劉珞丹,李 晶,柳彩霞,閆蕭蕭

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)科學(xué)院 遙感與數(shù)字地球研究所,北京 100101)

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最核心的組成部分[1]，其覆蓋狀況是一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以分析區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)平衡狀況[2]。植被覆蓋度(Fractional Vegetation Cover,FVC)、歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)是評(píng)價(jià)全球或區(qū)域植被覆蓋狀況和生態(tài)環(huán)境的最佳指示因子[3]，二者呈線(xiàn)性相關(guān)，可反映研究區(qū)內(nèi)植被生長(zhǎng)、覆蓋密度等生態(tài)狀況，因而已被廣泛運(yùn)用于植被的生態(tài)監(jiān)測(cè)分析中[4]。在植被覆蓋影響因素方面，現(xiàn)有研究多從氣候條件[5-6]、地形因子[7-8]、人類(lèi)活動(dòng)[9]等角度進(jìn)行分析。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶是我國(guó)一個(gè)重大的國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展區(qū)域，其橫跨區(qū)域廣，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和巨大發(fā)展?jié)摿?。?xí)近平總書(shū)記多次指出：“要把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護(hù)，不搞大開(kāi)發(fā)”,“要正確把握生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，探索協(xié)同推進(jìn)生態(tài)優(yōu)先和綠色發(fā)展新路子”[10]。當(dāng)前，急需進(jìn)一步摸清長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶自然資源與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，在全面診斷基礎(chǔ)上，明確未來(lái)治理修復(fù)方向和科學(xué)謀劃未來(lái)發(fā)展布局?，F(xiàn)有長(zhǎng)江流域植被變化方面的研究多從其部分區(qū)域的角度(如流域、省份、保護(hù)區(qū)等)來(lái)揭示植被覆蓋度空間分布和變化，驅(qū)動(dòng)力分析也多從氣候、人類(lèi)活動(dòng)等單一角度進(jìn)行分析[11-12]，而從大范圍及多方面綜合評(píng)價(jià)植被覆蓋的研究較少。如韓繼沖等[13]運(yùn)用格網(wǎng)法靜態(tài)分析長(zhǎng)江流域上游植被覆蓋變化對(duì)氣候和地形因子的響應(yīng)；熊俊楠等[14]認(rèn)為云南省NDVI變化狀況總體呈改善趨勢(shì)且與地形因子的相關(guān)性較顯著；祝聰?shù)萚15]主要利用地理探測(cè)器模型對(duì)岷江上游植被覆蓋度進(jìn)行分析，結(jié)果也受到海拔、氣候因子和土壤類(lèi)型的影響；張亮等[16]研究發(fā)現(xiàn)氣溫是長(zhǎng)江流域植被覆蓋度變化中的主要影響因素，人類(lèi)活動(dòng)影響也較為明顯；白淑英等[17]利用GIMMS-NDVI數(shù)據(jù)和氣象站點(diǎn)資料，分析長(zhǎng)江流域植被對(duì)氣候變化響應(yīng)的時(shí)滯效應(yīng)。

基于以上研究，本文主要應(yīng)用GIMMS-NDVI數(shù)據(jù)，采用趨勢(shì)分析、變異系數(shù)、偏相關(guān)性分析等方法從空間大尺度上探討分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2000—2015年植被覆蓋時(shí)空變化動(dòng)態(tài)特征，并從多因素協(xié)同作用的角度綜合分析其與氣候、地形因子等因素的相關(guān)性，以及土地利用類(lèi)型變化與植被變化間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系，以期為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶界于東經(jīng)97°31′—122°12′，北緯35°08′—21°8′，其擁有獨(dú)特的生態(tài)、自然資源和地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)，是人口經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的聚集區(qū)，覆蓋11個(gè)省(市)，面積約205萬(wàn)km2，占全國(guó)總面積的21%，擁有全國(guó)21%的流域面積，人口和經(jīng)濟(jì)總量均超過(guò)全國(guó)的40%。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨中國(guó)東中西三大區(qū)域，西高東低，地貌復(fù)雜，地面高差懸殊，DEM處于-143～6 448 m，區(qū)域內(nèi)大部分以高原、山地、丘陵和盆地為主，氣候多屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，少部分屬于熱帶季風(fēng)氣候；植被類(lèi)型主要以栽培植被、針葉林和灌叢為主；區(qū)域內(nèi)水系湖泊眾多且相互交錯(cuò)影響，區(qū)域內(nèi)國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的數(shù)量多，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)占全國(guó)67.0%[18-19]。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

