1988-2018年哈密綠洲植被覆蓋度時(shí)空變化及其驅(qū)動(dòng)力

高鵬文, 阿里木江·卡斯木,2, 趙永玉,圖爾蓀阿依·如孜， 趙禾苗， 哈力木拉提·阿布來(lái)提

(1.新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830054;2.新疆師范大學(xué) 絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)化發(fā)展研究中心, 新疆 烏魯木齊 830054)

綠洲是干旱區(qū)水系分布不均及空間降水量不平衡共同作用下形成的特殊地理單元[1-3]，因?yàn)橥寥?、濕度、地形等因素的共同影響下，綠洲成為干旱區(qū)內(nèi)對(duì)生命系統(tǒng)承載力較高的，人類(lèi)生產(chǎn)生活聚集地[4-6]。干旱區(qū)內(nèi)的主要景觀類(lèi)型是荒漠，而綠洲的出現(xiàn)改變了這種格局，故綠洲化與荒漠化是一個(gè)相互博弈的過(guò)程，為防范過(guò)渡荒漠化就必須研究綠洲形成的機(jī)理，綠洲擴(kuò)展的方式及驅(qū)動(dòng)力[7-10]。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于綠洲的研究多在石羊河流域[11]、黑河流域[12]、疏勒河流域[13-14]、艾比湖流域[15]、瑪納斯河流域[16]、和田河流域[17]等，由此可見(jiàn)綠洲大多發(fā)源于大河流域，其研究主要為土地利用變化[18-20]、荒漠化與綠洲化[21-22]、綠洲時(shí)空演變[23]，植被覆蓋度的變化對(duì)于綠洲生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定作用明顯[25]。植被覆蓋度的反演研究對(duì)于區(qū)域內(nèi)土壤、水文及生態(tài)有重要意義[26]。對(duì)于植被覆蓋度的研究國(guó)內(nèi)外研究較為深入，也出現(xiàn)了大量研究方法[27]，其中像元二分模型估算植被覆蓋度又是較為常用且有效的方法[28]。因此本文從干旱區(qū)綠洲大背景出發(fā)，利用像元二分模型計(jì)算哈密綠洲植被覆蓋度，從而找尋干旱區(qū)哈密綠洲發(fā)展規(guī)律，分析內(nèi)在驅(qū)動(dòng)因素。哈密綠洲是干旱區(qū)內(nèi)相對(duì)獨(dú)立的綠洲，因此沒(méi)有條件形成大片綠洲群，同時(shí)該地區(qū)為典型的溫帶大陸性氣候，夏季炎熱少雨，冬季寒冷干燥，僅有的哈密河也在21世紀(jì)初下游已經(jīng)干涸，因此探討哈密綠洲的植被覆蓋度變化以此間接了解哈密綠洲生態(tài)環(huán)境狀況，從自然與人文兩個(gè)角度共同探尋哈密綠洲變化的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，為該地區(qū)持續(xù)健康發(fā)展提供理論借鑒。

1 研究區(qū)概況

哈密綠洲位于新疆維吾爾自治區(qū)東部，也是內(nèi)地省份進(jìn)入新疆的第一片綠洲，屬于哈密市伊州區(qū)行政管轄。哈密綠洲南側(cè)為大片荒漠戈壁，北側(cè)為是東天山南部的洪積扇。因地處干旱區(qū)，屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候。晝夜溫差大，最大日較差26.7 ℃，年均氣溫僅有9.8 ℃，年均降水量?jī)H有33.8 mm，同時(shí)蒸發(fā)量卻高達(dá)3 300 mm，氣候干燥。哈密綠洲內(nèi)有哈密河流經(jīng)，但常年處于干涸狀態(tài)，主要水源由地表水(降水、降雪)和地下水(東天山冰川融化)兩部分提供。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

