疏勒河流域生態(tài)演變的驅(qū)動機(jī)制研究

齊敬輝 葉晨曦 韓杰

摘 要：驅(qū)動機(jī)制研究是全球變化研究的重要內(nèi)容，也是理論研究指導(dǎo)實踐活動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；谥脖恢笖?shù)、氣候水文及社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，利用回歸分析法，對疏勒河流域近三十多年來的生態(tài)演變驅(qū)動機(jī)制進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，疏勒河上游植被變化主要受年均地溫、年降水量、高溫日數(shù)、強(qiáng)降水日數(shù)和大風(fēng)日數(shù)影響，前三者起正向作用，后兩者起負(fù)向作用，其中年均地溫和年降水量的作用程度最高。中下游自然植被變化主要受耕地面積、年降水量和強(qiáng)降水日數(shù)等作用，其中耕地面積的作用程度最大，年均地溫和年積溫在局部地區(qū)起作用。

關(guān)鍵詞：生態(tài)演變;疏勒河流域;驅(qū)動機(jī)制;植被變化

中圖分類號：F2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.25.012

驅(qū)動機(jī)制通常指某種現(xiàn)象發(fā)生的影響要素及機(jī)理。生態(tài)演變的驅(qū)動機(jī)制研究是生態(tài)研究的重要內(nèi)容，也是生態(tài)研究指導(dǎo)實踐活動中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生態(tài)演變的驅(qū)動力包括自然和人文因素兩方面，自然因素主要指氣候變動、地形地貌、植物演替等，人文因素包括人口變化、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長等方面。20世紀(jì)80年代以來，在全球變化和人類活動綜合作用下，疏勒河流域出現(xiàn)了濕地萎縮、植被退化、土地沙漠化加重等生態(tài)問題。鑒于此，本文基于植被指數(shù)、氣候水文及社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，利用相關(guān)數(shù)理模型，對疏勒河流域近三十多年來的生態(tài)演變驅(qū)動機(jī)制進(jìn)行分析，以期為流域綜合管理提供決策支持。

1 疏勒河流域植被年際變化特征

疏勒河上游和中下游植被變化都表現(xiàn)出明顯的階段性特征，上游地區(qū)在1982～2004年間呈劇烈波動性變化特征，線性增長率為-0.02%/a，2004年以后呈快速增加趨勢，線性增長率為0.20%/a。中下游地區(qū)植被變化可以分為三個階段，1982～1994年為緩慢增長階段，線性增長率為0.09%/a;1994～2005年為波段下降階段，線性增長率為-0.05%/a;2005年以來為快速增長階段，線性增長率為0.20%/a。

將疏勒河中下游植被分為耕地和自然植被，分別進(jìn)行分析。疏勒河中下游自然植被變化可分為兩個階段，1982～2005年間為波動變化期，其線性增長率為-0.005%/a，2005～2015年間為快速增長期，線性增長率為0.08%/a。耕地變化大致分為三個階段，1982～1994和2005～2015年間為快速增加期，線性增長率分別為0.17%/a和0.33%/a;1994～2005為快速下降期，其線性增長率為-0.10%/a。由此可見，耕地的變化趨勢和中下游植被整體變化軌跡是一致的。

2 疏勒河流域生態(tài)演變的驅(qū)動機(jī)制

結(jié)合疏勒河流域的實際情況，我們認(rèn)為疏勒河上游植被變化主要受自然因素影響，本文選擇氣溫、降水量、日照時數(shù)、風(fēng)速、蒸發(fā)量和空氣相對濕度等6種氣候因子12個指標(biāo)進(jìn)行分析。中下游植被變化除了上述指標(biāo)外，還包括水文、人口、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的12個指標(biāo)（如表1）。

2.1 上游生態(tài)演變的影響因素分析

利用SPSS軟件，以1986～2015年疏勒河上游歷年植被生長季NDVI均值為因變量，以表1中X1～X12為自變量，進(jìn)行多重線性回歸分析，自變量篩選方法我們選擇后退法，變量的移除標(biāo)準(zhǔn)為F的概率大于或等于0.1，結(jié)果如表2所示。

