近30年河北大海陀自然保護(hù)區(qū)山地草甸植被(NDVI)變化及其對(duì)氣候的響應(yīng)

宋 超,余琦殷,邢韶華,*,武占軍,李永霞,任志和,劉永勝

1 北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院,北京 100083 2 國(guó)家林業(yè)局經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究中心,北京 100714 3 河北大海陀自然保護(hù)區(qū)管理處,赤城 075599

全球氣候變暖引起了全球平均氣溫上升、降雨格局的改變,這些環(huán)境因子的變化又以不同程度不同方式影響著地上植物群落結(jié)構(gòu)、物候變化以及地表和土壤微環(huán)境[1]。植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體之一,其生長(zhǎng)狀況與其所處環(huán)境密切相關(guān),如氣候、水質(zhì)和地形等環(huán)境因子。氣候變化改變了植物的生長(zhǎng)環(huán)境,從而影響到了植被的生長(zhǎng)狀況[2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開展了大量關(guān)于植被動(dòng)態(tài)變化的研究,其研究方法主要為以下兩種：一、傳統(tǒng)野外調(diào)查與觀測(cè);二、遙感植被監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)野外調(diào)查方法有利于獲取多種植被類型的詳細(xì)生長(zhǎng)數(shù)據(jù),其研究?jī)?nèi)容較為豐富,但調(diào)查所需時(shí)間長(zhǎng)且費(fèi)力,造成經(jīng)濟(jì)成本較高,且地理范圍和時(shí)間序列有限,不同調(diào)查人員收集的數(shù)據(jù)類型和可靠性存在差異,因此傳統(tǒng)野外調(diào)查方法很難應(yīng)用于監(jiān)測(cè)大區(qū)域尺度上的植被動(dòng)態(tài)變化[3]。自20世紀(jì)70年代,衛(wèi)星遙感技術(shù)的迅速發(fā)展,為解決上述問題提供了良好的契機(jī)[3- 4]。遙感影像具有覆蓋面積大,實(shí)時(shí)性、周期性、準(zhǔn)確可靠性等優(yōu)點(diǎn),能夠從景觀尺度上來定量監(jiān)測(cè)土地利用的變化,為解決當(dāng)前資源與環(huán)境之間的問題提供了有力的技術(shù)支撐,已被廣泛應(yīng)用于大區(qū)域尺度的植被動(dòng)態(tài)變化研究中[5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)植被與氣候變化之間的關(guān)系研究較多,時(shí)間尺度為目前國(guó)際常用的時(shí)間序列,主要基于歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)數(shù)據(jù)研究不同植被類型對(duì)氣候變化的響應(yīng)[6- 7]。

草甸是以多年生、中生草本植物為主體的群落類型[8]。在草甸植被的研究中,國(guó)內(nèi)學(xué)者通常以NDVI為表征,探討草甸植被的變化趨勢(shì)及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制,以掌握不同地區(qū)草甸植被的演變趨勢(shì)[9- 11],研究區(qū)域主要在我國(guó)西部典型草原草甸分布區(qū)。河北大海陀自然保護(hù)區(qū)山地草甸與我國(guó)西部草甸地區(qū)相比每年6—8月平均降水量和平均氣溫相對(duì)較高,在這種水分和溫度相對(duì)充足的情況下,草甸植被的變化及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)如何尚沒有太多研究與報(bào)道。本研究以草甸植被的NDVI為特征指標(biāo),研究河北大海陀自然保護(hù)區(qū)山地草甸植被變化以及其對(duì)氣候變化的響應(yīng),為進(jìn)一步探討我國(guó)東部地區(qū)山地草甸植被變化其對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制提供支撐。

1 研究區(qū)域

河北大海陀國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處河北省赤城縣西南部,其地理坐標(biāo)為115°42′57″—115°57′0″E, 40°32′14″—40°41′40″N,總面積12634hm2[12],主峰為海陀山,海拔2241m[13],是河北赤城縣與北京市的分界嶺[6]。

