全 文 ：基于 MODIS NDVI的东北虎分布区植被变化趋势*
王化儒摇 王天明**摇 葛剑平
(北京师范大学生命科学学院地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875)
摘摇 要摇 基于 2000—2010 年 MODIS NDVI(分辨率 250 m)生长季均值数据,采用普通线性回
归方法,分析了东北虎分布区———俄罗斯远东和中国东北东部地区植被的变化趋势及其与人
类活动的关系.结果表明: 研究期间,归一化植被指数(NDVI)显著下降像元面积占当前东北
虎分布区面积的比例为 9. 6% ,NDVI显著上升像元所占面积比例仅 0. 5% ;NDVI 显著下降像
元散布于整个研究区,NDVI显著上升像元则集中在俄罗斯远东的北部中间区域;东北虎分布
区内 NDVI显著下降像元的面积比例稍高于其在整个研究区域的面积比例.当前东北虎分布
区内土地覆盖类型的变化以渐变形式为主. NDVI显著下降的像元主要分布在海拔低、坡度缓
以及距公路和铁路较近的区域;NDVI 显著下降的像元先随着与居民点最近距离的增加而增
多,而后持续下降,NDVI显著下降与人类活动密切相关.采取有效措施减少人类活动的干扰,
可遏制该地区植被退化,进而为东北虎保护和维护该区域丰富的生物多样性提供可持续的
基础.
关键词摇 东北虎摇 归一化植被指数摇 MODIS摇 人类活动摇 植被退化
文章编号摇 1001-9332(2012)10-2821-08摇 中图分类号摇 Q948. 1摇 文献标识码摇 A
Variation trends of the vegetations in distribution region of Amur tiger based on MODIS
NDVI. WANG Hua鄄ru, WANG Tian鄄ming, GE Jian鄄ping (State Key Laboratory of Earth Surface
Processes and Resource Ecology, College of Life Sciences, Beijing Normal University, Beijing
100875, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(10): 2821-2828.
Abstract: By using the averaged 250 m MODIS NDVI data in growth seasons of 2000-2010 and the
approach of ordinary linear regression, this paper analyzed the variation trends of the vegetations in
the distribution region of Amur tiger (Panthera tigris altaica), the Far East region of Russia and
the eastern part of Northeast China, as well as the relationships between these variation trends and
the anthropogenic activities. In 2000 - 2010, the areas with significantly decreased NDVI were
sparsely distributed and accounted for 9郾 6% of the total, while the areas with significantly in鄄
creased NDVI were mainly concentrated in the central part of northern Russia Far East Region and
only accounted for 0. 5% of the total. The percentage of the areas with significantly decreased NDVI
in the distribution region of Amur tiger was slightly higher than that in the whole study region. The
areas with significantly decreased NDVI were mainly distributed in the places of low elevation, gen鄄
tle slope, and close to roads / railroads. The number of the pixels with significantly decreased NDVI
increased with the increase of the nearest distance to residential locations first, and then decreased
gradually. The significant decrease of the NDVI was closely related to the anthropogenic activities,
and thus, to adopt effective measures to reduce human disturbances could control the vegetation
degradation, and further, provide sustainable basis for the protection of Amur tiger and the conser鄄
vation of the biodiversity in the studied region.
Key words: Amur tiger; NDVI; MODIS; anthropogenic activity; vegetation degradation.
*国家自然科学基金项目(31121003,31270567)和国家科技基础工
作专项(2007FY110300,2012FY112000)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wangtianming@ bnu. edu. cn
2012鄄01鄄17 收稿,2012鄄07鄄21 接受.