本研究數(shù)據(jù)主要為3部分： ①遙感影像數(shù)據(jù)。選取了1988，1998，2008年Landsat TM數(shù)據(jù)和2018年的Landsat OLI數(shù)據(jù)(https:∥www.usgs.gov/)，獲取時(shí)間分別為7月24日，8月7日，7月29日及7月20日。再進(jìn)行幾何校正、輻射定標(biāo)、大氣校正等步驟消除大氣對(duì)于植被覆蓋度計(jì)算時(shí)的影響，再對(duì)其拼接裁剪，得到綠洲植被覆蓋度影像。 ②空間數(shù)據(jù)。從資源環(huán)境云平臺(tái)(http:∥www.resdc.cn/)獲取DEM、人口密度、GDP、溫度、降水和土地利用柵格數(shù)據(jù)。統(tǒng)一重采樣至30 m，重分類(lèi)為5類(lèi)。 ③基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。從國(guó)家地理信息中心獲取1∶100萬(wàn)的地理信息數(shù)據(jù)，選取道路及水系。先對(duì)獲取的道路與水系兩種矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，依據(jù)研究區(qū)圖裁剪需要的范圍，再對(duì)處理后數(shù)據(jù)做核密度分析。之后再轉(zhuǎn)柵格依據(jù)，同時(shí)重采樣至30 m，最后利用自然斷點(diǎn)法分成5類(lèi)。

2.2 植被指數(shù)選擇

眾多學(xué)者對(duì)全球40多種植被指數(shù)進(jìn)行了比較，高志海[29]綜合比較結(jié)果顯示歸一化植被指數(shù)(NDVI)與全球環(huán)境監(jiān)測(cè)指數(shù)(GEMI)能夠反映民勤綠洲的總體情況，而盛莉[30]等人采用去氣溶膠植被指數(shù)(AFRI)代替NDVI，較為有效地排除了氣溶膠對(duì)植被覆蓋度提取的干擾，并取得了較好的結(jié)果，同時(shí)滑永春[31]等人通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AFRIWIR2在干旱區(qū)內(nèi)對(duì)于植被覆蓋度的提取效果好于AFRISWR1，因此本文選擇AFRISWIR2指數(shù)來(lái)提取哈密綠洲植被覆蓋度。

ARVI=(NIR-RB)/(NIR+RB)

(1)

RB=red-γ(blue-red)

(2)

AFRISWIR2=(NIR-0.5WIR2)/

(NIR+0.5SWIR2)

(3)

式中：NRI,red,blue分別為L(zhǎng)andsat影像近紅外、紅色、藍(lán)色波段的反射率； γ為大氣光路修訂系數(shù)，取值為1； SWIR2為T(mén)M及OLI影像的第7波段。

2.3 像元二分模型

采用像元二分模型估算植被覆蓋度，該模型也是較為簡(jiǎn)單實(shí)用且被大量印證過(guò)得模型，其原理為：假定有植被覆蓋度與無(wú)植被覆蓋度的區(qū)域共為一個(gè)像元S，如全部覆蓋植被則表示Sveg，全部覆蓋土壤則表示Ssoil。由此可得植被覆蓋度公式：

S=Sveg+Ssoil

(4)

通過(guò)推到得出基于AFRISWIR2指數(shù)的植被覆蓋度公式：

(5)

式中：FVC為植被覆蓋度； AFRImax，AFRImin表示AFRISWIR2影像中純植被像元值與純裸地像元值。

理論上AFRImin值近似為0，但由實(shí)際地理環(huán)境影響，不同研究區(qū)內(nèi)需依照實(shí)際情況進(jìn)行取值[32-34]。圖1為哈密綠洲AFRISWIR2累計(jì)頻率，分別選擇累計(jì)頻率為10%與95%的值為AFRImin和AFRImax值[26]。

圖1 哈密綠洲去氣溶膠植被指數(shù)AFRISWIR2頻率直方圖與累計(jì)頻率

2.4 植被覆蓋度動(dòng)態(tài)度

研究期內(nèi)哈密綠洲植被覆蓋度不同等級(jí)面積動(dòng)態(tài)變化，可以用動(dòng)態(tài)度表示，具體為：

(6)

式中：T為研究時(shí)間段；Ds，De分別表示研究初期及末期植被覆蓋度面積。在本文表示為綠洲的擴(kuò)張程度，K>0表示綠洲擴(kuò)張，K<0表示綠洲萎縮，K的絕對(duì)值越大表示越劇烈。

2.5 植被覆蓋度分級(jí)

本文依據(jù)國(guó)家《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》《草場(chǎng)資源調(diào)查技術(shù)規(guī)范》《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》及《中國(guó)荒漠化防治國(guó)家報(bào)告》，再結(jié)合朱震達(dá)等人[35]的研究，將哈密綠洲的植被覆蓋度分成5個(gè)等級(jí)，分別是極低植被覆蓋度(覆蓋度<10%)、低植被覆蓋度(覆蓋度10%～30%)、中植被覆蓋度(覆蓋度30%～50%)、中高植被覆蓋度(覆蓋度50%～70%)、高植被覆蓋度(覆蓋度70%～100%)。

