李海東，沈渭?jí)?，蔡博峰，紀(jì) 迪，張曉勇

(1.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，南京 210042;2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012;3.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，南京 210036)

氣候變化是制約生態(tài)脆弱地區(qū)沙漠化的最主要和多變的環(huán)境因素，對(duì)植被退化、生物多樣性喪失和沙漠化發(fā)生發(fā)展有直接的影響［1-2］。歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)是反映區(qū)域植被動(dòng)態(tài)變化的最敏感指標(biāo)，在某種程度上代表著土地覆蓋的動(dòng)態(tài)變化［3］。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)NDVI與氣候變化之間的關(guān)系進(jìn)行了廣泛研究。Weiss等［4］分析了新墨西哥州不同季節(jié)以及年內(nèi)植被與氣候的相關(guān)性，宋怡等［5］利用NDVI數(shù)據(jù)分析了我國(guó)寒旱地區(qū)植被生長(zhǎng)狀況及其對(duì)各種氣候因子的響應(yīng)關(guān)系，樸世龍等［6］利用NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)研究指出青藏高原植被對(duì)全球變化的響應(yīng)是最明顯的。同時(shí)，許多學(xué)者亦對(duì)氣候變化與沙漠化之間的影響做了大量的研究。魏文壽等［7］研究指出在沒(méi)有人為影響的條件下，古爾班通古特沙漠邊緣的沙漠化對(duì)氣候變化有著明顯的響應(yīng)，其響應(yīng)過(guò)程反映出沙漠化的敏感性和干旱氣候積累的滯后性;白美蘭等［8］研究指出氣候的變干、變暖以及局地性暴雨的增強(qiáng)，可以導(dǎo)致沙漠化進(jìn)程的加快。由此可見(jiàn)，氣候變化與NDVI、土地沙漠化之間均存在著較強(qiáng)的相關(guān)性，然而，目前將NDVI與土地沙漠化、氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合，系統(tǒng)分析三者之間關(guān)聯(lián)性的研究尚鮮有報(bào)道。

雅魯藏布江流域地勢(shì)高亢，平均海拔超過(guò)4000m，是我國(guó)第五大河(僅次于長(zhǎng)江、黃河、黑龍江和珠江)和世界上海拔最高的大河。流域內(nèi)物理凍融侵蝕作用廣泛，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。由于地表沙物質(zhì)豐富、氣候干冷多風(fēng)、植被稀疏低矮等，風(fēng)沙地貌非常發(fā)育［9-11］。近20年來(lái)，西藏自治區(qū)在雅魯藏布江源區(qū)開(kāi)展了國(guó)家級(jí)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)的建設(shè)試點(diǎn)，在中部流域開(kāi)展了大規(guī)模人工造林和圍欄封育等生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工作，對(duì)區(qū)域風(fēng)沙災(zāi)害防治發(fā)揮了重要作用。但同時(shí)，由于受全球氣候變暖以及人類(lèi)活動(dòng)的影響，雅魯藏布江源區(qū)、中部流域的拉薩國(guó)際機(jī)場(chǎng)和日喀則機(jī)場(chǎng)周邊的風(fēng)沙化土地近幾十年來(lái)仍呈緩慢的增長(zhǎng)趨勢(shì)［12-14］。當(dāng)前，在氣候波動(dòng)和生態(tài)保護(hù)與建設(shè)的疊加作用下，雅魯藏布江流域植被生長(zhǎng)狀況和風(fēng)沙化土地變化之間的關(guān)聯(lián)性如何?以及氣候因素和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其耦合關(guān)系的影響等，這些問(wèn)題亟待分析與討論。因此，開(kāi)展流域內(nèi)植被NDVI和風(fēng)沙化土地變化的關(guān)聯(lián)性研究，分析NDVI、風(fēng)沙化土地變化和氣候變化之間的耦合關(guān)系，對(duì)加強(qiáng)流域生態(tài)安全屏障建設(shè)、指導(dǎo)正在進(jìn)行的風(fēng)沙化土地生態(tài)恢復(fù)工作具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

雅魯藏布江由西向東橫跨西藏自治區(qū)的拉薩市、日喀則和山南地區(qū)的大部分和阿里、那曲、昌都地區(qū)的一小部分，涉及41個(gè)縣(市)，流域面積24.2萬(wàn)km2，占西藏國(guó)土面積的20%。流域內(nèi)地勢(shì)西高東低，南北高、中間低(圖1)。受西南季風(fēng)的影響，流域內(nèi)降水主要來(lái)源于印度洋孟加拉灣的暖濕氣流，由于南部喜馬拉雅山脈的阻隔，大部沿江而上形成降水，且從下而上逐漸減少。在下游干流兩側(cè)高山區(qū)形成由南向北、由東向西遞減的易貢藏布—尼洋河、尼洋河—干流河谷，以及雅魯藏布江大拐彎西南側(cè)若干個(gè)降水高值中心［15］。在喜馬拉雅山北麓，由于南來(lái)的氣流過(guò)喜馬拉雅山后的下沉作用，形成了一條狹長(zhǎng)的雨影區(qū)，導(dǎo)致雅魯藏布江中上游降水量顯著減小。

