祁連山區植被覆蓋時空變化特征及保護

王有盛

祁連山區植被覆蓋時空變化特征及保護

王有盛

（甘肅祁連山國家級自然保護區管護中心馬蹄自然保護站 甘肅張掖 734000）

近年來，受到地形、氣候等自然因素影響，祁連山區植被資源變化異常，嚴重威脅植被多樣性及生態安全。因此，科學監測祁連山區植被資源，明晰植被覆蓋變化特征，掌握有效的保護措施至關重要。文章統計與整理了2003年—2022年祁連山區歸一化植被指數等數據資料，綜合運用均值法、線性趨勢分析法等探析了這一區域植被覆蓋時空變化特征，結果表明：2003年—2022年祁連山區年平均植被歸一化植被指數呈波動上升趨勢，增速為0.33 %/年，植被歸一化植被指數整體偏低，且自東南至西北呈減少趨勢，以0 ≤歸一化植被指數< 0.2分布范圍為主。基于祁連山區植被資源豐富、珍稀瀕危植物眾多、具有重要的保護價值，提出了增強大眾植被保護意識、強化植物資源監測等建議。

植被資源；覆蓋度；變化特征；保護建議；祁連山區

植被是陸地生態系統的重要組成部分[1]，在涵養水源、保持水土、調節氣候、維持生態系統穩定等方面作用顯著。植被生長對外部環境極為敏感，因此，研究植被時空變化及保護措施，可以為國土資源優化利用及生態保護提供科學參考。歸一化植被指數（NDVI）是用于指示植被生長狀態的一項最佳因子，反映區域植被覆蓋度與植被生長狀態[2]。因此，本文主要選用NDVI時序數據分析2003年—2022年祁連山區植被覆蓋度變化特征。

祁連山的生態極為脆弱，植被資源極易受到人類活動、氣候變化等影響，從而發生一定程度的改變[3]。近年來，祁連山區植被變化顯著，引起了當地政府的高度關注，與此同時廣大專家與學者針對植被覆蓋度開展了大量的研究工作，主要集中在植被覆蓋時空演變特征、影響因素、氣候驅動力等角度，其中，馬云瑞等分析了2000年—2019年祁連山植被動態變化及其對氣候的響應[4]；袁杰等以祁連山黑河源區為例，重點選用趨勢分析法、最大合成法研究了這一區域NDVI時空變化特征，并在此基礎上探析地形、降水等因素對NDVI的影響[5]。鮮有學者在植被覆蓋時空變化分析基礎上分析植被保護，因此，本文基于土地利用數據、NDVI數據等，采用均值法、線性趨勢分析法等，揭示祁連山區植被覆蓋度的時間與空間變化特征，并在此基礎上提出幾點的保護建議，對做好祁連山區保護工作，實現植被資源合理開發利用等具有重要意義。

1 資料來源與方法

1.1 祁連山區概況

祁連山是我國西北地區的主要山脈，地處青海、甘肅兩省的交界區域，連接蒙新高原、黃土高原、青藏高原三大高原。受地質構造運動強烈上升切割與侵蝕作用的影響，祁連山區地貌類型復雜多樣，整體呈高山、峽谷地貌。祁連山區屬于典型的大陸性高寒半濕潤山地氣候區，具有夏季溫涼濕潤、冬季寒冷干燥的特點，其年平均氣溫低于4.0 ℃，年平均降水量為400 mm，年平均日照時數為1 744 h。特殊的地形地勢與氣候條件為植被生長提供了有利條件。祁連山區植被垂直分布顯著，海拔2 000 m以上，主要包括荒漠草原帶、草原帶、森林草原帶、灌叢草原帶、草甸草原帶與冰雪帶等六大地帶類型[6]，主要有祁連圓柏、青海云杉、油松、杜鵑、箭葉錦雞兒、銀露梅、金露梅等多種植物[7]。

1.2 資料來源

考慮生態工程對植被覆蓋的影響，以生態工程實施以來近20年分辨率SPOT-VGT-NDVI光譜數據作為本文研究的數據，此數據來源于中國科學院資源環境科學與數據中心。應用最大合成法排除大氣、云等因素的干擾，生成2003年以來植被指數的年度、月度數據集。當植被NDVI位于0～1之間時，代表這一區域屬于有植被區。

1.3 研究方法

本文選用一元線性趨勢線擬合植被NDVI的年際變化趨勢，其計算公式如下：

2 祁連山保護區植被覆蓋時空變化特征

2.1 時間變化特征

2.1.1 年際變化特征

從圖1可知，2003年—2022年祁連山區年平均植被NDVI為0.341 8～0.426 5，整體呈波動上升趨勢，增速為0.33 %/年。在研究時間段內，祁連山區NDVI變化存在6個上升期與5個下降期，其中，2003年—2004年、2005年—2006年、2008年—2009年、2012年—2014年、2015年—2016年、2020年—2022年呈上升趨勢，而2004年—2005年、2006年—2008年、2009年—2012年、2014年—2015年、2016年—2020年呈下降趨勢。

