寶雞市生態環境時空變化特征分析

摘 要：以陜西省寶雞市為例，綜合植被覆蓋度、植被固碳量、氣溶膠光學厚度及河流輸沙量等生態環境相關要素，分析了2000—2016年該市生態環境變化情況。結果顯示，寶雞市生態環境整體明顯改善，主要體現在：（1）全市植被覆蓋度在波動中呈現增加趨勢，其中該市西北部地區植被覆蓋度增加尤為顯著。在植被覆蓋度增加的同時，植被結構進一步改善，高植被覆蓋占比增加，中、低植被覆蓋占比減少。植被固碳量在波動中呈現增加趨勢。（2）空氣質量得到提高，尤其是地處關中平原的扶風縣、岐山縣、鳳翔區等地。（3）嘉陵江（鳳州段）年輸沙量呈現減少趨勢。

關鍵詞：生態環境；特征分析；土地利用；空氣質量；河流輸沙量

中圖分類號：X826 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–0-03

隨著社會的不斷發展，生態文明建設的重要性日益凸顯。以陜西省寶雞市為例，該市生態環境整體明顯改善，通過分析2000—2016年該市生態環境的變化情況，為其他地區生態文明建設提供參考。

1 研究背景和研究意義

1.1 研究背景

土地利用結構影響生態系統服務功能，作用于生態系統服務的供給[1]。土地利用/土地覆被變化（Land-Use and Land-Cover Change，LUCC）是全球氣候變化和全球環境變化研究關注的重要內容[2]。我國政府大力落實農業與農村發展、生態保護與建設、主體功能區等重大規劃，持續推進西部大開發、東北振興、中部崛起等區域均衡發展戰略，實施了農村土地整治、農田水利設施建設、山水林田湖草生態保護修復等一系列重大工程，使我國土地利用/土地覆被格局發生了較大的改變，并對區域生態環境構成了深刻的影響[3]。

1.2 研究意義

隨著遙感（Remote Sensing，RS）、全球定位系統（Glo-bal Position System，GPS）和地理信息系統（Geographic Information System，GIS）“3S技術”的不斷發展，土地利用/土地覆被變化的遙感監測技術有了新進展[4]。依托衛星遙感數據，開展植被覆蓋、植被固碳量、空氣質量、河流輸沙量等生態環境要素的綜合監測研究，為認識土地利用變化格局與過程、掌握區域生態環境時空變化規律及存在問題提供實證依據[5]。

2 研究內容與技術路線

2.1 研究內容

研究主要基于多源遙感數據、省市統計年鑒、氣象數據等，運用ArcGIS、Erdas、數理統計等相關軟件，采用相關數學模型，對寶雞市2000—2016年陸地主要生態系統（植被、大氣、河流等）生態狀況、多年變化趨勢進行分析評價，最終給出區域生態時空變化的評價結論。

2.2 技術路線

主要運用自然地理學、土地利用與土地評價相關模型，結合GIS空間技術手段，采取定量研究與定性分析相結合的方法，對區域植被、大氣、河流生態質量進行綜合監測評價。

第一，遙感技術是指借助地物反射或輻射光譜信息，對地物進行探測和識別的技術。此次研究利用遙感專業軟件和數據解譯，獲取和處理寶雞市的植被覆蓋度、植被固碳量數據[6-9]。

第二，地理信息系統空間分析是地理信息系統的核心功能之一，主要應用了空間查詢、量算、疊加分析、空間差值、統計分類分析等方法。

第三，植被凈初級生產力（NPP）數據基于植被光能利用原理，運用植被NPP估算模型，實現了植被固碳量、固碳價值監測評估，使研究的問題更具可比性。

3 數據來源與處理

3.1 數據來源

氣象數據使用寶雞市11個國家氣象站1981—2010年的氣溫、降水及日照時數年統計值數據資料；遙感數據主要來源于美國NOAA、MODIS、NPP等衛星資料；植被覆蓋度數據來源于美國MODIS衛星的植被指數產品；植被固碳量數據來源于美國蒙大拿大學森林學院陸域動態數值模擬研究所運用生物地球化學模式估算出的凈初級生產力產品；氣溶膠光學厚度數據來源于美國航空航天局（NASA）公布的NDVI數據集；河流輸沙量數據來源于中華人民共和國水利部發布的《中國河流泥沙公報》[10-13]。

