2000—2017年祁連山植被動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測

(蘭州交通大學(xué) 測繪與地理信息學(xué)院，蘭州 730700)

0 引言

植被作為生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分及狀態(tài)指示因子[1]，對(duì)大氣系統(tǒng)和土壤系統(tǒng)的能量傳輸有著極其重要的作用[2]。植被指數(shù)NDVI(normalized difference vegetation index)能準(zhǔn)確反映植被覆蓋密度和長勢(shì)，揭示地表植被覆蓋的空間格局和異質(zhì)性，在植被生產(chǎn)力監(jiān)測、旱情監(jiān)測、荒漠化監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等全球和區(qū)域尺度上被廣泛應(yīng)用[3-4]。陸地生態(tài)系統(tǒng)中決定植被類型及其分布狀態(tài)的主要驅(qū)動(dòng)因子是氣候因子，同時(shí)植被也能指示和反映區(qū)域氣候特征[5]。由NDVI所反映出的植被覆蓋變化存在明顯的區(qū)域差異，與氣候因子關(guān)系的空間異質(zhì)性較強(qiáng)，尤其是溫度因子與降水因子，一定時(shí)間尺度內(nèi)植被生長和區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化勢(shì)必會(huì)受到氣候因子突變的影響[2]，除氣候因子外，人類活動(dòng)也是影響局部植被變化的主要因素[6]。祁連山作為青藏高原與西北內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)的分界線，也是河西走廊地區(qū)重要的生態(tài)保護(hù)屏障和主要的水資源涵養(yǎng)地[7-8]。祁連山植被變化不僅影響著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也對(duì)中國西部生態(tài)安全有著及其重要的影響[5]。因此，對(duì)祁連山植被變化進(jìn)行研究至關(guān)重要。

已有大量學(xué)者對(duì)祁連山植被變化進(jìn)行了研究，如陳京華等利用1982—2006年的GIMMS NDVI數(shù)據(jù)對(duì)祁連山植被覆蓋的時(shí)空變化研究，發(fā)現(xiàn)25年間該區(qū)植被整體呈增加趨勢(shì)，增加區(qū)域主要在中西部[4]；戴聲配等利用了1999—2007年的SPOTGT-NDVI數(shù)據(jù)對(duì)祁連山植被時(shí)空變化進(jìn)行了研究，分析得到1999年以來祁連山植被增速為1.1%/10 a，植被減少地區(qū)主要分布在河流河谷以及青海湖周邊[5]；徐浩杰等利用2000—2012年MODIS NDVI數(shù)據(jù)研究得出氣溫和降水是影響祁連山植被生長的主要因子[9]；賈文雄等利用1982—1999年的GIMMS NDVI數(shù)據(jù)和2000—2014年的MODIS NDVI(250 m)數(shù)據(jù)研究得出NDVI對(duì)氣溫和降水存在一定的滯后性響應(yīng)[10]。以上分析可以看出，目前針對(duì)祁連山植被的研究大多基于GIMMS NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，分辨率較粗；同時(shí)對(duì)該區(qū)近期植被時(shí)空變化特征的了解欠缺，尤其近3年(2015—2017年)來祁連山植被變化差異明顯。因此，本文基于2000—2017年空間分辨率為250 m的MODIS NDVI數(shù)據(jù)，探討了近18年來祁連山植被生長季及春夏秋季空間分布特征及變化趨勢(shì)，同時(shí)結(jié)合同期主要?dú)夂蛞財(cái)?shù)據(jù)，對(duì)祁連山植被對(duì)氣候變化的響應(yīng)及滯后性進(jìn)行深入分析研究，以便全面了解近年來研究區(qū)植被氣候因子的響應(yīng)；并深入詳細(xì)地對(duì)2015—2017年間祁連山植被變化及影響因子進(jìn)行詳細(xì)研究，為祁連山區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對(duì)氣候變化決策提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

