北洛河上游流域植被覆蓋度時空變化及其地形分異特征

陳浩,權倍平,李占斌,郭晉偉,李偉濤,張曉萍

(1.延安大學生命科學學院,陜西延安 716000;2.西安理工大學水利水電學院,西安 710048;3.延安大學圖書館,陜西延安 716000;4.西北農林科技大學水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室,陜西楊凌 712100)

植被是構成陸地生態系統最重要的組分[1],具有攔截降雨、削弱雨滴對地表土壤的打擊力、增加土壤入滲、改善土壤性質等多方面作用,是區域生態環境及水土流失評價中的主要監測指標。歸一化植被指數(NDVI)常被用于表征研究區植被覆蓋和植被生長狀況的植被指數。近年來,諸多學者基于不同數據源的NDVI數據對不同空間尺度上的植被覆蓋度動態變化及其影響因素的響應機制進行了深入研究[2-3]。研究表明植被覆蓋度變化是自然(氣候和地形等)和人類活動因素共同作用的結果[4]。其中地形通過控制太陽輻射和大氣降水的再分配過程,并在一定程度上影響人類活動,進而對植被的空間分布格局產生影響[5]。因此,分析并揭示研究區植被覆蓋時空變化及其地形分異特征,對制定適宜的植被恢復與保護對策具有重要意義。

黃土高原生態環境極其脆弱,水土流失異常嚴重,為改變這種狀況,一系列生態治理工程相繼在該區實施,經過多年治理,黃土高原植被覆蓋狀況發生了極大變化[6],由此引起區域土壤侵蝕強度及黃河輸沙量出現了歷史性劇減[7]?，F有研究表明,盡管氣候因子是影響植被覆蓋變化的重要因素,但隨著大規模植被建設工程的實施,黃土高原植被覆蓋對氣候因子變化的敏感性降低[8],以退耕還林還草工程為主的人類活動已成為影響該區植被覆蓋度變化的主要因素[9]。黃土高原中部的丘陵溝壑區是區域內植被恢復尤為顯著的地區[10],同時黃土高原陡坡區植被覆蓋度增速也最為明顯[11-12]。有研究指出黃土丘陵溝壑區是黃土高原未來植被恢復潛力較高的地區之一[13]。流域具有相對獨立和完整的地形特征,并且常被用于探究植被覆蓋度演變規律的典型地貌單元[14-15],因此從流域尺度開展黃土丘陵溝壑區植被恢復過程及其在地形上的分異特征,是理解環境演變下流域生態水文過程響應的重要基礎。

地處黃土高原丘陵溝壑區的北洛河上游流域既是黃河中游粗泥沙的主要策源區之一,也是全國實施水土流失綜合治理的重點地區。流域內吳起縣作為全國退耕還林典型縣自1998年率先開始大規模實施了封山退耕、植樹種草、舍飼養羊等政策,為該流域植被恢復及生態環境改善起到了關鍵作用。研究顯示,在退耕還林還草工程的影響下,北洛河上游吳起縣所在地區土地利用結構發生巨大變化,植被恢復效果明顯好于周圍縣域[16-17],吳起縣植被覆蓋度變化呈現出與退耕還林累計完成面積變化較為一致的趨勢[18]。以往研究較多關注生態恢復背景下北洛河上游流域土壤侵蝕產沙強度與河流水沙演變過程的分析及評價[19],而有關退耕還林還草工程實施前后流域植被覆蓋變化及其與地形因子之間關系的研究仍較為薄弱。因此,本文選擇黃土丘陵溝壑區退耕還林植被恢復較為典型的北洛河上游流域為研究區,基于流域退耕還林還草工程實施前期(1990年)、初期(2000年)、中期(2010年)和近期(2019年)4期Landsat影像與數字高程模型數據,利用像元二分模型結合GIS 空間分析方法,分析流域植被覆蓋度時空變化及其地形分異特征,以期為該區植被恢復及生態水文過程響應研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