圖1 2003年—2022年祁連山區植被NDVI年變化趨勢圖

以5年為時間間隔，計算各時間段祁連山區植被NDVI變化速率，得出表1。其中，2018年—2022年的增速最為明顯，達到0.71 %/年，2003年—2007年次之，增速為0.52 %/年，2008年—2012年增速最為平緩，為0.04 %/年。

表1 各時間段祁連山區植被NDVI變化速率統計

2.1.2 月際變化特征

從圖2可知，祁連山區植被NDVI月平均值呈先增后減的變化趨勢，5月—10月NDVI平均值較高，其峰值出現在8月，為0.38。NDVI月最大值的變化趨勢與月平均值的變化趨勢基本保持一致。

圖2 2003年—2022年祁連山區植被NDVI月際變化圖

2.2 空間變化特征

從像元尺度上對祁連山區2003年—2022年NDVI的平均值進行計算，并結合數據將祁連山區植被NDVI劃分為0≤NDVI＜0.2、0.2≤NDVI＜0.4、0.4≤NDVI＜0.6、0.6≤NDVI＜0.8、0.8≤NDVI＜1.0共5大區域，繪制其植被NDVI空間分布圖（圖略）。

2003年—2022年祁連山區植被NDVI整體偏低，且自東南至西北呈減少趨勢。各級植被NDVI分布面積及位置具體如表2所示。0≤NDVI＜0.2的分布范圍最為廣泛，占祁連山區總面積的35.76%，多集中分布于97°E以西。

表2 植被NDVI分級、面積占比及分布區域

3 祁連山區植被覆蓋度變化的原因分析

3.1 氣候變化

植被生長狀況及其空間分布特征會受氣溫、降水等氣象因素的影響，而且植被類型不同，其與以上氣象因子的相應關系也存在著一定的差異。

基于時間序列分析2003年、2012年與2022年平均植被覆蓋度和年平均氣溫之間的關系，得出平均植被覆蓋度與年平均氣溫的曲線走勢相差較大。2003年，祁連山區年平均氣溫為2.5 ℃，土壤水分加速蒸發，年平均降水量為150 mm，水分不足，導致土壤干層發育，明顯抑制了植被生長。而年平均降水量與平均植被覆蓋度的曲線走勢基本保持一致，在祁連山區，降水量是決定區域內植被生長的關鍵因素，這一因素決定了植被生長狀況及其空間分布特征。

3.2 人為活動

植被覆蓋度變化受氣候與人為因素的綜合影響。祁連山區大多數地區年平均降水量較少但植被覆蓋度較高，得益于退耕還林還草、植樹造林，政府加大環境保護力度，強化保護區建設等人為活動，使這一區域植被狀態得到明顯改善。

4 祁連山區植被資源保護建議

近年來，隨著全球氣候異常變化，再加上人為活動、地形地貌等多種因素的綜合作用，祁連山區植被資源變化顯著。隨著“綠水青山就是金山銀山”理念的不斷深入宣貫，植被資源保護工作逐漸被高度關注。為充分發揮植被資源在調節氣候、保持水土、維持生物多樣性、維護生態系統穩定性等方面的功能與作用，切實做好植被資源保護工作刻不容緩。

4.1 增強大眾植被保護意識

人為活動對植被影響顯著。因此，祁連山區相關部門應當通過積極舉辦活動、教學融合、短視頻宣傳等多種方式，充分利用廣播、電視、網絡等平臺，全方位宣傳植被保護的重要性，以明確利弊，培養祁連山區周邊居民植被資源保護意識，以盡可能減少居民生活、開發建設等人為活動對植被資源的影響[9]，營造良好的氛圍環境。

4.2 強化植物資源監測

祁連山區特殊的地理位置與氣候環境，導致區域內分布著一定量的珍稀瀕危植物資源。為保護各類植物資源安全性，摸清植物資源本底與其生境至關重要。因此，祁連山區必須充分利用各種新型技術設備，借助互聯網監控系統、衛星系統等嚴密調查與監測區域內植物資源的種類、數量、生境及受威脅因子，并據此構建資源信息庫[10]，既可以為祁連山區植物資源的科學保護及其可持續開發利用提供強有力的參考依據，又能第一時間發現區域內不法偷盜行為與破壞行為，并及時上報與制止，以保障植被資源安全。

5 結語

本文選用均值法、線性趨勢分析法探析2003年—2022年祁連山區植被覆蓋時空變化特征，主要結論如下：

（1）2003年—2022年祁連山區年平均植被NDVI呈波動上升趨勢，增速為0.33 %/年。其中，2018年—2022年的增速最為明顯，達到0.71%/年；2008年—2012年增速最為平緩，為0.04%/年。植被NDVI月平均值呈先增后減的變化趨勢，其峰值出現在8月，為0.38。

（2）祁連山區植被NDVI整體偏低，且自東南至西北呈減少趨勢，0≤NDVI＜0.2的分布范圍最為廣泛，占到35.76%，多集中分布于97°E以西。

（3）祁連山區應當通過增強大眾植被保護意識、強化植物資源監測等有效措施嚴格做好植被資源保護工作，以充分發揮植被資源的功能。

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Q948

A

2095-1205(2023)11-41-03

10.3969/j.issn.2095-1205.2023.11.12

王有盛（1982—），男，漢族，甘肅張掖人，本科，工程師，研究方向為生態保護。