山區(qū)植被覆蓋度變化的地形分異特征
——以貴州開陽縣為例

龍映豪, 李旭東, 程?hào)|亞

(貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴陽 550025)

植被是地球表面生物圈的重要組成部分，植被分布與變化對(duì)于全球物質(zhì)能量循環(huán)、全球碳氧平衡、生物多樣性保護(hù)及調(diào)節(jié)和維護(hù)氣候穩(wěn)定等方面具有重要意義[1]。植被覆蓋在一定程度上可以量化地表植被狀況，表征生態(tài)恢復(fù)程度[2]，亦可揭示區(qū)域自然環(huán)境變化過程。研究區(qū)域植被覆蓋度變化可為地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、自然資源利用、國(guó)土資源空間分布優(yōu)化等提供參考。

隨著“綠水青山就是金山銀山”理念的貫徹落實(shí)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和節(jié)約資源等已經(jīng)成為綠色發(fā)展需要，恢復(fù)和提升植被覆蓋是保護(hù)生態(tài)環(huán)境和調(diào)節(jié)地區(qū)乃至全球氣候的重要舉措。在全球極端氣候增加、氣候變暖的大背景下，植被覆蓋度研究愈加成為有關(guān)部門、環(huán)境保護(hù)組織和廣大學(xué)者的研究熱點(diǎn)。目前對(duì)于植被覆蓋度相關(guān)研究主要涉及：植被覆蓋度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[3]、植被覆蓋度時(shí)空變化特征[4-5]、植被覆蓋度變化及驅(qū)動(dòng)因素[6-7]、植被覆蓋度變化對(duì)氣候的響應(yīng)[8]，等等。例如，田海靜等基于Landsat TM/EMT+遙感影像進(jìn)行了準(zhǔn)格爾旗植被覆蓋度變化的時(shí)間序列監(jiān)測(cè)[3]；穆少杰等基于MODIS-NDVI遙感數(shù)據(jù)反演了內(nèi)蒙古植被覆蓋度的空間格局和變化規(guī)律[4]；裴志林等基于2000—2015年黃河上游植被覆蓋度數(shù)據(jù)，研究其空間分布特征及影響因素[6]；王偉軍等研究了2000—2014年甘南高原植被覆蓋度變化及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)[8]。不難發(fā)現(xiàn)，以上研究多基于高空間分辨率或長(zhǎng)時(shí)間序列的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行植被覆蓋度相關(guān)研究，對(duì)植被覆蓋度變化、影響因素等研究成果頗豐。對(duì)植被覆蓋度變化影響因素的探討多集中在氣候條件或者人類活動(dòng)等，但研究的核心內(nèi)容仍為植被覆蓋本身的變化。

山區(qū)自身是一個(gè)復(fù)雜的地理單元，不同地形地貌區(qū)水熱組合條件差異明顯，地形地貌特征對(duì)植被生長(zhǎng)具有較大影響。坡向分布影響植物生長(zhǎng)采光取熱等生理方面需要，也影響喜陰喜陽植被群落的演變分布。海拔、坡度、地形起伏度等差異還可能引起其他影響植物生長(zhǎng)因素變化，如影響人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)、資源利用方式等。因此，基于山區(qū)背景植被覆蓋研究中，部分學(xué)者探究了植被覆蓋在不同地形上的分布規(guī)律。如程?hào)|亞等在貴州石阡河流域植被覆蓋度變化的研究中，揭示了植被覆蓋在海拔、坡度、坡向上的分布規(guī)律[9]；趙婷等探究了秦嶺山地植被覆蓋在海拔、坡度等地形因素上的變化規(guī)律[10]。山區(qū)結(jié)合地形視角很好地揭示了植被覆蓋度的地形效應(yīng)變化規(guī)律，為以山地為背景的研究區(qū)植被覆蓋度研究提供了借鑒。但目前對(duì)地形因素的研究更多的是考慮海拔、坡度、坡向等地形因子上的植被變化規(guī)律，少有學(xué)者結(jié)合坡向視角探究不同海拔、坡度等地形要素上植被的變化規(guī)律。在山區(qū)，基于坡向視角結(jié)合不同地形因子探究植被覆蓋度變化特征是否具有差異性，是否具有不同的規(guī)律性特征仍值得深入發(fā)掘。