祁連山位于西北內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)，是黃土、蒙新、青藏三大高原的分界線[11]。東起烏鞘嶺，西至當(dāng)金山口與阿爾金山相連，山勢(shì)由東向西降低，由多條西北—東南走向的山脈和寬谷組成，全長約1 000 km，寬300 km[12]。祁連山區(qū)為典型的高原大陸性氣候，自然條件復(fù)雜，東西水熱條件差異較大[13]，年均溫0.6 ℃，降水從東向西遞減，山區(qū)降水量在400～700 mm[11]。祁連山區(qū)水系發(fā)達(dá)，河流多為冰川補(bǔ)給，主要河流有黨河、疏勒河、北大河、黑河、石羊河、大通河和湟水[9]。植被分布因受到東南季風(fēng)及水熱條件再分配和地勢(shì)格局等的共同作用而呈現(xiàn)出獨(dú)特的垂直地帶性特征，海拔由低到高分布有半荒漠草原、山地荒漠化草原、山地森林草原、高山灌叢草甸、高寒草甸和高寒稀疏草甸[14](圖1)。

圖1 祁連山區(qū)位及氣象站點(diǎn)分布

2 數(shù)據(jù)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

本文采用的植被數(shù)據(jù)來源于美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)提供的2000—2017年，時(shí)間分辨率為16 d，空間分辨率為250 m的MOD13Q1數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以在NASA網(wǎng)站(https：//ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov)下載。利用MRT工具對(duì)下載的MODIS NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，投影轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，然后應(yīng)用ArcMap軟件對(duì)預(yù)處理后的遙感影像進(jìn)行裁剪，并將每月的數(shù)據(jù)采用最大值合成法(maximum value composite，MVC)進(jìn)行最大值合成，以便消除云層、大氣和太陽高度角等的干擾[15]。得到的月最大NDVImax代表相應(yīng)各月的NDVI。一般將NDVI在0.1以上的區(qū)域認(rèn)為是植被覆蓋區(qū)。因此裁剪去除了NDVI<0.1的裸土、沙漠、戈壁、水體、冰雪等無植被覆蓋區(qū)[16]。

采用的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)的月均溫?cái)?shù)據(jù)和月降水量數(shù)據(jù)，涵蓋了整個(gè)祁連山區(qū)及周邊地區(qū)的16個(gè)氣象站點(diǎn)。將氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用多元回歸加殘差法獲得與NDVImax數(shù)據(jù)投影一致的250 m分辨率柵格數(shù)據(jù)[17]。

植被覆蓋類型數(shù)據(jù)為空間分辨率500 m的2013年MOD12Q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品，重采樣為250 m(https：//lpdaac.usgs.gov/)。應(yīng)用MRT軟件進(jìn)行拼接、投影轉(zhuǎn)換等，然后根據(jù)IGBP全球植被分類方案劃分研究區(qū)植被類型[3]。

2.2 研究方法

1)均值法。通過植被每年生長季(4—10月)累計(jì)平均值來反映18年來祁連山生長季植被覆蓋的總體特征。其公式為：

(1)

此外，以同樣的方法求取了2000—2017年間祁連山地區(qū)年平均NDVImax和月平均NDVImax，以此來反映祁連山植被覆蓋在年時(shí)間尺度和季節(jié)時(shí)間尺度上的變化特征。

2)線性趨勢(shì)法。本文采用線性趨勢(shì)法來模擬18年間祁連山植被覆蓋變化趨勢(shì)，其中變化率θslope的計(jì)算公式為：

(2)

式中：n為監(jiān)測時(shí)段的累計(jì)年數(shù)；NDVImaxi為第i年的NDVImax；θslope是變化率。θslope>0說明NDVImax在n年間的變化為增加趨勢(shì)，反之，即θslope<0則代表NDVImax呈退化趨勢(shì)[18]。在確定植被變化趨勢(shì)的顯著性水平時(shí)采用F檢驗(yàn)法，并根據(jù)趨勢(shì)線斜率的變化范圍，定義了極顯著改善(θslope>0，p<0.01)，顯著改善(θslope>0，0.010.05)，顯著退化(θslope<0，0.01

3)相關(guān)性分析。采用相關(guān)性分析法研究NDVImax與氣候因子之間的關(guān)系，主要研究NDVImax與氣溫、降水的相關(guān)程度，相關(guān)系數(shù)取值在[-1，1]之間，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值越大，說明植被變化與氣候因子之間的相關(guān)性越高，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值越低，則二者間相關(guān)性越低[16]。相關(guān)性計(jì)算公式為：

