长江流域植被覆盖变化及其驱动力因子研究

长江流域植被覆盖变化及其驱动力因子研究

长期以来,受到各种因素的影响包括自然及人为因素,长江流域的生态环境问题也日趋突出,主要包括洪、涝灾害与地质灾害、河流水质污染、水土流失、生物种类及数量的变化等。其中水土流失尤其严重,已成为流域的首要环境问题,而其中植被的锐减就是造成流域内水土流失的主要原因。植被生长受到许多因素的影响,主要可以归结为两类,一类是自然因素,包括地形因素和气候因素,另一类是人为因素。从长期来看,自然因素作为主要的影响因素决定了植被空间分布的主要格局,而人为因素的干扰在短期内也会引起植被格局的变化。本文以1999-2010年SPOT/NDVI数据、气候数据、地形数据、社会经济数据为数据集,运用一元线性回归趋势法、空间插值、相关分析法等,研究了长江流域植被NDVI寸空变化特征的基础上,进一步探讨了地形因素、气候因素、人为因素与植被覆盖的相关性,以期为长江流域防护林建设及区域生态环境的改善提供一定的理论依据。主要研究结果如下： (1)1999～2010年长江流域植被NDVI呈上升趋势,增加幅度为0.050/10a,表明流域内植被覆盖状况逐渐得到改善。从空间变化差异上看,长江流域年均平均植被NDVI值呈现东、西两端较低,中间高的空间分布规律。在P<0.01置信水平上有51.82%的栅格呈极显著增加趋势,其中仅0.73%栅格呈极显著降低趋势,而在P<0.05水平上有17.88%达到显著增加水平,0.43%的栅格呈显著降低趋势。说明近12a年来长江流域大部分植被NDVI呈现增长趋势,但也有极少数局部地区存在退化现象。 (2)1999～2010年各季季均NDVI呈增加趋势,与年均NDVI变化趋势一致。四季多年季均NDVI变化幅度分别为0.060/10a、0.050/10a、0.060/10a、0.030/10a,但春、秋季NDVI增加趋势最明显。春、夏、秋三季的NDVI变化超过45%的栅格呈显著增加趋势,而冬季仅有27.71%的栅格呈显著增加趋势。各季NDVI呈显著减少的栅格较少。 (3)1999-2010年长江流域林地、灌木林地、草地、耕地四种植被类型年均NDVI均呈增加趋势,增加幅度分别为0.050/10a、0.020/10a、0.040/10a、0.070/10a。各植被类型年均NDVI的大小为林地>耕地>草地>灌木林地。1999～2010年流域内主要植被类型四季的季均NDVI均呈增加趋势。春、秋、冬各植被类型季均NDVI的增率大小排序为耕地>林地>草地>灌木,夏季的大小排序为耕地>林地=草地>灌木。 (4)长江流域上、中、下游三个区域段植被年均NDVI总体上呈微略增加趋势,其中中游的增加幅度较大,上游次之,下游最小。在9大水系中,鄱阳湖水系的年均NDVI值最大,金沙江水系最小。 (5)在不同海拔等级下,1999～2010年长江流域植被多年年均NDVI的变化规律为在一定海拔高度范围内,海拔高度越高,NDVI越大,超过这个范围,NDVI则越小。1999～2010年各海拔等级年均NDVI均呈增加趋势,但海拔高度等级越高,植被NDVI增加的速率逐渐降低。在中低海拔区,植被NDVI增加的速率较快。在一定坡度范围内,随着坡度的增大,植被年均NDVI也逐渐增大,但增加速率随着坡度的增大而减小,说明植被NDVI变化主要发生在一些坡度较小的地区。不同坡向年均NDVI的大小为正阳坡>半阳坡>半阴坡>正阴坡,正阳坡年均NDVI变化速率最快,正阴坡最慢。 (6)年均NDVI与年均温的相关系数大于与年降水的相关系数,说明气温对植被NDVI的影响超过降水。四季NDVI与同期气温均呈正相关,与同期降水均呈负相关,其中春季NDVI与同期气温达到显著相关。从空间分布上看,流域内植被年NDVI与气温、降水呈正相关的栅格比例大于呈负相关比例。四季NDVI与气温呈正相关的栅格数大于呈负相关的栅格数,除春季外,植被季均NDVI与季降水的负相关的栅格比例均大于正相关比例。流域内1、4、6、7月份NDVI与气温、降水存在1-5个月的滞后相关性。 (7)除灌木外,林地、草地、耕地NDVI与、年均温、四季季均气温均呈不显著正相关。林地与春季降水呈正相关,与年降水、夏季降水呈负相关,其中与后者呈显著负相关。灌木与春、秋季降水呈正相关,但相关不显著,与年降水、夏、冬季降水呈负相关；草地与春、冬季降水呈微弱正相关,与年降水、夏、秋季降水呈负相关；除春季外,耕地与年降水、季节降水均呈不显著负相关。 (8)植被年均NDVI随着人口密度的增大逐渐降低。在人口密度较小的地区,植被NDVI较大,植被覆盖状况较好。GDP与年均NDVI达到了显著负相关(P<0.05),说明在经济越发达的地区,植被受到的影响越大,植被NDVI值越低,而在经济发展相对落后的地区,植被受到人类干扰影响程度较低,因此植被活动与其他地区相比表现得较强烈。