王 維，王文杰，李俊生，吳 昊，許 超，劉孝富，劉 錟

1.北京師范大學(xué)，地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875

2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

基于歸一化差值植被指數(shù)的極端干旱氣象對(duì)西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)影響遙感分析

王 維1，2，王文杰2*，李俊生2，吳 昊2，許 超2，劉孝富2，劉 錟2

1.北京師范大學(xué)，地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875

2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

以年際同期歸一化差值植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析極端干旱氣象對(duì)西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)影響的時(shí)空分布特征，提出旱災(zāi)可能造成的生態(tài)影響及應(yīng)采取的管理和科研措施.結(jié)果表明：2009年8月—2010年3月，西南地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)受極端干旱天氣影響顯著，威脅程度呈上升趨勢(shì);貴州、廣西和云南三省(自治區(qū))受干旱影響的生態(tài)系統(tǒng)面積先后超過(guò)各省份生態(tài)系統(tǒng)總面積的80%，生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)度變差區(qū)集中在云南的中東部、貴州西南部和廣西西北部等地區(qū);農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，農(nóng)作物大面積枯死或絕收;大量水庫(kù)、池塘干涸，河流水位明顯下降，部分河流斷流，危及水生生物生存;自然植被影響明顯，植被生長(zhǎng)明顯受到抑制，干熱河谷地帶和巖溶地形區(qū)域植被大面積退化，威脅當(dāng)?shù)厣锒鄻有?

中等分辨率成像分光輻射計(jì)(MODIS);NDVI;極端干旱氣象;西南地區(qū);生態(tài)系統(tǒng)影響

許多研究證實(shí)，極端干旱氣象對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生巨大影響［1-2］，甚至造成生物多樣性減少和生態(tài)系統(tǒng)退化［3-4］.2009年秋季以來(lái)，我國(guó)西南大部分地區(qū)遭受了罕見(jiàn)的秋冬春連旱，旱情具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣和災(zāi)害影響重等特點(diǎn).受極端干旱氣象影響區(qū)域包括云南、廣西、貴州、四川和重慶五省(直轄市、自治區(qū))，該區(qū)域降水量自2009年入秋以來(lái)較多年同期偏少50%以上，部分地區(qū)降水70% ～90%，而且自入冬后，氣溫較常年同期偏高［5］，致使干旱核心區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響，居民飲水困難，而且可能嚴(yán)重威脅該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全.

西南地區(qū)是全球生物多樣保護(hù)的熱點(diǎn)地區(qū)，也是我國(guó)重要的生態(tài)屏障以及生態(tài)脆弱地區(qū)，包括干熱河谷地帶、巖溶地貌等復(fù)雜環(huán)境下孕育的多種脆弱生態(tài)系統(tǒng)類型［6-11］.該次極端干旱氣象造成區(qū)域水、熱條件的顯著改變，擾動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的正常演替，影響生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮，勢(shì)必對(duì)西南地區(qū)的脆弱生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響.通過(guò)分析極端干旱氣象對(duì)西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，對(duì)下一階段開(kāi)展生態(tài)服務(wù)功能保護(hù)和脆弱生態(tài)環(huán)境修復(fù)等工作具有重要參考意義.

1 研究范圍

該研究所指西南地區(qū)包括云南、廣西、貴州、四川和重慶五省(直轄市、自治區(qū))，區(qū)域總土地面積約為1.37×106km2，占國(guó)土面積的14.3%.該地區(qū)地處我國(guó)青藏高原向東、南部平原的過(guò)渡帶，光、熱條件較好，受季風(fēng)氣候和山丘地貌的影響明顯，年際年內(nèi)降水量分布不均［12］.

西南地區(qū)是亞洲主要河流的發(fā)源地，地處長(zhǎng)江、珠江、雅魯藏布江、瀾滄江的上游，保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境對(duì)下游的區(qū)域生態(tài)安全具有重要的意義;該地區(qū)又是我國(guó)生物種類和生態(tài)系統(tǒng)最為豐富的地區(qū)之一，至少有10 000多種高等植物，中國(guó)44%的樹(shù)種和北半球主要生態(tài)系統(tǒng)均可以在該處找到［13］.