(3)

3 結(jié)果與分析

3.1 祁連山植被NDVImax時(shí)間序列

通過統(tǒng)計(jì)2000—2017年祁連山植被NDVImax值，得到祁連山18年來生長季和不同季節(jié)植被NDVImax時(shí)間序列的變化趨勢(shì)。分別是祁連山春季(4—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—10月)及生長季(4—10月)平均NDVImax自2000—2017年的變化情況(圖2)。從圖中可以看出，祁連山生長季、春季、夏季、秋季的植被NDVImax變化率分別是0.908×10-3、1.78×10-3、1.4×10-3、-0.696×10-3。發(fā)現(xiàn)春夏兩季植被NDVImax改善顯著，變化率較大；秋季為輕微退化趨勢(shì)；整個(gè)祁連山生長季植被整體呈增長趨勢(shì)。

圖2 祁連山生長季及各季節(jié)植被NDVImax的年際變化趨勢(shì)

2000—2017年祁連山生長季植被NDVImax均值呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)，分別在2000年和2017年有最小值和最大值。2000—2005年間NDVImax有較強(qiáng)的上升趨勢(shì)；2005—2008，2012—2016年NDVImax呈下降趨勢(shì)，且在2008年達(dá)到最小值；2008—2012年，2016—2017年呈波動(dòng)性增加趨勢(shì)，2017年祁連山區(qū)植被NDVImax達(dá)到最大。春季祁連山植被在2000—2017年總體呈增加趨勢(shì)，增加幅度較小，春季NDVImax在2000—2004年間顯著增大(R2=0.675)；2004—2015年12間春季NDVImax值變化不明顯，在0.265上下輕微波動(dòng)。夏季NDVImax呈顯著增加趨勢(shì)，增加速率為1.4×10-3，在2008年和2017年分別有最小值和最大值，2005—2008年間夏季植被NDVImax整體顯著下降(R2=0.841)，在2008年達(dá)到最小值。祁連山植被在秋季呈輕微退化趨勢(shì)，NDVImax分別在2011年和2001年有最小值和最大值，秋季植被NDVImax在2000—2004年間顯著下降，變化率為5.7×10-3(R2=0.3 598)，2004—2017年間呈輕微退化趨勢(shì)。

3.2 祁連山植被生長季年均NDVImax空間分布特征

多年平均的NDVImax能夠表征祁連山植被的整體狀況，根據(jù)NDVImax數(shù)據(jù)分析了2000—2017年4—10月平均植被的空間分布(圖3)。可以看出，祁連山植被分布呈現(xiàn)出明顯的空間差異，總體上呈從東向西逐漸減少的趨勢(shì)。高植被覆蓋區(qū)主要集中在東部的烏鞘嶺、達(dá)坂山、拉脊山、冷龍嶺、青海南山等典型草原覆蓋區(qū)，NDVImax值在0.5～0.7之間，區(qū)域占總面積的17%；中部的走廊南山、托來山、大通山、及青海湖的西北部，植被覆蓋次之，植被NDVImax值介于0.3～0.5之間，植被類型以高山植被和典型草原植被為主；草原和荒漠過渡區(qū)NDVIMmax值較小，其值介于0.2～0.3之間；西北部的大雪山、疏勒南山、黨河南山等地區(qū)主要土地覆蓋以沙漠、裸巖、冰川、湖泊為主，植被覆蓋度最小，NDVImax值小于0.2。祁連山主要植被類型以草原，草甸為主，受降水影響較大，祁連山中部和西部常年盛行西風(fēng)，東部則受到海洋季風(fēng)的影響，東部和西部水汽來源不同造成了祁連山區(qū)降水量自西向東遞增的趨勢(shì)[20]，從而造成祁連山區(qū)植被分布呈東多西少的格局。

