瑪曲草原植被NDVI與氣候和載畜量變化的關(guān)系分析

花立民

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

氣候變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響及其反饋是當(dāng)前全球變化的主要研究?jī)?nèi)容，而植被作為地表狀況的重要表征，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心部分［1－6］。歸一化植被指數(shù)（normal difference vegetation index，NDVI）是目前最為廣泛應(yīng)用的表征植被狀況的指數(shù)，它是遙感影像的近紅外波段和紅外波段的比值參數(shù)［7］，它與植被覆蓋度、生物量、葉面積指數(shù)及凈初級(jí)生產(chǎn)力密切相關(guān)，能在大、中時(shí)空尺度上客觀反映植被覆蓋信息，是植被生長(zhǎng)狀態(tài)及空間分布密度的良好指示因子［8］。因此，NDVI是全球植被研究中極有價(jià)值的重要數(shù)據(jù)源，在大、中尺度區(qū)域植被動(dòng)態(tài)變化研究中具有重要優(yōu)勢(shì)。

近年來，植被NDVI與氣候因子（氣溫和降水等）的關(guān)系在全球變化研究中占有重要地位，已成為全球氣候變化的主要研究焦點(diǎn)［1－3，7，8］。青藏高原由于其特殊的自然地理環(huán)境，該區(qū)域植被和氣候變化的關(guān)系倍受關(guān)注［2，8－12］。陳瓊等［2］和李輝霞等［8］分析了三江源區(qū)植被 NDVI對(duì)氣候因子和人類活動(dòng)的響應(yīng)，付新峰等［3］研究了雅魯藏布江流域NDVI時(shí)空分布及與站點(diǎn)氣候因子的關(guān)系，袁雷等［10］研究了西藏怒江河谷流域NDVI變化與主要?dú)夂蛞蜃拥年P(guān)系，毛飛等［11］對(duì)近20年藏北地區(qū)AVHRR NDVI與氣候因子的關(guān)系進(jìn)行了分析，趙玉萍等［12］分析了藏北地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)NDVI與8個(gè)氣象站1981－2003年氣候因子的相關(guān)性。這些研究認(rèn)為，溫度與植被NDVI一般呈正相關(guān)，而降水與NDVI的關(guān)系因研究區(qū)不同而出現(xiàn)正相關(guān)、負(fù)相關(guān)和相關(guān)性不顯著3種情況，且植被對(duì)氣候變化具有累加或時(shí)滯效應(yīng)。

瑪曲草原作為青藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，是黃河上游地區(qū)重要水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)屏障［9］，也是甘肅省主要畜牧業(yè)生產(chǎn)基地［13］。但在全球氣候變暖和人類活動(dòng)綜合影響下，瑪曲草原退化嚴(yán)重，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡。目前，僅有少數(shù)學(xué)者對(duì)瑪曲地區(qū)的氣候變化進(jìn)行分析［14，15］，雖然陳世強(qiáng)等［9］對(duì)其植被NDVI與氣候因子關(guān)系進(jìn)行了研究，但由于瑪曲植被由典型草甸、高寒草甸、沼澤化草甸和鹽生草甸組成，以藏系家畜放牧利用為主，而人類活動(dòng)（以家畜放牧干擾為主）對(duì)瑪曲植被的影響不容忽視［8］；同時(shí)，以往研究中瑪曲植被NDVI對(duì)氣候因素的時(shí)滯響應(yīng)缺乏系統(tǒng)分析。本研究在綜合考慮氣候因素和放牧干擾的基礎(chǔ)上，利用瑪曲縣長(zhǎng)時(shí)間序列的NDVI與氣候因子（熱量和水分）及載畜量數(shù)據(jù)，對(duì)其年度動(dòng)態(tài)變化和相互關(guān)系以及氣溫和降水的時(shí)滯效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，為瑪曲高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的維系和青藏高原脆弱生態(tài)區(qū)的環(huán)境保護(hù)提供理論實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

