近20年杭錦旗植被覆蓋變化特征及驅(qū)動(dòng)力分析

何 亮，梁海榮，李鋼鐵，劉雪鋒，齊容鐮，楊文斌

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙漠治理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，北京 100091)

全球環(huán)境正在以氣候變暖為標(biāo)志發(fā)生變化[1]，環(huán)境問(wèn)題頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。近年來(lái)，隨生態(tài)政策實(shí)施的不斷深入，防治效果取得一定成效。杭錦旗位于庫(kù)布齊沙漠腹地，風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重，是生態(tài)保護(hù)政策及林業(yè)建設(shè)重點(diǎn)區(qū)域[2]，自2000年以來(lái)，相繼實(shí)施三北防護(hù)林、退耕還林、天然林保護(hù)等生態(tài)項(xiàng)目[3]，極大地改善了生態(tài)環(huán)境。然而，植被覆蓋變化不僅受人類活動(dòng)影響，而且其與氣象要素之間存在重要的作用關(guān)系。因此，探究杭錦旗植被變化特征以及驅(qū)動(dòng)力對(duì)區(qū)域持續(xù)性發(fā)展及生態(tài)恢復(fù)至關(guān)重要。

歸一化植被指數(shù)(NDVI)被用于探究長(zhǎng)時(shí)間序列植被覆蓋變化以及對(duì)氣候和人類活動(dòng)的響應(yīng)[4]，能夠客觀反映植被生長(zhǎng)狀況和覆蓋信息[5]。李雙雙等[6]基于MODIS-NDVI分析陜甘寧地區(qū)2000—2009年植被覆蓋變化，與此同時(shí)，張敏等[7]利用相同數(shù)據(jù)集對(duì)廣西植被覆蓋及驅(qū)動(dòng)力作了研究。張春森等[8]和張寶慶等[9]均對(duì)GIMMS數(shù)據(jù)進(jìn)行了擴(kuò)展，延長(zhǎng)研究時(shí)段，分析30年間黃土高原地區(qū)植被覆蓋及驅(qū)動(dòng)力。但上述研究也存在一定不足，研究時(shí)段多為NDVI起止時(shí)間，忽略植被恢復(fù)具有階段性，不同年份階段NDVI變化和驅(qū)動(dòng)力可能會(huì)發(fā)生改變。同時(shí)整體或分段的研究思路并未涉及植被覆蓋變化過(guò)程及趨勢(shì)持續(xù)變化，而逐步增加時(shí)段、注重持續(xù)變化過(guò)程將是未來(lái)NDVI監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容[10]。此外，對(duì)杭錦旗植被覆蓋變化多為定性研究或兩景影像地類轉(zhuǎn)化分析[11]，而將具有重要生態(tài)意義的變化過(guò)程“粗略化”，未能做到逐月、逐年監(jiān)測(cè)。

因此，筆者以杭錦旗為研究對(duì)象，以MOD13Q1 NDVI作為數(shù)據(jù)源，采用固定起始年份，逐步增加結(jié)束年份的分析方法并輔以Sen+Mann-Kendal趨勢(shì)和Hurst指數(shù)等方法，探究杭錦旗2000—2017年植被覆蓋變化特征及驅(qū)動(dòng)力，以期為杭錦旗荒漠化治理、掌握植被合理密度及生態(tài)政策評(píng)價(jià)等提供參考。

1 研究區(qū)概況

杭錦旗是以庫(kù)布齊沙漠為核心的生態(tài)地理區(qū)，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市西北部，橫跨鄂爾多斯高原與河套平原[12]，西、北部均以黃河為界(圖1)，總面積約為1.90萬(wàn)km2。該區(qū)處于干旱、半干旱區(qū)過(guò)渡地帶，屬典型溫帶大陸性氣候區(qū)，具有干旱少雨、蒸發(fā)量大等特點(diǎn)，年降水量為144.6～336 mm且集中在7—9月。植被類型主要為干草原、荒漠化草原、草原化荒漠和荒漠草原[13]，由東向西呈過(guò)渡性分布，而沙區(qū)則以沙生植被為主，地帶性顯著。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