河北大海陀自然保護(hù)區(qū)地處暖溫帶的中山地區(qū),屬于東亞大陸性季風(fēng)氣候區(qū),受地理位置影響,該區(qū)形成的地帶性植被為暖溫帶落葉闊葉林。山地草甸分布于2000m以上,主要成分為多年生雜草,主要包括薹草屬(Carex)、早熟禾屬(Poa)、罌粟屬(Papaver)、風(fēng)毛菊屬(Saussurea)、金蓮花屬(Trollius)、銀蓮花屬(Anemone)、馬先蒿屬(Pedicularis)、梅花草屬(Parnassia)等[6,14]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要包括大海陀自然保護(hù)區(qū)近30年的TM遙感影像數(shù)據(jù);赤城縣1980—2015年的氣候數(shù)據(jù),包括年平均氣溫、7月份平均氣溫、1月份平均氣溫、年降水量、6—8月平均降水量等多個(gè)氣候指標(biāo);大海陀自然保護(hù)區(qū)及周邊地區(qū)的地形數(shù)據(jù)等[6]。

自然保護(hù)區(qū)遙感影像資料從地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)中下載獲得,使用LANDSAT系列數(shù)據(jù),該系列數(shù)據(jù)每16天循環(huán)掃描一次[6]。具體選擇的遙感數(shù)據(jù)見表1。

地形數(shù)據(jù)來地理空間數(shù)據(jù)云的GDEMDEM- 30M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)[6]。

近36年的溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)均采用國(guó)家氣象局發(fā)布的數(shù)據(jù),溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)取自1980—2015年逐年的1km2柵格數(shù)據(jù)[6]。

表1 遙感數(shù)據(jù)基本信息

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 歸一化差值植被指數(shù)的計(jì)算

歸一化差值植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)是反映植被覆蓋的一個(gè)重要指數(shù),其時(shí)間序列的變化對(duì)應(yīng)著植被的生長(zhǎng)和變化[15]。NDVI是遙感估算植被覆蓋度研究中最常用的植被指數(shù),為植物生物生長(zhǎng)狀態(tài)及植被空間分布密度的最佳指示因子,與植被分布密度呈線性相關(guān),長(zhǎng)期用作監(jiān)測(cè)植被變化情況[16]。NDVI對(duì)土壤背景的變化較為敏感,檢測(cè)植被覆蓋度的幅度較寬,當(dāng)植被覆蓋度小于15%時(shí),土壤背景與植被可以區(qū)分開;當(dāng)植被覆蓋度為25%—80%時(shí),NDVI值隨植被覆蓋度的增大呈線性增加;當(dāng)植被覆蓋度大于80%時(shí),NDVI的檢測(cè)能力逐步下降[6,17]。

根據(jù)實(shí)地調(diào)查結(jié)果,草甸主要位于大海陀自然保護(hù)區(qū)海拔2000m以上的地區(qū),通過GDEMDEM- 30M 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)提取該范圍矢量文件,并裁剪計(jì)算平均NDVI值[6]。

(1)

式中,R指紅色波段,NIR指紅外波段,其中在Landsat4- 5 TM分別為Band3、Band4;在Landsat 8 OLI_TRIS分別為Band4、Band5。由于季節(jié)對(duì)NDVI指數(shù)的影響,各年度選用相同的月份用于NDVI指數(shù)計(jì)算,根據(jù)遙感影像云量、草甸長(zhǎng)勢(shì)各月份間長(zhǎng)勢(shì)情況,選取8月底至9月下旬的遙感數(shù)據(jù),共計(jì)12a[6]。

統(tǒng)計(jì)大海陀自然保護(hù)區(qū)海拔2000m以上地區(qū)的平均NDVI值,采用Office Excel與SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,然后利用滑動(dòng)平均法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到NDVI值的變化趨勢(shì)。NDVI取值范圍為-1—1,其中NDVI≤0說明無(wú)植被覆蓋,NDVI>0時(shí)有植被覆蓋,且值越大,植被覆蓋度越高,植被生長(zhǎng)狀況越好[6]。

2.2.2 氣候變化數(shù)據(jù)整理與分析

運(yùn)用ArcGIS將收集到的溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面數(shù)據(jù),采用Office Excel與SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單年區(qū)域加權(quán)平均和多年滑動(dòng)平均處理,得出溫度和降水量的變化趨勢(shì);運(yùn)用基于秩的非參數(shù)Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法(以下簡(jiǎn)稱M-K檢驗(yàn)法)計(jì)算溫度和降水量變化趨勢(shì)是否明顯。

