張嘉琪，任志遠(yuǎn)，張 翀

植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，既是生態(tài)系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)，又是聯(lián)結(jié)土壤、水分和大氣的天然紐帶，它維持著生態(tài)系統(tǒng)平衡，在陸地表面的能量交換過(guò)程、水文循環(huán)過(guò)程和生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中扮演著重要的角色。植被覆蓋度顯示了植被的茂密程度以及植物進(jìn)行光合作用面積的大小，是反映地表植被群落生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的重要指標(biāo)和描述生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化有著重要的指示作用［1］。在全球變化研究中，自然因素和人為因素對(duì)植被覆蓋變化的影響以及植被覆蓋對(duì)影響因素的反饋現(xiàn)在已成為全球變化的研究熱點(diǎn)［2－3］。一方面，氣候變化對(duì)植被覆蓋變化的響應(yīng)作用非常明顯［4］，它主要通過(guò)氣溫和降水來(lái)影響有效積溫和可利用水分來(lái)調(diào)控植物光合作用、呼吸作用及土壤有機(jī)碳分解等進(jìn)而影響 植 物 的 生 長(zhǎng) 和 分 布［5］。 國(guó) 內(nèi) 外 學(xué) 者［6－11］利用NDVI數(shù)據(jù)分析氣候與植被覆蓋變化的關(guān)系作了大量的研究，結(jié)果表明NDVI與氣候因子具有較高的相關(guān)性，如降水量、蒸發(fā)量、溫度等。另一方面，植被覆蓋的時(shí)空變化是氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)相互作用的結(jié)果［12］，尤其在是人類(lèi)活動(dòng)影響日益劇烈的今天，農(nóng)業(yè)活動(dòng)、生態(tài)建設(shè)、城市建設(shè)、土地利用、水土保持等都使得植被覆蓋的變化深刻地記錄上人類(lèi)活動(dòng)的烙印。但許多學(xué)者在研究植被覆蓋變化時(shí)，對(duì)氣候要素的關(guān)注較多，對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的因素考慮較少，導(dǎo)致影響植被覆蓋變化驅(qū)動(dòng)因素的客觀性降低。本文以山西省作為研究區(qū)域，分析1999—2010年該省水熱條件和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被覆蓋變化的影響，旨在揭示各因素影響下的植被覆蓋變化過(guò)程，為人類(lèi)更好地建設(shè)地方生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)的決策依據(jù)。并基于1999—2010年的SPOT Vegetation旬值NDVI數(shù)據(jù)獲取山西省地表植被覆蓋度的時(shí)空變化信息，結(jié)合研究區(qū)同期降水量和溫度的數(shù)據(jù)，從時(shí)間尺度和空間尺度上分別對(duì)山西省生長(zhǎng)季內(nèi)（4—10月）植被覆蓋對(duì)降水和氣溫的相關(guān)性做分析，并嘗試將降水因素和氣溫因素分離，從而進(jìn)一步得出人類(lèi)活動(dòng)對(duì)山西省植被覆蓋變化的影響。

1 研究區(qū)概況

山西省是中國(guó)的一個(gè)內(nèi)陸省份，地處華北西部的黃土高原東部地帶，東起太行山，與河北省為鄰；西、南沿黃河與陜西省、河南省隔河相望；北抵外長(zhǎng)城，與內(nèi)蒙古自治區(qū)毗連。東西長(zhǎng)約682km，南北寬約385km。地理位置在東經(jīng)110°14′—114°33′，北緯34°34′—40°44′之間。全省總面積為1.56×105km2，占全國(guó)總面積的1.6%。山西省地形較為復(fù)雜，地勢(shì)北高南低，境內(nèi)有山地、丘陵、高原、盆地、谷地、臺(tái)地等多種地貌類(lèi)型交錯(cuò)分布，以山地、丘陵為主，占總面積的2／3以上。省內(nèi)平均海拔在1 000m左右，其中，北部大部分地區(qū)海拔在1 000～2 000m之間，而南部地區(qū)海拔僅在500～900。東有太行山，西有呂梁山，北有恒山、五臺(tái)山，南有中條山，中有太岳山。中部地區(qū)由北向南分布有大同、忻州、太原、臨汾、長(zhǎng)治和運(yùn)城等盆地。汾河為主要河流。

