楊 楠，莫文波，張 曦，羅望軍，張燦明，趙運林，馬豐豐

（1.湖南省水資源研究和利用合作中心，湖南 長沙 410013；2.湖南城市學院 規(guī)劃建筑設(shè)計研究院，湖南 益陽 413000；3.湖南省城鄉(xiāng)生態(tài)規(guī)劃與修復工程技術(shù)研究中心，湖南 益陽 413000；4.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004；5.湖南中科星圖信息技術(shù)有限公司，湖南 長沙 410006；6.湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004）

近年來，全球變化問題不斷被追問，諸多學者圍繞著陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)展開研究[1-2]。濕地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成成分之一，對全球變化的響應(yīng)也極為敏感[1]。其中濕地植被變化是濕地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的方式之一，一方面遭受惡劣的自然災(zāi)害時，濕地植被生長明顯受到影響[3-4]，另一方面相對于自然林地植被，濕地植被的脆弱性更高，易受到人類活動的干擾[5]。因此，研究濕地植被的變化機理有助于人們充分挖掘濕地生態(tài)環(huán)境的運作規(guī)律，對濕地生態(tài)保護具有重要意義[6]。近年來，隨著研究的不斷深入，研究植被變化的方法也逐漸增多，其中植被覆蓋度法是比較常用的方法之一，常應(yīng)用于研究植被生長變化、水土保持與涵養(yǎng)、氣候變化等方面[7-9]。此外，植被覆蓋度變化具有時空尺度的依賴性，在不同時間尺度上，植被覆蓋度的變化有明顯的差異[10-12]。隨著遙感技術(shù)的引入，許多學者開始轉(zhuǎn)向利用遙感、GIS 等空間信息技術(shù)手段來對濕地植被覆蓋變化進行研究[1,13-14]，并結(jié)合遙感衛(wèi)星影像多時相、高分辨率的特點，不斷開展植被覆蓋度的估算方法。通過植被NDVI 指數(shù)計算植被覆蓋度是比較成熟的遙感估計方法，計算簡便且精度較高，在諸多研究中得到應(yīng)用與推廣[14-15]。

值得注意的是，大量的植被覆蓋遙感估算研究集中于省、市、流域等大范圍或大尺度研究[14-17]，而對于像東洞庭湖區(qū)這種尺度小，且生態(tài)系統(tǒng)植被變化復雜的濕地區(qū)域，并不多見。東洞庭湖是洞庭湖的主體部分，是列入拉姆薩條約的國際重要濕地和國家級自然保護區(qū)，生物多樣性極為豐富，對維系長江中下游社會-經(jīng)濟-生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[18]。但幾十年來，在人與自然環(huán)境的綜合影響下，東洞庭湖濕地植被覆蓋發(fā)生巨變，生境破壞，外來物種入侵等問題愈演愈烈[19]，尤其是近些年來，極端的自然氣候不斷發(fā)生，旱澇災(zāi)害的頻繁出現(xiàn)再次將洞庭湖的濕地植被保護的問題推向濕地研究焦點[20]，特別是作為國家重點保護的東洞庭湖區(qū)，其濕地環(huán)境保護的任務(wù)不可懈怠。盡管有學者在東洞庭湖濕地監(jiān)測研究方面取得一定的成果[13,20]，但濕地植被覆蓋始終是不斷演變發(fā)展的，有必要進行連續(xù)跟蹤監(jiān)測與研究。

因此，本研究利用1989—2016年間19 景的TM/ETM 數(shù)據(jù)，結(jié)合遙感植被覆被估算模型，GIS空間分析，統(tǒng)計分析等方法，研究東洞庭湖植被覆蓋的時空變化特征及其與水位變化的響應(yīng)關(guān)系，以期從長時間序列上揭示東洞庭湖植被覆蓋變化的機理及驅(qū)動因子，為東洞庭湖濕地植被保護及濕地生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展提供重要的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)概況