甘南藏族自治州的瑪曲草原位于甘肅省西南部的甘、青、川三省交界處，屬青藏高原東端，地理坐標(biāo)東經(jīng)100°45′～102°29′，北緯33°06′～34°30′。東北以西傾山為界與碌曲縣接壤，東南與四川省若爾蓋縣、阿壩縣相鄰，西南、西北分別與青海省久治縣、甘德縣、瑪沁縣相連，北鄰青海省河南縣?？h內(nèi)天然草地面積91.06萬hm2，占其國土總面積的89.4%，是一個(gè)以天然草原植被為主的典型青藏高原牧區(qū)。主要草地類型為高寒草甸。平均海拔3 300m，氣候以高寒濕潤(rùn)為主要特征，無絕對(duì)無霜期，年均溫1.2℃，平均風(fēng)速2.5m／s，最大風(fēng)速36m／s，全年大風(fēng)日77.1d，年降水量615.5mm，年蒸發(fā)量1 353.4mm，年均日照2 583.9h［13］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

NDVI數(shù)據(jù)：為 GIMMS（global inventory monitoring and modeling studies）研究組提供的1982－2005年每旬NDVI數(shù)據(jù)。時(shí)間分辨率為15d，空間分辨率為8km×8km。該數(shù)據(jù)集的處理過程包括校正遙感器的改變、遙感器靈敏度隨時(shí)間變化、衛(wèi)星軌道的漂移和太陽高度角等對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響。為消除Elchichon和Pinatubo火山爆發(fā)導(dǎo)致的大氣氣溶膠對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響，對(duì)1982年4月－1984年2月和1991年6月－1993年12月的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正［10－15］。年度植被NDVI為其各月的均值，各月NDVI數(shù)據(jù)分春（3－5月）、夏（6－8月）、秋（9－11月）和冬（12－翌年2月）4季分別進(jìn)行分析。

氣象數(shù)據(jù)：1982－2005年的月均和年均氣溫、≥0℃年積溫、月降水和年降水資料由瑪曲縣氣象局提供。

家畜數(shù)據(jù)：1982－2005年瑪曲縣的家畜數(shù)據(jù)來自《甘肅農(nóng)村年鑒》［16］和《甘肅畜牧業(yè)五十年》［17］。

利用ENVI圖像處理軟件，對(duì)1981－2005年8km的NASS／GIMISS半月合成的NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括圖像格式轉(zhuǎn)換、投影、裁剪、波段疊合等。在地理信息軟件ARC／GIS支持下，提取研究區(qū)的行政邊界、土地利用圖，并投影到與研究區(qū)遙感圖像NDVI一致的坐標(biāo)參數(shù)下。使用PCI軟件按照行政區(qū)域、土地利用類型等提取24年各月植被指數(shù)過程曲線。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS軟件，對(duì)1982－2005年瑪曲草原NDVI與同期氣候數(shù)據(jù)（氣溫、降水和≥0℃年積溫）和家畜數(shù)量進(jìn)行線形動(dòng)態(tài)擬合和相關(guān)性分析；用各指標(biāo)的變異系數(shù)（CV）反映植被NDVI、氣候以及家畜數(shù)量年間均值變化的相對(duì)變異程度［18］。

生長(zhǎng)季內(nèi)和生長(zhǎng)季間瑪曲草原植被NDVI與氣候因子時(shí)滯分析，用李霞等［19］描述的方法，計(jì)算生長(zhǎng)季內(nèi)（4－9月）（或生長(zhǎng)季間）植被的NDVI序列與同期（0）及前期（前1～6個(gè)月，分別為1，2，3，4，5和6月）氣溫或降水序列之間的相關(guān)系數(shù)，按4個(gè)時(shí)間尺度（1～4個(gè)月）和4個(gè)時(shí)滯期（無時(shí)滯期0個(gè)月、1個(gè)月、2個(gè)月和3個(gè)月），將氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行16種組合（表1），以探討植被NDVI對(duì)氣候因素（氣溫和降水）的時(shí)滯響應(yīng)特性。

表1 氣溫和降水的組合方式（4個(gè)時(shí)間尺度×4個(gè)時(shí)滯期）Table 1 The combinations of temperature and precipitation（4time durations×4time lags）