摇 摇 俄罗斯远东和中国东北东部的森林是世界上保 存较完好的原生植被区域之一,支撑了包括东北虎
(Panthera tigris altaica)在内的许多野生动物的生
存,是世界上同纬度区域中保存着较丰富生物多样性
的区域.过去 100 多年中,该区域景观发生了较大变
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 10 月摇 第 23 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2012,23(10): 2821-2828
化,由于人口增长、城市扩张、森林采伐和频繁火烧等
人为干扰活动导致以阔叶红松林为代表的原始森林
退化转变为过伐林、次生林、人工林及其他土地利用
类型[1-2] .与此同时,东北虎数量从 20 世纪初的近
3000只减少为目前的 500只左右,造成东北虎数量下
降最主要的原因之一是东北虎生境的丧失、破碎和退
化[3] .因此,分析东北虎分布区及其周边潜在生境的
植被变化趋势,探讨导致植被变化的驱动因素,可为
制定东北虎保护决策提供重要的科学依据.
在东北虎分布区及其周边潜在生境内的许多局
部区域进行森林调查、遥感影像分析以及森林资料
汇总分析的结果表明,人为干扰活动使当地植被发
生了明显退化. 如 Cushman 和 Wallin[4]分析了俄罗
斯远东 Sikhote鄄Alin山脉中部地区的景观格局变化,
结果显示该地区森林覆盖率从 1972 年的 90郾 4%下
降到 1992 年的 77郾 2% ,其中针叶林受到的干扰尤
为严重,针叶林的干扰速率是阔叶林的 2 倍多.俄罗
斯远东地区频繁的火烧和采伐使次生落叶阔叶林代
替了原始的成熟针叶林(红松、云冷杉),干扰退化
速率每年达 0郾 8% [5] .王天明等[6]使用 1949 和 1981
年的森林资源分布图对比分析了 1949—1981 年中
国黑龙江省森林景观结构变化,由于研究区内人口
增长、农田扩张和森林采伐等原因,导致原生的景观
斑块类型在数量上不断减少或被其他景观斑块类型
所代替,表现为森林景观破碎化较严重,其中阔叶红
松林的退化最严重. Tang等[7]使用不同分辨率的遥
感影像结合地面数据分析了中国吉林长白山保护区
及与其紧邻的北朝鲜保护区的状况,结果显示超过
一半的原始林景观由于包括采伐在内的人为开发利
用等原因已经退化. 以往研究所采用的影像或森林
调查的时段并不一致、覆盖区域范围有限,难以覆盖
到整个东北虎分布区的尺度,因此,目前对整个东北
虎分布区的植被变化趋势尚缺乏清晰完整的认识.
全球覆盖的遥感数据,如 AVHRR GIMMS ND鄄
VI、SPOT VEGETATION NDVI 和 MODIS NDVI 等植
被指数,是在大尺度上开展区域植被监测的有效手
段[8],也是指示野生动物生境质量的重要指
标[9-10],为研究东北虎分布区的植被变化趋势提供
了极具价值的数据. 归一化植被指数 ( normalized
difference vegetation index, NDVI) 是近红外波段
(NIR)与红光波段(R)反射率的比值,计算公式为
NDVI= (NIR-R) / (NIR+R),反映了叶绿素对红光
的吸收和叶肉组织对近红外的反射,其值在-1 ~ 1,
负值代表没有植被,正值越高表示植被质量越
好[11] . NDVI 与吸收的光合有效辐射吸收系数
( fAPAR)、叶面积指数、植被生产力和植被覆盖度都
有很好的关系[11-15],在分析植被覆盖变化趋势中得
到了广泛应用[16-19] . 相对于 AVHRR GIMMIS NDVI
和 SPOT VEGETATION NDVI 等其他大尺度的遥感
数据而言,1999 和 2000 年发射的 TERRA 和 AQUA
卫星上的 MODIS 遥感数据在校准和大气校正上均
有很大改进[8,20],而且 MODIS NDVI 数据产品空间
分辨率可达 250 m,相对于 8 km 空间分辨率的
AVHRR GIMMS NDVI和 1 km 空间分辨率的 SPOT
VEGETATION NDVI、MODIS NDVI 数据更适宜于区
域植被趋势的监测,尤其是分析人为因素导致的植
被变化.许多研究在使用 NDVI 对植被变化趋势进
行监测的同时,也对植被趋势改变的原因进行了解
析.在许多地区,气候变化(主要是温度和降水格局
的改变)导致了植被趋势变化[21-22],而在植被变化
趋势中,人类活动所导致的土地利用变化也起到了
很重要的作用[23-24] .