圖3 祁連山植被生長季NDVImax的空間分布特征

3.3 祁連山植被NDVImax空間變化特征

通過斜率分析法來研究2000—2017年間祁連山生長季及春、夏、秋季植被NDVImax的空間變化趨勢(shì)，圖4分別為生長季及春、夏、秋季平均NDVImax變化趨勢(shì)的空間分布圖，各季節(jié)變化趨勢(shì)空間分布具有一致性，但在不同季節(jié)個(gè)別區(qū)域又具有一定的差異性。整個(gè)祁連山區(qū)植被在2000—2017年18年間植被覆蓋整體呈向好的趨勢(shì)，尤其是是在祁連山西部地區(qū)植被顯著改善。生長季和夏季植被NDVImax變化趨勢(shì)空間分布相似，改善區(qū)域主要集中在祁連山西部，而顯著退化區(qū)域在中部和東部地區(qū)有零星分布，其余大部分區(qū)域都處于植被NDVImax變化不顯著的穩(wěn)定狀態(tài)。夏季退化面積略小于整個(gè)生長季退化面積，且夏季改善面積最大。生長季和夏季改善面積分別占總面積的40.04%和41.93%，退化面積分別占總面積的3.95%和3.19%。春季退化面積最大，占總面積的5.54%，祁連中部和西部的托勒、托來南山、冷龍嶺、大通河及青海湖東部地區(qū)植被退化極為顯著。秋季祁連山植被改善面積次于生長季高于春季、秋季植被改善面積為35 412 km2，占總面積的24.35%，在空間分布上與春夏兩季均有顯著差異，在春夏兩季退化顯著的西寧盆地在秋季植被得到極顯著改善。秋季祁連山植被退化面積較小，占總面積的2.6%，秋季極顯著退化面積為635 km2，占總面積的0.44%，主要以青海湖東北部、達(dá)坂山、拉脊山西部等平原河谷地區(qū)為主。

圖4 祁連山各季節(jié)植被NDVImax年際變化趨勢(shì)的空間分布

3.4 典型年份植被NDVImax變化分析

通過2000—2017年祁連山生長季NDVImax時(shí)間序列分析得出，祁連山植被NDVImax在2015—2017年間年際變化顯著，呈顯著的波動(dòng)性上升趨勢(shì)，2016年植被明顯減少，在2017年時(shí)有所恢復(fù)，且達(dá)到了較高植被覆蓋水平(圖5)。統(tǒng)計(jì)顯示2016—2017年間NDVImax值在0.5以下的變化并不顯著，主要新增植被區(qū)域NDVImax值多在0.5以上，2016年與2017年NDVImax在0.5以上的區(qū)域分別占有植被區(qū)總面積的14.18%和22.38%，差異顯著。通過疊加分析可以看出，NDVImax在0.5以上的新增區(qū)域主要集中祁連山中部青海湖周圍的布哈河流域、托來南山及東部西寧盆地等區(qū)域。而新增的高植被區(qū)域(NDVImax>0.7)主要集中在西部的大通河流域、烏鞘嶺及祁連山北部的部分區(qū)域。通常將NDVImax>0.7的區(qū)域視為全植被覆蓋或高植被覆蓋區(qū)，高植被區(qū)顯著增加更能代表小范圍植被在一定時(shí)間內(nèi)的變化特征(圖6)。

圖5 祁連山2016、2017年植被NDVImax空間分布特征

圖6 2016、2017年植被NDVImax>0.5區(qū)域?qū)Ρ?/p>

4 討論

4.1 祁連山植被對(duì)氣候因子的響應(yīng)

祁連山18年間NDVImax與降水的年際變化趨勢(shì)具有較好的一致性。除2007、2015、2016年降水與NDVImax增減趨勢(shì)相反外，其余年份均具有增減同步性。原因可能是祁連山主要的植被覆蓋類型為草地和耕地，對(duì)降水極為敏感，降水是祁連山植被生長的主要限制因子，植被的生長狀況變化是對(duì)降水變化的敏感響應(yīng)，并且祁連山植被長勢(shì)對(duì)降水因子的滯后效應(yīng)并不明顯且滯后時(shí)間短[21]。除2005、2009、2017年外，其余年份的NDVImax與氣溫變化增減趨勢(shì)相反，NDVImax最大值和最小值出現(xiàn)的時(shí)間滯后于氣溫最大值、最小值出現(xiàn)的的時(shí)間，祁連山植被相對(duì)氣溫的變化存一定的滯后期(圖7)。