受特殊地質(zhì)地貌和氣候條件的影響，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱，東部廣泛分布有喀斯特地貌，石灰?guī)r裸露情況嚴(yán)重;在其西部地區(qū)廣泛分布有干旱河谷，植被稀疏，水土流失和泥石流滑坡嚴(yán)重，在干擾下很容易造成生態(tài)系統(tǒng)退化.

2 研究數(shù)據(jù)及方法

歸一化差值植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)是反映植被生長(zhǎng)狀況和活性的重要指示因子，同時(shí)也是作物估產(chǎn)的重要指標(biāo)，在干旱半干旱地區(qū)它在整個(gè)作物生長(zhǎng)期對(duì)降水量變化較為敏感［14-19］.選用 NDVI作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用遙感手段，從大尺度對(duì)植被進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定量調(diào)查，通過(guò)對(duì)2009年8月—2010年3月西南地區(qū)年際間同期NDVI變差分析，快速評(píng)價(jià)此次旱情對(duì)該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)演替、石漠化進(jìn)程、農(nóng)作物的生產(chǎn)和區(qū)域的水土保持能力等造成的影響.

2.1 研究方法

在研究區(qū)域選擇上，采取宏觀與局地相結(jié)合的方法：宏觀區(qū)域?yàn)槲髂系貐^(qū)的五省(直轄市、自治區(qū))，用以反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)受極端干旱氣象影響的整體變化情況;局地則選擇西南地區(qū)的典型區(qū)域，驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)的植被生長(zhǎng)狀況與干旱程度的關(guān)聯(lián)性.

根據(jù)NDVI差值不同，將受影響程度分為無(wú)變化、微度變差、中度變差和強(qiáng)度變差4級(jí).NDVI差值≥0時(shí)，表示植被生長(zhǎng)狀況與旱前相同或較旱前好，以無(wú)變化表示;-0.05≤NDVI差值＜0時(shí)，為輕度變差;-0.1≤NDVI差值 ＜-0.05時(shí)，為中度變差;NDVI差值＜-0.1時(shí)，為強(qiáng)度變差.

受美國(guó)國(guó)家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)獲取限制，研究選擇能代表往年同期降水狀況年份的NDVI值，替代往年同期 NDVI的平均值.選取基準(zhǔn)年應(yīng)滿足以下條件：首先，選取的基準(zhǔn)年份應(yīng)滿足近期的要求，以避免因土地覆蓋發(fā)生較大變化造成的誤差;其次，為避免比較結(jié)果不具備可比性，選取的基準(zhǔn)年份不應(yīng)為降水量偏多的年份.根據(jù)中國(guó)氣象局公布的月降水距平值［20］，2008年8月—2009年3月，除2008年10—11月的降水多于往年同期外，其他時(shí)間段均較往年降水量少，基本滿足以上要求.因此，選用2008年8月—2009年3月的NDVI數(shù)據(jù)代替往年同期的平均值，與2009年8月—2010年3月的NDVI進(jìn)行比較.

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

數(shù)據(jù)來(lái)源：選用美國(guó)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星 TERRA和AQUA MODIS 250 m空間分辨率數(shù)據(jù)，包括：①2008年8月—2010年3月的 MODIS HDF數(shù)據(jù);②2008年8月—2010年3月的16 d最大 NDVI合成數(shù)據(jù)(NASA);③2007年西南地區(qū)1：100 000的土地利用類型數(shù)據(jù)(中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站);④2009年6月—2010年3月西南部分區(qū)域降水和氣象旱澇數(shù)據(jù)(中國(guó)氣象局);⑤2010年3月以前的全國(guó)月降水量距平比數(shù)據(jù)(中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心)，用以選取同期NDVI的參照年.

數(shù)據(jù)處理：①由MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品中選取云污染小、易于大氣糾正、幾何校正、重采樣的影像圖，進(jìn)行幾何校正、大氣校正和去云處理;②采用求NDVI最大值技術(shù)，逐日對(duì)每個(gè)像元的NDVI值進(jìn)行比較，采取最大值合成法(Maximum Value Compositing，MVC)［21］，以消除太陽(yáng)高度角以及云等噪聲的影響，生成半月、月NDVI數(shù)據(jù);③計(jì)算年際間同期NDVI差值，采用變差大小表征生態(tài)系統(tǒng)受旱災(zāi)影響嚴(yán)重程度.

