關中盆地植被覆蓋研究

摘要：本文運用ArcGIS10.5，采用趨勢分析方法對關中盆地植被覆蓋時空分布特征進行分析;結合DEM數字高程數據、提取出的高程，坡向和坡度數據，分析了關中盆地植被覆蓋度和高程，坡度，坡向的相關性。結果表明：（1）從年際變化特征來看關中盆地植被覆蓋度呈現上升的趨勢，從年內分布特征看7-9月植被覆蓋度為最高，1-2月植被覆蓋度為最低。（2）從空間分布特征看寶雞、咸陽植被覆蓋度較高，西安、渭南植被覆蓋度較低。植被覆蓋度自東向西逐漸增加。（3）2000年和2015年植被覆蓋度隨著坡度的增加呈現先增加然后降低的趨勢，最高值出現在30°-35°，其中35°為分界點;2000年和2015年植被覆蓋度隨高程的增加而呈現出增加的趨勢;2000年和2015年植被覆蓋度和坡向的關系總體都表現為陽坡（南、西南）>半陽坡（東南、西）>半陰坡（東、西北）>陰坡（北、東北）>平地。（4）在高程為800m，坡度在30°-40°范圍內，植被覆蓋度增加值為最大。（5）植被覆蓋度與時間尺度和氣溫呈現線性正相關。

關鍵詞：植被覆蓋度;空間分布;地形因子;關中盆地

植被作為陸地生態系統的重要組成部分，對全球的氣候和環境變化具有重要的指示作用，此外植被能夠截留降雨減少雨滴擊濺、增加土壤入滲、延緩徑流，因此植被覆蓋能減少土壤侵蝕量，對遏制土壤侵蝕，減少水土流失具有重要的作用[1，2]。植被覆蓋度是指單位面積內植被地上部分（包括葉、莖、枝）在地面的垂直投影面積占統計區總面積的百分比，是衡量地表植被及區域生態環境狀況的重要指標[3]。歸一化植被指數是遙感影像近紅外波段反射值（NIR）和紅光波段反射值（R）之差與NIR和R之和的比值，常被用來表征植被覆蓋和植被生長狀況，可以對植被生長進行動態監測，能在時空尺度上反映植被信息，可以對植被生長動態變化進行測，同時能夠在較大時空尺度上客觀反映植被信息，是目前科學研究中最常用的植被指數。本文以關中盆地為研究對象，分析2000-2015年植被指數時空分布特征和趨勢性變化特征，以及植被覆蓋度和高程，坡度，坡向的相關性。對于了解區域生態環境變化，保障區域生態系統和社會經濟可持續協調發展起重要作用。

1.數據與方法

1.1研究區概況

關中盆地位于陜西省中部，北靠北山，西起寶雞，南依秦嶺，東至潼關，東西長約360km，南北寬約30～80km。包括西安、寶雞、咸陽、渭南、銅川5市的平原和黃土臺原部分及楊凌區。

1.2數據來源

本研究數據采用的計算方法為取月內每天最大值，區域：中國陸地區域，空間分辨率：500m，時間分辨率：每月。原始影像數據是從地理空間數據云下載的。

1.3研究方法

利用最小二乘法對每每個像元的年均NDVI指數與時間進行線性計算，計算出斜率，公式如下：

（1）

其（1）中：b為趨勢斜率，x，y為年份以及該年的NDVI值。，為年平均值以及所有年份的NDVI值;b<0表示植被覆蓋度下降，b>0表示植被覆蓋度上升。經過計算b為0.007，趨勢斜率大于0，表示植被覆蓋度有所上升。

采用基于像元的空間分析方法，揭示關中盆地植被覆蓋度與氣溫的相關性，其相關系數計算公式如下：

（2）

式（2）：Rxyx，y兩個變量的相關系數，xi代表第i年/月的植被覆蓋度，yi代表第i年/月的溫度，代表植被覆蓋度多年/年內各月平均值，代表溫度多年/年內各月的平均值，i代表樣本數，n代表時間序列長度。R>0表示正相關，R<0表示負相關，數值大小表示相關程度。當計算年尺度相關系數時，n=7。當計算月尺度相關系數時，n=12。

2.結果與討論

以年尺度及月尺度分析溫度因子對植被覆蓋度的影響機制。在年尺度上，關中盆地年均NDVI指數同年平均溫度之間呈現波動上升。關中盆地植被覆蓋度與氣溫的年尺度相關系數為0.338，相關系數大于0，說明關中年均盆地植被覆蓋度與年均氣溫呈現正相關，但相關性不是太大。在月尺度上，關中盆地月均NDVI與月均溫的季節性變化鮮明，且變化的趨勢基本保持了一致性。關中盆地植被覆蓋度與溫度月尺度相關系數為0.913，相關系數大于0，說明關中盆地月均植被覆蓋度與月均氣溫呈現正相關，且相關性較大。氣溫因子對關中盆地植被覆蓋度的影響較大。