山西省地處亞歐大陸東岸中緯度的內(nèi)陸，處于干旱、半干旱地區(qū)，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫為3～14℃，但由于受地形和地勢(shì)的影響，南北氣侯差異顯著，晝夜溫差也較大；日照時(shí)間長(zhǎng)，熱量資源較為豐富；降水稀少，年平均降水量在400～650 mm，但季節(jié)分布不均，主要集中在6—8月且多為暴雨，其降水量約占全年的60%以上。同時(shí)，蒸發(fā)量也較大，全年蒸發(fā)量可達(dá)600～1 000mm，為降水量的2～3倍，所以山西省出現(xiàn)“十年九旱”的氣候特點(diǎn)。從整體上看，山西省缺水狀況相當(dāng)嚴(yán)重，造成植被覆蓋度降低，土壤土質(zhì)黏結(jié)度差，加之人類(lèi)長(zhǎng)期不合理的利用土地，導(dǎo)致水土流失十分嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

2.1.1 NDVI空間數(shù)據(jù)集 所用數(shù)據(jù)為1999—2000年SPOT Vegetation旬值NDVI數(shù)據(jù)，來(lái)自于比利時(shí)弗萊芒技術(shù)研究所。本數(shù)據(jù)集選取時(shí)間為1999—2010年，已經(jīng)過(guò)幾何校正、輻射校正、大氣校正等預(yù)處理，并且已采用最大值合成法（maximum value composite，MVC）以減少云、大氣、太陽(yáng)高度角等的影響，數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為10d，空間分辨率為1km。在使用前，為了更明顯地反映地表植被覆蓋情況，先提取出生長(zhǎng)季（4—10月）的平均NDVI數(shù)據(jù)，這是因?yàn)樵谏L(zhǎng)季內(nèi)，NDVI平均值分別與降水量和氣溫的平均值有著相關(guān)性，因此使用生長(zhǎng)季NDVI的年平均值作為每年的NDVI值［13］。

2.1.2 氣象數(shù)據(jù) 氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，選取1999—2010年山西省及其周邊完整且均勻分布的19個(gè)氣象站臺(tái)的旬值降水量和旬值氣溫?cái)?shù)據(jù)資料。由于生長(zhǎng)季的降水量和氣溫的平均值分別與NDVI平均值具有很強(qiáng)的相關(guān)性，所以本研究利用生長(zhǎng)季平均的降雨量和氣溫值作為每年的降水量值和氣溫值［13］。首先計(jì)算出每年每旬降水量和氣溫的累積值，再根據(jù)累積值求出其平均值，然后在ArcGIS 10.1平臺(tái)下通過(guò)反距離加權(quán)插值（inverse distance weighted，IDW）將降水、氣溫?cái)?shù)據(jù)生成與NDVI數(shù)據(jù)具有同樣投影和空間分辨率的柵格數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法及數(shù)據(jù)處理

2.2.1 Sen＋Mann—Kendall法 生長(zhǎng)季年際平均NDVI是將每年生長(zhǎng)季內(nèi)的NDVI累加，計(jì)算出4—10月的年平均值，將這個(gè)值作為生長(zhǎng)季的年平均NDVI值。在Matlab環(huán)境下，利用Sen趨勢(shì)方法分析1999—2010年植被變化趨勢(shì)的空間分布特征，并通過(guò)Mann—Kendall方法進(jìn)行檢驗(yàn)，置信度為0.05。Sen趨勢(shì)度的公式為：

