1992-2019年阿拉爾市植被覆蓋時空變化分析

張永升，馬彥軍

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

綠洲是被大沙漠和戈壁灘等干旱、半干旱氣候地區(qū)包圍的一種獨特景觀，不僅擁有大自然的特色景觀，也擁有人類的發(fā)展足跡［1-3］，在人類的日常活動、生存和經(jīng)濟發(fā)展中也有重要的地理位置［4-5］。人類作為綠洲這個系統(tǒng)中最重要群體及組成部分，通過對綠洲自然資源的開采和利用來影響該生態(tài)系統(tǒng)，并不斷地改造綠洲的生態(tài)環(huán)境［6-7］。干旱區(qū)、半干旱區(qū)綠洲化與城鎮(zhèn)化是人類活動與自然因素共同影響下荒漠區(qū)轉(zhuǎn)綠洲城鎮(zhèn)化過程，荒漠化同樣是人類活動和氣候因素作用下造成的干旱、半干旱區(qū)綠洲轉(zhuǎn)變?yōu)楦瓯跒┑耐恋赝嘶?-9］。我國改革開放以來，社會經(jīng)濟和發(fā)展取得了巨大的成就，城鎮(zhèn)化過程也取得了史無前例的發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)模和面積不斷增加的同時，城鎮(zhèn)人口也不斷增加，也是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人群或者土地等一些資源轉(zhuǎn)化為非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程［10］。同時，城鎮(zhèn)化過程中，綠洲內(nèi)部大面積優(yōu)質(zhì)的農(nóng)田和一些資源被城鎮(zhèn)擴建占用［11-12］。

植被作為土地—植物—大氣循環(huán)體的重要一環(huán)，不僅僅維持著干旱、半干旱區(qū)氣候因素穩(wěn)定和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)平衡，而且記實著干旱、半干旱區(qū)中綠洲和荒漠及戈壁灘兩大生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用過程［13-14］。目前，歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegeta‐tion Index，NDVI）是眾多植被指數(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種指數(shù)，業(yè)界人士利用歸一化植被指數(shù)在表征植物長勢質(zhì)量及生物—物理特征方面的優(yōu)勢，就監(jiān)測和分析植被覆蓋變化做了諸多研究。彭文甫等［15］利用2007、2008和 2013年 3年的 Landsat‐5、8遙感影像數(shù)據(jù)，基于像元二分模型監(jiān)測岷江汶川-都江堰段地震前后植被覆蓋度變化狀況，發(fā)現(xiàn)植被覆蓋度總體情況良好，坡向?qū)χ脖粨p毀與恢復(fù)的影響明顯低于海拔高程和坡度；Potchter等［16-17］在以色列南部監(jiān)測了植被效應(yīng)在冬季的變化特征規(guī)律，發(fā)現(xiàn)影響因素主要為天氣情況、植被類型及日照時間長短；李培先等［18］基于NDVI和像元二分模型分析烏魯木齊市植被覆蓋度時空變化，發(fā)現(xiàn)近15年來植被覆蓋度總體呈現(xiàn)先整體下降后上升的“U”型趨勢。本研究擬通過典型干旱區(qū)城市阿拉爾市為例，研究阿拉爾市的植被時空演變，探討阿拉爾市植被覆蓋度演變規(guī)律和變化對其的驅(qū)動因子，總結(jié)規(guī)律，以期為阿拉爾市生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

阿拉爾是新疆維吾爾自治區(qū)直轄縣級市，與新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師實行師與市合一管理體制，由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團來管理。第一師阿拉爾（E 80°30′~81°58′，N 40°22′~40°57′）位于我國南疆阿克蘇地區(qū)境內(nèi)（地跨5縣1市），也是南疆中心區(qū)域，典型的干旱區(qū)綠洲城市［19］。阿拉爾維吾爾語意為“綠色的島嶼”，北部起天山南麓山地，南部至塔里木盆地（塔克拉瑪干大沙漠）北緣［20］，第一師阿拉爾主要包括8片區(qū)域，總面積為6 256.68 km2。本研究針對建設(shè)時段較長的阿拉爾市區(qū)進行分析，在行政區(qū)域上阿拉爾市主要包括幸福路街道、金銀川路街道、青松路街道、南口街道、托喀依鄉(xiāng)、工業(yè)園區(qū)、塔里木河水利管理處、7團、8團、9團、10團、11團、12團、13團、14團、16團等，其面積為3 901.37 km2。水源主要來自于上游山區(qū)融雪和積雪補給為主的阿克蘇河、縱穿塔克拉瑪干沙漠的和田河與我國最大內(nèi)陸河塔里木河，以及勝利、上游、多浪等大平原水庫，地理位置示意與水系如圖1所示。

