安宁河流域NDVI时空变化及其对生境质量的影响

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生态环境是人类生产生活的基础,是区域可持续发展的重要保障。近年来,我国西南干旱河谷地区生态退化较为严重,人地矛盾突出。植被作为生态系统的重要组成部分,其覆盖区域能够提供生态系统中个体和种群必要的栖居环境,对维持生物多样性,保障生境质量具有极其重要的作用。研究植被及生境质量演变规律,并探究植被对生境影响,可为区域生态安全和政策制定提供科学依据。因此,本文选取西南干旱河谷安宁河流域为研究区,基于SPOT/VEGETATION NDVI卫星遥感数据、地形、土壤等自然环境因子数据,结合同时期人口、GDP、土地利用类型等社会经济因子数据,借助趋势分析、相关性分析、地理探测器等空间分析方法,分析了1998-2020年间安宁河流域尺度内归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征,评估了安宁河流域生境质量空间分布及其时空演变规律,并在此基础上,探究了NDVI对生境质量的影响。本研究主要结论如下:(1)安宁河流域年内NDVI呈现季节性变化特征。春季开始NDVI呈上升趋势,夏季达到NDVI最大值,秋季落叶NDVI呈减小趋势,冬末春初NDVI达到最小值。安宁河流域过去20多年间NDVI呈现明显增长趋势,增长率为0.0047/10 a,尤以2000-2005年及2010-2015年增加速度最为明显。安宁河流域绿化范围为79.27%,绿化区域主要集中在喜德县、冕宁县、会理市东北部,褐化范围为20.73%,褐化区域主要集中于西昌市、德昌县、米易县等安宁河河谷两侧城市建成区范围内。安宁河流域NDVI空间分布及其空间变化受人类活动、地形、土壤、气候等因子共同影响,植被对不同驱动因子的响应呈现出不同的分异规律。(2)安宁河流域土地利用类型以林地、草地和耕地为主,占地面积在97%以上,而建设用地、未利用地、水域占地面积不足3%。1998-2020年间,安宁河流域土地利用类型未发生变化的面积占90.28%,土地利用类型发生变化的面积占9.72%。建设用地呈现逐年扩张趋势,面积占比由0.58%上升到1.30%。耕地面积减少,占比由23.05%下降到22.65%。1998-2020年间,安宁河流域中等生境质量面积占比维持在60%左右。生境质量空间异质性明显,表现出中部河谷地较低,而东西两侧山地较高的空间分布特征。生境质量退化面积占比为77.32%,生境质量改善面积占比为22.68%,其中安宁河流域90%范围内生境质量变化幅度均在0-0.2的小范围内,生境质量明显改善区域与退化较为严重区域面积占比分别为5.19%和5.34%。生境质量下降受农用地流出至建设用地影响,其区域集中分布在各城市乡镇周边,城市开发建设是生境质量下降的主要原因。生境质量改善主要是受耕地和草地转换为林地和水域的影响,因林地和水域有更高的生境适应度,生境质量提高。城市建成区周边外围区域是城市扩张和发展的方向,生境退化度高值斑块较为聚集,城市建成区内部,受再开发成本限制,建构筑物较为稳定,生境质量处于稳定低值区,但斑块破碎化严重。(3)使用Spearman相关性分析法、多元线性回归法以及地理探测器三种不同方法研究NDVI与生境质量相互关系,结果均表明NDVI与生境质量之间存在内在联系。1998-2020年NDVI与生境质量呈显著性正相关,但相关系数呈现逐年下降趋势,由0.66下降到0.34。进一步建立生境质量与自然环境、社会经济、土地利用类型数据等影响因子的多元线性回归模型,通过回归系数横向比较各驱动因子对生境质量的作用程度。结果表明,相较其他因子,NDVI变化对生境质量变化的影响较大,回归系数为0.25。地理探测器因子探测结果发现,影响生境质量空间分布的驱动因子的q值影响力排序为:地形起伏度>耕地>NDVI>高程>人口>GDP>年均气温>降水。自然环境因子对生境质量的累计解释力达到58.33%以上,社会环境因子影响力为41.67%。NDVI能够解释16.5%的生境质量空间分异。影响生境质量空间变化的驱动因子的q值影响力排序为:NDVI变化>人口变化>降水变化>水域变化>耕地变化,NDVI的变化是引起生境质量变化的第一影响因子。双因子交互后对生境质量空间分布及其空间变化的解释力均大于单因子影响,人类活动变化和气候因子变化的交互相较NDVI与其他因子变化的交互能够更为全面的解释生境质量的变化。
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