(1)滑動(dòng)平均法

滑動(dòng)平均法能夠精確地表示測(cè)量結(jié)果,抑制隨機(jī)誤差產(chǎn)生的影響?；瑒?dòng)平均法即是對(duì)非平穩(wěn)的數(shù)據(jù),在適當(dāng)?shù)男^(qū)間上視為接近平穩(wěn),從而計(jì)算局部的平均,以減小隨機(jī)起伏誤差,以此類推,沿全長(zhǎng)N個(gè)數(shù)據(jù)逐一在小區(qū)間上進(jìn)行不斷的局部平局,即可得出較平滑的結(jié)果[18]?；瑒?dòng)平均法常被用于氣候數(shù)據(jù)的分析,根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)[19- 20],本文選取5年滑動(dòng)平均法[6]。

滑動(dòng)平均法為沿全長(zhǎng)N個(gè)數(shù)據(jù),不斷逐一滑動(dòng)取m個(gè)相鄰數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算,得出平滑數(shù)據(jù),其一般算式為：

(2)

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法一元線性方程定量描述氣候因子的回歸變化趨勢(shì),即以年代為時(shí)間因子,計(jì)算保護(hù)區(qū)的年均溫、1月平均氣溫、7月平均氣溫、年降水量、6—8月平均降水量的滑動(dòng)平均數(shù)據(jù)的線性趨勢(shì)。以年份為自變量,要素(氣溫、降水量)分別為因變量,建立一元回歸方程對(duì)要素和年份數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析,計(jì)算直線的擬合斜率b和相關(guān)系數(shù)R值。用xi為第i年要素(氣溫、降水量),用Ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,建立一元線性回歸模型：

xi=a+bti(i=1,2,…,n)

(3)

(4)

(5)

式中,a為截距,b為斜率(變化趨勢(shì)),a和b運(yùn)用最小二乘法估計(jì)。當(dāng)斜率b>0時(shí),說明該要素變化隨年度呈上升趨勢(shì);若b<0時(shí),說明該要素變化隨年度呈下降趨勢(shì)[6]。

(2)M-K檢驗(yàn)法

該方法常用于水質(zhì)、徑流量、溫度、降水等時(shí)間序列變化趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn),主要是通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)量τ,方差σt2和標(biāo)準(zhǔn)化變量M,來判斷序列趨勢(shì)是否顯著[21- 24]：

(6)

(7)

(8)

式中,S為序列中數(shù)值間i1.96,說明變化顯著;當(dāng)取α=0.01的顯著水平時(shí),若|M|>2.58,說明變化極顯著;M值為正,表明具有上升或增加趨勢(shì),M值為負(fù),則意味著下降或減少的趨勢(shì)[6]。

2.2.3 影響草甸變化的因素分析

地理要素之間做相關(guān)分析主要目的是揭示各要素之間的密切程度,而這種密切程度的測(cè)定,則要通過計(jì)算它們之間的相關(guān)系數(shù)并檢驗(yàn)來進(jìn)行[6]。

(1)相關(guān)性分析

相關(guān)分析是考量?jī)蓚€(gè)連續(xù)變量之間的相關(guān)關(guān)系,實(shí)際對(duì)任何類型的變量,都可以運(yùn)用相關(guān)的指標(biāo)分析兩者之間的相關(guān)關(guān)系,它能以數(shù)字方式準(zhǔn)確地描述變量間的線性相關(guān)程度[6]。

Spearman秩相關(guān)系數(shù)是基于各因子間秩的大小,屬于非參數(shù)檢驗(yàn),其表達(dá)式為：

(9)

式中,rs(i,j)為Spearman秩相關(guān)系數(shù);n為因子總年數(shù);dk=(xik-xjk),xik和xjk分別為因子i和因子j在k年份中的重要值[6]。

(2)偏相關(guān)分析

偏相關(guān)系數(shù)是在對(duì)其他變量影響進(jìn)行控制的條件下,衡量多個(gè)變量中某兩個(gè)變量之間的線性相關(guān)程度的指標(biāo)。通過偏相關(guān)系數(shù)與相關(guān)系數(shù)的比較,來確定兩個(gè)變量之間的內(nèi)在線性聯(lián)系會(huì)更真實(shí)、更可靠[25]。偏相關(guān)分析的計(jì)算方法是：先計(jì)算3個(gè)因子間的相關(guān)系數(shù),然后通過3個(gè)簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)來計(jì)算偏相關(guān)系數(shù)。其公式為：

(10)

式中，rij(k)就是在控制了k因子影響所計(jì)算的因子i和因子j之間的偏相關(guān)系數(shù);rij、rik、rjk分別是i、j、k3個(gè)因子之間的兩兩簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)[6]。

