趙旺林,羅天祥,張 林,*

1 中國科學(xué)院高寒生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國科學(xué)院青藏高原研究所,北京 100101 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049 3 中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心,北京 100101

氣候變化對(duì)陸地植被生長(zhǎng)的影響及其機(jī)制是當(dāng)前全球變化研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。大量研究認(rèn)為全球氣候變化是近幾十年來陸地植被變化的重要驅(qū)動(dòng)因子[1-3]。就青藏高原而言,通常認(rèn)為氣溫和降水同時(shí)增加將有利于高寒植被的生長(zhǎng)[4-6],然而,21世紀(jì)初植被生產(chǎn)力對(duì)溫度變化的敏感程度下降,而非生長(zhǎng)季氣候變暖被認(rèn)為是敏感性下降的主要原因[7]。非生長(zhǎng)季氣候變暖不利于冬季積雪的保存,在一定程度上通過影響生長(zhǎng)季早期的水分供應(yīng),進(jìn)而間接影響植被生長(zhǎng)[8]。另有研究發(fā)現(xiàn),在生長(zhǎng)季初期,增溫很可能通過改變降水形態(tài)影響高寒草地植被生長(zhǎng)[9]。由此可見,氣候變化背景下,與溫度相比,盡管降水的變化不一定是青藏高原植被NDVI變化的主要限制因子[10],但溫度導(dǎo)致的水分變化(如蒸發(fā)加劇)極有可能影響植被的生長(zhǎng)。此外,氣溫和降水對(duì)青藏高原植被NDVI的影響因季節(jié)、區(qū)域不同而呈現(xiàn)明顯差異[11-12]；甚至也有研究發(fā)現(xiàn)青藏高原植被NDVI對(duì)氣溫和降水的響應(yīng)存在明顯滯后效應(yīng),且滯后水平存在空間差異[13]?？梢?探索氣候變化對(duì)高寒草地的影響,需要充分考慮溫度和降水的時(shí)空變化。

青藏高原是我國主要牧區(qū)之一,長(zhǎng)期以來的放牧活動(dòng)對(duì)青藏高原草地植被具有雙重影響。放牧一方面通過牛羊啃食和踐踏影響草地植被生物量和土壤緊實(shí)度,另一方面也可能刺激植物生長(zhǎng)[14],通過糞便提高土壤肥力[15],因此放牧強(qiáng)度在很大程度上決定了其對(duì)高寒草地的影響作用。例如,過度放牧?xí)种撇莸刂脖坏纳L(zhǎng),牛羊過度啃食會(huì)減弱牧草與其他雜草的競(jìng)爭(zhēng)力,在生長(zhǎng)季末期還會(huì)影響植物越冬性,進(jìn)而影響牧草第二年春季的生長(zhǎng)發(fā)育[16],而適度放牧通常有利于草地植被的生長(zhǎng),牛羊適度啃食會(huì)刺激植物新葉的生長(zhǎng),使植物葉片保持嫩綠狀態(tài)從而有利于提高植物光合作用[17]。由此可見,放牧活動(dòng)對(duì)牧區(qū)植被的影響因放牧密度和牧期長(zhǎng)短而異,探索合理的放牧強(qiáng)度是當(dāng)前高寒草地植被保護(hù)和牧草永續(xù)利用的關(guān)鍵,但相關(guān)研究仍存在爭(zhēng)議。