本研究基于 2000—2010 年 MODIS NDVI 数据,
在整个东北虎分布区的尺度上,分析俄罗斯远东和
中国东北东部地区植被变化趋势,并结合地形数据
和表征人类活动的空间数据,探讨可能导致植被发
生变化的相关因素,旨在为保护、恢复植被及改善东
北虎等野生动物的生境,进而为维系该区域生物多
样性提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
本研究区地处俄罗斯远东和中国东北东部地区
(41毅22忆—51毅27忆 N,126毅7忆—140毅41忆 E),包括俄罗
斯远东的 Primorskii Krai和 Khabarovskii Krai及中国
吉林省和黑龙江省东部地区,涵盖了当前东北虎分
布区和近期可能拓展的潜在区域,总面积 120伊104
km2(图 1).其中,当前东北虎分布区的数据来自于
文献[25],根据以往研究对东北虎近期可能扩展区
域的空间范围进行设置[26] .研究区域的地形主要是
山地,海拔在 500 ~ 2500 m,主要的山脉有俄罗斯远
东的斯霍特鄄阿林山脉和中国东北东部的长白山山
脉.该区属典型的温带季风气候,冬季寒冷漫长、夏
季短暂多雨,年均气温-0郾 4 ~ 5郾 2 益,最冷月气温
-24郾 6 ~ -11郾 4 益,最暖月气温 16郾 5 ~ 21郾 2 益,年降
水量 525 ~ 1040 mm.研究区大部分山地的原生植被
为红松阔叶混交林,研究区域北部小部分地区和局
部高海拔地区的原生植被为云冷杉针叶林[27] .由于
2282 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 1摇 研究区域 2000 和 2010 年土地覆盖示意图
Fig. 1摇 Sketch map of land cover of the study area in 2000 and 2010郾
频繁采伐、火烧等干扰,原始阔叶红松林大面积丧
失,退化为次生的蒙古栎林、杨桦林等落叶阔叶
林[1-2] .研究区分布的野猪(Sus scrofa)、马鹿(Cervus
elaphus)、狍子(Capreolus capreolus)、梅花鹿(Cervus
nippon)和驼鹿(Alces alces)等构成了东北虎的主要
猎物.
1郾 2摇 数据来源和分析处理
2000—2010 年的 250 m MODIS NDVI 数据为
MOD13Q1 Collection 5 数据产品,该产品是视场角限
制最大值合成方法(constrained view angle maximum
NDVI value compositing technique)生成的 16 d 合成
数据[8],通过最大值合成降低了非植被效应如云、
雾和大气气溶胶的影响,并降低视场几何效应[8,20] .
研究区域覆盖 5 景 MODIS NDVI 数据,分别为
h25v03、h26v03、h26v04、h27v03 和 h27v04. NDVI 数
据已进行了地理参考和几何校正,使用 MRT工具进
行预处理,将投影转换成 UTM 投影并进行了合并,
生成每年 23 个时相的 MODIS NDVI数据.根据质量
控制文件,使用前后时相的数据对质量较差数据
(由于云污染所致)以及缺失的像元进行平滑处理
以降低噪声[28],对平滑后的 NDVI 数据组合成生长
季 NDVI堆栈,并求出各年度 NDVI 的生长季(5—
10 月)均值. 对 NDVI 数据在一段时间上取平均值
可一定程度上降低特定季节变化以及物候变化的效
应[29] .在冬季积雪覆盖的地区,非生长季的数据存
在较大噪音[30],因此本研究采用生长季平均值进行
植被变化趋势分析.