式中：xj，xi——序列數(shù)據(jù)。若β＞0時(shí)表示上升趨勢(shì)，反之表示下降趨勢(shì)。

2.2.2 殘差分析法 影響植被覆蓋變化的因素主要包括氣候因素和人為因素，在氣候因素中，由于降水因子和氣溫因子的作用存在于NDVI變化的結(jié)果中，通過(guò)剔除生長(zhǎng)季平均NDVI長(zhǎng)時(shí)間序列變化中降水因素和氣溫的影響，將植被覆蓋變化中的自然因素和人為因素分離開(kāi)來(lái)。具體做法是在每個(gè)柵格單元上分別建立生長(zhǎng)季NDVI與降水和氣溫的回歸模型，通過(guò)該回歸模型來(lái)預(yù)測(cè)每一個(gè)柵格單元上每年的生長(zhǎng)季NDVI值，然后用遙感觀測(cè)的NDVI真實(shí)值減去預(yù)測(cè)的NDVI值得到每年生長(zhǎng)季NDVI的殘差，以此作為人為因素對(duì)植被覆蓋變化的影響［14］，再對(duì)生長(zhǎng)季的NDVI殘差序列與其相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)算出相關(guān)系數(shù)。用得到的相關(guān)系數(shù)來(lái)表示山西省生長(zhǎng)季NDVI殘差年際變化趨勢(shì)的空間分布并進(jìn)行相關(guān)性顯著檢驗(yàn)。殘差法的表達(dá)式為：

2.2.3 相關(guān)分析法 地理要素之間相關(guān)分析的任務(wù)，是揭示地理要素之間相互關(guān)系的密切程度。而地理要素之間相互關(guān)系密切程度的測(cè)定，主要通過(guò)相關(guān)系數(shù)的計(jì)算與檢驗(yàn)來(lái)完成。

生長(zhǎng)季平均NDVI與降水量及氣溫的相關(guān)性分析是通過(guò)逐柵格計(jì)算山西省1999—2010年生長(zhǎng)季平均NDVI與降水量及之間的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行p＜0.1和0.01＜p＜0.05的顯著性水平檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)季平均NDVI變化特征

3.1.1 生長(zhǎng)季平均NDVI年際變化趨勢(shì) 山西省1999—2010年近12a來(lái)，年際平均NDVI變化趨勢(shì)如圖1所示。從整體的年際變化上看，1999—2010年植被生長(zhǎng)季平均NDVI呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)，其增加速率為0.199 4／a，通過(guò)了0.05的置信度檢驗(yàn)，表明植被覆蓋率顯著增加。NDVI變化分為6個(gè)階段，即3個(gè)上升階段3個(gè)下降階段，并分別在2000，2004和2008年出現(xiàn)波峰，其中以2004年的波峰最為明顯；而在2001和2006年出現(xiàn)波谷。

圖1 山西省1999－2010年生長(zhǎng)季年際平均NDVI的變化趨勢(shì)

3.1.2 生長(zhǎng)季平均NDVI空間格局變化特征 從各區(qū)域之間來(lái)看，存在著明顯的空間差異性。附圖7是先將研究區(qū)內(nèi)每個(gè)柵格的年內(nèi)生長(zhǎng)季平均NDVI序列與其相對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列進(jìn)行計(jì)算得出相關(guān)系數(shù)，用計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)來(lái)表示山西省植被覆蓋生長(zhǎng)季年際變化趨勢(shì)的空間分布，若系數(shù)為正，表示生長(zhǎng)季內(nèi)平均NDVI值與植被覆蓋的變化呈正相關(guān)，即在生長(zhǎng)季內(nèi)平均NDVI值呈上升趨勢(shì)，植被的覆蓋度就逐漸增加；反之，在生長(zhǎng)季內(nèi)平均NDVI值呈下降趨勢(shì)，植被的覆蓋度就逐漸減少。此外，再對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn)，并給出了極顯著（p＜0.01）與顯著（0.01＜p＜0.05）檢驗(yàn)的植被生長(zhǎng)季平均NDVI年際變化趨勢(shì)的空間分布（附圖7）。

