近20年海南島植被生態(tài)質(zhì)量變化特征分析

韓靜, 張國(guó)峰, 李偉光, 張明潔, 趙婷

近20年海南島植被生態(tài)質(zhì)量變化特征分析

韓靜1, 2, 張國(guó)峰1,2,*, 李偉光1,2, 張明潔3, 趙婷1,2

1. 海南省氣象科學(xué)研究所, ?？?570203 2. 海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, ?？?570203 3. 海南省氣候中心, ?？?570203

海南是國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū), 是我國(guó)生態(tài)環(huán)境最好的省份之一?；?000—2019年MODIS—NDVI海南島植被覆蓋度、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力、植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)及地面氣象觀測(cè)資料, 分析了海南島植被生態(tài)質(zhì)量變化情況以及氣象條件對(duì)植被生態(tài)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明: 2000年以來(lái), 海南島植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)呈增大趨勢(shì), 植被生態(tài)質(zhì)量整體向好。海南島植被覆蓋度平均每年增加0.52%, 2019年達(dá)到75.4%; 植被NPP平均每10年增加55.9 g·m–2, 2019年NPP為1139.4 g·m–2; 近20年, 海南島植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的平均值為75.0。植被覆蓋度和NPP的變化與氣候因子、人類(lèi)活動(dòng)等有著密切的關(guān)系。利用遙感手段監(jiān)測(cè)海南島植被生態(tài)質(zhì)量對(duì)提高決策的科學(xué)性和時(shí)效性具有重要意義。

植被覆蓋度; 植被凈初級(jí)生產(chǎn)力; 生態(tài)質(zhì)量指數(shù); 海南島

0 前言

植被覆蓋度(Fractional Vegetation Cover, FVC)和植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(Net Primary Product, NPP)是衡量植被生態(tài)質(zhì)量變化的重要指標(biāo), 國(guó)內(nèi)外對(duì)其開(kāi)展了廣泛的研究[1-3]。植被覆蓋度為植被地上部分垂直投影面積占地面面積的百分比[4], 是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的重要因子, 能夠在一定程度上代表植被的生長(zhǎng)趨勢(shì)和生長(zhǎng)狀態(tài)[5]。目前植被覆蓋度主要測(cè)量方法有地面實(shí)測(cè)法和遙感測(cè)量法, 遙感測(cè)量方法基于空間連續(xù)數(shù)據(jù), 能準(zhǔn)確、快速地對(duì)陸地植被生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè), 備受關(guān)注[6]。植被凈初級(jí)生產(chǎn)力是指植物在單位面積和單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的有機(jī)干物質(zhì)總量[7],是生物圈內(nèi)碳循環(huán)的重要分量, 在全球生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化研究中占有重要地位。近年來(lái), NPP 的模擬估算模型主要有氣候生產(chǎn)力模型、生理生態(tài)過(guò)程模型和光能利用率模型(遙感數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng))3 類(lèi)[8]。其中, 光能利用率模型操作簡(jiǎn)單、大多數(shù)參數(shù)通過(guò)遙感手段即可獲得, 且計(jì)算準(zhǔn)確度高[9], 已成為NPP模擬估算模型的主要發(fā)展方向。田鵬舉等[10]利用貴州省長(zhǎng)時(shí)間序列的MODIS—NDVI數(shù)據(jù)研究分析了貴州省與喀斯特石漠化區(qū)植被的時(shí)空變化特征。黃林峰等[11]通過(guò)分析植被覆蓋度、凈初級(jí)生產(chǎn)力以及植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)等數(shù)據(jù), 對(duì)赤水河流域植被生態(tài)質(zhì)量的時(shí)空變化進(jìn)行了分析。孫應(yīng)龍等[3]利用MODIS和氣象數(shù)據(jù)揭示了臨滄地區(qū)近20年的植被生態(tài)質(zhì)量時(shí)空特征及其與氣象條件之間的關(guān)系。