圖1 研究區(qū)地理位置示意與水系Fig.1 Geographical location and water system of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

筆者綜合考慮和篩選后，下載了6~9月植被生長較好、云量極少的阿拉爾市多期Landsat系列（TM/ETM+/OLI）衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)（圖2）。在通過綜合外界因素對比與篩選，最終選取1992、1997、2002、2008、2013、2019年6個時期的影像數(shù)據(jù)作為本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。影像數(shù)據(jù)條帶號為146，行帶號為32，數(shù)據(jù)下載網(wǎng)站為美國地質(zhì)勘探局（http：//glovis.usgs.gov）與國家地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn），數(shù)據(jù)詳細信息見表1。

表1 Landsat系列遙感影像數(shù)據(jù)信息Table 1 List of Landsat series remote sensing image data information

研究區(qū)矢量數(shù)據(jù)與其他矢量數(shù)據(jù)來自BIGEMAP與奧維地圖下載器。土地利用類型數(shù)據(jù)下載于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)官網(wǎng)。氣象數(shù)據(jù)來自于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)共享網(wǎng)（http：//www.cma.gov.cn），該數(shù)據(jù)主要說明研究區(qū)氣候變化特征。研究區(qū)其他社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、水文水資源數(shù)據(jù)和地形地貌等數(shù)據(jù)來自于《新疆兵團第一師阿拉爾市統(tǒng)計年鑒》《第一師阿拉爾市年鑒》《第一師阿拉爾市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、中國經(jīng)濟社會大數(shù)據(jù)研究平臺、第一師阿拉爾政府官網(wǎng)。本研究利用6個時期衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，運用ENVI 5.3和ArcGIS 10.5軟件對數(shù)據(jù)進行輻射定標、去條帶、大氣校正、幾何校正和圖像裁剪等預(yù)處理。

1.3 歸一化植被指數(shù)

植被是表明綠洲最直接、最明顯的特征。NDVI在尺度與時效方面提取植被信息具有優(yōu)勢和較敏感。Landsat系列遙感影像中，NDVI用近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差比上兩者之和所表達［21-22］。NDVI的影像DN值范圍在［-1，1］，DN值越大，表示植被生長狀態(tài)越好。NDVI計算公式：

式中：NIR是近紅外波段（Landsat‐5、Landsat‐7是Band4波段，Landsat‐8是 Band5波段），R是紅光波段（Landsat‐5、Landsat‐7是 Band3波段，Landsat‐8是Band4波段）。

1.4 植被覆蓋度

像元二分模型是一種計算簡單、操作方便的遙感植被覆蓋度估算模型，NDVI與植被覆蓋度之間存在著顯著的線性相關(guān)關(guān)系，通過兩者關(guān)系可以估算研究區(qū)的植被覆蓋度。本研究基于像元二分模型估算出不 同 時 期 植 被 覆 蓋 度（FVC）［22-23］。 表 達 公 式見（2）式：

式中：NDVIveg為純植被覆蓋NDVI像元DN值，NDVIsiol為裸沙地或非植被覆蓋NDVI像元DN值。實際應(yīng)用當中原則上NDVIveg=NDVImax和NDVIsiol=NDVImin，由于無法避免衛(wèi)星傳感器異常與一些外界因素，所以本研究選取NDVI像元累積DN值百分比為98%和2%分別作為NDVIveg和NDVIsiol，然后通過公式（2）進行估算研究區(qū)各個時期的FVC。