遙感數(shù)據(jù)采用美國(guó)航空航天局(NASA)全球監(jiān)測(cè)與模型研究組(global inventory modeling and mapping studies，GIMMS)發(fā)布的15 d最大值合成的NOAA/AVHRR NDVI全球數(shù)據(jù)集，空間分辨率為 8 km×8 km。該數(shù)據(jù)集已經(jīng)過(guò)幾何校正，輻射校正和大氣校正等處理，并在全球及區(qū)域植被變化的大尺度動(dòng)態(tài)研究中廣泛使用[20]。本研究采用最大值合成法MVC(Maximum Value Composites)獲取每月NDVI最大值，代表當(dāng)月植被生長(zhǎng)的最佳狀況及其動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)也可以有效減少大氣、視角以及太陽(yáng)高度角的影響[21]。利用ENVI和ArcGIS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括格式和投影轉(zhuǎn)換、圖像拼接、圖像裁剪以及重采樣等，最后得到本研究所需要的空間分辨率為1 km的NDVI數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)月最大NDVI求取平均值得到長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶年NDVI值。

氣象數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn)。本研究采用的是中國(guó)1980年以來(lái)逐年年平均氣溫、年降水量空間插值數(shù)據(jù)集，空間分辨率重采樣為1 km；以及選取了2000年和2015年兩期1 km的土地利用數(shù)據(jù)。土地利用類(lèi)型包括6個(gè)一級(jí)類(lèi)型(耕地、林地、草地、水域、居民地和未利用土地)，25個(gè)二級(jí)類(lèi)型。

2.2 研究方法

2.2.1 空間變化趨勢(shì)分析 趨勢(shì)分析法主要是采用最小二乘法來(lái)逐像元擬合，通過(guò)分析單個(gè)像元上的變化特征來(lái)反映整個(gè)空間上的變化規(guī)律[22]。本研究通過(guò)該方法分析2000—2015年研究區(qū)內(nèi)每個(gè)像元NDVI的年際變化趨勢(shì)。計(jì)算公式為：

(1)

式中:θslope為NDVI變化趨勢(shì)的斜率；n為研究總年數(shù)；NDVIi為第i年的NDVI。當(dāng)θslope>0或<0時(shí),表明NDVI呈增加或下降趨勢(shì),θslope的絕對(duì)值越大,表示植被變化越大。變化趨勢(shì)顯著性檢驗(yàn)采用F檢驗(yàn)[7],顯著性?xún)H代表趨勢(shì)性變化可置信程度的高低,與變化快慢無(wú)關(guān)。計(jì)算公式為:

(2)

綜合θslope和F檢驗(yàn)結(jié)果，將研究區(qū)NDVI變化趨勢(shì)劃分為5個(gè)等級(jí)：顯著減少(-0.055<θslope<-0.009，p<0.01)、輕度減少(-0.009<θslope<0.002，0.010.05)、輕度增加(0.006<θslope<0.012，0.01

2.2.2 波動(dòng)性分析 變異系數(shù)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，可監(jiān)測(cè)一組觀測(cè)數(shù)中各觀測(cè)量的變異程度[15]，本文運(yùn)用該統(tǒng)計(jì)量基于像元尺度對(duì)NDVI在時(shí)間序列上的變異程度進(jìn)行分析，以此來(lái)評(píng)估NDVI隨時(shí)間變化的波動(dòng)性。計(jì)算公式為：

(3)

式中:CV為變異系數(shù)；σ為16 a的NDVI標(biāo)準(zhǔn)差；μ為均值。值越大,表明數(shù)據(jù)變化越劇烈,即波動(dòng)性越大;反之則表明數(shù)據(jù)變化趨于穩(wěn)定即波動(dòng)性小。

