東北林草交錯區(qū)植被NDVI時空特征及其與氣候因子關(guān)系分析

史娜娜,全占軍,韓 煜,王 琦,張振華

(1.中國環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012; 2.河北圣潔環(huán)境生物科技工程有限公司,石家莊 050051)

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東北林草交錯區(qū)植被NDVI時空特征及其與氣候因子關(guān)系分析

史娜娜1,全占軍1,韓 煜1,王 琦1,張振華2

(1.中國環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012; 2.河北圣潔環(huán)境生物科技工程有限公司,石家莊 050051)

利用2000—2010年MODIS NDVI數(shù)據(jù)集和同期氣象數(shù)據(jù)集，分別從時間序列和空間格局上分析了東北林草交錯區(qū)及其3個生態(tài)子區(qū)(典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū))植被NDVI變化特征及其對氣溫、降水的年際和年內(nèi)響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明：(1)多年月均NDVI年內(nèi)變化曲線表現(xiàn)為單峰型；多年季均NDVI夏季最高；逐年NDVI總體波動上升；(2)多年植被NDVI空間差異顯著，總體呈現(xiàn)東高西低、由東向西遞減的特征，其中，森林區(qū)平均NDVI最高，典型草原區(qū)平均增加速率最大；(3)在年際關(guān)系上，全區(qū)、典型草原區(qū)、森林區(qū)、森林草原區(qū)植被NDVI的主要氣候影響因子分別為氣溫、降水、氣溫、降水；(4)在年內(nèi)關(guān)系上，植被NDVI與降水呈顯著線性關(guān)系，與氣溫呈顯著指數(shù)關(guān)系；在生長季，典型草原區(qū)對氣溫和降水均有時滯響應(yīng)，且對降水的響應(yīng)更高，森林草原區(qū)對降水具有時滯響應(yīng)。

東北林草交錯區(qū);NDVI; 相關(guān)分析; 動態(tài)度

全球氣候變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)(GCTE)作為國際地圈生物圈計劃(IGBP)的核心內(nèi)容受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注[1-2]。陸地生態(tài)系統(tǒng)變化直接反映于植被，而歸一化植被指數(shù)(Normal Difference Vegetation Index，NDVI)作為最常用的植被響應(yīng)指標(biāo)，能夠反映地表植被群落生長態(tài)勢,表征區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化，成為診斷生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3-4]；同時，植被NDVI對響應(yīng)全球氣候變化具有較高敏感性[5]。因此，動態(tài)監(jiān)測植被NDVI的時空演變格局，深入分析NDVI與氣候因子之間的響應(yīng)關(guān)系，對揭示區(qū)域環(huán)境演變和調(diào)節(jié)生態(tài)過程等具有重要的理論和實踐意義。

20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外學(xué)者就植被NDVI時空格局及其與氣候因子的關(guān)系開展了廣泛研究。結(jié)果表明，氣候變化導(dǎo)致北半球中高緯地區(qū)植被活動顯著增加[6-8]，在中國西北、東北、青藏高原等地的研究，也得到類似的結(jié)論[9-13]。就中國東北地區(qū)而言，已有研究多從同一空間或時間尺度來探討植被NDVI和氣候因子的關(guān)系，忽略了它們在時空分配上存在的差異性[2,14-16]。鑒于此，本研究基于2000—2010年的MODIS-NDVI 遙感數(shù)據(jù)，獲取東北林草交錯區(qū)植被NDVI的時空變化過程，結(jié)合研究區(qū)同期降水量和氣溫數(shù)據(jù)，分析全區(qū)及3個生態(tài)子區(qū)(典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū))植被NDVI與氣候因子的年際和年內(nèi)響應(yīng)關(guān)系，以期為該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理提供借鑒。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