2 結(jié)果與分析

2.1 瑪曲草原NDVI變化

瑪曲草原不同季節(jié)NDVI的年際變化為，春季（3－5月）和夏季（6－8月）的NDVI呈明顯增加變化，通過顯著（P＜0.05）和極顯著性（P＜0.01）水平檢驗(yàn)，其NDVI分別增加0.019／10a和0.022／10a；秋季（9－11月）和冬季（12－2月）的NDVI雖呈增加變化，但未通過顯著性（P＞0.05）水平檢驗(yàn)，其NDVI增幅為0.009 1／10a和0.009 0／10a（圖1）。24年間，春季、夏季、秋季和冬季的 NDVI變化范圍為0.197 7～0.316 5，0.607 4～0.707 7，0.377 3～0.485 4和0.161 6～0.231 4，平均為0.260 6±0.028 9，0.659 0±0.027 7，0.447 2±0.024 9和0.202 4±0.018 9，夏季為春季、秋季和冬季的2.5，1.5和3.3倍；各季 NDVI的年間變異程度較小，為4.1%～11.1%。

圖1 1982－2005年瑪曲草原植被NDVI季節(jié)變化Fig.1 Seasonal variation of grassland vegetation NDVI in Maqu County from 1982to 2005

圖2 1982－2005年瑪曲草原植被全年各月NDVI均值的年際變化Fig.2 Annual variation of average monthly grassland vegetation NDVI in Maqu County from 1982to 2005

全年各月NDVI均值的年際變化與春季和夏季的年際變化類似，呈極顯著（P＜0.001）增加，增幅為0.015／10a；1993年之前為負(fù)距平，之后為正距平（圖2）。其5年NDVI的滑動(dòng)平均值變幅小、周期長(zhǎng)。24年間NDVI變化范圍為0.359 9～0.412 9，平均為0.392 3±0.014 5，于1982和2005年出現(xiàn)NDVI低峰和高峰值；其年度變化的變異強(qiáng)度小，為3.7%。這說明，全年各月NDVI均值的較大年際變幅主要由春季和夏季的差異引起。

2.2 瑪曲草原氣候因子和載畜量變化

圖3 1982－2005年瑪曲草原氣溫和降水量季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variation of temperature and precipitation in Maqu from 1982to 2005

春季、夏季、秋季和冬季氣溫年際變化均呈明顯增加趨勢(shì)，并通過顯著（P＜0.05）和極顯著性（P＜0.01）水平檢驗(yàn)，10a增幅分別為0.6，0.6，0.5和0.7℃；雖然春季、夏季和秋季的降水量分別呈一定程度增加、增加和下降變化，但均未通過顯著性（P＞0.05）水平檢驗(yàn)，其變幅分別為2.0，6.4和3.1mm／10a（圖3）。24年間，春季、夏季、秋季和冬季的氣溫和降水分別為0.23～3.67℃和24.7～56.7mm、9.23～11.03℃和78.7～154.8mm、0.80～3.33℃和22.8～70.0mm、－10.27～－6.30℃和1.4～8.2mm，平均為（2.03±0.81）℃和（37.4±8.0）mm、（10.27±0.53）℃和（109.1±21.6）mm、（1.95±0.67）℃和（43.9±12.4）mm、（－7.71±1.09）℃和（4.2±2.0）mm；夏季氣溫變異強(qiáng)度小，為5.1%，春季、秋季和冬季氣溫變異強(qiáng)度大，為39.9%，34.4%和14.1%，各季降水年際變化的變異強(qiáng)度均較高，為19.8%～47.6%?？梢姡参锷L(zhǎng)季6－8月氣溫的年際變化穩(wěn)定，而春秋季氣溫及各季節(jié)降水的年際變化不穩(wěn)定。

年均氣溫、≥0℃年積溫和年總降水量的年際變化與各季節(jié)氣候的年際變化類似，即氣溫和年積溫總體呈極顯著上升趨勢(shì)（P＜0.001），年降水量年際變化?。≒＞0.05），變幅為0.6℃／10a和1 215℃／10a與13mm／10a（圖4）；氣溫、≥0℃年積溫和年降水均以1995年為界，之前為負(fù)距平，之后為正距平，約10a出現(xiàn)1次波動(dòng)周期。氣溫1983年最低，2003年最高，分別為0.5和2.8℃；降水量2003年最高，1996年最低，分別為731.4和448.4 mm；≥0℃年積溫1982年最低，1998年最高。氣溫和≥0℃年積溫及降水量24年的均值為（1.64±0.60）℃、（1 494±318.3）℃和（585.3±74.8）mm，年間變異強(qiáng)度為36.3%，21.3%和12.8%?？梢姡昃鶜鉁睾湍攴e溫的年際變化不穩(wěn)定，而降水的年際變化穩(wěn)定，此與其季節(jié)的年度變化相反。