雅魯藏布江流域內(nèi)上下游氣候條件各異，下游地區(qū)為亞熱帶濕潤(rùn)氣候，廣大中游地區(qū)屬溫帶森林草原氣候，上游谷地為溫帶草原氣候。雅魯藏布江上游地區(qū)，受環(huán)流形勢(shì)和水汽條件的限制，無(wú)暴雨產(chǎn)生，年降水量較小。中游河谷地形的主要特點(diǎn)是寬谷與峽谷相間，寬谷段河道平緩，叉流發(fā)達(dá)，多為游蕩性辮狀水道，枯水季節(jié)河床邊灘和心洲大片出露。流域中上游生態(tài)環(huán)境脆弱，干季大風(fēng)盛行，河谷地區(qū)風(fēng)沙危害嚴(yán)重，沙丘、沙丘鏈隨處可見(jiàn)。沙生植物主要有砂生槐(Sophora moorcroftiana)、固沙草(Orinus thoroldii)、三角草(Aristida triseta)、棘豆(Oxytropis sericopetala)、藏白蒿(Artemisia younghusbandii)、藏沙蒿(Artemisia wellbyi)等。

按河谷寬窄特征和行政界線(xiàn)，將雅魯藏布江流域自上而下劃分為4個(gè)寬谷段，即馬泉河寬谷、日喀則寬谷、山南寬谷和米林寬谷(圖1)，不同寬谷段的氣候特征見(jiàn)表1。流域內(nèi)支流眾多，主要有多雄藏布、年楚河、拉薩河、尼洋河和帕隆藏布等。其中，多雄藏布、年楚河位于日喀則寬谷段，拉薩河位于山南寬谷段，尼洋河和帕隆藏布位于米林寬谷段。

圖1 雅魯藏布江流域的地貌特征和野外調(diào)查路線(xiàn)Fig.1 Morphologic characteristics of the Yarlung Zangbo River Basin and the field survey routes

表1 雅魯藏布江流域不同寬谷段的氣候特征Table 1 Climatic characteristics of different wide valley section in the Yarlung Zangbo River Basin

2 材料與方法

2.1 NDVI數(shù)據(jù)與處理方法

本研究所使用的植被NDVI數(shù)據(jù)包括1982—1998年的Pathfinder AVHRR NDVI數(shù)據(jù)集和1999—2010年的SPOT VEGETATION NDVI數(shù)據(jù)集。其中，Pathfinder AVHRR NDVI數(shù)據(jù)集是基于8km的從1981年7月至2001年12月的每10d合成的4個(gè)波段的光譜反射率(由于NOAA-13發(fā)射失敗，沒(méi)有使用Pathfinder AVHRR NDVI 1994的數(shù)據(jù));SPOT VEGETATION NDVI數(shù)據(jù)集是基于1km的從1998年4月1日至2010年12月每10d合成的4個(gè)波段的光譜反射率及10d最大化NDVI數(shù)據(jù)集。

采用幾何校正、大氣校正、輻射校正等方法對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，采用最大合成法減少云、大氣、太陽(yáng)高度角等的影響［16］。由于衛(wèi)星幾何視場(chǎng)角、大氣中的灰霾、云以及數(shù)據(jù)合成過(guò)程對(duì)NDVI的影響，因此不同數(shù)據(jù)集中的NDVI數(shù)據(jù)仍然有偏差［17］，本研究中使用Chen等［18］提出的三點(diǎn)平滑方法修正NDVI數(shù)據(jù)，并且運(yùn)用ENVI軟件求取1982—2010年(不含1994)的NDVI的年平均值和植被生長(zhǎng)季(7—9月)的平均值，用此值來(lái)表征雅魯藏布江流域植被覆蓋的年變化和植被生長(zhǎng)季變化狀況。運(yùn)用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行NDVI年變化的顯著性檢驗(yàn)，其中，統(tǒng)計(jì)變量Z大于0時(shí)，表示某個(gè)NDVI呈上升趨勢(shì);Z小于0時(shí)，則是下降趨勢(shì)。Z的絕對(duì)值≥1.28、1.64和2.32時(shí)，分別表示通過(guò)了置信度90%、95%和99%的顯著性檢驗(yàn)。

2.2 風(fēng)沙化土地類(lèi)型劃分與遙感監(jiān)測(cè)

根據(jù)文獻(xiàn)［13-14］進(jìn)行風(fēng)沙化土地類(lèi)型劃分和遙感解譯標(biāo)志建立，其類(lèi)型主要包括由風(fēng)積活動(dòng)引起的流動(dòng)沙地、半固定沙地和固定沙地，以及由風(fēng)蝕活動(dòng)引起的裸露砂礫地和半裸露砂礫地。采用的遙感數(shù)據(jù)主要有1975、1990、2000和2008年TM/ETM+/MSS遙感影像，時(shí)相基本在秋冬季節(jié)。1975年MSS數(shù)據(jù)空間分辨率為60m，1990、2000和2008年的TM/ETM+數(shù)據(jù)空間分辨率均為30m。筆者于2008、2009和2010年，在雅魯藏布江流域進(jìn)行了大量野外實(shí)地調(diào)查，觀(guān)察、記錄和復(fù)核了不同類(lèi)型沙地的位置、分布特征以及沙地表面的色澤、紋理等特征，對(duì)比不同數(shù)據(jù)源的遙感影像數(shù)據(jù)，建立和校正了風(fēng)沙化土地遙感解譯標(biāo)志。