3.2 處理方法

以高分辨率衛星遙感數據為監測源，對寶雞市陸地植被（含耕地）覆蓋度、凈初級生產力、氣溶膠光學厚度、河流輸沙含沙量等生態因子進行監測評估，評價區域植被生態、大氣環境、河流輸沙量等時空變化趨勢，分析生態系統質量改善程度，為生態環境保護和改善提供參考依據。

生態環境遙感監測和指標分析，均采取規范的技術方法和業務流程，建立專題分析系統和分析模型。其中，植被生態質量氣象監測評價主要依據《陸地植被氣象與生態質量監測評價等級》（QX/T 494—2019）、《植被生態質量氣象評價指數》（GB/T 34815—2017）[14-15]等。

4 研究區域概況

4.1 地理位置

寶雞市地處陜西省關中西部，地跨東經106°18′～108°03′、北緯33°35′～35°06′。東連咸陽市和楊凌示范區，南接漢中市，西北與甘肅省的天水市和平涼市毗鄰。秦嶺南屏，渭水中流，關隴西阻北橫，渭北沃野平原。東西長約156.6 km，南北寬約160.6 km，總面積約18 117 km2。

4.2 地質地貌

寶雞市位于秦嶺緯向構造體系與其他構造體系的復合交接部位，具有南北銜接、東西過渡的特點，可分為南部的秦嶺褶皺帶、中部的渭河斷陷帶和北部的鄂爾多斯臺向斜區3個地質構造單元。

寶雞市南、西、北方向三面環山，以渭河為中軸向東拓展，呈尖角開口槽形的特點。山、川、原兼備，呈“六山一水三分田”之勢。

4.3 水文特征

寶雞市河流網排列以秦嶺為界，分屬黃河、長江兩大水系。黃河水系河流主要是以渭河為干流的渭河水系，渭河橫貫寶雞市境內206.1 km，多年平均徑流量為35.51億m3；長江水系以嘉陵江上游河段為主干，寶雞市境內流長72 km，多年平均徑流量為56.27億m3。

4.4 氣候特征

寶雞市屬暖溫帶半濕潤氣候區，全年的氣候變化受制于季風環流，冷暖干濕、四季分明。冬季干冷少雪，夏季炎熱干燥和溫熱多雨交替出現，春季升溫迅速而氣候多變，秋季降溫快多連陰雨。光、熱、水資源較為豐富，年日照時長為1 860～2 250 h，年平均氣溫為7.6～12.9 ℃。寶雞市年平均降水量在590～900 mm之間，其中，關中地區降水量最多。

5 寶雞市生態環境時空變化概況

5.1 森林生態系統概況

2000年以來，寶雞市提出了創建綠色寶雞、全國綠化模范城市、國家森林城市等建設目標，以天然林保護、退耕還林、三北防護林體系建設、自然保護區建設、綠色通道建設、南山北坡綠化等重點生態工程為契機，通過努力，森林資源穩步增長，森林生態系統保護與建設取得了顯著成效。森林覆蓋率由2000年的42.1%提高到2015年的56.26%，城市建成區綠化覆蓋率42%，人均公園綠地面積約12.25 m2。

5.2 大氣環境概況

2000年以來，寶雞市加大大氣污染防治力度，城市環境空氣質量明顯改善。2015年，寶雞市環境空氣質量優良天數為272 d，優良天數比例74.5%。在超標天數中，輕度污染天數占16.2%，中度污染天數占5.2%，重度污染天數占3.3%，嚴重污染天數占0.8%。

主要污染物中，可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）、二氧化氮（NO2）、一氧化硫（SO）濃度年均值均有所下降，臭氧（O3）濃度年均值有所上升。2015年，沙塵天氣發生次數和強度均有所下降。

