瑪曲地區(qū)植被變化及對極端氣候的響應(yīng)＊

賀海燕 ,文 軍

（1.卓尼縣氣象局,甘肅 卓尼 747600；2.成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610000）

據(jù)世界氣象組織宣布1998—2007 年是有記載以來最溫暖的十年[1]。無人知道這種變化在怎樣的閾值之內(nèi)是“安全”，但是極端天氣、生態(tài)系統(tǒng)改變、永久凍土層融化等極端事件的出現(xiàn)，讓這一系列事件不再是科學(xué)家口中的預(yù)言。研究表明影響草原的初級凈生產(chǎn)力主要因子是降水，溫度與其相關(guān)性較之降水更強(qiáng)[2]。特別是高海拔地區(qū)，輻射強(qiáng)但溫度低，牧草生長周期變短。高原草原的環(huán)境蠕變與人類活動導(dǎo)致的氣候暖干化、草地沙化、產(chǎn)流量下降有關(guān)[3]，氣象要素對研究植被長勢、草地生產(chǎn)力和災(zāi)害評估等方面影響重大。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)草地生態(tài)系統(tǒng)的間接生態(tài)價(jià)值要遠(yuǎn)大于其直接提供的生產(chǎn)價(jià)值[4-5]，不同年型氣候變化不同，牧草生長對氣候資源利用不同，干物質(zhì)生長曲線有差異，最大生產(chǎn)率、月最大產(chǎn)量及其出現(xiàn)時(shí)間也不同，從短時(shí)間尺度波動認(rèn)識氣候變化對牧草生產(chǎn)力的影響有重要意義。夏季全國草原凈初級生產(chǎn)力總體呈現(xiàn)增加趨勢[6]，較好的氣象條件對其貢獻(xiàn)較大。寧和平等[7]等則通過建立回歸模型等方法分析了在氣候變化影響下如何提高仔畜成活率及降低牲畜死損率，為更好地安排牲畜群結(jié)構(gòu)提供了參考價(jià)值。

而植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，同時(shí)也是對氣候變化最敏感的成分，它能夠響應(yīng)自然環(huán)境中的大氣、水、土壤等要素的變化，而植被的年際和季節(jié)性變化又可以作為地球氣候變化的指示器[8]。氣候變化在一定程度上影響著當(dāng)?shù)刂脖簧L，植被生長狀況也在一定程度上反作用于當(dāng)?shù)貧夂?，二者相互影響[9]。衛(wèi)星遙感可從空間上較為直觀地監(jiān)測一地植被生長狀況，而也有研究表明高程和坡度對植被損毀與恢復(fù)的影響明顯高于坡向[10]，而在極端氣候指數(shù)方面則發(fā)現(xiàn)無論是整個(gè)區(qū)域所有站點(diǎn)的均值還是基于每個(gè)站點(diǎn)的變化趨勢空間格局分布情況，極端氣溫類指數(shù)都呈現(xiàn)了較為一致的變化趨勢[11]。而在滯后性研究方面則均表明在研究地區(qū)的植被對部分極端氣候指數(shù)的響應(yīng)均存在一定的滯后性[12]?，斍貐^(qū)地處氣候敏感區(qū)和生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，因此本研究采取歸一化植被指數(shù)（NDVI）來對瑪曲地區(qū)植被覆蓋狀況進(jìn)行研究分析。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

瑪曲濕地草原位于甘肅省西南部，總面積達(dá)1.019 萬km2，海拔在1 500.0～4 806.0 m，氣候高寒陰濕，屬于半濕潤過渡地帶的草原區(qū)，同時(shí)也屬氣候敏感區(qū)。在這里累計(jì)有超過300 條支流，像神經(jīng)纖維一樣交叉穿梭在這片草地，黃河最初流入瑪曲時(shí)，所攜帶的水量資源只占黃河總水量的五分之一，離開瑪曲時(shí)已經(jīng)超過了總水量的五分之三以上，豐盈的水源滋養(yǎng)了廣袤的草場。而這也有效補(bǔ)給了黃河近二分之一的水量，形成了黃河上游完整的水源體系，作為黃河上游重要的水源補(bǔ)給區(qū)和調(diào)蓄區(qū)的生態(tài)地位不可撼動?，斍貐^(qū)地勢西高東低，如圖1 所示。2018 年8 月，中國氣象局蘭州干旱氣象研究所聯(lián)合瑪曲縣氣象局，在瑪曲國家基本氣象站設(shè)立大氣環(huán)境與濕地生態(tài)觀測與試驗(yàn)站。該實(shí)驗(yàn)站的設(shè)備日常維護(hù)和數(shù)據(jù)采集等相關(guān)工作由瑪曲縣氣象局負(fù)責(zé)。

