江西省植被覆蓋度時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)因素分析

王薪宇

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018)

基于像元二分法計(jì)算的植被覆蓋度(Fractional Vegetation Cover，F(xiàn)VC)已在眾多的區(qū)域生態(tài)環(huán)境研究中廣泛使用[1-2]。利用遙感影像計(jì)算出的植被覆蓋度，可以作為一種衡量區(qū)域植被覆蓋程度的指標(biāo)，結(jié)合多幅遙感影像構(gòu)成長(zhǎng)時(shí)序列，用于植被覆蓋度變化趨勢(shì)分析，來衡量地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況。目前江西省植被覆蓋度時(shí)空分析及驅(qū)動(dòng)因子分析的研究較少，所以本文選擇了2000-2015 年間植被生長(zhǎng)時(shí)期4-10 月份[3]的NDVI 數(shù)據(jù)來估算江西省植被變化趨勢(shì)及轉(zhuǎn)移情況，使用地理探測(cè)器分析2015 年江西各地級(jí)行政區(qū)分區(qū)植被覆蓋度的驅(qū)動(dòng)因子響應(yīng)情況，以期對(duì)江西省的生態(tài)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)提供幫助。

1 研究區(qū)概括與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國(guó)江西省。江西省處于長(zhǎng)江中下游南岸，共有11 個(gè)地級(jí)行政區(qū)，地形以丘陵與山地為主，土壤種類多樣，共有8 大類主要以紅壤和黃壤為主；其氣候四季分明，屬于亞熱帶暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，夏季多雨，冬季溫暖少雨，適宜農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

1.2 數(shù)據(jù)來源及方法

研究所用NDVI 原始數(shù)據(jù)下載自地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后用均值法計(jì)算各年的FVC。各驅(qū)動(dòng)因子來自于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)或由其原始數(shù)據(jù)計(jì)算而成，再經(jīng)過掩膜、校正、提取等操作用于后續(xù)分析。相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因子見表1。

本文利用了像元二分法及地理探測(cè)器分別對(duì)FVC 及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行計(jì)算與分析。像元二分法模型是假設(shè)了地面僅僅存在有植被和無植被地表從而計(jì)算出植被覆蓋度[4]，本文利用了上述NDVI 數(shù)據(jù)計(jì)算了江西省的FVC。地理探測(cè)器是用于分析空間分異規(guī)律統(tǒng)計(jì)方法，其探索了自變量對(duì)因變量的影響程度，用q 來度量[5]。時(shí)間序列分析用到了線性回歸法即用回歸直線擬合柵格單元多年植被覆蓋度變化情況以求出總體空間趨勢(shì)圖，顯著性水平以0.05 和0.01 為界線，分為不顯著、顯著、極顯著。

2 結(jié)果分析

圖1 為FVC 空間轉(zhuǎn)移情況桑基圖，本文將FVC 按照0-0.2、0.2-0.4、0.4-0.6、0.6-0.8、0.8-1 分為了5 類，觀察發(fā)現(xiàn)多年來0.8-1 區(qū)間增加較為明顯，0.2-0.4 區(qū)間以及0.4-0.6 區(qū)間減小較為明顯，其中0.6-0.8 區(qū)間轉(zhuǎn)到0.8-1 區(qū)間最多，此圖說明了江西省植被覆蓋總體向高植被覆蓋增長(zhǎng)，但也說明了存在部分退化現(xiàn)象。為高程、GDP、氣溫，其他行政區(qū)的主要驅(qū)動(dòng)因素皆為土壤類型。同時(shí)我們可以看到各q 值都比較小，說明江西FVC 不是由單一因素所影響的，并且不存在占據(jù)主導(dǎo)地位的驅(qū)動(dòng)因子即不存在顯著的驅(qū)動(dòng)因子，參考前人研究的江西省NDVI 與氣候因子關(guān)系[7]，氣候因子與NDVI 的相關(guān)性也非常小，這也印證了本研究結(jié)果的可靠性。

圖1 多年江西省FVC 轉(zhuǎn)移桑基圖

3 討論與結(jié)論

江西省2000-2015 年來植被覆蓋質(zhì)量逐漸改善，這說明了江西省各類針對(duì)生態(tài)建設(shè)的措施實(shí)施效果明顯。本研究中江西全省年均FVC 增長(zhǎng)速率達(dá)到了0.0053/年，贛東、贛西地區(qū)年增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，但同時(shí)要注意到在加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)或者推動(dòng)城鎮(zhèn)化發(fā)展的過程中，要注重城市天然濕地的規(guī)劃以及改善城市水質(zhì)從而增加城鎮(zhèn)及周邊地區(qū)的植被覆蓋；江西省植被覆蓋目前不存在顯著驅(qū)動(dòng)因素，這啟示我們?cè)诮ㄔO(shè)和發(fā)展江西省生態(tài)文明的時(shí)候要注重多元因素考量，不能將解決方法歸因到某一因素上，這也暗示了江西省植被覆蓋改善過程的復(fù)雜性。

本文在探討氣溫和降水等因子時(shí)，沒有討論其可能存在的時(shí)滯效應(yīng)，同時(shí)除了文中研究的因子以外還可能存在其他影響植被覆蓋的因子，因此這些問題是后續(xù)工作要補(bǔ)充的地方。

結(jié)合線性回歸法與顯著性分析可得到2000 年至2015 年時(shí)間范圍內(nèi)的FVC 變化趨勢(shì)情況及空間分布(圖2)，注意數(shù)據(jù)源缺失2015 年10 月的遙感數(shù)據(jù)，所以此分析只到2014 年，但不影響下面的驅(qū)動(dòng)因素分析。

圖2 江西省FVC 變化趨勢(shì)及空間分布

分析可知15 年間江西全省FVC 總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì), 年增長(zhǎng)率約為0.0053，根據(jù)江西省氣象局發(fā)布的2000-2018 年江西省植被生態(tài)質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估，其中得出部分地區(qū)的年FVC 增長(zhǎng)率在0.4%-0.6%[6]，此評(píng)估與研究結(jié)果存在相似情況。統(tǒng)計(jì)圖1 的像元，發(fā)現(xiàn)約40.20%的區(qū)域得到了顯著改善，顯著退化約占1.96%，無顯著變化達(dá)到了約57.84%。進(jìn)一步分析增長(zhǎng)變化的空間格局可以看出改善的區(qū)域主要位于山區(qū)丘陵植被生長(zhǎng)茂盛的地帶以及各類自然保護(hù)區(qū)附近；而顯著退化的區(qū)域大都在城市中心附近。這說明江西近年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和其他人類活動(dòng)可能造成了相應(yīng)區(qū)域植被覆蓋的減少。

2015 年各級(jí)地級(jí)行政區(qū)FVC 驅(qū)動(dòng)因素見表2，表2 說明了各類因子在各地市的q 值大小，因子的q 值與FVC 存在正相關(guān)關(guān)系。

表2 各地級(jí)行政區(qū)相應(yīng)影響因子對(duì)FVC 的q 值

經(jīng)過分析，除了上饒、景德鎮(zhèn)和贛州的主要驅(qū)動(dòng)因素分別