基于MODIS-歸一化植被指數的廣東省植被覆蓋與土地利用變化研究

王 思,張路路,林偉彪,黃秋森,宋亦心,葉 脈,*

1 廣東省環境科學研究院, 廣州 510045

2 東北農業大學資源與環境學院, 哈爾濱 150030

隨著粵港澳大灣區國家戰略的提出及“一核一帶一區”區域發展新格局的構建,廣東省的生態問題得到廣泛關注。在粵港澳大灣區國家戰略中,廣東省承擔著大灣區生態保護屏障功能,其森林覆蓋率達59.08%[1],植被作為區域重要的生態屏障,對區域的生態安全和可持續發展起著不可替代的作用。植被覆蓋度(Fractional Vegetation Coverage, FVC)作為重要的生態氣候參數[2],區域地表植被覆蓋度的提取及變化分析,對揭示生態系統環境變化、植被恢復和重建布局具有重要意義[3]。近年來,遙感數據因其區域性及時效性等優勢日漸成為區域植被動態監測的重要數據[4],由遙感數據反演的植被指數(VI)可以定量表達植被的生長狀況,已被廣泛用于植被動態的參數化表達[5]。歸一化差值植被指數(NDVI)和增強植被指數(EVI)是目前反映植被生長狀況常用的兩個植被指數[6—7]。其中,NDVI與植被分布密度呈顯著線性相關,是研究植被覆蓋度的重要參數[8],也是應用最為普遍的植被定量監測指標[9]。何全軍等[10]選取RVI、NDVI和EVI構建廣東省植被指數序列并進行相關植被指數的應用分析,結果表明RVI和NDVI的相關性高且結果穩定,是廣東省植被指數序列構建的最佳選擇,而EVI具有數據異常現象。

目前,基于遙感信息估算植被覆蓋度可歸納為經驗模型法和植被指數轉換法。像元二分法是利用NDVI對植被覆蓋度進行提取的一種方法,很大程度上削弱了大氣、土壤背景和植被類型的影響,普適性較好[11—12],是當前應用最為廣泛的植被指數法。前人基于此已取得了大量成果:穆少杰等[13]探索了2001—2010年內蒙古地區植被覆蓋度的空間格局和變化規律；李林葉等[14]基于MODIS-NDVI數據,利用像元二分模型從區域和像元尺度分析了呼倫貝爾草原2000—2016年植被覆蓋度時空變化和驅動機制；齊亞霄等[15]利用天山北坡2001—2015年MODIS-NDVI數據,結合像元二分法進行植被覆蓋度提取,并對其空間分布特征、隨時間及地形的動態變化和面積加權重心進行分析。

近年來,廣東省作為沿海開放省份,隨著城鎮化和工業化進程快速推進,土地利用類型發生較大變化,對廣東省植被覆蓋的空間格局也產生了深遠的影響。地學信息圖譜分析法通過圖譜單元來記錄時空復合信息[16],常用于土地利用變化的研究[17—18],然而,將土地利用變化圖譜與植被覆蓋變化相結合的研究鮮有報道。“一核一帶一區”區域發展新格局要求全省區域協調發展,因此研究廣東省植被覆蓋變化及其與土地利用變化的相互驅動關系對于地區植被覆蓋保持、土地利用結構優化、協調生態環境保護和經濟發展具有重要意義。基于此,本文利用GIS技術,結合NDVI數據,采用像元二分模型對2000—2020年間廣東省植被覆蓋時空變化特征進行分析,并結合土地利用變化圖譜特征,探究土地利用與植被覆蓋之間的相互影響驅動關系,以期為廣東省生態安全格局構建及可持續發展決策提供理論支持和科學依據。

1 研究區概況及數據處理

1.1 研究區概況

廣東省地處中國大陸的南端,位于109°45′—117°20′E和20°09′—25°31′N之間,現轄21個地市,地勢北高南低,地貌以山地、丘陵占優勢[1,19](圖1)。廣東屬于東亞季風區,具有熱帶、亞熱帶季風和海洋等氣候特點,常年植被覆蓋較為豐富,地帶性植被以北熱帶季雨林、南亞熱帶季風常綠闊葉林、中亞熱帶典型常綠闊葉林和沿海的紅樹林等為主[20]。作為改革開放的排頭兵、先行地、實驗區,廣東省承擔著先行先試、敢為人先,率先建設生態文明、實現人與自然和諧共生現代化的歷史使命[21]。

