大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量時(shí)空變化分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945(2025)18-0092-05

Abstract:ThestudyareaistheAbaareaoftheGiantPandaNationalPark．UsingGISasthetechnicalplatform，and takingvegetationcoverage，leafareaindex，andtotalprimaryproductivityastheevaluationindicators，amethodofselecting referencevalues byregionandecosystem typewasadopted toconstructtheecosystemqualityindex.Data from2O10and 2020 wereselectedtoanalyzetheecosystemqualityinthestudyareafrombothspatialandtemporaldimensions.Theresultsshow that:TheoverallecosystemqualityintheAbaareaoftheGiantPandaNationalParkshowsanimprovingtrend.Theaverage ecosystemqualityvaluesfor2010and2020 were 63.1and6.9，respectively，showinganincreaseof3.8.Theareawherethe ecosystem quality has improved accounts for 29.34% ofthe entire region，while the proportion that has deteriorated accounts for （2 9.3% ，and the proportion that remains largely unchanged accounts for 61.36% .Among them，the highest proportion of conversion was from good to excellent ecosystem levels，reaching 18.95 % .Notably，the changesin Wenchuan，Maoxian，and Songpan were more significant.

Keywords:GiantPandaNationalPark；ecological environmentquality；spatiotemporal changes;remotesensingecological parameter; trend of change; change direction

生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量是對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)估的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)區(qū)域的生態(tài)修復(fù)具有重要的意義。本研究采用總初級(jí)生產(chǎn)力、葉面積指數(shù)和植被覆蓋度3個(gè)遙感生態(tài)參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，參照《全國(guó)生態(tài)狀況調(diào)查評(píng)估技術(shù)規(guī)范》技術(shù)流程對(duì)研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)大熊貓公園阿壩片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的時(shí)空變化進(jìn)行分析，以期為加快推進(jìn)大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)高質(zhì)量建設(shè)提供參考。

1研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域

大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)總面積為 5943km² 阿壩州境內(nèi)包括岷山山系的茂縣、松潘縣、九寨溝縣和邛崍山系的汶川縣。其中汶川縣的大熊貓國(guó)家公園范圍有 2 784.91km² ，松潘縣的大熊貓國(guó)家公園范圍有 1 528.6km² ，茂縣的大熊貓國(guó)家公園范圍有1 042.02km² ，九寨溝的大熊貓國(guó)家公園范圍有587.76km²cm 地理位置介于東經(jīng) 102.86^°～104.38^° ，北緯30.77^°～33.21^°[2]

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1 葉面積指數(shù)(LAI)

LAI數(shù)據(jù)來(lái)源于MOD15陸地3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為 500m 分辨率8天合成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。葉面積指數(shù)(LAI)

數(shù)據(jù)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)投影變換、采用最大值合成法生成2010年和2020年的LAI數(shù)據(jù)，裁剪出研究區(qū)LAI數(shù)據(jù)。

1.2.2 總初級(jí)生產(chǎn)力（GPP）

GPP數(shù)據(jù)來(lái)源于MOD17陸地4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為 500m 分辨率8d合成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。M0D17A2H的GPP產(chǎn)品數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)投影變換、采用求和合成法生成2010、2020年GPP數(shù)據(jù)，裁剪出研究區(qū)GPP數(shù)據(jù)

1.2.3 歸一化植被指數(shù)(NDVI)

NDVI數(shù)據(jù)來(lái)源于MOD13陸地3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為 250m 分辨率 16d 合成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。MODIS13Q1的NDVI產(chǎn)品數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)投影變換、異常值處理、值域處理、采用最大值合成法生成2010、2020年NDVI數(shù)據(jù)，裁剪出研究區(qū)NDVI數(shù)據(jù)。

為了保持和植被的生長(zhǎng)周期一致，葉面積指數(shù)、總初級(jí)生產(chǎn)力和歸一化植被指數(shù)的數(shù)據(jù)下載時(shí)間區(qū)間為第一年的3月到第二年的3月。

1.2.4地表覆蓋類(lèi)型數(shù)據(jù)

地表覆蓋類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)（www.webmap.cn）。2000年和2010年GlobeLand30數(shù)據(jù)集可支持地表覆蓋變化的監(jiān)測(cè)和分析。該數(shù)據(jù)集由同一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用相同的分類(lèi)方法研制，具有較好的一致性，確保了數(shù)據(jù)分析的客觀性和準(zhǔn)確性。