采用ERDASIMAGE 9.3軟件和ENVI 4.2軟件對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括幾何校正、輻射校正和大氣校正。其中，像元重采樣采用最近鄰點(diǎn)法或雙線(xiàn)性插值法，影像的幾何糾正誤差一般不超過(guò)1—2個(gè)像元，以消除不同時(shí)期遙感數(shù)據(jù)空間分辨率大小不一致帶來(lái)的影響，達(dá)到動(dòng)態(tài)分析的要求。通過(guò)遙感數(shù)據(jù)432波段RGB假彩色合成、直方圖匹配，使4期影像的色調(diào)基本保持一致，能夠較好地反映不同地類(lèi)的差別等。根據(jù)風(fēng)沙化土地遙感解譯標(biāo)志，采用人機(jī)交互目視解譯方法進(jìn)行不同類(lèi)型的風(fēng)沙化土地的遙感解譯，雅魯藏布江流域風(fēng)沙化土地現(xiàn)狀與空間分布見(jiàn)表2。

表2 2008年雅魯藏布江流域風(fēng)沙化土地現(xiàn)狀與分布Table 2 Status and distribution of different aeolian sandy land types in the Yarlung Zangbo River Basin in 2008

式中，WD為風(fēng)沙化土地變化動(dòng)態(tài)度，Ua為起始年風(fēng)沙化土地面積，Ub為終結(jié)年風(fēng)沙化土地面積，t為測(cè)算間隔年限。根據(jù)上述公式，可計(jì)算得到1975—1989年，1990—1999年和2000—2008年3個(gè)時(shí)期風(fēng)沙化土地變化的動(dòng)態(tài)度，進(jìn)而獲得1975—2008年風(fēng)沙化土地面積逐年面積數(shù)值。

2.3 灰色關(guān)聯(lián)分析

以灰色系統(tǒng)兩要素歷史數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)聯(lián)度，來(lái)表征NDVI分別與風(fēng)沙化土地、氣候變化因子(年降水

基于遙感監(jiān)測(cè)獲取的雅魯藏布江流域1975、1990、2000和2008年4期風(fēng)沙化土地?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算不同時(shí)期風(fēng)沙化土地變化的動(dòng)態(tài)度，公式為:量和平均氣溫)兩要素之間的密切程度。關(guān)聯(lián)度的計(jì)算式如下:

式中，Rom為母序列o與子序列m的關(guān)聯(lián)度;N為數(shù)據(jù)序列的長(zhǎng)度，即數(shù)據(jù)個(gè)數(shù);Rom(t)為母序列o與子序列m在時(shí)刻t的關(guān)聯(lián)系數(shù)，其計(jì)算公式如下:

式中，Δmin、Δmax分別為各個(gè)時(shí)刻兩序列絕對(duì)差中的最小值和最大值;Δom(t)為t時(shí)刻兩序列的絕對(duì)差;ρ為分辨系數(shù)，ρ∈ (0，1) ，一般取 0.1—0.5，通常取0.5。

鑒于雅魯藏布江流域NDVI數(shù)據(jù)集的時(shí)間段為1982—2010年，風(fēng)沙化土地?cái)?shù)據(jù)時(shí)間段為1975—2008年，氣象數(shù)據(jù)為1957—2007年，為充分利用已有數(shù)據(jù)資源和計(jì)算的科學(xué)性，本研究選擇1982—2007年作為分析NDVI與風(fēng)沙化土地、年降水量和平均氣溫之間關(guān)聯(lián)度的統(tǒng)一時(shí)間尺度，對(duì)所選取的上述原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過(guò)計(jì)算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，分別開(kāi)展1982—2007年流域NDVI年變化(1—12月)、植被生長(zhǎng)季(7—9月)變化與風(fēng)沙化土地、年降水量和平均氣溫之間的灰色關(guān)聯(lián)度研究。

3 結(jié)果與分析

3.1 流域NDVI的動(dòng)態(tài)變化

由圖2可見(jiàn)，雅魯藏布江流域1982—2010年NDVI的年際變化總體上呈波動(dòng)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但增加趨勢(shì)不顯著，未通過(guò)90%的顯著性檢驗(yàn)(Mann-kendall檢驗(yàn)Z值為0.435)。在2009年流域NDVI達(dá)到最高值，均為0.161，高于NDVI的多年均值0.145，其次是1990和1998年 NDVI較高，分別為0.159和0.156;在1982年流域NDVI最小，1983年和1987年次之。流域NDIV有3個(gè)快速增長(zhǎng)期，分別為1982—1990年，1996—1998年和2000—1010年，其中1982—1990年增長(zhǎng)最快。