圖1 瑪曲縣行政區(qū)劃及數(shù)字高程圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所有衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn）。使用Landsat4 數(shù)據(jù)處理得到瑪曲地區(qū)1999—2019 年每年代表NDVI 數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m，使用中分辨率成像光譜儀（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS）數(shù)據(jù)處理得到瑪曲地區(qū)1999—2019 年植被主要生長季4—9 月NDVI 數(shù)據(jù)，空間分辨率為500 m。影像的調(diào)用和剪裁均在Google Earth Engine 服務(wù)器云平臺進(jìn)行操作處理。氣象資料來源于瑪曲縣氣象臺，主要為1980—2019 年基本氣象要素觀測數(shù)據(jù)，具體為逐日平均氣溫、最高、最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)。1∶25 萬全國基礎(chǔ)地理地圖數(shù)據(jù)來源于國家測繪地理信息局。

1.3 研究方法

本研究主要采用一元回歸分析、極端氣候指數(shù)、相關(guān)性分析等方法進(jìn)行研究。一元回歸分析是分析只有一個(gè)自變量的線性相關(guān)分析方法。相關(guān)性分析主要在于研究兩個(gè)變量之間相關(guān)性程度和方向，表征要素之間的相關(guān)密切程度。

極端氣候指數(shù)是利用RClimdex 模型計(jì)算得到，受WMO 認(rèn)可，具有一定國際影響的極端氣候研究工具[13]。所選取的極端指數(shù)包括1 個(gè)極端降水指數(shù)和3 個(gè)極端氣溫指數(shù)，具體見表1。

表1 本研究所取的極端氣候指數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 月NDVI 的時(shí)空變化特征

根據(jù)多年觀測資料顯示，瑪曲地區(qū)牧草返青期開始于4 月，黃枯期開始于9 月，故本研究僅分析4—9 月期間的月NDVI 和植被覆蓋度的時(shí)空分布。圖2 為1999—2019 年瑪曲地區(qū)4—9 月NDVI 空間分布圖。4 月瑪曲地區(qū)草原牧草逐漸開始進(jìn)入返青階段，可以發(fā)現(xiàn)4 月瑪曲地區(qū)在歐拉秀瑪鄉(xiāng)、歐拉鄉(xiāng)、木西和鄉(xiāng)及阿萬倉鄉(xiāng)接壤地界，即阿尼瑪卿山附近植被生長狀況較差，存在大片NDVI＜0.1 的地界，而在瑪曲地區(qū)東南部主要以齊哈瑪鄉(xiāng)、采日瑪鄉(xiāng)和曼日瑪鄉(xiāng)為代表的地界植被生長狀況相對較好，存在NDVI 在0.3～0.4 之間區(qū)域，4 月平均NDVI是0.246，值域?yàn)?0.018～0.397。5 月牧草生長逐漸進(jìn)入分蘗階段，NDVI 相比4 月整體而言已經(jīng)有了明顯改善，5 月平均NDVI 是0.394，值域?yàn)?0.003～0.617。6 月進(jìn)入夏季，隨著牧草大部分進(jìn)入抽穗階段，植被覆蓋狀況得到進(jìn)一步改善，6 月平均NDVI是0.568，值域?yàn)?.076～0.785。7—8 月逐漸進(jìn)入盛夏，大部分牧草處于開花、種子成熟階段，NDVI 也達(dá)到一年中峰值，7 月平均NDVI 是0.676，值域?yàn)?.114～0.850，8 月平均NDVI 是0.701，值域?yàn)?.154～0.862。9 月牧草開始逐漸進(jìn)入黃枯階段，植被生長狀況經(jīng)歷了由差變好直到巔峰的階段之后開始再次變差，9 月平均NDVI 是0.593，值域?yàn)?0.001～0.772。