2 研究方法

2.1基于NDVI估算植被覆蓋度

利用NDVI對(duì)研究區(qū)進(jìn)行植被覆蓋度的估算

式中： NDVI_min 為計(jì)算植被指數(shù)的最小值， NDVI_max 為計(jì)算植被指數(shù)的最大值。由于受土壤、植被類(lèi)型等因素的影響，目前 NDVI_max 和 NDVI_min 主要通過(guò)對(duì)圖像的統(tǒng)計(jì)分析確定，如直接將圖像中NDVI的最大值和最小值分別作為純植被覆蓋和純裸土覆蓋的NDVI值。

2.2遙感生態(tài)參數(shù)綜合評(píng)估

2.2.1 生態(tài)分區(qū)

下載研究區(qū)域GlobeLand30數(shù)據(jù)集，裁剪出研究區(qū)可知由大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)的地表覆蓋類(lèi)型(表1)。

大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)面積占比最大的是林地生態(tài)系統(tǒng)，其次是草地生態(tài)系統(tǒng)，林地生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)占到總面積的 98% 以上，因此在分區(qū)分

生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型時(shí)劃分為3類(lèi)，分別是林地生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和其他生態(tài)系統(tǒng)。

2.2.2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

以總初級(jí)生產(chǎn)力、葉面積指數(shù)和植被覆蓋度3個(gè)遙感生態(tài)參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采取分區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型選取參照值的方法構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量指數(shù)[4-5]。具體計(jì)算方法如公式（2）所示

式中： F_{maxi，j，k} 為第 i 年第 j 分區(qū)第 k 類(lèi)植被生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)參數(shù)最大值， F_i，j，k 為第 i 年第 j 分區(qū)第 k 類(lèi)植被生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)參數(shù)值， RVI_{i，j，k} 為第 i 年第 j 分區(qū)第 k 類(lèi)植被生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)參數(shù)的相對(duì)密度，相對(duì)密度越接近1代表該像元生態(tài)參數(shù)越接近參照值。

依照此方法，對(duì)總初級(jí)生產(chǎn)力、葉面積指數(shù)和植被覆蓋度區(qū)分類(lèi)型選取參照值計(jì)算相對(duì)密度，將結(jié)果歸一化到0\\~1之間。

生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體狀況，由總初級(jí)生產(chǎn)力、葉面積指數(shù)和植被覆蓋度的相對(duì)密度來(lái)構(gòu)建

式中： GPP_i，j 為第 χ_i 年第 j 分區(qū)總初級(jí)生產(chǎn)力相對(duì)密度， LAI_i，j 為第 i 年第 j 分區(qū)葉面積指數(shù)相對(duì)密度； FV- C_i，j 為第 i 年第 j 分區(qū)植被覆蓋相對(duì)密度； EQI_i，j 為第 i 年第 j 分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。

2.2.3生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量分級(jí)

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果，將生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量分為5級(jí)，即優(yōu)、良、中、低、差，具體見(jiàn)表2。

2.3 轉(zhuǎn)移矩陣

利用轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行分析，能夠得到2個(gè)時(shí)相，不同地類(lèi)之間相互轉(zhuǎn)化的情況，不同土地利用的類(lèi)型在

不同年份發(fā)生變化的土地類(lèi)別以及發(fā)生變化的位置和變化面積。

利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，能直觀反映出研究期間各地類(lèi)的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量。其公式如下

式中： S_ij 為由地類(lèi) i 向地類(lèi) j 轉(zhuǎn)移的面積， n 為地類(lèi)種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體變化趨勢(shì)

將3個(gè)不同類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)綜合分析，2010年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為63.1，2020年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為66.9。大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量等級(jí)為良，由圖1和圖2對(duì)比分析，2010—2020年整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值上升3.8，呈上升趨勢(shì)。

由表3可以看出，大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量向優(yōu)轉(zhuǎn)化明顯，整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量向好。從空間分布看，整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量由核心區(qū)域向周?chē)鷶U(kuò)散提升。生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量差的區(qū)域主要分布在汶川縣域范圍和松潘縣域范圍。

3.2各分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量時(shí)空變化

3.2.1 林地生態(tài)系統(tǒng)

