巢世軍等

摘要 隨著全球氣候變化和人類活動干擾加劇，流域生態(tài)環(huán)境遭到破壞，導致經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護之間的不平衡。青海省扎曲流域，具有國家級的生態(tài)地位優(yōu)勢，直接關乎瀾滄江中下游地區(qū)的生態(tài)安危、生產(chǎn)發(fā)展、社會經(jīng)濟實力及人們的生活質(zhì)量。扎曲流經(jīng)玉樹州囊謙縣，以囊謙縣為研究區(qū)，運用遙感手段，對研究區(qū)2001～2011年的植被指數(shù)（NDVI）和植被凈第一性生產(chǎn)力（NPP）的變化情況進行了研究。結果表明，研究區(qū)內(nèi)陸地植被生態(tài)系統(tǒng)11年（2001～2011年）來保持著持續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)，但是這種穩(wěn)定卻容易受到土地利用類型的改變而發(fā)生劇烈的變動。

關鍵詞 流域；生態(tài)環(huán)境；植被；NDVI；NPP

中圖分類號 S181.3；X196 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）03-00864-03

Abstract With global climate change and increased human disturbance， destruction of the basin ecological environment， resulting imbalance between economic development and ecological protection. Zhaqu basin in Qinghai Province has the status of a national ecological advantage， directly related to the ecological safety of the Lancang River region， production development， socio-economic strength and people's quality of life. Zhaqu is through Nangqian County， Yushu Prefecture. Taking Nangqian as the study area， using remote sensing method， the changes of vegetation index （NDVI） and vegetation net primary productivity （NPP） in the study area from 2001 to 2011 were studied. The results showed that terrestrial ecosystems within the study area for 11 years （2001 to 2011） maintained a continuous steady state， but this stability was vulnerable to change in land use types dramatic changes.

Key words Basin； Ecological environment； Vegetation； NDVI； NPP

流域生態(tài)系統(tǒng)是由社會-經(jīng)濟-自然生態(tài)系統(tǒng)組成的巨型復合生態(tài)系統(tǒng)，由于地域分布差異，各子生態(tài)系統(tǒng)的大小、形狀、數(shù)量、類型、構型也存在不同，這些都將影響流域能量流動、物質(zhì)輸送和物種變化。流域生態(tài)系統(tǒng)為人類提供各種服務：以豐富的水資源哺育人類、灌溉農(nóng)田、凈化環(huán)境，以廣闊的水域維持生物多樣性，以干、支流為聯(lián)系紐帶溝通全流域，以蘊藏的巨大水能為流域經(jīng)濟發(fā)展提供動力。然而，隨著全球氣候變化和人類活動干擾加劇，流域土地利用/覆蓋發(fā)生變化，自然生態(tài)環(huán)境遭到破壞，水土流失加劇，生物多樣性降低，水體污染和富營養(yǎng)化問題越來越突出，已嚴重影響到流域生態(tài)系統(tǒng)服務，導致經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護之間的不平衡[1]。因此，對流域生態(tài)環(huán)境變化的研究可以為流域管理提供科學依據(jù)，有助于協(xié)調(diào)社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護，為解決各類開發(fā)活動引起的資源沖突和生態(tài)環(huán)境問題提供參考。

青海省扎曲流域流經(jīng)囊謙縣，具有國家級的生態(tài)地位優(yōu)勢，直接關乎瀾滄江中下游地區(qū)的生態(tài)安危、生產(chǎn)發(fā)展、社會經(jīng)濟實力及人們的生活質(zhì)量，對當?shù)亟?jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展起到非常關鍵的作用。為此，筆者以囊謙縣境內(nèi)扎曲流域為研究區(qū)，從植被和土壤兩個方面對扎曲流域的生態(tài)環(huán)境變化進行了研究。

1 研究區(qū)概況

扎曲是瀾滄江干流在青海省境內(nèi)的名稱，是湄公河-瀾滄江水系的主干流和河源，發(fā)源于玉樹藏族自治州雜多縣西北，唐古拉山北麓的查加日瑪西4 000 m的高地，河源海拔 5 388 m。河水自西北流向東南，流經(jīng)囊謙縣境后出青海省進入西藏自治區(qū)，支流延伸至玉樹縣，如圖1所示。根據(jù)囊謙縣氣象站1971～2000年30年資料統(tǒng)計，囊謙縣多年平均氣溫4.1 ℃，極端最低氣溫-25.8 ℃，極端最高氣溫28.7 ℃，1月平均氣溫-6.5 ℃，7月平均氣溫13.2 ℃。降水量多集中在6～9月份，期間降水約占全年降水總量的70%，多年平均降雨量526.4 mm，多年平均蒸發(fā)量1 606.4 mm，最大風速15.7 m/s。

草地生態(tài)系統(tǒng)是研究區(qū)最主要的生態(tài)系統(tǒng)類型。根據(jù)草地資源調(diào)查，不完全統(tǒng)計，囊謙縣草地植被分屬60科305屬1 100種，其中禾本科植物34屬115種；莎草科植物5屬39種；豆科植物11屬45種；雜類草57科255屬901種；雜類草以菊科、蓼科和薔薇科為主；可食牧草587種，占調(diào)查植物種總數(shù)的53%；另外，該區(qū)域藥用植物400余種，冬蟲夏草價值較高。