圖2 瑪曲地區(qū)月NDVI 空間分布（a）4 月、（b）5月、（c）6 月、（d）7 月、（e）8 月、（f）9 月

圖3 為瑪曲地區(qū)月NDVI 的趨勢變化圖，可以發(fā)現(xiàn)在1999—2019 年瑪曲地區(qū)4—9 月月平均最大NDVI、月平均NDVI 及月平均最小NDVI 均呈先上升后下降的趨勢，月平均最大NDVI、月平均NDVI 和月平均最小NDVI 均在8 月達(dá)到最大，4 月達(dá)到最小，最大值分別為0.86、0.70、0.15，最小值分別為0.39、0.25，與圖2 描述相對應(yīng)。

圖3 1999—2019 年瑪曲地區(qū)NDVI 的月際變化

2.2 年NDVI 時(shí)空變化特征

為了揭示瑪曲地區(qū)不同年份NDVI 的空間分布，圖4 給出瑪曲地區(qū)具有代表性的不同年份NDVI的空間分布圖。

可以看出在各個(gè)不同年份，歐拉秀瑪鄉(xiāng)、歐拉鄉(xiāng)、木西河鄉(xiāng)三鄉(xiāng)接壤地帶均存在一明顯的弱植被覆蓋地帶，究其原因主要是由于此三鄉(xiāng)接壤地帶為阿尼瑪卿山主峰附近，海拔在4 500～5 500 m，阿尼瑪卿山山體高兀，巖石裸露，加之海拔較高溫度較低，光照充足但熱量不足，致使山腰至山頂終年積雪，盛夏不消，堆積成冰。阿尼瑪卿山山腰往下則地勢逐漸平坦，黃河川流而過帶來充沛的水資源利于植被生長，成為瑪曲境內(nèi)主要的天然草場。

通過進(jìn)一步研究表明在1999 年瑪曲地區(qū)只有少部分地區(qū)NDVI 在0.8 以上，大部分地區(qū)NDVI 都在0.8 以下，除了在阿尼瑪卿山下附近存在一明顯的弱植被覆蓋地帶，尼瑪鎮(zhèn)北部及采日瑪鄉(xiāng)中部地區(qū)也存在一些弱植被覆蓋區(qū)域，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)大多NDVI 都在0.4～0.7 以下。1999 年，年平均最大NDVI 是0.840，年平均NDVI 是0.739，年平均最小NDVI 是0.344。到2003 年，1999 年存在的弱植被覆蓋區(qū)植被生長狀況已經(jīng)得到明顯改善，年平均最大NDVI 已經(jīng)由1999 年的0.840 變?yōu)?.848，年平均NDVI 則由1999年的0.739 變?yōu)?.740。2007 年，年平均最大NDVI 是0.888，年平均NDVI 是0.788，年平均最小NDVI 是0.392。2011 年，年平均最大NDVI 是0.888，年平均NDVI 是0.801，年平均最小NDVI 是0.376。2015年，年平均最大NDVI 是0.900，年平均NDVI 是0.804，年平均最小NDVI 是0.272。2019 年，年平均最大NDVI 是0.900，年平均NDVI 是0.825，年平均最小NDVI 是0.268。

總體而言，1999—2019 年，瑪曲地區(qū)除了阿尼瑪卿山附近因特殊地理原因?qū)е氯杂胁糠謪^(qū)域植被覆蓋層較差之外，境內(nèi)植被覆蓋已經(jīng)得到了較為明顯的改善，全縣各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)幾乎都出現(xiàn)了NDVI 大于0.8 的區(qū)域，而整個(gè)齊哈瑪鄉(xiāng)NDVI 都在0.5 以上，成為全縣植被覆蓋度最好的一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，且2015年歐拉秀瑪鄉(xiāng)及歐拉鄉(xiāng)背部的一條西北至東南走向的弱植被覆蓋地帶，在2019 年出現(xiàn)了更強(qiáng)的生命力，NDVI 大于0.8 的區(qū)域范圍和強(qiáng)度都明顯增強(qiáng)?？傮w來說，在1999—2019 年這21 年當(dāng)中，瑪曲地區(qū)植被生長狀況出現(xiàn)了一個(gè)總體變好的趨勢，年平均NDVI 由1999 年的0.739 增長為2019 年的0.825。通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)在1999—2019 年瑪曲地區(qū)年最大NDVI、年平均NDVI 均呈上升趨勢，并且都通過了0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)，表明上升趨勢明顯，上升幅度為0.03/10 a、0.04/10 a。而年最小NDVI則呈下降趨勢，并且也通過了0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)，表明下降趨勢明顯，下降幅度為0.04/10 a。