由圖2可見(jiàn)，流域1982—2010年NDVI月均值的變化自1—12月隨著月份的增大，NDVI呈現(xiàn)先減小后增大、再減小的趨勢(shì)。NDVI峰值出現(xiàn)在8月份，其次為9月份，分別為0.213和0.212;NDVI最小值出現(xiàn)在4月份，3月份次之，分別為0.077和0.078。就不同寬谷NDVI的變化而言，下游的米林寬谷NDVI月均值最大，中部流域的山南寬谷和日喀則寬谷次之，江源區(qū)的馬泉河寬谷最小，流域內(nèi)NDVI呈現(xiàn)由下游至中上游逐漸降低的趨勢(shì);同時(shí)，NDVI峰值也由米林寬谷和山南寬谷的8月份，過(guò)渡到日喀則寬谷和馬泉河寬谷的9月份;NDVI最小值由米林寬谷的3月份，過(guò)渡到山南寬谷和日喀則寬谷的4月份，而馬泉河寬NDVI最小值則出現(xiàn)在2月份。由此可見(jiàn)，雅魯藏布江流域植被生長(zhǎng)季的起始時(shí)間自下游至中上游隨海拔的增高，呈現(xiàn)不斷延遲、生長(zhǎng)期不斷縮短的趨勢(shì)。

3.2 流域風(fēng)沙化土地的演變趨勢(shì)

雅魯藏布江流域2008年共有風(fēng)沙化土地273697.54hm2(表2)。其中，風(fēng)積沙地以固定沙地面積最大，為91788.46hm2，其次是半固定沙地80810.58hm2，流動(dòng)沙地面積較小，為33618.49hm2;風(fēng)蝕沙地的裸露砂礫地面積為37436.67hm2，半裸露砂礫地面積為30043.3hm2。從空間分布特征來(lái)看，流域內(nèi)風(fēng)沙化土地呈現(xiàn)由江源區(qū)向中下游遞減的趨勢(shì)，以馬泉河寬谷最大，占風(fēng)沙化土地總面積的50.28%，其它依次為日喀則寬谷、山南寬谷和米林寬谷，分別占25.52%、19.11%和5.08%。

由表3可見(jiàn)，1975—2008年流域風(fēng)沙化土地呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。1975年風(fēng)沙化土地面積為247697.24hm2，1990 年為 255754.61hm2，2000 年為269599.78hm2，2008 年擴(kuò)展至 273697.54hm2，1975—2008 年共增長(zhǎng)了10.5%，年均增長(zhǎng)率為764.71hm2/a。其中，1975—1989年面積增加8057.38hm2，年均增長(zhǎng)率為537.16hm2/a;1990—1999年面積增加 13845.17hm2，年均增長(zhǎng)率為1384.52hm2/a;2000—2008年面積增加4097.76hm2，年均增長(zhǎng)率為455.31hm2/a。可以看出，1990—1999年流域風(fēng)沙化土地增長(zhǎng)最快，增長(zhǎng)率明顯高于1975—1989年、2000—2008年和2000—2008年。近34年來(lái)，各寬谷段的風(fēng)沙化土地面積均有所增加，以馬泉河寬谷增加幅度最大(達(dá)11880.23hm2)，日喀則寬谷和山南寬谷次之(分別為 8378.70hm2和3162.12hm2)，米林寬谷最小(2579.24hm2)。

圖2 雅魯藏布江流域1982—2010年NDVI的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Variations of the annual and monthly mean NDVI in the Yarlung Zangbo River Basin from 1982 to 2010

表3 1975—2008年雅魯藏布江流域不同類(lèi)型風(fēng)沙化土地的動(dòng)態(tài)變化Table 3 Variations of aeolian sandy land types in the Yarlung Zangbo River Basin during 1975—2008

3.3 流域NDVI變化與風(fēng)沙化土地演變的關(guān)聯(lián)性分析

由表4可見(jiàn)，1982—2007年雅魯藏布江流域NDVI變化的母序列分別與其對(duì)應(yīng)的3個(gè)子序列(風(fēng)沙化土地、年降水量和平均氣溫)的關(guān)聯(lián)序在不同寬谷段呈現(xiàn)較大的差異性。

表4 雅魯藏布江流域NDVI與風(fēng)沙化土地、氣候因子(年降水量和平均氣溫)的關(guān)聯(lián)度Table 4 The correlation degree between NDVI and aeolian sandy land，climate factors(annual precipitation，mean temperature)，respectively

總體上來(lái)說(shuō)，江源區(qū)的馬泉河寬谷NDVI的年變化(1—12月)和植被生長(zhǎng)季(7—9月)變化均表現(xiàn)為受平均氣溫的影響最大，所不同的是，NDVI年變化受風(fēng)沙化土地?cái)U(kuò)展的影響較大、生長(zhǎng)季變化受年降水量的影響較大;中部流域的日喀則寬谷和山南寬谷NDVI年變化和植被生長(zhǎng)季變化均表現(xiàn)為受年降水量的影響最大，平均氣溫的影響次之，風(fēng)沙化土地?cái)U(kuò)展的影響最小;下游的米林寬谷NDVI年變化和植被生長(zhǎng)季的變化差異較大，NDVI的年變化受風(fēng)沙化土地?cái)U(kuò)展的影響最大，平均氣溫的影響次之，而植被生長(zhǎng)季的變化受年降水量的影響最大，平均氣溫的影響次之。