因此，本文通過Landsat遙感影像反演2002年、2019年典型山區(qū)遙感影像，獲取高分辨率植被覆蓋度數(shù)據(jù)，以開陽縣為研究區(qū)，基于坡向視角和山區(qū)地形梯度特征探討其植被覆蓋度變化規(guī)律。以期研究結(jié)果能為山區(qū)封山育林、資源利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定理論參考，也期望能為相關(guān)研究提供有益的方向與視角。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

開陽縣隸屬于貴州省貴陽市，位于貴州省中部，區(qū)域面積為2 023.32 km2[11]。其大致位于貴陽市北部，毗鄰貴陽市中心城區(qū)，經(jīng)緯度位置為106.74°—107.27°E，26.78°—27.36°N(圖1)。開陽縣內(nèi)地勢(shì)特征表現(xiàn)為西高東低，南高北低，北部和中東部為烏江和清水河河谷地帶，海拔相對(duì)較低。開陽縣最高海拔為1 662 m，最低海拔為510 m，海拔相對(duì)高差超過1 000 m。開陽縣屬于貴州省巖溶高原的核心地帶，巖溶地貌發(fā)育典型，地貌類型復(fù)雜，是以山地為主的縣區(qū)。

圖1 研究區(qū)位置與地形分布特征

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

植被覆蓋度通過ENVI 5.3和ArcGIS軟件反演遙感影像得到，研究采用兩期(2002年、2019年)遙感影像均來自地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)。其中2002年影像來自“l(fā)andsat4-5 TM衛(wèi)星數(shù)字產(chǎn)品”，影像獲取時(shí)間為2002-08-30。2019年影像來自“Landsat 8 OLI_TIRS衛(wèi)星數(shù)字產(chǎn)品”，影像獲取時(shí)間為2019-08-13。兩期遙感影像均在云量少于10%的狀態(tài)下采集，遙感影像均為研究區(qū)植被生長(zhǎng)的旺季，時(shí)間上具有可對(duì)比性，且代表性強(qiáng)，數(shù)據(jù)空間參考為“WGS_1984_UTM_Zone_48N”。運(yùn)用ENVI 5.3對(duì)遙感影像進(jìn)行矯正和異常值剔除后，采用植被計(jì)算工具計(jì)算影像的NDVI，最后將5%和95%作為計(jì)算閾值，將小于植被覆蓋度5%定義為無植被覆蓋地區(qū)，將植被覆蓋度大于95%定義為全覆蓋地區(qū)[9]。最終反演得出的植被覆蓋度數(shù)據(jù)精度為30 m，運(yùn)用研究區(qū)矢量邊界統(tǒng)一裁剪該植被覆蓋度數(shù)據(jù)，得到開陽縣植被覆蓋度。

DEM數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http:∥www.gscloud.cn/)，數(shù)據(jù)集名稱為“ASTER GDEM 30 M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)”，其數(shù)據(jù)精度為30 m。坡向、坡度數(shù)據(jù)均是基于DEM數(shù)據(jù)，通過ArcGIS 10.4表面分析工具提取得出。地形起伏度是指特定地域內(nèi)最高海拔與最低海拔的差值，用于表征區(qū)域地形起伏特征，其是定量描述地形形態(tài)，劃分地貌類型的重要指標(biāo)[12]。其提取方法是通過ArcGIS 10.4中鄰域分析方法，提取像元大小為11×11(像元×像元)的矩形鄰域內(nèi)最高海拔和最低海拔值，再利用柵格計(jì)算器求得最大海拔值和最小海拔值之差就得出地形起伏度[13]。陰坡與陽坡采用DEM數(shù)據(jù)計(jì)算坡向，根據(jù)坡向分析結(jié)果將坡度為135°～315°定義為陽坡，坡度為0°～135°以及315°～360°定義為陰坡。通過柵格轉(zhuǎn)矢量的方式，獲取研究區(qū)陰坡與陽坡的空間分布范圍，后期利用矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 地形分布特征