圖1 廣東省行政區劃

1.2 數據來源及處理

本文NDVI數據來源于美國國家航天局NASA提供的MOD13Q1級產品(http://lpdaac.usgs.gov),為更準確反映植被覆蓋狀況,選取植被生長季(4—10月份)作為研究時段。時間范圍為2000(4月—10月)—2020(4月—10月),數據格式為EOS-HDF,空間分辨率和時間分辨率分別為250 m和16 d。NDVI數據的預處理方法如下:首先使用MRT(MODIS Reprojection Tools)工具進行格式、投影轉換和波段提取,然后利用廣東省行政邊界進行研究區提取,最后采用最大值合成法[10, 22—24]排除云和大氣等干擾得到年NDVI影像。

此外,文中使用的廣東省土地利用類型數據來源于中國科學院地理科學與資源研究所資源環境科學與數據中心(http://www.resdc.cn),空間分辨率1 km,選取2000年和2020年兩期土地利用數據。本文旨在揭示廣東省植被覆蓋規律和與土地利用之間的響應關系,植被覆蓋與土地利用數據之間分辨率的差異不會對研究結果產生影響,因此未對兩者的分辨率進行統一。

2 研究方法

2.1 植被覆蓋度計算

植被覆蓋度和NDVI之間存在極顯著的線性相關關系,通過建立二者之間的轉換關系,可直接提取植被覆蓋度信息。像元二分模型[12—14]的原理:假設遙感傳感器所觀測到的每個像元的信息S可表達為由綠色植被部分所貢獻的信息Sv與由裸土部分所貢獻的信息兩部分組成,將S分解為Sv和Ss兩部分:

S=Sv+Ss

(1)

假設有植被覆蓋面積比例即為植被覆蓋度Ci,則裸土面積比例為1-Ci。如果全由植被所覆蓋的純像元所得的遙感信息為Sveg,則Sv=Ci×Sveg,同理得Ss=(1-Ci)×Ssoil,則:

S=Ci×Sveg+(1-Ci)×Ssoil

(2)

(3)

NDVI是反映地表植被生長狀態的重要指標因子,利用植被覆蓋度和NDVI之間極顯著的線性相關關系,在像元二分模型的基礎上對植被覆蓋度進行提取[15]。基于上式(2)、(3)反演得到21年植被覆蓋度的時間序列如下:

(4)

式中,NDVIV為植被覆蓋部分的NDVI值,NDVIS為土壤部分的NDVI值,Ci為植被覆蓋度。NDVIV和NDVIS的取值是像元二分模型應用的關鍵,由于大氣云層、地表濕度和光照等條件的影響,NDVIS不再是一個接近于0的定值,其變化范圍通常在-0.1—0.2之間[13]。對于純植被像元來說,植被類型及其構成、植被的空間分布和植被生長的季相變化都會造成NDVIV值的時空變異。結合實際情況,根據整幅影像上NDVI的灰度分布,選取累計頻率為0.5%的NDVI值為NDVIS,頻率為99.5%的NDVI值為NDVIV,最后得到2000—2020年的植被覆蓋度分布圖。

根據水利部2008年頒布的《土壤侵蝕分類分級標準》中植被覆蓋度分級標準和相關研究[3,15],將植被覆蓋度劃分為5個等級:<30%(低覆蓋度)、30%—45%(中低覆蓋度)、45%—60%(中等覆蓋度)、60%—75%(中高覆蓋度)、>75%(高覆蓋度)。

2.2 植被覆蓋度年際變化趨勢

2.2.1趨勢分析

趨勢性分析是以單個像元的時間變化趨勢來反映整體空間變化規律,基于像元的一元線性回歸分析可模擬區域時空格局變化趨勢。利用ENVI的Layer Stacking工具對21年植被覆蓋度波段進行合成,然后利用趨勢分析功能對21年植被覆蓋度進行一元線性回歸,生成的多波段影像包含斜率、截距和R2。其計算公式為[25]:

(5)

式中,θslope為單個像元植被覆蓋度回歸方程的斜率；Ci為第i年的植被覆蓋度；n為檢測時段的年數；變量i從1到n,為研究時段年份的序號。回歸方程的斜率(θslope)代表植被覆蓋度各柵格單元的變化趨勢,當θslope>0時,表明該柵格單元所代表的植被覆蓋度隨時間變化而增大,反之當θslope<0時,表明該柵格單元所代表的植被覆蓋度隨時間變化呈下降趨勢。

2.2.2顯著性檢驗

采用F檢驗對變化趨勢進行顯著性檢驗,P<0.01為極顯著變化,0.010.05為不顯著變化[26, 27]。統計量計算公式如下:

(6)

2.3 土地利用變化圖譜分析

2.3.1建立土地利用變化圖譜

目前主要是通過對不同時期的土地利用數據進行空間疊加,以反映一定時期內的土地利用格局變化,而圖譜就是“空間與過程”研究的時空復合體。因此,借鑒已有的圖譜融合方法[28—29],對前后兩期土地利用類型的圖譜單元代碼按照地圖代數疊加運算而實現圖譜融合,從而記錄圖譜單元的演化過程。具體操作為:

C=10×A+B

(7)

式中,C為表征研究時段內土地利用方式演化特征的圖譜單元柵格圖；A為前一時期即2000年廣東省土地利用類型的圖譜單元柵格屬性值；B為后一時期即2020年廣東省土地利用類型的圖譜單元柵格屬性值。根據土地利用現狀遙感監測數據,本文基于耕地,林地,草地,水域,城鄉、工礦、居民用地和未利用地6個一級土地利用類型對2000年、2010年和2020年三期圖譜單元進行融合,由此得到廣東省2000—2020年的土地利用變化圖譜和2000—2010—2020年土地利用變化模式圖譜特征。

2.3.2土地利用變化圖譜特征分析

為了更明顯表現土地利用類型圖譜單元的變化特征,引入土地利用變化的變化比率和空間分離度指標。變化比率表示某種土地利用變化類型的圖譜單元面積占研究區內所有土地利用變化類型圖譜單元總面積的比率；空間分離度描述圖譜單元在空間分布上的分散程度,分離度越大,圖譜單元在空間上分布越離散。計算公式如下[30]:

(8)

(9)

式中,Cij、Fij分別表示變化比率和空間分離度；Nij、Aij分別表示初期(t)第i種土地利用類型轉變為末期(t+Δt)第j種土地利用類型的圖譜單元數和面積；n是土地利用類型的個數。

3 結果與分析

3.1 植被覆蓋空間分異及年際變化

3.1.1植被覆蓋度的空間分布特征

利用廣東省2000—2020年的植被覆蓋度圖,計算得到多年平均植被覆蓋度圖(圖2)。可以看出,廣東省85%以上的區域處于中高植被覆蓋度及以上,中等植被覆蓋度、中低植被覆蓋度和低植被覆蓋度分別占研究區總面積的6.27%、3.66%和4.37%。從空間分布來看,廣東省植被覆蓋空間集聚性顯著,高植被覆蓋區主要分布在粵北地區(梅州、清遠、河源、韶關、云浮5市),因粵北地區以丘陵、山地為主,是原生型亞熱帶常綠闊葉林、天然針葉林的集中分布區,植被覆蓋度遠高于全省其他地區；粵西地區(湛江、茂名、陽江3市)是全省熱量資源最豐富的區域,植被種類豐富,植被覆蓋度僅次于粵北地區；粵東地區(潮州、揭陽、汕頭、汕尾4市)是廣東省人口密度較大的地區,頻繁的人類活動使得區域原生植被保存受到影響,植被覆蓋度低于粵北、粵西地區[31]；而低植被覆蓋區則主要集中在珠三角地區,這與廣東省的地勢特征、城市化進程以及經濟發展水平的區域差異密切相關[32]。