为了分析俄罗斯远东 2000—2010 年的植被变
化趋势,以时间(以年为单位)为自变量、以各年度
NDVI生长季均值为因变量逐像元进行一元线性回
归分析,回归表达式为:
y=a+bx (1)
式中:y为 NDVI生长季均值;x为年序号.
斜率 b的计算方法如下:
b =
n 伊 移
n
i = 1
i 伊 NDVIi - 移
n
i = 1
( )i 移
n
i = 1
NDVI( )i
n 伊 移
n
i = 1
i2 - 移
n
i = 1
( )i 2
(2)
式中:i为年序号;n 为时间长度;NDVI 为基于像元
的生长季 NDVI 平均值. NDVI 随着时间的变化斜率
反映了植被质量的变化方向,斜率为正值表示植被
质量随着时间呈增加趋势,负值表示随着时间呈下
降趋势,0 表示没有变化.采用 Student T检验对斜率
b进行显著性检验(琢=0郾 05),分别生成 2000—2010
年 NDVI变化的图层.
为了分析 NDVI 显著下降区域的 NDVI 类型转
变,使用 ISODATA方法对2000和2010年生长季
图 2摇 2000—2010 年研究区域 NDVI生长季均值的变化趋势
Fig. 2 摇 Change trends of averaged NDVI in growth seasons of
2000-2010 in the study area郾
玉:东北虎分布区 Amur tiger range; 域:NDVI 显著下降的像元 Pixel
with significantly decreasing trended NDVI; 芋:NDVI无显著变化的像
元 Pixel with non鄄significantly changed NDVI; 郁:NDVI显著增加的像
元 Pixel with significantly increasing NDVI郾
328210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王化儒等: 基于 MODIS NDVI的东北虎分布区植被变化趋势摇 摇 摇 摇 摇 摇
NDVI堆栈进行无监督分类,共分出 15 类. 根据
Google Earth、Landsat TM等高精度影像以及地面踏
查的照片记录,对 2000 年 15 种类型中的相同类型
进行合并,生成 2000 年分类图层,并使用分类模板
扩展的方法生成 2000 年分类图层 (图 1),分析
NDVI显著下降区域 2000—2010 年 NDVI 类型的
转变.
为了分析 NDVI显著下降与地形和人类活动空
间要素的关系,提取 NDVI显著下降的点,分别计算
这些点对应的海拔、坡度值以及距公路、铁路和居民
点的最短距离,分析这些值的分布特征,并对这些值
进行 Spearman相关性检验.
空间数据中的海拔数据来源于 SRTM,坡度(水
平距离每 100 m 的海拔变化)从 SRTM 中计算,公
路、铁路、居民点和保护区等矢量数据来自文献
[25].
2摇 结果与分析
2郾 1摇 东北虎分布区 NDVI的变化趋势
研究 期 间, NDVI 显 著 变 化 的 区 域 面 积
(127579郾 4 km2 )占整个研究区面积的 10郾 2% ,其
中,NDVI显著下降的像元面积(113226郾 4 km2 )占
整个研究区面积的比例为 9郾 1% ,NDVI 显著增加的
像元面积(14353 km2)比例仅 1郾 2% . NDVI 显著下
降像元数是显著增加像元数的 7郾 9 倍,前者面积比
后者增加 98873郾 4 km2 .
2000—2010 年,当前东北虎分布区中 NDVI 显
著变化区域的面积(37807郾 8 km2)比例为 10郾 1% ,
其中,NDVI显著下降的像元面积(35862郾 4 km2)占
当前东北虎分布区面积的 9郾 6% ,NDVI 显著增加的
像元面积(1945郾 4 km2)比例仅为 0郾 5% . NDVI 显著
下降像元数是显著增加像元数的 18郾 4 倍,面积增加
33916郾 9 km2 .
在空间分布上,NDVI 减少的区域几乎散布于
整个研究区域,NDVI 显著增加像元主要集中在研
究区内俄罗斯远东部分的北部中间区域(图 2). 东
北虎分布区内的 NDVI显著下降像元比例比整个研
究区域的 NDVI显著下降像元比例高 0郾 5% ,东北虎
分布区内的 NDVI显著增加像元比例比整个研究区
域的 NDVI显著增加像元比例少 0郾 6% .