開陽縣海拔總體表現(xiàn)為南高北低，西高東低的趨勢(shì)；坡度與地形起伏度總體在東部和西部略高、中部相對(duì)較低。開陽縣陰坡與陽坡總體呈現(xiàn)相間分布的空間格局，陰坡面積大于陽坡和平地。

開陽縣屬典型山區(qū)地貌，其南部和西部海拔多在1 000 m以上，中部和北部海拔多在800 m左右。坡度表現(xiàn)為東部和西部高、中部略低，北部較南部低。坡度最大地區(qū)主要分布在北部和中東部河谷地帶，坡度多在20°以上。開陽位于巖溶高原內(nèi)部，喀斯特地貌發(fā)育較廣泛，地形起伏度表現(xiàn)較大差異。東部地形起伏度較西部大，邊緣地形起伏度較中部大。

開陽縣陽坡在南部分布多，中部次之，北部相對(duì)較少。陰坡在中部和北部分布相對(duì)集中，在南部分布較為分散。無坡向地區(qū)分布稀疏，呈散點(diǎn)狀分布。從各坡向分布面積和占比來看，無坡向地區(qū)分布面積最少，僅13.76 km2(表1)，占比為0.68%。陰坡分布面積1 056.99 km2，面積占比為52.19%，為各坡向地區(qū)占比最大。陽坡分布面積次于陰坡，為954.43 km2，面積占比為47.13%。從平地與非平地分布看，研究區(qū)為典型山區(qū)地貌，非平地占比達(dá)99.32%，也在一定程度表明本文選擇的科學(xué)性。

表1 陰坡、陽坡、平地地區(qū)的分布面積與占比

2.2 陰坡與陽坡植被覆蓋空間分布特征

2002年研究區(qū)陰坡與陽坡植被覆蓋度總體表現(xiàn)南高北低；2019年植被覆蓋度有較大提升，北部提升最為明顯，但南高北低的分布特征并未改變(圖2)。

將植被覆蓋度劃分為低植被覆蓋度(0～35%)、中植被覆蓋度(35%～75%)、高植被覆蓋度(75%～100%)。2002年陽坡、陰坡低植被覆蓋地區(qū)總體在北部分布密集，南部分散。陰坡與陽坡在西部和東部低植被覆蓋地區(qū)分布較密集，多地區(qū)植被覆蓋度不足35%；植被覆蓋度在中部地區(qū)分布總體高于北部，但部分地區(qū)仍在35%以下；南部地區(qū)植被覆蓋度明顯提升，以75%以上的植被覆蓋地區(qū)為主。從2002年陰坡與陽坡植被覆蓋度空間分布特征看，陰坡植被覆蓋度總體優(yōu)于陽坡。

2019年開陽縣全域植被覆蓋度具有明顯改善，北部植被得到一定恢復(fù)，低植被覆蓋和中植被覆蓋地區(qū)面積明顯減少。陽坡和陰坡低植被覆蓋地區(qū)均在西部和東北部分布相對(duì)密集，南部分布面積很少；中覆蓋地區(qū)均在北部和東北部地區(qū)分布面積較多，其余地區(qū)呈星點(diǎn)狀分布。陰坡在中部和南部高植被覆蓋區(qū)分布較陽坡密集。值得注意的是，在開陽縣城周邊，陽坡植被覆蓋度35%以下的區(qū)域明顯大于陰坡，這也在一定程度上體現(xiàn)了城市建設(shè)和居民用地建設(shè)多分布于陽坡的規(guī)律。2019年北部部分地區(qū)植被覆蓋度仍然在35%以下，主要在于北部為開陽縣人口、交通等建設(shè)的主要分布區(qū)域。