圖2 廣東省年平均植被覆蓋度空間分布圖

3.1.2植被覆蓋度的年際變化特征

對研究區2000—2020年4—10月的平均植被覆蓋度進行統計分析發現(圖3),2000—2020年廣東省平均植被覆蓋度在0.7和0.76之間變化,整體以0.23%/a的變化率呈現波動增長趨勢。對研究區不同等級的植被覆蓋度進行統計分析(圖4),結果發現:2000—2020年間,研究區的高植被覆蓋度面積大致呈增長態勢,中高植被覆蓋度面積呈減少趨勢,中等、中低和低植被覆蓋度面積呈波動狀態。其中:(1)高植被覆蓋度所占比例在46%—67%,2000年占比最低,2020年達最高；(2)中高植被覆蓋度所占比例在18%—36%,2000年占比最高,2020年達最低；(3)中等、中低和低植被覆蓋度所占比例在14%—18%之間波動,其中2000年為最高,占17.83%；2016年達最低,為13.93%。總體來看,高植被覆蓋度所占比例呈逐漸增加的趨勢,這與廣東省2000—2018年NDVI的時空變化趨勢一致[1]。

圖3 2000—2020年研究區平均植被覆蓋度變化趨勢

圖4 不同等級植被覆蓋度年際變化圖

由于年際變化是所有像元進行平均的結果,為深入分析植被覆蓋變化趨勢的空間差異,對2000—2020年植被覆蓋度進行逐像元線性擬合。結果發現:植被覆蓋極顯著退化的區域主要集中分布在珠三角、粵東沿海和粵西沿海等地,增幅較大的區域則零散分布在各個地市。F檢驗表明,絕大部分像元植被覆蓋度不存在顯著的增減趨勢(圖5),呈極顯著和顯著改善的像元占比36.92%,呈極顯著和顯著退化的像元占比5.84%(表1)。

表1 植被覆蓋度變化的顯著性統計

圖5 廣東省植被動態變化

為了進一步比較各地市植被覆蓋度的年際變化差異,對廣東省、珠三角、粵東、粵西和粵北地區植被覆蓋顯著變化情況進行統計(表2)。結果表明:廣東省極顯著或顯著改善面積大于退化面積,整體呈改善狀態；從各地區來看,極顯著和顯著改善區主要集中在粵北地區,極顯著和顯著退化區則主要集中在珠三角地區；從面積差來看,粵北地區極顯著變化面積差最大,占廣東省的44.9%,顯著變化面積差占比52.8%。這表明廣東省近21年的植被恢復和生態建設取得了一定成果,主要集中分布在粵北地區。

表2 2000—2020年廣東省各地區植被覆蓋面積變化/km2

3.2 土地利用變化圖譜特征

3.2.1圖譜單元的數量變化特征

2000—2020年,廣東省土地利用變化的總面積達57341 km2,存在30類土地利用變化圖譜(表3、圖6)。從變化比率看,耕地和林地的相互轉化(編碼12和21)占土地利用變化總量的45.6%,是該時段廣東省最主要的土地利用變化類型。被占用與補充比率相差最大的為城鄉、工礦、居民用地,被占用比率(7.83%)小于補充比率(16.49%),相差8.7%,呈現以城鄉、工礦、居民用地擴張為主要特征；其次為耕地:耕地累計被占用比率為(38.84%)大于補充比率(33.33%),相差5.5%,這說明耕地轉換過程被占用大于補充,耕地數量凈減少；林地被占用規模也較明顯:林地被占用比率(35.76%)大于補充比率(33.1%),相差2.7%；草地、水域和未利用地被占用和補充比率差較小,整體變化不大。廣東省整體呈現耕地和林地被占用,城鄉、工礦、居民用地補充的土地利用變化特征。

表3 2000—2020年各土地利用類型累計變化情況

從圖譜單元的變化比率和空間分離度來看(圖6),耕地與林地(編碼12、21)、耕地與城鄉、工礦、居民用地(編碼15、51)和林地與草地(編碼23、32)互換的分離度最低且相近；未利用地與林地,草地,城鄉、工礦、居民用地,水域之間的相互轉化較少,變化比率均小于0.1%,而空間分離度較大,說明相關變化圖譜單元在區域上占比較小,分布較分散。