大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)林地生態(tài)系統(tǒng)面積占整個(gè)區(qū)域的 79% 以上，是區(qū)域內(nèi)主要的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型。經(jīng)計(jì)算2010年林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為69.8，2020年林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為73.9。整體質(zhì)量等級(jí)為良，但平均值上升了4.1，表明林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體上是呈改善狀態(tài)。

由表4可以看出，林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量中質(zhì)量為良和中的向優(yōu)轉(zhuǎn)化明顯，整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量向好。從空間分布上看，林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量提升呈現(xiàn)由中心向四周擴(kuò)散狀態(tài)。其中尤以汶川、茂縣、松潘3個(gè)區(qū)域生態(tài)質(zhì)量提升明顯。

3.2.2 草地生態(tài)系統(tǒng)

大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)面積占整個(gè)區(qū)域的 19.2% 以上，是區(qū)域內(nèi)面積占比第二的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型。經(jīng)計(jì)算2010年草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為33.5，2020年草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為36.1。表明草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體由低等級(jí)轉(zhuǎn)為中等級(jí)，質(zhì)量等級(jí)提升了一級(jí)。草地生態(tài)系統(tǒng)2010年和2020年各質(zhì)量等級(jí)面積占比及變化情況見(jiàn)表5。

大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)2010年到2020年雖然平均質(zhì)量有上升，但整體質(zhì)量等級(jí)為中偏低狀態(tài)。這是由于草地生態(tài)系統(tǒng)較脆弱。容易受到人為干擾變?yōu)榛哪貛?。草地生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)是以草本植物為主、缺乏高大的喬木，動(dòng)植物種類(lèi)明顯較少。植被高度和生物量的下降，物種數(shù)量的減少，有毒、有害或不可食植物的比例逐漸增大，野生動(dòng)物的數(shù)量逐漸減少，而嚙齒動(dòng)物的數(shù)量在逐漸增加。然后表現(xiàn)在土壤理化性質(zhì)逐漸變壞，地表出現(xiàn)禿斑或沙化現(xiàn)象等。

3.2.3 其他生態(tài)系統(tǒng)

大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)其他生態(tài)系統(tǒng)面積占整個(gè)區(qū)域面積比例不到 2% ，其中耕地面積又占其他生態(tài)系統(tǒng)總面積的 77% 以上。經(jīng)計(jì)算2010年其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為61.2，2020年其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為70.1。表明其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體為良，但平均值提升了8.9，其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈向好趨勢(shì)。

由表6可以看出，其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量中質(zhì)量為良和中的向優(yōu)轉(zhuǎn)化明顯，整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量向好。主要是因?yàn)槠渲懈乇壤^高，占到了草地生態(tài)系統(tǒng)面積的 77% 以上。

3.3生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量轉(zhuǎn)移方向

為了進(jìn)一步了解2010年和2020年大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量不同等級(jí)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，利用轉(zhuǎn)移矩陣(表7)進(jìn)行分析。

從橫向看2010年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為差的面積中有55.5km² 轉(zhuǎn)為低，有 24.8km² 轉(zhuǎn)為中，有 1.9km² 轉(zhuǎn)為良，轉(zhuǎn)為優(yōu)的為 0km²;2010 年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為低的面積中有 28.6km² 轉(zhuǎn)為差， 98.6km² 轉(zhuǎn)為中， 28.6km² 轉(zhuǎn)為良， 1.9km² 轉(zhuǎn)為優(yōu)；2010年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為中的面積中有 11km 轉(zhuǎn)為差， 47.1km² 轉(zhuǎn)為低， 317.1km² 轉(zhuǎn)為良， 53.6km² 轉(zhuǎn)為優(yōu)；2010年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為良的面積中有 0.4km² 轉(zhuǎn)為差， 6.2km² 轉(zhuǎn)為低， 100.8km² 轉(zhuǎn)為中， 1 062.3km² 轉(zhuǎn)為優(yōu)；2010年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為優(yōu)的面積中轉(zhuǎn)為差和低的面積為 0km²，2.4km² 轉(zhuǎn)為中， 324.9km² 轉(zhuǎn)為良。