5.3 水環境質量概況

2000年以來，寶雞市水環境質量總體穩中向好。據2015年寶雞市大氣環境監測公報，該市境內渭河流域河流水質總體良好，千河水質優、清姜河、金陵河水質良好，長江流域嘉陵江水質穩定保持優。

6 寶雞市生態環境時空變化分析

6.1 植被覆蓋度

對寶雞市2000—2016年植被覆蓋度進行了遙感動態監測，結果顯示：植被覆蓋度在波動中呈現大幅增長的趨勢（圖1）。2000年寶雞市植被覆蓋度為75.62%，2016年增長至82.77%，線性增長率為每年0.41%。

2000—2016年，寶雞市大部分區域植被覆蓋度顯著增加，尤其是寶雞市北部的麟游縣、西北部的千陽縣、隴縣和陳倉區西部地區增加最為明顯；城市周邊植被覆蓋度略有減少。

2000—2016年，寶雞市植被覆蓋結構明顯好轉，中、低植被覆蓋度（＜60%）面積占比明顯減少，由2000年的19.6%下降到2016年的6.61%；高植被覆蓋度（60%～100%）面積占比顯著增加，由80.4%上升到93.39%。

6.2 植被固碳量

對2000—2014年寶雞市植被固碳量、固碳價值等進行了遙感監測分析。2000—2014年，寶雞市植被固碳量（除耕地）在波動中呈現增加趨勢，北部地區小幅增加，中部地區略有下降。2000—2014年，植被平均固碳量為464.44萬t，2000年植被固碳量為497.28萬t，2014年上升為528.89萬t，線性增長率為8.15萬t/年。

全市固碳價值由2000年的58.95億元增加到2014年的61.07億元；植被釋氧量由2000年的1 316.62萬t增加到2014年的1 363.82萬t，線性增長率為21.84萬t/年；釋氧價值由2000年的131.66億元增加到2014年的136.38億元。2000年寶雞市植被固碳量整體較2014年偏少， 2014年北部地區植被固碳量小幅增加，而中部地區固碳量略有下降。

6.3 氣溶膠光學厚度

對2003—2016年寶雞市氣溶膠光學厚度進行遙感分析。監測結果表明：寶雞市大氣污染物主要集中在地勢低洼的中部渭河谷地，包括寶雞市城區、鳳翔區、岐山縣、扶風縣及眉縣北部部分區域；2003—2016年，寶雞市大氣污染物明顯減少，減少區域主要集中在地處關中平原的扶風縣、岐山縣、鳳翔區等地。

6.4 河流輸沙量

河流輸沙量變化能夠反映人類通過土地利用變化、水土保持措施對水環境帶來的影響。對寶雞市嘉陵江流域的年輸沙量進行了動態分析。監測表明：2000—2015年寶雞市境內的嘉陵江（鳳州段）年輸沙量均呈現減少趨勢。

7 結論

對2000—2016年寶雞市生態環境進行生態環境遙感監測動態分析顯示，全市生態環境整體明顯改善。

（1）全市植被覆蓋度在波動中呈現增加趨勢，其中西北部地區植被覆蓋度增加尤為顯著；全市植被覆蓋度由2000年的75.62%增加到2016年的82.77%。在植被覆蓋度增加的同時，植被結構進一步改善，高植被覆蓋占比增加，中、低植被覆蓋占比減少。植被固碳量等生態功能在波動中呈現增加趨勢。其中，寶雞市實施的生態恢復與保護工程促進了植被生態質量的改善和生態功能的恢復，使得植物生物量明顯增長，植被固碳顯著增強。

（2）全市空氣質量有效改善，空氣優良天數明顯增加，重污染天數明顯減少。尤其以地處關中平原的扶風縣、岐山縣、鳳翔區等地空氣質量改善明顯。

（3）嘉陵江（鳳州段）年輸沙量呈現減少趨勢，說明流域生態質量總體改善，水土保持功能持續向好。

（4）從2000—2016年寶雞市生態環境主要指標遙感監測結果可以看出，相關部門用于改善生態環境的一系列措施對生態系統功能恢復已經產生積極影響。在未來，相關部門應繼續加強生態環境保護工作，做好生態系統監測評估預警，鞏固和增強生態保護成效。

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