圖7 祁連山生長季植被NDVImax與溫度降水的年際關(guān)系

春季氣溫與NDVImax存在一定的滯后性，而春季降水的年際變化與NDVImax的年際變化除2006、2007、2010、2016年呈現(xiàn)相反的增減趨勢(shì)，其余年份的變化趨勢(shì)均有同步性。夏季氣溫和降水變化和植被NDVImax變化同步性較強(qiáng)，夏季降水和氣溫的增長對(duì)植被的生長起主要作用。秋季氣溫與NDVImax年際變化2001、2006、2008，2010、2012、2013、2016年外，其余年份增減趨勢(shì)均一致；在2001、2002、2004、2007、2009、2012年秋季降水的變化與NDVImax的變化趨勢(shì)相反，隨著降水的增加，NDVImax反而減少，秋季植被生長對(duì)氣溫變化較為敏感，而對(duì)降水的響應(yīng)關(guān)系存在一定的滯后性(圖8)。

分別計(jì)算2000—2016年祁連山生長季，春季，夏季，秋季的NDVImax與氣溫，降水之間的相關(guān)性系數(shù)，得到植被NDVImax與氣候因子相關(guān)性空間分布圖(圖9、圖10)。從圖中可以看出，祁連山NDVImax與氣溫降水的相關(guān)關(guān)系的空間分布在不同季節(jié)存在顯著的空間差異。在整個(gè)生長季，祁連山氣溫在祁連山中部和北部的拉脊山等地呈正相關(guān)，在西部大部分區(qū)域NDVImax與降水呈極顯著正相關(guān)。在春季，氣溫降水與祁連山中部和西部大部分地區(qū)NDVImax表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性，而與東部部分地區(qū)為正相關(guān)關(guān)系，但氣溫與NDVImax極顯著正相關(guān)區(qū)域明顯多于降水，氣溫與NDVImax極顯著正相關(guān)區(qū)域主要分布在烏鞘嶺、大通河流域、湟水流域、門源、西寧等東部地區(qū)、中部的德令哈及東部的托勒、黨河流域等小部分地區(qū)也具有較高的相關(guān)性，這些區(qū)域主要集中在河谷地區(qū)，同時(shí)也是祁連山地主要的農(nóng)牧業(yè)聚集區(qū)，受人類活動(dòng)影響較大，主要的植被覆蓋類型為草地和農(nóng)耕用地，有幾條主要的河流作為水源補(bǔ)給，對(duì)降水的依賴性較弱，而春季氣溫回升，植物萌發(fā)，春季植被受氣溫影響較大。夏季氣溫，降水均有較大面積和NDVImax呈正相關(guān)，但在空間分布上具有差異性，氣溫與NDVImax呈正向關(guān)系的區(qū)域主要集中在祁連山中部，而降水與NDVImax呈正相關(guān)的區(qū)域主要表現(xiàn)在祁連山西部，主要植被類型為荒漠草原，降水對(duì)植被生長影響顯著[14]。秋季祁連山大分部地區(qū)氣溫與NDVImax相關(guān)性較低，僅在拉脊山、湟水谷地等東部地區(qū)有極顯著正相關(guān)。秋季降水與NDVImax呈正相關(guān)的區(qū)域在祁連山區(qū)中部和東部廣泛分布，值得注意的是秋季降水和氣溫對(duì)拉脊山、西寧等地區(qū)植被生長均有促進(jìn)作用。

