黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖动态变化及其与气候因子的关系

黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖动态变化及其与气候因子的关系

黄土高原地区水土流失严重，生态环境脆弱，表现出明显的地域分异规律。降雨量400mm左右的水蚀风蚀交错带（17万km~2），水蚀风蚀交替进行，互相促进，土壤侵蚀极其剧烈。在侵蚀的发生、发育过程中，地表植被的覆盖和保护是削弱侵蚀发展的关键性环节，其演变方向及程度也成为土壤侵蚀评价的导向性要素。本文利用1982～2006年GIMMS（Global Inventory Modeling and Mapping Studies）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）8km/15d分辨率数据，采用趋势分析法、重心演变及转移矩阵等方法，分析了近25年来水蚀风蚀交错带NDVI/植被覆盖度的时空格局演变，及其与降水、气温等气候因子的关系。结果表明： （1）近25年来，水蚀风蚀交错带植被NDVI总体呈显著（P<0.05）上升趋势，秋季（9-11月）及9—10月NDVI分别呈极显著（P<0.01）和显著（P<0.05）上升趋势。除冬季外，春、夏、秋及生长季NDVI变化与全年NDVI变化具有显著相关性（P＜0.01）。10年尺度上，研究区植被NDVI空间分布差异较大，持续性增加面积比例仅为22.3%，集中分布在陕北吴旗/志丹所在北洛河上游、安塞/延安所在延河地区以及西宁西南部。青海东部和山西北部NDVI季节变化显著。 （2）采用像元二分法，获取研究区植被覆盖度并划分5种类型。中低植被覆盖度面积（20-40%）占总面积1/2多，低植被覆盖（0-20%）和中植被覆盖（40-60%）类型共占总面积的1/3多，高植被覆盖度（>80%）面积仅约0.13%。从上世纪80年代到21世纪初，变化率最大的是高覆盖度和中覆盖度类型，分别减少和增加了40.09%和18.88%。上世纪80年代、90年代和21世纪初三时段中，植被覆盖度类型未变化面积占研究区80%以上，主要由中低植被覆盖类型构成。上世纪80年代到21世纪初，植被覆盖改善面积占9.94%，退化面积占4.99%。面积转移主要发生在低植被覆盖和中低植被覆盖两种类型间，表明这两种植被覆盖类型很不稳定。 （3）三个时段植被覆盖度重心从西南到东北依次为：中高覆盖度、高覆盖度、中覆盖度、低覆盖度、中低覆盖度，与实际植被覆盖一致。总体上低植被覆盖向西南方向移动，中高和高植被覆盖向东北方向移动，反映了水蚀风蚀交错带中位于西南的宁夏和甘肃中部地区近25年来受降雨减少的影响植被有下降趋势，而东部在退耕还林（草）等一系列生态环境建设过程中，植被覆盖呈改善趋势。 （4）总体上，25年来水蚀风蚀交错带植被景观破碎化程度增加，景观异质性增强，斑块聚集度降低，景观斑块优势下降，斑块空间分布趋于均匀化。研究区各景观类型在破碎化程度、连通性、空间分布及聚集性变化上差异明显。中低和低植被覆盖类型具有明显的景观优势，对研究区整体植被覆盖景观格局变化起主导作用。25a来中低和低植被覆盖类型景观优势有下降趋势，破碎化程度增加，趋向于离散化分布；中植被覆盖类型、中高和高植被覆盖度类型景观优势增大，且高植被覆盖类型有破碎度降低、聚集度增加、异质性减弱发展的趋势。区域间差异显著。 （5）年降水量与年均NDVI值有较好的正相关关系。季节尺度上，降水量与NDVI的隔季相关性很大。月尺度上则存在着明显的滞后效应。年均气温对年均NDVI影响不大，季节和月尺度上关系类似。10年尺度上NDVI持续性增加地区与降水量增加的空间分布比较吻合，而内蒙古东胜附近NDVI改善但降水量却是减少趋势。说明在降雨的主导影响力下，人类对生态环境建设活动对水蚀风蚀交错区生态环境改善也产生了积极的效益。