2.3 NDVI 總體時(shí)空變化特征

圖5 為1999—2019 年瑪曲地區(qū)草原21 年間NDVI 變化空間分布圖，可以發(fā)現(xiàn)，瑪曲地區(qū)西北部阿尼瑪卿山附近及木西和鄉(xiāng)植被覆蓋狀況改善明顯，而其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)均零散存在著植被覆蓋輕微改善、中度改善地區(qū)，并且也都零散夾雜著輕中度退化區(qū)域?？偟膩碚f，整個(gè)瑪曲地區(qū)改善區(qū)域大于退化區(qū)域。

究其現(xiàn)實(shí)退化原因可能是因?yàn)楝斍貐^(qū)主要以草原為主，森林覆蓋度較低，人口較少，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，外加各種災(zāi)害侵損如病蟲害等，除了正常牲畜采食以外，草原老鼠啃噬，人類環(huán)保意識的淡漠是草原退化的一方面原因，另一方面可能由于瑪曲地區(qū)政府在1995 年實(shí)施的草地承包制度中的小尺度單戶經(jīng)營放牧[14-17]模式導(dǎo)致。而其改善原因則有可能是后期由于當(dāng)?shù)卣庾R到之前實(shí)施的小尺度單戶經(jīng)營模式的不足而轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟪叨鹊穆?lián)戶經(jīng)營模式，外加“綠水青山就是金山銀山”的新型環(huán)保理念的發(fā)展，瑪曲地區(qū)政府積極采取的一系列退耕還林政策及一系列森林補(bǔ)貼、草原補(bǔ)貼的發(fā)放極大地改善了牧區(qū)人民的生活水平并緩和了牧民與牧草的緊張關(guān)系，從而使得瑪曲地區(qū)草原有了一定程度的恢復(fù)。

2.4 瑪曲地區(qū)植被覆蓋度的時(shí)空變化特征

為了準(zhǔn)確揭示瑪曲地區(qū)境內(nèi)草地植被覆蓋度的時(shí)空變化，本研究將NDVI 轉(zhuǎn)換為植被覆蓋度來進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。圖6 為1999—2019 年瑪曲地區(qū)草原4—9 月植被覆蓋度空間分布圖。

圖6 1999—2019 年瑪曲地區(qū)月植被覆蓋度空間分布變化圖（a）4 月（b）5 月（c）6 月（d）7 月（e）8月（f）9 月

研究發(fā)現(xiàn)：在瑪曲地區(qū)牧草主要生長階段，4—9月植被覆蓋度先增大后減小，與瑪曲地區(qū)牧草開始返青到黃枯時(shí)間相對應(yīng)。經(jīng)分析，4 月平均覆蓋度為58%，最大覆蓋度為78.0%，最小覆蓋度為23.0%；5月平均覆蓋度為82.0%，最大覆蓋度為89.0%，最小覆蓋度為24.0%；6 月平均覆蓋度為86.0%，最大覆蓋度為93.0%，最小覆蓋度為26.0%；7 月平均覆蓋度為93.0%，最大覆蓋度為97.0%，最小覆蓋度為28.0%；8 月平均覆蓋度為87.0%，最大覆蓋度為96.0%，最小覆蓋度為28.0%；9 月平均覆蓋度為68.0%，最大覆蓋度為84.0%，最小覆蓋度為14.0%。

圖7 為瑪曲地區(qū)月植被覆蓋度的趨勢變化，可以發(fā)現(xiàn)瑪曲地區(qū)在1999—2019 年4—9 月月平均最大植被覆蓋度、月平均植被覆蓋度及月平均最小植被覆蓋度呈先上升后下降的趨勢。月平均最大植被覆蓋度在7 月達(dá)到最大為98.0%，4 月最小為78.0%；月平均植被覆蓋度在7 月達(dá)到最大為93.0%，4 月最小為58.0%；月平均最小植被覆蓋度在7 月、8 月達(dá)到最大均為28.0%，9 月最小為14.0%。

