退耕還林工程植被覆蓋的影響范文

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1研究區域概況

黔東南州地跨107°17'20″～109°35'24″E，25°19'20″～27°31'40″N，位于貴州省東南部，云貴高原東南緣的苗嶺山脈向湘西丘陵和廣西盆地過渡地段，東西寬220km，南北長240km，總面積30337.1km2。東鄰湖南省懷化，南接廣西柳州、河池地區，西連黔南布依族苗族自治州，北抵遵義、銅仁兩地區。州境總體地勢西、北、南三面高而東部低，由西向東及東南急驟下降。中部雷公山區和南部月亮山為中山地帶，西部和西北部為丘陵狀低中山區，東部和東南部為低中山、低山、丘陵、盆地。境內大部分地區海拔500～1000m，相對高度2042m。境內全州轄凱里市、施秉、三穗、鎮遠、岑鞏、天柱、錦屏、劍河、臺江、黎平、榕江、從江、雷山、麻江、丹寨16個市縣。據2012年《黔東南年鑒》，至2011年末，黔東南州常住人口為458．18萬人，居住著苗族、侗族等33個民族，其中少數民族人口346．23萬人，占總人口的75．57%，其中苗族人口占總人口42.22%，侗族人口占總人口29．75%，是全國苗族侗族人口最集中的地區［9］。

2研究方法

2.1數據來源及處理黔東南州于2000年開始退耕還林工程試點，開始實施退耕地造林，于2006年結束，共退耕地37233．33hm2，因此本研究選取1999年LandsatETM+為退耕還林前監測數據，以2009年LandsatETM+數據及2013年Landsat8數據作為退耕還林后監測數據，以黔東南州地形圖、DEM、林相、行政區劃圖為輔助數據，在分析研究區自然、社會經濟、人口、森林資源等有關數據的基礎上，應用遙感和GIS等軟件對數據進行處理，采用監督分類與非監督分類相結合的方法，提取研究區土地利用變化信息，建立土地利用綜合數據庫，研究各土地利用類型在退耕還林前后的變化。

2.2土地利用分類參考中華人民共和國國家質量監督檢查檢疫總局和中國國家標準化管理委員會聯合的《土地利用現狀分類》［10］，結合黔東南州實際，將黔東南州土地利用類別劃分為5個:耕地、林地、草地、建筑用地和水域。采用監督分類和非監督分類的方法提取三期遙感影像的土地利用現狀圖，三期影像的分類精度分別為88．70%，88．03%和86.65%，Kappa指數分別為0．86，0．84和0．83。

2.3土地利用度變化度及其計算方法土地利用動態度可以定量描述研究區域內某種土地利用類型的變化速度，是反映一定時期特定區域內某種土地利用類型數量變化狀況的指標，它對比較土地利用變化的區域差異和預測未來土地利用變化趨勢都具有重要作用。

2.4土地利用轉換模型為了很好的了解土地利用類型在某一時段的空間演變過程，需要對不同土地利用類型之間從T時刻到T+1時刻的相互轉化情況進行定量描述，可以采用馬爾科夫轉移矩陣模型來描述［12－13］。根據地圖代數原理和馬爾科夫過程原理，對任意兩個時期土地利用類型圖ATi×j和AT+1i×j，采用地圖代數方法進行分析［14］Ci×j=ATi×j×10+AT+1i×j(土地利用類型＜10時適用)式中Ci×j即為由T時期到T+1時期的土地利用變化圖，它表現了土地利用變化的類型及其空間分布。據此可以求得土地利用類型相互轉化數量關系的原始轉移矩陣，然后根據原始轉移矩陣求出兩個時期不同土地利用類型之間的相互轉化率及T+1時期各種土地利用類型相對于T時期的年變化程度。

