李麗純,周廣勝

1 福建省災(zāi)害天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350001 2 福建省氣象科學(xué)研究所, 福州 350001 3 中國氣象科學(xué)研究院, 北京 100081

國家公園是指由國家批準(zhǔn)設(shè)立并主導(dǎo)管理,邊界清晰,以保護(hù)具有國家代表性的大面積自然生態(tài)系統(tǒng)為主要目的,實(shí)現(xiàn)自然資源科學(xué)保護(hù)和合理利用的特定陸地或海洋區(qū)域[1]。建立國家公園體制的主要目標(biāo)一是國家重要自然生態(tài)系統(tǒng)原真性、完整性得到有效保護(hù),二是實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生。如何科學(xué)規(guī)劃游客的數(shù)量和旅游時(shí)段,實(shí)現(xiàn)保護(hù)與利用和諧統(tǒng)一,成為當(dāng)前國家公園迫切需要解決的問題。了解旅游對(duì)主要生態(tài)系統(tǒng)的影響是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵。

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心部分,是氣候要素、地貌、土壤和人類活動(dòng)長(zhǎng)期互相作用的結(jié)果[2],對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)十分敏感[3- 10]。歸一化植被指數(shù)(NDVI,Normalized Difference Vegetation Index)與植被的許多參數(shù)密切相關(guān),如光合作用、葉綠素密度、葉面積指數(shù)、植被覆蓋度等,可反映植被生長(zhǎng)狀況和變化特征[11],其數(shù)值的大小可以表征植被活動(dòng)強(qiáng)弱[12- 13],時(shí)序變化可識(shí)別植被季節(jié)物候特征[14- 16]。基于遙感植被指數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間序列開展植被變化對(duì)氣候變化、人類活動(dòng)等要素的響應(yīng)已有大量研究[5- 6,10,16- 20],當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)是分離人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)植被生長(zhǎng)的影響。2010年以來,有一些學(xué)者率先開展了相關(guān)研究[7- 10,17- 21],主要方法有殘差趨勢(shì)法[9-10]、數(shù)學(xué)模型法[7- 8]和變異系數(shù)法[22]等。這些研究主要集中在評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)植被覆蓋和植被生產(chǎn)力的影響方面,還沒有研究人類活動(dòng)對(duì)植被生長(zhǎng)季和脆弱性的影響,制約著對(duì)人類活動(dòng)影響的全面認(rèn)識(shí)。

武夷山國家公園是我國首批十個(gè)開展國家公園體制試點(diǎn)區(qū)域之一,自2017年試點(diǎn)以來,國家公園規(guī)范化管理一直處于摸索階段。園內(nèi)有國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和介于二者之間的過渡區(qū),長(zhǎng)期以來三個(gè)區(qū)域處于不同的景區(qū)活動(dòng)類型影響下。其中,武夷山景區(qū)游客數(shù)從1981年的5.9萬人次增加到2017年的10.4萬,最高達(dá)到13.7萬。游客數(shù)量增加和景觀破碎化對(duì)景區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重要影響[23-24]。然而,對(duì)不同景區(qū)活動(dòng)類型影響下的森林變化敏感因子和人類活動(dòng)影響研究,尚缺少相關(guān)報(bào)道。本研究試圖以武夷山國家公園為研究區(qū)域,分析研究同一氣候區(qū)內(nèi)不同景區(qū)活動(dòng)類型(旅游與管理的景區(qū)、過渡區(qū)、保護(hù)區(qū))對(duì)森林植被生長(zhǎng)季、歸一化植被指數(shù)和脆弱性等森林變化敏感因子的影響,以豐富景區(qū)旅游對(duì)森林植被影響的認(rèn)知,為科學(xué)地規(guī)劃游客的數(shù)量與旅游時(shí)段提供決策依據(jù)。