目前為止還沒有統(tǒng)一的植被覆蓋度分級標準，所以本研究根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》《草場資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》和水利部頒布的《土壤侵蝕分類分級標準》，結(jié)合研究區(qū)基本生態(tài)環(huán)境特征以及參考前人的研究成果，對本研究植被覆蓋度進行分級。0≤FVC<20%為裸地或極低植被覆蓋度、20%≤FVC<30%為低植被覆蓋度、30%≤FVC<60%為中植被覆蓋度、60%≤FVC<100%為高植被覆蓋度等，共分為4個等級。

1.5 植被平均覆蓋度

為了進一步揭示研究區(qū)植被覆蓋度演變規(guī)律，通過植被覆蓋度不同等級面積加權(quán)平均來計算阿拉爾市不同時期植被平均覆蓋度。高、中、低與極低植被覆蓋度等級面積分別為FVC高、FVC中、FVC低與FVC極低，對應(yīng)植被覆蓋度等級取值分別為4、3、2與1，計算公式（3）得到阿拉爾市不同時期的植被平均覆蓋度［25］。

1.6 圖像差值比較法

為了揭示阿拉爾市不同時期植被覆蓋度空間動態(tài)變化情況，利用圖像差值比較法來計算不同時期植被覆蓋變化量△FVCg，差值范圍在［-1，1］［25］。計算公式如（4）式：

式中：FVCg_T2和FVCg_T1分別為阿拉爾市研究時段內(nèi)前與后不同兩時期對應(yīng)的植被蓋度等級ENVI標準格式數(shù)據(jù)，按下表2閾值標準對差值變化量進行劃分。

表2 研究區(qū)植被覆蓋度動態(tài)變化量劃分等級表Table 2 Classification table of dynamic changes of vegetation coverage in the study area

1.7 植被覆蓋度不同等級轉(zhuǎn)移矩陣

植被覆蓋度等級轉(zhuǎn)移矩陣，在表達不同時間段內(nèi)不同植被覆蓋度等級之間相互轉(zhuǎn)化的面積動態(tài)的同時，還能反映出不同等級面積在該時段內(nèi)的變化情況。植被覆蓋度不同等級轉(zhuǎn)移矩陣表達公式：

式中：S表示植被覆蓋度面積，a、b分別表示研究時段內(nèi)前一期影像數(shù)據(jù)的不同等級植被覆蓋度和后一期影像數(shù)據(jù)的不同等級植被覆蓋度。Sab表示前一期影像數(shù)據(jù)植被覆蓋度等級a轉(zhuǎn)移為后一期影像數(shù)據(jù)植被覆蓋度等級b的面積。m=4，即為高、中、低、極低的4種等級［26］。

1.8 重心遷移模型

重心是描述研究區(qū)植被覆蓋度在時間尺度空間演化趨勢過程的一個重要指標，通過植被覆蓋度具體面積變化，可以跟蹤和判斷植被覆蓋度遷移方向與距離［27］。重心坐標與重心遷移距離計算公式如（6）、（7）與（8）式：

式中：X、Y分別表示研究區(qū)某種植覆蓋等級分布的重心經(jīng)度與緯度坐標；Sj表示研究區(qū)植被覆蓋影像圖第j個像元的面積大?。ㄏ裨笮。?0 m×30 m）；Xj表示植被覆蓋影像圖第j個像元的經(jīng)度坐標、Yj表示植被覆蓋影像圖第j個像元的緯度坐標；Lj+1表示研究時段內(nèi)不同時期之間的遷移距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被覆蓋度規(guī)模變化

基于NDVI與像元二分模型，利用1992-2019年6個時期的影像數(shù)據(jù)植被覆蓋度，并進行閾值分割。阿拉爾市的植被覆蓋分布總體上以塔里木河和阿克蘇河為軸線，從高植被覆蓋向低植被覆蓋展布（圖2）。

圖2 阿拉爾市1992-2019年6期植被覆蓋度空間分布圖Fig.2 Spatial distribution map of vegetation coverage in Alar City from 1992 to 2019 period 6