北洛河為黃河二級支流,其上游吳旗水文站控制部分(107°32′40″—108°32′45″E,36°44′53″—37°19′28″N),海拔1 265～1 886 m,總面積3 408 km2(圖1)。流域地貌類型屬于黃土高原丘陵溝壑區第二副區,地貌景觀以黃土梁、峁、澗和河谷等為主。氣候為溫帶大陸性季風氣候,多年(1963—2011年)平均降水量為459.1 mm,汛期降水量占全年的74.5%。降水量在空間上呈現西北少、東南多的分布格局。流域內土類分布以黃綿土為主,占總面積的89.3%,其土質疏松,抗侵蝕性較差。流域內水力侵蝕極為強烈,年均侵蝕模數7 006 t/(km2·a)。流域屬于我國水土保持重點建設和退耕還林試點區域,自1999年實施退耕還林還草工程以來,林草覆蓋面積明顯增長,形成以落葉闊葉及灌木草叢為主的人工次生植被類型。流域內吳起縣植被恢復效果顯著,截至目前,該縣累計完成退耕還林面積達1 631.93 km2,占全縣總面積的43.0%,因此被譽為“全國退耕還林先進縣”。

圖1 北洛河上游流域高程及水系分布Fig.1 Elevation and drainage distribution in the upper reaches of Beiluo River watershed

1.2 數據來源及處理

本研究選用的遙感數據為1990年、2000年、2010年、2019年4期Landsat影像,下載于地理空間數據云(http:∥www.gscloud.cn/),空間分辨率為30 m,軌道編號為128/34,4期影像數據平均云量均低于1%,圖像質量良好,成像時間集中于6月和7月,處于植被生長旺盛期,具有可比擬性,并對影像數據均進行前期基本預處理。DEM 數據采用ASTER GDEM V1數字高程數據產品(分辨率30 m×30 m)來源于國際科學數據服務平臺。上述所有數據的投影方式均轉化為WGS 84坐標系的通用橫軸墨卡托投影(UTM),再以流域矢量邊界數據裁剪獲得研究區的最終數據。

1.3 研究方法

1.3.1 植被覆蓋度估算與分級 歸一化植被指數的提取方法為:

式中:NDVI為歸一化植被指數;NIR 和R分別為多光譜影像的近紅外波段(0.7～1.1μm)與可見光紅波段(0.4～0.7μm)的反射率。利用李苗苗等[20]建立的基于NDVI估算植被覆蓋度的模型,得到流域植被覆蓋度圖,公式如下:

式中:Fvc為植被覆蓋度(%);NDVI為影像中各像元的NDVI值;NDVIsoil和NDVIveg分別為無植被覆蓋區域和完全被植被覆蓋區域像元的NDVI值。為消除圖像噪聲帶來的干擾,本文參考前人的研究[20-21],NDVIsoil和NDVIveg分別取NDVI影像統計數據累積頻率為5%和95%的NDVI值,然后根據公式(2),得到流域植被覆蓋度分布圖。

根據已有研究成果[22],結合研究區實際情況,將計算得到的Fvc按其大小分為低植被覆蓋度(Fvc＜10%)、中低植被覆蓋度(10%≤Fvc＜30%)、中等植被覆蓋度(30%≤Fvc＜50%)、中高植被覆蓋度(50%≤Fvc＜70%)和高植被覆蓋度(Fvc≥70%)5個級別。

1.3.2 植被覆蓋度變化等級劃分 采用差值法獲得流域植被覆蓋度變化值,公式如下:

式中:ΔFvc為流域植被覆蓋度變化值(%),Fvc,1和Fvc,2分別為流域前后兩個時期的植被覆蓋度(%)。設置閾值,對流域植被覆蓋度變化值進行等級劃分。ΔFvc＜-20%為嚴重退化區;-20%≤ΔFvc＜-5%為輕微退化區;-5%≤ΔFvc＜5%為穩定區;5%≤ΔFvc＜20%為輕微改善區;ΔFvc≥20%為強烈改善區。

1.3.3 植被覆蓋度等級類型的轉移速度與狀態指數

采用不同植被覆蓋度等級類型的轉出速度和轉入速度反映其動態變化程度,并結合狀態指數探究其變化的趨勢和狀態[23,14]。公式如下:

式中:Vi,out為t1—t2期間第i類植被覆蓋度等級類型的轉出速度;Vi,in為相應的轉入速度;t1為統計初期;t2為統計末期;Fi,t1為t1時期第i類植被覆蓋度等級類型的面積;Fi,t2為t2時期第i類植被覆蓋度等級類型的面積;Ui為t1—t2期間第i類植被覆蓋度等級類型未變化的面積;Di為同時期第i類植被覆蓋度等級類型的狀態指數。