圖6 廣東省土地利用變化圖譜單元的變化比率和空間分離度

基于表3的分析,用補充比率減去被占用比率得到補充和占用比率差,對廣東省21個地市耕地和林地,草地,水域,城鄉、工礦、居民用地的比率差逐個進行分析(圖7),發現:(1)各地市耕地和林地面積補充和占用比率差均小于0,城鄉、工礦、居民用地比率差均大于0,草地和水域的比率差在0上下浮動,說明廣東省整體耕地和林地整體面積減少,城鄉、工礦、居民用地增加,草地和水域面積變化不大,與之前結論相符；(2)除去肇慶、珠海、佛山等地,耕地和林地與城鄉、工礦、居民用地變化曲線基本以x軸為軸對稱,說明被占用的耕地和林地面積用于補充城鄉、工礦、居民用地；(3)相比其他地區,珠三角地區占用大量的耕地和林地用于發展城鄉、工礦、居民用地,以廣州、東莞最為顯著。總的來說,廣東省呈現占用耕地和林地轉換成城鄉、工礦、居民用地的顯著特征,以珠三角地區最為顯著。

圖7 廣東省各地市不同土地利用類型面積補充與占用比率差

3.2.2耕地和林地變化模式的圖譜特征

為了進一步研究耕地和林地利用變化模式,通過融合2000、2010和2020年3期土地利用數據,構建耕地和林地利用變化模式圖譜。由表4可知,全省耕地利用變化模式以后期變化和前期變化為主,反復變化次之,持續變化所占比例較小；林地利用變化模式則有所不同,以后期變化為主要變化類型,反復變化次之,前期變化和持續變化所占比例較小。

表4 耕地和林地利用變化模式圖譜特征

(1)前期變化型。前期變化型模式指土地僅在2000—2010年間出現轉移的類型。在耕地的前期變化模式中,“耕地→林地→林地(編碼122)”(75.1%)和“耕地→城鄉、工礦、居民用地→城鄉、工礦、居民用地(編碼155)”(16.5%)占本階段轉移總面積的91.6%,其中以“耕地→林地→林地(編碼122)”為主要轉移類型,面積達7269.8 km2；在林地的前期變化模式中,“林地→耕地→耕地(編碼211)”(70.8%)為主要轉移類型,面積約為3534.8 km2,遠小于“耕地→林地→林地(編碼122)”,其次為“林地→城鄉、工礦、居民用地→城鄉、工礦、居民用地(編碼255)”(12.8%)。

(2)后期變化型。后期變化型模式指土地僅在2010—2020年間出現轉移的類型。耕地的后期變化型模式中“耕地→耕地→林地(編碼112)”(52%)和“耕地→耕地→城鄉、工礦、居民用地(編碼115)”(29%)占本階段轉移總面積的81%,林地則以“林地→林地→耕地(編碼221)”(63.8%)和“林地→林地→草地(編碼223)”(19.7%)為主要轉移類型。

(3)反復變化型和持續變化型。反復變化型是指土地僅在2010年發生轉移,2000和2020年土地利用類型保持一致；持續變化型指土地在2000—2010年間持續發生轉移。耕地和林地的反復變化模式分別以“耕地→林地→耕地(編碼121)”(61.4%)和“林地→耕地→林地(編碼212)”(67.3%)為主要轉移類型；持續變化型模式則分別以“耕地→林地→城鄉、工礦、居民用地(編碼125)”(23.4%)和“林地→耕地→城鄉、工礦、居民用地(編碼215)”(24.1%)為主要轉移類型。