2郾 2摇 东北虎分布区 NDVI类型的分类以及其转变
对 2000 和 2010 年生长季 NDVI 堆栈进行无监
督分类, 初步分为 15 个类型, 使用 GOOGLE
EARTH、Landsat TM等高精度影像以及地面踏查的
照片记录对 2010 年分出的 15 个类型进行合并和验
证.其中,第 1 ~ 4 种类型为水体;第 5 ~ 6 种类型为
城市和裸地等土地覆盖类型;第 7 ~ 12 种类型为草
地、灌丛和农田等土地覆盖类型;余下 3 种 NDVI 类
型均为森林植被类型,分别为以落叶松林为主的落
叶针叶林,以山杨、白桦、蒙古栎等树种为主的落叶
阔叶林及部分针阔混交林,以及以云冷杉等针叶树
种为主的常绿针叶林,共计 6 种土地覆盖类型.这 6
种类型的顺序是按照生长季 NDVI 均值从低到高的
顺序,即植被覆盖程度和生物量从低到高的顺序,也
表征了植被质量从低到高的顺序. 2010 年分类结果
的总体精度为 85郾 1% ,Kappa 系数为 0郾 79,分类结
果与实际情况的一致性较好(表 1).由于缺乏 2000
年的实际调查数据,本文基于分类模板扩展的方法,
即 2000 年与 2010 年采用相同的分类模板进行无监
督分类,以确保不同年份分类的一致性.
摇 摇 2000—2010 年,NDVI 显著下降的区域中,多数
像元没有发生类型转变.在发生类型转变的像元中,
表 1摇 2010 年研究区土地覆盖分类效果精度评价的混淆矩阵
Table 1摇 Confusion matrix of land cover classification accuracy in the study area in 2010
土地覆盖类型
Land cover type
验证数据 Reference data
水体
Water body
居民点、裸地
Settlement and
bare land
草地、灌丛和农田
Grassland, shrub
and cropland
落叶针叶林
Deciduous
needleleaf forest
落叶阔叶林
Deciduous
broadleaf forest
常绿针叶林
Evergreen
needleleaf forest
水体
Water body
12 1 0 0 0 0
居民点、裸地
Settlement and bare land
0 54 3 0 0 0
草地、灌丛和农田
Grassland, shrub and cropland
0 6 64 6 8 3
落叶针叶林
Deciduous needleleaf forest
0 7 43 8 0 0
落叶阔叶林
Deciduous broadleaf forest
0 0 17 11 223 11
常绿针叶林
Evergreen needleleaf forest
0 0 0 1 11 135
4282 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
表 2摇 2000—2010 年研究区 NDVI显著下降区域土地覆盖类型的转移矩阵
Table 2摇 Transition matrix of land cover in area with significantly decreased NDVI in the study area from 2000 to 2010 (%)
2000 年土地覆盖类型
Land cover type in 2000
2010 年土地覆盖类型 Land cover types in 2010
水体
Water
body
居民点、裸地
Settlement and
bare land
草地、灌丛和农田
Grassland, shrub
and cropland
落叶针叶林
Deciduous
needleleaf forest
落叶阔叶林
Deciduous
broadleaf forest
常绿针叶林
Evergreen
needleleaf forest
水体
Water body
0 0 0 0 0 0
居民点、裸地
Settlement and bare land
0 97郾 6 2郾 4 0 0 0
草地、灌丛和农田
Grassland, shrub and cropland
0 2郾 4 92郾 5 2郾 5 2郾 5 0郾 1
落叶针叶林
Deciduous needleleaf forest
0 2郾 4 51郾 2 33郾 1 10郾 8 2郾 6
落叶阔叶林
Deciduous broadleaf forest
