黄土高原植被覆盖时空变化特征及驱动力分析--以河龙间西北片为例

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植被是地球生态系统的重要组成部分,承担着保护自然环境作用的同时为人类活动提供必不可少的资源。黄土高原作为生态环境建设和可持续发展的典型区域,其生态环境变化受到国内外学者的广泛关注。植被对该区水土流失产生着巨大的影响,也是能够反映气候变化和社会经济等人类活动变化的较为直观的因子,因此研究植被覆盖变化驱动力具有重要意义。
  本研究以历史时期植被最差、水土流失最严重的黄土高原河口镇至龙门之间的西北片为对象,利用卫星遥感影像(包括Landsat TM\MSS、MODIS NDVI、GIMMS NDVI),分析了该区近35年植被覆盖变化的程度和过程,并对该时期植被变化的主要驱动力进行分析,取得了以下主要结论:
  1、从时间尺度上看,1981-2016年,研究区植被覆盖总体呈增长趋势,其中1981-1985年植被覆盖变化不明显,1986-2005年植被覆盖出现缓慢改善,2006以后植被进入快速改善期。1981年前,研究区林草覆盖率大多不足20%;2016年,大部分地区的林草覆盖率都在40~60%。
  2、在空间尺度上,目前大部分研究区的林草覆盖率都在40~60%,但在降雨和土壤条件均较差的西北部、以及耕地面积占比较大的秃尾河下游部分地区仍不足40%。反映出自然因素和人类活动对林草覆盖度均产生决定性影响。
  3、降雨和人类活动部是影响植被覆盖变化的关键因素,但两因素在不同时期的贡献率差异很大。分析了1981~2016年不同阶段的植被生长期(4~9月)降雨量与同期NDVI的响应关系,结果发现,在2005年以前,降雨与NDVI的相关性并不明显,说明降雨对植被的促生作用基本上被人类对植被的破坏作用所抵消,扩耕、过度放牧和砍伐等人类活动是该区植被发育和生长的决定性冈素。而在植被快速改善的2006~2016年,降雨与同期NDVI之问呈显著正相关(相关系数R2达0.77),降雨越多、植被覆盖程度越大,说明该时期人类对植被的破坏活动很少,降雨是影响植被覆盖状况的关键因素。事实上,在降雨明显偏枯的2006-2011年,该区植被仍然呈现快速改善的态势。
  4、2006年以来人类破坏植被活动的减少,与当地经济高速发展和农业人口大量减少有关。以研究区内的神木县为典型区,选取GDP、人均GDP、原煤产量、农民人均纯收入、农业人口、耕地面积、年降雨量和气温等指标,采用主成分分析法,对2000-2016年植被覆盖变化与各因子的响应关系进行了分析,结果表明:代表当地经济水平的GDP、人均GDP、农民人均纯收入、原煤产量和农业人口等所占载荷较大,表明经济发展水平和农业人口数量对该县植被覆盖变化产生巨大影响,经济越发达、农业人口越少,植被改善越好;此外,近年降雨偏丰和气温升高也对植被恢复产生了积极影响。整体上看,2000年以来,人类对土地干扰的大幅度减少,是神木县植被覆盖改善的主要驱动力。
  5、对研究区的神木县的9个村庄进行的实地调查结果表明:近十几年来,农村实际居住人口数量骤减,减少约89%,城镇发展吸引了大量的农村劳动力,大部分耕地被撂荒,牛羊数量大幅度减少,这些因素都大大减轻了对土地的干扰,进而有利于植被的恢复。
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