1961—2010年間,青藏高原氣候整體出現(xiàn)暖濕化趨勢(shì),導(dǎo)致高寒草地NPP增加[18]。張憲洲等[19]和Lehnert等[20]指出氣候因素是高寒草地生態(tài)系統(tǒng)變化的主要控制因子,然而Pan等[21]認(rèn)為1982—2013年非氣候因子才是青藏高原高寒草地變化的主要影響因子。另有研究認(rèn)為,高寒草地植被變化的主要決定因素在青藏高原退牧還草工程實(shí)施前后存在明顯差異：退牧還草工程實(shí)施之前,盡管相對(duì)良好的水熱條件有助于草地生長(zhǎng),但過度放牧造成了大面積的草地退化；退牧還草工程實(shí)施之后,人類活動(dòng)影響減弱,氣候變化則可能成為驅(qū)動(dòng)草地變化的主要因素,且氣候變化和放牧對(duì)高寒草地植被變化的影響程度存在明顯的時(shí)空差異[20-23]。此外,也有研究表明退牧還草工程實(shí)施以后,氣候變化對(duì)圍封后的不同植被類型草地的影響也有所不同,例如變暖有利于高寒草甸的恢復(fù),但并不利于高寒草原和荒漠植被的恢復(fù),而變濕的影響正好相反[24]。由此可見,我們需要在不同時(shí)間尺度考慮氣候變化和人類活動(dòng)(如放牧)對(duì)植被的影響,尤其是21世紀(jì)以來,退牧還草等重大工程在植被恢復(fù)過程中起到了非常重要的作用。

日土縣地處青藏高原西北部,是季風(fēng)帶和西風(fēng)帶的過渡區(qū),植被由高寒草原向高寒荒漠過渡,形成以高寒荒漠草原為主的植被類型。同時(shí)該區(qū)地勢(shì)高低起伏,冰川發(fā)育,湖泊和河流眾多,使得濕地植被廣泛分布,而在高海拔的草地分布上限附近往往形成較為濕潤(rùn)的高寒草甸。西藏退牧還草工程始于2004年,先在那曲、比如、改則三縣進(jìn)行試點(diǎn),2005年開始全面實(shí)施,工程的布局和實(shí)施安排以藏西北為重點(diǎn)區(qū)域,日土縣于2005年開始實(shí)施,2006年進(jìn)一步推廣實(shí)施。此區(qū)域高寒荒漠草地對(duì)氣候和放牧強(qiáng)度變化更敏感,更容易區(qū)分兩者的相對(duì)影響,因此,本文以日土縣為研究對(duì)象,利用2000—2016年間的MODIS遙感植被指數(shù)(NDVI),以牲畜存欄數(shù)(LN)作為放牧的關(guān)鍵指標(biāo),以氣溫、降水和標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(SPEI)表征氣候變化,開展放牧和氣候變化對(duì)該區(qū)高寒草地植被影響的研究,旨在闡明2000年以后氣候變化和放牧對(duì)高寒荒漠草地的相對(duì)影響,為評(píng)估高寒草地對(duì)氣候變化響應(yīng)和制定合理放牧政策提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

日土縣位于西藏自治區(qū)西北部的阿里地區(qū),地處昆侖山脈南部,喀喇昆侖山東部,地理位置為32.11°—35.07°N,78.11°—82.07°E(圖1)。該地區(qū)氣候類型屬高原亞寒帶(部分高原溫帶)干旱大陸性氣候,根據(jù)附近氣象站數(shù)據(jù),多年平均氣溫0.4 ℃,多年平均降水量71.2 mm,6—9月份降水量占全年降水量的84.2%,年平均風(fēng)速為2.95 m/s[25]。氣候寒冷干燥,多大風(fēng),日照充足。低溫少雨的干旱特征使得研究區(qū)植被稀疏,具有明顯荒漠特征[26]。研究區(qū)植被可分為濕地、高寒草原、高寒荒漠和高山稀疏植被四大類(圖1),根據(jù)中國1∶100萬植被圖[27],各類型植被分布面積分別占0.21%、64.84%、13.5%和13.68%。日土縣主要以飼養(yǎng)山羊、牦牛為主,牛羊數(shù)量比例為1∶32,牧業(yè)比重大(畜牧業(yè)收入占總收入的92.35%),其中羊絨收入占總收入的49.4%,白絨山羊被稱為日土縣的“軟黃金”[28]。

圖1 日土縣高程分布及植被類型分布Fig.1 Distribution pattern of elevation and vegetation types in Ritu County