3 結(jié)果與分析

3.1 極端干旱氣象影響下的西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)同期變化遙感分析

通過(guò)對(duì)比2009年8月—2010年3月同期NDVI的變化情況，分析旱情對(duì)西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的影響.總體上看，西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受干旱影響程度嚴(yán)重，貴州、廣西和云南三省(自治區(qū))部分時(shí)間段受干旱影響生態(tài)系統(tǒng)面積超過(guò)各省份總面積的80%(見(jiàn)圖1和表1)，生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)度變差區(qū)集中在云南的中東部、貴州西南部和廣西西北部等地區(qū)(見(jiàn)圖2).

圖1 西南地區(qū)極端干旱生態(tài)系統(tǒng)影響遙感監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of remote sensing monitoring of impact of extreme drought on ecosystem in Southwest Region

3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)總體變化

生態(tài)系統(tǒng)影響遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，2009年8—11月，西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受干旱影響呈持續(xù)加劇態(tài)勢(shì)〔見(jiàn)圖2(a)～(d)〕，11月貴州和廣西受影響生態(tài)系統(tǒng)的面積超過(guò)各省份面積的80%，云南和重慶也超過(guò)70%，云南中部和東部、貴州西部和廣西西北部出現(xiàn)成片生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)度變差區(qū)域.2009年12月，西南地區(qū)中部和東部經(jīng)歷降水天氣，除四川生態(tài)系統(tǒng)受影響面積繼續(xù)增加外，其余各省份旱情均有緩解，總體上以中度變差為主〔見(jiàn)圖2(e)〕.進(jìn)入2010年后，旱情出現(xiàn)波動(dòng)，3月旱情有回升，云南受影響生態(tài)系統(tǒng)面積超過(guò)全省面積的80%，貴州超過(guò)75%，四川、重慶和廣西也均超過(guò)50%;強(qiáng)度變差區(qū)域在貴州西南部和廣西西北部呈大面積集中，重慶東北部、四川南部和云南大部則以中度變差為主〔見(jiàn)圖2(f)～(h)〕.

3.1.2 自然植被生態(tài)系統(tǒng)變化

自然植被影響遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，極端干旱氣象對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)影響相對(duì)較輕，但對(duì)一些抗性差的干熱河谷地帶和巖溶地形區(qū)草本植被和人工林植被影響較嚴(yán)重，造成植物連片或呈鑲嵌式死亡.受極端干旱氣象影響，自然植被生態(tài)系統(tǒng)初期表現(xiàn)為微度變化為主，部分中度變差，強(qiáng)度變差區(qū)較少;至2010年3月，云南受干旱影響的自然植被生態(tài)系統(tǒng)面積占全省自然生態(tài)系統(tǒng)面積的比例達(dá)80.5%，貴州省超過(guò)70%，強(qiáng)度變差區(qū)集中在貴州西南部和廣西西北部(見(jiàn)圖3).

3.1.3 農(nóng)田植被生態(tài)系統(tǒng)變化

農(nóng)田植被生態(tài)影響遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，作物大面積死亡或絕收.極端干旱氣象對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)較早，2009年9月在廣西、貴州和云南境內(nèi)已分散出現(xiàn)受影響區(qū)域;至11月受影響程度達(dá)到最嚴(yán)重，貴州和廣西的受干旱影響農(nóng)田面積占全省農(nóng)田總面積的比例超過(guò)80%，生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)度變差區(qū)主要集中在貴州的中西部、廣西的中西部和云南東部;截至2010年3月，除云南受干旱影響農(nóng)田占全省農(nóng)田總面積比例超過(guò)80%，貴州超過(guò)70%外，其他區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受干旱影響比例略有下降(見(jiàn)圖4).

3.1.4 濕地生態(tài)系統(tǒng)變化

遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：極端干旱致使西南五省(直轄市、自治區(qū))濕地面積較上年同期大幅減少，除大型天然湖泊外，絕大部分的河道、湖庫(kù)與池塘像元減少或消失.大量湖庫(kù)、池塘干涸，河流水位降低或斷流，致使水生生物生境受到破壞，脅迫水生生物生存，水生生態(tài)系統(tǒng)安全遭到嚴(yán)重威脅.

