關(guān)中盆地植被覆蓋研究

摘要：本文運(yùn)用ArcGIS10.5，采用趨勢分析方法對關(guān)中盆地植被覆蓋時空分布特征進(jìn)行分析;結(jié)合DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)、提取出的高程，坡向和坡度數(shù)據(jù)，分析了關(guān)中盆地植被覆蓋度和高程，坡度，坡向的相關(guān)性。結(jié)果表明：（1）從年際變化特征來看關(guān)中盆地植被覆蓋度呈現(xiàn)上升的趨勢，從年內(nèi)分布特征看7-9月植被覆蓋度為最高，1-2月植被覆蓋度為最低。（2）從空間分布特征看寶雞、咸陽植被覆蓋度較高，西安、渭南植被覆蓋度較低。植被覆蓋度自東向西逐漸增加。（3）2000年和2015年植被覆蓋度隨著坡度的增加呈現(xiàn)先增加然后降低的趨勢，最高值出現(xiàn)在30°-35°，其中35°為分界點(diǎn);2000年和2015年植被覆蓋度隨高程的增加而呈現(xiàn)出增加的趨勢;2000年和2015年植被覆蓋度和坡向的關(guān)系總體都表現(xiàn)為陽坡（南、西南）>半陽坡（東南、西）>半陰坡（東、西北）>陰坡（北、東北）>平地。（4）在高程為800m，坡度在30°-40°范圍內(nèi)，植被覆蓋度增加值為最大。（5）植被覆蓋度與時間尺度和氣溫呈現(xiàn)線性正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：植被覆蓋度;空間分布;地形因子;關(guān)中盆地

植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對全球的氣候和環(huán)境變化具有重要的指示作用，此外植被能夠截留降雨減少雨滴擊濺、增加土壤入滲、延緩徑流，因此植被覆蓋能減少土壤侵蝕量，對遏制土壤侵蝕，減少水土流失具有重要的作用[1，2]。植被覆蓋度是指單位面積內(nèi)植被地上部分（包括葉、莖、枝）在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計區(qū)總面積的百分比，是衡量地表植被及區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況的重要指標(biāo)[3]。歸一化植被指數(shù)是遙感影像近紅外波段反射值（NIR）和紅光波段反射值（R）之差與NIR和R之和的比值，常被用來表征植被覆蓋和植被生長狀況，可以對植被生長進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，能在時空尺度上反映植被信息，可以對植被生長動態(tài)變化進(jìn)行測，同時能夠在較大時空尺度上客觀反映植被信息，是目前科學(xué)研究中最常用的植被指數(shù)。本文以關(guān)中盆地為研究對象，分析2000-2015年植被指數(shù)時空分布特征和趨勢性變化特征，以及植被覆蓋度和高程，坡度，坡向的相關(guān)性。對于了解區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化，保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展起重要作用。

1.數(shù)據(jù)與方法

1.1研究區(qū)概況

關(guān)中盆地位于陜西省中部，北靠北山，西起寶雞，南依秦嶺，東至潼關(guān)，東西長約360km，南北寬約30～80km。包括西安、寶雞、咸陽、渭南、銅川5市的平原和黃土臺原部分及楊凌區(qū)。

1.2數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)采用的計算方法為取月內(nèi)每天最大值，區(qū)域：中國陸地區(qū)域，空間分辨率：500m，時間分辨率：每月。原始影像數(shù)據(jù)是從地理空間數(shù)據(jù)云下載的。

1.3研究方法

利用最小二乘法對每每個像元的年均NDVI指數(shù)與時間進(jìn)行線性計算，計算出斜率，公式如下：

（1）

其（1）中：b為趨勢斜率，x，y為年份以及該年的NDVI值。，為年平均值以及所有年份的NDVI值;b<0表示植被覆蓋度下降，b>0表示植被覆蓋度上升。經(jīng)過計算b為0.007，趨勢斜率大于0，表示植被覆蓋度有所上升。

采用基于像元的空間分析方法，揭示關(guān)中盆地植被覆蓋度與氣溫的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)計算公式如下：

（2）

式（2）：Rxyx，y兩個變量的相關(guān)系數(shù)，xi代表第i年/月的植被覆蓋度，yi代表第i年/月的溫度，代表植被覆蓋度多年/年內(nèi)各月平均值，代表溫度多年/年內(nèi)各月的平均值，i代表樣本數(shù)，n代表時間序列長度。R>0表示正相關(guān)，R<0表示負(fù)相關(guān)，數(shù)值大小表示相關(guān)程度。當(dāng)計算年尺度相關(guān)系數(shù)時，n=7。當(dāng)計算月尺度相關(guān)系數(shù)時，n=12。