選取2000—2017年植被生長(zhǎng)季(5—10月)16 d合成的數(shù)據(jù)產(chǎn)品MOD13Q1，空間分辨率為250 m。使用MODIS影像投影轉(zhuǎn)換工具(MRT)及批處理文件，完成影像拼接、投影轉(zhuǎn)換等工作，再利用最大值合成法得到月、年NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)。該方法可消除大氣、云、太陽(yáng)高度角等天氣因素的影響[14]。氣象數(shù)據(jù)選用中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V3)提供的杭錦旗周邊15個(gè)固定站點(diǎn)的氣溫及降雨量，利用matlab軟件完成月值數(shù)據(jù)處理，采用反距離權(quán)重法進(jìn)行空間插值。土地利用類型選自全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)發(fā)布的全球30 m地表覆蓋數(shù)據(jù)，時(shí)間為2010年。造林?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)自2002—2017年中國(guó)林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒。植被類型及生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)平臺(tái)。氣象、植被類型及生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件進(jìn)行行列號(hào)、投影方式等一致性處理，以達(dá)成與NDVI數(shù)據(jù)的匹配。

2.2 分析方法

2.2.1Sen+Mann-Kendall(M-K)趨勢(shì)顯著檢驗(yàn)

該方法能夠提高檢驗(yàn)精準(zhǔn)度，減少異常值的影響，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)誤差具有較強(qiáng)抵抗性。公式如下：

(1)

式(1)中，xi和xj為研究時(shí)段內(nèi)第i和j個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)β>0時(shí)，植被覆蓋呈改善趨勢(shì)；反之，則呈退化趨勢(shì)。

采用固定起始年份、逐步增加結(jié)束年份的方法，以5 a為公差值依次等間距累加至2017年，將研究時(shí)段劃分為2000—2004、2000—2009、2000—2014和2000—2017年4個(gè)時(shí)間序列階段并根據(jù)趨勢(shì)斜率范圍(|Z|)以及M-K值劃分趨勢(shì)等級(jí)(表1)。

2.2.2未來(lái)趨勢(shì)分析

Hurst指數(shù)(H)可用于定量描述要素未來(lái)變化特征，依據(jù)杭錦旗現(xiàn)階段植被覆蓋變化預(yù)測(cè)未來(lái)變化趨勢(shì)，對(duì)降低植被生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)價(jià)生態(tài)建設(shè)成效具有重要意義。采用R/S分析法計(jì)算該指數(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差與極差比值是否滿足R/S=[R(τ)/S(τ)]∝(τ/2)H加以判定，若成立，則說(shuō)明植被覆蓋時(shí)間序列具有Hurst現(xiàn)象，利用最小二乘法可計(jì)算得到H值[15]。

表1 2000—2017年杭錦旗植被覆蓋趨勢(shì)變化等級(jí)

2.2.3相關(guān)性及殘差分析法

杭錦旗因其特殊地理原因，降水和溫度是影響該區(qū)植被覆蓋變化最直接、最重要的氣象因子[16]。采用復(fù)相關(guān)及偏相關(guān)系數(shù)法研究氣象要素與NDVI(INDV)之間的相關(guān)性；殘差分析法可用于定量描述人類活動(dòng)對(duì)研究區(qū)植被覆蓋的影響。公式如下：

ε=INDV真實(shí)值-INDV預(yù)測(cè)值。

(2)

式(2)中，ε為NDVI殘差值。ε>0，表示人類活動(dòng)具有正面效應(yīng)，反之則為負(fù)面干擾；ε=0，表示人類活動(dòng)干擾不顯著。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋變化特征

