三峡库区 （重庆段）植被时空变化与生态屏障建设研究

周李磊 ，官冬杰

（1.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400044；2.重庆大学 资源及环境科学学院，重庆 400044；3.重庆交通大学 建筑与城市规划学院，重庆 400074）

三峡库区 （重庆段）植被时空变化与生态屏障建设研究

周李磊1，2，官冬杰2，3*

（1.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400044；2.重庆大学 资源及环境科学学院，重庆 400044；3.重庆交通大学 建筑与城市规划学院，重庆 400074）

根据1990年、2000年和2010年3期三峡库区 （重庆段）植被解译数据，分析了三峡库区 （重庆段）植被的时空分布变化规律及地形分异规律，结果表明：（1）1990-2010年，三峡库区 （重庆段）植被变化明显，常绿阔叶灌木林、落叶阔叶林和落叶阔叶灌木林分别减少了321.61 km2、74.81 km2和625.47 km2，常绿针叶林、常绿阔叶林和草丛分别增加了642.57 km2、260.5 km2和258.86 km2；（2）三峡库区 （重庆段）植被以常绿植被为主，分布在库区腹心东部 （巫溪县、巫山县、奉节、云阳县、开州区和万州区）和库区腹心西部 （武隆区、石柱县、丰都县和忠县）；（3）三峡库区 （重庆段）植被分布的海拔梯度规律显著。研究结果可以为三峡库区生态屏障建设提供参考。

三峡库区；植被分布；时空分布；地形分异；生态屏障

区域植被的变化反映了区域植被生态系统结构和功能的变化，对区域生态环境及生物多样性具有重要的生态学意义。稳定的植被生态系统可以通过自我维持和调控能力来维护区域生态环境的安全。植被作为陆地生态系统的重要组成部分，具有水源涵养、调节区域碳平衡、维护区域气候稳定的作用[1]，是生态系统中物质循环和能量流动中枢[2-3]，其分布受自然环境中热量、水分、温度等因素的影响，地带性特征明显[4]。

三峡库区是我国典型的生态脆弱区，地形地貌破碎、碳酸盐质岩层广泛发育、水土流失等生态环境问题越来越受到政府和人民的重视与关注。三峡库区作为长江上游重要生态屏障，具有重要的战略意义。植被生态系统作为生态屏障的主体及第一要素，其稳定的结构是维护区域生态环境及生物多样性的基础[5-6]；而随着三峡工程的兴建，库区移民迁建、工矿企业搬迁等造成土地利用结构发生变化；随着人口的增加，人类活动对植被的干扰加强，造成植被破坏[7]；同时，随着人们环保意识的提高，植被的保护越来越受到重视[8]。

本研究以三峡库区 （重庆段）植被为研究对象，结合样地调查与GIS技术，对库区植被空间分布进行定量分析，可以及时掌握三峡库区植被资源现状及动态变化规律，为库区生态建设、区域可持续发展以及长江上游生态屏障建设提供理论依据。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

三峡库区 （重庆段）位于三峡库区的西段，主要包括重庆市的巫山、巫溪、江津等22个区、县，面积46 118 km2，占三峡库区总面积的85%。该区介于东经105°~110°，北纬28°~31°之间，主要位于新华夏构造体系第三沉降带之川东褶皱带，以及由数十条平行排列的阻挡式构造组成的川东平行岭谷区。海拔地形地貌复杂，主要分为河流阶地、盆地，区内主要土壤类型为冲积土、紫色土、水稻土。区域内植被茂盛，类型多样，是西南地区重要的动植物资源库。

图1 三峡库区 （重庆段）区位图Fig.1 The location of Three Gorgers reservoir area （Chongqing section）

三峡库区 （重庆段）属典型的亚热带湿润季风气候，年均温在17~19℃之间，4~10月平均气温在22℃以上，极端高温达42℃以上，大于或等于10℃积温为5 800~6 500℃，无霜期长，每年多为320~340天，雾多、日照少、风速小，年均降水量多在1 000~1 200 mm之间，季节降水分配不均，地面蒸发旺盛，易出现伏旱，频率一般在70%~80%之间。

1.2 数据来源

植被数据包括1990年、2000年和2010年的3期土地利用类型数据。数字高程模型 （DEM）从国家地球系统科学数据共享平台 （www.geodata.cn）下载，空间分辨率30 m；国家基础地理信息中心提供的1∶10万的三峡库区 （重庆段）县级行政界线矢量数据。

1.3 数据分析

根据土地利用数据将三峡库区植被 （只考虑林地和草地）分为常绿针叶林、常绿阔叶林、常绿阔叶灌木林、落叶针叶林、落叶阔叶林、落叶阔叶灌木林、针阔混交林、灌木、稀疏林地、稀疏草地、草甸、草丛12种类型，利用ArcGIS软件将3期土地利用数据进行统计分析，得到1990年、2000年和2010年三峡库区不同植被类型分布面积；与高程数据叠加分区统计不同高程下各类植被类型的分布及总面积，分析三峡库区植被的空间分布规律。