對關中盆地植被變化進行動態分析，說明了國家退耕還林還草和封山育林政策效果明顯，植被覆蓋有了顯著變化，受到植被類型，氣候特征，人類活動和地形地貌的影響，關中盆地植被覆蓋總體上呈現為自東向西遞增的趨勢。在不同地區區域植被覆蓋度空間分布情況差異明顯較大。最高區為寶雞咸陽的縣城，最低區為西安渭南。原因為高區大部分為灌溉農作區，低值區城市建設用地較多。

高程影響溫度、濕度，反映人類活動的頻率，并在一定程度上影響土壤性質、輻射強度和空氣流動，進而影響植被的分布[11]。2000年植被覆蓋度隨著高程的上升而上升，高程低于700m的地區，地勢平臺，水熱條件較好，自然植被與人工植被生長好，植被覆蓋率高。說明了國家退耕還林還草和封山育林政策效果明顯。隨著政策實施，不同高程植被覆蓋度也有著明顯的升高。山地地區人類活動較少，有利于植被生長。封山育林使得生態環境得到恢復，植被群落成長迅速，有了保土固肥的能力，因此植被覆蓋度得到了明顯的上升。

坡向的影響使得地表接收太陽輻射，風向的能力不同，不同坡度的水熱光照能力也有所不同。植被分布受到影響，直接或者間接的影響了地表植被的生長。在坡度小于30°-35°時，植被覆蓋度隨著坡度的增加而增加，達到了最大值。在坡度超過35°后，植被覆蓋度隨著坡度的增加緩慢下降。原因是隨著坡度的增加不利于降水入滲土地，隨著坡度的不斷增加，太陽輻射，積溫下降，單位面積水熱條件不及小于35°坡度。因此植被覆蓋度開始降低。2000年和2015年植被覆蓋度總體都表現為陽坡（南、西南）>半陽坡（東南、西）>半陰坡（東、西北）>陰坡（北、東北）>平地，其中陽坡植被覆蓋度最高，平地最低。坡向的不同導致所得太陽輻射不同，從而對溫度產生影響，接收光照也有所區別。因此，植被覆蓋度表現為陽坡最高。

結語

綜上所述，通過分析發現：（1）2000-2015年期間，關中盆地植被覆蓋度程明顯的波動式上升增長趨勢。2000-2015年間，關中盆地植被覆蓋指數呈現增加趨勢。從年內看波動比較明顯，7-9月為最高值，1-2月為最低值。從空間分布特征來看，有明顯的區域差異，植被覆蓋度最高區為寶雞、咸陽，最低區為西安、渭南。大致從東向西逐漸增加。（2）2000年與2015年，植被覆蓋度隨著高程的增加而呈現先增加后降低的趨勢，但總體呈現增加趨勢。2000年與2015年，植被覆蓋度隨著坡度的增加，呈現出先升高后降低的趨勢，總體為增加趨勢，在30°-35°出現最大值，在坡度低于35°時，隨著坡度的增加植被覆蓋度增加，在坡度超過35°時，隨著坡度的增加而降低。2000年和2010年植被覆蓋度與坡向整體呈現為陽坡（南、西南）>半陽坡（東南、西）>半陰坡（東、西北）>陰坡（北、東北）>平地，其中陽坡的植被覆蓋度最高，平地植被覆蓋度最低。在高程為800-1000m，坡度在30°-40°范圍內，植被覆蓋度增加值為最大。植被覆蓋度與時間尺度呈現線性正相關，月均溫與月均NDVI指數呈現線性正相關但相關性不大，年均溫與年均NDVI指數呈現線性正相關，且相關性較大。

參考文獻：

[1]王光謙，張長春，劉家宏，等.換個流域多沙粗沙區植被覆蓋變化與減水減沙效益分析[J].泥沙研究，2006（2）：10-16

[2]張寶慶，吳特普，趙西寧.近30年黃土高原植被覆蓋時空演變檢測與分析[J].農業工程學報，2011，27（4）：287-293

[3]孫紅雨，王長耀，牛錚，等.中國植被覆蓋變化及其與氣候因子關系：基于NOAA時間序列數據分析[J].遙感學報，1998，2（3）：204-210.

作者簡介：

金煜（1997年—）漢族，男，陜西漢中人，本科，研究方向：地理。