大熊貓國家公園阿壩片區生態系統質量時空變化分析

中圖分類號：P237 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)18-0092-05

Abstract:ThestudyareaistheAbaareaoftheGiantPandaNationalPark．UsingGISasthetechnicalplatform，and takingvegetationcoverage，leafareaindex，andtotalprimaryproductivityastheevaluationindicators，amethodofselecting referencevalues byregionandecosystem typewasadopted toconstructtheecosystemqualityindex.Data from2O10and 2020 wereselectedtoanalyzetheecosystemqualityinthestudyareafrombothspatialandtemporaldimensions.Theresultsshow that:TheoverallecosystemqualityintheAbaareaoftheGiantPandaNationalParkshowsanimprovingtrend.Theaverage ecosystemqualityvaluesfor2010and2020 were 63.1and6.9，respectively，showinganincreaseof3.8.Theareawherethe ecosystem quality has improved accounts for 29.34% ofthe entire region，while the proportion that has deteriorated accounts for （2 9.3% ，and the proportion that remains largely unchanged accounts for 61.36% .Among them，the highest proportion of conversion was from good to excellent ecosystem levels，reaching 18.95 % .Notably，the changesin Wenchuan，Maoxian，and Songpan were more significant.

Keywords:GiantPandaNationalPark；ecological environmentquality；spatiotemporal changes;remotesensingecological parameter; trend of change; change direction

生態系統質量是對區域生態系統健康狀況評估的一個重要指標。對區域的生態修復具有重要的意義。本研究采用總初級生產力、葉面積指數和植被覆蓋度3個遙感生態參數作為評價指標，參照《全國生態狀況調查評估技術規范》技術流程對研究區的生態系統質量進行綜合評價。對大熊貓公園阿壩片區生態系統質量的時空變化進行分析，以期為加快推進大熊貓國家公園阿壩片區高質量建設提供參考。

1研究區域與數據來源

1.1 研究區域

大熊貓國家公園阿壩片區總面積為 5943km² 阿壩州境內包括岷山山系的茂縣、松潘縣、九寨溝縣和邛崍山系的汶川縣。其中汶川縣的大熊貓國家公園范圍有 2 784.91km² ，松潘縣的大熊貓國家公園范圍有 1 528.6km² ，茂縣的大熊貓國家公園范圍有1 042.02km² ，九寨溝的大熊貓國家公園范圍有587.76km²cm 地理位置介于東經 102.86^°～104.38^° ，北緯30.77^°～33.21^°[2]

1.2 數據來源

1.2.1 葉面積指數(LAI)

LAI數據來源于MOD15陸地3級標準數據產品，為 500m 分辨率8天合成產品數據。葉面積指數(LAI)

數據產品經過投影變換、采用最大值合成法生成2010年和2020年的LAI數據，裁剪出研究區LAI數據。

1.2.2 總初級生產力（GPP）

GPP數據來源于MOD17陸地4級標準數據產品，為 500m 分辨率8d合成產品數據。M0D17A2H的GPP產品數據，經過投影變換、采用求和合成法生成2010、2020年GPP數據，裁剪出研究區GPP數據

1.2.3 歸一化植被指數(NDVI)

NDVI數據來源于MOD13陸地3級標準數據產品，為 250m 分辨率 16d 合成產品數據。MODIS13Q1的NDVI產品數據，經過投影變換、異常值處理、值域處理、采用最大值合成法生成2010、2020年NDVI數據，裁剪出研究區NDVI數據。

為了保持和植被的生長周期一致，葉面積指數、總初級生產力和歸一化植被指數的數據下載時間區間為第一年的3月到第二年的3月。

1.2.4地表覆蓋類型數據

地表覆蓋類型數據來源于全國地理信息資源目錄服務系統（www.webmap.cn）。2000年和2010年GlobeLand30數據集可支持地表覆蓋變化的監測和分析。該數據集由同一個研究團隊利用相同的分類方法研制，具有較好的一致性，確保了數據分析的客觀性和準確性。

2 研究方法

2.1基于NDVI估算植被覆蓋度

利用NDVI對研究區進行植被覆蓋度的估算

式中： NDVI_min 為計算植被指數的最小值， NDVI_max 為計算植被指數的最大值。由于受土壤、植被類型等因素的影響，目前 NDVI_max 和 NDVI_min 主要通過對圖像的統計分析確定，如直接將圖像中NDVI的最大值和最小值分別作為純植被覆蓋和純裸土覆蓋的NDVI值。

2.2遙感生態參數綜合評估

2.2.1 生態分區

下載研究區域GlobeLand30數據集，裁剪出研究區可知由大熊貓國家公園阿壩片區的地表覆蓋類型(表1)。

大熊貓國家公園阿壩片區面積占比最大的是林地生態系統，其次是草地生態系統，林地生態系統和草地生態系統占到總面積的 98% 以上，因此在分區分

生態系統類型時劃分為3類，分別是林地生態系統、草地生態系統和其他生態系統。

2.2.2評價指標體系構建

以總初級生產力、葉面積指數和植被覆蓋度3個遙感生態參數作為評價指標，采取分區分生態系統類型選取參照值的方法構建生態系統質量指數[4-5]。具體計算方法如公式（2）所示