1999年, 海南省為了實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提出了建立“生態(tài)省”的設(shè)想, 海南省生態(tài)可持續(xù)性受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注[12]。馬榮華等[13]基于RS和GIS方法對(duì)海南建省前后的植被變化進(jìn)行了分析。劉少軍等[14]應(yīng)用MODIS 數(shù)據(jù)提取了2004年海南島的月平均植被指數(shù)集, 探討了植被指數(shù)變化及其與驅(qū)動(dòng)因子的關(guān)系。李偉光等[15]分析了海南島熱帶雨林、橡膠林及農(nóng)田3種典型植被覆蓋區(qū)的EVI時(shí)空變化特征對(duì)氣象因子的響應(yīng)。羅紅霞等[16]分析了海南島月平均NDVI以及氣溫降水變化趨勢(shì), 探討了NDVI對(duì)氣溫降水的響應(yīng)。劉少軍等[17]基于NPP數(shù)據(jù)集, 分析了海南島植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布特征。

本研究采用2000—2019年基于MODIS-NDVI的海南島植被覆蓋度、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力資料及地面觀測(cè)資料, 研究分析海南島植被生態(tài)質(zhì)量變化情況以及氣象條件對(duì)植被生態(tài)質(zhì)量的影響。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

海南島位于中國(guó)最南端, 陸地面積3.39萬(wàn)km2, 長(zhǎng)軸作東北至西南向, 長(zhǎng)約290 km, 地形為穹形山體, 四周地平, 中間高聳[18]。海南島由山地、丘陵、臺(tái)地、平原等環(huán)形層狀梯級(jí)結(jié)構(gòu)組成, 中部高四周低, 較大的河流大多發(fā)源于中部山區(qū), 組成輻射狀水系。

海南屬于熱帶季風(fēng)海洋性氣候, 長(zhǎng)夏無(wú)冬, 光熱豐富, 雨量充沛。各地年平均氣溫23.1—27.0 ℃, 受地形影響, 分布呈中間低四周高的環(huán)狀分布, 而受緯度影響, 南部地區(qū)高于北部; 年降水量940.8—2388.2 mm, 降水總量多, 時(shí)空分布不均, 山區(qū)多于平原, 東部多于西部。

受熱帶季風(fēng)氣候和復(fù)雜地形影響, 海南島植被組成種類(lèi)繁多, 群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜。植被的外貌和結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出非常明顯的熱帶林特征, 原生性森林終年常綠。近年來(lái), 全省森林覆蓋率穩(wěn)定在62.1%以上, 熱帶天然林約占全省森林面積的一半。

1.2 數(shù)據(jù)與方法

本研究基于國(guó)家氣象中心采用NASA提供的MOD13A3植被指數(shù)產(chǎn)品估算的植被覆蓋度、NPP、植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù), 以及海南島逐日氣溫、降水等氣象數(shù)據(jù), 形成海南生態(tài)氣象要素年值時(shí)間序列。所用數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍為2000—2019年。

1.2.1 FVC計(jì)算

目前, 估算植被覆蓋度的方法主要是遙感測(cè)量法, 較為實(shí)用的是基于歸一化植被指數(shù)(NDVI),建立的FVC計(jì)算模型[19-20]。

利用月NDVI合成數(shù)據(jù), 計(jì)算月植被覆蓋度, 計(jì)算公式為:

1.2.2 植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)計(jì)算

利用太陽(yáng)光合有效輻射、植被有效光合輻射吸收比例FPAR[22]、實(shí)際光能利用率等數(shù)據(jù), 根據(jù)陸地生態(tài)系統(tǒng)探聽(tīng)量TEC模型[23-24], 計(jì)算月植被NPP, 主要公式如下:

式中,、、R、R分別表示植被凈初級(jí)生產(chǎn)力、總初級(jí)生產(chǎn)力[23]、生長(zhǎng)呼吸消耗量[25]和維持呼吸消耗量[26](g·m-2·month-1);為最大光能利用率(g·MJ-1), C3植物為1.8(g·MJ-1), C4植物為2.76(g·MJ-1);T為溫度脅迫系數(shù);為水分脅迫系數(shù);表示植被吸收光合有效輻射的比例;為入射光合有效輻射(MJ·m-2·month-1)[27];R為太陽(yáng)總輻射(MJ·m-2·month-1);T為月平均氣溫(℃)。