3.1.1NDVI空間分布及趨勢(shì)變化

杭錦旗植被覆蓋由北向南空間分布呈“高低高”特征〔圖2(a)〕。

北部是黃河沖擊形成的平原，以耕地為主，NDVI最高；中北部沙區(qū)NDVI最低，分布大量流動(dòng)、半流動(dòng)沙地，不適宜植被生長(zhǎng)；南部伊和烏素蘇木鄉(xiāng)和錫尼鎮(zhèn)植被類型以草地和天然保護(hù)林為主，植被覆蓋較高。

各年份階段植被覆蓋趨勢(shì)變化結(jié)果〔圖2(b)〕如下：2000—2004年，NDVI改善面積占比為39%，其中，輕微改善面積占比為36%，在巴拉貢鎮(zhèn)、伊和烏素蘇木以及錫尼鎮(zhèn)集中分布。退化面積分布較少，程度較輕，占總面積的6%?？傮w上，2000—2004年除庫(kù)布齊沙區(qū)周邊外，研究區(qū)大部分為輕微改善，顯著改善區(qū)域僅分布在錫尼鎮(zhèn)南部。

2000—2009年，NDVI輕微改善面積占比下降24百分點(diǎn)，而顯著改善區(qū)域擴(kuò)增至獨(dú)貴塔拉南部以及錫尼鎮(zhèn)大部，占比為15%。退化面積大幅度減少，伊和烏素蘇木、獨(dú)貴塔拉南部逐漸向顯著改善及基本穩(wěn)定過(guò)渡，但在北部建筑用地出現(xiàn)退化現(xiàn)象。

2000—2014年，NDVI改善區(qū)域面積占比持續(xù)擴(kuò)張?jiān)鲋?0%，主要分布于伊和烏素蘇木北部、獨(dú)貴塔拉南部以及錫尼鎮(zhèn)。北部灘地出現(xiàn)較大面積的退化區(qū)域，由于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，致使耕地向建筑用地轉(zhuǎn)化，植被退化嚴(yán)重。此外，伊和烏素蘇木部分基本穩(wěn)定區(qū)域發(fā)生退化。

2000—2017年，NDVI改善區(qū)域面積與2000—2014年相比變化不顯著，占比為38%。杭錦旗西南部退化區(qū)域繼續(xù)擴(kuò)大，具有由點(diǎn)向面發(fā)展的聯(lián)動(dòng)態(tài)勢(shì)。與2000—2004年相比，2000—2017年研究區(qū)大部分輕微改善區(qū)域轉(zhuǎn)為顯著改善，轉(zhuǎn)換總面積為4 415 km2，尤其是錫尼和獨(dú)貴塔拉兩鎮(zhèn)。中部沙區(qū)部分呈基本穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著改善區(qū)域面積同樣占有較大比例。

各鄉(xiāng)鎮(zhèn)4個(gè)時(shí)段趨勢(shì)及顯著性變化見(jiàn)圖2(c)。總體上，主要趨勢(shì)變化為基本穩(wěn)定，尤其是吉日嘎朗圖和呼和木獨(dú)鎮(zhèn)，占比在70%以上。顯著改善區(qū)域面積占比增加明顯，以2000—2014年為基點(diǎn)，2000—2009、2000—2014和2000—2017年分別增加11%、25%和23%。退化區(qū)域面積占比在前兩個(gè)時(shí)段呈遞減趨勢(shì)，而隨后5、8 a間各鄉(xiāng)鎮(zhèn)輕微退化區(qū)域逐漸擴(kuò)張。2000—2004年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)多為輕微改善，錫尼鎮(zhèn)改善程度最高，而吉日嘎朗圖鎮(zhèn)最低；2000—2009年，錫尼鎮(zhèn)顯著改善區(qū)域面積增加最多，程度最大，獨(dú)貴塔拉次之，巴拉貢鎮(zhèn)改善效果不佳，其32%的面積轉(zhuǎn)為基本穩(wěn)定；2000—2014年，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有不同程度的改善；2000—2017年，鄉(xiāng)鎮(zhèn)顯著改善面積略有下降，伊和烏素蘇木和巴拉貢鎮(zhèn)退化面積較大，呼和木獨(dú)鎮(zhèn)雖然退化區(qū)域較小，但程度最強(qiáng)。