式中： F_maxi，j，k 為第 i 年第 j 分區第 k 類植被生態系統生態參數最大值， F_i，j，k 為第 i 年第 j 分區第 k 類植被生態系統生態參數值， RVI_{i，j，k} 為第 i 年第 j 分區第 k 類植被生態系統生態參數的相對密度，相對密度越接近1代表該像元生態參數越接近參照值。

依照此方法，對總初級生產力、葉面積指數和植被覆蓋度區分類型選取參照值計算相對密度，將結果歸一化到0\\~1之間。

生態系統質量反映區域生態系統質量整體狀況，由總初級生產力、葉面積指數和植被覆蓋度的相對密度來構建

式中： GPP_i，j 為第 χ_i 年第 j 分區總初級生產力相對密度， LAI_i，j 為第 i 年第 j 分區葉面積指數相對密度； FV- C_i，j 為第 i 年第 j 分區植被覆蓋相對密度； EQI_i，j 為第 i 年第 j 分區生態系統質量。

2.2.3生態系統質量分級

根據生態系統質量評估結果，將生態系統質量分為5級，即優、良、中、低、差，具體見表2。

2.3 轉移矩陣

利用轉移矩陣進行分析，能夠得到2個時相，不同地類之間相互轉化的情況，不同土地利用的類型在

不同年份發生變化的土地類別以及發生變化的位置和變化面積。

利用土地利用轉移矩陣，能直觀反映出研究期間各地類的轉移方向和數量。其公式如下

式中： S_ij 為由地類 i 向地類 j 轉移的面積， n 為地類種數。

3 結果與分析

3.1生態系統質量整體變化趨勢

將3個不同類型的生態系統綜合分析，2010年生態系統質量平均值為63.1，2020年生態系統質量平均值為66.9。大熊貓國家公園阿壩片區整體生態系統質量等級為良，由圖1和圖2對比分析，2010—2020年整體生態系統質量平均值上升3.8，呈上升趨勢。

由表3可以看出，大熊貓國家公園阿壩片區生態系統質量向優轉化明顯，整體生態系統質量向好。從空間分布看，整體生態系統質量由核心區域向周圍擴散提升。生態系統質量差的區域主要分布在汶川縣域范圍和松潘縣域范圍。

3.2各分區生態系統質量時空變化

3.2.1 林地生態系統

大熊貓國家公園阿壩片區林地生態系統面積占整個區域的 79% 以上，是區域內主要的生態系統類型。經計算2010年林地生態系統質量平均值為69.8，2020年林地生態系統質量平均值為73.9。整體質量等級為良，但平均值上升了4.1，表明林地生態系統質量整體上是呈改善狀態。

由表4可以看出，林地生態系統質量中質量為良和中的向優轉化明顯，整體生態系統質量向好。從空間分布上看，林地生態系統質量提升呈現由中心向四周擴散狀態。其中尤以汶川、茂縣、松潘3個區域生態質量提升明顯。

3.2.2 草地生態系統

大熊貓國家公園阿壩片區草地生態系統面積占整個區域的 19.2% 以上，是區域內面積占比第二的生態系統類型。經計算2010年草地生態系統質量平均值為33.5，2020年草地生態系統質量平均值為36.1。表明草地生態系統質量整體由低等級轉為中等級，質量等級提升了一級。草地生態系統2010年和2020年各質量等級面積占比及變化情況見表5。

大熊貓國家公園阿壩片區草地生態系統2010年到2020年雖然平均質量有上升，但整體質量等級為中偏低狀態。這是由于草地生態系統較脆弱。容易受到人為干擾變為荒漠化地帶。草地生態系統的特點是以草本植物為主、缺乏高大的喬木，動植物種類明顯較少。植被高度和生物量的下降，物種數量的減少，有毒、有害或不可食植物的比例逐漸增大，野生動物的數量逐漸減少，而嚙齒動物的數量在逐漸增加。然后表現在土壤理化性質逐漸變壞，地表出現禿斑或沙化現象等。

3.2.3 其他生態系統

大熊貓國家公園阿壩片區其他生態系統面積占整個區域面積比例不到 2% ，其中耕地面積又占其他生態系統總面積的 77% 以上。經計算2010年其他生態系統質量平均值為61.2，2020年其他生態系統質量平均值為70.1。表明其他生態系統質量整體為良，但平均值提升了8.9，其他生態系統質量呈向好趨勢。

