近30年来秦岭南北坡植被指数时空差异及其对区域气候的响应

近30年来秦岭南北坡植被指数时空差异及其对区域气候的响应

秦岭作为亚洲东部最高的山地,是我国重要的气候和生物地理分界线,同时又是南水北调中线的主要水源地。本文利用1981年7月-2003年12月的GIMMS、1998年4月-2007年10月的SPOT VEGETATION (SPOT VGT)数据和气候资料等,研究秦岭南北坡地区的植被指数及其对气候变化的响应,不仅可以揭示全球变暖大趋势下秦岭南北坡地区森林生态系统的响应程度,而且为本地区生物多样性保护和水源地保护提供理论支撑。其主要研究结果和进展如下： (1)秦岭南北坡地区植被指数(NDVI)的时空变化特征 季变化特征。近30年来,秦岭南北坡地区NDVI的季平均值均随时间呈波动变化,且具有相似的变化趋势；春季和秋季秦岭南北坡地区的NDVI逐年增加,而夏季和冬季的NDVI却随时间呈降低趋势；秦岭南北坡地区植被指数差异形成主要在夏季,夏季秦岭南坡地区的NDVI值比秦岭北坡地区高0.1左右,其他季节差异不显著。 年变化特征。秦岭南北坡地区植被指数的年平均值均随时间呈微弱的降低趋势,且秦岭北坡地区降低速度大于秦岭南坡地区。1998年以前,两地区的植被指数总体比较稳定；自1998年起,植被指数波动较大,于2000年出现了最低值。且秦岭南北坡地区NDVI的年均值差异逐渐增大。 年最大NDVI变化特征。秦岭北坡地区年最大NDVI达显著减少的像元数占总像元数的49.6%,而南坡地区占55.9%。达显著增加的像元数北坡地区显著多于南坡地区。 (2)秦岭南北坡地区植被指数对气候变化的响应 近30年来,秦岭南北坡地区的气候变化具有趋同性,表现出气候暖干化特征。1998年以前,秦岭南北两地区春夏两季的NDVI与温度显著相关,且秦岭南坡地区温度对植被指数的影响存在滞后现象(滞后1个月)。1998年以后,除秦岭北坡地区的冬季以外,两地区年、季平均NDVI与温度的相关性不显著。秦岭北坡地区冬季NDVI与温度的相关系数高达0.75(P<0.05),表明秦岭北坡地区的植被更多地受气温变化的影响,在全球变暖大趋势下,秦岭北坡地区植被可能更为敏感,是区域生态响应的一个重要信号。 由于两地区降水均相对比较丰富,降水量对植被生长的影响小于温度。 (3)近10年来秦岭南坡地区植被指数对温度变化的响应 近10年来,秦岭南坡地区植被指数增加的面积总体大于减小的面积,但植被指数减小的区域占总面积的15%以上,主要集中在植被类型以亚热带灌丛、草丛为主的地区,草灌丛是秦岭南坡退化最严重的植被类型；即使在植被覆盖度最高的地区,部分地区也可能存在潜在退化的危险。 秦岭南坡年最大NDVI值与前一年8月至当年7月平均温度显著相关,从北往南,相关性从显著正相关到不显著的正相关,再过渡到显著的负相关。研究表明该地区存在两个温度界限,当前一年8月至当年7月平均温度低于13.0±0.2℃时,其与年最大NDVI呈显著的正相关,而高于14.4±0.2℃时则呈显著的负相关,即当温度超过14.4±0.2℃时,温度的升高可能会抑制当地植被的生长,从而导致该地区年最大NDVI降低。尤以南坡南端的人为耕作区更为敏感,因此加大南部草灌丛的保护力度,继续积极开展退耕还林还草是防止该地区植被退化,保持秦岭生态系统平衡的重要措施。