3.1.2不同土地利用NDVI變化

土地利用變化是植被覆蓋變化的重要表現(xiàn)，結(jié)果顯示：草地為主要土地類型，其面積占總面積的53.58%，沙地次之，占比為36.66%，有林地與灌叢面積占比分別為0.05%和1.29%。此外，杭錦旗共有耕地1 236 km2，占比為6.51%。土地利用類型NDVI均值由大到小依次為耕地(0.45)、有林地(0.39)、灌叢(0.26)、草地(0.25)和沙地(0.14)。耕地在北部灘地集中分布，為多年農(nóng)耕區(qū)，植被覆蓋常年較高。有林地多分布于沿黃農(nóng)業(yè)區(qū)及錫尼鎮(zhèn)，NDVI次之。庫(kù)布齊沙區(qū)及西部梁地為灌叢主要分布區(qū)，植被類型以旱生灌木為主。杭錦旗草地屬干草原、荒漠草原兩類的過(guò)渡類型，退化現(xiàn)象較嚴(yán)重[17]，NDVI較低。庫(kù)布齊沙區(qū)是杭錦旗沙地主要分布區(qū)，NDVI最低。

研究結(jié)果表明，有林地NDVI增速最快，為0.004 6 a-1，灌叢次之，增速為0.004 3 a-1，其次為草地，增速為0.003 4 a-1。增速不顯著性符合耕地特性，為0.003 1 a-1，沙地增速最慢，僅為0.002 5 a-1。各土地利用類型NDVI變化趨勢(shì)由大到小依次為有林地、灌叢、草地、耕地和沙地。有林地、灌叢及草地增長(zhǎng)說(shuō)明三北防護(hù)林、退耕還林等工程實(shí)施效果顯著，沙地增速最低表明飛播造林、荒山荒地造林等生態(tài)措施適用該區(qū)，人類活動(dòng)促進(jìn)了杭錦旗植被覆蓋的增加。

3.1.3NDVI持續(xù)性變化

植被覆蓋變化是具有自相似性和長(zhǎng)程依賴性的自然現(xiàn)象[18]。Hurst(H)指數(shù)可用于定量描述NDVI時(shí)間序列長(zhǎng)程依賴性，有效揭示植被未來(lái)演化趨勢(shì)及方向[19]。依據(jù)H值范圍及大小可以對(duì)NDVI序列是否存在持續(xù)性進(jìn)行判別。若0≤H<0.5，說(shuō)明NDVI時(shí)間序列具有長(zhǎng)程依賴性，未來(lái)發(fā)展具反持續(xù)性，即現(xiàn)階段呈改善(退化)的基本單元未來(lái)表現(xiàn)為退化(改善)；若H=0.5，說(shuō)明前后時(shí)間序列變化互相獨(dú)立；若0.5

為進(jìn)一步明確未來(lái)植被覆蓋發(fā)展規(guī)律，將NDVI變化趨勢(shì)與Hurst指數(shù)重分類后進(jìn)行耦合分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

整體上，研究區(qū)未來(lái)植被覆蓋主旋律為退化，其區(qū)域面積占比為57.94%，但程度較輕，48.46%的退化區(qū)域?yàn)槿醴闯掷m(xù)性&改善。在空間上〔圖4(b)〕，改善區(qū)域主要分布在庫(kù)布齊沙區(qū)、錫尼鎮(zhèn)大部以及伊和烏素蘇木。值得注意的是，伊和烏素蘇木南部現(xiàn)階段為輕微退化，而未來(lái)則轉(zhuǎn)變?yōu)槿醴闯掷m(xù)性&退化區(qū)域，表明該區(qū)域治理措施頗具成效，應(yīng)繼續(xù)落實(shí)高質(zhì)量植被建設(shè)。北部灘地和城鎮(zhèn)密集區(qū)表現(xiàn)為持續(xù)性退化，土地利用類型的重構(gòu)以及城鎮(zhèn)擴(kuò)張的加快均會(huì)引起植被退化。