東北林草交錯區(qū)作為生態(tài)脆弱區(qū)，是由環(huán)境保護(hù)部在《全國生態(tài)脆弱區(qū)保護(hù)規(guī)劃綱要》(2008年)中首次明確提出的[17]，是我國北部重要的生態(tài)屏障。該區(qū)主要分布于大興安嶺山地和燕山山地森林外圍與草原接壤的過渡區(qū)域，行政區(qū)域涉及內(nèi)蒙古呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市和河北省承德市、張家口市等部分縣(旗、市、區(qū))。該區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷，夏季氣溫不高。該區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性表現(xiàn)為生態(tài)過渡帶特征明顯，北部主要是寒溫帶針葉林分布區(qū)，中間為森林向草原的過渡帶，草原區(qū)以疏林草甸、草甸草原、典型草原為主，群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境異質(zhì)性大，對外界反應(yīng)敏感等。

1.2數(shù)據(jù)來源

MODIS數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心國際科學(xué)數(shù)據(jù)鏡像網(wǎng)站(http:∥www.gscloud.cn)。選擇2000—2010年覆蓋東北林草交錯區(qū)的中國陸地合成數(shù)據(jù)產(chǎn)品，利用ArcGIS的數(shù)據(jù)裁剪模塊和重投影模塊完成數(shù)據(jù)空間處理。針對每期數(shù)據(jù)，運(yùn)用最大合成法(MVC)逐像元合成年NDVI最大值數(shù)據(jù)，得到逐年NDVI柵格圖層，數(shù)據(jù)空間分辨率為1 km。

氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.gov.cn/)，該數(shù)據(jù)集包括經(jīng)緯度、海拔、年均溫和年降水量等信息。利用各氣象站點的經(jīng)緯度，采用ArcGIS的空間插值模塊對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行Kriging插值，并以東北林草交錯區(qū)為掩膜，獲取與NDVI數(shù)據(jù)像元大小一致、投影相同的柵格氣象數(shù)據(jù)。

1.3分析方法

采用動態(tài)度診斷植被NDVI變化強(qiáng)度，正值表示上升，負(fù)值表示下降，并利用變異系數(shù)來分析數(shù)據(jù)離散程度。在此基礎(chǔ)上，分析植被NDVI與氣溫和降水的相關(guān)性，以此探討植被NDVI對氣候因子的響應(yīng)。

1.3.1植被NDVI變化動態(tài)度及變異系數(shù)植被NDVI波動是植被受到人為和自然雙重干擾后的重要體現(xiàn)，是植被健康狀況的重要表征。波動值大，表明植被群落不穩(wěn)定(植被趨于恢復(fù)或退化)；波動值小，表明植被群落狀態(tài)穩(wěn)定。利用公式(1)和公式(2)分別計算2000—2010年植被NDVI變化動態(tài)度及變異系數(shù)，以此反映研究區(qū)10余年來植被絕對變異量和相對波動程度[18-19]。

(1)

式中：θ表示NDVI動態(tài)度；NDVI2010表示2010年NDVI值；NDVI2000表示2000年NDVI值。

(2)

(3)

1.3.2NDVI與氣候因子的相關(guān)性分析偏相關(guān)分析用于研究兩個特定變量之間的相互作用關(guān)系，即當(dāng)兩個變量均與第三個變量存在相關(guān)關(guān)系時，剔除其影響，而只分析另外兩個變量之間的相關(guān)程度[2,20]。在1 km柵格尺度上，首先利用公式(4)分別計算植被NDVI與降水和氣溫的兩兩相關(guān)系數(shù)，進(jìn)而利用公式(5)分析偏相關(guān)性。植被NDVI與氣候因子的相關(guān)系數(shù)計算公式如下：

降水一定情況下，植被NDVI與氣溫的偏相關(guān)系數(shù)和氣溫一定情況下，植被NDVI與降水量的偏相關(guān)系數(shù)計算公式如下：

(5)