結合耕地和林地的四種土地利用類型變化模式,可見城鄉、工礦、居民用地在耕地和林地的占用和補充過程中起了重要的作用,反映出城鄉建設過程中對耕地和林地的大量占用。

3.3 植被動態與土地利用變化響應

結合2000—2020年廣東省植被動態變化及土地利用變化特征來看(圖5、圖8),改善是最主要的植被動態變化形式,占比高達78%。植被改善區以耕地和林地、林地和草地的相互轉化為主,說明土地利用類型之間的相互轉化會使得植被覆蓋發生變化。土地利用變化圖譜中變化最為顯著的是“耕地→林地(編碼12)”圖譜單元類型,分布相對分散；其次圖譜變化比較明顯的是“耕地→城鄉、工礦、居民用地(編碼15)”、“林地→城鄉、工礦、居民用地(編碼25)”、“耕地→水域(編碼14)”、“水域→耕地(編碼41)”和“水域→城鄉、工礦、居民用地(編碼45)”,主要集中分布在珠三角、粵東沿海和粵西沿海等地,與植被覆蓋顯著和極顯著退化區的分布相似(圖5),說明向城鄉、工礦、居民用地轉化是造成植被覆蓋退化的主要原因。

圖8 2000—2020年廣東省土地利用變化圖譜

通過2000年、2010年和2020年不同土地利用類型的植被覆蓋度變化分析可知(圖9)不同土地利用類型面積占比發生明顯變化,耕地面積先減后增,整體呈減少趨勢,這與耕地的前期變化型模式保持一致,主要表現為耕地轉化為林地和城鄉、工礦、居民用地；林地面積先增后減,總面積有所減少,這與耕地和林地前后期的互相轉化有關；草地和水域面積變化不大；城鄉、工礦、居民用地面積一直保持增長趨勢,總面積明顯增加。各土地利用類型的植被覆蓋度存在明顯差異,其中耕地、林地和草地以中高植被覆蓋度及以上為主。2000—2020年間,耕地、林地和草地高植被覆蓋占比持續增加,中高和中等植被覆蓋占比持續減少,其中林地以高覆蓋為主,高植被覆蓋面積顯著增加；水域和城鄉用地都以低覆蓋為主。結合植被覆蓋度明顯的上升趨勢分析,各土地利用類型對植被覆蓋度的貢獻各異,以林地的貢獻最大。

綜合圖5、圖8和圖9可以發現:(1)城市化進程導致耕地、林地等向城鄉、工礦、居民用地轉化,使得植被覆蓋發生退化；(2)在生態城市指引下帶來的林地面積的恢復令城市綠化度增加,進而改善植被覆蓋。

圖9 2000和2020年廣東省不同土地利用類型的植被覆蓋度面積占比

4 討論與結論

作為衡量地區生態的重要因子,由于不同研究采取的置信度水平存在差異可能造成結果的差異,但基本都是利用NDVI和植被覆蓋度的正相關關系進行提取[15]。過去已有大量研究運用不同數據源從不同時間和空間尺度對植被覆蓋動態變化進行了研究[1,33],得出我國和廣東省總體植被覆蓋逐漸綠化的趨勢。

4.1 討論

近年來,廣東深入落實自然資源“兩統一”職責,推動新時代廣東生態保護修復取得良好成效[21],植被覆蓋整體呈現波動增長趨勢。圍繞廣東省“三線一單”生態環境分區管控方案和“一核一帶一區”區域發展新格局,結合本文研究結果,對珠三角核心區、沿海經濟帶和北部生態發展區實施差異性生態保護修復策略。

(1)珠三角核心區對標國際一流灣區,強化創新驅動和綠色引領,實施更嚴格的生態環境保護要求。珠三角地區植被覆蓋較低,呈現“總體改善、部分退化”的顯著變化趨勢。植被退化區主要表現為大量的耕地和林地向城鄉、工況、居民用地轉化,說明想要推進珠三角地區生態保護修復工作,必須重點加強城市空間與綠地系統、生態空間的統籌協調,以“逆城鎮化”的發展趨勢,推動產業高端化發展和促進生態環境質量協調化提升。生態修復重點區域主要集中在珠三角核心區,實施生態建設和生態修復,在保護生態空間的基礎上合理開展生產建設活動[36]。

(2)沿海經濟帶主要包含珠三角沿海7市和粵東、粵西地區。粵東、粵西地區植被覆蓋較高,沿海少部分區域呈現植被退化趨勢。沿海經濟帶東西兩翼地區生態環境保護與經濟發展介于珠三角核心區和北部生態發展區之間,發展不平衡不充分的問題較為突出,遠未達到珠三角沿海地區發展水平。對于沿海經濟帶而言,堅持新型城鎮化的建設道路,在推進環境治理項目、應用綠色科技的基礎上,充分利用珠三角中心的輻射作用,發揮地區特色和資源稟賦,最大化減少產業同質化,打造生態環境與經濟社會協調發展區,實現生態價值提升和產業高質量發展的匹配。