表2 變化趨勢(shì)及Hurst指數(shù)耦合分析統(tǒng)計(jì)

3.2 驅(qū)動(dòng)力要素分析

3.2.1NDVI對(duì)氣象因子的響應(yīng)

全球氣候表現(xiàn)為變暖趨勢(shì)且存在明顯的區(qū)域及季節(jié)性差異。在這種背景下，各類氣候要素變化速率增加，使得目前氣候變化具有不確定性[21]?；诖?，在時(shí)間和空間尺度下，分別計(jì)算NDVI與年均氣溫、年降水的相關(guān)系數(shù)。結(jié)果(圖5、表3)顯示，在時(shí)間序列上，各時(shí)段NDVI與溫度均呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)性隨時(shí)間序列延長(zhǎng)而降低，與降水則呈較強(qiáng)的正相關(guān)。在空間上〔圖6(a)〕，各年份階段NDVI與降水主要呈正相關(guān)，顯著正相關(guān)區(qū)域面積占比分別為7%、5%、17%和34%，隨研究時(shí)段的延長(zhǎng)，分布范圍逐步向錫尼鎮(zhèn)、伊和烏素蘇木聚攏；顯著負(fù)相關(guān)區(qū)域面積占比較小，僅在吉日嘎朗圖及伊和烏素蘇木零星分布。由圖6(b)可知，4個(gè)時(shí)段氣溫與NDVI以負(fù)效應(yīng)為主，顯著負(fù)相關(guān)區(qū)域面積占比分別為8%、7%、5%和3%，主要分布在伊和烏素蘇木大部和吉日嘎朗圖部分地區(qū)，該區(qū)處于干旱區(qū)，高溫會(huì)增加干旱及最大潛熱蒸發(fā)量，降低地表土壤含水量，對(duì)植被生長(zhǎng)造成負(fù)面作用[22]；顯著正相關(guān)區(qū)域僅在錫尼鎮(zhèn)呈零星分布，NDVI隨溫度上升而增大，溫度增加會(huì)適當(dāng)延長(zhǎng)植被生長(zhǎng)季，提高光合作用和水分效率[23]，利于植被生長(zhǎng)。

表3 時(shí)間序列下各時(shí)段氣象因子與NDVI的相關(guān)系數(shù)(r)

為深入明確降水、溫度對(duì)NDVI的影響，結(jié)合偏相關(guān)、復(fù)相關(guān)系數(shù)對(duì)氣象驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分區(qū)[24]，依據(jù)見(jiàn)表4。結(jié)果〔圖6(c)〕表明：2000—2004年，除巴拉貢鎮(zhèn)外，大部分區(qū)域植被覆蓋變化受氣象因子作用較大，屬于氣象驅(qū)動(dòng)型，其中復(fù)合驅(qū)動(dòng)型占比為43%，表明降水、溫度的復(fù)合作用為該時(shí)段NDVI變化主要因素之一；2000—2009年，研究區(qū)74%的面積區(qū)域?yàn)榉菤庀笠仳?qū)動(dòng)型，顯著相關(guān)區(qū)僅在伊和烏素蘇木周邊分布；2000—2014年，降水驅(qū)動(dòng)型和復(fù)合驅(qū)動(dòng)型區(qū)域面積占比分別為22%和20%，巴拉貢鎮(zhèn)、伊和烏素蘇木以及錫尼鎮(zhèn)均有分布；2000—2017年，杭錦旗南部植被覆蓋變化與氣象要素相關(guān)性較強(qiáng)，與2000—2014年相比，面積和分布差異不明顯。