2.2.3 偏相關(guān)性分析 偏相關(guān)系數(shù)可用來(lái)表示多個(gè)因素間變化的相關(guān)程度。偏相關(guān)性分析的過(guò)程主要是：當(dāng)3個(gè)變量中有兩個(gè)同時(shí)與另一個(gè)變量都相關(guān)時(shí)，先排除另一個(gè)變量的影響，分析兩個(gè)變量間的相關(guān)程度[6]。本研究基于年尺度分別計(jì)算各像元2000—2015年NDVI與年降水量、年均氣溫的偏相關(guān)系數(shù)，顯著性檢驗(yàn)用T檢驗(yàn)。

先計(jì)算NDVI與氣候因子間的相關(guān)系數(shù)r，公式[23]如下：

(4)

再計(jì)算偏相關(guān)系數(shù)：

(5)

式中:Rabc為保持變量c不變,變量a和b之間的偏相關(guān)系數(shù);rab，rac，rbc分別為變量a,b,c兩兩之間的相關(guān)系數(shù)。Rabc為正(負(fù)),表示兩個(gè)變量之間呈正(負(fù))偏相關(guān)且絕對(duì)值越大,兩者偏相關(guān)性就越大。本研究中變量a,b,c分別為NDVI、氣溫和降水。

T檢驗(yàn)[24]計(jì)算公式：

(6)

式中：r為相關(guān)系數(shù)；f為自由度。根據(jù)求得的R結(jié)果與T檢驗(yàn)結(jié)果分別將氣溫和降水兩個(gè)因子的偏相關(guān)性分為5個(gè)等級(jí)：顯著正偏相關(guān)、弱顯著正偏相關(guān)、無(wú)顯著偏相關(guān)、弱顯著負(fù)偏相關(guān)和顯著負(fù)偏相關(guān)。

2.2.4 地形因子提取 為進(jìn)一步分析研究區(qū)NDVI變化對(duì)地形因子的響應(yīng)，本研究選取海拔、坡度、坡向3個(gè)地形因子并進(jìn)行等級(jí)劃分。其中，研究區(qū)高程范圍為-181～6 511 m，在李炳元等[25]提出的分級(jí)指標(biāo)基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況及相關(guān)研究[12,14]，將高程劃分為10個(gè)等級(jí)；研究區(qū)坡度范圍為0°～81°，根據(jù)實(shí)際情況及相關(guān)研究[12,26]，坡度在35°以下的以5°為間隔劃分，大于35°的分為兩級(jí)，共分為9個(gè)等級(jí)；坡向上，依據(jù)相關(guān)研究[26-27]分為9個(gè)坡向帶：平地(-1)、正北(337.5°～360°和0°～22.5°)、東北(22.5°～67.5°)、正東(67.5°～112.5°)、東南(112.5°～157.5°)、正南(157.5°～202.5°)、西南(202.5°～247.5°)、正西(247.5°～292.5°)和西北(292.5°～337.5°)。分級(jí)及面積占比見(jiàn)表1。

表1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地形因子分級(jí)及面積占比統(tǒng)計(jì)

2.2.5 土地利用變化 本研究在ArcGIS平臺(tái)支持下，對(duì)2000年和2015年兩期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，分析其空間分布特征，并計(jì)算面積轉(zhuǎn)移矩陣分析土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變情況。另外將NDVI變化趨勢(shì)重分類(lèi)為3類(lèi)：減少、穩(wěn)定和增加，利用空間疊置分析功能，將其與兩期土地利用類(lèi)型圖進(jìn)行疊加，分析土地利用類(lèi)型變化與NDVI變化間的空間動(dòng)態(tài)分布特征。另外將土地利用轉(zhuǎn)化面積在500 km2以上的變化類(lèi)型作為主要類(lèi)型提取出來(lái)，統(tǒng)計(jì)不同NDVI變化趨勢(shì)范圍內(nèi)主要土地利用變化類(lèi)型的面積，了解主要土地利用變化對(duì)植被的動(dòng)態(tài)影響，進(jìn)一步分析土地利用變化與植被動(dòng)態(tài)變化間的響應(yīng)關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被NDVI時(shí)間動(dòng)態(tài)特征

