李嘉霖 衛曉慶

摘要：本文以長白山為研究區域，運用像二元法及趨勢分析法對2010-2019年長白山的地形與植被的關系進行研究，結果表明：（1）長白山植被分布大致隨海拔的升高而降低，受氣候、人類活動等因素的影響，植被覆蓋度呈下降趨勢。（2）植被覆蓋度的變化與坡度呈負相關關系。在坡度為2-5°的時候植被覆蓋率最高，由于氣候、降水以及人類活動等因素的影響，植被覆蓋度隨坡度的上升而降低。（3）長白山坡向對植被覆蓋的影響規律性不強，陽坡的總體植被覆蓋度高于陰坡。總體而言，長白山植被分布對地形因子有明顯的響應。

關鍵詞：長白山;植被覆蓋度;地形;響應作用

0引言

隨著地球氣候的劇烈變化，陸地生態系統發生了顯著的改變，植被是生態系統的重要的組成部分，也是生態系統中容易受到人類活動等因素影響而發生波動的部分之一[1]，因此植被變化也成為了更多學者關注的焦點問題[2]。

近年來國內外基于ArcGIS以及ENVI進行的植被覆蓋對于地形因子變化的響應的研究日漸豐富。歐美國家對于環境的關注早于我國，進而研究成果也較為豐富，研究方法也比較新穎。地形因子對山區植被的影響的研究成果也很豐富，為我國研究此類問題提供了部分參考[3-4]。我國對山地植被分布的研究由來已久，研究方案與研究體系日漸成熟，相關研究技術日益完備。劉增力[5]等人分析研究了小五臺山地區植被群落的分布狀況發現植被類型的分布面積比例與山體海拔高度存在著密切的聯系，且由于坡度的影響，增加了譜內植被組成的復雜性。田地[6]等人采用像二元模型反演長汀縣2000-2016年間植被覆蓋度時空特征，分析高程、坡度、坡向等地形因子對植被覆蓋度的影響，發現地形因子對長汀縣植被覆蓋度的時空特征具有顯著影響。陳艷英[7]等人采用最大值合成法合成逐旬歸一化植被指數，研究發現，地形因素對植被指數有較大的影響，且高度因素對植被指數及其分布的影響較坡度更明顯。這些研究成果為研究長白山植被覆蓋對地形因子的響應提供了數據參考和技術支持，為日后的研究提供了有力的支持。

長白山作為我國東北部重要的生態保護區，地形復雜多變，植被分布面積廣且種類繁多，是人類寶貴的“綠色財富”。長白山具有多方面的研究價值，應該受到相應的關注與研究，因此研究長白山植被覆蓋度對地形因子的響應的研究十分必要，該研究也將對有關長白山的其他研究做出貢獻，也為長白山生態環境的科學管理提供參考。

1研究區概況

1.1地理位置

長白山是我國為數不多的自然生態系統保護區，擁有較為龐大的物種基因庫。該地區森林資源豐富，地形復雜，森林植被隨著地形的變化呈現出十分顯著的水平和垂直的分布，是亞洲地區為數不多的植被覆蓋度與地形因子的重點研究區域。本文研究的長白山以吉林省延邊朝鮮族自治州安圖縣（長白山北坡）、白山市長白朝鮮自治縣（長白山南坡）和撫松縣（長白山西坡）3個縣級單元為代表的長白山典型生態連片區域是長白山最為典型的生態區。

2數據來源與研究方法

2.1數據來源

本文基于長白山地區的MOIDIS數據以及該地區的DEM數據進行研究。MODIS數據來源于NASA平臺，分辨率為250m×250m，研究時段為7-8月。DEM數據來于地理空間數據云，分辨率為30m×30m，將其重采樣為250m×250m。

2.2研究方法

2.2.1基于像元二分模型的植被覆蓋度計算

長白山植被覆蓋度采用像元二分模型來估算，其公式為：

式1中：為某一像元的植被覆蓋度，為該像元上的歸一化植被指數值，為裸地對應的植被指數值，為純植被對應的植被指數值。

植被覆蓋度均值，依據研究區植被覆蓋度總值與像元總數進行計算，公式為：

式2中：為像元總數，為第個像元的植被覆蓋度，為植被覆蓋度均值。

2.2.2趨勢分析

趨勢分析是對一組隨時間變化的序列數據采用趨勢線進行回歸分析，采用最小二乘法逐像元擬合植被覆蓋度的年際變化趨勢，公式為：

式3中：為年序號，為第i年植被覆蓋度，為變化斜率。

當>0時，表示該像元的植被覆蓋度呈增加趨勢，當<0時，表示減小趨勢。

3結果分析

3.1 不同地形因素下長白山植被覆蓋空間分布特征

3.1.1植被分布

長白山地區近10年植被覆蓋度由最初的98.1%增長至98.4%。由于該地區總體植被覆蓋率較高，氣候穩定，且為自然保護區，受人類活動影響不大，因此近年來，長白山地區植被覆蓋度較高且變化幅度不大。