(3)北部生態發展區即粵北地區,其大部分區域為優先保護單元,以維護生態系統功能為主,禁止或限制大規模、高強度的工業和城鎮建設。北部生態發展區,作為廣東省的重點生態屏障,以中高和高植被覆蓋為主,整體呈現為植被改善。隨著生態環境分區管控方案的落實,北部生態發展區將保持植被改善的發展態勢,打造廣東生態安全屏障。然而,如何在高生態保護水平的前提下實現經濟高質量發展,是北部生態發展區面臨的重大課題。立足北部生態發展區的生態功能定位,堅持生態優先、綠色發展,推進產業生態化和生態產業化的同時,健全生態補償體制機制,實現鄉村振興。

習近平總書記的重要論述表明,新時代我們要協調好新型城鎮化、逆城鎮化和鄉村振興的關系[37],以差異性生態保護修復策略和產業化、高端化和綠色化的發展思路,實現廣東省生態環境和經濟水平的協同發展。

4.2 結論

本文基于2000—2020年MODIS-NDVI數據分析了廣東省近21年植被覆蓋變化特征,并結合土地利用變化圖譜,探究土地利用與植被覆蓋度之間的相互影響驅動關系,得出以下結論:

(1)廣東省多年平均植被覆蓋度介于0.7—0.76,85%以上的區域處于中高植被覆蓋度及以上,植被空間集聚性特征顯著,高植被覆蓋區主要分布在粵北地區,低植被覆蓋區則主要集中在珠三角區域,這與廣東省的地勢特征、土地利用類型、城市化進程以及經濟發展水平的區域差異密切相關。廣東省植被覆蓋度整體以0.23%/a的變化率呈現波動增長趨勢,高植被覆蓋區面積逐年增加,全省植被呈正增長的區域面積占比達78.18%；近5.84%的區域發生顯著或極顯著退化,主要集中于佛山、中山、廣州、東莞等珠三角核心城市。隨著廣東省沿海地區低端產業向中部、北部轉移以及經濟不發達地區城市化、工業化進程的加速,導致廣東省中等植被覆蓋度區域向中部的肇慶、清遠、惠州、云浮擴散,較高、高植被覆蓋區域逐漸向北部和東部方向轉移,其中高植被覆蓋區域退縮到經濟較為落后但森林資源豐富的粵北部,如韶關、河源、梅州一帶[33]。

(2)廣東省的土地利用類型變化主要呈現以下3個特征:①耕地和林地的相互轉化是2000—2020年廣東省主要的土地利用變化類型；②珠三角、粵東和粵西沿海地區的土地利用變化類型以占用耕地和林地向城鄉、工礦、居民用地轉化為主；③城鄉、工礦、居民用地在耕地和林地的占用和補充過程中起了重要的作用,反映出城鄉建設過程中對耕地和林地的大量占用。

(3)國內外相關研究表明,人為活動主導下的土地利用變化與自然環境因子的時空分異構成了區域植被覆蓋變化的重要驅動力來源[34]。土地利用變化對于植被覆蓋變化的影響主要源于土地轉移過程中短時限的人為干擾和轉移完成后較長時限的用地功能變化,往往表現為群落物種組成、生物生產能力、生態系統類型等方面的綜合變化[35],并在較大尺度上表現出明顯的時空差異特征。研究結果也表明,研究區植被覆蓋度的變化與土地利用變化存在響應聯系,土地利用變化是研究區植被覆蓋動態變化的重要影響因素之一。各土地利用類型對植被覆蓋度的貢獻各異,以林地的貢獻最大；向城鄉、工礦、居民用地轉化的圖譜與植被顯著和極顯著退化區高度重合,說明耕地和林地向城鄉、工礦、居民用地轉化是造成植被覆蓋退化的主要原因。