以月植被NPP為基礎(chǔ), 對(duì)全年各月植被NPP進(jìn)行累積, 得到全年的植被NPP。

1.2.3 植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)Q計(jì)算

基于全年的植被NPP和平均植被覆蓋度, 計(jì)算得到反映該年的植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)[28], 綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估植被生態(tài)質(zhì)量的優(yōu)劣, 其值越大, 表明植被生態(tài)質(zhì)量越好。其計(jì)算公式為:

式(8)中,Q為第年的植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù);f為植被覆蓋度的權(quán)重系數(shù);FVC為第年的平均植被覆蓋度;f為植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的權(quán)重系數(shù);NPP為第年的植被累計(jì)凈初級(jí)生產(chǎn)力;NPP為監(jiān)測(cè)年份中NPP最大值, 即當(dāng)?shù)刈詈脷庀髼l件下該時(shí)段的植被NPP。f和f之和約定為1。

1.2.4 變化趨勢(shì)率計(jì)算

利用一元線性回歸方程的斜率進(jìn)行變化趨勢(shì)分析[29]。方程斜率采用最小二乘法來(lái)估算, 其值的大小反映該關(guān)注對(duì)象(植被覆蓋度、植被NPP等)變化的速率(“正”表示增加、提高, “負(fù)”表示減少、下降; “絕對(duì)值”表示變化的快慢和程度)[30]。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被覆蓋度變化分析

2000—2019年, 海南島植被覆蓋度在64.1%—75.4%之間(圖1), 多年平均值為70.7%。2000年以來(lái), 海南島植被覆蓋度呈顯著上升趨勢(shì), 2019年植被覆蓋度為20年來(lái)最高, 達(dá)75.4%。從圖1中可以看出, 2005年和2011年, 植被覆蓋度明顯下降, 僅為64.1%和68.9%, 低于其前后兩年。2005年, 海南先后遭遇0508號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“天鷹”、0516號(hào)熱帶風(fēng)暴“韋森特”和0518號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”, 特別是臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”, 在萬(wàn)寧市登陸后, 繼續(xù)西移, 對(duì)海南島的植被產(chǎn)生較大破壞[31]。而2011年春季, 海南出現(xiàn)中到重度的低溫陰雨天氣過(guò)程, 秋季降水量又明顯偏多, 加上全年日照時(shí)數(shù)較常年偏少, 對(duì)海南島植被的生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定影響, 當(dāng)年植被覆蓋度略低。

各市縣植被覆蓋度年際變化與全省植被覆蓋度變化趨勢(shì)基本一致(圖2), 呈上升趨勢(shì), 但各市縣間存在顯著差異。其中, 五指山、保亭、瓊中和白沙四市縣的植被覆蓋度年均超過(guò)80%, 而海口最低, 植被覆蓋度年均52%。人類(lèi)活動(dòng)往往反作用于植被生長(zhǎng), 快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化導(dǎo)致?？谥脖幻娣e降低。近年來(lái), 海口市政府加大了生態(tài)修復(fù)的力度, 建設(shè)了一批國(guó)家級(jí)和省級(jí)濕地公園, 推動(dòng)了東寨港樹(shù)林等生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目, 積極創(chuàng)建“海南省森林城市”。這一系列舉措使海口市的植被覆蓋度逐步提升。

從空間分布上看, 海南島大部分地區(qū)植被覆蓋度在2000—2019年間呈增加趨勢(shì)(圖3), 平均每年增加0.52%。經(jīng)統(tǒng)計(jì), 超過(guò)93.86%面積的植被覆蓋度呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì), 遠(yuǎn)超過(guò)植被覆蓋度呈減少趨勢(shì)的面積。進(jìn)一步的分析表明, 植被覆蓋度呈減少趨勢(shì)(<0)的區(qū)域, 主要分布在?？诒辈?、三亞南部和文昌東部。而上述地區(qū)正是海南經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū),高強(qiáng)度的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、旅游業(yè)的發(fā)展和城市擴(kuò)張對(duì)植被產(chǎn)生了不利影響。

