糯扎渡自然保護區植被覆蓋度動態變化分析

杜虹蓉，趙倩茹，盧文，張智勇，梁春貴，段景南

(1.糯扎渡省級自然保護區管護局，云南 普洱 665000；2.南方航空護林總站普洱站，云南 普洱 665000)

植被作為地球系統中的重要成員，聯結著土壤、水分、生物和大氣，對環境因子的變化十分敏感[1,2]。植被覆蓋度( Fractional Vegetation Cover，FVC) 是反映地面植被覆蓋狀況的一個重要指標，有著明顯的季候、年際變化特征，是描述生態系統和反映地表植被分布特征的重要參數[3]。植被生長受自然因素和人為因素的共同影響，為揭示生態系統的變化特征，掌握區域生態環境質量狀況，開展植被覆蓋研究具有重要意義[4]。

植被覆蓋度估算方法可分為地表實測和遙感監測兩種[5]，地表實測法由于人力、物力等諸多因素的制約，難以在大范圍尺度環境下開展研究。隨著對氣候全球變化研究的深入[6]，遙感方法估測植被覆蓋度成為現今有效方法之一，是分析植被生長歷史、監測當前狀況和預測未來變化的最重要工具。國外Gutman等[7]人分別使用了像元二分模型、混合像元分解法對植被覆蓋度進行了估算，國內不少學者也利用植被指數進行了植被覆蓋度研究[8,9]。

糯扎渡省級自然保護區(以下簡稱“保護區”)地跨云南省普洱市思茅、瀾滄兩區縣，位于糯扎渡水電站兩側 。普洱是中國最大的牛科動物、國家一級保護野生動物印度野牛(Bosgaurus)分布的核心區域之一。掌握保護區內植被覆蓋度在時間上的變化特征、空間分布規律，為深入開展印度野牛棲息地研究提供基礎；進行植被覆蓋度的長期監測，為保護區豐富動植物資源科研監測和科學管理提供參考。

1 自然概況

糯扎渡省級自然保護區地處瀾滄江下段，云南南部的高原、山地大地貌形態的轉折處，地理坐標介于100°22′—100°30′ E，22°35′—22°47′ N，面積為189.97 km2(其中核心區面積占總面積45.322%，緩沖區面積占27.373%，實驗區面積占27.304%)。保護區分思茅片和瀾滄片，思茅片122.037 km2，瀾滄片67.933 km2，分別占保護區總面積的64.240%和35.760%。海拔范圍為602～1 873 m。保護區屬于南亞熱帶高原季風氣候，瀾滄江峽谷海拔在800 m以下的河谷地區則為北熱帶半濕潤型氣候。降水豐富，四季不明顯，干濕季分明，年均降水量為1 400 mm。全年氣溫較高，日較差大，年均溫21.2 ℃，最高溫為43 ℃，最低溫為2 ℃。地帶性土壤種類有磚紅壤、赤紅壤、紅壤等，以赤紅壤為主。非地帶性土壤有紫色土、新積土等，呈零星分布。

保護區屬自然生態系統類別，森林生態系統類型的中型自然保護區。保護區劃分為熱帶雨林、熱帶季雨林等7個天然植被類型；共記錄維管束植物2 016種、哺乳動物84種、鳥類185種、兩棲爬行動物44種、昆蟲586種、大型真菌65種。其中國家Ⅰ級保護動物有印度野牛(Bosgaurus)、亞洲象(Elephasmaximus)、蜂猴(Nycticebuscoucang)、綠孔雀(Pavomuticus)等12種。

2 研究方法

2.1 遙感數據及預處理

選取2005年、2010年、2015年、2018年 Landsat TM/OLI影像，4期影像空間分辨率均為30 m，平均云量低于1%，數據質量良好，且數據獲取時間均為2—3月(旱季)，最大限度降低云霧影響，能滿足研究需要。影像來源于地理空間數據云(http://www.gscloud.cn/)。運用ENVI4.8軟件對數據進行預處理，為了更好地結合地形因子，探索保護區植被覆蓋度空間分異規律，高程數據采用與Landsat數據同一分辨率的GDEMV230 m數據。

2.2 植被指數(NDVI)獲取

基于ENVI軟件平臺，按照如下方法獲取NDVI。

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

式中：NIR為近紅外波段，R即Red,為紅光波段。Landsat-8數據下NDVI=(B5-B4)/(B5+B4)。

2.3 像元二分法獲取植被覆蓋度

像元二分模型[10]是一種遙感估算模型方法，其主要思想為: 假設一個像元的信息只有兩部分組成，即土壤的信息Ssoil和植被的信息Sveg，在由植被和土壤構成的混合像元中，植被所占的比例就是該像元的植被覆蓋度(用FVC表示)，與之對應為土壤的比例(1-FVC)，由此得出植被所占比例即植被覆蓋度的模型為：