2.6 地理探測(cè)器

地理探測(cè)器是用來(lái)度量地理現(xiàn)象及其潛在影響因子關(guān)系的空間分析模型，其不僅能較好的表達(dá)同一區(qū)域內(nèi)的相似性和不同區(qū)域間的差異性，也可解釋自變量X對(duì)因變量Y的解釋強(qiáng)度[36]。

因子探測(cè)器可計(jì)算不同因子對(duì)生態(tài)質(zhì)量時(shí)空變化分異性，以及探測(cè)其影響程度大小，計(jì)算公式為：

(7)

式中：N為研究區(qū)全部樣本數(shù)；σ2為整個(gè)區(qū)域Y值的離散方差；h為變量Y或因子X(jué)的分區(qū)，h=1,2,…,L；L表示分區(qū)數(shù)目；q為綠洲生態(tài)質(zhì)量的空間異質(zhì)性，值域范圍為[0,1]，若分區(qū)是由自變量X生成的，則q值越大表示自變量X對(duì)屬性Y的解釋力越強(qiáng)，反之則越弱。

交互作用探測(cè)為判斷不同影響因子之間的交互作用，即評(píng)估因子X(jué)1和X2共同作用時(shí)是否會(huì)增加還是減弱對(duì)生境質(zhì)量的解釋力，兩個(gè)因子之間的關(guān)系詳見(jiàn)表1—2。

表1 兩個(gè)自變量對(duì)因變量交互作用的類(lèi)型

生態(tài)探測(cè)用于比較兩兩因子對(duì)生態(tài)質(zhì)量的空間分布的影響是否具有有顯著的差異：

(8)

式中：NX1，NX2分別表示因子X(jué)1和X2的樣本數(shù)量； SSWX1，SSWX2分別表示由S和X1形成的分層的層內(nèi)方差之和。

表2 哈密綠洲植被覆蓋度驅(qū)動(dòng)因子

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度空間變化特征分析

本文利用4期影像計(jì)算哈密綠洲近30 a植被覆蓋度空間變化(圖2)，并對(duì)其進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)(表3)。由此可知4個(gè)時(shí)間段內(nèi)極低覆蓋度面積占比都不足1%；低覆蓋度的面積占比都超過(guò)了50%，說(shuō)明哈密綠洲總體上低植被覆蓋度占主要份額；中覆蓋度與中高覆蓋度從近18 a內(nèi)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；高植被覆蓋度呈現(xiàn)先增加后減小的總體趨勢(shì)。 ①1988—1998年，極低覆蓋度增加了0.01 km2；而低覆蓋度的面積從1988年的1 150.64 km2降低到1998年的1 049.66 km2，降低了7.39%；中覆蓋度、中高覆蓋度及高覆蓋度面積占比分別增加了0.98%，2.24%和4.18%。同時(shí)從圖2的1988年植被覆蓋度中發(fā)現(xiàn)面積最大的低覆蓋度區(qū)域主要在哈密綠洲的西南部及東北部，且中覆蓋度、中高覆蓋度及高覆蓋度的區(qū)域沿西北—東南方向的條帶狀分布。

圖2 哈密綠洲植被覆蓋度時(shí)空變化

表3 哈密綠洲植被覆蓋度面積統(tǒng)計(jì)