當-1≤Di≤0時,從t1—t2期間第i類植被覆蓋度等級類型的轉入速度大于轉出速度,面積增加,處于“擴張”狀態;當0＜Di≤1時,t1—t2期間第i類植被覆蓋度等級類型的轉入速度小于轉出速度,面積減小,處于“縮減”狀態。Di越接近-1,說明第i類植被覆蓋度等級類型的轉入速度遠大于轉出速度,面積大幅增加,處于極不平衡狀態;Di越接近1,說明第i類植被覆蓋度等級類型的轉出速度遠大于轉入速度,面積大幅減小,處于極不平衡狀態;Di越接近0,則存在兩種情況,一種情況是第i類植被覆蓋度等級類型的轉入速度和轉出速度都很小,呈現平衡狀態,另一種情況是第i類植被覆蓋度等級類型的轉入速度和轉出速度都很大,該植被覆蓋度等級類型雙向轉換明顯,處于高轉出和高轉入情況下的一種平衡狀態。

1.3.4 地形因子的提取與分級 基于研究區DEM 數據提取各地形因子。采用等間距法將研究區高程分為7個等級:＜1 300 m,1 300～1 400 m,1 400～1 500 m,1 500～1 600 m,1 600～1 700 m,1 700～1 800 m,＞1 800 m。依據水土流失常規調查中的臨界坡度分級法,將研究區坡度分為6級,依次為0°～5°,5°～8°,8°～15°,15°～25°,25°～35°,＞35°。根據坡向與環境因子的關系,將研究區坡向分為5個級別,分別為陰坡(東北,北:337.5°—360°,0°—67.5°)、半陰坡(西北,東:67.5°—112.5°,292.5°—337.5°)、半陽坡(西,東南:112.5°—157.5°,247.5°—292.5°)、陽坡(南,西南:157.5°—247.5°)、平地(0°)[24]。

2 結果與分析

2.1 北洛河上游流域植被覆蓋度空間分布特征

將流域各時期植被覆蓋度的分布,依據其劃分等級,得到1990年、2000年、2010年、2019年北洛河上游流域植被覆蓋度等級分布及其特征(圖2、表1)。4個時期流域平均植被覆蓋度分別為16.82%,30.79%,47.57%,57.41%,呈持續增加趨勢(圖2)。流域植被覆蓋度在空間上呈現東南高、西北低的分布特征。1990年和2000年,中低及低植被覆蓋主要分布在西北部定邊縣域,中等及以上植被覆蓋主要分布在東南部吳起縣域。相比前兩個時期,2010年和2019 年,流域植被覆蓋東南高西北低的空間分布特征較為明顯,中高及高植被覆蓋主要分布在東南部吳起縣域,中等及以下植被覆蓋以西北部定邊縣域為主,植被覆蓋度等級在縣域上呈現出明顯的界線。

表1 北洛河上游流域4個時期不同植被覆蓋度特征Table 1 Characteristics of vegetation coverage in four periods of the upper reaches of Beiluo River watershed

圖2 1990年、2000年、2010年和2019年北洛河上游流域植被覆蓋度分布Fig.2 Distribution of vegetation coverage in the upper reaches of Beiluo River watershed in 1990,2000,2010 and 2019

1990—2019年流域植被覆蓋度等級結構變化顯著(表1),4個時期低等級(中低及低)植被覆蓋度區域面積占比整體減小(1990 年、2000 年、2010 年、2019年分別為89.85%,47.17%,13.31%,22.27%),高等級(中高及高)植被覆蓋度區域面積占比持續增加(1990年、2000年、2010年、2019年分別為0.97%,6.96%,42.17%,64.18%),而中等級植被覆蓋度區域面積占比先提高后降低,總體呈增加趨勢。由此可見,30 a間流域植被覆蓋度持續增加,以2000年以來植被覆蓋度變化最為顯著,高等級植被覆蓋度區域面積占比大幅增加,且主要分布在流域東南部吳起縣域。

