高，變化率比前一時(shí)段增加接近4倍；2001—2008年，年均地表植被覆蓋度退化率明顯高于前一時(shí)段，主要由于城市化的快速推進(jìn)，同時(shí)地表植被覆蓋度改善率也明顯提升，這主要源于重視城市環(huán)城林帶的建設(shè)和“退耕還林”政策的實(shí)施；2008—2017年間，退化區(qū)域與改善區(qū)域都比較明顯，退化區(qū)域比例為0.97%，改善區(qū)域?yàn)?.88%，為前一時(shí)期改善比例的2倍之多。總之，1993年后研究區(qū)域的總體地表植被覆蓋度有所改善，低覆蓋度區(qū)域與高覆蓋度區(qū)域比例同步增長(zhǎng)，表明“兩湖一庫(kù)”地區(qū)的植被保護(hù)力度加大，但因城市發(fā)展的需要，城鎮(zhèn)建設(shè)用地快速增長(zhǎng)，環(huán)境壓力與生態(tài)保護(hù)矛盾還在持續(xù)中(表5)。

表5 1973-2017年貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度年均變化 %

3.3 植被覆蓋度演變驅(qū)動(dòng)力

近40 a來(lái)，“兩湖一庫(kù)”地區(qū)地表植被覆蓋度變化較大，且不同時(shí)期的變化速度和方向不盡相同。究其原因，主要是由于以下不同的驅(qū)動(dòng)力因子影響所致：

(1) 1973年國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式較為單一，人們對(duì)土地資源的擾動(dòng)較小，中覆蓋度和中高覆蓋度占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但由于喀斯特環(huán)境脆弱性和水土較缺且匹配較差的客觀條件，導(dǎo)致“兩湖一庫(kù)”喀斯特地區(qū)高覆蓋度區(qū)域面積比例也較少；

(2) 隨著改革開(kāi)放的深入推進(jìn)和西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，人們對(duì)地表形態(tài)和景觀的改變力度加大，從而引起地表植被覆蓋情況發(fā)生顯著而復(fù)雜的變化；

(3) 經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)地表植被覆蓋的影響集中在中、低覆蓋度面積比例持續(xù)建設(shè)，主要是由于城鎮(zhèn)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所致，而中高覆蓋度及高覆蓋度面積比例增加，則是因?yàn)檫M(jìn)入2000年以來(lái)，“退耕還林”政策的實(shí)施，使得林帶面積不斷增加；

(4) 大氣環(huán)境變化，水土流失嚴(yán)重，城鎮(zhèn)建設(shè)用地快速擴(kuò)張等均可造成地表植被覆蓋出現(xiàn)退化；

(5) 植被覆蓋度比較穩(wěn)定的區(qū)域主要是質(zhì)量比較好的耕地和林地，因?yàn)檫@些區(qū)域?qū)儆趪?guó)家政策保護(hù)下的地區(qū)，而植被覆蓋度退化明顯的區(qū)域主要是質(zhì)量較差的耕地、草地和灌木林地，這些土地基本上用于城鎮(zhèn)建設(shè)，少部分由于生態(tài)環(huán)境脆弱而變成荒草地；

(6) 城市環(huán)城林帶建設(shè)，政府對(duì)于飲用水源地生態(tài)環(huán)境保力度加大，使得城市周邊部分區(qū)域的森林面積增加，城市飲用水源地植被覆蓋度逐步改善。

4 結(jié)論與討論

4.1 主要結(jié)論

本文主要基于1973，1993，2001，2008和2017年5期的遙感影像資料，運(yùn)用像元二分模型和植被覆蓋度動(dòng)態(tài)模型等，分析了過(guò)去40 a間貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度的演化趨勢(shì)和影響因素，主要結(jié)論如下：

(1) 低覆蓋度面積比例從1973年的4.25%增加到2017年的16.52%，其原因主要是由于建設(shè)用地面積不斷增大和水土流失嚴(yán)重造成的，而高覆蓋度面積比例從1973年的9.89%增加到2017年的43.64%，主要是“退耕還林”政策實(shí)施后林地面積增加，以及貴陽(yáng)市城市環(huán)城林帶的建設(shè)影響；