圖2 2002-2019年開陽縣陽坡、陰坡植被覆蓋度空間分布特征

2.3 陰坡與陽坡階段植被覆蓋變化空間分布特征

2002—2019年開陽縣陰坡與陽坡植被覆蓋度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，二者植被變化具有一定的空間相似性(圖3)。從總體來看，2002—2019年開陽縣陰坡與陽坡植被處于下降趨勢(shì)的地區(qū)主要分布于周邊，上升超過30%的區(qū)域主要分布在中部。陽坡、陰坡植被覆蓋度處于減少地區(qū)相對(duì)較少，植被覆蓋度增加0～30%的地區(qū)最多。從分布的具體方位來看，2002—2019年陽坡植被覆蓋度處于減少地區(qū)主要分布于西部、東北部、中部和南部；植被覆蓋度增加0～30%的地區(qū)分布最廣，主要位于開陽縣中部和南部；而增長(zhǎng)大于30%的地區(qū)分布面積相對(duì)較少，主要位于區(qū)域西部和南部。2002—2019年陰坡植被覆蓋度處于減少地區(qū)主要位于西部、北部和中部；植被覆蓋度增長(zhǎng)0～30%的地區(qū)在中部和東北被分布相對(duì)密集，在西部分布較稀疏；而增長(zhǎng)大于30%的地區(qū)在西北部和東部分布較為密集，在中部地區(qū)分布最為分散。陰坡、陽坡植被覆蓋度處于減少地區(qū)和增長(zhǎng)大于30%的明顯增長(zhǎng)地區(qū)均分布較少，植被覆蓋度呈減少趨勢(shì)地區(qū)在開陽縣中部分布較為集中。這可能是該部地區(qū)位于開陽縣城區(qū)，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張較為迅速，導(dǎo)致綠地、植被侵占現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

圖3 2002-2019年開陽縣陽坡、陰坡植被覆蓋度

2.4 陽坡與陽坡各等級(jí)植被覆蓋度面積和占比特征

2002年和2019年開陽縣陰坡高植被覆蓋地區(qū)明顯大于陽坡，期間二者高植被覆蓋地區(qū)增加較為明顯(表2—3)。從植被覆蓋程度分布面積變化來看，2002年開陽縣植被低植被覆蓋、中植被覆蓋、高植被覆蓋地區(qū)面積分別為346.83 km2，861.36 km2，816.50 km2，其面積占比分別為17.13%，42.54%，40.33%。陽坡低植被覆蓋、中植被覆蓋、高植被覆蓋地區(qū)面積分別為162.29 km2，339.50 km2，391.76 km2，其面積占比分別為17.02%，41.90%，41.08%。陰坡植被低植被覆蓋、中植被覆蓋、高植被覆蓋地區(qū)面積分別為182.56 km2，459.09 km2，420.92 km2，其占比分別為17.18%，43.21%，39.61%。二者均表現(xiàn)為低植被覆蓋地區(qū)面積較少，中植被覆蓋和高植被覆蓋地區(qū)面積占比較高且差距不大。

2019年開陽縣平均低植被覆蓋、中植被覆蓋、高植被覆蓋地區(qū)面積分別為196.39 km2，414.42 km2，1 413.88 km2，其面積占比分別為9.70%，20.47%，69.83%。陽坡植被低植被覆蓋、中植被覆蓋、高植被覆蓋地區(qū)面積分別為97.87 km2，193.29 km2，662.39 km2，其占比分別為10.26%，20.27%，69.47%。陰坡植被低植被覆蓋、中植被覆蓋、高植被覆蓋地區(qū)面積分別為97.25 km2，219.86 km2，745.47 km2，面積占比分別為9.15%，20.69%，70.16%。二者的高植被覆蓋地區(qū)面積最大，中植被覆蓋地區(qū)和低植被覆蓋地區(qū)總面積不足高植被覆蓋地區(qū)面積二分之一。

從2002—2019年平均植被覆蓋度面積變化來看，低植被覆蓋地區(qū)面積減少150.44 km2，占比下降7.43%。其中陽坡、陽坡分別減少60.42 km2，85.31 km2，占比分別下降6.76%，8.03%；中植被覆蓋地區(qū)面積減少446.95 km2，占比下降22.07%。其中陽坡、陰坡分別減少206.21 km2，239.24 km2，占分別下降21.63%，22.51%；高植被覆蓋地區(qū)面積增加579.36 km2，占比上升29.51%。其中陽坡、陰坡分別增加270.63 km2，324.55 km2，占比分布上升28.38%，30.54%?？梢婇_陽縣陽坡、陰坡植被覆蓋度變化特征具有一定差異，但二者植被覆蓋程度變化趨勢(shì)是一致的。陽坡、陽坡植被覆蓋度改善明顯，開陽縣植被覆蓋總體呈現(xiàn)不斷恢復(fù)的趨勢(shì)。