2 结果与分析

2.1 三峡库区 （重庆段）植被分布及其变化

图2 三峡库区 （重庆段）1990年、2000年和2010年植被分布Fig.2 The distribution of vegetation in the Three Gorges Reservoir Area （Chongqing Section） in 1990，2000 and 2010

由图2和表1可知，三峡库区 （重庆段）的森林植被整体上分布在库腹东 （巫溪县、巫山县、奉节县、云阳县、开州区和万州区）和库腹西 （武隆区、石柱县、丰都县和忠县），且以常绿植被为主。1990-2010年，三峡库区常绿针叶林和常绿阔叶林均增加，分别增加了642.57 km2和260.50 km2；而常绿阔叶灌木林显著减少，20年间减少了321.61 km2。落叶植被中，落叶阔叶林和落叶阔叶灌木林都有所减少，分别减少了74.81 km2和625.47 km2；草丛增加了258.86 km2；而落叶针叶林、针阔混交林、灌木、稀疏林地、稀疏草地和草甸变化不大。

2.2 三峡库区 （重庆段）不同高度植被分布

三峡库区海拔处于0~3.0 km之间，按照0~0.5 km、0.5~1.0 km、1.0~1.5 km、1.5 km以上划分为4个等级，以2010年为例，分区统计不同海拔区域植被的分布情况。

图3 2010年三峡库区 （重庆段）不同海拔植被分布Fig.3 The vegetation distribution at different altitudes in the Three Gorges reservoir area （Chongqing section） in 2010

由图3和表2可知，70.3%的常绿针叶林分布在海拔0.5~1.5 km，0.5~1.0 km最多，其次是1.0~1.5 km；常绿阔叶林海拔梯度变化显著，随海拔增高逐渐减少，32.5%的常绿阔叶林分布在0~0.5km，其次是0.5~1.0 km，占了26.9%，22.9%分布在1.5~2.0 km，只有17.7%的常绿阔叶林分布在1.5 km以上的海拔区域；69.8%的常绿阔叶灌木林分布在海拔1.0 km以下，只有9.9%的常绿阔叶灌木林分布在海拔1.5 km以上的区域；44.3%的落叶针叶林分布在海拔0.5~1.0 km之间，0.5 km以下区域分布较少，只占了8.4%，其次是1.0~1.5 km和1.5 km以上区域分别占了23.5%和23.8%；74.4%的落叶阔叶林分布在海拔1.0 km以下，1.0~1.5 km只占了15.9%，1.5 km以上区域只占了9.7%；66.6%的落叶阔叶灌木林分布在海拔0.5~1.5 km，0.5~1.0 km最多，其次是1.0~1.5 km，0.5 km以下区域只占了14.5%；71.5%的针阔混交林分布在海拔1.0 km以下区域，0.5~1.0 km最多，占了41.6%，1.5 km以上区域最少，只占了7.5%；97.9%的灌木林分布在海拔0.5 km以下区域，0.5 km以上区域只占了2.1%；50.3%的稀疏林地分布在海拔0.5~1.0 km，0.5 km以下次之，1.5 km以上区域最少；稀疏草地主要分布在海拔1.0 km以上区域，1.0 km以下区域没有分布；93.8%草甸分布在海拔1.5 km以上区域，1.5 km以下区域分布较少；91.7%的草丛分布在海拔1.5 km以下，其中0.5~1.0 km最多，占42.5%，其次是0.5 m以下区域，占了28.4%。

表2 2010年三峡库区 （重庆段）不同海拔主要植被分布Table 2 The distribution of main vegetation at different altitudes of the Three Gorges reservoir area （Chongqing section） in 2010

3 讨论

植被生态系统的水源涵养作用十分显著，涉及林冠层截留、凋落物层持水和土壤层蓄水[9]。龚诗涵等[10]研究表明，常绿针叶林生态系统水源涵养总量最多，常绿阔叶林水源涵养能力最强；石培礼等[11]研究表明，长江上游植被中，常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林等植被具有较强的持水能力。由表1可知，1990-2010年，三峡库区 （重庆段）常绿针叶林和常绿阔叶林的面积在逐渐增加。2010年三峡工程开始全面发挥防洪、发电、航运等综合效益，为妥善解决移民安稳致富、生态环境建设与保护、地质灾害防治等问题，在三峡水库生态屏障区开展了以长江两岸森林工程和三峡库区后续植被恢复项目等生态恢复工程，森林覆盖率明显提升[12-13]。三峡库区植被发挥的水源涵养功能逐年增强，包括水质净化、径流调节等重要功能。

在三峡水库土地淹没线 （坝前正常蓄水位175 m，接5年一遇洪水和11月5年一遇来水的回水水面线）至第一道山脊线之间的生态屏障区内[14]，随着灌木林地和常绿阔叶林的恢复与建设[12，15]，对库区水土保持有着重要的作用[16-18]。由图3和表1可知，在0~0.5 km低海拔区域，常绿林地植被 （常绿针叶林、常绿阔叶林和常绿阔叶灌木林）的面积在逐年增加。这是由于退耕还林工程的实施，库区水土流失得到改善[19]，生态屏障建设效果显著。