從2019年海南島植被覆蓋度的空間分布(圖4)來(lái)看: 2019年海南島植被覆蓋度較高, 大部分區(qū)域都在70%—80%之間; 中部山區(qū)植被覆蓋度超過(guò)80%。雖然整體較高, 但西部沿海(東方、樂(lè)東)、?？诒辈?、三亞南部、陵水沿海等地的植被覆蓋度相對(duì)較低, 低于50%。

以“大語(yǔ)文”觀為先導(dǎo)，《語(yǔ)文課程標(biāo)準(zhǔn)》中“努力建設(shè)開(kāi)放而有活力的語(yǔ)文課程”及綜合性學(xué)習(xí)的要求，都昭示著語(yǔ)文作業(yè)的開(kāi)放性勢(shì)在必行，多姿多彩的自然社會(huì)及網(wǎng)絡(luò)的普及又為語(yǔ)文作業(yè)的開(kāi)放性提供了諸多條件。

圖1 2000—2019年海南島植被覆蓋度年際變化圖

Figure 1 Annual variation of fractional vegetation cover in Hainan Island from 2000 to 2019

圖2 2000—2019年海南島各市縣植被覆蓋度年際變化

Figure 2 Annual variation of fractional vegetation cover of cities in Hainan Island from 2000 to 2019

2.2 植被凈初級(jí)生產(chǎn)力變化分析

2000年以來(lái), 海南島植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖5), 年平均NPP在862.8—1218.8 g·m-2·a-1之間, 多年均值為1111.2 g·m-2·a-1。據(jù)統(tǒng)計(jì), 只有2005年植被NPP低于1000 g·m-2·a-1。相較于前10年, 海南島近10年的NPP年均值中, 有8年超過(guò)1111.2 g·m-2·a-1。這可能與“十二五”以來(lái), 海南開(kāi)展“綠化寶島大行動(dòng)”、積極推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè), 密不可分。

從各市縣植被逐年平均NPP(圖6)來(lái)看, 各市縣年均NPP變化趨勢(shì)基本與全省保持一致。年均植被NPP大于1200 g·m-2·a-1的市縣包括瓊中、白沙、五指山和屯昌等; 年均植被NPP在1000—1200 g·m-2·a-1的市縣包括昌江、三亞、臨高、儋州、瓊海、文昌、定安、澄邁、萬(wàn)寧、陵水、保亭和樂(lè)東等; 年均植被NPP小于1000 g·m-2·a-1的市縣只有東方和?？?。

從空間分布上看(圖7), 2000年以來(lái), 海南島有超過(guò)93.71%的面積植被NPP呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 遠(yuǎn)大于NPP呈降低趨勢(shì)的面積。海南島植被NPP在中部和東部區(qū)域顯著增加, 說(shuō)明整體上植被生長(zhǎng)狀態(tài)較好。植被NPP變化趨勢(shì)率為負(fù)值的區(qū)域主要分布在文昌西北部、?？?、三亞以及海南島西部的昌江、東方等局部地區(qū)。

圖3 2000—2019年海南島植被覆蓋度變化趨勢(shì)空間分布圖

Figure 3 The tendency ratio of fractional vegetation cover in Hainan Island from 2000 to 2019

圖4 2019年海南島植被覆蓋度空間分布圖

Figure 4 Spatial distribution of fractional vegetation cover in Hainan Island in 2019

圖5 2000—2019年海南島植被NPP年際變化

Figure 5 Annual variation of NPP in Hainan Island from 2000 to 2019

圖6 2000—2019年海南島各市縣植被凈NPP年際變化

Figure 6 Annual variation of NPP of cities in Hainan Island from 2000 to 2019

從2000—2019年海南島年均NPP面積比例分布(表1)可以看出, 植被NPP<800 g·m-2·a-1的面積占總面積的3%—30%, 平均占7.9%; NPP在800—1000 g·m-2·a-1的面積占8%—51%, 平均占18.5%; NPP在1000—1200 g·m-2·a-1的面積占19%—45%, 平均占34.2%; NPP>1200 g·m-2·a-1的面積占1%—61%, 平均占39.4%。