從附圖7中可以看出，山西省大部分地區(qū)NDVI均有增加趨勢(shì)，其中極顯著增加區(qū)域達(dá)72.94%，主要分布在山西省的黃土丘陵溝壑區(qū)及山區(qū)，包括東部的太行山脈、陽(yáng)泉市、晉中市及周邊各縣市；西部的呂梁山脈（管涔山，蘆芽山等）；南部的中條山及沁水縣、陽(yáng)城縣等；北部的恒山，以及忻州市邊緣的各縣市如五臺(tái)縣、代縣、偏關(guān)縣、岢嵐縣等。該區(qū)域由于受到大氣環(huán)流及地形影響，降水較多，植被生長(zhǎng)較為茂密，加之近年來(lái)山西省著力實(shí)施植樹(shù)造林的綠化工程，使得生態(tài)環(huán)境得到十分顯著的改善。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為迅速的省會(huì)城市以及各地級(jí)市所在的地形單元中，如太原盆地、臨汾盆地、運(yùn)城盆地、長(zhǎng)治盆地、忻定盆地、大同盆地及其周邊地區(qū)，生長(zhǎng)季平均NDVI呈不顯著變化或者顯著增加趨勢(shì)。在太原市中心地區(qū)以及晉北地區(qū)的大同市、朔州市等生長(zhǎng)季平均NDVI出現(xiàn)小范圍的顯著減小和極顯著減小，這部分地區(qū)占總面積的0.21%，它與顯著增加和極顯著增加區(qū)域相互交織在一起，說(shuō)明這些地區(qū)植被覆蓋變化的趨勢(shì)漸漸趨于緩和且生長(zhǎng)情況較為復(fù)雜，這可能與當(dāng)?shù)氐牡孛?、氣候條件等存在一定的聯(lián)系，同時(shí)也與這些地區(qū)城市化進(jìn)程的加快，人類(lèi)不合理的開(kāi)礦及其它建設(shè)有密切聯(lián)系，使得植被破壞，地表裸露。

3.2 生長(zhǎng)季平均NDVI與氣候因子的相關(guān)關(guān)系

3.2.1 生長(zhǎng)季平均NDVI與降水量的相關(guān)性分析降水對(duì)植被的生長(zhǎng)具有重要的影響，尤其是對(duì)以干旱半干旱氣候?yàn)橹鞯纳轿魇?lái)說(shuō)，水分條件是植被生長(zhǎng)發(fā)育的制約因子，降水對(duì)植被的空間分布有著決定性的意義［12］。由附圖8可以看出，山西省生長(zhǎng)季植被NDVI與降水量的相關(guān)性從整體上呈現(xiàn)出由北向南逐漸減少的特點(diǎn)。其中呈正相關(guān)的面積占總面積的98.54%，有0.23%和1.34%的面積分別通過(guò)了p＜0.01和0.01＜p＜0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，主要分布在忻定盆地，滹沱河流域周?chē)按笸璧?，以及晉城澤州盆地等地區(qū)，表明這些地區(qū)的植被對(duì)降水的依賴(lài)程度較高。占總面積1.59%的地區(qū)NDVI與降水量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，主要分布在五臺(tái)山周?chē)?，太原盆地，運(yùn)城盆地以及呂梁山脈南段。圖1和圖2對(duì)比顯示，在NDVI顯著上升的同時(shí)，平均降水量也在顯著上升，其速率為3.676 8／a。平均降水量的趨勢(shì)線與NDVI的趨勢(shì)線十分相似，分別出現(xiàn)3個(gè)波峰和波谷，波峰出現(xiàn)在2000，2003，2007年；波谷出現(xiàn)在2001，2005，2009年。說(shuō)明植被在生長(zhǎng)季的平均NDVI與降水的相關(guān)性比較高，使得降水量成為植被生長(zhǎng)的限制性因素［15］。