由表可知，在12個自然要素指標(biāo)中，對上游植被變化起作用且通過顯著性檢驗的只有5個，分別為年均地溫、年高溫日數(shù)、年降水量、3～10月強(qiáng)降水日數(shù)和3～10月大風(fēng)日數(shù)，此時回歸模型達(dá)到最優(yōu)。年均地溫、年高溫日數(shù)和年降水量對植被生長都具有正向作用，它們對NDVI貢獻(xiàn)值分別為1.1331、0.6712和1.1028，可以看出年均地溫和年降水量的貢獻(xiàn)旗鼓相當(dāng)，說明了近30年來氣溫上升和降水增加對上游植被生長具有促進(jìn)作用。3～10月強(qiáng)降水日數(shù)和3～10月大風(fēng)日數(shù)對上游植被生長都具有負(fù)向作用，它們對NDVI的貢獻(xiàn)值分別為-0.8336和-0.3806。

2.2 中下游生態(tài)演變的影響因素分析

以1986～2015年敦煌、瓜州、玉門三縣市的歷年植被生長季NDVI均值為因變量，以表1中X1～X24為自變量，進(jìn)行多重線性回歸分析，自變量篩選方法采用后退法，變量的移除標(biāo)準(zhǔn)為F的概率大于或等于0.1，結(jié)果如表3～表5。

從表可知，24個驅(qū)動要素指標(biāo)對三縣市植被變化的作用程度及顯著性是各不相同的，其中年降水量、3～10月強(qiáng)降水日數(shù)和耕地面積對三個縣市自然植被生長都具有統(tǒng)計學(xué)意義上的正向作用。三縣市年降水量對植被生長的平均貢獻(xiàn)值為0.4369（標(biāo)準(zhǔn)化值），3～10月強(qiáng)降水日數(shù)的平均貢獻(xiàn)值為0.4361（標(biāo)準(zhǔn)化值），耕地面積的貢獻(xiàn)最大，其平均回歸系數(shù)為2.1565（標(biāo)準(zhǔn)化值）。特別是玉門市，其耕地對自然植被生長的貢獻(xiàn)值達(dá)到3.6947（標(biāo)準(zhǔn)化值），該地區(qū)是疏勒河農(nóng)業(yè)移民開發(fā)工程的重點實施區(qū)域，在過去二十多年中，耕地面積急劇增加，農(nóng)業(yè)灌溉用水也不斷增長，這對于生長在其周邊的自然植被而言，無疑是有利的，因而耕地面積擴(kuò)張對其周邊自然植被生長的貢獻(xiàn)具有正向性。同樣，糧食作物播種面積對NDVI也具有正向作用，其對瓜州和玉門自然植被生長貢獻(xiàn)值分別為0.6477和0.2183。年均風(fēng)速對自然植被生長具有負(fù)向作用，其對敦煌市植被生長的貢獻(xiàn)為-0.3140。出山徑流量與植被變化是同向的，其對敦煌和瓜州植被生長貢獻(xiàn)分別為0.1791和0.4138，對玉門市NDVI的貢獻(xiàn)不顯著。年均地表溫度對NDVI變化具有正向作用，其對瓜州自然植被生長貢獻(xiàn)值為0.8494，但年積溫對其具有反向作用，其對瓜州和玉門的NDVI貢獻(xiàn)值分別為-1.2620和-0.5378。年高溫日數(shù)、年均空氣濕度、3～10月日照時數(shù)和農(nóng)業(yè)人口對植被生長都有正向作用，但是這種作用并不總是顯著的。

總體而言，雖然對疏勒河中下游三縣市自然植被變化具有顯著性驅(qū)動作用的要素不盡相同，但降水和耕地面積變化的正向驅(qū)動作用是共同的，耕地面積擴(kuò)張對區(qū)域自然植被生長的正向溢出效應(yīng)是非常明顯且具有統(tǒng)計學(xué)意義的。年降水量對中下游自然植被生長具有顯著促進(jìn)作用，特別是強(qiáng)降水日數(shù)，在敦煌市和玉門市，其作用程度已然超過降水總量。上游出山徑流量應(yīng)當(dāng)對中下游自然植被生長產(chǎn)生很顯著的影響，但回歸分析結(jié)果顯示，該作用并不是十分明顯，且僅在敦煌和瓜州兩縣市是顯著的，這可能是由于地表徑流被人為控制后，天然徑流過程被破壞，擾亂了自然植被對水文變化的響應(yīng)。

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