1 研究地區(qū)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

武夷山國家公園體制試點(diǎn)區(qū)位于福建省北部,周邊分別與福建省武夷山市西北部、建陽市和邵武市北部、光澤縣東南部、江西省鉛山縣南部毗鄰,總面積1001.41 km2,主體由福建武夷山國家自然保護(hù)區(qū)、武夷山風(fēng)景名勝區(qū)和二者的過渡區(qū)3個(gè)部分組成,以下簡(jiǎn)稱保護(hù)區(qū)(BHQ,Wuyishan National Nature Reserve)、景區(qū)(JQ,Wuyishan National Scenic Area)和過渡區(qū)(GDQ,Areas between Wuyishan National Nature Reserve and Wuyishan National Scenic Area)。保護(hù)區(qū)基本處于無旅游干擾狀態(tài);景區(qū)受旅游干擾和園區(qū)植被恢復(fù)管理影響,特別是在旅游旺季(五一、國慶、暑假和元旦)人流量大,影響顯著;過渡區(qū)為原住居民生活和生產(chǎn)的區(qū)域,擁有部分生態(tài)旅游人群,常年人流量比較穩(wěn)定。為消除非氣候要素、地形差異和土地覆蓋類型改變導(dǎo)致的歸一化植被指數(shù)波動(dòng),從武夷山國家公園2000年、2005年、2010年和2015年土地利用覆蓋數(shù)據(jù)中提取出森林類型在研究時(shí)段一直未發(fā)生變化的區(qū)域作為研究對(duì)象。在中海拔地帶的保護(hù)區(qū)、景區(qū)和過渡區(qū)選取同等數(shù)量(3類研究區(qū)中能選取的均勻樣地最大數(shù))的1 km×1 km樣地,人工反復(fù)多次采點(diǎn)后確定每個(gè)研究區(qū)的代表性樣地?cái)?shù)為5,編號(hào)1—5(圖1)。15個(gè)植被樣地的年平均氣溫在18.7—18.8℃間,變率均為0.0377℃/a,年累積降水量在1900 mm左右,變率為13—14 mm/a,與武夷山站無顯著差異,且直線距離小于50 km,可認(rèn)為與武夷山站同屬一氣候區(qū),因此采用武夷山站的氣候要素值分析樣地氣候狀況。

圖1 武夷山國家公園15個(gè)植被樣地位置圖Fig.1 Location map of the 15 vegetation plots in Wuyishan National ParkBHQ：武夷山國家自然保護(hù)區(qū),Wuyishan National Nature Reserve;JQ：武夷山風(fēng)景名勝區(qū),Wuyishan National Scenic Area;GDQ：武夷山國家自然保護(hù)區(qū)和武夷山風(fēng)景名勝區(qū)之間的過渡區(qū),Areas between Wuyishan National Nature Reserve and Wuyishan National Scenic Area;BHQ1—BHQ5、JQ1—JQ5、GDQ1—GDQ5依次為保護(hù)區(qū)、景區(qū)和過渡區(qū)的1號(hào)到5號(hào)森林植被樣地

1.2 資料來源和處理

研究所用數(shù)據(jù)包括2000—2018年MODIS 250 m NDVI逐月數(shù)據(jù),為最大值合成法生成的逐月最大NDVI數(shù)據(jù),像元值為放大10000倍的NDVI值,由國家衛(wèi)星氣象中心提供,資料已經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制;2000年、2005年、2010年、2015年30 m分辨率土地利用/覆蓋(LUCC,Land Use/Cover Change)專題數(shù)據(jù),由國家衛(wèi)星氣象中心提供;武夷山國家公園矢量邊界,由武夷山國家公園管理局提供;武夷山國家公園90 m分辨率DEM數(shù)據(jù),由國家氣象信息中心提供;武夷山國家公園周邊10個(gè)國家氣象站的溫度、降水月值,由福建省氣象局提供,采用反距離權(quán)重法插值到1 km×1 km?；贏rcGIS提取樣地NDVI數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)樣地年、月、生長(zhǎng)季NDVI的平均值、最大值等數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1生長(zhǎng)季

計(jì)算3類研究區(qū)15個(gè)樣地2000—2018年逐月的NDVI像元平均值,繪制3類研究區(qū)15個(gè)樣地的森林植被月NDVI的變化曲線,以植被生長(zhǎng)光譜曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)的時(shí)間(如NDVI下降至最低點(diǎn)和上升至最高點(diǎn))綜合判斷生長(zhǎng)季的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,分析不同景區(qū)活動(dòng)類型對(duì)武夷山植被生長(zhǎng)季的影響。