就植被生長(zhǎng)季NDVI的變化而言，馬泉河寬谷主要受平均氣溫和年降水量的影響，日喀則寬谷和山南寬谷主要受年降水量和平均氣溫的影響，米林寬谷主要受年降水量的影響。

4 討論

青藏高原由于其特殊的地形以及熱力動(dòng)力作用，形成了從熱帶到寒帶、從濕潤(rùn)到干旱等多種氣候條件與植被類(lèi)型［19］，一直是氣候變化與植被演替研究的熱點(diǎn)區(qū)域［20-22］。雅魯藏布江流域橫貫青藏高原南部，海拔從150—7000多m，植被類(lèi)型和氣候條件復(fù)雜多樣，是研究青藏高原植被生態(tài)與氣候變化響應(yīng)的典型代表性區(qū)域。相關(guān)研究表明，氣候變化是引發(fā)區(qū)域植被變化最主要的原因，NDVI作為植物生長(zhǎng)狀態(tài)和植被空間分布的指示因子，在一定程度上代表地表植被覆蓋情況［23-24］。雅魯藏布江流域1982—2010年NDVI的年際變化總體上呈波動(dòng)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖2)，與楊元合等［21］、付新峰等［24］和向波等［25］研究指出的青藏高原大部分地區(qū)的植被指數(shù)呈不同程度的上升趨勢(shì)相一致。

雅魯藏布江流域NDVI的空間分布及其動(dòng)態(tài)變化受氣候條件和植被類(lèi)型影響很大。就氣候條件而言，江源區(qū)的馬泉河寬谷年降水量和平均氣溫最低(分別為131.63mm和1.47℃)，下游的米林寬谷年降水量和平均氣溫最高(分別為676.70mm和8.79℃)，中部流域的山南寬谷和日喀則寬谷年降水量和平均氣溫介于前兩者之間(表1)，流域年降水量和平均氣溫呈現(xiàn)自下游向中上游逐漸降低的趨勢(shì)［26］。結(jié)合流域NDVI呈現(xiàn)由下游至中上游逐漸降低的趨勢(shì)(圖2)、以及風(fēng)沙化土地總體上呈自下游向中上游逐漸增加的趨勢(shì)(表2)，可以看出，流域內(nèi)NDVI的空間變化趨勢(shì)總體上與年降水量和平均氣溫相似，但與風(fēng)沙化土地的變化趨勢(shì)相反。流域中上游(馬泉河寬谷、日喀則寬谷和山南寬谷)屬半干旱干旱氣候，其N(xiāo)DVI年變化主要受平均氣溫和年降水量的影響(表4)，與Nicholson等［27-29］指出的NDVI與年降水量、平均氣溫具有較好的相關(guān)性的結(jié)論結(jié)果相一致。

就植被類(lèi)型而言，馬泉河寬谷的地帶性植被基本為高山草原、高山草甸、高山灌叢和高山沼澤草甸等類(lèi)型［30］，且以高寒草原和草甸生態(tài)系統(tǒng)為主，日喀則寬谷和山南寬谷的植被基本上屬于同一植被型，即山地灌叢草原［31］和人工林［13-14］，米林寬谷植被基本為高山森林。流域內(nèi)不同寬谷1982—2010年NDVI的多年平均值統(tǒng)計(jì)表明(圖3)，以森林植被為主的米林寬谷NDVI最大(0.219)，其它依次為山地灌叢草原和人工林為主的山南寬谷(0.174)和日喀則寬谷(0.114)，最小的為以高寒草原和草甸生態(tài)系統(tǒng)為主的馬泉河寬谷(0.072)。不同寬谷1982—2010年NDVI年際變化趨勢(shì)與流域NDVI年際變化相似(圖3)，亦表現(xiàn)為總體上呈波動(dòng)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)但不顯著(Mann-kendall檢驗(yàn) Z 值分別為 0.654，0.470，0.708 和 0.638，均小于 1.28)。其中，馬泉河寬谷、日喀則寬谷和山南寬谷的NDVI年際變化波動(dòng)較大，1988—1993年NDVI植被狀況較好;米林寬谷NDVI年際變化波動(dòng)較小，總體上表現(xiàn)為穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)。

氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)是當(dāng)今土地沙漠化過(guò)程的兩大驅(qū)動(dòng)力［2，32-33］，兩者均可引起或加劇植被退化和土地沙漠化，并可反過(guò)來(lái)對(duì)區(qū)域氣候造成一定的影響［34-35］。許多學(xué)者認(rèn)為西藏高原土地沙漠化的發(fā)生發(fā)展是在干旱多風(fēng)的氣候條件下，以緩慢的自然沙漠化過(guò)程為基礎(chǔ)，現(xiàn)代人類(lèi)不合理的生產(chǎn)、生活方式加速與加劇了這一過(guò)程［11，36］。研究結(jié)果表明，1982—2010年雅魯藏布江流域NDVI總體上呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，同時(shí)，1975—2008年風(fēng)沙化土地變化亦呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這表明，近年來(lái)流域內(nèi)開(kāi)展的大規(guī)模人工植樹(shù)造林和草地圍欄封育等生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工作，使得流域內(nèi)植被狀況不斷好轉(zhuǎn);但是，植被狀況的好轉(zhuǎn)并未能有效地遏制土地沙漠化的擴(kuò)展，這可能與青藏高原生境脅迫條件下新?tīng)I(yíng)造的次生人工林和原生高寒植被生態(tài)系統(tǒng)的防風(fēng)固沙功能較弱有關(guān)。加之，全球變暖和不合理的人為活動(dòng)影響，流域內(nèi)風(fēng)沙化土地仍呈不斷擴(kuò)展的趨勢(shì)。