2.結(jié)果與討論

以年尺度及月尺度分析溫度因子對植被覆蓋度的影響機(jī)制。在年尺度上，關(guān)中盆地年均NDVI指數(shù)同年平均溫度之間呈現(xiàn)波動上升。關(guān)中盆地植被覆蓋度與氣溫的年尺度相關(guān)系數(shù)為0.338，相關(guān)系數(shù)大于0，說明關(guān)中年均盆地植被覆蓋度與年均氣溫呈現(xiàn)正相關(guān)，但相關(guān)性不是太大。在月尺度上，關(guān)中盆地月均NDVI與月均溫的季節(jié)性變化鮮明，且變化的趨勢基本保持了一致性。關(guān)中盆地植被覆蓋度與溫度月尺度相關(guān)系數(shù)為0.913，相關(guān)系數(shù)大于0，說明關(guān)中盆地月均植被覆蓋度與月均氣溫呈現(xiàn)正相關(guān)，且相關(guān)性較大。氣溫因子對關(guān)中盆地植被覆蓋度的影響較大。

對關(guān)中盆地植被變化進(jìn)行動態(tài)分析，說明了國家退耕還林還草和封山育林政策效果明顯，植被覆蓋有了顯著變化，受到植被類型，氣候特征，人類活動和地形地貌的影響，關(guān)中盆地植被覆蓋總體上呈現(xiàn)為自東向西遞增的趨勢。在不同地區(qū)區(qū)域植被覆蓋度空間分布情況差異明顯較大。最高區(qū)為寶雞咸陽的縣城，最低區(qū)為西安渭南。原因?yàn)楦邊^(qū)大部分為灌溉農(nóng)作區(qū)，低值區(qū)城市建設(shè)用地較多。

高程影響溫度、濕度，反映人類活動的頻率，并在一定程度上影響土壤性質(zhì)、輻射強(qiáng)度和空氣流動，進(jìn)而影響植被的分布[11]。2000年植被覆蓋度隨著高程的上升而上升，高程低于700m的地區(qū)，地勢平臺，水熱條件較好，自然植被與人工植被生長好，植被覆蓋率高。說明了國家退耕還林還草和封山育林政策效果明顯。隨著政策實(shí)施，不同高程植被覆蓋度也有著明顯的升高。山地地區(qū)人類活動較少，有利于植被生長。封山育林使得生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)，植被群落成長迅速，有了保土固肥的能力，因此植被覆蓋度得到了明顯的上升。

坡向的影響使得地表接收太陽輻射，風(fēng)向的能力不同，不同坡度的水熱光照能力也有所不同。植被分布受到影響，直接或者間接的影響了地表植被的生長。在坡度小于30°-35°時，植被覆蓋度隨著坡度的增加而增加，達(dá)到了最大值。在坡度超過35°后，植被覆蓋度隨著坡度的增加緩慢下降。原因是隨著坡度的增加不利于降水入滲土地，隨著坡度的不斷增加，太陽輻射，積溫下降，單位面積水熱條件不及小于35°坡度。因此植被覆蓋度開始降低。2000年和2015年植被覆蓋度總體都表現(xiàn)為陽坡（南、西南）>半陽坡（東南、西）>半陰坡（東、西北）>陰坡（北、東北）>平地，其中陽坡植被覆蓋度最高，平地最低。坡向的不同導(dǎo)致所得太陽輻射不同，從而對溫度產(chǎn)生影響，接收光照也有所區(qū)別。因此，植被覆蓋度表現(xiàn)為陽坡最高。

結(jié)語

綜上所述，通過分析發(fā)現(xiàn)：（1）2000-2015年期間，關(guān)中盆地植被覆蓋度程明顯的波動式上升增長趨勢。2000-2015年間，關(guān)中盆地植被覆蓋指數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢。從年內(nèi)看波動比較明顯，7-9月為最高值，1-2月為最低值。從空間分布特征來看，有明顯的區(qū)域差異，植被覆蓋度最高區(qū)為寶雞、咸陽，最低區(qū)為西安、渭南。大致從東向西逐漸增加。（2）2000年與2015年，植被覆蓋度隨著高程的增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，但總體呈現(xiàn)增加趨勢。2000年與2015年，植被覆蓋度隨著坡度的增加，呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，總體為增加趨勢，在30°-35°出現(xiàn)最大值，在坡度低于35°時，隨著坡度的增加植被覆蓋度增加，在坡度超過35°時，隨著坡度的增加而降低。2000年和2010年植被覆蓋度與坡向整體呈現(xiàn)為陽坡（南、西南）>半陽坡（東南、西）>半陰坡（東、西北）>陰坡（北、東北）>平地，其中陽坡的植被覆蓋度最高，平地植被覆蓋度最低。在高程為800-1000m，坡度在30°-40°范圍內(nèi)，植被覆蓋度增加值為最大。植被覆蓋度與時間尺度呈現(xiàn)線性正相關(guān)，月均溫與月均NDVI指數(shù)呈現(xiàn)線性正相關(guān)但相關(guān)性不大，年均溫與年均NDVI指數(shù)呈現(xiàn)線性正相關(guān)，且相關(guān)性較大。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

金煜（1997年—）漢族，男，陜西漢中人，本科，研究方向：地理。