本研究逐像元計(jì)算并統(tǒng)計(jì)了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全區(qū)域和各省份的16 a每年NDVI的平均值，從而反映研究區(qū)年內(nèi)植被的平均狀況，年際曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖1。除上海市年均NDVI值是處于下降趨勢(shì)外，其他省市NDVI值變化趨勢(shì)和全區(qū)域基本保持一致。整體上16 a來(lái)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶年均NDVI值平穩(wěn)分布在0.65～0.82，年增長(zhǎng)率為0.44%；其中，2000—2010年，年均NDVI先以1.2%的速率增加，后以0.26%緩慢增加；2011年由于長(zhǎng)江流域發(fā)生大洪水導(dǎo)致NDVI有所下降；2011—2015年研究區(qū)NDVI值又以每年0.84%的速率增加。上海市年均NDVI以0.39%的速率在減少，值在0.532～0.620變化，最大值在2000年(值為0.62)，最低值出現(xiàn)在2009年(值為0.532)?？傮w上研究區(qū)植被覆蓋變化趨勢(shì)是緩慢增加的。

圖1 2000-2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶年均NDVI值變化情況

3.2 植被NDVI空間分布及動(dòng)態(tài)特征

3.2.1 空間變化趨勢(shì) 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶植被的空間變化趨勢(shì)分析結(jié)果見(jiàn)附圖8，θ值變化范圍為-0.055～0.078，正值表示呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，負(fù)值表示呈減少趨勢(shì)。研究區(qū)NDVI不同變化趨勢(shì)類(lèi)型統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

從附圖8中可以看出，研究區(qū)NDVI變化趨勢(shì)存在明顯的空間差異性，主要表現(xiàn)為：大部分地區(qū)以無(wú)明顯變化和增加為主，減少的區(qū)域主要分布在東部(上海)、長(zhǎng)江下游及四川盆地部分區(qū)域。由表2可知，總體上長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶植被的變化趨勢(shì)以無(wú)明顯變化、輕度增加為主，面積占比共約78.99%。從不同變化程度來(lái)看，輕度增加的約占總面積的38.25%，主要分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的中西部，包括重慶市和貴州省的大部分區(qū)域、湖南和湖北省的西部，分析原因主要是該區(qū)域內(nèi)采取了相應(yīng)的植被恢復(fù)和保護(hù)措施[16]；輕度減少的面積占比約14.06%，主要分布在四川盆地以及研究區(qū)東部省份內(nèi)的流域附近；顯著減少的集中分布在上海市及江蘇省的東南部，占比約3.05%?？傮w上NDVI呈增加趨勢(shì)的面積比例約是減少的2.5倍，說(shuō)明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶在近16 a來(lái)植被狀況在以改善為主，且改善較為顯著。

表2 2000-2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶NDVI變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)

3.2.2 空間波動(dòng)性 由附圖9可知，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2000—2015年NDVI變異系數(shù)介于0～3.789，平均變異系數(shù)為6.89%，表明該區(qū)域植被覆蓋變化的空間差異性較明顯，且16 a間整體波動(dòng)情況較為穩(wěn)定。整體表現(xiàn)為長(zhǎng)江下游流域附近波動(dòng)較高，四川西南部次之，其他地區(qū)較穩(wěn)定的空間分布格局。統(tǒng)計(jì)分析各階段內(nèi)的像元個(gè)數(shù)可得(表3)，變異系數(shù)主要是在0～0.312變化，面積占全區(qū)域的98.99%，分布在中部城市、云南西南部及東部浙江與安徽、江西的交界處；其次波動(dòng)變化較平穩(wěn)的分布在四川南部、云南省東部及東部城市地區(qū)，變化范圍為0.312～0.743，面積占比0.82%；最不穩(wěn)定的是四川省川西山地內(nèi)部分區(qū)域以及長(zhǎng)江下游流域附近?？傮w上，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶植被覆蓋的波動(dòng)性還是較穩(wěn)定。