5 結(jié)論

(1)雅魯藏布江流域1982—2010年NDVI的年際變化總體上呈波動(dòng)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)，1982—1990年增長(zhǎng)最快。流域NDVI峰值出現(xiàn)在8月份，其次為9月份;NDVI最小值出現(xiàn)在4月份，3月份次之。流域NDVI呈現(xiàn)由下游至中上游逐漸降低的趨勢(shì)，以米林寬谷NDVI最大，馬泉河寬谷最小。雅魯藏布江流域植被生長(zhǎng)季的起始時(shí)間自下游至中上游隨海拔的增高，呈現(xiàn)不斷延遲、生長(zhǎng)期不斷縮短的趨勢(shì)。

(2)雅魯藏布江流域2008年共有風(fēng)沙化土地273 697.54hm2，呈現(xiàn)由江源區(qū)的馬泉河寬谷向中下游的日喀則寬谷、山南寬谷和米林寬谷遞減的趨勢(shì)。1975—2008年流域風(fēng)沙化土地呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，以1990—1999年增長(zhǎng)最快。就風(fēng)沙化土地?cái)U(kuò)展對(duì)NDVI年變化的影響而言，自下游至江源區(qū)NDVI與風(fēng)沙化土地變化的關(guān)聯(lián)度呈不斷減弱趨勢(shì)。流域風(fēng)沙化土地?cái)U(kuò)展對(duì)NDVI的影響主要表現(xiàn)為每年10月—翌年6月的非植被生長(zhǎng)季節(jié)。

圖3 雅魯藏布江流域不同寬谷段1982—2010年NDVI的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Variations of the annual mean NDVI in different wide valley of the Yarlung Zangbo River Basin from 1982 to 2010

(3)雅魯藏布流域NDVI植被生長(zhǎng)季變化主要受平均氣溫和年降水量的影響。江源區(qū)NDVI年變化和植被生長(zhǎng)季變化受平均氣溫的影響最大，中部流域受年降水量的影響最大;下游NDVI年變化受風(fēng)沙化土地?cái)U(kuò)展的影響最大，而NDVI植被生長(zhǎng)季變化受年降水量的影響最大?？傮w來(lái)講，流域內(nèi)不同寬谷段的氣候條件和植被類(lèi)型對(duì)NDVI的空間分布及其動(dòng)態(tài)變化影響較大。

［1］Ho P.Rangeland degradation in north China revisited?A preliminary statistical analysis to validate non-equilibrium range ecology.Journal of Development Studies，2001，37:99-133.

［2］Xu D Y，Kang X W，Liu Z L，Zhuang D F，Pan JJ.Assessing the relative role of climate change and human activities in sandy desertification of Ordos Region，China.Science in China:Series D，2009，39(4):516-528.

［3］Yuan L，Du J，Zhou K S.NDVI variations and its relation with main climatic factors in the watershed of Nujiang River in Tibetan Autonomous Region.Pratacultural Science，2010，27(8):52-58.

［4］Weiss J L，Gutzler D S，Allred Coonrod JE，Dahmet C N.Seasonal and inter-annual relationships between vegetation and climate in central New Mexico.Journal of Arid Environments，2004，57(4):507-534.

［5］Song Y，Ma M G.Variation of AVHRR NDVIand its relationship with climate in Chinese arid and cold regions.Journal of Remote Sensing.2008，12(3):504.

［6］Piao SL，F(xiàn)ang J Y.Seasonal changes in vegetation activity in response to climate changes in China between 1982 and 1999.Acta Geographica Sinica，2003，58(1):119-125.

［7］Wei W S.The despondence and feedback of modern sand deserts to climate change.Chinese Science Bulletin，2000，45(6):636-641.

［8］Bai M L，Shen JG，Pei H，Hao R Q.Assessment of climate change impact on desertification.Climatic and Environmental Research，2002，7(4):457-464.

［9］Li H D，Shen W S，Zou C X，Yuan L.Characteristics of soil erosion in the source area of the Yarlung Zangbo River in China.Journal of Ecology and Rural Environment，2010，26(1):25-30.

［10］Yang Y C.Aeolian landform on the banks of river valley-case study in Yalutsangpo River Valley.Journal of Desert Research，1984，4(3):12-16.

［11］Dong Y X，Li S，Dong，G R.Tentative study on the status and the causes of desertification in Yarlung Zangbo River basin.Scientia Geographica Sinica，1999，19(1)，35-41.

［12］Shen WS，Li H D，Sun M，Yan SG，Zhang Q.Evolution of aeolian sand in the source region of China's Yarlung Zangbo river//Edited by George A.Sorial，Jihua Hong.Environmental Science＆ Technology 2010(Ⅱ)，American Science Press，2010:344-351.

