近17年广西平果县植被覆盖度变化分析

吴泽燕 胡宝清 罗为群 陈 平 胡兆鑫 黄 静(1. 广西师范学院北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西 南宁 50001；2. 广西师范学院广西地表过程与智能模拟重点实验室，广西 南宁 50001；.中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室，广西 桂林 541004)

近17年广西平果县植被覆盖度变化分析

吴泽燕1，2，3胡宝清1，2罗为群3陈 平1，2胡兆鑫3黄 静1，2，3
(1. 广西师范学院北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西 南宁 530001；2. 广西师范学院广西地表过程与智能模拟重点实验室，广西 南宁 530001；3.中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室，广西 桂林 541004)

以MOD13Q1-NDVI为数据源，计算和分析平果县2000年和2016年植被演变和空间变化特征，并通过叠加平果县岩性图比较岩溶区和非岩溶区的差异。结果表明：(1)平果县平均植被覆盖度72.49%，年均增长0.8%，以中高和高覆盖度为主，生态恢复和环境治理工程取得显著成效；(2)从2000年至2016年岩溶区和非岩溶平均植被覆盖度分别提高了9.93%和18.22%，地质背景对植被生长影响显著；(3)植被覆盖度重度增长、中度增长和轻度增长区域面积占全县71%，植被覆盖度减少较明显的区域主要是马头镇、新安镇等相对发展开发的地区。

广西平果；植被覆盖度；岩性

植被是陆地生态系统的重要组成部分，对全球能力平衡、生物地球化学循环、水循环等起着调控作用[1]。植被覆盖度一般指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比[2]，是反映区域植被生长变化的重要指标。植被覆盖度的监测方法可分为地面测量和遥感测量，前者又可分为目估法、采样法、仪器法和模型法，后者又可分为回归模型法、植被指数法和像元分解法[3]。随着遥感技术的发展，不仅能够动态持续监测大面积区域范围的植被覆盖变化，还能对过去时期的植被覆盖进行对比研究。中分辨率成像光谱仪MODIS传感器每日两次获取全球36个光谱波段的地球综合信息观测数据，其中MOD13Q1数据产品的NDVI能够详尽反映不同时期植被生长的空间差异性[4，5]，在全球各地区植被覆盖度变化研究中被广泛应用，如王晓江、吴昌广、王颖等[6-8]利用MO13Q1数据对十年尺度的区域植被覆盖度变化进行研究分析。平果县是西南地区典型岩溶县，本文运用归一化植被指数NDVI，结合平果县地质背景，分析2000年-2016年的植被覆盖度变化及空间格局，为石漠化治理生态恢复和环境治理提供参考。

1 研究区概况

平果县地处于广西壮族自治区中西部，国土面积2485平方公里，辖9镇3乡171个行政村。岩溶区面积1551.98km2，占全县63%，其中石漠化面积又占岩溶区面积的29%。总人口约50万，县城区人口约20万，主要分布在岩溶石山区，贫穷落后，人均耕地面积不足，土地生产力差。亚热带季风性气候，光热足，年均日照1682.7小时，年均温21.5℃，全年总积温7000～8000℃，无霜期345天以上。年均降雨量1359mm，受南北季风影响，季节和年份降雨差异明显，降雨集中在夏季，少雨年份常发生干旱，多雨年份常发生洪涝。矿藏资源丰富，铝矿储量达29.9亿吨，分布面积占全县70%。地势是中高、南北低，从西北部向东倾斜，平均海拔362米。水系主要为红水河和右江，地下水控制面积占全县面积24%。

2 研究方法

2.1 数据来源和预处理

本研究数据采用美国航空航天局(NASA)提供的的用于监测全球植被环境条件和土地覆被变化的MODIS三级网格陆地植被数据产品MOD13Q1(MODIS/Terra Vegetation Indices 16-Day L3 Global 250m SIN Grid)，选用植被最茂盛时期的合成影像。该数据产品经定标和畸变校正，采用Sinusoidal投影方式，每隔16d提供一次，空间分辨率为250m，包含NDVI(归一化植被指数)、EVI、VI-Quality等12个波段。利用MRT(Modis Reprojection Tool)提取NDVI波段，采用Albers正轴等面积双标准线圆锥进行投影。利用研究区矢量边界进行裁剪得到研究区2000年和2016年归一化指数数据。

2.2 植被覆盖度计算方法

根据像元二分模型，一个像元的NDVI值可以表达为植被覆盖部分的信息与土壤覆盖部分的信息组成，因此植被覆盖度计算公式如下：

VFC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

其中，NDVIveg和NDVIsoil分别是指像元完全被植被覆盖时的NDVI值和由完全被裸土覆盖时的NDVI值，分别为NDVI最大值和最小值，由此得到研究区两个时相的植被覆盖度分布图。划分植被覆盖度等级，0%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%分别为极低覆盖度、低覆盖度、中覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度。