圖8 祁連山各季節(jié)植被NDVImax與溫度降水的年際關(guān)系

圖9 祁連山植被NDVImax與溫度的空間相關(guān)分布圖

圖10 祁連山植被NDVImax與降水的空間相關(guān)分布圖

4.2 2015—2016年祁連山典型區(qū)域植被變化及影響因素

植被對(duì)于氣候變化趨勢(shì)的反映具有不確定性且人為因素也可能會(huì)改變植被的生長趨勢(shì)[22]。通過差值比較，從圖11可以看出，在2015—2016年間，祁連山區(qū)氣溫變化顯著，兩年間平均氣溫差值在-0.15～1.2 ℃之間，主要的氣溫升高區(qū)域集中在祁連山區(qū)的西北部地區(qū)，東部氣溫兩年間差異較??；降水變化與氣溫變化空間分布相反，兩年間差值變化范圍在-11.32～16.34 mm之間，東部呈現(xiàn)正向差值，表明2015—2016年間祁連山區(qū)東部降水有所增加，負(fù)值區(qū)域主要集中在祁連山西部。通過空間分析，祁連山近兩年來植被NDVImax增加的區(qū)域主要集中在祁連山東部和北部的部分區(qū)域，這些區(qū)域年均氣溫有輕微的降低，而降水有所增加。

圖11 祁連山2015—2016年氣溫降水差值空間分布

西寧盆地NDVmax新增植被區(qū)域主要集中在門源、互助、大通三地(圖12(a))。根據(jù)祁連山降水、氣溫與NDVImax相關(guān)性空間分布分析，得出西寧盆地NDVImax顯著增加的區(qū)域NDVImax與降水呈較弱的的正相關(guān)關(guān)系而與氣溫呈不顯著的負(fù)相關(guān)，2015—2016年氣溫和降水差值空間分布圖顯示該地區(qū)氣溫變化在-0.15～0.00 ℃之間，降水變化在5.00～10.00 mm之間；而通過前面對(duì)祁連山區(qū)植被NDVImax與降水，氣溫的滯后性分析得出，祁連山NDVImax與氣溫降水在2015—2016年間均存在大約一年的滯后期，故降水增加與氣溫降低兩項(xiàng)氣候因子的變化對(duì)2016—2017年植被生長有正向的影響；另一方面，西寧盆地是祁連山區(qū)主要的人類活動(dòng)集中區(qū)，植被增長區(qū)主要的植被類型為混交林，而增長區(qū)南部有大量作物和建筑物分布，說明門源、互助、大通三地植被的增加與人為因素密切相關(guān)。除作物和牧場外，該地區(qū)分布有西北鐵合金廠、大王溝水電站、江源水電站等礦業(yè)和水電設(shè)施，長期的探礦，采礦活動(dòng)造成該地區(qū)植被剝離，水土流失嚴(yán)重，而水電開發(fā)項(xiàng)目的實(shí)施也對(duì)當(dāng)?shù)氐膹搅髀窂郊吧鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞[23]。其次，吐魯溝景區(qū)、下河風(fēng)景區(qū)等旅游項(xiàng)目的過渡開發(fā)使得土壤有機(jī)質(zhì)和含水量大幅減少，對(duì)該地區(qū)植被及生態(tài)造成一定的破壞[24]。因此，近兩年來，當(dāng)?shù)卣龑?duì)農(nóng)牧業(yè)的改革治理外，對(duì)探礦項(xiàng)目、旅游項(xiàng)目、水電項(xiàng)目等項(xiàng)目的整改和督查同樣有助于改善當(dāng)?shù)匾幌盗械纳鷳B(tài)環(huán)境問題。

位于祁連山東北部的古浪，天祝兩縣(圖12(b))，祁連山北麓的山丹、民樂、肅南三縣(圖12(c))及祁連山東南部的民和、化隆兩縣(圖12(d))高植被覆蓋區(qū)域均有明顯的增加。這些地區(qū)植被NDVImax與氣溫降水均為正相關(guān)，該地區(qū)在2015—2016年間氣溫有-0.15～0.00 ℃的降低，而降水有0～10 mm的增加，氣溫和降水變化幅度都極小，對(duì)植被生長存在一定的影響但影響較小。這3個(gè)區(qū)域多為少數(shù)名族聚居地，主要的農(nóng)業(yè)活動(dòng)以放牧為主，過渡開墾和放牧等，造成水土流失，土地荒漠化加劇[25]。自20世紀(jì)50年代以來，祁連山區(qū)草地放牧牲畜量不斷上漲，過渡放牧造成大規(guī)模的草場退化[26]。