3結果分析

3.1土地利用類型的總體變化黔東南州最主要的土地利用類型是林地，其次是耕地，耕地和林地面積占總面積的90%以上。對黔東南州14a土地利用變化進行分析，結果如表1所示，各地類變化的總體趨勢為:建筑用地、水域急劇增加，耕地明顯增加，林地、草地下降，草地尤為劇烈;在2009—2013年間，建筑用地和水域面積急劇增加，且增加速率也呈上漲趨勢，耕地呈緩慢下降趨勢，草地呈緩慢增加趨勢，林地略有減少。說明在實施退耕還林工程以后，天然林地的喪失得到緩解，天然草地得到了補充，建筑用地的快速增加說明黔東南州開發加劇，在快速發展經濟的同時更應當注意生態環境保護。對黔東南州耕地和林地不同時段的空間分布作圖進行分析，可以得出1999年耕地主要分布于州西北部、北部和東北部，林地主要分布于中部、西南部、南部和東南部。2009年黔東南州耕地在西北部、北部分布減少，南部耕地面積增加，林地主要分布區仍然是中部、東南部，南部林地大量減少，北部、東北部林地略有增加。10a間，耕地在空間上從西北部、北部向東南部、南部轉移，也可以明顯的看出耕地面積有所增加，而林地在空間分布上趨于破碎化，面積減少。2013年黔東南州耕地、林地在空間上的分布與2009相比，變化不大，只在西南部雷公山地區能看出林地略有減少。

3.2耕地類型的空間變化黔東南州耕地包括旱地、水田、果園三大類，1999—2013年耕地的總面積總體是增加的，但在空間分布上發生了明顯的變化。14a間，耕地在空間分布上呈現出北減南增的趨勢，北部、西北部減少的耕地主要轉化為林地和草地，分別為331865.00hm2和23157.90hm2，分別占1999年耕地面積的29.43%和2.05%，還有17587.26hm2的耕地轉化為建筑用地，占1999年耕地面積的1.56%;耕地轉化為建筑用地主要是在2009—2013年發生的，建筑用地在4a間增長了3倍，14a間增長了4倍多。而南部、東南部增加的耕地主要是由林地和草地開墾、復墾而來，分別為481590.40hm2和73861.65hm2，分別占1999年林地面積的29.15%和草地面積的35.49%。耕地的增長主要發生在1999—2009年;2009—2013年耕地變化趨勢是減少，減少的耕地主要向林地和建筑用地轉化，分別為22854.42hm2和17171.82hm2。說明在黔東南州退耕還林工程取得了一定的成效，建設用地的增加也說明了該州開發加劇。將黔東南州1999—2013年各時段耕地的空間變化作圖并進行分析，可以得出，耕地的轉出主要發生在北部、西北部、東北部，而耕地的轉入主要發生在南部及東南部。這與黔東南州西高東低的地勢有關，地勢低、平緩的東南部利于耕作促進了林地草地向耕地的轉化。由于人類活動、政府決策、地理環境因素的影響，耕地在不同空間的變化方向和變化速率大不相同。按照行政區劃為單元，對不同縣域的耕地轉出和轉入速率的空間分異進行分析。結果顯示，1999—2013年，從江縣、錦屏縣、凱里市的耕地轉出率最低，一是因為從江縣、錦屏縣地勢平坦、耕地多，基數大，因此轉化率小;二是從江縣、錦屏縣退耕地造林面積少，同時這兩個縣也是耕地轉入率較高的區域，原因是黔東南州近年來大力發展經濟作物，如烤煙、藥材的種植，大量林地和草地被開墾成為種植園。雷山縣為耕地轉出率最高的區域，同時也是耕地轉入率較高的區域，這是因為雷山縣不僅是退耕還林面積較大的區域，而且該縣位于黔東南州雷公山區，耕地本來所占比例較小，隨著人口的增長和旅游業的發展，需要更多的耕地來維持當地居民的生活所需，這也說明了在實施生態退耕的同時，林地、草地的復墾也在進行著。施秉縣、黃平縣、凱里市是耕地轉入率最低的區域，主要原因是這三個縣是退耕還林的重點區域，實施退耕還林的同時也注意天然林地、草地的保護，所以耕地轉入量少。1999—2009年，耕地變化率在空間分布上與1999—2013年空間分布規律相似。2009—2013年間，黎平縣的耕地轉出率最高，是因為該縣是自2009年來實施退耕還林封山育林面積最大的縣。岑鞏縣和黃平縣是耕地轉入率最低的區域，同時也是耕地轉出率較高的區域，說明這兩個縣注重天然林地的保護，也貫徹落實了退耕還林工程。對黔東南州不同縣域的耕地轉林地變化進行統計，如表2所示。14a間，耕地轉林地面積最多的縣是天柱縣和黃平縣，最小的是錦屏縣。這與黔東南州退耕還林工程的實施有著莫大的關系。黃平縣、麻江縣、鎮遠縣、黎平縣、凱里市為黔東南州重點退耕還林區。雷山縣耕地向林地的轉化率最高，達到了54.72%，這是因為雷山縣原有耕地少，森林覆蓋度高，著名的雷公山自然保護區分布其中。從江、榕江、錦屏等縣處于地勢較緩的東南部地區，原有耕地比例大，且處于非重點退耕還林區，故轉化率低。