統(tǒng)計了6個時期植被覆蓋總面積（不包括裸地或極低植被覆蓋）、植被平均覆蓋度、NDVI 均值變化和不同等級植被覆蓋面積，并做了線性趨勢變化分析（圖3）。阿拉爾市植被覆蓋總面積、植被平均覆蓋度、NDVI均值變化均呈增加趨勢，擬合優(yōu)度R2分別為0.987 8、0.971 8和0.994 3，三者均增加。說明近28年阿拉爾市植被覆蓋面積增加的同時，植被覆蓋度也在不斷增加。1992年和2019的植被覆蓋總面積為1 338.4、2 815.2 km2，增加了 1 476.7 km2，增長率為110.3%。相比1992年從不同時段來分析，2002-2008年總植被覆蓋面積增加速度最快、最明顯時段，增量435.1 km2，增幅為24.2%。其余4期增量和增幅分別為：1992-1997年增加了154.9 km2，增幅為11.6%；1997-2002年 增 加 了 301.6 km2，增 幅 為20.2%，增加面積比較明顯；2008-2013年增加了435.1 km2，增 幅 為 11.7%；2013-2019年 增 加 了323.1 km2，增幅為 13.0%。

圖3 阿拉爾市不同等級植被覆蓋面積、NDVI均值和植被平均覆蓋度變化趨勢Fig.3 Variation trend of vegetation coverage area，NDVI average value and average vegetation coverage of different grades in Alar City

從不同等級植被覆蓋面積變化分析可知，高植被覆蓋面積線性增加趨勢最明顯（R2=0.954），2019年和 1992年 相 比 ，增 加 了 1 683.9 km2，增 幅 為1 016.4%。中植被覆蓋面積變化波段較大，整體呈下降趨勢，線性趨勢擬合度較差（R2=0.018 4），2019年和1992年相比，減小了187.6 km2，降幅為24.3%。低植被覆蓋面積整體上不變，但存在一些小波動，2019年和1992年相比，減小了19.6 km2，降幅為4.9 %。裸地或極低植被覆蓋面積呈連續(xù)下降趨勢，2019年和1992年相比，減小了1 476.7 km2，降幅為57.7 %。對比分析，高植被覆蓋度增加速度最快和最明顯，且占總植被覆蓋度比重最大，比重分別為12.4%、53.7%、61.0%、63.5%、63.8%、65.7%，所占比重明顯不斷上升。

2.2 植被覆蓋度格局變化

阿拉爾市植被覆蓋度不僅有區(qū)域規(guī)模方面的變化，還存在植被覆蓋度等級之間的相互轉(zhuǎn)化。本研究運用了圖像差值比較法計算了1992—2019年阿拉爾市植被覆蓋度的格局演變規(guī)律，差值結(jié)果為正數(shù)表示植被覆蓋度增加區(qū)域，差值結(jié)果為負數(shù)表示植被覆蓋度降低區(qū)域，差值結(jié)果為0表示植被覆蓋度未變化區(qū)域，并進行閾值分割，最終得到阿拉爾市的6期植被覆蓋度變化格局圖（圖4）。

圖4 阿拉爾市不同時段植被覆蓋度的格局變化Fig.4 Changes in the pattern of vegetation coverage in different periods of time in Alar City

結(jié)果顯示，植被覆蓋度的變化主要呈現(xiàn)出阿克蘇河與塔里木河兩岸附近，11團和14團東南部基本未發(fā)生變化，幸福農(nóng)場、8團和10團北部區(qū)植被覆蓋度大幅度增加，市區(qū)中心、阿克蘇河與塔里木河邊緣處植被覆蓋度不同程度減小?？傮w來看，2019年和1992年相比，植被覆蓋增加區(qū)域面積遠遠大于減小區(qū)域面積，總增加區(qū)域面積為2 470.9 km2，為總減小區(qū)域面積的18.4倍，占總行政區(qū)劃面積的63.4%，其中輕微改善區(qū)域、中度改善區(qū)域、極度改善區(qū)域比重分別為24.9%、15.8%和22.7%；穩(wěn)定區(qū)域面積為1 293.2 km2，占總行政區(qū)劃面積的33.2%；總減小面積為134.6 km2，占總行政區(qū)劃面積的3.5%，其中輕微退化區(qū)域、中度退化區(qū)域、極度退化區(qū)域比重分別為2.0%、1.2%和0.2%