3 结果与分析

3.1 平果县植被覆盖度等级变化

表1所示和如图1，平果县整体植被覆盖较好，从2000年至2016年植被覆盖度发生显著变化，平均植被覆盖度由2000年58.96%增长至72.49%，年均增长0.8%。2000年，平果县植被覆盖度主要为中覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度，三者面积之和2057.28km2，占总面积83.0%，低覆盖度和极低覆盖度零散分布在北部和中南部地区；2016年，平果县植被覆盖度主要为中高覆盖度和高覆盖度，两者面积之和2151.23km2，占总面积86.79%，低覆盖度和极低覆盖度主要分布在主要分在中西部和右江下游地区。

总体上，平果县植被覆盖度等级结构呈优化趋势，极低、低和中植被覆盖度面积减少，中高和高植被覆盖度面积增加，变化值为573.63km2。极低、低、中、中高和高覆盖度面积比例由1∶1∶2.3∶4.1∶3.5变至1∶1.3∶0.7∶10.8∶9.4。其中，中等覆盖度面积减少最大，由478.89km2减少至3.07km2，减少比例为84.13%；中高覆盖度和高覆盖度面积增加幅度几乎一致，增加比例分别为35%和37.91%。

自19世纪末，平果县大规模实施了绿色工程、森林生态群带建设工程、退耕还林工程和石漠化综合治理工程等，经国家确认退耕还林面积18954.9公顷，其中退耕地还林面积6905.9公顷；荒山造林面积87127.7公顷；封山育林面积3333.3公顷，涉及14个乡(镇、林场)，18459户，73866人[9，10]。工程措施的有效实施以及相应的资金补偿、扶贫开发试点推广使得平果县生态环境和人民生活水平均得到明显改善，群众环保意识不断提高，有利于植被的生长与恢复。

表1 2000-2016年平果县植被覆盖度变化面积统计

图1 2000年和2016年平果县植被覆盖度分布图

3.2 岩溶区与非岩溶区植被覆盖度变化对比

将研究区两期植被覆盖度图和岩性图进行空间叠加，比较岩溶区和非岩溶区植被覆盖度的变化，分析地质背景对植被覆盖度的影响。

从平均植被覆盖度看，岩溶区与非岩溶区植被覆盖度变化差异显著，非岩溶植被覆盖度增长优于岩溶区。岩溶区平均植被覆盖度由2000年的60.20%增长至70.13%，年平均增长0.58%；非岩溶区平均植被覆盖度由2000年的58.21%增长至2016年的76.43%，年平均增长1.07%。2000年岩溶区植被覆盖甚至超过非岩溶区植被覆盖度，但两者植被覆盖度增长速度相差接近一半，岩溶区植被覆盖度增长缓慢，而非岩溶区植被覆盖度显著增长。

从植被覆盖度等级看，2000年岩溶区和非岩溶区不同植被覆盖度等级面积相差不大，2016年岩溶区和非岩溶区植被覆盖度等级面积差异较大。岩溶区高覆盖度面积增长显著，增长了54.91%，中覆盖度等级面积减少最显著，减少了83%。非岩溶区极高覆盖度面积增长显著，增长了71.31%，其他等级面积均为减少，最显著为中覆盖度等级面积减少了85.64%。总的来说，岩溶区植被向高覆盖度等级演变，非岩溶区植被向极高覆盖度等级演变。

由此可见，在地质背景的影响下，区域植被覆盖度差异显著。岩溶地区，尤其是石漠化地区，基岩裸露，土层薄，成土速度缓慢，植被生长和恢复条件差，加之平果县乡镇主要分布在岩溶区，人类活动对自然环境造成干扰破坏，岩溶生态系统十分脆弱，一旦被破坏就很难恢复。

表2 2000-2016年平果县岩溶区和非岩溶区植被覆盖度面积统计

3.3 平果县植被覆盖度空间变化

将平果县2016年植被覆盖度减去2000年植被覆盖度，叠加岩溶区分布图，按照重度减少、中度减少、轻度减少、基本稳定、轻度增加、中度增加和重度增加的分级标准(表3)得到平果县植被覆盖度变化分布图(图2)。结果表明，平果县植被覆盖度增长面积达1754.09km2，占总面积71%，其中，重度增长面积485.55km2，中度增长面积852.85km2，轻度增长面积442.69km2；植被覆盖度减少面积为317.73km2，占总面积13%，其中重度减少面积124.0km2，中度减少面积122.10km2，轻度减少面积71.63km2；植被覆盖度基本稳定面积406.64km2，占总面积16%(表3)。总的来说，平果县植被覆盖度变化大，以中度增长最明显，其次为重度增长和轻度增长。