由表6可以看出，其他生態系統質量中質量為良和中的向優轉化明顯，整體生態系統質量向好。主要是因為其中耕地比例較高，占到了草地生態系統面積的 77% 以上。

3.3生態系統質量轉移方向

為了進一步了解2010年和2020年大熊貓國家公園阿壩片區生態系統質量不同等級之間的轉化關系，利用轉移矩陣(表7)進行分析。

從橫向看2010年生態系統質量為差的面積中有55.5km² 轉為低，有 24.8km² 轉為中，有 1.9km² 轉為良，轉為優的為 0km²;2010 年生態系統質量為低的面積中有 28.6km² 轉為差， 98.6km² 轉為中， 28.6km² 轉為良， 1.9km² 轉為優；2010年生態系統質量為中的面積中有 11km 轉為差， 47.1km² 轉為低， 317.1km² 轉為良， 53.6km² 轉為優；2010年生態系統質量為良的面積中有 0.4km² 轉為差， 6.2km² 轉為低， 100.8km² 轉為中， 1 062.3km² 轉為優；2010年生態系統質量為優的面積中轉為差和低的面積為 0km²，2.4km² 轉為中， 324.9km² 轉為良。

從縱向上2020年生態系統質量為差的面積，其中有 28.6km² 是由低轉化，有 11km² 由中轉化，有0.4km² 由良轉化，由優轉化的為 0km²;2020 年生態系統質量為低的面積，其中有 55.5km² 是由差轉化，有 47.1km² 由中轉化，有 6.2km² 由良轉化，由優轉化的為 0km² ;2020年生態系統質量為中的面積，其中有 24.8km² 由低轉化，有 98.6km² 由低轉化，有

100.8km² 由良轉化，由優轉化的為 2.4km²;2020 年生態系統質量為良的面積，其中有 1.9km² 由低轉化，有28.6km² 由低轉化，有 317.1km² 由中轉化，由優轉化的為 324.9km²;2020 年生態系統質量為優的面積，其中有 0km² 由差轉化，有 1.9km² 由低轉化，有 53.6km² 由中轉化，由良轉化的為 1062.3km² 。

2020年生態系統質量等級優和良占比達 77.9% ，2010到2020其他所有生態系統質量等級的轉優比例達 39.9% ，中、低、差轉良比例達 22.2% 。生態系統質量改善明顯。

由表7和圖3可以看出生態系統質量變化最明顯的是由良變為優等級，比例達 18.95% 。

4結論

結合本研究主要得出以下結論：

1)大熊貓國家公園阿壩片區整體生態系統質量呈變好趨勢，2010年和2020年生態系統質量平均值分別為63.1和66.9，上升了 3.8 其中生態系統等級良轉化為優的比例最高，達 18.95% 。

2)大熊貓國家公園阿壩片區3種生態系統中，2010年林地生態系統質量平均值為69.8，2020年林地生態系統質量平均值為73.9。整體質量等級為良，但平均值上升了4.1，表明林地生態系統質量整體上是呈改善狀態。2010年草地生態系統質量平均值為33.5，2020年草地生態系統質量平均值為36.1。表明草地生態系統質量整體由低等級轉為中等級，質量等級提升了一級。2010年其他生態系統質量平均值為61.2，2020年其他生態系統質量平均值為70.1。表明其他生態系統質量整體為良，但平均值提升了8.9，其他生態系統質量呈向好趨勢。林地生態系統質量和其他生態系統質量為良，草地生態系統質量為中偏低，

3)草地生態系統質量呈中偏低的狀態，草地生態系統質量提升不明顯。在對草地生態系統恢復過程中，需要全面、準確地對其進行長期穩定的生態監測和調查，亟需在大熊貓國家公園阿壩片區重點區域優先開展長期的監測和定期調查工作。為后續草地的生態恢復研究工作提供基礎的數據信息。建議將遙感技術手段和無人機調查、地面定位站點，以及典型樣區綜合應用，相互配合開展研究工作，這也將是大熊貓國家公園阿壩片區，乃至整個四川片區未來開展研究工作的重好基礎

參考文獻：

[1]全國生態狀況調查評估技術規范一生態系統質量評估[EB/OL].(2021-05-12).https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/stzl/202106/t20210615_839010.shtml.

[2]楊渺，周琳，齊敦武，等.大熊貓國家公園(四川片區)景觀多樣性與物種多樣性的關聯性研究[J].熱帶生物學報，2022，13(2):112-119.

[3]來楷迪，尹輝，韋超前，等.赤水河流域國家重點生態功能區縣域生態功能狀況及變化研究——以赤水市為例[J].環境保護，2023，51(5):33-35.

[4]彭波，范博倫，梁玉蓮，等.基于3種取值模式的南寧市森林生態系統質量評估研究[J].甘肅科學學報，2023，35(4)：79-87.

[5]趙健贊.地表植被覆蓋度遙感估算及其氣候效應研究進展[J]測繪與空間地理信息，2015，38(8)：77-80，84.

[6]李鳳濤，楊雅菲，李培楠.西南流域土地利用時空變化特征研究[J].熱帶地貌，2020，41(2):52-57.