表3 2000-2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶NDVI變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.2.3 對(duì)地形因子的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 將重分類(lèi)為3類(lèi)后的NDVI變化趨勢(shì)與得到的地形專(zhuān)題圖進(jìn)行疊加，統(tǒng)計(jì)3個(gè)地形因子各等級(jí)內(nèi)對(duì)應(yīng)的不同NDVI變化類(lèi)型的面積，生成的直方圖見(jiàn)圖2—4。

圖2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶不同高程等級(jí)內(nèi)NDVI變化趨勢(shì)所占面積

(1)高程。在海拔<200 m的區(qū)域內(nèi)，NDVI呈減少趨勢(shì)所占面積最大，約168 217 km2；500～1 000 m內(nèi)，NDVI呈增加趨勢(shì)的面積最大，約為164 857 km2。一方面是因?yàn)樵摲秶鷥?nèi)自然條件相比其他范圍都較適合植被的生長(zhǎng)，但人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被的影響也較大(<500 m)，另一方面是“退耕還林還草”、“天然林保護(hù)”等重大生態(tài)項(xiàng)目的建設(shè)，對(duì)植被增長(zhǎng)也起到了促進(jìn)作用[28](500～2 500 m)。在>3000 m海拔梯度內(nèi)，NDVI呈增加、減少趨勢(shì)的面積基本持平，該區(qū)域主要集中分布在四川省西南部和云南省的西部，主要是自然災(zāi)害導(dǎo)致了植被的退化，并且溫度和降水條件對(duì)植被的生長(zhǎng)起到了一定的抑制作用[29]。

(2)坡度。從不同坡度看，植被呈減少趨勢(shì)在0°～5°區(qū)域內(nèi)面積達(dá)到最大，主要是因?yàn)樵搮^(qū)域受人類(lèi)活動(dòng)的影響較大；隨著坡度的升高，植被呈減少趨勢(shì)的面積明顯下降，主要是因?yàn)槿祟?lèi)活動(dòng)的干預(yù)影響變小，且多受到自然災(zāi)害的影響[11]。5°～30°范圍內(nèi)植被呈增加趨勢(shì)所占的面積大，原因是退耕還林、天然林保護(hù)等生態(tài)項(xiàng)目起到了較好的效果。

圖3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶不同坡度等級(jí)內(nèi)NDVI變化趨勢(shì)所占面積

(3)坡向。由圖4可知，除平地外，不同坡向上的NDVI變化表現(xiàn)明顯且呈現(xiàn)保持一致的特征，主要以無(wú)變化和增加為主，另外NDVI無(wú)變化和增加的面積均約是減少的2.5倍，說(shuō)明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶在不同坡向上總體植被覆蓋狀況處于增加趨勢(shì)，該結(jié)果與前面的研究結(jié)果相一致。綜合來(lái)看，研究區(qū)內(nèi)不同坡向?qū)χ脖坏膭?dòng)態(tài)變化影響為較不明顯。

圖4 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶不同坡向范圍內(nèi)NDVI變化趨勢(shì)所占面積

3.3 多因素作用分析

3.3.1 植被與氣候因子 附圖10是2000—2015年研究區(qū)NDVI與年均氣溫和年降水量之間的偏相關(guān)系數(shù)空間分布圖，從附圖10可看出，NDVI變化與氣溫和降水的偏相關(guān)性呈現(xiàn)的是正負(fù)并存，呈正偏相關(guān)的區(qū)域分別占總面積的44.16%，28.21%，平均偏相關(guān)系數(shù)分別為：0.094，-0.004，表明16 a來(lái)研究區(qū)NDVI與溫度的偏相關(guān)性較降水高。與氣溫的相關(guān)性分析中，呈正偏相關(guān)性的面積約897 911 km2，主要分布在研究區(qū)南部貴、湘、贛3省份的大部分區(qū)域，可能由于該區(qū)域降水量相對(duì)較多，溫度的升高對(duì)植被生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用；呈負(fù)偏相關(guān)性的區(qū)域主要分布在浙江省、貴州遵義市及四川省西北部(占比28.82%)。與降水的相關(guān)性分析中，正、負(fù)偏相關(guān)性的面積占比較為均衡(分別為28.21%，26.82%)，其中呈正偏相關(guān)性的區(qū)域主要分布在皖、浙、贛3省的交界處以及四川盆地平原丘陵區(qū)，但該區(qū)域NDVI與溫度的偏相關(guān)程度較降水高即更容易受氣溫的影響，分析原因可能是3個(gè)省份的城鎮(zhèn)化程度較高，人類(lèi)活動(dòng)較為頻繁以及平原丘陵區(qū)的用地類(lèi)型主要為栽培植被，植被覆蓋多受氣溫的影響[13]；呈負(fù)偏相關(guān)性的區(qū)域主要分布在滇西和滇西南、四川西南部及江蘇東北部，分析原因可能是過(guò)多的降水降低了植被的光合作用，進(jìn)而對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響[30]。