從圖2的1998年的植被覆蓋度圖中可知，中覆蓋度、中高覆蓋度的分布區(qū)域相較于1988年沒(méi)有改變。而高覆蓋度變化區(qū)域變化明顯，主要集中在哈密綠洲的西北部及東南部。 ②1998—2008年，極低覆蓋度變化不明顯，低覆蓋度區(qū)域面積從1998年的1 049.66 km2降低到2008年的773.40 km2，降低了276.26 km2，降幅26.36%。中覆蓋度、中高覆蓋度及高度蓋度區(qū)域面積分別增加了79.34，51.54及152.32 km2?？芍谠摃r(shí)間段內(nèi)，低覆蓋度區(qū)域面積變化最大，從圖2的2008年植被覆蓋度發(fā)現(xiàn)，引起該變化的原因是在哈密綠洲的西南部新增了較大的綠洲；同時(shí)高覆蓋度區(qū)域從圖2的2008年植被覆蓋度中可知，主要分布在東部和西部。 ③2008—2018年，極低植被覆蓋度變化依舊不明顯，同時(shí)低植被覆蓋度在該段時(shí)間內(nèi)也僅降低了2.94%，中植被覆蓋度與中高植被覆蓋度面積分別增加了23.91和65.47 km2，而高植被覆蓋度則首次下降，降幅3.61%。從圖2中可知，該段時(shí)間內(nèi)，各植被覆蓋度等級(jí)變動(dòng)較小，僅僅是小區(qū)域環(huán)境下的改動(dòng)，綠洲增加的區(qū)域也僅在原有綠洲的周?chē)鷶U(kuò)展，同時(shí)可以看到高植被覆蓋度的變化區(qū)域在綠洲北部接近天山南坡洪積平原前緣的區(qū)域。這說(shuō)明近10 a哈密綠洲整體變動(dòng)較為穩(wěn)定，綠洲斑塊形狀趨于固定，變動(dòng)也僅是從植被覆蓋度低的區(qū)域向植被覆蓋度高的變化。

3.2 綠洲動(dòng)態(tài)度變化分析

經(jīng)計(jì)算可知哈密綠洲植被覆蓋度動(dòng)態(tài)度(圖3)1988—1998年，從極低覆蓋度到高覆蓋度呈現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)。1998—2008年，從極低覆蓋度到高覆蓋度表現(xiàn)為先減小后增加再減小再增加的波動(dòng)過(guò)程。2008—2018年，從極低覆蓋度到高覆蓋度呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。由此可知3個(gè)時(shí)間段內(nèi)，哈密綠洲植被覆蓋度不同等級(jí)之間出現(xiàn)了3種不同方式的變化，其原因在于前10 a綠洲空間形態(tài)較為穩(wěn)定，而這種穩(wěn)定是由于總體面積不大，變化空間??；中間10 a間哈密綠洲植被覆蓋度不同等級(jí)之間面積變化最為劇烈，該過(guò)程拌隨著不同植被覆蓋度等級(jí)之間相互轉(zhuǎn)化；最近的10 a間，綠洲空間形態(tài)也較為穩(wěn)定，而該穩(wěn)定是因?yàn)榭傮w面積擴(kuò)大，現(xiàn)有綠洲基本框架基本形成所導(dǎo)致的。分析發(fā)現(xiàn)，3個(gè)時(shí)期內(nèi)極低覆蓋度的動(dòng)態(tài)度先增加后減少，但結(jié)合表1可知，3個(gè)時(shí)期內(nèi)該等級(jí)的面積基本沒(méi)變；低覆蓋度區(qū)域面積的動(dòng)態(tài)度均為負(fù)值，表明3個(gè)時(shí)期中低覆蓋度區(qū)域面積始終在減小，且降幅呈現(xiàn)為先增加后減小趨勢(shì)。起因在于前10 a內(nèi)低覆蓋度區(qū)域面積減小較少，而在中間10 a內(nèi)該區(qū)域面積變化最為劇烈，在近10 a變化較??；中覆蓋度區(qū)域面積動(dòng)態(tài)度與中高覆蓋度區(qū)域在3個(gè)時(shí)期內(nèi)變化一致，均為正向變化，表明面積都在增加，且增加幅度均表現(xiàn)為先增加后降低。但中高覆蓋度比中覆蓋度區(qū)域增幅大；高覆蓋度區(qū)域的動(dòng)態(tài)度在前兩個(gè)時(shí)期內(nèi)增速最大，但在近10 a內(nèi)為負(fù)方向增長(zhǎng)，表明高覆蓋度區(qū)域面積在近10 a降幅較大。

