关中盆地植被覆盖研究

摘要：本文运用ArcGIS10.5，采用趋势分析方法对关中盆地植被覆盖时空分布特征进行分析;结合DEM数字高程数据、提取出的高程，坡向和坡度数据，分析了关中盆地植被覆盖度和高程，坡度，坡向的相关性。结果表明：（1）从年际变化特征来看关中盆地植被覆盖度呈现上升的趋势，从年内分布特征看7-9月植被覆盖度为最高，1-2月植被覆盖度为最低。（2）从空间分布特征看宝鸡、咸阳植被覆盖度较高，西安、渭南植被覆盖度较低。植被覆盖度自东向西逐渐增加。（3）2000年和2015年植被覆盖度随着坡度的增加呈现先增加然后降低的趋势，最高值出现在30°-35°，其中35°为分界点;2000年和2015年植被覆盖度随高程的增加而呈现出增加的趋势;2000年和2015年植被覆盖度和坡向的关系总体都表现为阳坡（南、西南）>半阳坡（东南、西）>半阴坡（东、西北）>阴坡（北、东北）>平地。（4）在高程为800m，坡度在30°-40°范围内，植被覆盖度增加值为最大。（5）植被覆盖度与时间尺度和气温呈现线性正相关。

关键词：植被覆盖度;空间分布;地形因子;关中盆地

植被作为陆地生态系统的重要组成部分，对全球的气候和环境变化具有重要的指示作用，此外植被能够截留降雨减少雨滴击溅、增加土壤入渗、延缓径流，因此植被覆盖能减少土壤侵蚀量，对遏制土壤侵蚀，减少水土流失具有重要的作用[1，2]。植被覆盖度是指单位面积内植被地上部分（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，是衡量地表植被及区域生态环境状况的重要指标[3]。归一化植被指数是遥感影像近红外波段反射值（NIR）和红光波段反射值（R）之差与NIR和R之和的比值，常被用来表征植被覆盖和植被生长状况，可以对植被生长进行动态监测，能在时空尺度上反映植被信息，可以对植被生长动态变化进行测，同时能够在较大时空尺度上客观反映植被信息，是目前科学研究中最常用的植被指数。本文以关中盆地为研究对象，分析2000-2015年植被指数时空分布特征和趋势性变化特征，以及植被覆盖度和高程，坡度，坡向的相关性。对于了解区域生态环境变化，保障区域生态系统和社会经济可持续协调发展起重要作用。

1.数据与方法

1.1研究区概况

关中盆地位于陕西省中部，北靠北山，西起宝鸡，南依秦岭，东至潼关，东西长约360km，南北宽约30～80km。包括西安、宝鸡、咸阳、渭南、铜川5市的平原和黄土台原部分及杨凌区。

1.2数据来源

本研究数据采用的计算方法为取月内每天最大值，区域：中国陆地区域，空间分辨率：500m，时间分辨率：每月。原始影像数据是从地理空间数据云下载的。

1.3研究方法

利用最小二乘法对每每个像元的年均NDVI指数与时间进行线性计算，计算出斜率，公式如下：

（1）

其（1）中：b为趋势斜率，x，y为年份以及该年的NDVI值。，为年平均值以及所有年份的NDVI值;b<0表示植被覆盖度下降，b>0表示植被覆盖度上升。经过计算b为0.007，趋势斜率大于0，表示植被覆盖度有所上升。

采用基于像元的空间分析方法，揭示关中盆地植被覆盖度与气温的相关性，其相关系数计算公式如下：

（2）

式（2）：Rxyx，y两个变量的相关系数，xi代表第i年/月的植被覆盖度，yi代表第i年/月的温度，代表植被覆盖度多年/年内各月平均值，代表温度多年/年内各月的平均值，i代表样本数，n代表时间序列长度。R>0表示正相关，R<0表示负相关，数值大小表示相关程度。当计算年尺度相关系数时，n=7。当计算月尺度相关系数时，n=12。

2.结果与讨论

以年尺度及月尺度分析温度因子对植被覆盖度的影响机制。在年尺度上，关中盆地年均NDVI指数同年平均温度之间呈现波动上升。关中盆地植被覆盖度与气温的年尺度相关系数为0.338，相关系数大于0，说明关中年均盆地植被覆盖度与年均气温呈现正相关，但相关性不是太大。在月尺度上，关中盆地月均NDVI与月均温的季节性变化鲜明，且变化的趋势基本保持了一致性。关中盆地植被覆盖度与温度月尺度相关系数为0.913，相关系数大于0，说明关中盆地月均植被覆盖度与月均气温呈现正相关，且相关性较大。气温因子对关中盆地植被覆盖度的影响较大。