3.3.2 植被與土地利用變化 本研究基于2000年、2015年研究區(qū)兩期土地利用數(shù)據(jù)計(jì)算其轉(zhuǎn)移矩陣，并結(jié)合土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變情況(附圖11)來(lái)分析近16 a研究區(qū)植被變化的原因；另外通過(guò)空間疊加進(jìn)一步分析土地利用變化與植被動(dòng)態(tài)變化間的響應(yīng)關(guān)系(表4)。

表4 不同NDVI變化類(lèi)型內(nèi)主要土地利用類(lèi)型變化

(1)土地利用類(lèi)型變化特征?？傮w上，研究區(qū)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換主要以無(wú)變化為主，面積約占總面積的97.74%，居民地和水域的面積呈增加的趨勢(shì)，耕地呈減少的趨勢(shì)，林地和草地的面積基本保持不變。具體地，結(jié)合轉(zhuǎn)移矩陣及附圖11可看出，轉(zhuǎn)為居民地的變化面積約21 486.32 km2，主要分布在研究區(qū)內(nèi)各省份的省會(huì)區(qū)域，變化較為明顯的是江蘇省南部、浙江北部、上海市及四川省內(nèi)平原丘陵區(qū)，這是研究區(qū)部分植被覆蓋降低的重要因素；水域凈增加的面積約2 629.16 km2，原因可能與三峽工程及水土保持生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施有關(guān)[31]；耕地凈減少面積約19 896.71 km2，其中有1 827.66 km2轉(zhuǎn)為林/草地，15 890.74 km2轉(zhuǎn)為居民地；轉(zhuǎn)為林/草地的面積總約12 844.09 km2，轉(zhuǎn)為林地的分布在研究區(qū)內(nèi)每個(gè)省份，但重慶和貴州省變化較為明顯，轉(zhuǎn)為草地的主要分布在云、貴、川和渝4省，這些與退耕還林(草)工程的實(shí)施息息相關(guān)。

(2)不同植被變化區(qū)域內(nèi)的主要土地利用類(lèi)型變化情況。本研究主要分析了NDVI處于減少和增加趨勢(shì)的區(qū)域內(nèi)的主要土地利用類(lèi)型變化情況(剔除地類(lèi)無(wú)變化的情況，且只考慮變化面積在500 km2以上的主要土地類(lèi)型變化)。由表4可以看出，植被覆蓋處于減少趨勢(shì)的區(qū)域內(nèi)，地類(lèi)轉(zhuǎn)換面積最大的是耕地轉(zhuǎn)為居民地(在主要土地利用類(lèi)型變化中的占比約76.83%)，林地轉(zhuǎn)為耕地和居民地的面積共約2 415.44 km2，其中耕地轉(zhuǎn)為林地的面積約998.34 km2。植被處于增加趨勢(shì)的區(qū)域內(nèi)，林地和草地間的轉(zhuǎn)換以及耕地轉(zhuǎn)為林地/草地的面積總占比約60.93%(在主要土地利用類(lèi)型變化中)，林地/草地轉(zhuǎn)為其他的面積約2 265.69 km2。居民地用地的增加是NDVI減少的主要原因，退耕還林(草)、天然防護(hù)林工程等生態(tài)工程造成的土地類(lèi)型變化是NDVI變化的重要因素。