［13］Li H D，Shen WS，Zou CX，Sun M，She GH.Spatial distribution and evolution of aeolian sandy land in the areas around Lhasa Airport(Tibet，China)since 1990.Acta Ecologica Sinica，2010，30(21):5716-5727.

［14］Li H D，F(xiàn)ang Y，Shen WS，Sun M，She G H.Spatial distribution and evolution of aeolian sandy land in the areas around Shigatse Peace Airport of Tibet，China since 1975.Journal of Natural Resources，2011，26(7):1148-1155.

［15］Gao D Y，Zou H，Wang W.Influence of water vapor pass along the Yarlung Zangbo River on precipitation.Mountain Research，1985，3(4):239-249.

［16］Shen W S，Ji D，Zhang H，Yan S G，Li H D，Lin N F.The Response Relation between Climate Change and NDVI over the Qinghai-Tibet plateau.World Academy of Science，Engineering and Technology，2011，(59):2216-2222.

［17］Ding M J，Zhang Y L，Liu L S，Wang Z F，Yang X C.Seasonal Time Lag Response of NDVI to Temperature and Precipitation Change and Its Spatial Characteristics in Tibetan Plateau.Progress in geography，2010，29(4):507-512.

［18］Chen X Q，Tan Z J，Schwartz MD，Xu CX.Determining the growing season of land vegetation on the basis of plant phenology and satellite datain Northern China.International Journal of Biometeorology，2004，44:97-101.

［19］Mo SG，Zhang B P，Cheng W M，TAN Y，Xiao F，Wu H Z.Major environmental effects of the Tibetan plateau.Progress in Geography，2004，23(2):88-96.

［20］Yang W，Yang L，Merchant J W.An assessment of AVHRR NDVI-ecolimatological parameters relations in Nebraska，USA.International Journal of Remote Sensing，1997，18:2161-2180.

［21］Li H X，Liu GH，F(xiàn)u B J.Response of vegetation to climate change and human activity based on NDVI in the Three-River Headwaters region.Acta Ecologica Sinica，2011，31(19):5495-5504.

［22］Yang Y H，Piao SL.Variations in grassland vegetation cover in relation to climatic factorson the Tibetan Plateau.Journal of Plant Ecology，2006，30(1):1-8.

［23］Wang N，Li D L，Zhang J.Research advance of surface temperature change over Tibetan Plateau.Journal of Arid Meteorology，2010，28(3):265-269.

［24］Fu X F，Yang ST，Liu CM.Changes of NDVIand their relations with principal climatic factors in the Yarlung Zangbo River Basin.Geographical Research，2007，26(1):60-66.

［25］Xiang B，Miu Q L，Gao Q X.Study on the relationship between climate change and vegetation index on Tibetan Plateau.Journal of Sichuan Meteorology，2001，75(1):29-36.

［26］Li H D.Remote sensing monitoring and vegetation restoration experiments on aeolian sandy land in the Yarlung Zangbo River basin on the Tibetan Plateau.Nanjing Forestry University，2012:27-28.

［27］Nicholson SE，F(xiàn)arrar T J.Influence of soil type on the relationships between NDVI，rainfall，and soil moisture in semiarid Botswana.1.NDVI response to rainfall.Remote Sensing of Environment，1994，50(2):107-120.

［28］Milich L，Weiss E.GACNDVIimages:relationship to rainfall and potential evaporation in the grazing lands of The Gourma(northern Sahel)and in the croplands of the Niger-Nigeria border(Southern Sahel).International Journal of Remote Sensing，2000，21(2):261-280.

［29］Camberlin P，Martiny N，Philippon N，Richard Y.Determinants of the interannual relationships between remote sensed photosynthetic activity and rainfall in tropical Africa.Remote Sensing of Environment，2007，106(2):199-216.

［30］He P，Guo K，Gao JX，Shi P J，Zhang Y Z，Zhuang H X.Vegetation Types and Their Geographic Distribution in the Source Area of the Yarlung Zangbo.Journal of Mountain Research，2005，23(3):167-173.

［31］Shen W S.Classification and sorting of the psammophytic vegetation in the middle Yarlung Zangbo River Basin，Tibet.Journal of Desert Research，1997，17(3):269-273.

［32］Su Z Z，Lu Q，Wu B，Ji H L，Dong GR.Potential Impact of Climatic Change and Human Activitieson Desertification in China.Journal of Desert Research，2006，26(3):329-335.

［33］Yan C Z，Song X，Zhou Y M，Duan H C，Li S.Assessment of aeolian desertification trends from 1975's to 2005's in the watershed of the Longyangxia Reservior in the upper reaches of China's Yellow River.Geomophology，2009，112:205-211.

［34］Zhang J Y，Dong W J，F(xiàn)u CB.Impact of land surface degradation in northern China and southern Mongolia on regional climate.Chinese Science Bulletin，2005，50(1):75-81.

［35］Fan G，Cheng G D.Interactions between Physiological Process of the Tibetan Plateau Vegetation and CO2Concentration and Climate Change.Chinese Journal of Atmospheric Sciences，2002，27(4):509-518.