圖3 哈密綠洲植被覆蓋度動(dòng)態(tài)度

3.3 哈密綠洲植被覆蓋度空間轉(zhuǎn)移分析

為探究哈密綠洲內(nèi)部不同植被覆蓋度之間的相互轉(zhuǎn)化，及判斷哈密綠洲近30 a變化階段，本文對(duì)4期數(shù)據(jù)做植被覆蓋度轉(zhuǎn)移矩陣(表4—6)。從表4可知，1988—1998年低覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)出到中覆蓋度、中高覆蓋度及高覆蓋度區(qū)域的面積分別為71.03，31.70及20.21 km2，轉(zhuǎn)出面積占比為10.68%。由此可知1988年低覆蓋度區(qū)域89.32%都轉(zhuǎn)入到1998年的低覆蓋度區(qū)域，也表明該時(shí)間段內(nèi)低覆蓋度區(qū)域面積基本沒(méi)有轉(zhuǎn)變。中覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)入低覆蓋度區(qū)域面積占比19%，轉(zhuǎn)入中高覆蓋度區(qū)域面積所占比例30%，轉(zhuǎn)入高覆蓋度區(qū)域面積所占比例17%，而沒(méi)有轉(zhuǎn)出的面積占比為33%。由此可知，中覆蓋度區(qū)域向覆蓋度更高的區(qū)域轉(zhuǎn)入比例47%，所以中覆蓋度區(qū)域在1988—1998年主要向更高的覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)變。中高覆蓋度及高覆蓋度區(qū)域也主要是轉(zhuǎn)入到高覆蓋度區(qū)域內(nèi)。因此總體上，在1988—1998年除低覆蓋度區(qū)域主要轉(zhuǎn)出區(qū)域?yàn)樽陨淼燃?jí)植被覆蓋度區(qū)域外，其他等級(jí)的植被覆蓋度區(qū)域均向比自身更高的區(qū)域轉(zhuǎn)變。但轉(zhuǎn)出的面積較小，不同植被覆蓋度等級(jí)之間的轉(zhuǎn)化不夠顯著，轉(zhuǎn)化強(qiáng)度較低。由表5可知，1998—2008年低覆蓋度的區(qū)域沒(méi)有轉(zhuǎn)出的面積有765.83 km2，占比73%，而轉(zhuǎn)入到中覆蓋度區(qū)域、中高覆蓋度及高覆蓋度的區(qū)域面積分別為135.48，67.87及80.13 km2，所占比例分別為12%，6%及7%。由此可知低覆蓋度區(qū)域在該時(shí)間段內(nèi)變化最劇烈，轉(zhuǎn)出面積在各等級(jí)覆蓋度中最多。因此可說(shuō)明哈密綠洲在該時(shí)間段內(nèi)植被覆蓋度的變化主要是低覆蓋度區(qū)域向更高等級(jí)覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)變，低覆蓋度區(qū)域成為哈密綠洲擴(kuò)展的主要源地。從圖3的1998和2008年兩期植被覆蓋度圖中可以發(fā)現(xiàn)，低覆蓋度區(qū)域減少的區(qū)域集中在哈密綠洲的西南部區(qū)域。中覆蓋度區(qū)域及中高覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)入到比自身高一個(gè)等級(jí)的面積占比也分別31%及55%。究其原因在于哈密綠洲中部的伊州區(qū)城區(qū)內(nèi)的植被變化較為復(fù)雜，城區(qū)周?chē)闹脖桓采w度也變化較為活躍，因?yàn)樵谠摃r(shí)間段內(nèi)哈密綠洲在西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施影響下農(nóng)業(yè)及工業(yè)的大力發(fā)展。因此總體上在該時(shí)間段內(nèi)，哈密綠洲植被覆蓋度總體是從低覆蓋度區(qū)域向更高覆蓋區(qū)域轉(zhuǎn)變。也正是這種不同覆蓋度等級(jí)之間的轉(zhuǎn)變，基本形成了現(xiàn)在哈密綠洲的框架。由此可認(rèn)為1988—2008年是哈密綠洲快速擴(kuò)展時(shí)期，是形成現(xiàn)在綠洲框架的關(guān)鍵時(shí)期。由表6可知，2008—2018年低植被覆蓋區(qū)域無(wú)轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)出的區(qū)域僅占10%。中覆蓋度區(qū)域既向低覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)變，也向高覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)入，該等級(jí)轉(zhuǎn)出的區(qū)域占比60%，但主要轉(zhuǎn)出依舊是中覆蓋度區(qū)域。中高覆蓋度為變動(dòng)的面積68.08 km2，轉(zhuǎn)入高覆蓋度、中覆蓋度及低覆蓋度的面積分別是31.93，44.33,10.14 km2。由此可知中高覆蓋度主要的變動(dòng)還是該區(qū)域。高覆蓋度轉(zhuǎn)出高覆蓋度、中高覆蓋度、中覆蓋度的面積占比分別為46%，37%，10%。綜上所知，在2008—2018年內(nèi)哈密綠洲的植被覆蓋度各等級(jí)都未發(fā)生較大規(guī)模的轉(zhuǎn)出入情況，所以改時(shí)間段內(nèi)哈密綠洲總體擴(kuò)展較為緩慢，即哈密綠洲空間格局并非在該時(shí)間段內(nèi)形成，而是在2008年前已完成該過(guò)程，但已形成的綠洲內(nèi)部各等級(jí)之間的轉(zhuǎn)化成為最劇烈的時(shí)期。