2.2 北洛河上游植被覆蓋度動態變化特征

對流域4期植被覆蓋度分布圖進行差值運算,得到1990—2019年北洛河上游流域植被覆蓋度空間變化及其演變特征(圖3、表2)。根據我國退耕還林還草工程實施進展,結合研究區的實際狀況,將退耕還林還草工程在流域的實施過程劃分為探索試點期(1990—2000年)、建設期(2000—2010年)和鞏固期(2010—2019年)3 個階段。結果顯示,在探索試點期,流域植被以改善為主(改善區面積占比為78.3%,穩定區面積占比為15.58%,退化區面積占比僅為6.12%)。這一時期由于國家在前期探索的基礎上于1998年開始了退耕還林還草試點工程,流域內以吳起縣為代表的縣域短期內全面實施了封山禁牧、植樹種草等措施,使得流域植被覆蓋度整體快速提升。在建設期,流域植被持續改善(改善區面積占比為80.02%,穩定區面積占比為13.63%,退化區面積占比為6.36%)。這期間國家退耕還林還草工程在試點成功的基礎上全面啟動,持續不斷的財政投入,使得該區生態壞境改善與產業結構調整得到協同推進,流域整體植被生態質量持續向好。在鞏固期,流域植被總體仍以改善為主(改善區面積占比為61.43%),但局部地區退化嚴重(退化區面積占比為25.96%),退化植被主要分布在流域西北部。這一時期隨著退耕還林還草工程任務的改變,植被退化可能與流域自身的自然條件限制和大面積人工植被建設有關?？傮w來看,1990—2019年30 a間流域植被大幅提升(改善區面積占比為90.46%,穩定區及退化區面積占比分別為5.6%和3.95%),以強烈改善為主(面積占比為74.32%),且分布在流域東南部吳起縣域。

表2 北洛河上游流域植被覆蓋度空間變化統計Table 2 Statistics of vegetation coverage changes in the upper reaches of Beiluo River watershed

圖3 1990-2019年北洛河上游流域植被覆蓋度變化分級Fig.3 Classification of vegetation coverage changes in the upper reaches of Beiluo River watershed from 1990 to 2019

研究期間,流域各等級植被覆蓋度類型的轉移速度及狀態指數見表3,1990—2019年,轉入速度最高的等級為高覆蓋度(9.13),其次為中高覆蓋度(1.17),而轉出速度最高的等級為低覆蓋度(0.05),其次為中低覆蓋度(0.04);與此同時,中等、中高及高覆蓋度等級的狀態指數均為負值,表明這些等級的植被覆蓋度面積隨時間演替呈擴大態勢,且擴大態勢最明顯的等級為高覆蓋度;低及中低覆蓋度等級的狀態指數大于0,說明該等級下的植被覆蓋度面積隨時間演替呈縮小態勢,并以低覆蓋度等級面積的縮小態勢較為明顯。

表3 北洛河上游流域1990-2019年各等級植被覆蓋度面積轉移速度及狀態指數Table 3 Conversion rate and state index of vegetation coverage in the upper reaches of Beiluo River watershed from 1990 to 2019

2.3 北洛河上游流域植被覆蓋度的地形因子分異特征

2.3.1 北洛河上游植被覆蓋度隨高程的變化特征高程在一定程度上反映人類活動的干擾程度,并通過影響區域水熱條件,進而影響植被生長。由表4可以看出,流域92.66%的面積集中分布在1 400～1 700 m 高程帶?？傮w上,植被覆蓋度隨高程的升高呈降低趨勢。1990年,植被覆蓋度隨著高程的升高不斷降低,最高值出現在低于1 300 m 的高程帶;而在2000年、2010年、2019年,植被覆蓋度隨高程的上升呈先升高后降低的特征,最高值出現在1 300～1 500 m 的高程帶。這是因為流域內高程較低的地區,水熱條件較好,植被易于生長,而高程相對較高的區域,氣候較為干燥,植被生長條件較差,因此植被覆蓋隨高程升高而降低。但隨著城市建設用地擴張,2000年以來,低海拔區域呈現較低的植被覆蓋度。

表4 1990-2019年北洛河上游流域不同高程植被覆蓋度Table 4 Vegetation coverage at different elevations in the upper reaches of Beiluo River watershed from 1990 to 2019

2.3.2 北洛河上游流域植被覆蓋度隨坡度的變化特征 坡度通過改變物質能量流動的方向和方式來影響植被覆蓋狀況。由表5可知,流域93.18%的面積主要分布在5°～35°坡度帶。隨著坡度的升高,流域植被覆蓋度逐漸增加,最低值出現在0°～5°的坡度帶,最高值出現在高于35°的坡度帶。這主要是因為地勢較緩的地區人類活動干擾影響大,植被覆蓋度較差,相反,坡度越陡的區域,人類活動干擾受限,植被覆蓋度相對增加。從不同坡度帶植被覆蓋度變化來看,＞25°的坡度帶是植被覆蓋度增幅最為顯著的區域,1990—2019年30 a間該坡度帶植被覆蓋度增幅為48.4%～49.9%。

表5 1990-2019年北洛河上游流域不同坡度植被覆蓋度Table 5 Vegetation coverage at different slopes in the upper reaches of Beiluo River watershed from 1990 to 2019