1.3.2變化趨勢(shì)率

將3類研究區(qū)的NDVI進(jìn)行一元線性回歸處理,回歸方程斜率代表NDVI在研究時(shí)段的變化趨勢(shì),若斜率小于0,說明該時(shí)段內(nèi)植被呈減少趨勢(shì),反之則為增加趨勢(shì),計(jì)算如下：

式中,yNDVI為NDVI的變化趨勢(shì)(即斜率);n為研究時(shí)段的年數(shù);xj為第j年研究區(qū)樣地的NDVI 值。

1.3.3NDVI偏差

NDVI偏差已經(jīng)廣泛應(yīng)用于植被動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[25],是NDVI實(shí)際值在其多年平均值上下浮動(dòng)的量,可計(jì)算如下[26]：

長(zhǎng)時(shí)間序列NDVI月平均值為：

式中,x(k,m,y)為第k個(gè)像元第y年第m月的NDVI值。在此,采用年NDVI實(shí)際值與多年平均值差來反應(yīng)植被的年變化,年NDVI值為一年12個(gè)月NDVI的平均值。

1.3.4脆弱性

氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)在第三次評(píng)估報(bào)告中給出脆弱性的定義,即脆弱性為一個(gè)自然的或社會(huì)的系統(tǒng)容易遭受來自氣候變化(包括氣候變率和極端氣候事件)持續(xù)危害的范圍或程度,是系統(tǒng)內(nèi)的氣候變率特征、幅度和變化速率及其敏感性和適應(yīng)能力的函數(shù),用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式可表達(dá)為：

V=S-A

式中,V為系統(tǒng)的脆弱性;S為系統(tǒng)的敏感性或敏感度, 即系統(tǒng)對(duì)外界因子變化的響應(yīng)程度;A為系統(tǒng)的適應(yīng)性(IPCC,2001)。V越小,表示生態(tài)系統(tǒng)脆弱性越低,反之脆弱性高。

本研究采用生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)估方法[27- 28],利用NDVI年最大值和平均值計(jì)算森林植被的適應(yīng)性、敏感性和脆弱性。其中,敏感性S定義為植被在某一方面對(duì)外界環(huán)境變化的響應(yīng)程度,以植被功能特征量的年際波動(dòng)情況來表示：

適應(yīng)性表示植被的自適應(yīng)能力,是植被應(yīng)對(duì)外界環(huán)境變化,保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的一種度量。采用年NDVI相對(duì)距平在一定時(shí)段內(nèi)年際變化線性擬合趨勢(shì)線的斜率來表示,變率變化趨勢(shì)越小,表示系統(tǒng)越穩(wěn)定,為逆向指標(biāo)。因此還需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的斜率進(jìn)行正向化處理：

y=A0x+b

A=1-Anor

2 結(jié)果分析

2.1 植被生長(zhǎng)季變化

計(jì)算15個(gè)樣地多年的月平均NDVI值,作年內(nèi)生長(zhǎng)變化曲線。3類研究區(qū)NDVI的最低值均出現(xiàn)在3—4月(圖2),景區(qū)5個(gè)植被樣地(JQ1—JQ5)和過渡區(qū)鄰近景區(qū)的2個(gè)樣地(GDQ1、GDQ2)的NDVI最高值出現(xiàn)在9月,保護(hù)區(qū)5個(gè)植被樣地(BHQ1—BHQ5)和過渡區(qū)與其鄰近的3個(gè)植被樣地(GDQ3—GDQ5)出現(xiàn)在10月?？梢?相對(duì)于保護(hù)區(qū)植被生長(zhǎng)季10月份結(jié)束,景區(qū)植被生長(zhǎng)季結(jié)束期提前到9月份。景區(qū)和過渡區(qū)中鄰近景區(qū)的樣地植被生長(zhǎng)季為4—9月,與全省尺度的植被生長(zhǎng)季研究結(jié)果一致[29]。由于3類研究區(qū)植被樣地氣候條件無差異,說明景區(qū)植被生長(zhǎng)季的主要影響因素為人類活動(dòng),即景區(qū)活動(dòng)導(dǎo)致植被生長(zhǎng)季結(jié)束提前。