由表1可知，1990-2010年，阔叶灌木林地减少较多，常绿阔叶灌木林和落叶阔叶灌木林共减少了947.08 km2。究其原因，一方面是三峡大坝蓄水后沿岸灌木林被水淹没，另一方面库区移民以及城市扩展、兴建基础设施，导致灌木林地被破坏，土地利用空间格局发生改变 （图2）。随着退耕还林工程（2002-2008年）、森林工程 （2008-2012年）以及三峡库区生态屏障建设的实施，森林覆盖率提高；同时由图3和表2可知，不同海拔植被分布差异显著，这是由于当地政府考虑到森林生态系统的结构及功能，加强了对库区西部平行岭谷低山丘陵偏湿性常绿阔叶林区、库区中部平行岭谷低山丘陵常绿阔叶林区、库区东部低山及中山峡谷暖湿常绿阔叶林区的建设与保护[12]，从而优化了植被空间格局，保护了区域生物多样性。

4 结论

本文利用遥感解译数据分析了三峡库区 （重庆段）1990-2010年植被的空间变化及不同海拔梯度的分布规律，对完善库区生态系统结构，提高库区生态环境承载力，恢复库区植被生态系统的结构和功能，进一步指导三峡库区生态屏障建设有着重要的参考意义，主要结论包括：

（1）1990-2010年，三峡库区 （重庆段）植被分布变化明显，其中常绿阔叶灌木林、落叶阔叶林和落叶阔叶灌木林都有所减少，分别减少了321.61 km2、74.81 km2和625.47 km2；常绿针叶林和常绿阔叶林分别增加了642.57 km2和260.50 km2；草丛增加了258.86 km2；而落叶针叶林、针阔混交林、灌木、稀疏林地、稀疏草地和草甸变化不大。

（2）三峡库区 （重庆段）植被以常绿植被为主，分布在库腹东 （巫溪县、巫山县、奉节县、云阳县、开州区和万州区）和库腹西 （武隆区、石柱县、丰都县和忠县）。

（3）三峡库区 （重庆段）植被分布，海拔梯度规律显著，地形特征与许多生境因子存在密切的相关性。在三峡库区生态屏障建设中，可以针对性地对不同海拔区域不同植被制订不同的保护措施，以实现三峡库的生态保护与建设。

植被分布受气候和地形的影响显著，本文并没有对三峡库区 （重庆段）气候进行分析，包括气温和降水对植被分布的影响，且地形因素的分析只考虑了海拔，没有考虑坡度和坡向对植被分布的影响。同时，由于缺乏2015年三峡库区 （重庆段）的遥感解译数据，相应区域的分析深度不够，在今后的研究中，有待进一步去完善。

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责任编辑：余友清

Temporal and Spatial Patterns of Vegetation Distribution and Construction of Ecological Barrier in the Three Gorges Reservoir Area(Chongqing Section)

ZHOU Lilei1,2,GUAN Dongjie2,3*

（1.State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control，Chongqing University，Chongqing 400044,China;2.College of Resources and Environmental Science，Chongqing University，Chongqing 400044,China;3.College of Architecture and Urban Planning，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

Based on the vegetation interpretation data of the Three Gorges Reservoir(Chongqing section)in 1990,2000 and 2010,the temporal and spatial distribution of vegetation and the law of topographical differentiation of the Three Gorges Reservoir(Chongqing section)were analyzed.The results show that:(1)The evergreen broad-leaved shrub,deciduous broad-leaved forest and deciduous broad-leaved shrub were reduced respectively by 321.61 km2,74.81 km2and 625.47 km2,while evergreen coniferous forest,evergreen broad-leaved forest and grass land were increased respectively by 642.57 km2,260.5 km2and 258.86 km2between 1990 and 2010.(2)The vegetation in the Three Gorges Reservoir area was dominated by evergreen vegetation mainly distributed in the east(Wuxi,Wushan,Fengjie,Yunyang,Kaizhou and Wanzhou)and the west(Wulong,Shizhu,Fengdu and Zhongxian)of the reservoir area.(3)The altitude gradient of vegetation in the Three Gorges Reservoir(Chongqing section)was obvious.Theresultsprovidereferencesfor theconstruction of theecological barrier in the Three Gorges Reservoir area.

Three Gorges Reservoir area;vegetation distribution;temporal and spatial pattern;topographical differentiation;ecological barrier

X171

A

2096-2347（2017）03-0069-06

10.19478/j.cnki.2096-2347.2017.03.09

2017-04-13

重庆市环保局重大科技项目 “重庆市生态功能红线划定”

周李磊 （1989-），男，江苏东海人，博士研究生，主要从事资源生态与环境遥感研究。E-mail：zhoulleiEco2016@cqu.edu.cn

*通信作者：官冬杰 （1980-），女，黑龙江富锦人，博士，教授，博士研究生导师，主要从事生态与可持续发展，水资源安全利用评价，3S应用等研究。E-mail：guangdongjie_2000@163.com