2.3.3 北洛河上游流域植被覆蓋度隨坡向的變化特征 坡向主要通過光照影響水分及熱量條件進而改變植被的生長狀況。由表6可以看出,流域內99.63%的面積為陰坡、半陰坡、半陽坡、陽坡,且其面積占比相近。植被覆蓋度隨坡向遵循陰坡＞半陰坡＞平地＞半陽坡＞陽坡的分布規律。出現這種現象的主要原因是坡向通過影響水熱組合條件為植被生長提供了不同的生長環境,陰坡與陽坡有著不同的水熱條件。同緯度條件下,由于陰坡接受的太陽輻射總量小于陽坡,故其水分條件較好,因此植被覆蓋度隨坡向的變化呈現出一定的差異性,表現為陰坡植被覆蓋度最高,其次為半陰坡,平地和半陽坡隨后,陽坡的植被覆蓋度最低。

表6 1990-2019年北洛河上游流域不同坡向植被覆蓋度Table 6 Vegetation coverage at different aspects in the upper reaches of Beiluo River watershed from 1990 to 2019

3 討論

研究結果顯示,1990 年、2000 年、2010 年、2019年北洛河上游流域平均植被覆蓋度分別為16.82%,30.79%,47.57%,57.41%,可以看出,植被覆蓋度從退耕還林還草工程實施前(1990年)的16.82%增長至近期(2019年)的57.41%,呈持續增長趨勢,增幅為241.32%,與此同時,退耕還林還草工程實施以后高等級植被覆蓋度面積占比大幅增加,表明退耕還林還草工程的實施極大地改善了流域植被覆蓋狀況。這與郭永強[9]和趙安周[25]等的研究結果一致,其研究表明,與退耕還林還草工程實施前相比,退耕還林還草工程實施后黃土高原年均植被覆蓋度增速顯著,植被覆蓋度顯著增加的區域主要位于黃土高原丘陵溝壑區生態工程重點建設的地區。本研究區植被覆蓋度在空間上呈現東南高、西北低的分布特征,且這種分布特征在2000年以后更為突顯。究其原因,一方面,黃土高原植被覆蓋度的空間分布與降水量顯著相關,北洛河上游流域地處半干旱氣候區,多年平均降水量約410 mm[17],水分條件是制約黃土高原植被生長極為重要的影響因素[26],研究區降水量從東南向西北逐漸遞減,降水量的變化會影響土壤水分狀況,進而導致植被生長狀況發生改變,因此降水量的空間分布在一定程度上決定了研究區植被覆蓋度的空間分布。另一方面,退耕還林還草工程實施強度是影響該區植被覆蓋度空間差異的主要因素。吳起縣1998年率先開始實施封山退耕、植樹種草等政策,1999年全年一次性退耕面積達1 036.67 km2,占全縣總面積的27.35%,是全國封得最早、退得最快、退耕面積最大的縣份[27]。退耕政策反映出人類活動對土地利用的影響程度,這一時期該縣的土地利用程度綜合指數變化幅度尤為顯著[16],呈現出與周圍縣域鮮明的差異,因此2000年以后,流域東南部以吳起縣為代表的區域植被覆蓋度明顯高于西北部。

1990—2019年,流域植被覆蓋度整體明顯改善,相比于退耕還林探索試點期和建設期而言,退耕還林鞏固期,流域局部地區植被退化嚴重(退化區面積占比為25.96%),退化植被大面積分布在西北部定邊縣。這與劉逸濱等[28]的研究結果一致。導致植被退化的因素是多方面的。首先,流域東南部地勢較低,水熱條件相對較好,因此東南部植被恢復效果較好,而西北部大多為北洛河水源發源區、山高坡陡、降水量減少,溫度降低,植被恢復效果較差甚至出現退化。其次,自退耕還林還草試點工程啟動以來,持續高強度的人力物力投入很大程度上削弱了氣候因素對植被的不利影響,而在之后的鞏固期,退耕還林的主要任務是造林地養護管理及小面積補植補造工作,因此鞏固期,西北部較差的水熱條件不利于人工植被的生長發育,導致該區植被出現退化。此外,流域植被退化可能與大面積人工植被建設有關。已有研究指出,在氣候變暖的趨勢下,黃土高原大規模植被建設引起區域蒸散耗水增加,加劇了土壤干燥化程度,導致人工植被生長到一定時間開始退化[29]。因此,今后對于植被的恢復與重建需加強前期實施方案的合理性論證,如植被類型、種植密度及規模等需根據相應的區域蒸散耗水特征和土壤水分植被承載力來確定,以應對未來氣候變化對區域植被建設的威脅,從而提高植被生態系統的可持續發展。