為了進一步分析阿拉爾市不同植被覆蓋度等級之間的互相轉(zhuǎn)移，不僅對植被覆蓋度進行定性研究，還對不同時段進行定量分析。將研究時段內(nèi)1992年和2019年的植被覆蓋度不同等級之間做了矩陣轉(zhuǎn)移。如表3所示，阿拉爾市的植被覆蓋度主要是裸地或極低覆蓋向低與中覆蓋小比例轉(zhuǎn)移、向高覆蓋大比例轉(zhuǎn)移，低覆蓋向中覆蓋小比例轉(zhuǎn)移、向高覆蓋大比例轉(zhuǎn)移，中覆蓋向高覆蓋轉(zhuǎn)移。具體轉(zhuǎn)移量為：極低覆蓋轉(zhuǎn)低覆蓋329.35 km2，占極低覆蓋的12.86%；極低覆蓋轉(zhuǎn)中覆蓋344.66 km2，占極低覆蓋的13.46%；極低覆蓋轉(zhuǎn)高覆蓋883.51 km2，占極低覆蓋的34.51 %；低覆蓋轉(zhuǎn)中覆蓋77.01 km2，占低覆蓋的19.25%；低覆蓋轉(zhuǎn)高覆蓋270.48 km2，占低覆蓋的67.60%；中覆蓋轉(zhuǎn)高覆蓋565.95 km2，占低覆蓋的73.25%。從絕對變化量分析可知，高、中、低和極低覆蓋變化量分別為1 683.92、-187.58、-19.63 km2和-1 476.71 km2，除了高覆蓋，其他覆蓋均減小，其中高覆蓋大面積增加，中、低和極低覆蓋最終都轉(zhuǎn)為高覆蓋。

表3 1992-2019年阿拉爾市植被覆蓋度等級轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 The vegetation coverage grade transfer matrix of Alar City from 1992 to 2019

2.3 植被覆蓋度重心遷移

重心概念來源于物理的力學(xué)部分，把重心遷移模型引入到地理學(xué)中，研究區(qū)重心地理位置分布的變化能夠從空間上描述綠洲植被覆蓋度分布的時空演變特征。如圖5所示，近28年，阿拉爾市總、高、中和低植被覆蓋度重心都向東北方向遷移，直線遷移距離分別為7.00、8.07、10.96、20.23 km；極低植被覆蓋度重心都向東南方向遷移，直線遷移距離為7.81 km。不同時段來看，總、高、中和低植被覆蓋度重心遷移距離最 大 時 段 分 別 為 1992-1997、1992-1997、2013-2019、2002-2008年，直線遷移距離分別為1.93、9.26、3.39、7.15 km；極低植被覆蓋度重心遷移距離最大時段為2002-2008年，直線遷移距離為3.29 km。

圖5 阿拉爾市1992-2019年6個時期植被覆蓋度重心遷移Fig.5 The migration and changes of the center of gravity of vegetation coverage in the six periods from 1992 to 2019 in Alar City

3 討論

干旱區(qū)綠洲氣候變化尤其是降水量、氣溫空氣濕度的變化是影響區(qū)域植被覆蓋度最主要的自然驅(qū)動因素，但是短期內(nèi)的人類活動因素對區(qū)域植被覆蓋度影響更突出。