表4 哈密綠洲1988-1998年植被覆蓋度轉(zhuǎn)移矩陣km2

表5 哈密綠洲1998-2008年植被覆蓋度轉(zhuǎn)移矩陣km2

表6 哈密綠洲2008-2018植被覆蓋度轉(zhuǎn)移矩陣km2

4 驅(qū)動(dòng)力分析

由因子探測(cè)的結(jié)果可知(表7)，所選的8個(gè)生態(tài)因子均通過(guò)了p值小于0.05的顯著性檢驗(yàn)。且不同因子的決定力q值普遍較高。q值從大到小排序依次為：土地利用>GDP>人口密度>降水>溫度>道路>水系>坡度。

由此可知土地利用變化是引起綠洲植被覆蓋度變化的第一影響因子，第二影響因素是人口密度與GDP，然后是溫度與降水，最后是水系及道路網(wǎng)絡(luò)的影響。表明干旱區(qū)哈密綠洲植被覆蓋度變化的主要驅(qū)動(dòng)因素是土地利用類(lèi)型。由于綠洲是基于人類(lèi)活動(dòng)在干旱區(qū)的產(chǎn)物，受自然因素如降水、氣溫、坡度等影響的同時(shí)，人類(lèi)活動(dòng)也對(duì)其產(chǎn)生更為深刻的影響。哈密綠洲發(fā)展過(guò)程受人口密度、道路等人工設(shè)施的建設(shè)影響較大。哈密綠洲內(nèi)人口密度與GDP的貢獻(xiàn)率明顯高于溫度與降水，而土地利用類(lèi)型是主導(dǎo)因子。自然因子與人類(lèi)活動(dòng)對(duì)于不同時(shí)間尺度上對(duì)綠洲演化起著不同的作用。表明在研究期內(nèi)哈密綠洲，人為因素對(duì)植被覆蓋度狀況的影響遠(yuǎn)高于自然因素。隨著西部大開(kāi)發(fā)的實(shí)施，新疆城鎮(zhèn)發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)程穩(wěn)步加快，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地表影響日益深刻，由此造成綠洲植被覆蓋度變化劇烈。

表7 哈密綠洲植被覆蓋度的因子探測(cè)結(jié)果

從交互探測(cè)(表8)可知，坡度∩道路(0.209)、坡度∩河流(0.184)、道路∩溫度(0.465)和道路∩河流(0.417)(帶*)為非線(xiàn)性增強(qiáng)，其余為雙因子增強(qiáng)。而在因子探測(cè)中坡度(0.056)與道路(0.122)的解釋力最低，說(shuō)明經(jīng)過(guò)交互探測(cè)，坡度與道路對(duì)于綠洲植被覆蓋度的解釋力有大幅提升。其他雙因子增強(qiáng)按解釋力大小排序?yàn)椋和恋乩谩蒅DP(0.791)>土地利用∩人口(0.787)>土地利用∩降水(0.784)>土地利用∩溫度(0.752)>土地利用∩河流(0.687)>土地利用∩道路(0.685)>土地利用∩坡度(0.666)，其他因子交互探測(cè)值均小于0.65。可知土地利用與其他因子交互探測(cè)后解釋力均大于原來(lái)單因子探測(cè)的結(jié)果，同時(shí)土地利用對(duì)于哈密綠洲植被覆蓋度有及其重要意義。

綜上分析說(shuō)明不同類(lèi)型的土地利用方式直接決定了該區(qū)域內(nèi)綠洲植被覆蓋度，當(dāng)然其他自然與人文因子對(duì)哈密綠洲植被覆蓋度有間接影響作用。生態(tài)探測(cè)(表8)可知，河流與坡度、河流與道路、溫度與道路以及道路與坡度，表現(xiàn)為無(wú)顯著差異，而其他因子之間的生態(tài)探測(cè)均表現(xiàn)出顯著差異。