地形通過改變生境要素影響植被的生長及演替。流域植被覆蓋度隨地形因子的變化呈現出明顯的分異特征,這與前人的研究結果相似[14-15]。值得注意的是,研究區植被覆蓋度隨著高程的升高呈降低趨勢,但自2000年以來,水熱條件相對較好的低海拔地區呈現出較低的植被覆蓋度。這是由于低海拔地區往往是城市建設用地的集中分布區,在1998年流域開始實施退耕還林還草工程以來,隨著農村人口向城鎮遷移,導致流域內城市建設用地面積呈擴張趨勢,并且主要分布在地勢較低的高程帶[17],因此低海拔區域呈現出較低的植被覆蓋度。此外,2000 年以來,15°以上的坡度帶是流域植被覆蓋度增幅明顯的區域,并以25°以上坡度帶的增幅最顯著。主要原因是退耕還林政策的實施將坡耕地轉變為林草地,以減輕水土流失,坡度作為退耕政策執行的首要標準,即25°以上的陡坡耕地應退盡退,同時也將15°～25°的坡耕地納入其中,因此在退耕還林還草工程實施以后,15°以上的坡度帶植被覆蓋度大幅增加,尤其以25°以上坡度帶的增幅最為顯著。由此可見,退耕還林工程引起的土地利用變化是流域植被覆蓋度變化的主要驅動方式,實施退耕政策使得流域陡坡耕地轉化為林草地,從而導致陡坡區植被覆蓋度增幅顯著,這與劉宇[11]和張寶慶[12]等對黃土高原植被覆蓋度變化的地形分異特征研究結果一致。研究顯示,北洛河上游流域未來植被覆蓋度仍有9.2%的提升幅度[30],由于該流域植被分區處于典型草原帶,因此,未來該區域植被恢復除了在水分條件較好的微地形植樹造林外,需重點考慮以低耗水的鄉土灌草種為主的自然恢復方式。

本研究基于多時相遙感影像,結合數字高程模型數據,從流域視角分析探討了退耕還林還草工程實施背景下黃土丘陵溝壑區流域植被覆蓋度時空變化及其地形分異特征,研究結果可為該地區植被監測與保護提供科學參考。但本文還存在一些不足之處,首先,在植被覆蓋度計算上,本研究采用NDVI值結合像元二分模型進行了研究區植被覆蓋度的估算,盡管該模型在實踐中應用廣泛,但對于模型中NDVIsoil和NDVIveg的取值大多根據NDVI值的頻率累計分布確定,缺乏對計算結果進行多源遙感數據集的互相驗證,或對不同混合像元模型估算精度的對比與評價。另外,本文未能引入氣象數據、土壤質地數據、土地利用數據及社會經濟數據等對植被覆蓋度時間變化及空間分異的主導因素進行定量分析,如何分離量化不同影響因素對植被覆蓋度變化的作用需進一步深入研究。

4 結論

(1)流域植被覆蓋度在空間上呈現東南高、西北低的分布特征。1990—2019年流域植被覆蓋度從退耕還林還草工程實施前(1990年)的16.82%增加到近期(2019年)的57.41%,呈持續增加趨勢,尤其退耕還林還草工程實施以后高等級植被覆蓋度面積占比大幅提升,1990年、2000年、2010年、2019年高等級植被覆蓋度面積占比分別為0.97%,6.96%,42.17%,64.18%。

(2)在退耕還林還草工程實施的各個時期,流域植被覆蓋度總體持續改善,西北局部地區出現退化,流域東南部較西北部改善程度顯著。研究期間流域植被覆蓋度結構明顯改善,中高及高植被覆蓋度的面積以轉入為主,中低及低植被覆蓋度的面積以轉出為主,中等及以上等級植被覆蓋度面積隨著時間演替呈擴大態勢,以高植被覆蓋度面積擴張態勢最為明顯。

(3)流域植被覆蓋度在地形上存在明顯的分異特征。植被覆蓋度隨著高程的增加呈減小趨勢。植被覆蓋度與坡度呈正相關,即坡度越陡,植被覆蓋度越大,植被覆蓋度隨坡向遵循陰坡＞半陰坡＞平地＞半陽坡＞陽坡的分布規律。2000年以來,退耕還林還草工程的實施使得流域25°以上陡坡區植被覆蓋度增幅顯著,同時低海拔區出現植被覆蓋度下降趨勢。