0 0郾 2 27郾 8 7郾 9 52郾 3 11郾 8
常绿针叶林
Evergreen needleleaf forest
0 0郾 01 17郾 9 3郾 1 17郾 4 61郾 5
表 3摇 研究区不同地理空间要素的 Spearman相关系数
Table 3摇 Spearman correlation coefficients among different geographical features in the study area
海拔
Altitude
坡度
Slope
距居民点距离
Distance to
settlement
距铁路距离
Distance to
railroad
距公路距离
Distance
to road
海拔 Altitude 1
坡度 Slope 0郾 69* 1
距居民点距离 Distance to settlement 0郾 51* 0郾 49* 1
距铁路距离 Distance to railroad 0郾 48* 0郾 57* 0郾 57* 1
距公路距离 Distance to road 0郾 48* 0郾 65* 0郾 65* 0郾 53* 1
*P<0郾 05郾
比例下降的类型有落叶阔叶林和常绿针叶林,这些
类型属质量较好的植被类型,其降幅分别为 23郾 1%
和 6郾 6% ,两者均主要转变为居民点和裸地这类土
地覆盖类型,转变比例分别为 27郾 8%和 17郾 9% ;比
例增加的土地覆盖类型有居民点和裸地,草地、灌丛
和农田,以及落叶针叶林,这些类型均属质量较差的
土地覆盖类型,其增幅分别为 1郾 1% 、 36郾 7% 和
3郾 1% .这些发生变化的类型中,贡献比例较大的依
次为居民点和裸地(2郾 4% )、落叶针叶林(51郾 2% )
和落叶阔叶林(7郾 9% )(表 2).
2郾 3摇 东北虎分布区 NDVI 显著下降与空间要素的
关系
由图 3 可以看出,研究期间,东北虎分布区
NDVI显著下降的像元主要集中在低海拔区域,随着
海拔的增加,NDVI显著下降的像元数量持续减少;
NDVI显著下降的像元主要分布在坡度较小的区
域,随着坡度的增加,NDVI 显著下降的像元数量急
剧减少;NDVI 显著下降的像元点主要发生在与公
路距离在 1 ~ 50 km的区间内,且随着 NDVI 显著下
降的像元点与公路最短距离的增加,NDVI 显著下
降的像元数量不断减少;NDVI 显著下降的像元点
主要分布在与铁路距离在 1 ~ 50 km的区间内,且随
着 NDVI 显著下降的像元点与铁路最短距离的增
加,NDVI显著下降的像元数量持续下降;随着离居
民点(0 ~ 200 km)距离的增加,NDVI 显著下降的像
元数量持续增加,在 200 km 附近像元数量达到峰
值,离居民点距离超过 200 km后,随着距离的增加,
NDVI 显著下降的像元数量呈波动式下降. 影响
NDVI显著下降的要素中,两两之间均呈显著正相关
(表 3).
3摇 讨摇 摇 论
本研究基于 2000—2010 年 250 m MODIS NDVI
数据,在区域尺度上分析了当前东北虎分布区及其
最近可能扩展的潜在分布区的植被变化趋势. 结果
表明:研究区域内植被显著增加的像元面积比例仅
占 1%左右,且多分布在当前东北虎分布区之外,主
要集中在俄罗斯远东部分的北部中间区域;植被显
著下降的像元则散布于整个研究区域,其面积比例
远高于植被显著增加像元的面积比例. 由此可见,
2000—2010 年,整个东北虎分布区(包括潜在分布
区 )的植被发生了显著退化,且当前东北虎分布区
528210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王化儒等: 基于 MODIS NDVI的东北虎分布区植被变化趋势摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 NDVI显著下降像元在不同地理空间要素特征中的密
度分布
Fig. 3摇 Density distribution of significantly decreased NDVI re鄄
lated to different geographical features郾
的植被退化情形更严重.研究期间,东北虎分布区内
植被显著下降的像元比例在 9%以上,这种状况持
续下去可能会侵蚀东北虎的生境,威胁东北虎的生
存以及该地区丰富的生物多样性. 本研究使用大尺
度的时空连续遥感数据对该区域植被变化趋势进行
监测,覆盖了完整的东北虎分布区及其潜在区域,增
进了对该区域植被变化趋势的整体认识.