東洞庭湖濕地（28°59′～29°35″N，112°19′～113°05′E）位于洞庭湖的東部，湖區(qū)總面積為19×104hm2，該地屬亞熱帶濕潤氣候，夏季高溫多雨，冬季溫暖濕潤，年均氣溫17.5 ℃，降水量1 200～1 300 mm。湖區(qū)生物資源豐富，記錄在冊的水生植物達131 種，是生物多樣性極為豐富的國際重要濕地，也是候鳥在洞庭湖的主要棲息地[21]，根據(jù)濕地植被的分布類型，可將東洞庭湖濕地分為兩個區(qū)，其中A 區(qū)植被以蘆葦和楊樹為主，B區(qū)植被以蘆葦和苔草為主（圖1）。在東洞庭、南洞庭、西洞庭3 個湖泊中，東洞庭湖的濕地環(huán)境保留得最為完整，相較于其他兩個湖泊無論是在面積上還是濕地資源上都有明顯的優(yōu)勢，是整個洞庭湖濕地的主體部分，擁有典型的周期性水文過程，形成“漲水為湖，退水為洲”景觀。湖區(qū)承納湘、資、沅、澧四水，最終經(jīng)城陵磯匯入長江，對長江水量的調(diào)節(jié)作用巨大。每年4月水位開始上升，6—8月達最高峰，即6—8月為湖區(qū)的豐水期，12月至次年3月為最低值，為枯水期。在“四水”及周期性水文波動的影響下，植被呈現(xiàn)鑲嵌分布、帶狀分布和環(huán)狀分布的復雜特征。鑒于湖區(qū)特有的水文變化，本文主要對東洞庭湖枯水期的植被覆蓋變化開展研究，使結(jié)果更具客觀意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源以及預(yù)處理

本研究主要用到數(shù)據(jù)有：遙感數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)，以及水位數(shù)據(jù)等。

1）遙感數(shù)據(jù)主要采用的是空間分辨率為30 m的Landsat 系列影像數(shù)據(jù)(http://www.gscloud.cn/)，數(shù)據(jù)獲取的時間分別東洞庭湖的枯水期影像，詳細數(shù)據(jù)如下表1所示，均來源地理空間數(shù)據(jù)云平臺。獲取影像數(shù)據(jù)后，依次對影像進行輻射定標、大氣校正、裁剪等預(yù)處理過程。

2）本研究所用的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)均來源于中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，水位數(shù)據(jù)來源于湖南省水文水資源勘測局。其中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括行政邊界數(shù)據(jù)，東洞庭湖邊界數(shù)據(jù)等，水位數(shù)據(jù)主要是城陵磯的逐日水位數(shù)據(jù)，包含水位和流量兩個參數(shù)，本研究選用的是1989—2016年的水位數(shù)據(jù)。城陵磯位于東洞庭湖的北端，長江與洞庭湖的交匯處，洞庭湖水沙再度進入長江的唯一出口。在許多研究中，城陵磯水位通常用來代表東洞庭湖的水位變化[19-22]。

3）本研究的所使用的氣象數(shù)據(jù)均來源國家氣象科學數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(http://data.cma.cn/site/index.html)，采用的是岳陽市氣象站點的月度數(shù)據(jù)，包括降水量，平均氣溫，平均氣壓，平均水汽壓，日照百分率等。

圖1 東洞庭湖地理位置Fig.1 Location of east Dongting lake

表1 Landsat成像日期及影像類型Table1 Imaging dates and types of Landsat

2 研究方法

2.1 像元二分模型原理

像元二分模型是主要是假設(shè)影像像元都是由植被和裸土組成，所以影像上任何一個像元的光譜信息r為植被信息rv與裸土信息rs之和[23-24]。若植被的純像元信息為rveg，則混合像元中植被覆蓋的信息rv為rveg與植被覆蓋面積比例（即該像元的植被覆蓋度）rc之積；同理，若裸土的純像元信息為rsoil，則混合像元中裸土覆蓋的信息rs為rsoil與裸土覆蓋面積比例1-rc之積。最后通過公式轉(zhuǎn)換，得到植被覆蓋度rc的公式為：

式（1）中，rveg和rsoil是分別為植被和土壤的純像元遙感信息參數(shù)。

2.2 基于NDVI 的植被覆蓋度估算

歸一化植被指數(shù)（NDVI）指遙感植被估算常見的植被指數(shù)，它主要是用來監(jiān)測植被生長的重要指數(shù)[25]。當前，已有許多研究已證實NDVI 與植被覆蓋度存在正相關(guān)關(guān)系[26-27]，因此本研究將NDVI 與像元二分模型進行有效結(jié)合來計算植被覆蓋度，得到基于NDVI的植被覆蓋度像元二分模型，具體公式如下：