圖2 3類研究區(qū)NDVI的年內(nèi)變化趨勢(shì)圖Fig.2 Intra-annual trend of NDVI in three types of researching areas

2.2 NDVI的年際變化

3類研究區(qū)的月、年、生長(zhǎng)季、非生長(zhǎng)季的NDVI平均值,以及武夷山站的氣溫和降水隨時(shí)間變化的線性回歸結(jié)果表明(表1),受人類活動(dòng)影響,無論是生長(zhǎng)季還是非生長(zhǎng)季,景區(qū)和過渡區(qū)植被NDVI均呈明顯的上升趨勢(shì),尤其非生長(zhǎng)季上升趨勢(shì)非常明顯,多數(shù)月份達(dá)到顯著甚至極顯著水平。全年NDVI景區(qū)平均增速為0.046/10a,過渡區(qū)為0.032/10a,景區(qū)增速略高于過渡區(qū)。保護(hù)區(qū)月NDVI增長(zhǎng)除非生長(zhǎng)季的3月和11月達(dá)到顯著性水平外,其余時(shí)段的NDVI增長(zhǎng)并未達(dá)到顯著性水平,全年、生長(zhǎng)季、非生長(zhǎng)季的NDVI增長(zhǎng)也都未達(dá)到顯著性水平。3類研究區(qū)生長(zhǎng)旺期(5—8月)NDVI變化趨勢(shì)均未達(dá)到顯著性水平。從NDVI的絕對(duì)增長(zhǎng)而言,人類活動(dòng)對(duì)過渡區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)的植被生長(zhǎng)起到積極的作用,可能與長(zhǎng)期以來的景觀綠化工程和人工撫育有關(guān);生長(zhǎng)旺期上升不顯著,可能與NDVI在植被生長(zhǎng)旺盛期容易達(dá)到飽和有關(guān)[30-31];非生長(zhǎng)季森林NDVI因指數(shù)相對(duì)較低,不易達(dá)到飽和,能夠較準(zhǔn)確地反應(yīng)植被的年際變化情況,與全年NDVI增長(zhǎng)趨勢(shì)一致,均呈顯著上升趨勢(shì)。

武夷山氣象站全年、生長(zhǎng)季和非生長(zhǎng)季平均氣溫呈不顯著上升趨勢(shì)(表1)。3類研究區(qū)年NDVI偏差與全年、生長(zhǎng)季、非生長(zhǎng)季的平均氣溫、累積降水距平值的Pearson相關(guān)分析表明,過渡區(qū)、保護(hù)區(qū)的NDVI偏差與生長(zhǎng)季的平均氣溫距平呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.497和0.506(P<0.05),景區(qū)NDVI偏差與全年、生長(zhǎng)季和非生長(zhǎng)季平均氣溫距平的相關(guān)未達(dá)到顯著性水平;3類研究區(qū)NDVI偏差與全年、生長(zhǎng)季和非生長(zhǎng)季的累積降水距平均無顯著相關(guān)(表2)。也就是說,在無人類活動(dòng)影響狀態(tài)下,影響國家公園植被生長(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃訛樯L(zhǎng)季平均氣溫,氣候變暖有利于植被指數(shù)增加;一定程度人類活動(dòng)影響(過渡區(qū))對(duì)植被生長(zhǎng)影響較小,植被變化與氣溫變化亦顯著相關(guān);景區(qū)因影響植被生長(zhǎng)的因素除氣象因子外,還存在較多不確定要素,人類活動(dòng)影響下主要影響因素發(fā)生轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致植被變化與氣象因子變化無明顯相關(guān)性。

表1 2000—2018年NDVI和氣象要素的線性變化趨勢(shì)