(2) 由于中植被覆蓋主要表達(dá)土地利用類(lèi)型中的耕地，其次為中覆蓋草地、低覆蓋草地和少數(shù)城市園地斑塊，因此中覆蓋度面積比例從1973年的38.05%減少到2017年的14.76%，一定程度上反映出研究區(qū)內(nèi)耕地面積和中覆蓋草地減少的態(tài)勢(shì)；

(3) 1973—2017年貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋整體具有退化的趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在低覆蓋度面積比例增長(zhǎng)明顯，但是地表植被覆蓋越來(lái)越集中，人為改善地表植被覆蓋的力度加大；

(4) 經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶動(dòng)的城鎮(zhèn)發(fā)展和交通建設(shè)是研究區(qū)地表植被覆蓋度發(fā)生演變的主要驅(qū)動(dòng)力；

(5) 2008—2017年期間植被覆蓋度年均變化率明顯高于1973—1993，1993—2001，2001—2008年這3個(gè)時(shí)段，表明最近10 a貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度變化較為明顯，主要受城鎮(zhèn)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)雙重影響。

4.2 討 論

通過(guò)貴陽(yáng)市水資源公報(bào)，統(tǒng)計(jì)查詢(xún)2002—2018年“兩湖一庫(kù)”區(qū)域的各湖庫(kù)水質(zhì)等級(jí)(見(jiàn)表6)，從一個(gè)較宏觀的角度對(duì)比植被覆蓋度的變化與水質(zhì)等級(jí)變化的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，公布的水質(zhì)等級(jí)自身并沒(méi)有明顯增減或者其他規(guī)律，2008年水質(zhì)等級(jí)較低的原因，是總氮和總磷的含量超過(guò)正常指標(biāo)，2011—2015年阿哈湖水質(zhì)評(píng)估的等級(jí)為Ⅲ類(lèi)，主要影響指標(biāo)為5 d生化需氧量。植被覆蓋度從側(cè)面反映了水源地周邊土地利用/覆被變化，土地利用/覆被變化對(duì)水質(zhì)的影響主要是通過(guò)非點(diǎn)源污染途徑，因此水質(zhì)等級(jí)的變化過(guò)程，不僅與周邊植被覆蓋的變化有關(guān)，還與周邊土地利用變化、耕地施肥情況、其他污染物排放等眾多因素有復(fù)雜的聯(lián)系。

表6 2002-2018年貴陽(yáng)市“兩湖一庫(kù)”地區(qū)水質(zhì)等級(jí)

基于遙感和GIS技術(shù)對(duì)“兩湖一庫(kù)”地區(qū)植被覆蓋度演變進(jìn)行研究，能夠客觀反映植被覆蓋的實(shí)際情況，也可以直接反映研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律，但是不同遙感尺度計(jì)算的植被覆蓋度，所反映出來(lái)的演變規(guī)律具有一定的差異性，因此多源遙感數(shù)據(jù)融合在后面的研究當(dāng)中值得深入探討；其次在收集歷史實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，可以進(jìn)一步研究植被覆蓋與氣候因子、地形因子、土地利用變化、水量水質(zhì)等因素的相互影響，多因素多視角的深入剖析，有利于掌握飲用水源區(qū)域環(huán)境變化規(guī)律，為保護(hù)水安全提出更加針對(duì)性的建議。

針對(duì)“兩湖一庫(kù)”地區(qū)建設(shè)用地逐漸增加、水土流失和耕地面積進(jìn)一步減少等問(wèn)題，首先應(yīng)從法律責(zé)任上進(jìn)行約束和管理，立法、普法工作積極跟進(jìn)，強(qiáng)化公眾參與和監(jiān)督，使得破壞水源地水安全的違法成本更高；其次要提高飲用水源地周邊的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，使得周邊居民從保護(hù)水源地的行動(dòng)中得到切實(shí)利益，解決耕地減少帶來(lái)的生存生活壓力與保護(hù)環(huán)境的矛盾，更加愿意加入到湖庫(kù)水源的保護(hù)行動(dòng)之中；最后，積極保護(hù)流域植被，利用有效的生態(tài)修復(fù)工程措施，從源頭上解決生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)和凈化能力，從而保護(hù)飲用水源地的水質(zhì)安全。