江西省改革开放40年来人类影响综合指数对植被覆盖的影响.pdf
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1、18D0I:10.16056/j.2096-7705.2023.03.004能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)“低碳发展”专栏江西省改革开放40 年来人类影响综合指数对植被覆盖的影响喻艳菁1,吴小红1,熊劲枫,熊文亮1,谢运生2 3*(1.南昌市生态环境监测中心,南昌330038;2.江西省科学院能源研究所,南昌3.江西省碳中和研究中心,南昌330096;330096)摘要:利用人类影响综合指数HAI和归一化植被指数NDVI分别来量化人类影响格局、植被覆盖分布,两者之间的关系及时间上的动态变化,了解江西省改革开放1 0 年来人类活动对植被覆盖的影响,用一元线性回归模型来衡量两者之间的
2、关系。结果表示:1)HAI高值多集中在平原区域,低值集中在丘陵区域,而NDVI的低值区大多集中在平原地区,高值区则呈带状沿着山脉分布。对比40 年内的空间分布来看,低值区在扩张、增加,赣州市西部、景德镇市北部等区域增加较为明显。2)HAI增加的最快的市为鹰潭市,吉安市的HAI增加的最小。NDVI的降低幅度略大于HAI的增加幅度大。3)随着时间的变化,HAI对NDVI的影响更加剧烈,两者的负相关性越来越大。一元线性结果为,在1 98 0 年,NDVI=一0.30 8 xHAI+0.896;在2 0 2 0 年,NDVI=一0.442 xHAI+0.882。结果可以为江西省后续的产业布局和生态保护
3、提供参考价值,区域植被覆盖提升建议为:缓解持续增加的人类影响,优化土地利用的空间分配;增加植被覆盖面积;执行有差异的政策。关键词:江西省;人类影响综合指数HAI;归一化植被指数NDVI;一元线性回归模型中图分类号:X24Effects of Human Influence Index on Vegetation Cover inJiangxi Province Since the Reform and Opening-up over 40 Years Ago文献标志码:A文章编号:2 0 96 7 7 0 5(2 0 2 3)0 30 0 1 8 0 7YU Yanjing,WU Xiaoho
4、ng,XIONG Jingfeng,XIONG Wenliang,XIE Yunsheng 23*(1.Nanchang Eco-environmental Monitoring Center,Nanchang 330038,China;2.Institute of Energy Research,Jiangxi Academy of Sciences,Nanchang 330096,China;3.Jiangxi Carbon Neutralization Research Center,Nanchang 330096,China)Abstract:This study uses human
5、 active index(HAI)and normalized difference vegetation index(NDVI)to quantify thepatterns of human impact and vegetation coverage distribution,as well as the relationship between the two and their temporal收稿日期:2 0 2 3-0 6-1 2基金项目:中国工程院战略研究与咨询重大项目(2 0 2 3-0 1 JXZD-02);中科生态文明研究院开放基金项目(JXZK-2020-04);江西
6、省科学院省级科研基础研究和人才类科研经费项目(2 0 2 2 YJC2010);江西省科学院省级财政科研项目经费包干制试点示范项目(2 0 2 2 YSBG22016)第一作者:喻艳菁(1 98 5 一),女,工程师,硕士,主要研究方向为生态环境监测及环境管理。E-mail:2 5 8 0 2 7 1 5 7 q q.c o m*通信作者:谢运生(1 98 5 一),男,副研究员,博士,主要研究方向为低碳与新能源领域的开发及其应用。E-mail:x y s 1 98 5 1 6 3.c o m引用格式:喻艳菁,吴小红,熊劲枫,等.江西省改革开放40 年来人类影响综合指数对植被覆盖的影响J.能源
7、研究与管理,2 0 2 3,1 5(3):1 8-2 4.“低碳发展”专栏changes,to understand the impact of human activities on vegetation coverage in Jiangxi province over the past forty years ofreform and opening up.A simple linear regression model is used to measure the relationship between the two.The resultsindicate that:1)High
8、values of the comprehensive index of human impact are mostly concentrated in the plain areas,whilelow values are concentrated in the hilly areas.Low-value areas of NDVI are mainly concentrated in the plain areas,whilehigh-value areas are distributed along the mountain ranges.In comparison to the spa
9、tial distribution over the past 40 years,low-value areas are expanding and increasing,particularly in the western part of Ganzhou city and the northern part ofJingdezhen city.2)The city with the fastest increase in HAI is Yingtan city,while the smallest increase is in Jian city.Thedecrease in NDVI i
10、s slightly greater than the increase in HAI.3)With the passage of time,the impact of HAI on NDVIbecomes more severe,and the negative correlation between the two becomes increasingly stronger.The results indicate that in1980,NDVI=-0.308xHAI+0.896;in 2020,NDVI=-0.442 xHAI+0.882.The results can provide