表1 西南地區(qū)極端干旱生態(tài)系統(tǒng)影響遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 1 Result of remote sensing monitoring of impact of extreme drought on ecosystem in Southwest Region

圖2 西南地區(qū)旱災(zāi)生態(tài)影響分布Fig.2 Distribution map of the ecological impact of drought in Southwest Region

3.2 典型區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)影響分析

根據(jù)2009年11月—2010年2月西南地區(qū)主要城市的降水量與溫度統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表2)，選取降水量同期減少超過(guò)60%的四川西昌，貴州興仁和貴陽(yáng)，云南麗江、蒙自、昆明和大理等7座城市作為典型區(qū)(見(jiàn)圖5).采用半月最大NDVI指數(shù)變差分析，研究2009年8月—2010年3月典型區(qū)域的農(nóng)田和森林植被NDVI變值趨勢(shì).

生態(tài)影響監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，自2009年8月以來(lái)，西南地區(qū)典型區(qū)域植被生長(zhǎng)狀況總體較上年度同期差，且呈逐月加重趨勢(shì)，與降水的距平比呈正相關(guān).12月除貴陽(yáng)外，其余6個(gè)典型地區(qū)農(nóng)田樣方監(jiān)測(cè)結(jié)果全部變差，且中強(qiáng)度變差比率高(見(jiàn)圖6);其中，貴陽(yáng)在11月末至12月初經(jīng)歷了降水過(guò)程，旱情得到一定程度的緩解，植被生長(zhǎng)略有好轉(zhuǎn)，但總體仍呈變差趨勢(shì).森林植被呈現(xiàn)出同樣的規(guī)律，變差強(qiáng)度和變差速率比農(nóng)田植被小，一定程度說(shuō)明自然生態(tài)系統(tǒng)抗干旱能力較強(qiáng)(見(jiàn)圖7).

圖3 2010年西南地區(qū)旱災(zāi)自然植被生態(tài)影響分布Fig.3 Distribution map of the ecological impact of drought on natural vegetation in Southwest Region in 2010

圖4 2010年西南地區(qū)旱災(zāi)農(nóng)業(yè)植被生態(tài)影響分布Fig.4 Distribution map of the ecological impact of drought on agricultural vegetation in Southwest Region in 2010

表2 我國(guó)西南旱區(qū)主要城市的降水量及溫度統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of precipitation and temperature in main cities of Southwestern drought area

圖5 西南地區(qū)降水量同期減少60%以上典型區(qū)域分布Fig.5 Distribution of typical regions where the precipitation declined by more than 60%in corresponding period in Southwest Region

4 討論

干旱作為自然界最常見(jiàn)的氣候?yàn)?zāi)害，其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他自然災(zāi)害.國(guó)內(nèi)外已對(duì)干旱影響開(kāi)展多項(xiàng)研究，內(nèi)容包括干旱對(duì)植物生長(zhǎng)、蒸散量的影響，對(duì)農(nóng)作物減產(chǎn)的影響，對(duì)地表水文過(guò)程的影響和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響等［22-27］;研究的技術(shù)手段已經(jīng)從傳統(tǒng)的氣象資料記錄、土壤濕度測(cè)量上，轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃b感監(jiān)測(cè)為主、地面監(jiān)測(cè)為輔的多平臺(tái)相結(jié)合，遙感干旱監(jiān)測(cè)尺度從特定區(qū)域發(fā)展到國(guó)家尺度，監(jiān)測(cè)方法從個(gè)例分析到大面積模擬等［28］.

該研究選用年際間同期NDVI差值表征生態(tài)系統(tǒng)受旱災(zāi)影響嚴(yán)重程度，結(jié)果表明NDVI差值指數(shù)對(duì)極端干旱氣象的時(shí)空響應(yīng)明顯，能較為準(zhǔn)確地反映旱情的發(fā)生、發(fā)展歷程及詳細(xì)的空間分布.根據(jù)國(guó)家氣象局統(tǒng)計(jì)，2009年12月以來(lái)，云南氣溫持續(xù)偏高、降水偏少，干旱持續(xù);2010年以來(lái)，干旱范圍不斷擴(kuò)大，逐步擴(kuò)展到四川、貴州、廣西等地.受降水和氣溫的影響，云南中北部、貴州西部、四川南部、廣西西北部出現(xiàn)了大范圍重旱.遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果與已公布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果基本吻合：自2009年12月以來(lái)，西南五省(直轄市、自治區(qū))生態(tài)系統(tǒng)受極端干旱天氣影響威脅程度呈上升趨勢(shì);從分布區(qū)域上看，1—2月強(qiáng)度變差區(qū)從以云南為中心轉(zhuǎn)向云南、貴州和四川三省的交界地帶，與國(guó)家氣象局公布3個(gè)月的特旱和重旱區(qū)吻合;1月末廣西西南部的降水在很大程度上緩解了當(dāng)?shù)睾登?，與遙感監(jiān)測(cè)2月廣西西南部農(nóng)田旱情緩解相吻合.