圖7 1999—2019 年瑪曲地區(qū)月植被覆蓋度的月際變化

2.5 年NDVI 與氣候要素相關(guān)性

經(jīng)分析瑪曲地區(qū)年NDVI 與年平均氣溫之間為正相關(guān)（r＝0.511，p＜0.01），年平均NDVI 與年平均降水量、年平均日照時(shí)數(shù)的對比中可以發(fā)現(xiàn)二者無明顯相關(guān)關(guān)系存在，這也說明植被與降水量和日照間的關(guān)系是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，需要進(jìn)一步探索其間的關(guān)聯(lián)機(jī)理。以上結(jié)果說明年平均氣溫的增加有利于瑪曲地區(qū)植被生長。

2.6 月NDVI 與氣候要素相關(guān)性

由于本研究中主要研究牧草主要生長季4—9月的變化，故在對瑪曲地區(qū)月NDVI 與氣候要素相關(guān)性分析中也取4—9 月數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（見表2）。

表2 NDVI 與氣候要素的相關(guān)性

從表2 的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出，4 月月平均NDVI 隨4月月平均氣溫的增加而增大；5 月月平均NDVI 隨5月月平均日照時(shí)數(shù)的增加而減??；8 月月平均NDVI隨8 月月平均氣溫的增加而增大，其他月份相關(guān)性不顯著。表明瑪曲地區(qū)在個(gè)別月份月NDVI 與氣溫表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)，說明月平均氣溫的增加對瑪曲地區(qū)植被生長有促進(jìn)作用。而月NDVI 與降水量的相關(guān)關(guān)系不明顯，同時(shí)在個(gè)別時(shí)期，月日照時(shí)數(shù)的增加反而不利于植被的生長。具體結(jié)果為4 月月平均NDVI 與4 月月平均氣溫有顯著正相關(guān)關(guān)系（r＝0.492，p＜0.05）；5 月月平均NDVI 與5 月月平均日照時(shí)數(shù)有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（r＝-0.549，p＜0.01）；8 月月平均NDVI 與8 月月平均氣溫為顯著正相關(guān)關(guān)系（r＝0.614，p＜0.01）。

2.7 極端氣候指數(shù)的變化趨勢

通過對瑪曲地區(qū)極端氣候指數(shù)進(jìn)行變化趨勢分析發(fā)現(xiàn)TMINmean、TNn 均為上升趨勢，但只有TMINmean 通過了0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)，表明TMINmean 為極顯著上升趨勢，上升速率為0.732 ℃/10 a。而TN10p、RX5day 則為下降趨勢，只有TN10p通過了0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)，表明TN10p 為極顯著下降趨勢，下降速率為2.969 d/10 a。

2.8 年NDVI 與極端氣候指數(shù)的相關(guān)

通過對瑪曲地區(qū)年NDVI 與極端氣候指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，在年NDVI 與極端氣候指數(shù)的散點(diǎn)圖中發(fā)現(xiàn)年NDVI 與極端氣候指數(shù)（TMINmean、TN10p、TNn）之間存在顯著正相關(guān)。

經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，年NDVI 與極端氣候指數(shù)TMINmean（r＝0.553，p＜0.01）、TN10p（r＝0.631，p＜0.01）及TNn（r＝0.453，p＜0.05）之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與極端氣候指數(shù)RX5day 之間相關(guān)性不顯著，即瑪曲地區(qū)年NDVI 隨極端氣候指數(shù)TMINmean、TN10p及TNn 的增加而增加，表明隨著極端氣候指數(shù)TMINmean、TN10p、TNn 的增加有利于瑪曲地區(qū)植被生長（見表3）。

表3 瑪曲地區(qū)年際NDVI 與極端氣候指數(shù)相關(guān)系數(shù)

2.9 月NDVI 與極端氣候指數(shù)的相關(guān)