1.2 數(shù)據(jù)處理

歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)是近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差與兩者之和的比值,可反映植被生長(zhǎng)的季節(jié)和年際變化特征[29]。本研究所使用的MODIS NDVI數(shù)據(jù)來自NASA官網(wǎng)提供的植被指數(shù)產(chǎn)品MOD13Q1數(shù)據(jù)集,時(shí)段為2000—2016年,空間分辨率為250 m。該產(chǎn)品采用16天最大值合成(MVC)而來,然后使用MRT(MODIS Reprojection Tools)軟件將下載的MOD13Q1產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、投影轉(zhuǎn)換等預(yù)處理。研究植被指數(shù)的變化特征需要確定一個(gè)閾值以確定低植被覆蓋區(qū)植被分布范圍。理想狀態(tài)下NDVI負(fù)值代表云、水、雪,0值表示有巖石或裸土等土地覆蓋類型,正值表示有植被覆蓋且隨覆蓋度增大而增大。但受大氣輻射、和傳感器敏感性等影響,影像NDVI可能會(huì)與真實(shí)土地覆被NDVI產(chǎn)生偏差。日土縣植被稀疏,高寒荒漠植被NDVI值偏小,本文確定以NDVI≥0.08的區(qū)域作為主要分析對(duì)象。本文選用生長(zhǎng)季最大NDVI作為生產(chǎn)力的代用指標(biāo),具體指生長(zhǎng)季內(nèi)影像中每個(gè)柵格所對(duì)應(yīng)最大的像元值,植被生長(zhǎng)季最大NDVI不僅能夠反應(yīng)植被覆蓋度、生物量、生產(chǎn)力,而且也可以很靈敏地反映NPP的動(dòng)態(tài)變化[30-32]。利用ArcGIS像元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)工具的MAXMUM方法計(jì)算出每一年植被生長(zhǎng)季(日土縣植被生長(zhǎng)季為5—9月份,即MODIS影像每年第11—17期)最大NDVI。本文中NDVI如無特殊說明皆指植被生長(zhǎng)季最大NDVI。

由于日土縣缺乏長(zhǎng)期的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù),本文運(yùn)用了獅泉河站(距離日土縣120 km,海拔與日土十分接近)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng))。DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)SRTM DEM,分辨率為90 m。植被類型數(shù)據(jù)(1∶100萬植被圖)來自于地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)(http://data.casearth.cn/)。鑒于溫度和降水可能同時(shí)影響植被的生長(zhǎng),同時(shí)單點(diǎn)(氣象站)的氣溫降水?dāng)?shù)據(jù)不足以反映區(qū)域尺度的氣候狀況,因此本研究采用了網(wǎng)格數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),該指數(shù)能夠綜合表征溫度和降水的變化,SPEI來自Global Drought Monitor(http://spei.csic.es/index.html)。SPEI利用月水分虧缺量(月降水量與月潛在蒸發(fā)量之差)描述當(dāng)前地表干濕變化,由于不同時(shí)間、不同地域的水分虧缺量變化幅度很大,很難進(jìn)行相互比較,且其概率分布是一種偏態(tài)分布,因而采用log-logistic概率分布函數(shù)來描述水分虧缺量的變化,最后經(jīng)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化得到SPEI值。SPEI具有多時(shí)間尺度特征,時(shí)間尺度越小,干濕變化越顯著,其值波動(dòng)較大,反映短期的干旱程度[33]。一個(gè)月尺度的SPEI主要受每月的溫度和降水控制,可以準(zhǔn)確反映土壤水分狀況[34],而土壤水分是影響植被生長(zhǎng)的最主要因子。因此,本研究采用了2000—2015年間植被生長(zhǎng)季早期平均SPEI衡量研究區(qū)植被生長(zhǎng)季早期的干旱程度。

本文以青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.tpedatabase.cn/)提供的日土縣年末牲畜存欄數(shù)(Livestock numbers,LN)作為放牧的關(guān)鍵指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

1.3.1NDVI時(shí)空變化趨勢(shì)分析

一元線性回歸模擬是以單個(gè)像元的時(shí)間變化規(guī)律反映整體的空間變化規(guī)律。Stow等[35]用一元線性回歸方程的斜率反映每個(gè)柵格上植被年際變化趨勢(shì)。本文運(yùn)用最小二乘法計(jì)算回歸系數(shù),即NDVI年際變化率。