附圖8中植被與降水的相關(guān)性所表現(xiàn)出的這種空間分布形態(tài)與當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境條件有著密切的聯(lián)系。在自然地理環(huán)境條件下，降水量對(duì)植被覆蓋的影響受地形的影響很大，在山區(qū)較多，盆地較少；同時(shí)也受區(qū)域水文條件的不同而變化，在非沿河流域，降水對(duì)植被覆蓋的影響較大；此外，還與地表覆蓋的植被類(lèi)型有關(guān)，不同植被類(lèi)型獲取土壤水分能力的大小是不同的，地表的植被覆蓋為耕地、草地和灌叢，降水量對(duì)其影響較大。因此，有必要對(duì)不同植被類(lèi)型的NDVI與降水量的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖2 山西省1999－2010年年際平均降水量和平均氣溫的變化趨勢(shì)

根據(jù)研究區(qū)的植被類(lèi)型圖，計(jì)算出不同植被類(lèi)型在1999—2000年內(nèi)生長(zhǎng)季的平均NDVI值，對(duì)不同的植被類(lèi)型在生長(zhǎng)季的平均NDVI值與降水量做相關(guān)性統(tǒng)計(jì)，得出Pearson相關(guān)系數(shù)，以分析不同植被類(lèi)型NDVI的變化特征（表1）。由表1得出，山西省不同植被類(lèi)型NDVI值與降水量的相關(guān)性程度由高到低的順序?yàn)椋阂荒暌皇旒Z作和耐寒經(jīng)濟(jì)作物＞草原和稀樹(shù)灌木草原＞針葉林＞灌叢和萌生矮林＞一年兩熟或兩年三熟旱作和暖溫帶落葉經(jīng)濟(jì)林（果樹(shù)園）＞闊葉林。其中一年一熟糧作和耐寒經(jīng)濟(jì)作物以及草原和稀樹(shù)灌木草原的NDVI與降水的相關(guān)性最高，分別達(dá)到0.537和0.518。表明隨著降水量的增加，這兩種植被的NDVI值提高得速度越快，這是由于處在干旱半干旱的山西省降水稀少，蒸發(fā)量大，年降水量?jī)H在400～650mm，且季節(jié)分配不均勻，使得糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物以及草地、低矮灌叢地等對(duì)水分條件的依賴(lài)程度較高。

表1 不同植被類(lèi)型生長(zhǎng)季平均NDVI與降水量的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)

3.2.2 生長(zhǎng)季平均NDVI與氣溫的相關(guān)性分析 受太陽(yáng)輻射等天文因素的影響，溫度的變化對(duì)植被的季節(jié)性生長(zhǎng)也起到一定作用［16］。由附圖9可以看出，山西省大部分地區(qū)的植被生長(zhǎng)季平均NDVI與氣溫的相關(guān)系數(shù)為負(fù)，只有恒山，五臺(tái)山一帶，忻定盆地以及長(zhǎng)治、晉城的東部地區(qū)植被在生長(zhǎng)季的平均NDVI與氣溫的相關(guān)指數(shù)稍高些，但最高也只達(dá)到了0.374，呈正的弱相關(guān)關(guān)系。通過(guò)對(duì)比圖1和圖2，年平均氣溫的增加速率僅為0.008 5／a，說(shuō)明氣溫與NDVI的相關(guān)性較低。6—10月是山西省植被生長(zhǎng)最為旺盛的時(shí)期，水熱條件和光照條件比一年當(dāng)中其它時(shí)期充沛得多。將每個(gè)柵格中生長(zhǎng)季平均NDVI與氣溫的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行平均，得到平均相關(guān)系數(shù)為－0.415，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)溫度升高，植被覆蓋率減少。這是由于溫度的升高一方面為植被提供熱量，促進(jìn)植被的生長(zhǎng)，NDVI值迅速增長(zhǎng)；另一方面溫度超過(guò)了植被生長(zhǎng)的適宜溫度，增加地表的蒸發(fā)量，使土壤水分流失并不斷干化，導(dǎo)致植被生長(zhǎng)缺水，NDVI值減少，這對(duì)于處在干旱半干旱地區(qū)的植被生長(zhǎng)十分不利。顯然，單從溫度條件來(lái)講，后者是影響山西省植被覆蓋的主要原因。