圖4 1982－2005年瑪曲草原全年年均氣溫和年降水量及≥0℃年積溫年際變化Fig.4 Annual variation of annual temperature，precipitation and accumulated temperature（≥0℃）in Maqu from 1982to 2005

瑪曲草原載畜量年際變化總體呈顯著增加趨勢(shì)（P＜0.001），增幅較大，為4.0萬只羊單位／10a（圖5）。以1993年為界，之前負(fù)距平，之后正距平；1996年之前載畜量變化不明顯，之后增加趨勢(shì)明顯。24年間載畜量平均為（128.9±5.0）萬只羊單位，年間變異強(qiáng)度為3.8%，說明載畜量多年增加趨勢(shì)穩(wěn)定。比較發(fā)現(xiàn)，載畜量年際趨勢(shì)總體與NDVI和氣候因素的變化一致。

圖5 1982－2005年瑪曲草原家畜數(shù)量年際變化Fig.5 Annual variation of carrying capacity in Maqu from 1982to 2005

2.3 瑪曲草原NDVI與氣候因素和載畜量的關(guān)系

以各月數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的不同季節(jié)NDVI與同期氣溫和降水的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，春季、夏季和秋季的NDVI與氣溫呈極顯著正相關(guān)（P＜0.001），其相關(guān)系數(shù)（R）分別為0.84，0.72和0.95；春季和秋季的NDVI與降水呈極顯著正相關(guān)（P＜0.001），其相關(guān)系數(shù)為0.84和0.77；冬季的降水與 NDVI呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.001，R＝－0.52），夏季的降水和NDVI無顯著關(guān)系（P＞0.05）（圖6）?？梢?，瑪曲草地植物生長(zhǎng)受生長(zhǎng)季（春季、夏季和秋季）低溫和春秋季干旱影響，夏季因降水較多而使降水對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用消除。

1982－2005年，每年各月NDVI與同期氣溫和降水量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），相關(guān)系數(shù)分別為0.87和0.80；每年NDVI的月均值與同期≥0℃的年積溫和年家畜數(shù)量呈極顯著和顯著正相關(guān)（P＜0.001和P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.66和0.45（圖7）?？梢姡瑲夂蛞蜃雍图倚髷?shù)量綜合作用于瑪曲草地植被NDVI。

2.4 瑪曲草原NDVI與氣溫和降水的時(shí)滯效應(yīng)分析

生長(zhǎng)季內(nèi)（4－9月）瑪曲草原NDVI與氣溫和降水的相關(guān)分析顯示，不同時(shí)段瑪曲草原植被NDVI對(duì)氣溫和降水的響應(yīng)效應(yīng)不同（表2）。時(shí)段0，1，2，3，0～1，1～2，2～3，0～2，1～3，2～4，0～3和1～4的植被NDVI與氣溫變化的響應(yīng)顯著（P＜0.05，P＜0.01和P＜0.001），相關(guān)系數(shù)為0.83～0.98；在時(shí)段0～1（即時(shí)間尺度為2個(gè)月，當(dāng)月氣溫和前1個(gè)月氣溫的平均值）時(shí)，瑪曲草原植被NDVI與氣溫的相關(guān)系數(shù)最高（為0.98），植被NDVI對(duì)氣溫的響應(yīng)最強(qiáng)。與生長(zhǎng)季內(nèi)氣溫和NDVI的時(shí)滯響應(yīng)比較（表2），不同時(shí)段瑪曲草原植被NDVI對(duì)降水量的時(shí)滯響應(yīng)為，時(shí)段1，0～1，1～2，0～2，1～3，0～3和1～4，即時(shí)間尺度為1～4個(gè)月、時(shí)滯期為0個(gè)月和1個(gè)月時(shí)，瑪曲草原植被NDVI對(duì)降水的響應(yīng)顯著（P＜0.05，P＜0.01和P＜0.001），相關(guān)系數(shù)為0.77～0.94；時(shí)段0～2（即時(shí)間尺度為3個(gè)月，當(dāng)月降水和前2個(gè)月降水的總量）時(shí)，植被NDVI與降水的相關(guān)系數(shù)最高（為0.94），植被NDVI對(duì)降水的響應(yīng)最強(qiáng)。相對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間尺度（3個(gè)月和4個(gè)月）和較高的時(shí)滯期（2個(gè)月和3個(gè)月），時(shí)間尺度為1～3個(gè)月，時(shí)滯期為0個(gè)月和1個(gè)月時(shí)，氣溫和降水均與NDVI的相關(guān)程度較高；這說明，當(dāng)月和前1～2月氣溫的均值與當(dāng)月和前1～2月降水積累對(duì)當(dāng)月和下1個(gè)月NDVI的影響較大。

