桂林会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度动态变化及其驱动机制研究

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植被变化监测是生态恢复与重建的前提,了解植被覆盖的过去和现势状态是分析植被变化规律,追溯植被变化关键影响因素的基础。会仙喀斯特国家湿地公园是我国中低海拔地区最为典型的喀斯特湿地公园,研究会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度的时空动态变化特征,探究其变化的驱动机制,对了解湿地公园的生态环境现状、指导湿地公园植被恢复建设、保护生物多样性、提高湿地生态系统功能等都具有极其重要的意义。本研究以会仙喀斯特国家湿地公园为研究区,基于1989年(Landsat 5 TM)、1994年(Landsat 5 TM)、1999年(Landsat 7 ETM+)、2003年(Landsat 5 TM)、2008年(Landsat 5 TM)、2013年(Landsat 8 OLI)、2018年(Landsat 8 OLI)和2021年(Gaofen-1)共8期遥感影像数据,选用归一化植被指数NDVI结合像元二分模型估算各期影像的植被覆盖度,并结合无人机航拍和地面样地调查及气候数据等,利用Arc GIS10.8软件采用差值法、转移矩阵法、一元线性回归趋势分析法等进行空间分析,探究了1989年至2021年32年来会仙喀斯特国家湿地公园内植被覆盖度的动态变化特征,并运用Mann-Kendall检验法和spearman秩相关系数法从气候因素和以土地利用类型变化为表征的人类活动两方面对驱动机制进行分析。研究结果如下:1.植被覆盖度变化情况:(1)植被覆盖度变化总体特征:1989年、1994年、1999年、2003年、2008年、2018年和2021年湿地公园内低植被覆盖度的范围较小,中等覆盖度及以上的区域占公园面积的比例最大,其覆盖面积均在65%以上。但2013年中等及以上植被覆盖度出现监测时间序列里的最低值。(2)植被覆盖度等级转移情况:对比1989年,2021年会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度整体呈上升态势,最主要的变化趋势是较低等级植被覆盖度向较高等级植被覆盖度转移,仅有少部分区域覆盖度有所减小,大部分区域内的植被生长状况较好,植被覆盖度整体水平有所提高。低级、中低级植被覆盖度都主要向高等级植被覆盖度转出,面积约是其他等级退化转入该等级面积的2倍;中等覆盖度的转入、转出面积大致相同;中高、高级植被覆盖度的转入面积明显大于转出面积,会仙喀斯特国家湿地公园内的植被覆盖度增加面积大于减少面积。(3)植被覆盖度年份差值对比:将1994年、1999年、2003年、2008年、2013年、2018年和2021年每年的植被覆盖度与1989年进行空间差值对比作植被覆盖度变化监测,结果显示1994年、1999年、2003年、2008年、2013年、2018年的会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度呈现负向变化的面积比较大,2021年植被覆盖度呈现正向变化的面积比较大。(4)植被覆盖度变化线性趋势分析:1989年至2021年会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度改善面积为4.796 km~2,占湿地公园面积比70.47%,其中轻微改善的区域所占研究区面积最大,为49.90%,中度改善占比13.15%,极度改善占比7.42%。32年以来,湿地公园内的植被覆盖度总体呈现出改善的趋势。(5)植被覆盖度空间变化特征:湿地公园范围内的植被覆盖度整体呈现增加趋势,植被覆盖度改善的区域占湿地公园的绝大部分,明显改善的区域主要是湿地的核心区睦洞湖流域附近、龙山周围以及湿地公园西北部和东北部,只有新陡门附近的古桂柳运河流域和睦洞湖的西北部以及公园边界临近村庄的区域有退化趋势。2.植被覆盖度的影响因素:(1)自然因素与植被覆盖度的相关性:气温和降雨都是驱动湿地公园植被覆盖度动态变化的关键自然因素,但是气温对植被覆盖度的驱动作用明显大于降雨,且气温与植被覆盖度呈现极强负相关,而降雨量与植被覆盖度表现为强正相关。日照强、水热同期、蒸发量大,植被覆盖度却对气候因子呈现出相反的响应程度,客观反映了气候对不同研究区域植被类型的驱动影响。(2)土地利用类型面积变化:1989年非水域湿地和林草地的面积最大;2003年和2013年面积最大的用地类型是耕地,2013年耕地面积接近湿地公园面积的一半;2021年耕地的面积有所减少,林草地成为湿地公园内的主要用地类型。(3)土地利用类型转移情况:1989年至2021年,耕地、水域经历了先增加后减少的变化趋势,建设用地面积在略微增加,林草地、非水域湿地经历了先减少后增加的变化趋势。对比1989年与2021年土地利用类型的转变,总变化量最大的依次是林草地、耕地、非水域湿地、水域和建设用地。其中变动最大的是非水域湿地的减少和水域的增加,其他地类的转入和转出面积差别不大。(4)土地利用类型与植被覆盖度的相关性:除了建设用地和林草地的变化与植被覆盖度的变化相关性较弱外,与植被覆盖度变化相关性最强的依次是水域(负极强相关)、非水域湿地(正强相关)和耕地(负强相关)的面积变化。通过对32年来会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度的时空动态变化的产生原因进行分析,发现湿地公园的植被覆盖度呈现退化与改善波动交替的变化,与1989年相比,2021年的植被覆盖度总体呈现改善趋势,植被覆盖变化是气候因素和土地利用共同作用的结果,但土地利用变化的直接驱动效应更加明显,因此人类活动是驱动会仙喀斯特国家湿地公园植被覆盖度变化的最主要因素,我们务必要规范人类活动,自然恢复为主,人工干预为辅,加强对植被的保护来改善湿地公园的生态环境。
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