研究發(fā)現(xiàn)瑪曲地區(qū)4 月NDVI 隨極端氣候指數(shù)Rx5day、TN10p 的增大而減小，隨TNn 的增大而增大；5 月NDVI 隨極端氣候指數(shù)TN10p 的增大而減小，隨TMINmean 的增大而增大；8 月NDVI 隨極端氣候指數(shù)TN10p 的增大而減小，隨TMINmean、TNn 的增大而增大，而在6—7 月月NDVI 則與這些極端氣候指數(shù)之間無顯著相關(guān)關(guān)系存在。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在瑪曲地區(qū)部分月份月NDVI 與極端氣候指數(shù)Rx5day、TN10p 之間均為負(fù)相關(guān)，而與極端氣候指數(shù)TNn、TMINmean 之間均為正相關(guān)，表明在個(gè)別月份隨著極端氣候指數(shù)TNn、TMINmean 的增加有利于瑪曲地區(qū)植被生長，隨著極端氣候指數(shù)Rx5day、TN10p 的增加抑制瑪曲地區(qū)植被生長。具體表現(xiàn)為4 月NDVI與極端氣候指數(shù)Rx5day（r＝-0.458，p＜0.05）、TN10p（r＝-0.547，p＜0.05）有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與TNn（r＝0.561，p＜0.01）有顯著正相關(guān)關(guān)系；5 月NDVI 與極端氣候指數(shù)TN10p（r＝-0.527，p＜0.05）有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與TMINmean（r＝0.670，p＜0.01）有顯著正相關(guān)關(guān)系；8 月NDVI 與極端氣候指數(shù)TN10p（r＝-0.585，p＜0.01）有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與TMINmean（r＝0.525，p＜0.05）、TNn（r＝0.671，p＜0.01）有顯著正相關(guān)關(guān)系（見表4）。

表4 瑪曲地區(qū)月際NDVI 與極端氣候指數(shù)相關(guān)系數(shù)

2.10 月NDVI 與氣候要素的滯后性分析

由于植被在生長過程中對氣溫、降水及日照等氣候要素存在滯后性，所以對瑪曲地區(qū)月NDVI 與當(dāng)前月、前1 個(gè)月、前2 個(gè)月、前3 個(gè)月氣候要素進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表5（不相關(guān)數(shù)據(jù)未給出）。研究表明4 月NDVI 隨4 月平均氣溫的增加而增加，5月NDVI 隨2 月氣溫的增加而增加，隨5 月、2 月日照的增加而減小，7 月NDVI 隨5 月日照的增加而減小，8 月NDVI 隨8 月氣溫的增加而增加，隨5 月日照的增加而減小，9 月NDVI 則隨8 月氣溫的增加而增加。同時(shí)也表明瑪曲地區(qū)部分月份月NDVI不論是于當(dāng)前月還是前1—3 月氣溫之間均為正相關(guān)，而與日照之間則均為負(fù)相關(guān)，即瑪曲地區(qū)部分月份隨著氣溫的增加有利于植被生長，而日照的增加則不利于植被生長。

表5 月NDVI 與當(dāng)月、前1 個(gè)月、前2 個(gè)月、前3 個(gè)月氣溫、降水、日照相關(guān)系數(shù)

具體結(jié)果為4 月NDVI 與4 月平均氣溫之間為正相關(guān)（r＝0.492，p＜0.01），5 月NDVI 與2 月氣溫之間為正相關(guān)（r＝0.442，p＜0.05），與5 月日照（r＝-0.549，p＜0.01）、2 月日照（r＝-0.606，p＜0.01）之間為負(fù)相關(guān)，7 月NDVI 與5 月日照為負(fù)相關(guān)（r＝-0.528，p＜0.05），8月NDVI 與8 月氣溫之間正相關(guān)（r＝0.614，p＜0.01），與5 月日照之間負(fù)相關(guān)（r＝-0.597，p＜0.01），9 月NDVI與8 月氣溫之間為正相關(guān)（r＝0.611，p＜0.01）。