圖6 西南地區(qū)農(nóng)田NDVI同期變化對(duì)比Fig.6 Comparison of change in NDVI of farmland in corresponding period in Southwest Region

圖7 西南地區(qū)森林植被NDVI同期變化對(duì)比Fig.7 Comparison of change in NDVI of forest vegetation in corresponding period in Southwest Region

目前，就極端干旱氣象對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響分析主要采用植被指數(shù)法進(jìn)行旱情影響分析［28-29］，如陳維英等［24］采用距平植被指數(shù)對(duì)1992年全國(guó)特大干旱進(jìn)行評(píng)估，毛留喜等［30］基于植被凈第一性生產(chǎn)力(Net Primary Productivity of Vegetation，NPP)對(duì) 2006年夏季川渝地區(qū)的高溫干旱進(jìn)行評(píng)估等.由于該研究區(qū)域覆蓋范圍廣、區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)多樣，采用實(shí)地監(jiān)測(cè)的方式無(wú)法滿足快速、全面評(píng)估的需要，因此選用遙感手段對(duì)宏觀尺度的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè).通過(guò)遙感提取年際植被指數(shù)的NDVI差值不僅反映了植被的變化，同時(shí)也指示了天氣對(duì)植被的影響，如2009年12月，西南地區(qū)中部和東部經(jīng)歷了一次降水，生態(tài)系統(tǒng)旱情得到緩解，變化明顯〔見(jiàn)圖 2(e)～(g)〕.筆者采用年際植被指數(shù)差值法發(fā)現(xiàn)：年際NDVI差值在空間響應(yīng)上，表現(xiàn)出旱情的顯著轉(zhuǎn)移，從以云南為中心轉(zhuǎn)向向貴州南部和廣西西北部擴(kuò)張;在時(shí)間響應(yīng)上，表現(xiàn)為自然植被由中度變差為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫植康貐^(qū)強(qiáng)度變差，而農(nóng)田植被在1—2月均表現(xiàn)為強(qiáng)度變差，說(shuō)明森林等自然植被能利用地下較深的土壤水分，雖然植被長(zhǎng)勢(shì)亦差于同期，但抗旱能力要明顯好于農(nóng)田，這與毛留喜等［30］對(duì)2006年夏季川渝高溫干旱的生態(tài)氣象監(jiān)測(cè)與評(píng)估結(jié)果是一致的.

以往我國(guó)極端干旱影響的研究區(qū)域多集中在西北和華北等干旱和半干旱區(qū)域，而西南地區(qū)由于氣候溫暖濕潤(rùn)、降水量充沛，對(duì)極端干旱在生態(tài)系統(tǒng)水平上的影響研究相對(duì)較少.該研究認(rèn)為，極端干旱氣象除對(duì)西南地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)造成直接的生物量損失外，對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的演替、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生較大影響，主要表現(xiàn)在以下方面：①石漠化地區(qū)植被對(duì)干旱的敏感性強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)抵制干旱的能力弱，春季降水的異常偏少，將推遲植被的生長(zhǎng)期甚至引起大面積植物死亡［31-32］，造成石漠化地區(qū)地表植被大面積退化，如從以喬木為主的森林生態(tài)系統(tǒng)退化為以灌木、草叢為主的草灌生態(tài)系統(tǒng)類型，甚至是無(wú)植被覆蓋的石漠化生態(tài)系統(tǒng)，加速區(qū)域性地表石漠化;②極端干旱氣象對(duì)地表結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，影響以水分為主導(dǎo)的多種環(huán)境因子耦合的干熱河谷植物群落結(jié)構(gòu)格局，加速植被向干旱灌叢甚至稀草坡、荒漠化發(fā)展，導(dǎo)致重旱區(qū)水土保持能力和水源涵養(yǎng)能力降低，可能誘發(fā)大面積水土流失和泥石流等自然災(zāi)害;③西南地區(qū)既是生態(tài)脆弱區(qū)又是生物多樣性豐富區(qū)，極端干旱可以抑制光合作用，增加植物的死亡率和病蟲(chóng)害等，并可能增大火干擾的發(fā)生頻率和強(qiáng)度，極易造成大面積的植物死亡［33-34］，可能危及部分植物群落生存，降低陸地生態(tài)系統(tǒng)總初級(jí)生產(chǎn)力，加速脆弱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)逆向演替，甚至危及區(qū)域生物多樣性;④極端干旱影響到所有的生態(tài)系統(tǒng)碳過(guò)程，造成西南干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)活性普遍降低，綠色植物光合作用能力減弱，直接導(dǎo)致植被固碳功能下降，甚至把生態(tài)系統(tǒng)從碳匯改變成碳源［22］，影響到生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能.