表2 研究區(qū)NDVI偏差和氣象要素的相關(guān)分析

2.3 對(duì)植被脆弱性的影響

基于NDVI月時(shí)間序列構(gòu)建15個(gè)研究樣地NDVI年最大值、NDVI年平均值的時(shí)間序列。其中,NDVI年最大值為一年中12個(gè)月NDVI的最大值,可反映植被一年的最好生長(zhǎng)狀態(tài);NDVI年平均值為一年中12個(gè)月的NDVI平均值,可反映植被全年的生產(chǎn)力水平?；?5個(gè)研究樣地NDVI年平均值和年最大值計(jì)算植被敏感性、適應(yīng)性和脆弱性指數(shù)(表3)。從單個(gè)樣地指數(shù)值看,景區(qū)植被的敏感性和脆弱性明顯高于過渡區(qū)和保護(hù)區(qū),適應(yīng)性低于保護(hù)區(qū)和過渡區(qū),保護(hù)區(qū)和過渡區(qū)部分樣地的3個(gè)指數(shù)比較近。從總體上,森林植被敏感性和脆弱性為保護(hù)區(qū)<過渡區(qū)<景區(qū),適應(yīng)性為景區(qū)<過渡區(qū)<保護(hù)區(qū);保護(hù)區(qū)、景區(qū)、過渡區(qū)的適應(yīng)性均為正值。保護(hù)區(qū)森林植被對(duì)外界環(huán)境敏感度較低,自我調(diào)節(jié)能力較強(qiáng),脆弱性低;相反,景區(qū)植被對(duì)外界環(huán)境敏感度較高,脆弱性高,可能與長(zhǎng)期受人類活動(dòng)影響有關(guān);過渡區(qū)介于保護(hù)區(qū)和景區(qū)之間,敏感性、適應(yīng)性和脆弱性均介于二者之間。在氣候變暖背景下,3類研究區(qū)植被對(duì)氣候變化的適應(yīng)性指數(shù)為正值,說明植被對(duì)氣候變化仍具有自我調(diào)控和恢復(fù)的能力,但景區(qū)部分樣地的適應(yīng)性已經(jīng)接近0值,這表明植被可能逐步失去自行調(diào)控和恢復(fù)的能力。

表3 3類研究區(qū)樣地森林植被敏感性、適應(yīng)性和脆弱性指數(shù)

3 結(jié)論與討論

本研究基于2000—2018年MODIS 250 m NDVI數(shù)據(jù)、土地覆蓋/利用數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、地理高程數(shù)據(jù)和氣象資料,分析研究了武夷山國家公園不同景區(qū)活動(dòng)類型(保護(hù)區(qū)、過渡區(qū)和景區(qū))森林植被的生長(zhǎng)季、年際變化趨勢(shì)和脆弱性。

(1)景區(qū)活動(dòng)導(dǎo)致植被生長(zhǎng)季結(jié)束提前。

保護(hù)區(qū)植被生長(zhǎng)季于10月結(jié)束,而景區(qū)植被生長(zhǎng)季提前至9月結(jié)束。盡管景區(qū)和過渡區(qū)所選植被樣地的氣候特征與保護(hù)區(qū)相似,但受人類活動(dòng)影響,植被類型發(fā)生了明顯改變,優(yōu)勢(shì)植被不再是常綠闊葉林(原生植被),植被生長(zhǎng)季因此發(fā)生明顯變化。據(jù)了解,3類研究區(qū)中,保護(hù)區(qū)內(nèi)保存著較好的原生植被,地帶性植被特征分布明顯,中低海拔以常綠闊葉林為主,景區(qū)受人類活動(dòng)影響,常綠闊葉樹種已經(jīng)支離破粹,植被以馬尾松和杉木林為主,過渡區(qū)介于二者之間,植被以闊葉林、毛竹林為主,茶樹為輔。本文認(rèn)為,導(dǎo)致3類研究區(qū)植被生長(zhǎng)季變化的主因是景區(qū)活動(dòng)導(dǎo)致的植被類型和組成的改變。土地利用/覆被變化(LUCC)是最具人類特征活動(dòng)的形式,人類在生產(chǎn)、生活及其他方式中改變土地利用方式,會(huì)直接影響植物光合作用和呼吸作用[27,32],進(jìn)而影響植被生產(chǎn)力。本研究表明,在土地利用類型不變的情況下,植被類型和組成的改變也會(huì)直接影響植物生長(zhǎng)要素的變化。