11、 reference value forthe subsequent industrial layout and ecological protection in Jiangxi province.Suggestions for improving regional vegetationcoverage include:alleviating the continuous increase in human impact,optimizing the spatial allocation of land use,increasing vegetation coverage,and implem
12、enting differentiated policies.Keywords:Jiangxi province;human active index(HAI);normalized difference vegetation index(NDVI);univariate linearregression model能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)19.我们更好地理解人类活动如何影响生态系统的健康引言和可持续性,助于评估生态系统健康的动态变化及改革开放40 年来,社会经济、生态环境都发生现状,保障人类和其他生物的可持续发展。了巨大的变化,人类活动也进一步地扩张,对环境随着人类活动对
13、生态系影响的加剧,学者们开产生了一定的影响。一方面,40 年来人们对环境始对各种人类活动的强度、生态环境质量以及两者保护的态度发生了天翻地覆的变化,各种环境保护之间的影响进行评估。有很多研究学者利用统计年政策的实施使得森林覆盖率从1 2%提高到2 1.6%。鉴来探索人类活动的影响,如利用年末牲畜存栏量、另一方面,人类活动对生态环境破坏的问题仍然存家畜出栏率等统计数据来量化单位面积草地实际承在。人类活动表现在多个方面,大量学者展开了系载的羊单位数量;也有学者利用城镇和农村人口数统的研究。主要有:1)工业和能源消耗。人类的工量以及不同产业生产总值来反映城镇化的进程5 。也业活动和能源消耗导致大量的
14、温室气体排放,致使有学者利用遥感数据直接或者间接的反应人类活动全球气候变暖,引发极端天气事件和海平面上升,的强度,比如夜间灯光数据,通过卫星观测和遥感对生态系统产生负面影响。2)水资源利用。人类对技术获取的关于地球表面夜间照明的信息,学者们水资源的过度利用和污染对水生态系统造成了严重用这些数据量化分析人类活动、城市化程度、经济的影响。大规模的水资源开采导致河流和湖泊干,发展水平以及环境变化等方面的信息6-7。但是这些湿地退化,生物栖息地破坏。水污染(如工业废水、数据并不能较为全面的对人类活动进行描述,土地农药和化学物质的排放)导致水生态系统的破坏和覆被可直接反应人类活动,研究土地利用的变化对生
15、物多样性减少。3)城镇化加速。人类活动导致了生态环境的影响是目前的研究热点,因此本文也借土地利用的变化,包括城镇化、农业扩张和森林砍助土地利用构建HAI,来全面地量化人类活动。评伐2 。城市化和农业扩张导致了自然生态系统的破碎估生态环境质量也采用相似的方法,有大量的学者化和退化,减少了生物多样性,并且对土壤质量和利用统计年鉴建立指标体系,用于衡量生态环境的水循环产生了负面影响。森林砍伐导致了大面积的质量;遥感数据也为生态环境多方面的评估提供了森林退化和生物栖息地丧失,同时减少了固碳能力,新的数据源,比如利用多光谱数据进行解译的数据,加剧了气候变化。总之,人类活动对生态系统服务其中有 NDVI(
16、normalized difference vegetation index,的影响非常大,自改革开放以来,越来越多的环境归一化植被指数)、NDWI(n o r m a l i z e d d i f f e r e n c e问题进人人们的视野,江西省的某些生态指标也有water index,归一化水体指数)、NDBSI(n o r m a li z e d不同程度的退化。研究人类影响综合指数(humandifferencebare soil index,归一化差异裸土指数)等active index,H A I)与植被覆盖之间的关系可以帮助一些列遥感生态指标。当然也有用于评估两者之间20的
17、联系的方法,如耦合协调法9、相关系数法、回归法等。本文为更清楚地研究人类活动对植被的影响,选取土地利用对人类活动进行衡量,这一指数全面的评估了人类活动对于生态环境的影响程度,选择NDVI指数对植被的覆盖进行评估,NDVI能够在时间尺度上与土地利用数据更好地匹配。江西省城镇化率由1 9 49 年的9.5%上升到2 0 2 0年的6 0.44%,表明江西省城市化进程持续加快。随着城市化的不断推进,建设用地面积逐年增加,森林覆盖率逐年下降,草地和湿地的退化问题愈发严重。2 0 1 9年,江西省森林覆盖率为5 7.1%,湿地面积为1.7 万km,且逐年减少,湿地退化严重。气候变化以及城镇化变化等带来了
18、一系列的问题。同时,农荒地面积逐年增加,耕地面积减少,水土流失面积也逐年增加,2 0 2 0 年达到2.36 万km,水土保持形势严峻。这些问题的出现主要是由于江西省人类活动逐渐加剧导致的,急需要采取有效措施,加强生态文明建设,保护植被覆盖,实现生态文明建设和可持续发展。因此,本文利用土地利用数据,选取HAI对江西省改革开放40 年来的人类影响进行量化,选取NDVI对区域植被覆盖状况进行量化,将数据统计至5 km的格网上,并绘制到地图上,最后对各市进行分析,建立不同时间两者之间的拟合曲线。探究其对植被覆盖的影响,旨在明晰江西省的人类影响格局、植被覆盖分布以及时间上的动态变化。1#数据来源及方法
19、1.1数据来源本文中的数据主要有土地利用数据以及NDVI,均来自中科院资源环境科学与数据中心(https:/ 2 0 2 3,1 5(3)式中:A,为第i类土地类型的面积;TA为区域总面积;P,为不同土地覆被的人为影响参数,人为影响参数借鉴前人的研究结果,具体如表1 所示。表1 不同土地利用人为影响参数Table 1 Human influence parameters of different land use土地类型型人为影响参数P土地类型人为影响参数P农田0.67草地0.12建设用地0.961.3植被覆盖参数计算选取归一化植被指数NDVI来反映地表植被覆盖度和生长状况3。NDVI的计算公
20、式为:NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED)式中:NIR为近红外波段的反射率;RED红波段的发射率增加为红光波段的发射率。NDVI的取值范围为一1 1,数值越大表示植被覆盖度越高,植被生长状况越好。NDVI可用来代替植被覆盖度来评估植被生长状况。通常情况下,植被覆盖度通过人工采样和计算得出,而NDVI则可通过遥感技术快速获取,大大提高了评估效率。同时,NDVI能够反映植被生长状况,包括植被的绿度、生长速度、叶面积指数等,因此更能全面反映植被的生长情况。在实际应用中,可使用NDVI指数代替植被覆盖度来进行植被监测和评估1 4,故本研究选取NDVI来衡量江西省的植被覆盖。1.4相关性分析
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