塔里木河干流土地利用/覆被变化与植被盖度研究

张卫国

(新疆水文水资源局站网处，乌鲁木齐830000)

塔里木河干流土地利用/覆被变化与植被盖度研究

张卫国

(新疆水文水资源局站网处，乌鲁木齐830000)

利用相关资料的遥感数据，对塔里木河干流2005和2010年土地利用类型和归一化植被指数的空间变化特征进行了分析，探究土地利用/覆盖变化对植被盖度变化的影响。结果表明:土地利用类型以其他和草地为主，覆盖率约为65%，2010年相比2005年天然植被减少4.37×104hm2，占总面积的1.04%，耕地的面积增加最多，增幅为21.70%，高覆盖度草地利用类型减少最多，为5.95%，农田的面积的不断扩大是以林地和草地面积减少为代价，说明人类干扰程度不断增强土地利用/覆盖变化和荒漠化有着密切的关系，从植被覆盖度空间情况看，植被覆盖随着离河道距离的增加逐渐降低，植被盖度平均值仅为0.085，极低覆盖度和低覆盖度比重较大，占总面积的90%以上，而中覆盖度和中高覆盖度比重次之，占总面积的4.71%，高覆盖度以农田为主，分布比较集中。各土地利用类型对植被盖度的贡献各异，中高覆盖度和高覆盖度以耕地的贡献最大。

土地利用/覆被变化;NDVI;植被盖度;塔里木河干流

TV213.4

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0 引言

塔里木河位于塔里木盆地腹地，是中国也是世界著名的内陆河，具有自然资源丰富和生态环境脆弱的双重性特征。

随着历史的变迁以及近代人类活动的影响的加剧，尤其是绿洲农业的开发，塔河流域已经发生了巨大的演变，各个水系逐步支解并脱离与干流的联系，水土资源和生物资源不合理地开发利用，导致该流域环境问题日趋严重。

中国的许多学者及时跟踪LUCC研究的国际动向，积极开展LUCC研究，取得了具有中国特色的丰硕成果，也有学者对塔里木河流域LUCC进行了探讨。

植被覆盖度作为水土流失、景观格局等研究的重要影响因子，对生态环境监测保护与可持续发展都有着重要意义。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

塔里木河流域地处我国西部干旱区，流域面积4 195万km2，其中干流由3条支流阿克苏河、和田河、叶尔羌河的汇合口肖夹克起算至台特玛湖，全长1 321 km，流域面积1.76 万 km2［21］。地理位置处于E81°51'～88°30'和 N39°30'～41°35'，塔里木河干流按地貌特点分为3段:

1)从肖夹克至英巴扎为上游，河道长495 km。

2)英巴扎至恰拉为中游，河道长398 km。

3)恰拉以下至台特玛湖为下游，河道长428 km。

塔河干流属大陆性暖温带极端干旱气候，多年平均气温10.7℃，多年平均降水量17.4～42.8 mm，蒸发能力为1 121～1 636 mm，干旱指数为28～80，属极端干旱地区。

该地区植被类型属暖温带稀疏灌木、半灌木未利用地地带，主要建群种有胡杨、柽柳、芦苇、罗布麻和花花柴等。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源及预处理

根据2005年和2010年塔里木河干流地区土地利用现状分类，结合作者研究区域的实际情况和研究目的，将研究区主要划分为12种土地利用类型:其他(沙地等未利用土地)、干流河道、道路、居民点、水库、耕地、滩涂、疏林地、有林地、低覆盖度草地、高覆盖度草地和支流河道。

1.2.2 植被盖度的计算方法

植被覆盖度指植被冠层的垂直投影面积与土壤总面积之比。

利用绿色植物在红光波段和近红外波段反射光谱的明显差异，NDVI增强了对植被的响应能力，常常被用来研究区域和全球植被活动状态的重要指标。

NDVI的值介于－1和1之间，一般认为生长季节NDVI＞0表示有植被覆盖，其值增加表示绿色植被的增加，超过0.5表明植被生长状态好，覆盖密度大［1－2］。

本文以植被指数估算植被盖度，利用归一化植被指数NDVI，又称标准化植被指数，建立了归一化指数定量估计植被盖度模型。

计算公式为:

式中:CH3代表TM影像第三通道的反射值;CH4代表TM影像第四通道的反射值。

利用NDVI计算植被覆盖度的模型在实际应用中是最方便也最普遍的，植被盖度通过其与NDVI植被指数之间的关系得出的公式为:

式中:NDVI为所求像元的归一化植被指数;NDVImin、NDVImax分别为非植被覆盖部分(裸地和未利用地)和植被覆盖部分(林地、草地和耕地)归一化植被指数值的最小值和最大值，由于不可避免存在噪声，NDVImax和NDVImin一般取一定置信度范围内的最大值与最小值，根据野外调查数据，确定NDVImax=0.7，NDVImin=0。

1.2.3 植被盖度等级的划分

根据水利部1996年颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190—96)，将植被盖度分为5级，分类标准如下:

1)Ⅰ级主要是强度沙化土地、裸地或水体。

2)Ⅱ级主要是疏林地、低产草地、荒耕地。

3)Ⅲ级主要是中产草地、低郁闭林地。

4)Ⅳ级主要是滩地、中高产草地、林地。

5)Ⅴ级主要是耕地。

具有标准见表1。

表1 植被覆盖度分类标准

2 结果与分析

2.1 土地利用变化

2005—2010年塔里木河干流区土地利用/覆被变化显著，见表2。研究区的总面积为415.21万hm2。

表2 塔河干流2005—2010年土地利用变化

2005年塔河干流各土地利用类型面积大小顺序依次为:其他＞高覆盖度草地＞低覆盖度草地＞疏林地＞有林地＞耕地＞干流河道＞水库＞支流河道＞滩涂＞居民点＞道路，分别占总面积的55.26%、11.65%、10.22%、7.88%、6.49%、6.48%、0.92%、0.43%、0.31%、0.28%、0.06%和0.04%。

2010年土地利用类型面积大小顺序依次为:其他＞低覆盖度草地＞耕地＞疏林地＞有林地＞干流河道＞水库＞支流河道＞滩涂＞居民点＞道路，分别占总面积的54.88%、10.95%、10.16%、7.88%、7.75%、6.32%、0.92%、0.45%、0.30%、0.27%、0.07%、0.04%。

近5 a间，居优势地位的土地类型仍是沙地等未利用土地，占到了总面积的一半以上。因此，该地区土地变化始终是在荒漠和裸地为基质的基础上发生的。

各土地利用类型间存在着相互转移，其中以高覆盖草地和有林地转化为耕地的绝对量最大，人类活动干扰使未利用土地面积减少［3－6］。

2.2 植被盖度变化

植被指数是遥感监测地面植物覆盖程度的常用指数。其中归一化植被指数是最广泛应用的植被指数，是植物生长状态和植被空间分布密度的指示因子，与植被分布密度呈线性相关。

塔里木河干流2010年植被按上文划定的5种覆盖度类型进行分类的植被盖度。说明了塔里木河植被分布以河流廊道为核心，荒漠河岸植被对水源的依赖性。

由植被盖度图和野外实地调查可以得出，极低覆盖度主要分布在远离河道的荒漠地区，分布范围最广，低覆盖度分布在距离河道较远的区域，主要为草本和灌木类植被，中覆盖度和中高覆盖度分布在离河道较近的区域，主要为荒漠胡杨林地，高覆盖度分布比较集中，对照土地利用类型图可知，主要为耕地［7－9］。

2.3 不同土地利用类型的植被盖度变化

根据植被盖度的划分等级对2010年土地利用类型(主要类型为林地、草地、其他和耕地)进行等级划分，得出塔河干流在2010年不同土地利用类型的植被盖度面积图见图1。

图1 植被覆盖度变化图

塔里木河干流极低覆盖度比重最大，占总面积的64.7%，低覆盖度较大，占23.6%，中覆盖度和高覆盖度比重次之，分别占总面积的4.2%和3.1%，中高覆盖度比重最小，仅占总面积的2.2%。

塔河干流其他类型土地覆盖所占比例最大，占总面积的54.76%，林地、草地和耕地三者约占总面积的42.95%，剩余其他土地利用类型的植被覆盖度覆盖率相对较低［10－11］。