植被生長(zhǎng)季受氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響,已經(jīng)有眾多學(xué)者開展了氣候變化對(duì)生長(zhǎng)季的影響研究,并已發(fā)現(xiàn)植被生長(zhǎng)季的開始和結(jié)束與氣候變暖密切相關(guān)[14,16]。本研究基于月尺度NDVI數(shù)據(jù)對(duì)3類研究區(qū)森林植被的平均生長(zhǎng)季進(jìn)行分析,初步闡明人類活動(dòng)對(duì)植被生長(zhǎng)季的影響,但尚未對(duì)氣候變化導(dǎo)致的生長(zhǎng)季變化進(jìn)行研究。盡管3類研究區(qū)氣候特征具有一致性,但不同植物物種的物候期對(duì)于氣候變化的響應(yīng)不盡相同[33],研究生長(zhǎng)季對(duì)氣候變化的響應(yīng)可為氣候變化背景下景區(qū)管理和規(guī)劃提供決策參考。同時(shí),人類活動(dòng)除了景觀工程等直接影響外,可能還會(huì)引起小氣候、土壤微生物等環(huán)境要素的變化[34- 35],目前所采用的氣候資料為國家氣象站插值后的資料,尚無法反映人類活動(dòng)導(dǎo)致的小氣候環(huán)境變化。要了解景區(qū)活動(dòng)對(duì)研究區(qū)小氣候環(huán)境的影響及小氣候變化帶來的植被生長(zhǎng)變化,還需要精細(xì)化、高密度的小氣候觀測(cè)試驗(yàn)支持。

(2)氣候變化和人類活動(dòng)均使得武夷山森林植被指數(shù)增加,人類活動(dòng)對(duì)植被指數(shù)增長(zhǎng)的影響大于氣候變化影響。

本研究中2000—2018年景區(qū)和過渡區(qū)的人類活動(dòng)帶來植被指數(shù)的顯著增加,保護(hù)區(qū)生長(zhǎng)季氣溫的增加伴隨植被指數(shù)的不顯著上升,可見人類活動(dòng)對(duì)植被指數(shù)增長(zhǎng)的影響大于氣候變化。在生態(tài)保護(hù)大背景下,國家實(shí)施的天保工程和退耕還林還草等工程已經(jīng)給很多地方植被增長(zhǎng)帶來積極影響,包括新疆[6]、黃土高原[9]、三江源[10]、秦嶺[20]等地,有些區(qū)域人類活動(dòng)貢獻(xiàn)大于氣候變化貢獻(xiàn),也有一些區(qū)域氣候變化貢獻(xiàn)大于人類活動(dòng)貢獻(xiàn)。景區(qū)活動(dòng)對(duì)植被的影響大體可以分為二類,一是直接影響,如通過景觀工程、生產(chǎn)灌溉等提高植被覆蓋,對(duì)植被指數(shù)的增加具有最直接的效果;二是間接影響,即景觀工程與游客活動(dòng)造成土壤、大氣、水、生物多樣性等的變化,進(jìn)而影響植被的生長(zhǎng),這類影響將干擾生態(tài)系統(tǒng)的健康。盡管本研究在選取研究對(duì)象時(shí)已經(jīng)剔除土地利用類型變化可能造成的干擾,但受遙感影像分辨率影響,對(duì)小面積的土地綠化仍無法剔除,更無法反映植被類型和組成變化導(dǎo)致的植被生長(zhǎng)要素的變化。景區(qū)植被指數(shù)增加可能與景區(qū)的人工造林、景觀工程、人工撫育等積極活動(dòng)有關(guān),過渡區(qū)植被指數(shù)增加可能與茶樹種植、耕作管理等有關(guān)。景區(qū)活動(dòng)帶來的生態(tài)系統(tǒng)中土壤、大氣、環(huán)境變化如何影響植被生長(zhǎng)還需要進(jìn)一步研究實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于人類活動(dòng)對(duì)植被變化的影響研究,目前仍主要集中在人類活動(dòng)對(duì)植被覆蓋和植被生產(chǎn)力的影響方面[8- 10],尚缺少結(jié)合植被潛在風(fēng)險(xiǎn)(如脆弱性)、植被群落結(jié)構(gòu)等的影響評(píng)估,還不能系統(tǒng)反映人類活動(dòng)對(duì)植被生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)。就武夷山國家公園而言,在某些區(qū)域還存在盲目種植茶樹的現(xiàn)象,導(dǎo)致了局地植被類型的單一化,植被覆蓋和植被生產(chǎn)力表面上增加,但是與原生植被相比,抵御自然災(zāi)害和水土保持的能力卻大幅下降。要準(zhǔn)確評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)植被生長(zhǎng)的貢獻(xiàn),需要充分考慮植被群落結(jié)構(gòu)、抵御自然災(zāi)害的能力、生長(zhǎng)狀況等,建立一套統(tǒng)一、可操作性強(qiáng)的指標(biāo)體系和方法。