圖6 不同季節(jié)瑪曲植被NDVI與同期氣溫和降水量的相關(guān)性Fig.6 Correlation between NDVI and temperature and precipitation at same period in different seasons in Maqu

生長(zhǎng)季間（4－9月）瑪曲草原植被NDVI與氣溫和降水的相關(guān)分析顯示，隨氣溫或降水累積方式的不同，NDVI與氣溫或降水的時(shí)滯分析結(jié)果不同（表3和4）。時(shí)段0，0～1和0～2的氣溫和NDVI在生長(zhǎng)季間（或月份間）相關(guān)系數(shù)較高，為0.24～0.37，而其他各時(shí)段氣溫對(duì)NDVI的促進(jìn)作用較小；表明時(shí)間尺度為1～3個(gè)月，時(shí)滯期為0個(gè)月的同期氣溫對(duì)生長(zhǎng)季間植被NDVI生長(zhǎng)起較大促進(jìn)作用。生長(zhǎng)季初期（4月）氣溫與植被NDVI相關(guān)系數(shù)平均值最高，為0.36，這表明生長(zhǎng)季早期的氣溫升高對(duì)植被NDVI的促進(jìn)作用強(qiáng)烈；旺盛生長(zhǎng)期（5－7月），各時(shí)段氣溫與NDVI的平均相關(guān)系數(shù)為0.21～0.33，此時(shí)氣溫對(duì)植被NDVI有一定程度促進(jìn)作用；生長(zhǎng)季后期（8－9月）氣溫與植被NDVI的相關(guān)系數(shù)為－0.2～－0.1，此時(shí)高溫抑制植物生長(zhǎng)。

與生長(zhǎng)季間氣溫和NDVI的時(shí)滯響應(yīng)比較（表3），時(shí)段3，3～4和3～6的降水與植被NDVI的相關(guān)系數(shù)較高，平均為－0.16～－0.15，表明時(shí)間尺度為1～3個(gè)月，時(shí)滯期為3個(gè)月的降水累加對(duì)生長(zhǎng)季間植被NDVI的抑制效應(yīng)較大；時(shí)段1和1～2在生長(zhǎng)季間降水和NDVI的正相關(guān)系數(shù)較高，為0.10～0.13，表明時(shí)間尺度為1～2個(gè)月，時(shí)滯期為1個(gè)月的降水累加對(duì)植被NDVI生長(zhǎng)季間的促進(jìn)效應(yīng)較大。各時(shí)段生長(zhǎng)季初期（4月）和生長(zhǎng)季后期（8月）降水與植被NDVI的負(fù)相關(guān)系數(shù)平均值較高，為－0.16和－0.21，表明生長(zhǎng)季初期和后期的降水累加抑制植物生長(zhǎng)；生長(zhǎng)季中期（5月），各時(shí)段降水與NDVI的平均相關(guān)系數(shù)為0.21，表明降水增加對(duì)其NDVI生長(zhǎng)促進(jìn)作用較強(qiáng)。

總體上，生長(zhǎng)季間的NDVI和氣候因子（氣溫和降水）的時(shí)滯效應(yīng)呈現(xiàn)出的規(guī)律與生長(zhǎng)季內(nèi)的NDVI與氣溫和降水的時(shí)滯效應(yīng)類似。

圖7 瑪曲植被NDVI與年均氣溫、年積溫、年降水量及家畜數(shù)量的相關(guān)性Fig.7 Correlation of NDVI in response to annual temperature，annual accumulated temperature，annual precipitation and carrying capacity in Maqu

表2 生長(zhǎng)季內(nèi)NDVI與氣候因子的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients between NDVI and climate factors in vegetation growing seasons

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，1982－2005年，瑪曲草原植被NDVI的年內(nèi)各月均值的年際變化和不同季節(jié)3個(gè)月均值的