式中：rabc為變量c一定情況下，變量a，b之間的偏相關(guān)系數(shù)；rab為變量a，b之間的相關(guān)系數(shù)；rbc為變量b，c之間的相關(guān)系數(shù)；rac為變量a，c之間的相關(guān)系數(shù)。

2　結(jié)果與分析

2.1植被NDVI時間序列特征

為了更清晰地表征東北林草交錯區(qū)近10余年來NDVI的變化態(tài)勢，以下分別從多年月均NDVI、多年季均NDVI、逐年NDVI 3個方面進(jìn)行分析。

(1)多年月均NDVI。將采用最大合成法獲取的逐像元月均NDVI值進(jìn)行全區(qū)平均，得出多年月均NDVI值(圖1A)?？傮w來看，月均NDVI年內(nèi)變化曲線表現(xiàn)為單峰型，春季(3—5月)快速增加，夏季(6—8月)處于高位，秋季(9—11月)快速降低，冬季(12—2月)最低。其中，春季在5月增加最快(0.469)；夏季在8月最高(0.757)；秋季在9—10月衰減最快；冬季在2月份達(dá)到最低。

(2)多年季均NDVI。東北林草交錯區(qū)夏季植被NDVI最高，春秋季次之，冬季最低。根據(jù)線性回歸方程擬合結(jié)果，夏季增長率為4.2%/10 a，秋季約為1.8%/10 a，春季和冬季為1.3%/10 a(圖1B)。

(3)逐年NDVI。根據(jù)NDVI散點圖(圖1C)，2000—2010年植被NDVI波動上升，其變化趨勢大致分為3個階段：2000—2003年是相對快速增長期，最大值出現(xiàn)在2003年(0.569 2)；2004—2006年出現(xiàn)小幅波動，最大值出現(xiàn)在2005年(0.565 8)；2007—2010年開始波動增長，最大值出現(xiàn)在2010年(0.590 6)。根據(jù)NDVI逐年變化態(tài)勢及當(dāng)前國家提出的生態(tài)文明道路，分析認(rèn)為該區(qū)植被NDVI在未來會繼續(xù)回升。

2.2植被NDVI空間格局

為進(jìn)一步分析東北林草交錯區(qū)逐像元植被NDVI時間序列的空間差異，采用生態(tài)分區(qū)的概念[21]，將研究區(qū)劃分為典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū)3個生態(tài)子區(qū)。利用NDVI動態(tài)度來表征2000—2010年該區(qū)植被變化趨勢，若動態(tài)度為正，表明呈現(xiàn)增加趨勢，反之，則呈現(xiàn)降低趨勢。同時，為從區(qū)域尺度上宏觀反映植被NDVI空間分異格局，逐像元計算其變異系數(shù)，變異系數(shù)越大，表明NDVI年際變化越大；反之，則較為穩(wěn)定。

東北林草交錯區(qū)多年平均NDVI約為0.42，整體呈現(xiàn)東高西低，由東向西遞減的特征(圖2A)。三個生態(tài)子區(qū)逐年平均植被NDVI空間分布表明，森林區(qū)最高值出現(xiàn)在2007年(0.54)，最低值出現(xiàn)在2004年(0.49)；典型草原區(qū)最高值出現(xiàn)在2010年(0.38)，最低值出現(xiàn)在2001年(0.32)；森林草原區(qū)最高值出現(xiàn)在2007年(0.41)，最低值出現(xiàn)在2006年(0.37)。由此可見，森林區(qū)平均NDVI最高，森林草原區(qū)次之，典型草原區(qū)最低，并且空間分布差異顯著。原因可能是各個生態(tài)子區(qū)植被類型差異較大，森林區(qū)主要位于呼倫貝爾高原的大興安嶺林區(qū)，其植被組成以寒溫帶針葉林為主，兼有落葉闊葉林；典型草原區(qū)主要包括我國溫帶草地的主體——內(nèi)蒙古高原草地，其在河北境內(nèi)部分通常稱為壩上草原，該生態(tài)區(qū)內(nèi)依水分梯度由東到西分布有草甸草原、典型草原、荒漠草原；森林草原區(qū)主要為林地向草地的過渡區(qū)域，植被分布上兼有林地和草地。