2019年, 海南島植被NPP的分布情況(圖8)與植被覆蓋度類(lèi)似, 西部(昌江、東方、樂(lè)東)局部地區(qū)、?？诒辈亢０稁?、三亞南部海岸帶凈初級(jí)生產(chǎn)力較低, 中部山區(qū)較高, 最大值達(dá)1553.8 g·m-2·a-1。

2.3 植被生態(tài)質(zhì)量與氣象條件分析

植被生態(tài)質(zhì)量是衡量自然生態(tài)狀況的關(guān)鍵指標(biāo)。從2000—2019年海南島植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)年際變化可以看出(圖9), 2000年以來(lái), 海南島超過(guò)94%的區(qū)域植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)呈增加趨勢(shì), 植被生態(tài)質(zhì)量整體向好。2005年植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)出現(xiàn)明顯低值, 2012年以后, 植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)趨于穩(wěn)定, 近20年的平均值為75.0。

植被覆蓋度和NPP的變化與氣候因子、人類(lèi)活動(dòng)等有著密切的關(guān)系。研究顯示(圖10、圖11), 2000—2019年間, 海南島年平均氣溫在23.9—25.4 ℃之間, 多年平均為24.7 ℃, 其中, 2011年最低, 為23.9 ℃, 2015年最高, 為25.4 ℃。年平均氣溫變化出現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì), 但整體變化幅度不大。2000年以來(lái), 年降水量介于1100—2300 mm之間, 多年平均為1909 mm, 2002—2007年間, 降水量偏低, 2008年以后逐漸增加, 2015年降水量明顯降低,出現(xiàn)干旱, , 2016年以后逐年恢復(fù), 2019年年降水量(1672 mm)略低,出現(xiàn)輕度干旱。

圖7 2000—2019年海南島植被NPP變化趨勢(shì)空間分布圖

Figure 7 Spatial distribution of the tendency ratio of NPP in Hainan Island from 2000 to 2019

表1 2000—2019年海南島植被NPP面積比例

圖8 2019年海南島植被凈初級(jí)生產(chǎn)力空間分布圖

Figure 8 Spatial distribution of NPP in Hainan Island in 2019

圖9 2000—2019年海南島植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)年際變化

Figure 9 Annual variation of vegetation ecological quality index in Hainan Island from 2000 to 2019

圖10 2000—2019年海南島平均氣溫變化圖

Figure 10 The variation of annual mean air temperature in Hainan Island from 2000 to 2019

圖11 2000—2019年海南島年降水量變化圖

Figure 11 The variation of annual precipitation in Hainan Island from 2000 to 2019

3 討論

(1)遙感能夠滿(mǎn)足生態(tài)文明建設(shè)及時(shí)、科學(xué)和精細(xì)監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境的需求, 已成為最常用的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)手段。搭載在Terra和Aqua衛(wèi)星上的MODIS傳感器已連續(xù)工作20多年, 數(shù)據(jù)時(shí)間序列長(zhǎng)且穩(wěn)定。利用MODIS遙感數(shù)據(jù)反演的植被覆蓋度、植被NPP等指標(biāo)能更客觀、更真實(shí)的反映植被在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律。