FVC= (S-Ssoil) / (Sveg-Ssoil)

其中：Sveg為純植被覆蓋時遙感信息量;Ssoil為純土壤覆蓋時遙感信息量;S為混合像元遙感信息量；FVC為植被覆蓋度。該模型適用于各種分辨率的遙感數據。[11]

3 結果分析

3.1 保護區植被覆蓋度時間變化特征分析

保護區植被覆蓋度參考國家水利部的《土壤侵蝕分類分級標準》(SL190-2007)，結合我國西南片區近年來植被覆蓋度研究結果[12]，將植被覆蓋度分為五級：一級為低植被覆蓋度(<30%)；二級為較低植被覆蓋度(30%～45%)；三級為中植被覆蓋度(45%～60%)；四級為較高植被覆蓋度(60%～75%)；五級為高植被覆蓋度(>75%)。

表1 2005—2018年保護區植被覆蓋度分級

2005年、2010年、2015年、2018年保護區平均植被覆蓋度分別為70.988%，58.572%，66.738%和69.901%，年均降低0.087%。如表1所示，2005～2018年保護區平均植被覆蓋度的等級發生較明顯的變化。2010年與2005年相比，低、較低、中、高植被覆蓋區所占比例均上升；高植被覆蓋區所占比例下降。2010年與2015年相比，中、較高、高植被覆蓋區所占比例均明顯升高，低、較低植被覆蓋度區所占比例下降。2018年與2015年相比，除高植被覆蓋區所占比例上升外，其余植被覆蓋區所占比例均下降。整體看來，2005年植被覆蓋狀況優于2018年。

3.2 保護區植被覆蓋度空間變化特征分析

2005—2018年，保護區植被覆蓋度空間變化特征如圖1所示，2005年保護區植被覆蓋度整體較好，植被覆蓋度等級以高植被覆蓋度為主，主要分布在思茅片東部地區、瀾滄片南、北部區域；較高、中植被覆蓋區分布零散；低植被覆蓋區和較低植被區主要分布在思茅片沿瀾滄江一帶和瀾滄片中部。2010年植被覆蓋整體較差，保護區北部及瀾滄江沿岸部分區域、瀾滄片中部區域較2005年明顯降低，低、較低植被覆蓋區為14年中面積最大，高、較高植被覆蓋區主要分布在思茅片東部一線、瀾滄片北部及南部。2015年總體植被覆蓋度升高明顯，思茅片北部及瀾滄江沿岸部分區域、瀾滄片中部區域的植被覆蓋度增加最為顯著。2018年保護區植被覆蓋度在2015年的基礎上略有增加，增長明顯的是思茅片中部，瀾滄片中部、南部。

圖1 保護區植被覆蓋度時空變化特征

糯扎渡水電站位于保護區思茅片、瀾滄片之間，于2003年開始修建，為工程建設，部分村子搬遷重置，工程建設和村寨從事農業生產活動是影響2005—2010年植被覆蓋度下降的主要因素。2012年起，水電站初步建成(機組開始發電)，周邊環境逐漸得到恢復，2015年保護區及周邊區域植被覆蓋度回升。2016年保護區管護局獲市委編辦批準成立，配置專業管理人員進行保護區管理；2015年至2018年植被覆蓋度持續增長，一方面由于保護區管理力度加大，人為活動干擾減少，使得林地得以持續恢復；另一方面由于近年來保護區法律法規宣傳力度增大，周邊大部分百姓之間能夠相互監督，保護資源環境意識增強。

4 結論與討論

4.1 2005年、2010年、2015年、2018年保護區平均植被覆蓋度分別為70.988%，58.572%，66.738%和69.901% 。14年間，保護區植被覆蓋度整體呈降低趨勢，年均降低0.087%。

4.2 保護區思茅片區植被覆蓋度分布以西北東南一線為界，呈“東高西低”分布；瀾滄片區植被覆蓋度呈“中間低，南北兩邊高”的分布特征。植被覆蓋度劇烈減少區主要位于思茅片中部、北部、南部中間部分及瀾滄片中部區域和南部邊緣，植被覆蓋度增加區主要集中在思茅片中北部保護區邊緣一帶。

云南普洱一帶區域Lansat影像資料較少，且干濕季分明，僅有干季的少量影像可用，在進一步的研究中擬采用時效性更高、精度更高的影像數據資料，結合無人機進行解譯，探究植被覆蓋度變化與人為活動之間的關系，為有效保護資源、開展野生動植物監測服務。