西南地区植被覆盖变化及其与气候因子的关系

荣欣　杨瑞瑞

摘 要：基于2005-2015年16d合成的MODIS植被指数数据集以及西南地区121个气象站点月平均气温和降水数据，进行趋势分析和相关分析，探讨西南地区植被覆盖动态变化特征及其与气候因子的响应机制。结果表明：近11年西南地区归一化植被指数总体呈显著增加趋势，但存在显著的空间差异性，植被改善的区域面积大于退化面积；温度是影响西南地区归一化植被指数变化的最主要因素，降雨次之。

关键词：西南地区；NDVI；气候因子；相关分析

植被是生态系统中重要的物质基础，气候变化对植被的生长产生显著作用，同时植被又对气候变化产生反馈作用。归一化植被指数（NDVI）是植被生长状态和植被覆盖度的最佳指示因子，对环境变化十分敏感[1]。随着人类活动的加剧以及气候的变迁，生态环境日趋恶化，植被遭到严重破坏，严重制约了生态系统的服务功能，而且直接威胁到国家的生态安全和经济可持续发展。探究植被动态变化趋势及其影响因子，是实现自然和人类社会和谐发展的迫切需要和人类关注的热点问题[2]。西南地区是我国第二大天然林区，植被类型多样，加之其独特的地理位置、复杂地形及气候条件形成了该地区独特的高原生态系统，其植被资源的变化和发展对西南地区的发展至关重要。本文基于分辨率较高、时间序列较长的MODIS NDVI及气候数据，分析西南地区植被覆盖变化及其与气候因子的关系，以期为西南地区生态建设、环境保护和城市可持续发展提供数据支持。

1 研究区概况

西南地区位于20°54-34°19N、91°21-112°04E之间，东临中南地区，北依西北地区，行政区包括云南、贵州、广西、四川和重庆五省（市、区），地貌单元包括若尔盖高原、横断山区、四川盆地、云贵高原和广西丘陵。该区植被类型多样，地形结构复杂，地处中国地势第一级阶梯与第三级阶梯的过渡区域，也是我国生态过渡的重要地带。区内气候类型多样，以亚热带和温带气候为主，垂直气候差异显著。西南地区是中国植物种类最丰富的区域，也是珠江、长江的发源地和流经地，其生态保护对于下游生态安全具有重要作用。

2 数据来源及预处理

NDVI数据来源美国NASA发布的MODIS13Q1数据集，空间分辨率为250m，时间分辨率为16d，借助MRT工具对数据进行投影转换、拼接等预处理，然后采用MVC方法得到研究时段生长季逐年NDVI均值。结合土地覆盖类型，剔除冰雪覆盖及戈壁沙漠地区，获得更为准确的植被变化监测数据。气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网（http：//cdc.cma.gov.cn），选用西南地区2005-2015年的121个国家基础气象站点的年平均温度和降水量数据。在ArcGIS软件中应用克里金插值法对气温和降水数据进行空间插值处理。

3 研究方法

3.1 趋势分析

通过变化斜率模拟每个栅格的变化趋势，从而反映不同时间序列中植被覆盖变化的空间分布特征[3]。利用每年的NDVI均值通过回归分析公式来计算研究区逐个像元的变化斜率，斜率为正说明随时间变化植被呈增加趋势，斜率为负则呈减少趋势。

3.2 相关分析

在实际地理系统中影响要素因子较多，一个要素的变化必然会引起其他各要素的变化，因此研究某一要素对另一要素的影响时可采用简单相关分析和偏相关分析[4]。其中，简单相关系数可能由于其他因素的影响仅仅是反映表面的非本质的联系，而偏相关系数能对其他变量的影响效果进行统计控制，能真正反映两个变量间的本质联系。

4 结果与分析

4.1 西南地区植被NDVI时空变化趋势

西南地区近11年植被整体上呈显著增加趋势，线性增加速率为6.9%/10a，与全国植被变化趋势一致。其中在2005年和2014年出现最小值和最大值，分别为0.51和0.74。从2005年-2015年植被覆盖动态变化幅度来看，西南地区整体上植被覆盖呈改善状态，改善区域远大于退化区域面积，四川盆地南部、大巴山脉、贵州西部和广西南部沿海的植被改善趋势较为显著；而部分地区的植被退化趋势较为明显，如四川盆地西部、广西大瑶山和云贵高原部分地区。这可能与城市扩张建设、水土流失以及干旱等事件有关[5]。

4.2 西南地区植被与气候因子的关系

西南地区境内水系发达，且受季风环流和局地因子影响，降水丰富，植物生长期时水分充足，而热量差异较为明显[6]。结果表明，西南大部分地区植被NDVI与温度呈正相关，其中63%的区域呈显著和中等正相关，其主要位于横断山地、四川盆地西南部、广西丘陵大部以及云贵高原东、西部地区。这些区域大多都处于湿润地区，降水能够满足植被的需求，温度的变化对植被生长有较强的影响作用。总面积18%的地区植被NDVI与降水呈显著和中等负相关，其主要分布于横断山地南部、云贵高原中西等部分区域，其可能原因是湿润区的降水量丰富，植物生长所需要的水分条件能得到满足，若降水继续增加将会使植被光照条件下降，减弱其光合作用，从而使植被覆盖降低。

5 结论

（1）近11年西南地区植被NDVI呈显著上升趋势，线性增加速率为6.9%/10a。

（2）地表植被覆盖整体表现为改善状态，改善区域面积远大于退化区域面积。植被退化区主要集中分布在横断山地北部、四川盆地东部、云贵高原中部。

（3）西南地区植被覆盖变化受气温和降水共同影响，但植被变化与温度存在明显的正相关关系，而与降水的关系不太明显，且存在空间差异，温度是影响西南地区植被覆盖变化的主要自然因素。

参考文献

[1]刘宪锋，潘耀忠，朱秀芳，等.2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及其归因[J].地理学报，2015，70（5）：705-716.

[2]何月，樊高峰，张小伟，等.浙江省植被NDVI动态及其对气候的响应[J].生态学报，2012，32（14）：4352-4362.

[3] 宋怡，马明国. 基于SPOT VEGETATION 数据的中国西北植被覆盖变化分析[J]. 中国沙漠， 2007， 27（1）：89-93.

[4] 王强，张廷斌，易桂花，等.横断山区2004-2014年植被NPP时空变化及其驱动因子[J].生态学报，2017，37（9）：3084-3095.

[5] [1]周金霖，马明国，肖青，闻建光.西南地區植被覆盖动态及其与气候因子的关系[J].遥感技术与应用，2017，32（05）：966-972.

[6]张勃，王东，王桂钢，马琼，张国斌，季定民.西南地区近14a植被覆盖变化及其与气候因子的关系[J].长江流域资源与环境，2015，24（06）：956-964.

作者简介

荣欣（1994-），女，在读硕士生，成都理工大学，生态环境遥感。

杨瑞瑞（1993-），女，在读硕士生，成都理工大学，生态环境遥感。