表2 2002年和2019年開陽縣陽坡、陰坡植被覆蓋程度

表3 2002-2019年開陽縣陽坡、陰坡植被覆蓋程度變化

2.5 不同海拔梯度植被覆蓋度變化特征

2002—2019年開陽縣陰坡與陽坡植被覆蓋度隨海拔上升均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)；2002年和2019年在海拔小于600 m的地區(qū)陽坡和陰坡植被覆蓋度差距最大；二者植被覆蓋度在海拔小于600 m的地區(qū)下降明顯，在高于800 m的地區(qū)均有較大提升(圖4)。具體來看，2002年開陽縣陽坡植被覆蓋度在海拔低于600～700 m的地區(qū)高于陰坡，但二者植被覆蓋度均小于58%；在海拔700～1 300 m的地區(qū)陰坡和陽坡植被覆蓋度水平差距較小，1 100～1 400 m的地區(qū)陰坡植被覆蓋度超過陽坡，植被覆蓋度達(dá)到75.29%。2019年陽坡和陰坡在小于600～700 m地區(qū)植被覆蓋度差距不大，植被覆蓋度均小于6%；600～900 m陰坡植被覆蓋度略高于陽坡，900～1 100 m陰坡和陽坡植被覆蓋度差距不明顯；1 100～1 400 m陰坡植被覆蓋度高于陽坡較多，植被覆蓋度達(dá)到最大值89.02%；但當(dāng)海拔大于1 400 m的地區(qū)，陽坡植被覆蓋度提升明顯且超過陰坡。

從陰坡、陽坡植被覆蓋度變化程度來看，2002年陽坡植被覆蓋度在海拔600 m以下的地區(qū)高于陰坡將近5%，1 300～1 400 m陽坡植被覆蓋度比陰坡低2.5%左右，其余海拔高度水平陽坡和陽坡植被覆蓋度差距均在正負(fù)2%以內(nèi)。2019年陽坡和陰坡植被覆蓋度差距均在3%以內(nèi)，其中當(dāng)海拔小于600 m時(shí)陽坡植被覆蓋度高于陰坡不足2%，900～1 100 m和大于1 400 m時(shí)陽坡植被覆蓋度高于陽坡不足0.5%；除600～700 m，1 100～1 200 m的地區(qū)陽坡植被覆蓋度低于陰坡少于2%外，其余海拔高度水平與陰坡均差2%以上。2002—2019年陽坡和陰坡在海拔小于600 m的地區(qū)，植被覆蓋度均下降35%以上；除600～700 m和大于1 400 m的地區(qū)陽坡和陰坡植被覆蓋度增長(zhǎng)不足10%，其余海拔高度植被覆蓋度平均增長(zhǎng)水在10%以上。

2019年較2002年海拔較低地區(qū)植被覆蓋度下降明顯，可能是由于期間城市化進(jìn)程加快，居民、建設(shè)用地等增加迅速致使植被遭到破壞，以這種較為直接的方式影響植被覆蓋變化。再者，海拔除了從垂直方向上改變了濕度、溫度來影響植被生長(zhǎng)外，還對(duì)人類活動(dòng)造成一定限制。低海拔地區(qū)開發(fā)利用成本較低，所以農(nóng)業(yè)耕作和城市建設(shè)優(yōu)先考慮易開發(fā)地區(qū)，海拔較高地區(qū)植被覆蓋度高可能與此有關(guān)。因此，開陽縣植被覆蓋在空間上表現(xiàn)為南部植被覆蓋度較高，同時(shí)海拔高度也相對(duì)較高。

