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我国过去20余年经历了快速发展的城市化过程,导致大量植被分布区或者被改造为新的植被类型,或者被转化为建设用地,城市建成区内部各类人工绿地植被的不断出现,植被的物种组成、群落结构、空间格局都将面临巨大的改造压力,地表所承担的生态服务功能随之发生改变。所以,合理评估城市化地区人为活动干扰下的地表植被状况,有效监控植被结构与格局的动态变化过程,并在对相关影响因子进行科学辨识的基础上提出预测性分析,进而为城市化地区植被的管理工作提供决策依据,也是目前关于城市生态环境保护和建设研究中亟待解决的关键性问题。
本研究拟以深圳市为工作区,在多时段遥感数据和地面调查数据的支持下,利用NDVI指数标准化分级方法对全市及不同人为活动干扰区域的植被状况进行还原与追踪,解析导致地表植被动态变化的内在驱动机制和成因,分析地表植被变化景观格局之间的响应关系,探讨各类因子对地表植被动态变化的影响,并据此进行深圳市地表植被变化预测分析,提出发展阈值下的地表植被变化空间优化配置方案。该研究无疑可以对国内外现有的研究形成有益的补充,同时也可以为今后深圳市的植被管理工作提供科学的决策依据。
研究结果表明,工作区海拔150m以上地段为植被发生正向变化的集中分布区域;海拔80m以下区域是建设用地扩张的集中分布区,也是植被负向变化的集中分布区。林地和园地向建设用地转移将导致植被覆盖状况出现负面变化,但由于深圳市近年来极为重视建成区内部的生态建设工作,一些植被覆盖较差的生态型用地转化成建设用地后可能保持植被覆盖相对稳定的状况,甚至可能出现显著改善。无显著变化是决定某类植被变化最终发生的主要植被变化类型。主要组合过程对无显著变化的影响最强,其次为负向变化,对正向变化的影响最低。不同生态效益值用地之间的转移是导致地表植被发生变化的主要驱动力,低海拔林地向经济型园地转化和城市建成区周边生态用地的开发利用是城市快速发展阶段发生负向变化的主要原因,建设用地的急剧扩张并未造成区域地表植被的整体性改变。
研究区在快速城市化的各个阶段发生显著植被变化的景观格局时序性特征都同人为干扰强度形成呼应关系。三类植被变化主要表现出宏观异质性的特征,并非明显的聚集分布,具有典型的空间自相似特征。大规模的开发建设活动导致整体的异质性程度有所降低。在特征尺度上,景观连续性特征不稳定,低值突变发生在研究区内部同高海拔林地接壤的过渡地带,而高值区域则多位于核心的城市建成区内部。受地形条件、交通条件和城市化水平等多种因素的制约,研究区植被变化模型预测结果显示,负向变化的热点地区散布在沿城市主干道两侧的城市中心区及其周边,特别是开发条件较好、地理位置便利的未利用地。保持无显著变化的区域集中在研究区西部沿海和特区内,主要是已经成型的城市建成区,健康的城市海岸带沿线,以及政策划定的生态限建区。可发生正向变化的区域相当少,主要集中在东南部沿海林地边缘,东北部和西北部少数林地周边等人为活动干扰较少的地形复杂区或限定用地区。
利用NDVI指数标准化分级方法可以有效地揭示大尺度区域植被的宏观变化趋势特征,与其他自然和社会经济要素的组合分析,可以有效地揭示地表植被覆盖变化的空间分异特征,清晰地阐明导致植被变化的主要生态过程,为今后的区域植被保护和管理工作奠定坚实的基础。然而,该方法还不是一种功能全面的数量分析工具,其最大的缺陷在于仅能够用于地表植被相对宏观的变化趋势分析。事实上,随着城市化过程中各种用地类型的复杂转移过程,植被覆盖的类型、功能均已发生了显著变化。对于植被属性的判断和描述,NDVI指数变化分级方法显然无能为力。由此看来,较为复杂的植被变化研究工作需要灵活运用NDVI指数方法,甚至还需要配合必要的地面调查。