5 結(jié)論

a.自2009年12月以來(lái)，西南地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)受極端干旱天氣影響顯著，威脅程度呈上升趨勢(shì).受影響范圍從云南中部逐漸向貴州南部和廣西西北部擴(kuò)張，其中，云南、貴州受影響生態(tài)系統(tǒng)面積超過(guò)全省總面積的80%.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，農(nóng)作物大面積枯死或絕收;水庫(kù)、池塘干涸，河流水位明顯下降，部分河流斷流，危及水生生物生存;自然植被受干旱影響明顯，植被生長(zhǎng)明顯受到抑制，干熱河谷地帶和巖溶地形區(qū)域植被大面積退化，威脅當(dāng)?shù)厣锒鄻有?

b.針對(duì)以上極端干旱氣象對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，在今后的研究和管理中應(yīng)及時(shí)開(kāi)展西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的中長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)與評(píng)估，研究極端干旱氣象可能導(dǎo)致的潛在的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，開(kāi)展對(duì)西南地區(qū)脆弱與退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建，并進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制等政策的研究，為受影響區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)和重建制訂長(zhǎng)效機(jī)制.

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Remote Sensing Analysis of Impacts of Extreme Drought Weather on Ecosystems in Southwest Region of China Based on Normalized Difference Vegetation Index

WANG Wei1，2，WANG Wen-jie2，LI Jun-sheng2，WU Hao2，XU Chao2，LIU Xiao-fu2，LIU Tan2
1.State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China
2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China

Interannually contemporaneous Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)was used as an evaluation indicator to analyze the spatial and temporal distribution characteristics for impacts of extreme drought weather on ecosystems in the Southwest Region of China.The possible consequences to the ecosystems caused by drought，and the measures of management and scientific research which should be adopted were put forward.The results indicate that from August 2009 to March 2010：Ecosystems in the Southwest Region were remarkably impacted by extreme drought weather，assuming an ascending trend of threatening degree;The area of ecosystems that suffered from this disaster in Yunnan，Guangxi and Guizhou accounted for more than 80%of the total ecosystem area in these three administrative regions;ecosystem intensity degraded area was concentrated in the eastern region of Yunnan，southwest region of Guizhou and northwest region of Guangxi;The farmland ecosystem was seriously damaged，resulting in large areas of crops dying off or failing;A number of reservoirs and ponds dried up;water levels of rivers declined apparently and parts of the rivers suffered from zero flow，threatening the survival of aquatic organisms;The effect on natural vegetation was obvious，and the vegetation growth was apparently suppressed.Large areas of vegetation in the dry-hot valley and the Karst area degenerated，threatening the local biodiversity.

MODIS;NDVI;extreme drought weather;Southwest Region;impact on ecosystem

X171.1

A

1001-6929(2010)12-1447-09

2010-05-28

2010-08-27

國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAC34B00);國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200909113)

王維(1977-)，男，河北邯鄲人，助理研究員，weiwang@craes.org.cn.

*通訊作者，王文杰(1970-)，男，湖南湘潭人，研究員，博士，主要從事區(qū)域生態(tài)、遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究，wangwj@craes.org.cn