圖4 2002-2019年研究區(qū)陽坡、陰坡不同海拔植被覆蓋度梯度變化特征

2.6 不同坡度梯度植被覆蓋度變化特征

2002—2019年開陽縣陰坡和陽坡植被覆蓋度隨坡度增加總體呈上升趨勢(shì)；2002年和2019年二者植被覆蓋度差異在坡度30°～35°后最為明顯；2002—2019年陰坡和陽坡植被覆蓋增量隨坡度增加表現(xiàn)為先上升后下降的特點(diǎn)(圖5)。具體來看，2002年陽坡植被覆蓋度僅在坡度20°～25°的地區(qū)略低于陽坡，其余坡度水平植被覆蓋度均高于陽坡；其中在坡度30°～35°的地區(qū)陰坡植被覆蓋度與陽坡差距最大，大于45°的地區(qū)陰坡、陽坡植被覆蓋度達(dá)到最大值，分別為72.67%，76.35%。2019年二者植被覆蓋度隨坡度增加呈交替占優(yōu)趨勢(shì)；在5°～25°和大于40°的地區(qū)，陽坡植被覆蓋度低于陰坡；在小于5°以及在25°～40°的地區(qū)陽坡植被覆蓋度大于陰坡；陰坡、陽坡植被覆蓋度最大值分別出現(xiàn)在25°～30°，30°～35°，最大值分別為83.10%，83.97%。

從2002年、2019年陽坡與陰坡植被覆蓋度差異以及2002—2019年陽坡、陰坡植被覆蓋度變化來看。2002年在坡度30°～35°的地區(qū)，陽坡植被覆蓋度大于陰坡均在1.5%以上；其余坡度水平差異不明顯，差距均在1%以內(nèi)；在35°～40°差距最大，最大差值為3.8%。2019年二者植被覆蓋度差距不如2002年明顯，差距均在3%以內(nèi)；坡度小于30°時(shí)二者植被覆蓋度差值小于1%；大于45°時(shí)陽坡植被覆蓋度與陰坡差距最大，差值為2.54%。2002—2019年二者植被覆蓋度具有較大提升，其中陰坡增加相對(duì)顯著。陰坡除小于5°和大于45°的地區(qū)植被覆蓋度增長(zhǎng)不足10%，其余坡度水平增長(zhǎng)均在10%以上；其中10°～15°的地區(qū)增長(zhǎng)最多，增長(zhǎng)16%以上。2002—2019年陽坡植被覆蓋度增速不如陰坡，最大增長(zhǎng)至出現(xiàn)在15°～20°，增長(zhǎng)值小于15%，且當(dāng)坡度大于15°～20°時(shí)增速隨坡度增長(zhǎng)逐漸放緩；大于45°時(shí)增長(zhǎng)值降至最低，僅增長(zhǎng)2.33%。

一般來說，隨著坡度的增加，侵蝕和塊體運(yùn)動(dòng)也更加劇烈，且坡度越高水土流失情況越嚴(yán)重，人類開發(fā)利用土地的難度也隨之增加[14]。因此在坡度15°～20°以下的地區(qū)植被覆蓋度較低，可能是緩坡地更為適合人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)，植被破壞較為嚴(yán)重的表現(xiàn)。在坡度大于15°～20°的地區(qū)植被覆蓋度增速隨坡度增長(zhǎng)逐漸放緩，是由于坡度較高的地區(qū)人類活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較小，且坡度大于15°～20°的地區(qū)作為斜坡地，不是退耕還林的主要進(jìn)行區(qū)，植被覆蓋度變化較小。

圖5 2002-2019年開陽縣陽坡、陰坡不同坡度植被覆蓋度梯度變化特征

2.7 不同地形起伏度梯度植被覆蓋度變化特征

2020—2019年開陽縣植被覆蓋度隨地形起伏度增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。2002年陽坡在各等級(jí)地形起伏度的植被覆蓋度總體高于陰坡，2019年二者植被覆蓋度差異隨地形起伏度上升具有等級(jí)規(guī)律；2002—2019年二者植被覆蓋增量隨著地形起伏度上升而增速表現(xiàn)為下降趨勢(shì)(圖6)。

具體來看，2002年陰坡、陰坡在地形起伏小于50 m的地區(qū)，植被覆蓋度均低于58%；大于350 m的地區(qū)，陰坡、陽坡植被覆蓋度達(dá)到最大值，最大值分別為82.08%，82.09%。2019年在地形起伏度小于50 m的地區(qū)，二者植被覆蓋度均超過68%；隨地形起伏度增加陽坡植被覆蓋度呈不斷上升趨勢(shì)，陰坡呈波動(dòng)上升趨勢(shì)；陰坡植被覆蓋度在地形起伏度100～250 m的地區(qū)有所下降，當(dāng)?shù)匦纹鸱却笥?50 m時(shí)呈不斷上升趨勢(shì)，在大于350 m的地區(qū)陰坡、陽坡植被覆蓋度均達(dá)到最大值，分別為95.48%，84.69%。