在东北虎分布区及其潜在区域,NDVI 显著下
降的像元比例远高于 NDVI 显著增加的比例,因此
本文在分析植被类型转变时,仅针对 NDVI 显著下
降的区域.土地覆盖变化分为渐变和转变两种类型,
渐变指植被类型内植被趋势的变化;转变指植被类
型的改变[31] . 本研究中 NDVI 显著下降的区域内,
植被类型的渐变比例高于转变比例.相对转变而言,
渐变不易觉察,却同样能够导致植被趋势的显著变
化.本研究使用简单线性回归方法来分析植被变化
趋势,结果可表征植被变化的线性趋势.植被变化的
轨迹多种多样,线性变化趋势只是其中一个类型,本
文使用简单线性回归来分析植被变化趋势,有可能
低估植被显著下降像元的比例,所以东北虎分布区
及潜在区域的植被退化情形实际上可能更严重. 因
此,探索基于植被动态轨迹的植被趋势分析方法将
更准确地评价研究区植被趋势[28,32-33] .
一些区域的植被变化可能由气候变化所致[34],
也有一些区域的植被变化可能由土地利用变化所
致[24],还有些区域的植被变化由气候和土地利用变
化协同作用所致[35] .在俄罗斯远东以及中国东北地
区,NDVI与温度和降水没有显著的相关性,该地区
的植被趋势变化并不由气候变化所决定[36] . 为此,
本研究使用地形和表征人类活动的地理空间要素,
进一步分析导致该地区植被下降趋势的可能原因.
结果表明,研究区域 NDVI 显著下降的像元点主要
分布在海拔低、坡度缓以及距离公路和铁路近的区
域. NDVI显著下降的像元点先随着距离居民点最
近距离的增加而增多,达到峰值之后开始随着距离
居民点最近距离的增加而持续下降,主要原因可能
是居民点较近的区域在 2000 年以前被开垦为农田,
或森林已被砍伐,且这种以往的开垦农田和森林采
伐的强度随着距离居民点最近距离的增加而持续下
降,高强度的农田开垦和森林采伐向距离居民点较
远的区域推进. 对影响 NDVI 显著下降的各个地理
空间要素综合来看,NDVI 显著下降的像元的集中
分布区域,也是适宜居住、农田开垦的区域,还是森
林采伐和火烧频繁发生的主要区域,这表明 NDVI
显著下降区域是高强度人类活动的区域,因为人类
定居、农田开垦和森林砍伐是人类活动的体现.在俄
罗斯远东地区,频繁的林火绝大多数由人类活动所
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致[37] .在针阔混交林区,人为引起的林火比例高达
94% [25] . 2000—2010 年,极有可能是人类活动导致
东北虎分布区植被发生显著下降,而气候变化在其
中所起作用可能十分微弱,因为人类活动(如火烧,
森林砍伐等)经常在较短的时间尺度上使植被发生
变化,而气候变化改变植被通常是一个缓慢的过程,
在较长的时间尺度上其效应才会显现出来.
2000—2010 年,在东北虎分布区及最近可能拓
展的潜在区域,植被退化情况较严重. NDVI 显著下
降与诸如居民点、公路、铁路等表征人类活动的地理
空间要素之间有着明显相关性. 为了遏制东北虎分
布区内植被的退化趋势,应采取措施适当限制森林
开采、有效控制人为引起的森林火灾,降低人类活动
的干扰,从而为保护东北虎的生境和维护该地区较
丰富的生物多样性提供一个可持续的基础.
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作者简介摇 王化儒,男,1983 年生,博士研究生.主要从事景
观生态学研究. E鄄mail: huaru. wang@ gmail. com
责任编辑摇 杨摇 弘
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