黑龙江省黑土区NDVI时空变化及其与气象因子相关性研究

摘要

随着社会发展和工业化进程的不断加速，以及人类社会对自然资源的过分掠夺和不合理利用，导致自然环境遭到破坏，引起CO2等温室气体浓度的不断升高，加剧了气候变化的速度。作为重要的生态因子，植被是气候变化的承受者，同时又对气候变迁产生反馈作用，是反映生态环境变化的天然敏感指示器。因此，在气候变化的背景之下，研究黑龙江省黑土区NDVI和气象因子，探讨植被覆盖的变化与主要气象因子之间的相互关系，为黑土区自然环境的保护提供一定的借鉴依据，对实现黑土区自然资源的有效利用和可持续发展有着重要的意义。黑龙江省黑土区是我国重要的商品粮基地，但经过多年不合理的开垦、耕作，再加上该地区所特有的地理位置以及气候地貌等自然条件，黑土资源已经出现了明显的退化现象。本文在国内外有关气候变化对植被生态环境产生的影响以及植被生态环境对气候变化产生的反馈研究的基础上，利用SPOT/VGT-NDVI时间序列数据，分析了1999-2007年黑龙江省黑土区植被覆盖变化的特征，并结合气象资料对气象因子与NDVI之间的关系进行研究，得出以下主要结论：
　　 (1)黑土区NDVI在年平均值和生长季平均值变化中都表现出了比较好的稳定性，在小幅的波动中略有上升的趋势，最大值出现在2007年，最小值出现在2000年；黑土区NDVI在年内变化呈现单峰型趋势，最大值出现在8月，冬季即12月、1月、2月NDVI值较低，且变化平稳；黑土区多年平均和生长季平均NDVI在空间分布上有较高的一致性，从整体上看均呈现由西北向东南逐渐递增的趋势；通过1999-2007年NDVI差值分析来看，黑土区A区中部、南部和B区大部分区域植被呈改善趋势，覆盖区域栅格数为60288个，占总栅格数的52.2％，A区北部等部分地区呈退化趋势，严重退化区域只是零星分布。
　　 (2)黑土区气象因子在年平均值和生长季平均值变化上波动较大，其中气温和降水表现出上升趋势，相对湿度则呈下降趋势；黑土区年平均气温在A区内呈纬度化特征分布明显，由北至南气温逐渐升高，等温线呈西北-东南方向分布，在B区气温由西向东逐渐降低；年平均相对湿度和降水量在黑土区内呈经度化特征分布明显，数值均由西向东逐渐升高，但相对位置处于东部的B区在数值上并不是整体都大于A区，黑土区多年平均气温整体均在0.2-0.55℃之间，B区在0.28-0.48之间，相对湿度在61-71％之间，其中B区均在64％以上，年均降水量在400-550mm之间，其中B区均在460mm以上。
　　 (3)黑土区NDVI与气温的相关性以正相关为主，尤其在A区的中部、南部和B区的南部正相关性较强。尤其在春季与秋季两个季节负相关只是零星地存在，说明这两个季节NDVI与气温的正相关性较好，并在整个黑土区有较好的一致性；黑土区NDVI与相对湿度的相关性以负相关为主，尤其在五常市南部和嫩江县北部等地区负相关性较强，在所有的变化尺度研究中，只有生长季变化尺度的正相关关系所覆盖的区域大于负相关关系所覆盖的区域，在春季，NDVI与相对湿度的负相关关系基本覆盖整个黑土区，并且呈显著负相关的区域也很广，说明黑土区NDVI与相对湿度的负相关性在春季最强，并且在整个黑土区有较好的一致性；黑土区NDVI与降水量的相关性同NDVI于相对湿度的相关性一样，都是以负相关为主，尤其在嫩江县等地区负相关性较强，在所有的变化尺度研究中，只有季节变化尺度中的秋季正相关关系所覆盖的区域大于负相关关系所覆盖的区域，在夏季NDVI与降水量的负相关性最强。