從陰坡、陽坡植被覆蓋度差距來看，2002年陽坡在地形起伏度為100～300 m的地區(qū)，植被覆蓋度大于陰坡2%以上，其余地形起伏度水平差距不明顯且均小于1%；2019年陽坡植被覆蓋度僅在地形起伏度150～250 m的地區(qū)大于陰坡。而在地形起伏度300～350 m和大于350 m的地區(qū)分別小于陰坡5%和10%以上，為植被覆蓋度差距最大階段。從陰坡、陽坡植被覆蓋度變化程度來看，2002—2019年開陽縣陰坡除在地形起伏度250～300 m的植被覆蓋度增加小于10%，其余階段植被覆蓋度增長(zhǎng)量均大于10%；當(dāng)?shù)匦纹鸱葹?0～150 m時(shí)，植被覆蓋度增長(zhǎng)在15%以上。2002—2019年陽坡植被覆蓋度隨地形起伏度增加總體呈“增加—減少”趨勢(shì)，在小于100 m的地區(qū)呈增加趨勢(shì)，大于100 m的地區(qū)總體呈下降趨勢(shì)；陽坡植被覆蓋度在地形起伏度50～100 m的地區(qū)增長(zhǎng)最多(大于14%)，在大于350 m的地區(qū)增長(zhǎng)幅度最小(小于3%)。

在地形起伏度變化上陰坡與陽坡的植被差異和特征并不一致，開陽縣陰坡與陽坡植被覆蓋度隨著地形起伏度上升呈上升趨勢(shì)，這種上升趨勢(shì)也印證了研究區(qū)南部植被覆蓋高于北部的特征。2019年二者在起伏度200～250 m以上的地區(qū)表現(xiàn)為陽坡低于陰坡，這種特征是否是因?yàn)橥烁€林等植被恢復(fù)過程導(dǎo)致尚不明確。另外，隨著地形起伏度上升陰坡與陽坡植被恢復(fù)速度放緩，可能由于地形起伏度偏高的地區(qū)植被受人類活動(dòng)影響較弱，導(dǎo)致植被覆蓋相對(duì)穩(wěn)定。

圖6 2002-2019年開陽縣陽坡、陰坡不同地形起伏度植被覆蓋度梯度變化特征

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

喀斯特山區(qū)地貌類型復(fù)雜，海拔和地形起伏度差異較大，水熱組合條件受到地形地貌影響。水熱組合條件的差異性為山區(qū)植被生長(zhǎng)提供了不同的生長(zhǎng)環(huán)境，陽坡、陰坡植被覆蓋度隨地形梯度變化也會(huì)表現(xiàn)出一定差異性。研究發(fā)現(xiàn)開陽縣陰坡、陽坡在海拔低于600～700 m的地區(qū)均有較大下降，這可能是由于城市發(fā)展建設(shè)空間不斷增大擠壓了植被生長(zhǎng)空間造成。2002年貴陽市總體城市化率為47.09%，至2019年城市化水平升至76.13%[15]，整體上升29.04%，在此期間開陽縣城市化水平也得到迅速提升。城市化快速發(fā)展使居民、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張迅速，這不可避免的會(huì)造成一定的植被破壞[16]，這一點(diǎn)在海拔較低且容易開發(fā)地區(qū)體現(xiàn)得更為明顯。2002—2019年開陽縣植被覆蓋度總體呈恢復(fù)趨勢(shì)，這得益于期間退耕還林和封山育林取得較大成果，期間區(qū)域平均植被覆蓋度由63.06%上升至76.67%。海拔相對(duì)較高地區(qū)為封山育林主要開展區(qū)，在開陽縣表現(xiàn)為植被覆蓋度增加地區(qū)主要位于海拔大于700 m地區(qū)。再者，坡度和地形起伏度較大地區(qū)由于塊體運(yùn)動(dòng)較為劇烈，不利于耕作和發(fā)展建設(shè)，在開陽縣表現(xiàn)為坡度10°～35°地區(qū)和地形起伏度大于100 m地區(qū)植被覆蓋度隨坡度、隨地形起伏度上升而增加迅速。就植被覆蓋度變化的地形效應(yīng)而言，有部分學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)了跟以上觀點(diǎn)類似的規(guī)律，如趙婷等在研究秦嶺山地植被覆蓋變化地形分異效應(yīng)中指出：不同的海拔高度上秦嶺山地植被覆蓋變化存在分異性，低海拔區(qū)域呈減少趨勢(shì)，中海拔區(qū)呈明顯的上升[17]。程?hào)|亞等在研究貴州石阡河流域植被覆蓋度變化的地形效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)，隨海拔和坡度上升植被覆蓋度總體處于穩(wěn)定上升趨勢(shì)[9]。另外，還有學(xué)者對(duì)其他地區(qū)[18-20]的研究亦有一定的異同，這也說明了山區(qū)背景下地形因素的變化導(dǎo)致植被的分異特征既有共性，也有區(qū)域的獨(dú)特之處。