3.3林地類型的空間變化黔東南州林業資源豐富，1999年林地占全州面積的55.56%。14年來，全州林地面積總體呈減少趨勢，共減少162584.00hm2，占1999年林地面積的9.64%。空間上林地呈現出南減北增的趨勢，恰好與耕地變化趨勢相反，如圖1所示。減少的林地主要被開墾成耕地和草地，分別為491590.40hm2和77053.32hm2。分別占1999年黔東南州林地面積的29．15%和4．57%。有少量林地轉化為建筑用地和水域。由于退耕還林工程的實施，減少的林地大部分由耕地補充，由耕地轉化而來的林地占2013年林地面積的21．78%。但是退耕還林工程的實施并沒有阻止林地的喪失，在實施生態退耕的同時，毀林開荒、復墾也在進行著，而且毀林開荒的速度要大于生態退耕的速度，這使得黔東南州林地日益減少。林地的減少主要發生在1999—2009年，在2009—2013年林地面積穩定中略有減少，減少為53．85hm2，減少的林地主要轉化為草地，為12500．82hm2;其次轉化為耕地，少量轉化為建筑用地和水域，減少的林地主要由耕地補充，為22854．42hm2。由于各種人為和自然因素對土地利用的影響，不同區域的林地變化特點各不相同。按照行政區劃為單元，將不同縣域的林地轉出和轉入速率的空間分異作圖(圖2)。14a間，林地轉出率最高的是黎平縣和天柱縣，這是因為黎平縣、天柱縣位于低山丘陵區，地勢較平緩，利于耕種，并且受經濟作物種植的驅動，使得大量的林地被開墾成為經濟作物種植區。其次為榕江縣、丹寨縣和凱里市，黎平縣同時也是林地轉入率最低的縣，說明黎平縣在實施退耕還林的同時，天然林地的毀壞也在在進行著。林地轉出率最低的縣是雷山縣和黃平縣，這兩個縣也是林地轉入率較高的地區，這得利于黔東南州的退耕還林工程，使得陡坡地區的耕地轉化為林地，這將有效的防治水土流失的發生。林地轉入率最高的縣是麻江縣、丹寨縣和三穗縣，林地的轉入主要來自于耕地，因此林地轉入率高的區域正是耕地轉出率高的區域。而林地也主要是轉化為耕地，因此林地的轉化方向恰好與耕地的變化方向相反。轉入率最低的縣是施秉縣、黎平縣，這兩個縣處于中低山丘陵區，地勢平緩，利于耕作，原有耕地比例高，林地比例小，雖然都是退耕還林的重點區域，但是由于基數大，因此林地轉入率低。1999—2009年林地轉入率空間分布與14年來林地的轉入率空間分布類似。林地轉出率最高的是錦屏縣，說明錦屏縣在2009—2013年林地得到了較好的恢復。2009—2013年，林地轉入和轉出量不大且達到了動態平衡，說明黔東南州對生態環境的保護有所加強。對黔東南州不同縣域的林地轉耕地變化進行統計，如表2所示。林地轉耕地面積最多的縣是黎平縣，其次為從江縣和榕江縣，黎平縣和榕江縣同時也是林地向耕地轉移率高的縣。轉化面積最小的凱里市。這與黔東南州的地理環境和政策有關，黎平縣、從江縣、榕江縣都屬于低山丘陵區，利于耕作，加之對于烤煙、藥材種植的需求促進了人們對林地的開墾。而凱里市雖然同樣處于低山丘陵區，但由于退耕還林工程和天然林保護工程的實施，有效的保護了凱里市天然林。雷山縣是耕地向林地轉移率最低的區域，這同樣是得益于退耕還林工程和天然林保護工程。