(2)植被覆蓋度、NPP和植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的變化與氣候因子、人類(lèi)活動(dòng)等有密切的關(guān)系。氣候變化通過(guò)溫度、降水等變量的綜合干擾, 影響植被生產(chǎn)力。前人的研究表明, 海南島植被的變化受溫度的影響大于降水[16]。而人類(lèi)活動(dòng)引起土地利用變化可改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和功能, 進(jìn)而影響植被生態(tài)質(zhì)量。如海南島中部的山嶺地帶是熱帶雨林、季雨林組成的原始森林區(qū), 分布著海南五大熱帶雨林原始森林區(qū), 植被類(lèi)型包括低地雨林、山地雨林、山地常綠林、山頂矮林、紅樹(shù)林等。海南雨林的變遷歷史與海南土地開(kāi)發(fā)的歷史密不可分[34], 雖然近現(xiàn)代經(jīng)歷了日本侵略時(shí)期被肆意破壞、百萬(wàn)農(nóng)墾大軍砍林種膠支持國(guó)家建設(shè), 但是到上世紀(jì)80年代, 政府實(shí)施“保護(hù)、恢復(fù)、發(fā)展”的六字方針, 采取封山育林措施, 停砍天然林, 該區(qū)域的熱帶雨林面積得到一定程度的恢復(fù)。近30年, 海南加快推進(jìn)綠色發(fā)展, 解決生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題, 區(qū)域植被生態(tài)質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)一直處于向好趨勢(shì)。2019年, 國(guó)家公園管理局印發(fā)《海南熱帶雨林國(guó)家公園體制試點(diǎn)方案》, 正式設(shè)立海南熱帶雨林國(guó)家公園, 范圍涉及9個(gè)市縣。建設(shè)海南熱帶雨林國(guó)家公園是海南全面深化改革開(kāi)放的12個(gè)先導(dǎo)性項(xiàng)目之一, 海南也將以熱帶雨林的整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)和綜合治理為重點(diǎn), 筑牢綠色生態(tài)屏障, 為全國(guó)生態(tài)文明建設(shè)探索經(jīng)驗(yàn)。

(3)海岸帶是海洋和陸地相互作用的地帶, 是人類(lèi)活動(dòng)最為活躍、經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū), 同時(shí)也是自然生態(tài)環(huán)境相對(duì)較脆弱、資源環(huán)境承載力相對(duì)有限的地區(qū)[35]。海南島擁有綿長(zhǎng)的海岸帶, 沿線蘊(yùn)藏著豐富且寶貴的自然資源, 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)海岸帶植被生態(tài)質(zhì)量的影響更大。如海南島東部的文昌、瓊海、萬(wàn)寧等地的部分海岸帶, 由于沿海經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的增大，海濱景觀破壞、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不當(dāng), 致使沿海防護(hù)林帶受損, 削弱了海防林的防護(hù)功能, 造成上述地區(qū)植被覆蓋度出現(xiàn)下降。而海南島不同區(qū)域的植被生態(tài)質(zhì)量變化受氣候因子和人類(lèi)活動(dòng)的影響存在一定差異, 如海南島熱帶天然林主要分布在島東南、中南、西南部和中部海拔500以上的山地, 分布在白沙、瓊中、五指山、保亭等10個(gè)市縣, 雖然高山地區(qū)可能出現(xiàn)短時(shí)霜凍, 但海南島常年溫光水條件充沛, 適合植被生長(zhǎng)。上世紀(jì)80年代后, 政府對(duì)上述區(qū)域開(kāi)始實(shí)行保護(hù)、恢復(fù)和發(fā)展并重的方針, 采取封山育林等措施, 熱帶天然林的面積得到一定程度的恢復(fù), 植被生態(tài)質(zhì)量持續(xù)增加, 對(duì)這部分地區(qū)的生態(tài)植被保護(hù)還需要關(guān)注森林防火等問(wèn)題; 但西部(昌江、儋州、東方)沿海一帶干旱頻繁發(fā)生, 加之植被多為灌木林及桉樹(shù)林, 土地沙化情況嚴(yán)重; 城市化進(jìn)程較快的海口、三亞, 城市建設(shè)過(guò)程中勢(shì)必會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞, 近年來(lái)兩市均提出了生態(tài)修復(fù)的相關(guān)措施, 如山體修復(fù)、增加濕地等, 切實(shí)處理好發(fā)展和保護(hù)的關(guān)系。因此, 研究海南島植被變化的主要原因時(shí), 要根據(jù)不同區(qū)域、不同氣象年景開(kāi)展具體的分析。