［36］Shen W S，Li H D，Sun M，Jiang.Dynamics of aeolian sandy land in the Yarlung Zangbo River basin of Tibet，China from1975 to2008.Global and Planetary Change，2012，(86/87):37-44.

參考文獻(xiàn):

［2］許端陽(yáng)，康相武，劉志麗，劉志麗，莊大方.氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)在鄂爾多斯地區(qū)沙漠化過(guò)程中的相對(duì)作用研究.中國(guó)科學(xué)(D輯:地球科學(xué))，2009，39(4):516-528.

［3］袁雷，杜軍，周刊社.西藏怒江河谷流域NDVI變化與主要?dú)夂蛞蜃拥年P(guān)系.草業(yè)科學(xué)，2010，27(8):52-58.

［5］宋怡，馬明國(guó).基于GIMMSAVHRR NDVI數(shù)據(jù)的中國(guó)寒旱區(qū)植被動(dòng)態(tài)及其與氣候因子的關(guān)系.遙感學(xué)報(bào)，2008，12(3):499-504.

［6］樸世龍，方精云.1982—1999年我國(guó)陸地植被活動(dòng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的季節(jié)差異.地理學(xué)報(bào)，2003，58(1):119-125.

［7］魏文壽.現(xiàn)代沙漠對(duì)氣候變化的響應(yīng)與反饋:以古爾班通古特沙漠為例.科學(xué)通報(bào)，2000，45(6):636-641.

［8］白美蘭，沈建國(guó)，裴浩，郝潤(rùn)全.氣候變化對(duì)沙漠化影響的評(píng)估.氣候與環(huán)境研究，2002，7(4):457-464.

［9］李海東，沈渭?jí)郏u長(zhǎng)新，袁磊.雅魯藏布江源區(qū)土壤侵蝕特征.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26(1):25-30.

［10］楊逸疇.雅魯藏布江河谷風(fēng)沙地貌的初步觀(guān)察.中國(guó)沙漠，1984，4(3):12-16.

［11］董玉祥，李森，董光榮.雅魯藏布江流域土地沙漠化現(xiàn)狀與成因初步研究—兼論人為因素在沙漠化中的作用.地理科學(xué)，1999，19(1):35-41.

［13］李海東，沈渭?jí)?，鄒長(zhǎng)新，孫明，佘光輝.西藏拉薩機(jī)場(chǎng)周邊風(fēng)沙源空間分布及演變趨勢(shì).生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30(21):5716-5727.

［14］李海東，方穎，沈渭?jí)?，孫明，佘光輝.西藏日喀則機(jī)場(chǎng)周邊風(fēng)沙源空間分布及近34年的演變趨勢(shì).自然資源學(xué)報(bào)，2011，26(7):1148-1155.

［15］高登義，鄒捍，王維.雅魯藏布江水汽通道對(duì)降水的影響.山地研究，1985，3(4):239-249.

［17］丁明軍，張鐿鋰，劉林山，王兆峰.1982—2009年青藏高原草地覆蓋度時(shí)空變化特征.自然資源學(xué)報(bào)，2010，25(12):2114-2122.

［19］莫申國(guó)，張百平，程維明，譚婭，肖飛，武紅智.青藏高原的主要環(huán)境效應(yīng).地理科學(xué)進(jìn)展，2004，23(2):88-96.

［20］李輝霞，劉國(guó)華，傅伯杰.基于NDVI的三江源地區(qū)植被生長(zhǎng)對(duì)氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的響應(yīng)研究.生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31(19):5495-5504.

［21］楊元合，樸世龍.青藏高原草地植被覆蓋變化及其與氣候因子的關(guān)系.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，30(1):1-8.

［22］王楠，李棟梁，張杰.青藏高原氣溫變化的研究進(jìn)展.干旱氣象，2010，28(3):265-269.

［24］付新峰，楊勝天，劉昌明.雅魯藏布江流域NDVI變化與主要?dú)夂蛞蜃拥年P(guān)系.地理研究，2007，26(1):60-66.

［25］向波，繆啟龍，高慶先.青藏高原氣候變化與植被指數(shù)的關(guān)系研究.四川氣象，2001，75(1):29-36.

［26］李海東.雅魯藏布江流域風(fēng)沙化土地遙感監(jiān)測(cè)與植被恢復(fù)研究.南京林業(yè)大學(xué)，2012:27-28.

［30］何萍，郭柯，高吉喜，史培軍，張永澤，莊紅翔.雅魯藏布江源頭區(qū)的植被及其地理分布特征.山地學(xué)報(bào)，2005，23(3):167-173.

［31］沈渭?jí)?雅魯藏布江中游沙地植被的分類(lèi)與排序.中國(guó)沙漠，1997，17(3):269-273.

［32］蘇志珠，盧琦，吳波，靳鶴齡，董光榮.氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)我國(guó)荒漠化的可能影響.中國(guó)沙漠，2006，26(3):329-335.

［35］范廣洲，程國(guó)棟.影響青藏高原植被生理過(guò)程與大氣CO2濃度及氣候變化的相互作用.大氣科學(xué)，2002，27(4):509-518.