3.4坡度25°以上耕地、林地變化當山地坡度＞25°時，隨著坡度的增加，雨水沖刷和塊體運動加劇，土壤侵蝕強烈，水土流失嚴重，土層變薄，土壤貧瘠，裸巖增多，不宜耕作，因此將坡度＞25°的陡坡耕地是退耕還林的主要區域［15］。黔東南地區坡度＞25°的面積占全州土地面積的17．61%。對不同縣域坡度25°以上面積進行統計如表3所示。坡度25°以上面積占全縣面積最大的縣是劍河縣，其次為雷山縣，分別占全縣面積的33．3%和31．5%。占全縣面積最小的縣為黃平縣，其次為天柱縣。分別占全縣面積的9．2%和9．6%。對14a間不同時間段坡度25°以上林地、耕地變化進行統計如表3。耕地轉林地面積最大的縣為麻江縣和鎮遠縣，面積最小的為錦屏縣和黎平縣;林地轉耕地面積最大的縣為榕江縣，其次為從江縣，面積最小的縣為黃平縣，其次小為凱里市。統計得出，黔東南州坡度25°以上林地面積增加的有黃平縣、凱里市、丹寨縣、麻江縣和施秉縣，其余縣林地面積均處于下降趨勢。2009—2013年，除從江縣、錦屏縣、雷山縣和丹寨縣坡度25°以上林地略有減少外，其他12縣的林地都有增加，16個縣坡度25°以上的耕地都有所減少，耕地轉林地面積最大的縣為榕江縣，其次為錦屏縣、黎平縣和天柱縣，面積最小的縣為雷山縣;4a間坡度25°以上的區域沒有林地向耕地轉化。1999—2013年，全州坡度＞25°以上的森林面積減少了62973．60hm2，耕地增加了58128．94hm2。對黔東南州1999年、2009年、2013年坡度＞25°土地利用類型空間分布作圖(圖3)，從圖中可以看出，州坡度25°以上的耕地呈現出南增北減的趨勢，林地變化趨勢與之相反。

4討論與分析

1.總體來看，黔東南州林地一直處于減少趨勢，說明雖然實施了退耕還林工程，但是并沒有阻止森林面積的減少。在實施生態退耕的同時，毀林開荒、草地林地的復墾也在同時進行著。說明黔東南州對天然林地、草地的保護力度還不夠，在今后的生態保護中需要加強天然林地和草地的保護。耕地處于增加趨勢，說明為了發展經濟作物而導致大量林地和草地被開墾成為耕地。2.黔東南州耕地、林地在空間上的變化受退耕還林工程的影響。退耕還林工程確實有效的減緩了林地的減少。趙松婷2011年研究發現，黔東南州林地的減少速率由退耕還林前的1．01%/a［16］下降到0．69%/a。這與退耕還林實際落實的情況有關。黔東南州北部、西北部重點退耕還林區林地面積增加明顯，說明退耕還林實施效果顯著;而南部、東南部雖然實施了退耕還林，但退耕還林的速度遠不及毀林開荒的速度，導致其林地毀壞而耕地增加。3.1999—2009年林地大量減少，耕地大量增加;而在2009—2013年，耕地有所減少，此階段林地處于動態平衡狀態，說明退耕還林工程有效的阻止了天然林地的破壞，并在某些區域得到了一定的恢復。4.對坡度＞25°的土地利用變化進行分析發現，1999—2009年土地利用變化趨勢與黔東南州土地利用的整體變化趨勢是相同的。這有兩方面的素，一是黔東南州屬于山區，整體坡度較高，部分＞25°的某些區域屬于基本農田區，為了保證農業生產，不能實施生態退耕;二是雖然部分耕地退耕，但也需要數年的封山育林才能發育成為林地，2009—2013年坡度＞25°耕地的減少、林地的增加正好說明了這一點。5.從黔東南州退耕還林后的土地利用變化狀態來看，陡坡地的林地得到了保護和恢復，但是平緩區的林地卻在逐漸喪失，應繼續推行生態退耕，與此同時，也要加強原有的天然林與草地的保護。

作者：王丹 郭濼 趙松婷 呂靚 單位：中央民族大學生命與環境科學學院 園林科學研究所 浙江省地理信息中心