圖1　東北林草交錯區(qū)2000-2010年植被NDVI時間序列特征

東北林草交錯區(qū)逐像元NDVI動態(tài)度(圖2B)統(tǒng)計結(jié)果表明，占總面積58.8%的區(qū)域植被NDVI在增加，動態(tài)度達(dá)到30%，增加地區(qū)主要分布在呼倫貝爾北部、通遼、赤峰、張家口、承德。占總面積41.2%的區(qū)域植被NDVI在下降，變異程度為0.1～0.2，表明下降幅度不大，下降區(qū)域主要集中在呼倫貝爾的西部和東南部、興安盟中部的狹長區(qū)域。從3個生態(tài)子區(qū)分析結(jié)果來看，典型草原區(qū)在呼倫貝爾西部部分區(qū)域呈現(xiàn)下降趨勢，其余區(qū)域主要表現(xiàn)為增加趨勢；森林區(qū)主要在東南部狹長地帶表現(xiàn)為下降；森林草原區(qū)由南向北遞增。

圖2　東北林草交錯區(qū)NDVI空間分布、動態(tài)度及變異系數(shù)

典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū)的植被NDVI總體上均呈現(xiàn)上升趨勢。其中，典型草原區(qū)平均增加速率最大，為0.149/10 a；森林草原區(qū)平均增加速率約0.054/10 a；森林區(qū)平均增加速率最小，平均約為0.011/10 a。對不同生態(tài)子區(qū)植被NDVI進(jìn)行變異系數(shù)分析(圖2C)，典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū)植被NDVI變異系數(shù)平均值分別為0.090，0.059，0.066，變異系數(shù)較小，說明NDVI變化較為穩(wěn)定，未發(fā)生大幅度變異。

2.3NDVI與氣候因子相關(guān)性分析

2.3.1降水量和氣溫空間分布格局2000—2010年東北林草交錯區(qū)年均溫、年均降水量的空間分布見圖3。該區(qū)10 a間平均降水量為364.21 mm，最高值為417.62 mm(2003年)，最低值為313.73 mm(2001年)，由該區(qū)年降水量變化的線性趨勢可知，年降水量呈增加趨勢,其變化率為5.86 mm/a。該區(qū)10余年的年均溫為2.45℃，最高值為3.61℃(2007年),最低值為1.55℃(2010年)。由該區(qū)年均溫變化的線性趨勢可見，年均氣溫呈下降趨勢，變化率為0.005 4℃/a。區(qū)內(nèi)氣候因子空間差異顯著：降水量由東北向西南遞減(圖3C)，氣溫卻由東北向西南遞增(圖3D)。

典型草原區(qū)多年平均降水量323.77 mm，多年平均氣溫5.33℃。該區(qū)面積最大，年降水量、年均溫均大致由南向北遞減，波動范圍分別為183～609 mm和-0.98～11.45℃。冬季寒冷干燥；夏季暖熱多雨。全年降水約有2/3集中在夏季，雨熱同期，有利于草原植被生長。森林區(qū)多年平均降水量為424.51 mm，多年平均氣溫為-0.90℃。區(qū)域內(nèi)年降水量由東向西遞減，年均溫由東南向西北梯度變化，該區(qū)冬季寒冷干燥，夏季溫暖濕潤，表現(xiàn)出典型的寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候特征。森林草原區(qū)多年平均降水量為342.43 mm，年均溫約為2.47℃。區(qū)域內(nèi)年降水量由東南向西北遞減，年均溫變化趨勢卻相反，即由東南向西北遞增。該區(qū)為森林向草原的過渡地帶，區(qū)內(nèi)牧、農(nóng)、林皆宜，大半是農(nóng)牧交錯區(qū)，是全區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)潛力最大的地區(qū)。