式（2）中，NDVIveg為純被植被所在區(qū)域的NDVI值，NDVIsoil為裸土區(qū)域的NDVI 值。目前，對于NDVIveg和 NDVIsoil的確定通常是借助于對NDVI數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析來獲取，即利用定置信度選擇置信區(qū)間內(nèi)的最大值NDVImax與最小值NDVImin。參考前人的研究成果[25]，本研究分別對各期的NDVI 影像數(shù)據(jù)進行直方圖統(tǒng)計分析，選擇NDVImax和NDVImin為累積概率在95%和5%處的值，得到的植被覆蓋度計算公式如下：

本研究中利用ENVI5.3 的統(tǒng)計分析工具，得到各個年份的NDVImax和NDVImin，如下表2所示。

表2 NDVImax和NDVImin的取值Table2 The value of NDVImax and NDVImin

2.3 植被覆蓋度變化的計算

2.3.1 植被覆蓋度等級劃分

經(jīng)計算之后，植被覆蓋度rc介于[0，1]之間，參考相關(guān)的文獻[28-29]，并結(jié)合東洞庭湖植被覆蓋的實際情況，將東洞庭湖植被覆蓋度分為4個等級：①無植被覆蓋區(qū)（裸露的泥沙灘地，水體等），Rc＜0.3，等級值為1；②低植被覆蓋區(qū)（稀疏草地、水生植被，有少量植被的泥沙灘地等），0.3 ＜Rc＜0.5，等級值為2；③中覆蓋植被區(qū)（靠近水體的野生蘆葦、草灘地等），0.5 ＜Rc＜0.7，等級值為3；④高覆蓋植被區(qū)（密灌木地、人工種植的蘆葦?shù)氐龋?，Rc＜0.7 等級值為4。根據(jù)以上分類指標分析東洞庭湖各時期植被覆蓋度的空間特征。

2.3.2 植被覆蓋度動態(tài)變化分析

本研究采用差值法來刻畫研究區(qū)各年份間的植被覆蓋度變化，記為ΔRg，即利用后一期的植被覆蓋等級值與前一期的差值來表征，如公式（4）所示[25]。

式（4）中，Rp和Rl分別為研究的前一時期和后一時期的植被覆蓋度等級，ΔRg為前一時期相對于后一時期的植被覆蓋度等級變化量。植被覆蓋度變化的程度可以利用植被覆蓋度等級的差值來反映，將覆蓋度等級差值劃分如下：①當ΔRg=-3 時記為嚴重退化；②當ΔRg=-2 時記為中度退化；③當ΔRg=-1 時記為輕微退化；④當ΔRg=0 時記為未變化；⑤當ΔRg=1 時記為輕微改善；⑥當ΔRg=2時記為中度改善；⑦當ΔRg=3 時記為極度改善。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度的整體特征分析

結(jié)合衛(wèi)星遙感多時像的特點，本研究首先利用ENVI5.3 反演得到東洞庭湖長時間序列的NDVI 數(shù)據(jù)，并計算各年份NDVI 均值，從而得到相應(yīng)的均值曲線，如圖2a 所示。研究發(fā)現(xiàn)，1989—2016年間東洞庭湖的NDVI 均值整體上呈現(xiàn)出降低的趨勢，其中，1989—1995年間NDVI 降低變化較為明顯，1995年之后分別呈現(xiàn)不同程度的浮動變化，其中2005、2010年前后的時段上，浮動變化較為明顯。從變化率上看，如圖2b 所示，1989—1995年間NDVI 降低的最快，減少了20.16%，而1995年之后，各年份段間NDVI 均值變化依次呈現(xiàn)增加和減少的特征，尤其是2005—2016年間，這種變化速度更快，說明該時段植被覆蓋變化的速率較快，植被空間格局變化的頻率較高。

圖2 1989—2016年東洞庭湖NDVI 均值變化及年份間變化速率Fig.2 NDVI mean value and change rate of east Dongting lake from 1989 to 2016

