在陸地上，森林等綠色植被，由于葉綠素的特征，在可見光的紅色波段具有強烈的吸收作用；而又因為葉子內部構造的原因，在近紅外波段表現(xiàn)為高反射率和高透射率，吸收率很低。根據(jù)這種獨特的光譜特性，遙感科學家們提出了多種表征植被特性的指數(shù)，為研究植被的分布、長勢提供了極大的便利。

圖6a 1987-1990年平均植被指數(shù)圖

圖6b 2013-2016年平均植被指數(shù)圖

圖6c 動畫比較

基于此，我們繪制出塞罕壩研究區(qū)在1987-1990年（上）和2013-2016年（下）夏季植被指數(shù)的均值圖像，用以描述該地區(qū)植被的脈絡。如圖6所示，綠色由淺至深是植被“綠度”越來越高的過渡，其中，0.6以上的墨綠色基本為森林覆蓋地區(qū)。這種植被指數(shù)分布圖像，側重突出塞罕壩地區(qū)的植被狀態(tài)。從圖中可以看出，近幾年與20世紀80年代末相比，塞罕壩地區(qū)新增森林面積很大。

圖7 塞罕壩研究區(qū)植被變化圖

通過兩個時期植被指數(shù)數(shù)值的差異（圖7）可以更好的突出植被變化的程度和所在區(qū)域。在研究區(qū)的東部和東南部，以及塞罕壩國家森林公園的西部，植被覆蓋度和長勢明顯提高（綠色）。然而，在研究區(qū)西北部，非林場范圍的內蒙古境內部分地區(qū)，植被指數(shù)下降明顯，經過對遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的判讀，我們發(fā)現(xiàn)這一地區(qū)確實存在土地沙化程度加劇的現(xiàn)象。而研究區(qū)東北部是農田分布區(qū)，植被指數(shù)的下降是由于農作物收割導致。

年度趨勢分析

圖8 植被指數(shù)均值變化趨勢

圖9 高植被指數(shù)覆蓋變化趨勢

為了進一步研究2000年后塞罕壩地區(qū)森林的連續(xù)變化情況，我們利用MODIS數(shù)據(jù)繪制了2000年到2017年間塞罕壩研究區(qū)夏季植被指數(shù)均值的變化趨勢（圖8）。塞罕壩研究區(qū)植被指數(shù)在本世紀前4年持續(xù)增高，而后呈現(xiàn)波動增高態(tài)勢，至2017年，植被指數(shù)均值較2000年增長0.1左右。

2009年出現(xiàn)的植被指數(shù)數(shù)值陡降現(xiàn)象引起了我們的注意，考慮到森林生長對光、溫、水等條件的需求，我們查詢了塞罕壩地區(qū)的氣候資料，發(fā)現(xiàn)在2009年的森林生長季期間，塞罕壩地區(qū)降水量明顯低于其他年份，水分的缺失影響了森林的生長，導致了該年份植被指數(shù)數(shù)值明顯低于相鄰的其他年份。

由于森林的植被指數(shù)數(shù)值高于草地、濕地、耕地等其他植被，為了排除非森林植被的影響，我們把夏季植被指數(shù)均值在0.6以上的區(qū)域提取出來，分析了其面積占研究區(qū)總面積的比例變化趨勢（圖9）。從折線圖中我們可以看到和植被指數(shù)均值變化相似的趨勢，至2017年，0.6以上植被指數(shù)的比例較2000年提升30%左右。

以上兩個趨勢均可說明，塞罕壩地區(qū)森林植被質量在2000年以后仍在逐步提高，雖然增長過程中有所波動，但波動程度不高。

結語

結合我們對塞罕壩研究區(qū)上世紀七十年代、八十年末、以及2000年至今的研究，的確發(fā)現(xiàn)了塞罕壩以森林為主的植被在逐漸恢復的現(xiàn)象。從漫天黃沙到綠草如茵，從一棵樹到一片林，在塞罕壩機械林場建設者的不懈努力下，這片曾經的寶地死而復生，現(xiàn)如今已經成為了國家級自然保護區(qū)。

森林恢復的工作不是一朝一夕就能完成的，在我們研究的時間段內，每年都會發(fā)現(xiàn)新增的人工林地，這是塞罕壩機械林場建設者們辛勤勞動的結晶！不斷的努力終歸會有收獲，通過研究我們發(fā)現(xiàn)，塞罕壩森林植被的整體生態(tài)水平仍在趨好，這種趨勢不僅體現(xiàn)在森林覆蓋率的提高和森林茂密程度的提升上，同時表現(xiàn)為在應對環(huán)境變化時，森林具有更強的適應性和更高的穩(wěn)定性。

生態(tài)問題近年來已經成為國民關注的重大問題，塞罕壩的案例告訴我們，通過科學的方法和不懈的努力，一定能夠克服重重困難，在生態(tài)環(huán)境的保護、治理、修復和恢復工作中取得成功。同時，利用遙感方法進行生態(tài)學研究，具有尺度多樣、時效性強、客觀真實、成本較低等優(yōu)勢，在近年來也已成為生態(tài)變化監(jiān)測、生態(tài)價值評價與評估的重要手段。

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