4 討 論

植被覆蓋變化是氣候、地形、人為等多種因素共同作用的結(jié)果。地形因子主要通過(guò)影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、溫度、降水和土壤等條件進(jìn)而影響植被的生長(zhǎng)及空間分布，它在一定程度上也限制人類(lèi)活動(dòng)方式和強(qiáng)度[12]。土地利用類(lèi)型變化作為植被受人為因素影響而變化最直接的體現(xiàn)，它對(duì)其影響主要表現(xiàn)在前期短時(shí)的人為干擾和后期較長(zhǎng)時(shí)的用地功能變化[28,32]。研究結(jié)果表明，16 a來(lái)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶植被覆蓋呈緩慢增加的趨勢(shì)，與氣候因子的偏相關(guān)性均存在正負(fù)并存的現(xiàn)象，但研究區(qū)NDVI與溫度的偏相關(guān)性較降水高，土地利用變化對(duì)植被覆蓋的影響具有空間差異性。在低海拔區(qū)域，城鎮(zhèn)化水平較高，人類(lèi)活動(dòng)較頻繁且植被類(lèi)型主要是農(nóng)作物，此時(shí)植被主要受氣溫的影響，居民地的增加是植被減少的主要原因；在500～2 500 m海拔內(nèi)，“退耕還林還草”、“天然林保護(hù)”等重大生態(tài)項(xiàng)目的建設(shè)，對(duì)植被增長(zhǎng)起到了促進(jìn)作用，這也是研究區(qū)NDVI增加的重要因素；>3 000 m區(qū)域內(nèi)，自然災(zāi)害的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致植被減少，并且溫度和降水對(duì)植被的生長(zhǎng)起到了一定的抑制作用(如四川省西南部和云南省的西部)；在降水量較為豐沛區(qū)域(如貴、湘、贛3省份)，溫度的升高對(duì)植被生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

5 結(jié) 論

(1)16 a來(lái)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶植被覆蓋整體較高(0.62～0.82)，呈中部高、東西部較低的空間分布格局。2000—2010年，年均NDVI先以1.2%的速率增加，后以0.26%緩慢增加；2011—2015年以0.84%/a的速率增加。上海市16 a來(lái)植被覆蓋呈小幅減少的趨勢(shì)(0.4%/16 a)，區(qū)域內(nèi)其他省市植被變化趨勢(shì)和全區(qū)域基本保持一致。

(2)研究區(qū)16 a內(nèi)植被覆蓋變化以無(wú)明顯變化、輕度增加為主(面積占比78.99%)，顯著減少的區(qū)域分布在上海市及江蘇省的東南部，整體上呈增加趨勢(shì)的面積約是減少趨勢(shì)的2.5倍。植被覆蓋整體波動(dòng)情況較穩(wěn)定且平均變異系數(shù)為6.89%。

(3)研究區(qū)NDVI與溫度的偏相關(guān)性較降水高；與氣溫呈負(fù)偏相關(guān)性的區(qū)域主要分布在浙江省及四川省西北部；與降水呈負(fù)偏相關(guān)性的主要分布在云南省的滇西和滇西南、四川省西南部；皖、浙、贛3省交界處及四川盆地平原丘陵區(qū)的植被與氣溫和降水均存在正相關(guān)，但與降水的偏相關(guān)程度要低于氣溫。

(4)NDVI呈增加趨勢(shì)所占面積最大的主要分布在海拔500～1 000 m、坡度0°～5°，該范圍雖是人類(lèi)活動(dòng)集中區(qū)，但國(guó)家重大生態(tài)項(xiàng)目的建設(shè)也起到了很好的效果；坡向?qū)χ脖粍?dòng)態(tài)變化的影響較小。

本研究主要從行政區(qū)角度分析了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的植被覆蓋變化情況，可供決策參考，但今后仍有必要從區(qū)域內(nèi)的各個(gè)流域角度進(jìn)行分析。另外沒(méi)有進(jìn)行氣候因子對(duì)植被影響的滯后性分析，同時(shí)也未考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子等條件，這也將是本研究下一步工作的重點(diǎn)和亟待解決的問(wèn)題。