為進一步分析東洞庭湖植被覆蓋的空間特征，本研究利用二分模型，結(jié)合Arcgis10.4 的空間分析工具，對研究區(qū)的植被覆蓋度進行計算并劃分等級，如圖3所示。研究發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋的空間差異較為明顯，水域或明顯靠近水域的地區(qū)主要是無植被覆蓋區(qū)或低植被覆蓋區(qū)，高植被覆蓋區(qū)主要分布于研究區(qū)域的中部及西南部。植被覆蓋沿著水域周邊呈現(xiàn)明顯的梯度變化，即水域周邊呈現(xiàn)出由無植被覆蓋到高植被覆蓋的空間差異變化。結(jié)合統(tǒng)計分析（圖4），可以發(fā)現(xiàn)各級植被度的面積差異較大。高植被覆蓋區(qū)在1989年為最高，達到44.05%，至1995年大幅度減少，其面積減少達一半以上，1995—2000年間繼續(xù)下降，而2000—2010年間的面積有所增加，但2010—2016年間下降明顯，至2016年面積比重達到最小，為7.36%。中植被覆蓋區(qū)變化幅度也較大，呈現(xiàn)折線式變化，1989年與高植被覆蓋區(qū)的面積總和占比達80%，但1989—1995年間其面積占比減少了18.62%，1995—2000年間面積回升至31.53%，2000—2005年間又減少14.86%，降至1989—1995年間的水平，2005年以后，其面積占比回升至25%左右。低植被覆蓋區(qū)自1989—1995年間明顯增加以后，其占比一直在20%以上，2010—2016年間，低植被覆蓋區(qū)較上一時間段增加了13.55%，2016年時面積比重達到38.47%。無植被覆蓋區(qū)在1989年占比僅為8.82%，但1989—1995年間增加了近3 倍面積，此后其面積變化相對較小，2005—2010年間降低至22.62%，其余時段均在30%左右。從整個時段上的植被覆蓋區(qū)變化而言，研究區(qū)呈現(xiàn)出從以高植被覆蓋為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘椭脖桓采w為主的變化特征。

圖3 1989—2016年東洞庭湖各級植被覆蓋度V 的空間分布Fig.3 Distribution of east Dongting lake vegetation coverage from 1989 to 2016

圖4 1989—2016年東洞庭湖各級植被覆蓋度所占比重Fig.4 Proportion of east Dongting lake vegetation coverage from 1989 to 2016

3.2 植被覆蓋度的動態(tài)變化分析

3.2.1 植被覆蓋度分階段變化分析

為在深入分析東洞庭區(qū)植被覆蓋的變化特特征，本研究利用差量法分析1989—2016年間6 期的植被覆蓋數(shù)據(jù)，研究各年間的植被覆蓋情況，如圖5所示。結(jié)果表明，1989—1995年間，研究區(qū)植被覆蓋度顯著降低，且變化的范圍較大。1995—2000年間，植被覆蓋等級的降低與升高并存，植被等級覆蓋降低的區(qū)域主要靠近水體周邊，等級增加的區(qū)域主要集中于研究區(qū)的南部。2000—2005年間植被覆蓋度增加較為顯著，沿水域附近存在大面積的植被覆蓋度增加的變化，而在研究區(qū)南部卻存在著明顯的植被覆蓋度減少的變化。2005—2010年間研究區(qū)植被覆蓋仍然以減少為主，但變化較為分散。2010—2016年間又出現(xiàn)了大范圍的植被覆蓋等級減少的變化特征，但相比1989—1995年間，這一階段的變化區(qū)域較為分散。整體而言，研究時段上，研究區(qū)植被覆蓋情況主要以退化為主，且以輕度退化最為顯著，如表3所示。研究區(qū)的退化面積比重為75.59%，其中以輕度退化最為明顯，面積達594.54 km2，所占比重為45%，中度退化也較為嚴重，所占比重為26.22%。與此同時，研究區(qū)僅有4.31%面積的植被覆蓋得到改善，其中，有4%為輕度改善，其他類型的植被改善不足1%。說明研究區(qū)植被覆蓋改善的面積遠小于植被退化的面積，尤其是研究區(qū)的東部、中部偏南以及南部地區(qū)，植被退化情況較為嚴重（圖6），而這些區(qū)域絕大部分為蘆葦?shù)?，嚴重退化的區(qū)域主要集中在蘆葦?shù)嘏c苔草交界處?？傮w而言，研究區(qū)南邊比北邊的退化程度高。