年際變化均呈增加趨勢(shì)，但量的變化不大，不同季節(jié)間瑪曲草原的NDVI相差較大，其中夏季（6－8月）的NDVI維持高水平（0.66），秋季（9－11月）下降到0.45，而冬春季（12月－翌年5月）的很低（0.20～0.26）。這與付新峰等［3］的發(fā)現(xiàn)，2001－2003年雅魯藏布江流域植被NDVI的季節(jié)性明顯，各年份5月前的NDVI變化小，6－8月的NDVI維持較高水平，且NDVI年際變化總體呈緩慢上升趨勢(shì)；以及陳世強(qiáng)等［9］的報(bào)道，20世紀(jì)90年代的瑪曲植被狀況比80年代好的結(jié)果總體一致；這說明，近24年來瑪曲草原植被覆蓋度逐漸變好。本研究中瑪曲草原24年間NDVI的平均值為（0.39±0.01），相比陳世強(qiáng)等［9］的研究結(jié)果，1982－2000年瑪曲縣植被NDVI的平均值＞0.4低，主要原因是NDVI的計(jì)算依據(jù)不同，本研究的NDVI為各年各月（1－12月）平均值，而后者為多年4－10月NDVI的平均值。

表3 生長(zhǎng)季間NDVI與氣溫的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between NDVI and temperature among vegetation growing seasons

表4 生長(zhǎng)季間NDVI與降水的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between NDVI and precipitation among vegetation growing seasons

本研究中，瑪曲草原氣溫的季節(jié)和年際趨勢(shì)基本呈顯著增加變化，與全球氣候變暖的總體趨勢(shì)一致；但1982－2005年的氣溫增幅為0.6℃／10a，這比趙玉萍等［12］報(bào)道的藏北地區(qū)的0.79℃／10a低，比陳世強(qiáng)等［9］報(bào)道的瑪曲地區(qū)1970－1990年的0.27℃／10a高；可能原因是研究地區(qū)和時(shí)間尺度不同所致。雖然本研究中瑪曲草原降水量有一定程度增加但未通過顯著性水平檢驗(yàn)，增幅僅13mm／10a，這與陳世強(qiáng)等［9］的報(bào)道，瑪曲地區(qū)的年降水量略有增加趨勢(shì)的結(jié)論類似。

研究表明，植被NDVI一般與溫度呈正相關(guān)，其與降水的關(guān)系則因研究區(qū)不同而出現(xiàn)正相關(guān)、負(fù)相關(guān)和相關(guān)性不顯著3種情況。毛飛等［11］和趙玉萍等［12］先后對(duì)藏北地區(qū)20多年NDVI與氣候因子的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)NDVI與同期氣溫和降水均呈顯著正相關(guān)，氣溫和NDVI的相關(guān)系數(shù)為0.68～0.83和0.84，均比其與降水的相關(guān)系數(shù)0.59～0.78和0.63大；由此他們認(rèn)為，影響藏北地區(qū)植被NDVI年變化的最顯著氣候因子是溫度。但付新峰等［3］通過雅魯藏布江流域NDVI的時(shí)空分布與站點(diǎn)氣候因子關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)雖然流域植被NDVI與氣溫和降水呈顯著正相關(guān)，且其與降水的相關(guān)系數(shù)（0.77）比其與氣溫的（0.72）高。而陳瓊等［2］和李輝霞等［8］在研究三江源區(qū)植被NDVI對(duì)氣候因子的響應(yīng)及受人類活動(dòng)干擾影響時(shí)，得出同一研究區(qū)域的部分結(jié)果相反；前者認(rèn)為，生長(zhǎng)季三江源區(qū)的NDVI與溫度和降水分別呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，且溫度是三江源區(qū)植被生長(zhǎng)的主導(dǎo)因子；而后者發(fā)現(xiàn)，該區(qū)NDVI與降水和氣溫均有顯著正相關(guān)關(guān)系，且10a時(shí)間尺度上，氣候變化是影響植被生長(zhǎng)的決定性因素。本研究中，無論季節(jié)還是全年各月平均的植被NDVI均與同期氣溫和降水存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與以往青藏高原高寒地區(qū)的多數(shù)研究結(jié)果類似［9，11，12］。本研究中，瑪曲植被NDVI與氣溫和降水的相關(guān)系數(shù)分別為0.87和0.80，這比陳世強(qiáng)等［9］報(bào)道的瑪曲地區(qū)氣溫和降水與NDVI的相關(guān)系數(shù)為0.40和0.14高，可能由于后者在進(jìn)行NDVI與氣候因素相關(guān)性分析中，以生長(zhǎng)季數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，而忽視11月－翌年3月期間氣候因素的時(shí)滯效應(yīng)所致；同時(shí)，本研究瑪曲草原植被NDVI與氣溫的相關(guān)系數(shù)比降水的高，主要原因是地處高寒區(qū)的瑪曲氣溫通常較低，且該區(qū)降水充足并有冬季降雪春夏季融化補(bǔ)充，從而使降水對(duì)其植被NDVI的影響降低而氣溫對(duì)其NDVI的作用增大所致；這說明，影響瑪曲草原植被生長(zhǎng)的主導(dǎo)因素是氣溫。綜合分析以往青藏高原地區(qū)植被NDVI與氣溫和降水關(guān)系研究的結(jié)果認(rèn)為，雖然因研究區(qū)氣候和植被類型差異以及研究所選擇的時(shí)間尺度和空間尺度不同而出現(xiàn)同一區(qū)域（如三江源區(qū)）或不同區(qū)域（藏北地區(qū)、雅魯藏布江流域、三江源區(qū)和瑪曲地區(qū)）植被NDVI與氣溫和降水相關(guān)性效應(yīng)不一致的結(jié)論，但溫度或溫度和降水仍是青藏高原各地區(qū)植被生長(zhǎng)的主導(dǎo)因素。