3.2.2NDVI對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)

依據(jù)殘差值和顯著性，將人類活動(dòng)分為正干擾(ε>0，P<0.05)、負(fù)干擾(ε<0，P<0.05)和干擾不顯著(P>0.05)。

由圖6(d)可知，隨著研究年限的增長(zhǎng)，人類活動(dòng)正干擾區(qū)呈擴(kuò)增態(tài)勢(shì)，2000—2004、2000—2009、2000—2014和2000—2017年其面積占比分別為2%、25%、46%和50%，分布范圍由“伊和烏素蘇木北部發(fā)散區(qū)”“吉日嘎朗圖-獨(dú)貴塔拉北部東西相接沿黃分布區(qū)”“獨(dú)貴塔拉南部-錫尼鎮(zhèn)零星分布區(qū)”構(gòu)成。退耕還林、三北防護(hù)林等林業(yè)工程治理效果在上述區(qū)域得到顯現(xiàn)，18 a來(lái)累計(jì)造林2 401 km2(圖7)，同時(shí)落實(shí)高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)造林，在墑情、品種和栽植等方面嚴(yán)格把控[25]，致使NDVI由2000年的0.18上升至2017年的0.24。北部灘地部分區(qū)域出現(xiàn)NDVI殘差呈減少趨勢(shì)，該區(qū)域多為建筑用地周邊，人類活動(dòng)增多導(dǎo)致耕地、草地及有林地被征收占用，使高植被NDVI的土地利用類型向低植被NDVI轉(zhuǎn)化。

表4 氣象驅(qū)動(dòng)力分區(qū)依據(jù)

為探究不同尺度下人類活動(dòng)復(fù)雜性及區(qū)域尺度效應(yīng)，以時(shí)間、植被類型及生態(tài)系統(tǒng)尺度進(jìn)行分析。就時(shí)間尺度(圖8)而言，18 a間人類活動(dòng)經(jīng)歷了從最初負(fù)干擾破壞向正干擾改善的轉(zhuǎn)變，增速為2.4%·(10 a)-1。最初5 a間，殘差均值小于0且逐年降低；2000—2009年，人類活動(dòng)干擾完成由負(fù)向正的改變，正向活動(dòng)逐漸加大，增速為4.1%·(10 a)-1；2000—2014年，殘差增速〔3.0%·(10 a)-1〕略有降低，但在2012、2013年該階段殘差達(dá)最高值。就植被類型尺度(表5)而言，人類活動(dòng)對(duì)栽培植被和草原的干擾多為不顯著，隨著研究時(shí)段的延長(zhǎng)，兩者干擾不顯著區(qū)域面積占比呈遞減趨勢(shì)，而正干擾區(qū)域面積占比則呈遞增趨勢(shì)。此外，對(duì)栽培植被的負(fù)干擾也呈遞增趨勢(shì)；草甸和荒漠植被受人類正干擾影響較大，4個(gè)時(shí)段呈顯著增加趨勢(shì)。就生態(tài)系統(tǒng)尺度而言，人類活動(dòng)對(duì)森林和荒漠生態(tài)系統(tǒng)的干擾以正向?yàn)橹髑页手鸩綌U(kuò)大態(tài)勢(shì)，而對(duì)農(nóng)田和草地的干擾以不顯著為主；聚落生態(tài)系統(tǒng)正干擾區(qū)域面積占比逐階段加大，表明研究區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展速率加快。

表5 不同植被類型以及生態(tài)系統(tǒng)殘差比例

3.2.3各階段驅(qū)動(dòng)力貢獻(xiàn)