圖5 東洞庭湖各時期的植被覆蓋度差值Fig.5 D-value of vegetation coverage

表3 1989—2016年東洞庭湖植被覆蓋等級面積變化Table3 Variation of the vegetation coverage grades area from 1989 to 2016

3.2.2 植被覆蓋度的轉(zhuǎn)移變化分析

圖6 1989—2016年東洞庭湖植被覆蓋變化Fig.6 Vegetation coverage change of east Donting lake from 1989 to 2016

植被覆蓋度的變化分析只能定性地反映研究區(qū)的總體變化特征，無法有效地反映植被變化的定量特征及轉(zhuǎn)變規(guī)律。轉(zhuǎn)移矩陣不僅可定量地研究植被覆蓋的轉(zhuǎn)移情況，還可更為有效地分析其時空變化規(guī)律[30-31]。本研究利用GIS 中的空間統(tǒng)計分析工具，得到研究時段的植被覆蓋轉(zhuǎn)移矩陣（表4）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1989—2016年間，低植被覆蓋有70.11%的面積降低為無植被覆蓋區(qū)，中植被覆蓋區(qū)有53.21%的面積降低為低植被覆蓋區(qū)，而高植被覆蓋區(qū)中有40.83%的面積降低為中植被覆蓋，有37.25%的面積降低為低植被覆蓋區(qū)，最終導致整體的植被覆蓋退化?？臻g布局上，對比圖6和圖7，發(fā)現(xiàn)低植被覆蓋區(qū)降低為無植被覆蓋區(qū)主要是水體附近的區(qū)域，造成部分的輕度退化，高植被覆蓋區(qū)降低為中植被覆蓋區(qū)主要聚集在靠近水體的周邊區(qū)域，產(chǎn)生輕度退化，而中、高植被降低為低植被造成明顯的輕、中度退化，主要是位于中部偏南，南部，以及西部地區(qū)。由此可知，高、中植被覆蓋分別降低為中、低植被覆蓋是造成研究區(qū)植被覆蓋大面積退化的主要因素。

3.3 植被覆蓋度與水位的關(guān)系

東洞庭湖具有典型的通江湖泊水文變化特征，夏季湖區(qū)水位上升，形成豐水期的“漲潮”景觀，冬季湖水褪去，大片泥沙洲灘地裸露，產(chǎn)生枯水期的“草洲”景象。因此，水位的升降很明顯也會造成區(qū)域的植被覆蓋改變，本研究將1989—2016年間6 期的各級植被覆蓋度的面積與對應(yīng)的城陵磯水位構(gòu)建散點圖（圖8）。無植被覆蓋區(qū)與水位存在著正相關(guān)關(guān)系，即水位越高，無植被覆蓋區(qū)越大，低植被覆蓋與水位存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，R2為0.594 7，相關(guān)性較強。而中、高植被覆蓋區(qū)與水位存在不同程度的負相關(guān)關(guān)系，特別是高植被覆蓋區(qū)，R2為0.481 9，相關(guān)性較大，即隨著水位的上升，中、高植被覆蓋區(qū)的面積逐漸減少。事實上，無植被覆蓋區(qū)主要是以水體區(qū)域為主，低植被覆蓋區(qū)絕大部分是湖區(qū)“豐水期”褪去過后的泥沙灘地，所以水位上升，易造成無、低植被覆蓋區(qū)的面積增大，從而間接引起中、高植被覆蓋區(qū)的面積減少，特別是比較接近泥沙灘地的高植被覆蓋區(qū)，由于水位上升，造成泥沙灘地擴大，從而侵占高、中植被覆蓋區(qū)，降低整體的植被覆蓋度。

表4 1989—2016年間東洞庭湖植被覆蓋度的轉(zhuǎn)移矩陣Table4 Transition matrix of vegetation coverage from 1989 to 2016 km2

圖7 1989—2016年間各級植被覆蓋區(qū)的轉(zhuǎn)移變化Fig.7 Transferring changes of vegetation cover area for different levelsfrom 1989 to 2016