2.3.2植被NDVI與氣候因子的年際關(guān)系以東北林草交錯區(qū)2000—2010年為時間序列，逐像元計算NDVI與年降水量、年均溫的偏相關(guān)系數(shù)。結(jié)果表明(圖4)，與年降水量和年均溫呈正相關(guān)的區(qū)域分別占總面積的68.99%，77.51%，表明該區(qū)NDVI與氣溫的相關(guān)性更高。神祥金等[22]分析認(rèn)為東北地區(qū)植被NDVI變化氣溫影響高于降水；羅玲等[23]認(rèn)為東北地區(qū)植被NDVI與氣溫的相關(guān)性普遍高于降水，與本文研究結(jié)果一致。

典型草原區(qū)植被NDVI與年降水量和年均溫的平均相關(guān)系數(shù)分別為0.449和-0.071，表明降水是主要影響因子，原因可能是該區(qū)熱量條件相對充足，可滿足植被生長需求。張戈麗等[20]指出降水是驅(qū)動呼倫貝爾草地植被年際變化的主要因素；潘學(xué)平等[24]認(rèn)為呼倫貝爾草原區(qū)植被主要受降水控制；龍慧靈等[25]認(rèn)為呼倫貝爾高原部分地區(qū)植被NDVI和年均溫呈負(fù)相關(guān)；孫艷玲等[26]發(fā)現(xiàn)植被NDVI與氣候因子在內(nèi)蒙古草原地區(qū)正負(fù)相關(guān)共存，與本研究的結(jié)論一致。

圖3　2000-2010年東北林草交錯區(qū)年降水量和年均溫空間分布

森林區(qū)植被NDVI與年降水量和年均溫的平均相關(guān)系數(shù)分別為-0.978和-0.144，表明該區(qū)主要受氣溫影響。大興安嶺林區(qū)氣溫較低，降水量相對豐富，植被NDVI更易受低溫影響，因此，植被NDVI與年均溫的相關(guān)性更高。穆少杰等[2]認(rèn)為內(nèi)蒙古植被NDVI與降水之間的作用機(jī)制在于氣溫的變化過程；張學(xué)珍等[27]研究發(fā)現(xiàn)，降水增加會制約我國南方濕潤地區(qū)的森林植被NDVI變化，這與本研究的結(jié)果類似。

森林草原區(qū)植被NDVI與年降水量和年均溫的平均相關(guān)系數(shù)分別為2.199和-0.067，表明降水量是該區(qū)的主要控制因子。植被NDVI與氣溫呈負(fù)相關(guān)的實質(zhì)是由于其與降水的關(guān)系更密切。

2.4植被NDVI與氣候因子的年內(nèi)關(guān)系

從圖5A可見，東北林草交錯區(qū)月均NDVI 和月降水量呈現(xiàn)線性增長，二者線性擬合系數(shù)為0.771，相關(guān)系數(shù)為0.878(n=131)，超過p<0.01的檢驗。月均NDVI 隨0～40 mm降水快速上升；隨40～80 mm降水增度放緩，隨80 mm以上降水反而下降。從圖6A可見，月均溫和月均NDVI之間呈顯著的指數(shù)關(guān)系，復(fù)相關(guān)系數(shù)是0.818，相關(guān)系數(shù)是0.893(n=131)，超過p<0.01的檢驗。該區(qū)年內(nèi)各月降水和氣溫存在明顯變化，這表明只有在適宜的水熱組合下，植被NDVI才會表現(xiàn)為線性增長趨勢。三個生態(tài)子區(qū)表現(xiàn)出與全區(qū)類似的特征(圖5，6)。