結(jié)合氣象驅(qū)動(dòng)力分區(qū)〔圖6(c)〕、人類活動(dòng)干擾〔圖6(d)〕及植被覆蓋顯著性變化〔圖2(b)〕，明確各階段驅(qū)動(dòng)力。2000—2004年，NDVI以輕微改善為主，該區(qū)與氣象驅(qū)動(dòng)區(qū)分布基本吻合且人類活動(dòng)干擾不顯著，因此氣象要素為該時(shí)段植被覆蓋變化最關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力；2000—2009年，氣象要素顯著作用區(qū)域?qū)?yīng)多為NDVI顯著性基本穩(wěn)定，植被覆蓋變化不顯著，而人類活動(dòng)正干擾范圍與改善區(qū)域一致性較高，因此該階段人類正干擾為最重要驅(qū)動(dòng)因素；2000—2014年，杭錦旗南部為氣象主要驅(qū)動(dòng)區(qū)，北部為人類活動(dòng)正干擾區(qū)，伊和烏素蘇木北部發(fā)散區(qū)和沿黃河呈“幾”字型分布區(qū)植被改善主要受到人類正向活動(dòng)的影響，獨(dú)貴塔拉南部-錫尼鎮(zhèn)零星分布區(qū)由降水、溫度及人類活動(dòng)共同作用；2000—2017年，影響杭錦旗植被覆蓋變化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力要素為氣象及人類活動(dòng)正干擾。

4 結(jié)論

(1)杭錦旗NDVI空間分布具有異質(zhì)性。各時(shí)間序列NDVI顯著改善區(qū)域面積占比分別為3%、14%、28%和26%，開(kāi)始增加而后略有減少，主要由基本穩(wěn)定和輕微改善區(qū)域轉(zhuǎn)化，而退化區(qū)域在北部灘地、建筑用地密集區(qū)及伊和烏素蘇木南部集中分布，其占比在前兩個(gè)時(shí)段呈遞減趨勢(shì)，隨后5、8 a間逐漸擴(kuò)張。

(2)研究區(qū)土地覆蓋類型NDVI均值由大到小依次為耕地、有林地、灌叢、草地和沙地，有林地、灌叢和草地NDVI增速明顯，沙地最低。

(3)杭錦旗未來(lái)植被覆蓋主旋律為退化，其區(qū)域面積占比為57.93%，但程度較輕，需進(jìn)一步精準(zhǔn)施策，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)力度。持續(xù)性改善區(qū)域主要分布在庫(kù)布齊沙區(qū)、錫尼鎮(zhèn)大部及伊和烏素蘇木，北部灘地和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)城鎮(zhèn)密集區(qū)表現(xiàn)為持續(xù)性退化。

(4)就時(shí)間序列而言，各研究時(shí)段NDVI與溫度均呈負(fù)相關(guān)且隨時(shí)間序列延長(zhǎng)相關(guān)性越低，與降水呈較強(qiáng)的正相關(guān)性；就像元尺度而言，降水與NDVI主要呈正相關(guān)關(guān)系，在錫尼鎮(zhèn)、伊和烏素蘇木呈集中分布，而溫度以負(fù)效應(yīng)為主，顯著負(fù)相關(guān)區(qū)逐階段遞減，在研究區(qū)西北部呈零星分布。人類活動(dòng)對(duì)NDVI影響具有雙重效應(yīng)：一方面，生態(tài)林業(yè)工程對(duì)植被覆蓋恢復(fù)具有正向作用，以建設(shè)荒漠植被及森林、荒漠生態(tài)系統(tǒng)為主；另一方面，土地利用類型的重構(gòu)和城鎮(zhèn)擴(kuò)張均會(huì)造成NDVI降低。

(5)4個(gè)階段驅(qū)動(dòng)力分別為氣象要素、人類活動(dòng)、氣象和人類活動(dòng)。驅(qū)動(dòng)力逐漸復(fù)雜化，單一驅(qū)動(dòng)對(duì)NDVI影響較弱，氣象和人類活動(dòng)共同作用對(duì)植被覆蓋影響更加顯著。此外，人類活動(dòng)干擾范圍逐步向北移動(dòng)，而氣象驅(qū)動(dòng)區(qū)南移趨勢(shì)更為明顯。