3 結(jié)果分析

3.1 草甸植被NDVI變化

圖1 大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸NDVI指數(shù)Fig.1 The NDVI index of Dahaituo Nature Reserve meadow

討論NDVI變化特征時(shí),生長(zhǎng)值的峰值作為常用的特征量之一,能很好地反映植被生長(zhǎng)發(fā)育程度和未來發(fā)展趨勢(shì)等[26],故選取8月底至9月下旬植被生長(zhǎng)狀況較好時(shí)段的遙感影像進(jìn)行分析[6](表1)。

由大海陀自然保護(hù)區(qū)1987—2015年間選取的12年的草甸植被NDVI指數(shù)變化趨勢(shì)圖(圖1)可以看出,草甸植被NDVI在1987—2004年呈現(xiàn)小幅持續(xù)增加的趨勢(shì),在2004—2015年間呈下降趨勢(shì),NDVI值在2004年達(dá)到最高值0.58,隨后逐漸下降,在2013年達(dá)到了最低值0.23[6]。

3.2 區(qū)域氣候變化

3.2.1 降水量變化

為了獲取研究期(1980—2015年)內(nèi)大海陀自然保護(hù)區(qū)的降水量變化,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算了該時(shí)期的年降水量及6—8月平均降水量,結(jié)果如圖2、圖3所示[6]。

圖2 1980—2015年大海陀自然保護(hù)區(qū)6—8月平均降水量變化趨勢(shì)Fig.2 The change trend of average precipitation in June to August in Dahaituo Nature Reserve meadow during 1980 to 2015

圖3 1980—2015年大海陀自然保護(hù)區(qū)年降水量變化趨勢(shì)Fig.3 The change trend of annual precipitation in Dahaituo Nature Reserve meadow during 1980 to 2015

從圖2、圖3中可以看出,大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸區(qū)域近36年的年降水量變化整體表現(xiàn)為波動(dòng)循環(huán)的趨勢(shì),且總體略有上升,其間伴隨有小幅波動(dòng)。其中年降水量2007年最低,為619.48mm;2000年最高,達(dá)1356.35mm;6—8月平均降水量2007年最低,為102.46mm;1997年最高,達(dá)230.79mm[6]。

從年代變化來看,1980—1991年降水量平均為915.04mm,1992—2003年降水量平均為950.92mm,2004—2015年降水量平均為912.42mm,長(zhǎng)期變化的趨勢(shì)并不明顯[6]。

經(jīng)M-K檢驗(yàn)法檢驗(yàn),M(年降水量)=0.74<1.94,M(6—8月平均降水量)=1.20<1.94,均未達(dá)到顯著水平,也說明了大海陀自然保護(hù)區(qū)年降水量和6—8月平均降水量在近36年的時(shí)間序列上變化不顯著[6]。

3.2.2 氣溫變化

(1)年均溫變化趨勢(shì)

1980—2015年大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸氣溫變化趨勢(shì)如圖4所示。近36年該地區(qū)的平均氣溫為6.47℃,年平均增溫速率為0.55℃/10a。從年代變化來看,1980—1991年均溫為5.92℃,1992—2003年均溫為6.14℃,2004—2015年均溫為7.34℃;其中雖然在1980—1991年間有階段性下降的趨勢(shì),但從總體來看仍呈階段性上升的趨勢(shì),期間的最高年均溫為7.95℃,出現(xiàn)在2007年;最低年均溫為5.02℃,出現(xiàn)在1980年[6]。

經(jīng)M-K檢驗(yàn)法檢驗(yàn),M(年均溫)=4.54>2.58,到達(dá)了極顯著水平(P<0.01),說明了該地區(qū)的氣溫上升趨勢(shì)極顯著,與全球變暖的趨勢(shì)較為一致[6]。

圖4 1980—2015年大海陀自然保護(hù)區(qū)年均溫變化趨勢(shì)Fig.4 The change trend of average annual temperature in Dahaituo Nature Reserve meadow during 1980 to 2015

(2) 1月、7月平均氣溫變化趨勢(shì)

圖5、圖6為大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸1月、7月的平均氣溫變化趨勢(shì)。該地區(qū)1月、7月的月平均氣溫均呈現(xiàn)出了上升的趨勢(shì),1月平均氣溫的上升趨勢(shì)明顯高于7月平均氣溫的上升趨勢(shì),1月的氣溫增溫速率為0.76℃/10a;7月氣溫增溫速率為0.27℃/10a[6]。