圖4　東北林草交錯區(qū)植被NDVI與降水、氣溫相關(guān)分析結(jié)果

通過分析2000—2010年生長季(4—10月)植被NDVI與降水和氣溫月變化的關(guān)系(圖7，8)，可以揭示植被不同生長時期與氣候因子的關(guān)系；通過計算NDVI與前月(即3—9月)降水量、氣溫之間的相關(guān)系數(shù)，可以分析NDVI對氣候響應(yīng)的時滯效應(yīng)。

在生長季，NDVI與前月降水相關(guān)性均高于當(dāng)月(圖7A)，其中，6月、8月、10月在0.05水平上達(dá)到顯著，9月在0.01水平上達(dá)到顯著，表明植被對降水響應(yīng)存在一定的時滯效應(yīng)。從逐月月均NDVI 與當(dāng)月月均溫關(guān)系來看，5—8月相關(guān)系數(shù)迅速下降，9月之后呈現(xiàn)正相關(guān)，表明植被NDVI夏季隨氣溫的升高受到抑制(圖8A)。

不同生態(tài)子區(qū)與前月氣候因子的相關(guān)性差異較大(圖7，8)。在典型草原區(qū)，月均NDVI與前月降水量的平均相關(guān)系數(shù)(0.518)高于當(dāng)月(0.205)，其中，6月通過0.05水平的顯著性檢驗，10月通過0.01水平的顯著性檢驗。NDVI與前月氣溫的平均相關(guān)系數(shù)(-0.041)高于當(dāng)月(-0.215)，且7月、10月在0.5水平上達(dá)到顯著。這表明，典型草原區(qū)植被NDVI對降水和氣溫的響應(yīng)均存在一定的時滯效應(yīng)，并且對降水的響應(yīng)更加顯著。原因可能是草原區(qū)土壤類型主要為栗鈣土和棕鈣土，降水能夠滲透到較深的土層，土壤蓄水保水能力較強(qiáng)[2,28]。

在森林區(qū)，NDVI與當(dāng)月及前月降水量的相關(guān)性均未通過顯著性檢驗。NDVI與前月和當(dāng)月氣溫的平均相關(guān)系數(shù)分別為0.243，0.325，表明森林區(qū)植被NDVI對氣溫不存在時滯。

在森林草原區(qū)，NDVI與前月降水量的平均相關(guān)系數(shù)(0.405)高于當(dāng)月(0.225)，NDVI與前月氣溫的平均相關(guān)系數(shù)(-0.178)低于當(dāng)月(-0.036)。這說明森林草原區(qū)植被NDVI對降水的響應(yīng)具有一定時滯。原因可能與森林草原區(qū)的過渡地帶性及森林具有較強(qiáng)保水能力有關(guān)。

圖5　東北林草交錯區(qū)植被NDVI與降水分析結(jié)果

圖6　東北林草交錯區(qū)植被NDVI與氣溫分析結(jié)果

3　結(jié) 論

利用2000—2010年MODIS NDVI遙感數(shù)據(jù)集和氣象數(shù)據(jù)集，分析了東北林草交錯區(qū)及3個生態(tài)子區(qū)(典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū))植被NDVI時空特征及其對氣候因子(降水和氣溫)的年際和年內(nèi)響應(yīng)關(guān)系。主要結(jié)論如下：

(1)多年月均NDVI年內(nèi)變化曲線表現(xiàn)為單峰型，夏季(6—8月)處于高位；多年季均NDVI以夏季最高，增長率為4.2%/10 a；逐年NDVI波動上升，2000—2003年是相對快速增長期，2004—2006年出現(xiàn)小幅波動，2007—2010年波動增長；多年平均NDVI總體上呈現(xiàn)出東高西低、由東到西遞減的特征。

圖7　東北林草交錯區(qū)生長季NDVI與降水分析結(jié)果

圖8　東北林草交錯區(qū)生長季NDVI與氣溫分析結(jié)果

(2)58.8%的區(qū)域植被NDVI增加，動態(tài)度達(dá)到30%，主要分布在呼倫貝爾北部、通遼、赤峰、張家口、承德；41.2%的區(qū)域植被NDVI在下降，變異程度為0.1～0.2，下降幅度不大。典型草原區(qū)、森林區(qū)和森林草原區(qū)植被NDVI變異系數(shù)平均值分別為0.090，0.059，0.066，變異系數(shù)較小，表明NDVI變化較為穩(wěn)定，未發(fā)生大幅度變異。