從縱向上2020年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為差的面積，其中有 28.6km² 是由低轉(zhuǎn)化，有 11km² 由中轉(zhuǎn)化，有0.4km² 由良轉(zhuǎn)化，由優(yōu)轉(zhuǎn)化的為 0km²;2020 年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為低的面積，其中有 55.5km² 是由差轉(zhuǎn)化，有 47.1km² 由中轉(zhuǎn)化，有 6.2km² 由良轉(zhuǎn)化，由優(yōu)轉(zhuǎn)化的為 0km² ;2020年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為中的面積，其中有 24.8km² 由低轉(zhuǎn)化，有 98.6km² 由低轉(zhuǎn)化，有

100.8km² 由良轉(zhuǎn)化，由優(yōu)轉(zhuǎn)化的為 2.4km²;2020 年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為良的面積，其中有 1.9km² 由低轉(zhuǎn)化，有28.6km² 由低轉(zhuǎn)化，有 317.1km² 由中轉(zhuǎn)化，由優(yōu)轉(zhuǎn)化的為 324.9km²;2020 年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為優(yōu)的面積，其中有 0km² 由差轉(zhuǎn)化，有 1.9km² 由低轉(zhuǎn)化，有 53.6km² 由中轉(zhuǎn)化，由良轉(zhuǎn)化的為 1062.3km² 。

2020年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量等級(jí)優(yōu)和良占比達(dá) 77.9% ，2010到2020其他所有生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量等級(jí)的轉(zhuǎn)優(yōu)比例達(dá) 39.9% ，中、低、差轉(zhuǎn)良比例達(dá) 22.2% 。生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量改善明顯。

由表7和圖3可以看出生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量變化最明顯的是由良變?yōu)閮?yōu)等級(jí)，比例達(dá) 18.95% 。

4結(jié)論

結(jié)合本研究主要得出以下結(jié)論：

1)大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)整體生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈變好趨勢(shì)，2010年和2020年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值分別為63.1和66.9，上升了 3.8 其中生態(tài)系統(tǒng)等級(jí)良轉(zhuǎn)化為優(yōu)的比例最高，達(dá) 18.95% 。

2)大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)3種生態(tài)系統(tǒng)中，2010年林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為69.8，2020年林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為73.9。整體質(zhì)量等級(jí)為良，但平均值上升了4.1，表明林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體上是呈改善狀態(tài)。2010年草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為33.5，2020年草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為36.1。表明草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體由低等級(jí)轉(zhuǎn)為中等級(jí)，質(zhì)量等級(jí)提升了一級(jí)。2010年其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為61.2，2020年其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量平均值為70.1。表明其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體為良，但平均值提升了8.9，其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈向好趨勢(shì)。林地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和其他生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為良，草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量為中偏低，

3)草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈中偏低的狀態(tài)，草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量提升不明顯。在對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中，需要全面、準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的生態(tài)監(jiān)測(cè)和調(diào)查，亟需在大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)重點(diǎn)區(qū)域優(yōu)先開(kāi)展長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和定期調(diào)查工作。為后續(xù)草地的生態(tài)恢復(fù)研究工作提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。建議將遙感技術(shù)手段和無(wú)人機(jī)調(diào)查、地面定位站點(diǎn)，以及典型樣區(qū)綜合應(yīng)用，相互配合開(kāi)展研究工作，這也將是大熊貓國(guó)家公園阿壩片區(qū)，乃至整個(gè)四川片區(qū)未來(lái)開(kāi)展研究工作的重好基礎(chǔ)

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)生態(tài)狀況調(diào)查評(píng)估技術(shù)規(guī)范一生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)估[EB/OL].(2021-05-12).https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/stzl/202106/t20210615_839010.shtml.

[2]楊渺，周琳，齊敦武，等.大熊貓國(guó)家公園(四川片區(qū))景觀多樣性與物種多樣性的關(guān)聯(lián)性研究[J].熱帶生物學(xué)報(bào)，2022，13(2):112-119.

[3]來(lái)楷迪，尹輝，韋超前，等.赤水河流域國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)功能狀況及變化研究——以赤水市為例[J].環(huán)境保護(hù)，2023，51(5):33-35.

[4]彭波，范博倫，梁玉蓮，等.基于3種取值模式的南寧市森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)估研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2023，35(4)：79-87.

[5]趙健贊.地表植被覆蓋度遙感估算及其氣候效應(yīng)研究進(jìn)展[J]測(cè)繪與空間地理信息，2015，38(8)：77-80，84.

[6]李鳳濤，楊雅菲，李培楠.西南流域土地利用時(shí)空變化特征研究[J].熱帶地貌，2020，41(2):52-57.