利用趨勢分析法研究發現長白山植被覆蓋率由東南向西北逐漸遞減，覆蓋率上升的山區為完達山、老爺嶺以及長白山主脈;覆蓋率降低的山區為張廣才嶺、哈達嶺。

運用平均值法，得到長白山近十年的平均植被覆蓋率，該結果對長白山2010-2019不同地形因子下的植被覆蓋度變化趨勢的研究有一定的參考依據，體現了植被覆蓋的變化幅度的大致水平。

3.1.2植被覆蓋度海拔梯度差異

不同高程等級的植被覆蓋率研究發現，長白山植被覆蓋度隨海拔的變化在第二高程和第六高程中，長白山植被分布與海拔高度呈明顯負相關的關系，隨著海拔的上升，植被覆蓋度明顯降低，而在第七高程中出現了轉折，該現象是由于海拔分級時，海拔高度為第七高程下的地理面積相對其它高度級較大，因此植被所占的面積也相對較大引起的。

山區植被的生長規律受多種因素影響，在低海拔地區，水熱充足，因此植被覆蓋的面積較為廣泛;而隨著海拔的上升，氣溫降低，植被的生長受限，因此植被覆蓋度呈現下降趨勢;而隨著海拔高度的繼續上升，人類活動受到限制，植被覆蓋面積有所好轉。將這些因素與研究結果相結合，總體體現的是長白山植被分布與海拔高度呈負相關的關系。

3.1.3植被覆蓋空間分布在坡度坡向上的差異

坡度對地表河流的分布以及地表水的流向都有影響，山區的土質性質有所不同，且人類活動也因此受到影響;坡向對于山區的光照強度和受到的風向有所影響，進而關系到地表水分的散發與保持。因此，在不同的坡度坡向會影響植被的空間分布。

長白山植被覆蓋度與坡度總體呈明顯的負相關關系，坡度大于2°的區域植被覆蓋度隨坡度的上升而降低;而坡向對于植被覆蓋的影響較小，總體植被覆蓋度水平比較平均，所呈現出的相關性也不是非常明顯，不同坡向的植被覆蓋度的面積大小關系為：陽坡>半陽坡>陰坡>平地>半陰坡。由于植被的生長受光照和降雨的影響，處在陽坡的植被擁有較好的光照和降水條件，因此陽坡區域的植被覆蓋度較高。

3.2長白山植被覆蓋變化對地形因素的響應

3.2.1海拔高度對植被覆蓋變化的分異作用

2010-2019年間長白山地區植被覆蓋度的變化隨高程的變化呈現出了一定的響應，雖然不同植被類型的增減比例存在一定的海拔差異，但總體而言植被覆蓋度先上升后下降，低海拔地區以草地灌木林為主，中海拔地區以針葉闊葉混交林以及常綠針葉林為主，高海拔地區以落葉闊葉林以及常綠闊葉林為主，海拔400m以下，植被種類及數量明顯增加，表明在某些時間該區域的植被結構會因為受到外界因素影響而變得更不穩定。對研究區植被覆蓋度年際變化趨勢分析發現，植被覆蓋度在近十年中呈上升趨勢，植被分布與山區高程之間有明顯的相應關系。但由于對長白山的保護較好，沒有森林開發為耕地，也不存在城市擴張現象，不受人類活動影響，因此，長白山的植被覆蓋度較高且在近十年里無明顯變化。

3.2.2坡度及坡向對植被覆蓋變化的分異作用

坡度、坡向對植被分布有影響，其中坡度因子對植被覆蓋度的影響較大。坡度較陡的山區植被覆蓋度較低，但變化相對穩定。坡度緩的山區受到的客觀因素較多（如動物、人類活動），低海拔的植被類型之間容易相互轉換，所以植被覆蓋變化相對不穩定。

坡向對植被分布的有一定的影響，但總體趨勢不顯著。通常，陽坡可以獲取更多的太陽輻射，植物可以進行更強的光合作用。但太陽輻射過分充足反而會使地表的水分蒸發過快，土壤中的水分無法儲存，降低土壤中的水儲量。這兩種因素可以在地形因子的作用下中和，其綜合效應導致坡向對NDVI變化的影響不明顯。

4結論

綜上研究表明，坡度、坡向以及高程因子對長白山的植被分布有顯著的影響。研究時段內植被覆蓋總體呈上升趨勢，坡度、坡向及高程對長白山植被空間分布以及變化趨勢存在明顯的分異性。

其中，植被分布隨海拔的升高而降低，在300-400m時有一個峰值，該段覆蓋率最高，而在400-800m之間受氣候、人類活動等因素的影響，植被覆蓋度呈下降趨勢。根據上面的分析可以得出結論即高程對植被分布有明顯的影響。

研究區植被分布對坡度有著十分明顯的響應，即隨著坡度的升高，長白山的植被覆蓋度明顯下降。在坡度為2-5°的時候植被覆蓋率最高，由于其他因素的影響，植被覆蓋度隨坡度的上升而降低。

長白山坡向對植被覆蓋的影響規律性不強，總體而言，長白山陽坡的總體植被覆蓋度高于陰坡。陽坡的光照較充足，植被的光合作用強，對植被的生長有促進作用;陰坡太陽輻射弱，對植被的生長沒有明顯促進作用。以上兩個因素的共同作用導致陽坡的植被覆蓋度高于陰坡。

參考文獻

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