4 討 論

圖8 1989—2016年東洞庭湖區(qū)各級植被覆蓋與水位的散點圖像Fig.8 Relationship between the vegetation coverage and water levelfrom 1989 to 2016

長期以來，東洞庭湖的濕地環(huán)境受水位影響較為明顯，特別是三峽工程運營前后的差異較大，如圖9所示。在2003年以前，即1989—2003年間，枯水期的水位與NDVI 值整體上呈現(xiàn)下降的趨勢，1989—1995年間，研究區(qū)的植被覆蓋度大范圍降低（如圖5所示）。相比其他的西、南洞庭區(qū)，東洞庭區(qū)更靠近城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)，土地利用方式更為頻繁，水田轉(zhuǎn)變旱地以及草灘轉(zhuǎn)為蘆葦?shù)氐拿娣e較大[32]，即圍湖墾殖的現(xiàn)象嚴重，加之這一時期楊樹種植面積增加，擠占原有濕地植被的生存空間，將蘆葦?shù)戎脖徊粩嘹s向湖區(qū)中心洲灘[33]，所以導致區(qū)域的植被覆蓋度降低。然而，自1994年東洞庭湖區(qū)升級為國家級自然保護區(qū)后，一系列生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展政策和濕地保護政策得以出臺，植被覆蓋有不同程度的改善，即1995—2000年和2000—2005年間均有較大范圍的植被覆蓋度等級增加的變化（圖5），但這一期間也遭遇了1998年的特大洪水災(zāi)害，對湖區(qū)的生態(tài)環(huán)境有著極大影響，特別是在1995—2000年間，一方面持續(xù)的高水位以及洪水沖刷對濕地植被特別是低矮的種群影響較大，短時間內(nèi)不利于水生植物以及周邊的苔草地的穩(wěn)定生長，所以靠近水體區(qū)域的植被覆蓋度有所降低，另一方面洪水又帶來大量泥沙，形成高的淤積灘地，長時間內(nèi)又促進濕地植被的生長，如苔草、蘆葦?shù)龋▓D10），加之楊樹已生長成林且種植面積不斷增加[33]，以致研究區(qū)南邊的植被覆蓋度增加。2000—2005年間，泥沙灘地的面積明顯增多（圖10），靠近水體附近的植被覆蓋度增加（圖5），但研究區(qū)南邊靠近林地的區(qū)域植被覆蓋度又明顯降低，這可能與楊樹林的物種入侵以及對其引入洞庭湖的政策調(diào)整有關(guān)。

圖9 1989—2016年間NDVI 均值與水位曲線圖像Fig.9 NDVI mean value and water levelfrom 1989 to 2016

圖10 1995—2005年東洞庭湖的土地利用分布Fig.10 East Dongting lake land use distribution from 1989 to 2016

2005—2016年間研究區(qū)的NDVI 均值和水位整體上分別存在減少和增加的趨勢，都存在明顯的浮動變化特征（圖9）。2003年以后，三峽工程開始運行，洞庭湖的泥沙淤積量慢慢地減小，泥沙輸出量明顯大于輸入量，也是洞庭湖歷史變遷以來非常罕見的現(xiàn)象[19]，如圖5所示，2005—2010年，泥沙灘地周邊的植被覆蓋等級增加較為明顯，主要是由于泥沙淤積量減少，湖區(qū)枯水期水體周邊的植被不會因為泥沙反復淤積而改變其生長環(huán)境，植被可以朝著正常的方向演替。與此同時，2006年原湖南省林業(yè)廳出臺了針對“三不準”區(qū)域楊樹清除的具體實施方案[34]，即2003年以后種植楊樹堅決予以清除，2003年以前種植的楊樹成林后不再增種，以恢復區(qū)域自然原貌，這又讓蘆葦、苔草等植被有了更多的擴張空間，所以研究區(qū)南邊也有植被覆蓋度增加的變化。但是，隨著近年來南方地區(qū)極端天氣發(fā)生越來越頻繁，尤其是2011年長江中下游地區(qū)出現(xiàn)了60年以來最嚴重的冬季持續(xù)干旱，次年6月份之后又馬上轉(zhuǎn)為澇災(zāi)[35]，對洞庭湖區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境造成嚴重的影響。加之三峽運行過后，湖區(qū)入沙入水減少，湖體與長江之間的水交換時間增長，換水頻率降低[36]，綜合氣候、水文、水質(zhì)等各方面的原因可能是導致2010—2016年間又存在大范圍植被覆蓋降低的原因（圖5）。