2 植被指數(shù)（NDVI）研究

2.1 數(shù)據(jù)介紹

NDVI可以簡單地理解為近紅外波段和可見光波段數(shù)值之差和這兩個波段值之和的比值[2]。主要反映了植被在可見光、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標，且隨著時間的變化與植被及作物的物候信息呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。NDVI時間序列是研究作物植被變化的重要因子，呈現(xiàn)明顯周期性和動態(tài)連續(xù)性，選取以旬或月時間間隔的NDVI，從時間曲線上能直觀地看出植被的季節(jié)性變化規(guī)律以及空間分布變化情況[3-5]，因此通過對MODIS時序植被指數(shù)進行分析可以實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)植被空間、時間變化的比較和植被的動態(tài)檢測。遙感數(shù)據(jù)因遙感平臺、傳感器、遙感方式的不同，使遙感信息具有多源性。MODIS植被指數(shù)產(chǎn)品包括：分辨率為250 m的NDVI、EVI（8、16日及月度產(chǎn)品）；分辨率為1 km的NDVI、EVI（8、16日和月度產(chǎn)品）；分辨率為250 km的NDVI、EVI（8、16日和月度產(chǎn)品）。

該研究的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)取自美國NASA全球數(shù)據(jù)中心每16 d合成的MOD13Q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品[6]，空間分辨率為250 m，時間跨度為2001～2011年，每年23景數(shù)據(jù)，總計253景數(shù)據(jù)。

3 植被凈第一性生產(chǎn)力（NPP）研究

3.1 數(shù)據(jù)介紹 NPP是指綠色植物在單位面積、單位時間內(nèi)所累積的有機物數(shù)量，是由光合作用所產(chǎn)生的有機質(zhì)總量中扣除自養(yǎng)呼吸后的剩余部分[8]。它直接反映植被群落在自然環(huán)境條件下的生產(chǎn)能力，也是生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價的重要參數(shù)，反映了區(qū)域地理環(huán)境下的生態(tài)活性。利用計算機模型估算陸地植被的凈第一性生產(chǎn)力是一種重要而又被廣泛接受的研究方法。植被凈第一性生產(chǎn)力的估算模型主要可以概括為3類，分別為統(tǒng)計模型（Statistical model）、參數(shù)模型（Parameter model）和過程模型（Process-based model）[9]。

該研究NPP數(shù)據(jù)取自NASA全球數(shù)據(jù)中心8 d合成全球1 km NPP數(shù)據(jù)，它是MODIS數(shù)據(jù)生成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)[6]?；谶^程模型（BEPS模型）而生成的全球標準產(chǎn)品數(shù)據(jù)MOD17A3，數(shù)據(jù)自2001年1月～2011年12月，每年46景數(shù)據(jù)，11年共506景數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

以2001年46景NPP數(shù)據(jù)作為基準年數(shù)據(jù)進行分析，提取每個月的NPP平均值作折線圖（圖5）。結果表明，囊謙地區(qū)凈第一性生產(chǎn)力在7月達到最大值，表明NPP與NDVI在區(qū)域植被研究上具有一致的規(guī)律性。

4 結論與建議

綜合MODIS-NDVI和MODIS-NPP定量分析表明，囊謙地區(qū)的陸地植被生態(tài)系統(tǒng)11年（2001～2011年）來保持著持續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)，但是這種穩(wěn)定卻容易受到土地利用類型的改變而發(fā)生劇烈的變動。

總地來說，囊謙地區(qū)生態(tài)較為脆弱，亟待采取合理措施進行生態(tài)補救，確保扎曲流域生態(tài)健康發(fā)展。針對此情況，提出以下建議：①在監(jiān)管方面，制定相應的環(huán)境管理辦法，成立環(huán)保管理機構；②在教育方面，加強人們環(huán)保意識的宣教工作；③在措施方面，做好水土流失防護，最大限度地減輕人類活動對動植物的影響，禁止對水體污染，減免對水生生物的影響，人類活動會造成植被破壞，因此要及時依據(jù)植被生態(tài)演替的基本規(guī)律采取植被恢復措施等。

參考文獻

[1] 陳能汪，王龍劍，魯婷.流域生態(tài)系統(tǒng)服務研究進展與展望[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2012，28（2）：113-119.

[2] 徐超，朱秀芳，潘耀忠，等.基于NDII及NDVI提取水稻信息的對比研究[J].地理與地理信息科學，2008，24（5）：44-46.

[3] 毛飛，孫涵，張艷紅，等.近20年藏北草地地表參數(shù)動態(tài)變化研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2008，24（4）：166-172.

[4] 張宏斌.基于多源遙感數(shù)據(jù)的草原植被狀況變化及其驅動力研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2007.

[5] 王晨軼，李秀芬，紀仰慧.黑龍江省植被長勢遙感監(jiān)測解析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（1）：582-584.

[6] MODIS homepage[EB/OL].http：//modis.gsfc.nasa.gov.

[7] 劉蕾，劉建軍，朱海涌.2001～2007年天山南坡中段不同植被類型NDVI變化分析——以新疆和靜縣為例[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2008，24（5）：69-74.

[8] 陳利軍，劉高煥，勵惠國.中國植被凈第一性生產(chǎn)力遙感動態(tài)監(jiān)測[J].遙感學報，2002，6（2）：129-135.

[9] 樸世龍，方精云，郭慶華.利用CASA模型估算我國植被凈第一性生產(chǎn)力[J].植物生態(tài)學報，2001，25（5）：603-608.