2.11 月NDVI 與極端氣候指數(shù)的滯后性分析

選取瑪曲地區(qū)4—9 月月NDVI 與極端氣候指數(shù)TMINmean、TNn、Rx5day、TN10p 當(dāng)前月份、前1個(gè)月、前2 個(gè)月、前3 個(gè)月極端氣候指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表6?？梢园l(fā)現(xiàn)：月平均NDVI 隨當(dāng)月、前一個(gè)月極端氣候指數(shù)TNn 的增加而增加，隨當(dāng)月、前2—3 月極端氣候指數(shù)TMINmean 的增加而增加，表明瑪曲地區(qū)月平均NDVI 與極端氣候指數(shù)TMINmean、TNn 均為正相關(guān)，即隨極端氣候指數(shù)TMINmean、TNn 的增加，無論是當(dāng)前月還是前1—3月均有利于瑪曲地區(qū)植被生長發(fā)育。

表6 月NDVI 與當(dāng)月、前1 個(gè)月、前2 個(gè)月、前3 個(gè)月極端氣候指數(shù)相關(guān)系數(shù)

具體為月NDVI 與當(dāng)月、前一個(gè)月極端氣候指數(shù)TNn 存在顯著正相關(guān)關(guān)系（r＝0.671、0.514，p＜0.01），月NDVI 與當(dāng)月、前2—3 個(gè)月極端氣候指數(shù)TMINmean 存在顯著正相關(guān)關(guān)系（r＝0.670、0.508、0.602，p＜0.01）。從中可以發(fā)現(xiàn)極端氣候指數(shù)TNn、TMINmean無論是當(dāng)月還是前1—3 個(gè)月與月NDVI 之間均為正相關(guān)，同時(shí)也反映出月NDVI 對極端氣候指數(shù)TNn、TMINmean 的響應(yīng)存在一定程度上的滯后性。

3 結(jié)論與討論

（1）1999—2019 年期間瑪曲地區(qū)年最大NDVI和年平均NDVI 均呈上升趨勢，并且都通過了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，表明NDVI 上升趨勢明顯，上升幅度為0.03/10 a 和0.04/10 a。而年最小NDVI 則呈下降趨勢，并且也通過了0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)，表明下降趨勢明顯，下降幅度為0.04/10 a。在1999—2019 年瑪曲地區(qū)月平均最大NDVI、月平均NDVI及月平均最小NDVI 均呈上升趨勢，但只有月平均NDVI 通過了0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)，表明月平均NDVI上升趨勢明顯，上升幅度為0.79/10 a。

（2）4—9 月植被覆蓋度先增大后減小，與瑪曲地區(qū)牧草開始返青到黃枯時(shí)間相對應(yīng)。4 月平均覆蓋度為58.0%，5 月平均覆蓋度為82.0%，6 月平均覆蓋度為86.0%，7 月平均覆蓋度為93.0%，8 月平均覆蓋度為87.0%，9 月平均覆蓋度為68.0%。以上研究結(jié)果均表明瑪曲地區(qū)植被生長呈一個(gè)逐漸變好的方向發(fā)展。

（3）瑪曲地區(qū)年、月平均氣溫的增加有利于瑪曲地區(qū)植被生長，在個(gè)別月份月日照時(shí)數(shù)的增加反而不利于植被的生長。在與極端氣候指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析表明隨著極端氣候指數(shù)TMINmean、TN10p、TNn 的增加，有利于瑪曲地區(qū)植被生長發(fā)育。

本研究利用地面氣象臺站觀測數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，探討了瑪曲地區(qū)地表植被指數(shù)和植被覆蓋度的時(shí)空變化特征。取得的研究結(jié)果對認(rèn)識黃河源區(qū)氣候變化規(guī)律和保護(hù)瑪曲高寒濕地生態(tài)環(huán)境有一定的參考價(jià)值。但本研究也存在一定的不足：首先，采用的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)時(shí)間序列不夠長，且在植被生長狀況方面僅采用了歸一化植被指數(shù)對瑪曲草原植被時(shí)空分布進(jìn)行了分析，缺乏對表征草原植被關(guān)鍵物理參數(shù)的分析。歸一化植被指數(shù)雖然是反映植被生長狀態(tài)及植被覆蓋度，但其局限性在于對高植被密度區(qū)存在較弱的靈敏度。其次，對瑪曲地區(qū)氣候變化和植被時(shí)空分布的相關(guān)性進(jìn)行了分析，但缺乏其間相互關(guān)聯(lián)的物理機(jī)制的探討，特別是沒有利用物理模型進(jìn)行氣候變化與草原植被時(shí)空演變的模擬研究。