图2 2000年-2016年平果县植被覆盖度变化

植被覆盖度变化等级呈条带状分布，植被覆盖度减少明显的区域主要分布在太平镇、马头镇、新安镇和凤梧镇，这些地区为乡镇集中，其中马头镇是平果县县城，人口密度较大，交通相对便利，工农业活动较为强烈，对植被覆盖度产生显著影响。植被覆盖度增长明显的区域主要分布在北部非岩溶区，这些地区人口密度低，交通闭塞，社会经济发展较缓慢，植被生长条件较好。由此可见，在发展社会经济和乡镇建设的同时应该注重农林区域保护。

表3 分级标准及各等级面积

4 结 论

(1)国家退耕还林、石漠化综合治理等一系列工程取得显著成效。近17年来平果县平均植被覆盖度显著增长，由2000年的58.96增长至72.49%，年均增长0.8%。极低、低和中植被覆盖度地区面积减少，中高和高植被覆盖度地区面积增加。

(2)地区植被生长与恢复受地质背景影响显著，岩溶生态系统脆弱且难恢复，应加强保护。2000年平果县岩溶区和非岩溶区植被覆盖条件差异不明显，虽植被覆盖度均在增长，但非岩溶区平均植被覆盖度年均增长速度是岩溶区的约2倍。2016年岩溶区平均植被覆盖度为70.13%，非岩溶区植被覆盖度为76.43%。

(3)乡镇发展和人口集中的地区植被覆盖度减少明显，交通闭塞、贫穷落后的地区植被覆盖度增长明显。近17年来，平果县植被覆盖度变化大。植被覆盖度变化等级呈条带状分布，重度增长、中度增长和轻度增长地区面积占全县71%。太平镇、马头镇和新安镇等相对发展和开放的地区植被覆盖度减少最明显，而北部相对闭塞地区植被覆盖度增长最明显。

[1]吴昌广，周志翔，肖文发等.基于MODIS NDVI的三峡库区植被覆盖度动态监测[J].林业科学，2012(01)：22-28.

[2]贾坤，姚云军，魏香琴，等.植被覆盖度遥感估算研究进展[J].地球科学进展，2013(07)：774-782._nf8192d05c7aa747099d11de774ebd6302.

[3]王浩，李文龙，杜国祯.基于3S技术的甘南草地覆盖度动态变化研究[J].草业学报，2012，21(3)：26-37.

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[6]王晓江，胡尔查，李爱平.基于MODISNDVI的内蒙古大_省略_然保护区植被覆盖度的动态变化特征江[J].干旱区资源与环境，2014，28(8)：64-65.

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[9]黄慧.浅谈广西平果县林业的可持续发展[J].广西林业科学，2006，35(3)：177-178.

[10]赵瑞.广西平果县退耕还林工程生态效益监测与评价研究[D].北京：北京林业大学，2015.

Changes of Vegetation Coverage in Pingguo County of Guangxi During Recent 17 Years

WU Zeyan1，2，3HU Baoqing1，2LUO Weiqun3CHEN Ping1，2HU Zhaoxin3HUANG Jing1，2，3
(1.Guangxi Teachers Education University/Key Laboratory of Environment Change and Resources Use in Beibu Gulf Ministry of Education， Guangxi Nanning 530001； 2.Guangxi Teachers Education University/Guangxi Key Laboratory of Earth Surface Processes and Intelligent Simulation， Guangxi Nanning 530001； 3.Institute of Karst Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Key Laboratory of Karst Ecosystem and Treatment of Rocky Desertification Ministry of Land and Resources，Guangxi Guilin 541004)

Using MOD13Q1-NDVI as a data source，calculate and then analyse the characteristics of evolution and spatial distribution of the vegetation in Pingguo in 2000 and 2016.Also，the karst area and the non - karst area are compared by superimposing the lithology map .The results support that：1) The average vegetation coverage of Pingguo is 72.49% at a 0.8% annual growth.Vegetation coverage is dominated by the range of medium- high coverage and high coverage .The ecological restorations and environmental control projects in Pingguo have achieved remarkable results.2) From 2000 to 2016，the average vegetation coverage in karst area and non - karst area have increased by 9.93% and 18.22% respectively.The influence of different geological background on vegetation growth is significant.3) Moderate growth and mild growth area can account for 71%.And vegetation coverage decreased obviously in some relative development regions，such as Ma Tou Town and Xin'an Town.

Pingguo，Guangxi；vegetation coverage；lithology

国家重点研发项目专题“流域石漠化回复的关键过程机理及逆转的生态风险研究”(2016YFC0502401)

吴泽燕，在读研究生，研究方向资源开发与国土整治

罗为群，副研究员，主要从事岩溶生态与石漠化治理研究

X87

A

1673-288X(2017)01-0140-04

引用文献格式：吴泽燕 等.近17年广西平果县植被覆盖度变化分析[J].环境与可持续发展，2017，42(1)：140-143.