阿拉爾市總、高植被覆蓋度連續(xù)不斷增大，說明研究區(qū)植被覆蓋面積與耗水量也相對增加，植被生長對水資源需求有所提高，由于阿拉爾市是典型的沙漠城市，植被覆蓋度變化跟氣候因素有密切的關(guān)系，小幅度的氣候變化對綠洲植被生長有顯著的影響。如圖6所示，阿拉爾市近30年年降水量、年均氣溫都呈顯著增加趨勢。根據(jù)黃培佑［28］、張音等［29］新疆氣候變化研究發(fā)現(xiàn)，近100年全球變暖引起新疆氣溫的升高和降水量的增加，這對新疆生態(tài)環(huán)境與植被覆蓋改善帶來了巨大的影響。熱孜宛古麗?麥麥提依明等［30］利用新疆50多個氣象站數(shù)據(jù)，研究了新疆54年氣溫和降水變化特征，結(jié)果表明，新疆年平均氣溫和降水量變化較明顯，都呈上升趨勢，氣溫和降水量分別呈0.32°C/（10 a）和 8.23 mm/（10 a）的速率上升。阿拉爾市1990-2020年降水量增加速率為0.043 mm/a，降水量的增加可能對荒漠區(qū)稀疏植被提供了必要的生長繁衍水源，進而導(dǎo)致綠洲低覆蓋植被向中、高與極高植被覆蓋的轉(zhuǎn)移。因為人類種植的植物大部分以極高和高植被覆蓋形式為主，而自然生長稀疏植被及草地以低和中植被覆蓋形式呈現(xiàn)。

圖6 1990-2019年阿拉爾市年均降水量、氣溫變化趨勢Fig.6 The trend of average annual precipitation and tem?perature in Alar City from 1990 to 2019

氣候變暖對植被的影響，也間接體現(xiàn)在冰雪融水對流域徑流的不斷增大。阿拉爾市1990-2020年氣溫逐漸呈暖干化發(fā)展趨勢，氣溫上升率為0.143°C/a，這對以冰雪融水補給為主的阿克蘇河流域和塔里木河流域來說影響較大。黃國強［31］利用1960-2010年阿克蘇河流域的年徑流量數(shù)據(jù)，進行流域徑流年際趨勢、年內(nèi)分布、突變點及周期的分析發(fā)現(xiàn)，阿克蘇河兩大支流庫瑪拉克河和托什干河0.301×108m3/10 a和0.200×108m3/10 a的速度增加，夏季6-9月占總徑流量的70%左右，這對氣候干旱的阿克蘇河流域和塔里木河流域來說具有重大的意義，可能為阿拉爾市植被的多樣性提供了水資源保障。

人類活動對植被覆蓋面積與植被長勢的影響主要體現(xiàn)在土地利用類型及利用方式的改變上，其中影響土地利用類型變化的驅(qū)動力主要為區(qū)域人口因子、社會經(jīng)濟因子以及水資源分配狀況等。

據(jù)中國經(jīng)濟社會大數(shù)據(jù)研究平臺統(tǒng)計，1995年第一師阿拉爾的總?cè)丝跒?4.9萬人，到2019年末，第一師阿拉爾的總?cè)丝跒?0.9萬人，男性為21.0萬人，女性為19.9萬人。全人口中漢族為36.2萬人，少數(shù)民族為4.7萬人。其中阿拉爾城區(qū)為10.2萬人，占全師總?cè)丝诒戎?4.9%。1995年全師生產(chǎn)總值為6.81億元，到2019年全師生產(chǎn)總值為309.5億元，同比增長4.4%。全年完成農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為271.86億元，其中種植業(yè)產(chǎn)值、林業(yè)產(chǎn)值、牧業(yè)產(chǎn)值、漁業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)產(chǎn)值分別為239.63、2.81、17.99、0.91與10.52億元，5個產(chǎn)業(yè)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重分別為88.1%、0.8 %、6.6%、0.3%與3.9%。農(nóng)作物播種面積1 806.5 km2，同比增長2.0%，其中糧食、棉花、蔬菜與其他農(nóng)作物的種植面積分別為146.8、1 550、46.3、63.4 km2，5個產(chǎn)業(yè)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重分別為8.1%、85.8%、2.6%、3.5%［32-33］。

綜上所述可知，阿拉爾市人口膨脹與社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快是導(dǎo)致水資源分配、土地利用類型、植被格局發(fā)生變化的主要原因，其中變化主要體現(xiàn)在城區(qū)面積擴張、荒地開墾、河流改造及灌區(qū)溝渠增加。

