“胡焕庸线”两侧植被覆盖度地域分异的时空特征分析

摘 要： 探究“胡焕庸线”两侧植被覆盖度的地域分异对于生态环境保护与自然资源的可持续管理具有重要意义。本研究根据MODIS-NDVI 遥感数据及相关研究资料，运用像元二分法量化了2000 至2020 年间植被覆盖的变化情况，并结合斜率分析、空间自相关分析、转移矩阵及相关分析法，系统分析了“胡焕庸线”东西两侧植被覆盖度的动态及降水对其的潜在影响。研究发现，中国植被覆盖度在“胡焕庸线”两侧展现出显著的空间异质性，西部地区普遍低于东部；冷点主要分布于线西，热点主要分布于线东。尽管过去21 年间全国植被覆盖度经历了局部年度波动，但从整体趋势看呈上升态势，约有45%的地区植被覆盖水平实现了由低向高的转变。具体而言，“胡焕庸线”以西区域的年均植被覆盖度增长率约为0.003 5/a，而线东地区则达到0.005 9/a，且在各自区域内，植被显著增长的区域占比分别为53.22%和59.81%。此外，年降水量与年际间植被覆盖度的相关性在“胡焕庸线”两侧表现出空间上的差异化特征，即东部地区呈负相关，而西部则为正相关。综上所述，以“胡焕庸线”为界，中国的植被覆盖度在时间和空间上的分布特征凸显了其独特的地域分异性。本研究为理解我国植被生态系统的动态变化提供了重要依据。

关键词： 胡焕庸线；植被覆盖度；地域分异；时空特征分析

中图法分类号： TP79；X87 文献标识码： A 文章编号： 1000-2324（2024）03-0335-12

“胡焕庸线”又称瑷珲—腾冲线，是一条著名的地理特征线，反映我国东西部人口发展的空间格局，常被归结为生态承载力在中国空间地理上所呈现的差异，其东南区域以平原丘陵为主，西北区域为高原或者荒漠［1］。不少学者围绕“胡焕庸线”开展了人口分布格局等研究［2， 3］，或者分析东西部城乡发展不平衡趋势［4］。近年来，也有关于土地利用变化的生态效应研究［5］。基于中国变绿的大背景，探讨“胡焕庸线”下的植被覆盖度时空异质性，将为研究东西部生态和城市发展提供参考。

植被覆盖度（Fractional Vegetation Coverage，FVC）通常是指所有植被的叶、茎、枝在地面垂直投影面积占区域面积的百分比。它是反映地表植被覆盖状况和生态环境的重要指标，已被频繁用于地表植被动态变化监测、趋势分析及生态环境的评价等研究［6］。目前常用归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index， NDVI）计算植被覆盖度。

对于植被覆盖度，国内外学者在不同时空尺度上开展了研究，已取得丰硕成果。赵舒怡等［7］基于NDVI分析了华北地区干旱指数和植被指数的关系，其结论是华北的植被覆盖度和气候呈现正相关的关系。阿多等［8］利用基于1981～2013 年的NDVI 数据分析了华北平原气候因子和植被覆盖的关系，讨论了华北平原干热化的气候对植被覆盖度增长的抑制作用。刘鸿雁［9］基于2000～2017 年MODIS 数据分析了“胡焕庸线”和中国变绿的情况，指出西北地区植被生长及森林扩展增加缓慢的原因，即干旱区的扩大，盲目地植树造林并不能改变胡焕庸线的分布格局，基于此给出了一些关于生态工程建设的见解。穆少杰等［10］基于MODIS-NDVI 数据反演了内蒙古2001～2010 年植被覆盖度的空间格局和变化规律，从中分析可推测，人类活动的影响使得内蒙古植被覆盖度对气候因子的相关性变低，这也从侧面说明，国家在西北和其他低植被覆盖区域所进行的干预使得气候等其他因子影响相对减弱。

郭昆明等［11］利用NDVI 数据研究了河西地区2000～2016 年植被覆盖时空变化，并探讨其对气候的响应；文章指出河西地区植被覆盖的改善主要在河西走廊中南部及中部地区，这种分布格局主要来自于降水因素的限制，这揭示了河西地区植被变绿改善的方向。闫敏等［12］通过分析2000～2013 年两期的Landsat5 遥感影像，对根河森林保护区覆盖进行了估算和分析，作者以小见大，从根河森林保护区的植被变化情况十多年来未有明显的提升出发，为东北地区的生态环境评价提供科学分析依据。Chen 等［13］利用卫星数据研究分析二十年间中国和印度主导的全球变绿，其中依据叶面积净增长比例分析指出，中国森林变绿贡献达到了42%，而印度的森林贡献才占到叶面积净增长的4%，对比同时期下中国的生态环保工程，不难发现其中的缘由，即人类活动在植被变绿中所发挥的作用。Piao 等［14］系统梳理了全球植被变绿的证据、驱动机制及其对气候系统的作用，指出变绿趋势在北方高纬地区以及农田和植树造林区尤为醒目，这也启示我们不同的研究区域变绿主导因子也不尽相同，如降水主导、CO2施肥效应，甚至存在复杂的双向耦合规律。以上研究详尽的阐述了各地理区划的植被时空分布并分析其影响因子，甚至还给出了生态建设的建议，但大都基于某省份或者如华北地区和华中地区等地理区划进行研究，而以某些地理特征线研究中国的变绿情况则更少。有学者也对秦岭-淮河线附近的南北植被动态变化空间格局和趋势进行过分析，指出虽然植被覆盖度整体呈现了增加趋势，但是秦岭-淮河线南北增幅存在空间差异［15］。这也启示我们探讨其他的地理分界线附近或者两侧是否也存在相似的时空差异。“胡焕庸线”是一条包含了人口、400 mm等降水量线、GDP 等多重性质的地理分界线，以“胡焕庸线”研究整个中国区域的植被覆盖度并进行时空分析具有重要意义。

因此，本文基于MODIS-NDVI 数据，利用像元二分模型估算全国2000 年至2020 年间的植被覆盖度，探讨“胡焕庸线”下的中国植被覆盖度时空异质性的特点，并分析了降水对植被覆盖度的影响，为科学的评价植被覆盖度变化情况提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

中国地处亚洲东部，太平洋西海岸，领土辽阔，陆地总面积约960 万 km2。中国划分为北方地区、西北地区、南方地区、青藏地区四大区域。其中“胡焕庸线”以西包括了大部分西北地区、青藏地区，其以东主要是北方地区和南方地区。中国地势西高东低，呈现阶梯状分布，地形复杂，包含了高原、盆地、山地、丘陵等。中国境内有七大水系，从南到北依次为珠江水系、长江水系、淮河水系、黄河水系、海河水系、辽河水系、松花江水系［16］。气候类型方面季风气候显著，西北以温带大陆性气候为主，东南以温带和亚热带季风气候为主，降水总趋势是东南多，西北少，夏季普遍高温，冬季南北温差较大。中国北方寒温带区域以林地为主，有少许耕地和草地；暖温带区域以耕地为主，有少许林地和草地；南方亚热带和热带区域除成都平原耕地面积较大之外，区域以林地和耕地混交为主；西北温带草原区域以草地为主，有部分裸地和林地，而西北荒漠区则以大面积沙漠为主；青藏高寒区以草地为主，有部分裸地和耕地［17］。