2010年各土地利用类型的5个植被盖度等级面积具有明显差异，Ⅰ级为其他＞草地＞林地，Ⅱ级为草地＞林地＞其他，Ⅲ级为草地＞林地＞其他，Ⅳ级为草地＞林地＞其他，Ⅴ级为耕地＞草地＞林地＞其他。

随着覆盖度的增加，林地呈现先增长后减小的趋势，Ⅱ级林地面积最大，占61.15%;草地与林地变化趋势相同，Ⅱ级草地面积最大，占55.69%;其他类型主要为荒漠等未利用土地，呈现线性的递减的趋势，耕地的覆盖度在研究区最大，从土地利用矢量图可以看出，耕地与Ⅳ级、Ⅴ级的分布范围基本重合，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级的耕地主要原因是耕地内都有一定程度的林木覆盖［12］。

研究区其他土地利用类型主要为荒漠和裸地，Ⅰ级占到96.57%，误差＜5%。如果将Ⅳ级和Ⅴ级耕地作为净耕地，则净耕地系数为0.60，塔河干流净耕地面积19.59×104hm2，与塔里木河流域近期综合治理规划的2005年总灌溉面积干流87 000 hm2相差较大，说明近年来塔河干流人类过度开垦严重。

4 结论

1)土地利用/覆盖变化和荒漠化有着密切的关系，土地覆盖土地变化始终是荒漠和裸地处于基质地位，2010年相比2005年天然植被减少4.37×104hm2，占总面积的1.04%，其中耕地的面积增加最多，增加幅度为21.70%，高覆盖度草地土地利用类型减少的最多，为 5.95%［13］。

随着农田的面积的不断扩大，人类对土地利用的干扰程度不断增强，生态退化趋势较为严重，不稳定性增强。

2)2010年植被NDVI值在－1～0.96之间变化，植被盖度介于0～1之间，平均值为0.085，植被覆盖状况差。

从植被覆盖度空间情况看，塔河干流植被分布以河流廊道为核心，极低覆盖度和低覆盖度比重较大，占总面积的90%以上，而中覆盖度和中高覆盖度比重次之，占总面积的4.71%，高覆盖度以农田为主，分布比较集中［14］。

3)中高覆盖度和高覆盖度以耕地的贡献最大，耕地系数为0.6;草地和林地次之;其他类型覆盖度最小，解译误差 ＜5%［15］。

林地和草地的贡献主要为极低覆盖度和低覆盖度。为维护干旱内陆河流域生态系统的稳定性，尽量减少水土流失等不利因素的影响，保持整个流域的良好植被覆盖状态。

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Study on Land Use/Cover Change and Vegetation Coverage in Tarim River Mainstream

ZHANG Wei-guo
(Internet Department of Xinjing Hydrology and Water Resources Bureau，Urumchi 830000，China)

By using the relevant remote sensing data，land use spatial variation types and normalized difference vegetation index are analyzed in 2005 and 2010 in Tarim River mainstream and the influence of land use/cover change on the vegetation coverage is discussed.The results show that:Land use types are mainly other type and grassland，with coverage rate about 65%.Compared to 2005，the natural vegetation reduces 4.37 ×104hm2in 2010，accounting for 1.04%of the total area.The cultivated land area increased the most，an increase of 21.70%，high coverage grassland utilization types decreased most，5.95%.Expanding farmland area is at the expense of forest and grassland，indicating the increasing human interference;Land use/cover change and desertification has close relationship.Base on the space distribution of vegetation coverage，the vegetation coverage reduces gradually with the distance from the river，with average 0.085 and over 90%the lowest and low vegetation coverage，and middle and middlehigh coverage only account for 4.71%.High coverage is mainly the farmland，the concentrated distribution;the different land use types have the different contribution to vegetation coverage;farmland has the largest contribution for the middle-high coverage and high coverage.

land use;cover change;NDVI;vegetation coverage;Tarim River mainstream

1007－7596(2014)07－0001－04

2014－02－25

张卫国(1966－)，男，河南南阳人，工程师。