阿拉爾市植被覆蓋的變化主要是以人工植被覆蓋的變化為主，而人工植被覆蓋的變化主要取決于人類的社會經(jīng)濟發(fā)展，以及人類活動與社會經(jīng)濟發(fā)展體現(xiàn)在對土地利用類型的改變上。

如圖7阿拉爾市1990-2018年土地利用類型空間分布狀況可以看出，1990年阿拉爾市土地利用類型主要以草地為主，到了2000年開始主要以耕地為主，且耕地大面積分布在塔里木河和阿克蘇河兩岸，分布較密集，建設(shè)用地和林地占地面積較小，草地主要分布在耕地的外圍，耕地內(nèi)部也有碎散的小面積草地。

圖7 阿拉爾市1990-2018年土地利用類型空間分布Fig.7 Spatial distribution of land use types in Alar City from 1990 to 2018

從表4不同時期土地利用類型的具體變化情況可以看出，耕地面積逐漸增加，1995年最?。?25.02 km2），占研究區(qū)總面積的21.15%，2018年面積最大（1 969.01 km2），占研究區(qū)總面積的50.47%，增加量為1 143.98 km2，增幅為138.66%；林地2000年面積最大（543.67 km2），占研究區(qū)總面積的13.93%，但是2018年減小到128.58 km2，占總研究區(qū)面積的3.30%；草地1995年面積最大（1 552.59 km2），占研究區(qū)總面積的39.79%，2005年最小（797.07 km2），占研究區(qū)總面積的20.43%，但是2018年減小到1 103.34 km2，占研究區(qū)總面積的28.28%；水域面積變化不大，2000年面積最大（324.16 km2），占研究區(qū)總面積的8.31%，2015年面積最?。?50.92 km2），占研究區(qū)總面積的6.43%；建設(shè)用地整體上逐漸增加趨勢，2000年面積最?。?5.88 km2），占研究區(qū)總面積的8.31%，2018年面積最大（61.50 km2），占研究區(qū)總面積的1.58%；未利用土地面積整體上減小趨勢，1.50 km2），占研究區(qū)總面積的1.58%；未利用土地面積整體上減小趨勢，其中1995年面積最大（1 132.94 km2），占研究區(qū)總面積的29.04%，2018年面積最?。?81.41 km2），占研究區(qū)總面積的9.78%。

表4 阿拉爾市1990-2018年不同時期土地利用類型面積及所占比例Table 4 Land use type area （km2） and proportion in different periods in Alar City from 1990 to 2018

從以上阿拉爾市土地利用類型變化情況表明，耕地開墾是植被覆蓋面積增加的主要原因，而大面積天然草地與未利用土地和小面積林地是耕地面積增長的主要來源，同時，草地向未利用土地轉(zhuǎn)移。但天然草地換取耕地開墾會降低區(qū)域生態(tài)環(huán)境平衡，長期發(fā)展將影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

1992-2019 年，阿拉爾市NDVI呈增加趨勢，植被覆蓋面積和植被覆蓋度也呈增加趨勢。植被覆蓋分布總體上以塔里木河和阿克蘇河作為軸線，從高植被覆蓋向低植被覆蓋由內(nèi)向外展布。2019年比1992年總植被覆蓋面積增加了1 476.7 km2，增長率為110.3%。從不同等級來看，高植被覆蓋面積增加最顯著，近28年增加了1 683.9 km2，增幅為1 016.4 %，其余覆蓋等級面積均呈減小趨勢。

阿拉爾市植被覆蓋時間尺度變化存在時段性和區(qū)域性差異。在時段變化上，2002-2008年植被覆蓋面積增加最顯著；在區(qū)域上，幸福農(nóng)場、8團和10團北部區(qū)植被覆蓋度大幅度改善，市區(qū)中心、阿克蘇河與塔里木河邊緣處植被覆蓋度不同程度退化。整體除了極低植被覆蓋度以外，其他總、高、中和低植被覆蓋重心向阿拉爾市東北方向遷移。