經(jīng)M-K檢驗(yàn)法檢驗(yàn),M(1月均溫)=2.10>1.94,M(7月均溫)=0.65<1.94,其中1月平均氣溫的變化到達(dá)了顯著水平(P<0.05),說明了該地區(qū)的氣溫上升趨勢(shì)主要由以1月為主的冬季升高而引起[6]。

圖5 1980—2015年大海陀自然保護(hù)區(qū)1月份平均氣溫變化趨勢(shì)Fig.5 The change trend of average temperature in January in Dahaituo Nature Reserve meadow during 1980 to 2015

圖6 1980—2015年大海陀自然保護(hù)區(qū)7月份平均氣溫變化趨勢(shì)Fig.6 The change trend of average temperature in July in Dahaituo Nature Reserve meadow during 1980 to 2015

3.3 草甸植被NDVI與氣候變化的關(guān)系

3.3.1 草甸植被NDVI與氣候變化的相關(guān)分析

分別將草甸植被NDVI值與降水量、溫度等環(huán)境因子作相關(guān)分析,結(jié)果見表2。

表2 草甸植被NDVI與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

*P<0.05;**P<0.01

在Spearman秩相關(guān)分析中可以看出,草甸植被NDVI與溫度均呈負(fù)相關(guān),且與年均溫及1月均溫達(dá)到了顯著相關(guān)水平(P<0.05);且相比之下,1月均溫的顯著性指數(shù)達(dá)到了-0.769。說明當(dāng)年的年均溫越低,草甸植被NDVI指數(shù)越高,草甸植被生長(zhǎng)狀況越好,且主要受1月均溫的影響,受7月均溫的影響較小[6]。

草甸植被NDVI與年降水量、6—8月平均降水量均呈正相關(guān),但均不顯著。

3.3.2 草甸植被NDVI與氣候變化的偏相關(guān)分析

分別將代表草甸植被NDVI與降水量、年均溫等環(huán)境因子的變化作偏相關(guān)分析,分別控制變量年均溫和年降水量,對(duì)草甸植被NDVI變化進(jìn)行分析(表3),可以看出,草甸植被NDVI與年均溫的偏相關(guān)系數(shù)為-0.738,通過P<0.01的顯著性水平檢驗(yàn),且負(fù)相關(guān)程度大于未作偏相關(guān)分析的相關(guān)系數(shù),說明排除了年降水量影響后,年均溫與草甸植被NDVI的相關(guān)程度更加明顯;草甸植被NDVI與年降水量變化的偏相關(guān)系數(shù)為-0.249,未通過顯著性水平檢驗(yàn),說明草甸植被NDVI與同期降水量屬于不顯著的負(fù)相關(guān)[6]。

表3 草甸植被NDVI與環(huán)境因子偏相關(guān)分析

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸植被NDVI值呈先上升后下降趨勢(shì),在2004年達(dá)到最高值0.58,在2013年降到最低值0.23。

(2)大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸區(qū)域的降水量、6—8月平均降水量呈波動(dòng)循壞趨勢(shì),總體略有上升,但均未達(dá)到顯著水平。該地區(qū)年均降水量為915.04mm,在2000年年降水量達(dá)到最高值1356.35mm,在2007年年降水量降到最低值201.46mm。

通過Spearman秩相關(guān)分析,草甸植被NDVI與年降水量、6—8月平均降水量呈正相關(guān),但均不顯著。通過偏相關(guān)分析,草甸植被NDVI與年降水量變化的偏相關(guān)系數(shù)為-0.249,未通過顯著性檢驗(yàn),為不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

(3)大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸區(qū)域的年均溫、1月平均氣溫、7月平均氣溫均呈上升趨勢(shì),其中年均溫達(dá)到極顯著水平,1月平均氣溫達(dá)到顯著水平。該地區(qū)年均溫為6.47℃,在2007年,年均溫達(dá)到最高值7.95℃,在1980年年均溫達(dá)到最低值5.02℃。

通過Spearman秩相關(guān)分析,草甸植被NDVI與溫度均呈負(fù)相關(guān),且與年均溫及1月平均氣溫為顯著負(fù)相關(guān)。說明當(dāng)年的年均溫越低,草甸植被NDVI指數(shù)越高,草甸植被生長(zhǎng)狀況越好,且主要受1月均溫的影響,受7月均溫的影響較小。通過偏相關(guān)分析,草甸植被NDVI與年均溫的偏相關(guān)系數(shù)為-0.738,通過顯著性檢驗(yàn),說明排除了年降水量影響后,年均溫與草甸植被NDVI的相關(guān)程度更加明顯。