本研究通過系統(tǒng)分析4個(gè)時(shí)間尺度（1～4個(gè)月）和4個(gè)時(shí)滯期（無時(shí)滯期0個(gè)月、1個(gè)月、2個(gè)月和3個(gè)月）共16種氣溫和降水組合下，氣溫和降水對(duì)瑪曲草原植被NDVI的時(shí)滯效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)瑪曲植被NDVI與當(dāng)月和前2月降水的累積量（時(shí)間尺度為3個(gè)月）以及當(dāng)月和前1個(gè)月氣溫（時(shí)間尺度為2個(gè)月）的響應(yīng)最強(qiáng)，時(shí)間尺度為1～3或1～2個(gè)月，時(shí)滯期為0個(gè)月的同期氣溫或時(shí)滯期為1個(gè)月的降水對(duì)生長(zhǎng)季間的NDVI促進(jìn)效應(yīng)大；早期（4月）氣溫升高促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而中期和后期（8－9月）的降水累加及后期高溫抑制植物生長(zhǎng)。此與以往多數(shù)研究結(jié)果，即氣候變化對(duì)植被具有累加效應(yīng)類似。李曉兵等［20］和李霞等［19］通過對(duì)1983－1992年和1982－1997年中國北方溫帶草原植被NDVI與降水的時(shí)滯響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)季初期的植物對(duì)前1年冬季和春季的降水響應(yīng)最明顯，而生長(zhǎng)季中后期的當(dāng)月和前1～2個(gè)月的降水與植被NDVI相關(guān)系數(shù)最大，降水的時(shí)滯期主要為1～2個(gè)月；付新峰等［3］報(bào)道，雖然雅魯藏布江流域的降水量與NDVI的變化在時(shí)間上基本同步，但流域平均氣溫的增加比流域NDVI的增加早3個(gè)月；趙玉萍等［12］發(fā)現(xiàn)，藏北高原多數(shù)地區(qū)的NDVI與前1個(gè)月的溫度和降水的相關(guān)性高，一般NDVI對(duì)溫度或降水的響應(yīng)時(shí)滯為1個(gè)月；袁雷等［10］發(fā)現(xiàn)，西藏怒江河谷流域NDVI變化與主要?dú)夂蛞蜃拥年P(guān)系，返青初期4月的氣溫以積溫形式影響牧草返青，旺盛生長(zhǎng)季5－7月的氣溫影響牧草生長(zhǎng)。這些研究表明，氣溫和降水變化對(duì)植被的累加效應(yīng)具有普遍性，不僅廣泛存在于青藏高原不同植被類型區(qū)，還存在于溫帶典型草原區(qū)。因此，植被生長(zhǎng)除受當(dāng)時(shí)氣候狀況的影響外，前一定時(shí)段的溫度和降水亦對(duì)植物生長(zhǎng)有顯著滯后效應(yīng)，且這種滯后效應(yīng)與時(shí)間尺度和滯后時(shí)段不同有關(guān)［12，19］。

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