近年來，楊樹大面積的 “物種入侵”對洞庭湖區(qū)自然環(huán)境的損害越發(fā)明顯，一方面這些楊樹屬于耐水性速生型的物種，適應(yīng)環(huán)境能力強，生長速度較快，很快便成為濕地的優(yōu)勢種群，破壞了原有的生態(tài)平衡，影響物種多樣性，如楊樹太高遮擋候鳥滑翔的路線并影響覓食，密林遮擋陽光抑制了蘆葦?shù)绕渌麧竦刂脖簧L，另一方面歐美黑楊生長需要很多的水分和養(yǎng)分，促進濕地洲灘的快速旱化，從而使得濕地生態(tài)系統(tǒng)直接向陸生林地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，嚴重破壞湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和完整性[37-42]。2017年湖南省全力推進清除歐美黑楊的計劃，在年底不到一個月的時間里，洞庭湖全域共清除楊樹近8 萬畝，而這一次大規(guī)模清除行動也會對洞庭湖造成巨大的影響，就東洞庭湖而言，生態(tài)修復和保護問題長期而艱巨，如何徹底清除楊樹林對濕地土壤環(huán)境的影響，恢復楊樹清理跡地的濕地植被及濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復是湖區(qū)生態(tài)修復的第一步，而如何更好地保護因楊樹林導致棲息地喪失的動物，如候鳥或魚類以及恢復其棲息地將是湖區(qū)未來生態(tài)修復的難點。

本研究中，雖結(jié)合多年遙感數(shù)據(jù)對湖區(qū)植被覆蓋情況進行監(jiān)測，但由于早年部分影像數(shù)據(jù)的缺失或者不完整，使得整個監(jiān)測時間序列存在不連續(xù)性，尤其是無法獲取統(tǒng)一月份的遙感數(shù)據(jù)，然而從長時間尺度上來看，整體的變化趨勢依然較為明顯。與此同時，近年來隨著我國高分遙感技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星對地觀測能力不斷加強，高分辨率遙感數(shù)據(jù)對濕地變化的研究更為準確與靈活，利用高分衛(wèi)星對整個洞庭湖區(qū)的植被覆蓋變化進行精細觀測，從更深入的植被類別上進行研究，動態(tài)監(jiān)測湖區(qū)的生態(tài)修復情況是今后研究的重要方向。

5 結(jié) 論

東洞庭湖濕地保護一直受到許多學者的關(guān)注，近年來由于全球氣候變化以及人類活動的干擾，東洞庭湖區(qū)的植被生長環(huán)境已發(fā)生了巨大的變化。本研究利用1989—2016年的遙感衛(wèi)星TM 影像數(shù)據(jù)，并結(jié)合水位等相關(guān)數(shù)據(jù)對東洞庭湖區(qū)的植被覆蓋度進行時空變化分析以及其水位變化的相關(guān)性分析，以期從長時間序列尺度追蹤研究東洞庭植被覆蓋變化及驅(qū)動機制，為東洞庭湖濕地植被保護提供重要的理論依據(jù)。具體結(jié)論如下：

1）1989—2016年間東洞庭區(qū)NDVI 均值呈現(xiàn)降低的變化特征，植被覆蓋度由以高植被覆蓋等級為主最終轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘椭脖桓采w為主?？臻g上，研究區(qū)植被覆蓋度等級圍繞著水體呈現(xiàn)由低到高的梯度差異。

2）研究時段上，東洞庭湖的植被覆蓋情況以退化為主，退化的面積達到75.59%，以輕度退化最為顯著；區(qū)域分布上研究區(qū)南邊比北邊退化程度嚴重。造成大面積退化的主要因素是由于高、中植被覆蓋區(qū)分別降級為中、低植被覆蓋區(qū)。

3）低植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)分別與東洞庭湖水位存在較強的正相關(guān)性和負相關(guān)性，即研究區(qū)的低、高植被覆蓋區(qū)直接受水位影響，這與東洞庭湖長期以來的水文特性密切相關(guān)。