(3)在年際關(guān)系上，植被NDVI總體上與氣溫的相關(guān)性更高。典型草原區(qū)降水量是主要氣候影響因子，主要分布在呼倫貝爾草原、河北壩上草原。森林區(qū)氣溫是主要影響因子，主要分布在大興安嶺林區(qū)，該區(qū)降水豐富，植被NDVI更易受低溫影響；森林草原區(qū)植被NDVI的主要控制因子是降水。

(4)在年內(nèi)關(guān)系上，植被NDVI與降水呈顯著線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)是0.878；與氣溫呈顯著指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)是0.893。生長季全區(qū)逐月植被NDVI對逐月降水的響應(yīng)具有時滯性，對氣溫的滯后效應(yīng)不明顯。其中，典型草原區(qū)植被NDVI對降水和氣溫的響應(yīng)均存在時滯效應(yīng)，且對降水的響應(yīng)更顯著；森林區(qū)植被NDVI對降水和氣溫的時滯響應(yīng)不明顯；森林草原區(qū)植被NDVI對降水響應(yīng)具有一定時滯。

植被NDVI時空差異是自然和人類活動雙重作用的結(jié)果。本文僅分析了NDVI變化和氣候因子的關(guān)系，并未考慮人類活動的干擾。因此，如何定量化人類活動的影響及其在該區(qū)植被NDVI時空演變過程中的貢獻(xiàn)率，還有待進(jìn)一步分析和驗證。

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Spatio-temporal Changes of Vegetation NDVI and Its Relationship with Regional Climate in Wood-grass Ecotone of Northeast China During 2000-2010

SHI Nana1,QUAN Zhanjun1,HAN Yu1,WANG Qi1,ZHANG Zhenhua2

(1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China; 2.Hebei Holy Environment Biotechnology Engineering Co.,Ltd,Shijiazhuang 050051,China)

Based on MODIS NDVI data and meteorological data during 2000—2010,spatial and temporal distribution of NDVI and its relationship with regional climate in wood-grass ecotone of Northeast China were analyzed.The ecotone was composed of typical grass zone,wood zone and wood-grass zone.The results showed that: (1)Monthly average variation of NDVI had a single peak,quaternary variation of NDVI had the highest value in summer; NDVI went up with fluctuation from 2000 to 2010; (2)There were significant spatial differences in vegetation NDVI,which generally decreased from east to west; the wood zone had the highest NDVI and the grass zone had the fastest increasing rate; (3)The inter-annual changes for the selected ecotone as a whole,the typical zone,the wood zone and the wood-grass zone were respectively correlated to precipitation,temperature,precipitation and temperature; (4)Within a year,NDVI had a significantly linear correlation with precipitation and exponential correlation with temperature; Both precipitation and temperature had time lag effects on NDVI during the growing season,with greater effects of precipitation than that of temperature; forest-grass zone had a lagging response to precipitation.

wood-grass ecotone in Northeast China; NDVI; correlation analysis; dynamic degree

2016-01-27

2016-02-22

中央級公益性科研院所基本業(yè)務(wù)專項“半干旱采煤塌陷區(qū)土壤養(yǎng)分循環(huán)過程及控制”(2013-YSKY-14)

史娜娜(1983—),女,山東濰坊人,碩士,工程師,主要從事生態(tài)學(xué)研究。E-mail:shinn123@163.com

全占軍(1979—),男,河北張家口人,博士,副研究員,主要從事恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)研究。E-mail: quanzj@craes.org.cn

TP79;X171.1

A

1005-3409(2016)05-0175-08