對(duì)統(tǒng)計(jì)不同植被類(lèi)型生長(zhǎng)季的平均NDVI與氣溫做相關(guān)性統(tǒng)計(jì)如表2所示。由于所得系數(shù)是對(duì)同種植被的NDVI求平均值，可得所有植被類(lèi)型的NDVI與氣溫的相關(guān)性系數(shù)都為負(fù)，表明所有植被在溫度升高時(shí)，平均植被覆蓋率下降。這可能是由于在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)NDVI和氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行多年平均所導(dǎo)致的；若將降水因素考慮進(jìn)來(lái)，降水量增量小于由于溫度升高引起的蒸發(fā)量增量，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)植被覆蓋率下降，水土流失現(xiàn)象加劇。

表2 不同植被類(lèi)型生長(zhǎng)季平均NDVI與氣溫的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)表

3.3 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被覆蓋變化的影響

自然因素如降水、氣溫、地形、土壤、水文條件為植被覆蓋的空間分布奠定了總體格局［17］，其中降水量和氣溫的變化是影響植被覆蓋變化的主要原因。但是近年來(lái)由于人類(lèi)采取不同的方式對(duì)地表生態(tài)環(huán)境進(jìn)行干擾，引起地表過(guò)程和自然演化進(jìn)程越來(lái)越顯著，使得人類(lèi)活動(dòng)成為植被覆蓋變化不可忽視的驅(qū)動(dòng)因素。通過(guò)殘差法剝離了降水和氣溫對(duì)植被覆蓋變化的影響，得到人類(lèi)活動(dòng)作用下的影響。附圖10為山西省生長(zhǎng)季NDVI殘差年際變化趨勢(shì)空間分布的顯著性檢驗(yàn)圖。從附圖10可以看出，1999—2010年山西省大部分地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被覆蓋的影響總體是顯著增加的趨勢(shì)，但人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)季影響主要存在兩個(gè)方面：（1）人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)季NDVI的增加起到促進(jìn)的作用，即人類(lèi)活動(dòng)的正影響。（2）人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)季NDVI起到抑制的作用，即人類(lèi)活動(dòng)的負(fù)影響。如附圖10所示，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被的正影響區(qū)域（92.98%）遠(yuǎn)大于負(fù)影響區(qū)域（0.533%）。

植被NDVI的殘差呈現(xiàn)顯著增加的區(qū)域主要集中在西部的呂梁山脈，包括蘆芽山、管芩山、以及汾河下游的臨汾盆地，南部的中條山、晉城以西，東部的太行山脈以西，忻州的東部、陽(yáng)泉、晉中地區(qū)東部、長(zhǎng)治地區(qū)北部等。說(shuō)明這些地區(qū)植被的生長(zhǎng)不能僅用降水因素來(lái)解釋?zhuān)貏e是那些與降水呈負(fù)相關(guān)性的區(qū)域，植被NDVI的變化在很大的程度上體現(xiàn)出了人類(lèi)活動(dòng)的影響。如汾河下游的臨汾盆地，化肥農(nóng)藥的大量使用和農(nóng)田灌溉水利設(shè)施的建設(shè)等人來(lái)活動(dòng)促進(jìn)了植被覆蓋的增加。加之近些年來(lái)國(guó)家出臺(tái)了一系列的森林保護(hù)工程、退耕還林以及水土流失治理等相關(guān)政策法規(guī)，促進(jìn)了山西省植被覆蓋度的增加，生態(tài)效益正在日益顯現(xiàn)。