文章還存在一定不足，需要做出改進(jìn)。許多學(xué)者表明：基于高空間分辨率和長(zhǎng)時(shí)間序列的遙感數(shù)據(jù)，利用遙感反演法進(jìn)行植被覆蓋度測(cè)算，對(duì)于植被覆蓋度變化相關(guān)研究具有重要意義[21-22]。由于研究區(qū)域位于昆明準(zhǔn)靜止鋒的冷鋒一側(cè)，受其影響貴州高原有“天無三日晴”的說法，多陰雨天氣。鑒于氣象條件的局限性，較多遙感影像云量條件較差，為反演landsat系列衛(wèi)星遙感影像獲取研究數(shù)據(jù)造成了一定困難。文章選取了兩期云量條件較好的遙感影像反演植被覆蓋度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)連續(xù)性相對(duì)較弱。以后研究可采用更多期遙感影像反演植被覆蓋度數(shù)據(jù)，增強(qiáng)研究數(shù)據(jù)的時(shí)間連續(xù)性。文章針對(duì)坡向視角主要探討了植被覆蓋度變化的地形效應(yīng)，相對(duì)于以往研究更為系統(tǒng)和定量地闡釋了山區(qū)基于坡向的植被覆蓋度差異以及植被覆蓋度的地形效應(yīng)變化特征，可為其他研究提供借鑒。文章對(duì)于其他影響植被覆蓋度變化的驅(qū)動(dòng)因子涉及不夠全面，今后研究中可以加入例如氣候因素(氣溫、降水)、人口、土地利用等空間量化數(shù)據(jù)進(jìn)行植被覆蓋度變化相關(guān)研究。

3.2 結(jié) 論

(1) 2002—2019年開陽縣陰坡與陽坡植被覆蓋度總體呈南高北低分布，期間陰坡與陽坡植被總體處于恢復(fù)趨勢(shì)。

(2) 2002—2019年開陽縣陰坡與陽坡植被覆蓋度隨海拔上升均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)；2002年和2019年在海拔小于600 m的地區(qū)陽坡和陰坡植被覆蓋度差距最大；2002—2019年陽坡和陰坡植被覆蓋度在海拔小于600 m的地區(qū)下降明顯，海拔高于800 m的地區(qū)均有較大提升。

(3) 2002—2019年開陽縣陰坡和陽坡植被覆蓋度均隨坡度增加總體呈上升趨勢(shì)；2002年和2019年陰坡和陽坡植被覆蓋度差異在坡度大于35°后明顯不同；2002—2019年陰坡和陽坡植被覆蓋增量隨坡度增加總體表現(xiàn)為先上升后下降的特點(diǎn)。

(4) 2020—2019年開陽縣植被覆蓋度隨地形起伏度增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。2002年各地形起伏度陽坡植被覆蓋度總體高于陰坡，2019年陰坡與陽坡植被覆蓋度差異隨地形起伏度上升具有階段性的等級(jí)規(guī)律；2002—2019年陰坡與陽坡植被覆蓋增量隨著地形起伏度上升增速呈變緩趨勢(shì)。