2000-2017年长沙市城市化对植被生长趋势的影响

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城市环境变化被认为是未来全球变化的先兆,了解城市化对植被的影响可以预测未来全球环境和气候变化的影响。在环境快速变化的背景下,各种驱动因子之间的相互作用随时间逐渐变化,对植被生长产生重大影响。以往的研究往往局限于探讨某两个或者某几个因子之间的相互作用改变对植被生长的影响。因此,在全球变化背景下,多种全球变化驱动因素的长期影响和相互作用以及植物对其的适应策略尚不明确。在这种情况下,通过将城市化对植被生长的影响量化为直接影响(不透水表面代替植被对植被生长总量产生的负面影响)和间接影响(生活环境条件的变化对植被生长的影响),并分析影响随时间的变化,有助于进一步了解植被生长对环境变化响应,并为预测未来不断改变的气候和环境的影响动态提供了机会。本文利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星EVI数据,以长沙及其9个不同平均城市密集度的行政区域为例,全面探讨了城市化对植被生长的影响随时间的变化规律。主要结论如下:(1)2000-2017年长沙市及其九个行政区域内EVI与城市化强度之间关系的历年趋势均符合三次回归拟合(p<0.005),EVI随城市化强度的增大而减小,观测到的EVI值大多高于零影响线(城市化对植被生长没有间接影响),这说明城市化增强了植被的生长,这种生长增强可以补偿由用非生产性不透水表面取代生产性植被面造成的部分植被生产力的直接损失。但是,随着区域城市化水平的不同也显示出了区域差异性,1)低平均城市化强度区域的背景EVI值明显高于较高强度行政区域,2)随着城市面积的减小,EVI观测值在强度梯度上的散射增加,3)高于零影响线的比例不同等。(2)所有年份的EVI增强沿城市化强度梯度呈增强趋势,而各年间的增强速率逐年加快,斜率随着时间的推移从2000年的0.09增加到2017年的0.17,这说明城市间接影响造成的EVI增强与城市强度之间的线性增长关系在连续的长时间序列中并不稳定,而是表现出明显的时间演化模式。(3)城市的间接正面影响对直接负面影响的补偿效应随着时间的推移而增强。当城市化强度梯度达到0.8-0.9时,达到峰值,这说明在城市化强度达到0.8~0.9时,间接影响在城市化对植被生长总影响中所占比例最大。最大补偿率逐年线性增加,由2000年的28.1%增加到2017年的43.6%,表明间接最大影响在城市化对植被生长总影响中所占比例不断增大。(4)九个行政区域的核心区(城市强度区间为0.99~1)的年平均EVI值均逐渐趋近于0.22(趋于稳定),表明一旦城市核心区域的EVI值超过阈值,城市化对植被生长的促进就趋于饱和。
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