对关中盆地植被变化进行动态分析，说明了国家退耕还林还草和封山育林政策效果明显，植被覆盖有了显著变化，受到植被类型，气候特征，人类活动和地形地貌的影响，关中盆地植被覆盖总体上呈现为自东向西递增的趋势。在不同地区区域植被覆盖度空间分布情况差异明显较大。最高区为宝鸡咸阳的县城，最低区为西安渭南。原因为高区大部分为灌溉农作区，低值区城市建设用地较多。

高程影响温度、湿度，反映人类活动的频率，并在一定程度上影响土壤性质、辐射强度和空气流動，进而影响植被的分布[11]。2000年植被覆盖度随着高程的上升而上升，高程低于700m的地区，地势平台，水热条件较好，自然植被与人工植被生长好，植被覆盖率高。说明了国家退耕还林还草和封山育林政策效果明显。随着政策实施，不同高程植被覆盖度也有着明显的升高。山地地区人类活动较少，有利于植被生长。封山育林使得生态环境得到恢复，植被群落成长迅速，有了保土固肥的能力，因此植被覆盖度得到了明显的上升。

坡向的影响使得地表接收太阳辐射，风向的能力不同，不同坡度的水热光照能力也有所不同。植被分布受到影响，直接或者间接的影响了地表植被的生长。在坡度小于30°-35°时，植被覆盖度随着坡度的增加而增加，达到了最大值。在坡度超过35°后，植被覆盖度随着坡度的增加缓慢下降。原因是随着坡度的增加不利于降水入渗土地，随着坡度的不断增加，太阳辐射，积温下降，单位面积水热条件不及小于35°坡度。因此植被覆盖度开始降低。2000年和2015年植被覆盖度总体都表现为阳坡（南、西南）>半阳坡（东南、西）>半阴坡（东、西北）>阴坡（北、东北）>平地，其中阳坡植被覆盖度最高，平地最低。坡向的不同导致所得太阳辐射不同，从而对温度产生影响，接收光照也有所区别。因此，植被覆盖度表现为阳坡最高。

结语

综上所述，通过分析发现：（1）2000-2015年期间，关中盆地植被覆盖度程明显的波动式上升增长趋势。2000-2015年间，关中盆地植被覆盖指数呈现增加趋势。从年内看波动比较明显，7-9月为最高值，1-2月为最低值。从空间分布特征来看，有明显的区域差异，植被覆盖度最高区为宝鸡、咸阳，最低区为西安、渭南。大致从东向西逐渐增加。（2）2000年与2015年，植被覆盖度随着高程的增加而呈现先增加后降低的趋势，但总体呈现增加趋势。2000年与2015年，植被覆盖度随着坡度的增加，呈现出先升高后降低的趋势，总体为增加趋势，在30°-35°出现最大值，在坡度低于35°时，随着坡度的增加植被覆盖度增加，在坡度超过35°时，随着坡度的增加而降低。2000年和2010年植被覆盖度与坡向整体呈现为阳坡（南、西南）>半阳坡（东南、西）>半阴坡（东、西北）>阴坡（北、东北）>平地，其中阳坡的植被覆盖度最高，平地植被覆盖度最低。在高程为800-1000m，坡度在30°-40°范围内，植被覆盖度增加值为最大。植被覆盖度与时间尺度呈现线性正相关，月均温与月均NDVI指数呈现线性正相关但相关性不大，年均温与年均NDVI指数呈现线性正相关，且相关性较大。

参考文献：

[1]王光谦，张长春，刘家宏，等.换个流域多沙粗沙区植被覆盖变化与减水减沙效益分析[J].泥沙研究，2006（2）：10-16

[2]张宝庆，吴特普，赵西宁.近30年黄土高原植被覆盖时空演变检测与分析[J].农业工程学报，2011，27（4）：287-293

[3]孙红雨，王长耀，牛铮，等.中国植被覆盖变化及其与气候因子关系：基于NOAA时间序列数据分析[J].遥感学报，1998，2（3）：204-210.

作者简介：

金煜（1997年—）汉族，男，陕西汉中人，本科，研究方向：地理。