圖12 典型區(qū)域2016—2017植被變化空間分布

作為西北地區(qū)重要的生態(tài)保護(hù)屏障，近年來甘肅祁連山生態(tài)環(huán)境問題引起了黨和中央政府及有關(guān)部門的高度重視，并督促甘肅省對(duì)其進(jìn)行保護(hù)與修復(fù)[27]。但2016年連續(xù)多次暴露出祁連山環(huán)境破壞問題，反映出祁連山區(qū)地方政府對(duì)生態(tài)環(huán)境治理整改不利[28]。2017年年初中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于甘肅祁連山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題督查處理情況及其教訓(xùn)的通報(bào)》，再次加強(qiáng)祁連山生態(tài)環(huán)境修復(fù)力度。對(duì)祁連山區(qū)多個(gè)探礦項(xiàng)目、水電項(xiàng)目、旅游項(xiàng)目、道路交通項(xiàng)目和工廠項(xiàng)目進(jìn)行整改和督查[29]，并取得了顯著的成就，2017年祁連山區(qū)年均新增植被面積占達(dá)26 195 km2，NDVImax在0.5以上的植被覆蓋區(qū)域增加顯著，占總面積的22.38%，NDVImax在0.7以上的高植被區(qū)域面積在西寧、古浪、山丹、民和等地也有顯著增加，且增加區(qū)域土地覆蓋類型主要是用于生態(tài)保護(hù)和有助于林木生長的混交林，說明這些地區(qū)在植被修復(fù)和生態(tài)保護(hù)方面采取了積極有效的應(yīng)對(duì)措施。

5 結(jié)束語

本文以祁連山為研究區(qū)域，基于2000—2017年的MOD3Q1 NDVI數(shù)據(jù)和同期氣象數(shù)據(jù)資料，分析了植被覆蓋時(shí)空變化特征和對(duì)氣候因子的響應(yīng)，深入研究分析了祁連山2015—2017年間植被NDVImax的變化及影響因素[24]，得出如下結(jié)論：

①祁連山植被覆蓋呈現(xiàn)明顯的空間差異，呈東多西少的空間分布格局，植被覆蓋度較好的區(qū)域主要集中在烏鞘嶺、達(dá)坂山、拉脊山、冷龍嶺、青海南山等草原植被覆蓋區(qū)。西北部的大雪山、疏勒南山、黨河南山等地區(qū)植被覆蓋度最小。

②2000—2017年間祁連山植被NDVImax整體呈增加趨勢(shì)，改善面積明顯大于退化面積。但各季節(jié)植被變化空間分布具有一致性。植被改善區(qū)域主要分布在中部和西部地區(qū)，少量退化區(qū)域主要集中在東部地區(qū)。祁連山生長季(4—10月)NDVImax改善面積占總面積的40.04%，退化面積占3.95%；春季退化面積最大，占5.54%；夏季改善面積最大，占41.93%；秋季改善面積次于夏季。

③祁連山不同季節(jié)植被NDVImax與氣候因子的時(shí)滯效應(yīng)不同，生長季植被與降水在時(shí)間序列上保持了較好的同步性，且在祁連山西部和冷龍嶺等北部區(qū)域有極顯著正相關(guān)。生長季氣溫與NDVImax在時(shí)間上存在一定的滯后效應(yīng)，在西部和中部大部分區(qū)域氣溫與NDVImax呈正向相關(guān)。植被在不同季節(jié)對(duì)氣溫和降水的需求不同，所以在不同季節(jié)對(duì)氣溫和降水的滯后性也有所不同。

④2015—2017年間祁連山植被呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)，2016年植被NDVImax顯著減少，2017年恢復(fù)正常且達(dá)到近年來最大值。2017年新增植被區(qū)域以NDVImax>0.5的高植被覆蓋區(qū)為主，主要集中在祁連山中部青海湖周圍及東部的西寧盆地，這些區(qū)域植被覆蓋的增加一方面受氣候因素的影響，另一方面當(dāng)?shù)卣c群眾積極采取生態(tài)治理措施也是近年來祁連山植被有所恢復(fù)且顯著增加的主要影響因素。