(4)黨的十八大將生態(tài)文明建設(shè)納入中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)的總體布局, 建設(shè)國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)是海南全面深化改革開(kāi)放的戰(zhàn)略定位之一, 生態(tài)環(huán)境保護(hù)事關(guān)海南長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。利用遙感手段對(duì)海南植被生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè), 對(duì)提高決策的科學(xué)性和時(shí)效性、對(duì)建設(shè)生態(tài)環(huán)境世界一流的中國(guó)特色自由貿(mào)易港具有重要意義。

4 結(jié)論

基于2000—2019年MODIS—NDVI海南島植被覆蓋度、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力、植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)及地面氣象觀測(cè)資料, 分析了海南島植被生態(tài)質(zhì)量變化情況以及氣象條件對(duì)植被生態(tài)質(zhì)量的影響。結(jié)論如下:

(1)2000—2019年, 海南島植被覆蓋度、凈初級(jí)生產(chǎn)力NPP和植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果表明: 海南島植被生態(tài)整體呈顯著改善趨勢(shì)。海南島植被覆蓋度平均每年增加0.52%, 2019年達(dá)到75.4%; 植被NPP平均每10年增加55.9 g·m-2, 2019年NPP達(dá)到1139.4 g·m-2; 海南島植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)呈增大趨勢(shì), 近20年的平均值為75.0。

(2)植被生態(tài)是氣候條件、人類(lèi)活動(dòng)等多種因素綜合作用的結(jié)果。研究海南島植被變化的原因時(shí), 要根據(jù)不同區(qū)域、不同氣象年景具體分析。

致謝: 感謝國(guó)家氣象中心曹云高工、孫應(yīng)龍博士對(duì)本研究提供的技術(shù)支持和指導(dǎo)。

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Analysis on the change characteristics of vegetation ecological quality in Hainan Island in recent 20 years

HAN Jing1,2, ZHANG Guofeng1,2,*, LI Weiguang1,2, ZHANG Mingjie3, ZHAO Ting1

1. Hainan Institute of Meteorological Science, Haikou 570203, China 2. Key Laboratory of South China Sea Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Hainan Province, Haikou 570203, China 3. Climate Center of Hainan Province, Haikou, Hainan 570203, China

Hainan is a national ecological civilization pilot zoneandone of the best provinces in ecological environment in China. The spatial and temporal distribution of the fractional vegetation cover (FVC), net primary productivity (NPP), and vegetation ecological quality index, which were produced by using the MODIS normalized difference vegetation index (NDVI), and the impact of meteorological conditions on vegetation in Hainan Island from 2000 to 2019 were analyzed. The results show that since 2000, the vegetation ecological quality index of Hainan Island has shown an increasing trend. The average FVC of Hainan Island, which reached 75.4% in 2019, increased by 0.52% per year. The NPP, which was 1139.4 g·m-2in 2019, increased by 55.9 g·m-2every 10 years. In recent 20 years, the average value of the vegetation ecological quality index was 75.0. The changes of FVC and NPP were closely related to climate factors and human activities. This study shows that it is of great significance forimproving the scientificity and timeliness of decision-making to monitor the vegetation ecological quality in Hainan Island using remote sensing.

fractional vegetation cover; net primary productivity; ecological quality index; Hainan Island

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.01.003

韓靜, 張國(guó)峰, 李偉光, 等. 近20年海南島植被生態(tài)質(zhì)量變化特征分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(1): 20–30.

HAN Jing, ZHANG Guofeng, LI Weiguang, et al. Analysis on the change characteristics of vegetation ecological quality in Hainan Island in recent 20 years[J]. Ecological Science, 2022, 41(1): 20–30.

P49

A

1008-8873(2022)01-020-11

2020-05-20;

2020-06-29

海南省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(419QN330); 國(guó)家自然科學(xué)基金(41765007); 海南省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃(自然科學(xué)領(lǐng)域)高層次人才項(xiàng)目(2019RC359)

韓靜(1983—), 女, 江蘇南京人, 博士, 高工, 主要從事生態(tài)遙感研究, E-mail:hanjing8361@163.com

張國(guó)峰, 男, 碩士, 高工, 主要從事生態(tài)遙感研究, E-mail: zhangwei200405@163.com