4.2 討論

在山地自然生態(tài)系統(tǒng)中,地形因子能影響溫度和降水的再分配,一般而言,隨著海拔高度的上升,氣溫逐漸降低,降水量和相對(duì)濕度呈增加趨勢(shì)。植被生長(zhǎng)在低海拔地區(qū)主要受到水分條件的限制,降水量的增加將促進(jìn)植被的生長(zhǎng),在高海拔區(qū)域,植被生長(zhǎng)會(huì)受到熱量條件的限制,溫度上升,或者溫度上升和降水量增加共同改善了植被的生長(zhǎng)條件,有利于植被生長(zhǎng)[27- 28]。根據(jù)以上研究中對(duì)草甸所在區(qū)域海拔的劃分,本研究中大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸分布區(qū)屬于低海拔地區(qū),近30年來,降水沒有顯著變化,草甸植被NDVI與年降水量也沒有顯著的相關(guān)性,但卻與年均溫表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性,在降水量不變的情況下,僅溫度升高,反而對(duì)草甸植被的生長(zhǎng)具有抑制作用,即年均溫升高,NDVI指數(shù)降低。有學(xué)者在對(duì)我國(guó)東北多年凍土區(qū)植被 NDVI的研究后認(rèn)為,伴隨著氣溫的顯著升高和降水量下降,植被 NDVI 顯著下降,降水量是影響植被 NDVI 的主要因子[15],這與本研究得出的結(jié)果類似[6]。

姚玉璧等人在對(duì)甘肅瑪曲縣亞高山草甸研究后,發(fā)現(xiàn)山地草甸類草地植被從返青到分蘗期,氣溫對(duì)草地牧草產(chǎn)量形成正效應(yīng),拔節(jié)到抽穗期牧草產(chǎn)量對(duì)溫度變化敏感,開花到籽實(shí)成熟期,熱量對(duì)牧草產(chǎn)量的影響由正效應(yīng)轉(zhuǎn)向負(fù)效應(yīng),在籽實(shí)成熟期牧草產(chǎn)量形成對(duì)氣溫變化進(jìn)入第二個(gè)敏感期;除籽實(shí)成熟期降水量對(duì)牧草產(chǎn)量形成為負(fù)相關(guān)外,其余時(shí)段降水量對(duì)牧草產(chǎn)量形成均為正效應(yīng)[29],本研究選取8月底至9月下旬草甸遙感影像資料,根據(jù)姚玉璧的草甸植被生長(zhǎng)期分類,大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸在8月底至9月下旬為籽實(shí)期至黃枯期,溫度對(duì)牧草產(chǎn)量影響為負(fù)效應(yīng),與本研究得出的結(jié)論一致[6]。

在對(duì)我國(guó)東部草甸所在地區(qū)的植被覆蓋變化研究中,張建亮等人對(duì)長(zhǎng)白山地區(qū)的的研究中采用了7—8月份NDVI,發(fā)現(xiàn)植被變化受氣溫的影響程度均強(qiáng)于降雨,溫度的波動(dòng)對(duì)植被的影響更為敏感[30- 31]。黃曉霞等人對(duì)小五臺(tái)亞高山草甸的研究中,從景觀格局的角度研究發(fā)現(xiàn),制約草甸群落分布的最為重要的條件是熱量狀況,其次是水分條件的影響[32]。這些與本研究得出的結(jié)論一致。

大海陀自然保護(hù)區(qū)草甸的植被變化除了受降雨量和溫度等氣象因子影響外,與旅游活動(dòng)等人為因素有一定關(guān)系。隨著當(dāng)?shù)卣畬?duì)保護(hù)區(qū)的保護(hù)力度加大,草甸植被逐步改善,大海陀自然保護(hù)區(qū)于2003年被評(píng)為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。同時(shí),當(dāng)?shù)卣哟罅吮Ｗo(hù)區(qū)的投資開發(fā)力度,大海陀逐漸成為北京周邊旅游的熱門地區(qū)之一,草甸成為游人活動(dòng)的集中區(qū)域[33]。但由于地處相對(duì)偏僻,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后,對(duì)旅游的管理落后,缺乏科學(xué)規(guī)劃和專業(yè)人員,可能成為導(dǎo)致草甸植被生長(zhǎng)狀況出現(xiàn)逐步下降的因素之一。

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