(3)景區(qū)活動(dòng)加重了森林植被的脆弱性,植被對(duì)氣候變化的適應(yīng)性下降。

脆弱性是指由于系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外擾動(dòng)的敏感性以及缺乏應(yīng)對(duì)能力從而使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能容易發(fā)生改變的一種屬性,這種屬性在系統(tǒng)受到擾動(dòng)和壓力時(shí)就會(huì)顯現(xiàn)出來[36]。擾動(dòng)與系統(tǒng)的相互作用會(huì)使脆弱性增大或縮小,是系統(tǒng)脆弱性發(fā)生的驅(qū)動(dòng)因素[36]。保護(hù)區(qū)屬自然生態(tài)系統(tǒng),對(duì)無機(jī)環(huán)境具有深刻的適應(yīng),具有自行調(diào)控和不斷更新的能力[2]。在武夷山國家公園內(nèi),景區(qū)的較強(qiáng)人類活動(dòng)和過渡區(qū)的較弱人類活動(dòng)對(duì)森林植被生長(zhǎng)的影響在脆弱性上得到體現(xiàn),人類活動(dòng)強(qiáng)弱直接決定了森林植被脆弱性的強(qiáng)弱。與氣候變化相比,人為干擾對(duì)全球植被變化造成的破壞更大,植被遭受人為干擾和氣候變化的區(qū)域是生態(tài)脆弱區(qū)[37],人類活動(dòng)使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生退化,表現(xiàn)出更大的脆弱性和不穩(wěn)定性[38],已有研究說明人類活動(dòng)對(duì)植被變化帶來的不利影響是顯而易見的,與本文結(jié)論一致。

本研究基于NDVI進(jìn)行武夷山國家公園森林植被脆弱性評(píng)價(jià),在一定程度上能反映森林植被的健康狀況,但考慮到植被的復(fù)雜性和氣候變化的不確定性,未來研究中可能要加入更多的評(píng)估指標(biāo),建立更為適用的評(píng)估模型,以準(zhǔn)確、全面評(píng)估植被的脆弱性。

(4)景區(qū)活動(dòng)對(duì)植被有負(fù)作用,氣候變暖和人類積極活動(dòng)在一定程度上可抵消這一負(fù)作用。

植被增加不等同于植被健康。研究發(fā)現(xiàn),盡管景區(qū)植被指數(shù)增加趨勢(shì)明顯高于保護(hù)區(qū)和過渡區(qū),但其脆弱性和適應(yīng)性均顯著低于保護(hù)區(qū),一旦有極端氣象災(zāi)害發(fā)生,植被所遭遇的風(fēng)險(xiǎn)將顯而易見。傳統(tǒng)的森林健康評(píng)價(jià)因子包括蓄積量、生物量、郁閉度、面積等[39],可以從遙感影像中提取植被指數(shù)、葉面積指數(shù)、光合有效輻射等信息反映出來,故歸一化植被指數(shù)只能反映植被健康的某一方面。本研究表明,武夷山國家公園森林NDVI增加,與全球、全球干旱區(qū)、歐亞大陸以及中國東部沿海等不同空間尺度上關(guān)于植被NDVI變化趨勢(shì)的研究結(jié)果相一致[40]。影響武夷山國家公園植被生長(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃訛樯L(zhǎng)季平均氣溫,氣候變暖有利于該區(qū)域植被的生長(zhǎng),與王曉利等[40]的研究結(jié)果一致。氣候變暖和人類積極活動(dòng)有利于國家公園植被指數(shù)的增加,能夠一定程度上緩解景區(qū)活動(dòng)帶來的不利影響。因此,需要科學(xué)制定旅游時(shí)間和游客數(shù)量,合理規(guī)劃景觀工程,確保植被物質(zhì)循環(huán)和能量交換有序進(jìn)行,增強(qiáng)森林植被應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的能力。