植被NDVI的殘差呈顯著減少的區(qū)域主要分布在太原盆地內(nèi)部，包括太原市，古交縣，介休市、孝義市，在朔州市，河津市，長(zhǎng)治潞城，大同，晉城地區(qū)內(nèi)部也有零星分布。說(shuō)明這些地區(qū)植被的生長(zhǎng)狀況落后于降水和氣溫預(yù)測(cè)的植被生長(zhǎng)狀況，可能是由于人類(lèi)活動(dòng)引起土地退化，植被覆蓋減少。其中一個(gè)重要體現(xiàn)是在太原市西山煤礦、朔州寧武煤礦、大同煤礦、介休、晉城等煤礦區(qū)植被NDVI的殘差呈顯著減少，其可能的原因是人類(lèi)不合理對(duì)煤炭資源的開(kāi)發(fā)導(dǎo)致地表土層破壞，導(dǎo)致土壤肥力下降，水土流失嚴(yán)重，NDVI值降低；同時(shí)改變了土地的利用方式，造成土地退化，植被被進(jìn)一步破壞，生態(tài)環(huán)境惡化。人類(lèi)活動(dòng)的另一個(gè)表現(xiàn)為在經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快的省會(huì)城市及以地級(jí)市為中心的地區(qū)如太原、大同和長(zhǎng)治地區(qū)，人口大量集聚，工業(yè)化及城市化進(jìn)程的加快導(dǎo)致建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，植被NDVI的顯著減少。

此外，通過(guò)對(duì)比附圖7和附圖10可以看出，NDVI殘差的變化與NDVI變化的空間分布形式非常相似，可以理解為山西省植被NDVI的變化除了響應(yīng)降水和氣溫的自然因素外，呈顯著增加或減少的區(qū)域很大程度上都是由于人類(lèi)活動(dòng)引起的，也就是說(shuō)，人類(lèi)活動(dòng)無(wú)論是對(duì)山西省植被覆蓋的改善還是破壞都起到了關(guān)鍵作用。

4 結(jié)論

（1）從年際變化上看，1999—2010年植被生長(zhǎng)季平均NDVI呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)，其增加速率為0.199 4／a；從空間變化來(lái)看，研究區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)NDVI均有增加趨勢(shì)，其中極顯著增加區(qū)域達(dá)72.94%，主要分布在山西省的黃土丘陵溝壑區(qū)及山區(qū)；而下降趨勢(shì)地區(qū)的面積僅為研究區(qū)面積的0.21%，成不均勻零星分布。

（2）NDVI與降水量具有顯著的相關(guān)性，山西省生長(zhǎng)季植被NDVI與降水量的相關(guān)性從整體上呈現(xiàn)出由北向南逐漸減少的特點(diǎn)。占總面積98.54%的生長(zhǎng)季植被平均NDVI與降水呈正相關(guān)。其中極顯著和顯著變化的區(qū)域僅占0.23%和1.34%。NDVI與氣溫的相關(guān)性不高，平均相關(guān)系數(shù)為－0.415。NDVI與降水之間的相關(guān)性高于NDVI與溫度之間的相關(guān)性，表明植被在生長(zhǎng)季的平均NDVI與降水的相關(guān)性比氣溫要高。

（3）人類(lèi)活動(dòng)對(duì)山西省植被覆蓋變化有很大的影響，植被NDVI殘差年際變化的正相關(guān)區(qū)域面積要大于負(fù)相關(guān)面積，正影響區(qū)域占92.98%，負(fù)影響區(qū)域占0.533%。說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被促進(jìn)作用要強(qiáng)于抑制作用。

（4）山西省植被覆蓋變化是氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果。本研究?jī)H在大尺度上分析了兩大因素對(duì)植被覆蓋率變化的影響，但具體到小區(qū)域范圍內(nèi)，植被覆蓋的變化受氣候因素影響更大還是人類(lèi)活動(dòng)影響更大仍需綜合考慮后進(jìn)行深入研究。同時(shí)，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被覆蓋影響的表現(xiàn)形式可根據(jù)研究區(qū)的具體情況進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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