表8 哈密綠洲植被覆蓋度的交互探測(cè)與生態(tài)探測(cè)結(jié)果

5 討 論

5.1 哈密綠洲擴(kuò)展階段

綠洲擴(kuò)展階段主要分為前中后期3個(gè)階段[37]，前期主要是綠洲主體內(nèi)部的填充，中期為向外拓展，后期為穩(wěn)定擴(kuò)展階段[38]。本文首次定義了哈密綠洲的發(fā)展階段，其中哈密綠洲在前期(1988—1998年)總體植被覆蓋度較低，且覆蓋度較好的區(qū)域都相對(duì)集中，不同等級(jí)的覆蓋度相互轉(zhuǎn)化的強(qiáng)度較低，屬于綠洲低強(qiáng)度穩(wěn)定期[39]；中期(1998—2008年)屬于極度擴(kuò)張期，在該時(shí)期哈密綠洲面積增幅高達(dá)85%，同時(shí)不同等級(jí)的覆蓋度區(qū)域內(nèi)相互轉(zhuǎn)化的強(qiáng)度較高，高覆蓋度及中高覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)入的貢獻(xiàn)率最高的是低覆蓋度區(qū)域，同時(shí)由于該時(shí)期快速擴(kuò)展，初步形成了哈密綠洲現(xiàn)在的基本框架[40]；后期(2008—2018年)屬于高強(qiáng)度穩(wěn)定期，在該時(shí)期內(nèi)綠洲面積擴(kuò)展較慢，但中覆蓋度、中高覆蓋度及高覆蓋度區(qū)域之間的相互轉(zhuǎn)移最為劇烈，該定義過(guò)程與劉亞文[5]對(duì)吐魯番綠洲、魯暉[41]對(duì)民勤綠洲、廖杰[42]對(duì)黑河綠洲階段劃分一致。

5.2 哈密綠洲植被覆蓋度影響因素

干旱區(qū)綠洲擴(kuò)展主要表現(xiàn)為人工綠洲的擴(kuò)展，對(duì)植被覆蓋度的分析可量化人工綠洲擴(kuò)展[43]。植被覆蓋度變化影響因素的研究較多，在干旱區(qū)內(nèi)不同區(qū)域影響因素差異較大，當(dāng)綠洲內(nèi)有徑流量較大的河流存在時(shí)，河流與鹽漬化的影響較大[44-45]。王耀斌等人[46]認(rèn)為綠洲面積的波動(dòng)受制于農(nóng)業(yè)綠洲灌溉情況。當(dāng)然河道變遷和水位變化是綠洲植被覆蓋度變化的另一個(gè)重要原因。進(jìn)入到哈密綠洲發(fā)展中期，哈密河水位降低明顯同時(shí)在其周?chē)闹脖患白魑餃p少。在綠洲進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，人為影響速率明顯強(qiáng)于自然影響速率[47]。本文從地理探測(cè)器交互探測(cè)得到哈密綠洲植被覆蓋度影響因素中人類(lèi)活動(dòng)的影響更大，而這一結(jié)果與劉亞文[5]對(duì)同屬東疆區(qū)域的吐魯番綠洲分析相同。本文也存在諸多不足之處，對(duì)哈密綠洲植被覆蓋度變化方向沒(méi)有實(shí)現(xiàn)定量化的度量。同時(shí)本文僅用一種中等分辨率遙感類(lèi)型數(shù)據(jù)，今后對(duì)哈密綠洲研究中還需要加入多種數(shù)據(jù)源，并提高數(shù)據(jù)的空間分辨率，以此達(dá)到更加精細(xì)化的效果。

6 結(jié) 論

(1) 近30 a內(nèi)，哈密綠洲總體上低植被覆蓋度占主要份額；中覆蓋度與中高覆蓋度從近18 a內(nèi)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；高植被覆蓋度呈現(xiàn)先增加后減小的總體趨勢(shì)。

(2) 哈密綠洲從植被覆蓋度分析，(1988—1998年)屬于綠洲低強(qiáng)度穩(wěn)定期；(1998—2008年)屬于極度擴(kuò)張期，形成了現(xiàn)在哈密綠洲基本框架；(2008—2018年)屬于高強(qiáng)度穩(wěn)定期。

(3) 土地利用類(lèi)型變化是造成哈密綠洲植被覆蓋度變化的直接原因，同時(shí)在近30 a內(nèi)，人為因素對(duì)哈密綠洲植被覆蓋度狀況的影響遠(yuǎn)高于自然因素。