其中：i為年序號(hào),NDVIi為第i年的NDVI值,n為樣本量。θslope是NDVI在研究時(shí)間內(nèi)的變化率(即表示年際變化的最小二乘的線性回歸方程的斜率),如果其為正值,說明此單元格的植被狀況趨好,其值為負(fù)則說明該單元格的植被狀況趨于退化。根據(jù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果將變化程度分級(jí)(顯著變化(P≤0.05)、無顯著變化(P>0.05)),然后對(duì)NDVI的變化率進(jìn)行計(jì)算,統(tǒng)計(jì)不同變化趨勢(shì)的柵格所占的比例。

1.3.2NDVI與主要影響因子相關(guān)性分析

通過相關(guān)系數(shù)的計(jì)算與顯著性檢驗(yàn)來測(cè)度植被長(zhǎng)勢(shì)變化與氣候要素之間的相互關(guān)系。Pearson相關(guān)系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：R為相關(guān)系數(shù),n為樣本數(shù)；Xi、NDVIi分別為自變量和因變量；本研究基于日土縣2000—2016年MODIS NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)及相應(yīng)的SPEI數(shù)據(jù)、LN數(shù)據(jù),對(duì)研究區(qū)植被NDVI與主要?dú)夂颉⑷藶橐蜃拥南嚓P(guān)關(guān)系進(jìn)行分析,同時(shí)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

本文運(yùn)用偏相關(guān)方法分析放牧和氣候變化對(duì)NDVI變化的相對(duì)影響。當(dāng)只有三個(gè)變量時(shí),可以用簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)間接計(jì)算偏相關(guān)系數(shù),設(shè)三個(gè)變量為L(zhǎng)N、SPEI和NDVI,則LN保持一定時(shí),SPEI和NDVI的偏相關(guān)系數(shù)為：

式中：RNDVI SPEI·LN為L(zhǎng)N固定時(shí),NDVI與SPEI的偏相關(guān)系數(shù),其中RNDVI SPEI、RNDVI LN、RSPEI LN分別為NDVI與SPEI、NDVI與LN、SPEI與LN的相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 日土縣草地NDVI變化的空間格局

日土縣2000—2016年間,草地NDVI總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì),顯著增加區(qū)域所占比例為12.14%,尤其在北部地區(qū)更為明顯,NDVI減少的地方主要在南部,占2.13%。在NDVI增加的區(qū)域,荒漠和濕地植被增加最為明顯,分別占植被分布區(qū)的18.65%和15.46%,在顯著減少的區(qū)域,相對(duì)來說濕地和草原更明顯,占比分別為2.92%和2.2%(圖2)。

從2000—2016年日土縣不同草地類型NDVI變化趨勢(shì)的海拔分布格局來看,高山稀疏植被NDVI、濕地NDVI變化趨勢(shì)的海拔差異不顯著；荒漠NDVI顯著增加、顯著減少的區(qū)域分別集中在4800—5200 m、4400 m以下；草原NDVI顯著增加、顯著減少的區(qū)域分別集中在5000—5400 m、4400—5000 m(圖3)。

圖2 2000—2016年日土縣草地NDVI變化趨勢(shì)的空間格局Fig.2 Spatial pattern for the trends of NDVI variations in Ritu County during 2000—2016

圖3 2000—2016年日土縣不同草地類型NDVI變化趨勢(shì)的海拔分布Fig.3 Altitudinal distribution for the trends of NDVI variations of different grassland types in Ritu County during 2000—2016

2.2 氣候變化與放牧對(duì)日土縣草地NDVI變化的相對(duì)影響

2000—2016年間日土縣草地NDVI、生長(zhǎng)季前期平均氣溫和降水均呈現(xiàn)出先降后升的總趨勢(shì),NDVI在2009年和2016年分別出現(xiàn)近17年間的最小值和最大值。SPEI在2000—2009年間呈下降趨勢(shì),2009年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,隨后波動(dòng)上升。放牧指標(biāo)牲畜存欄數(shù)LN在2000—2007年間逐年增加,受退牧還草工程影響,2007年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,隨后逐年減少(圖4)。

圖4 2000—2016年日土縣草地NDVI與平均溫度 、降水、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)和牲畜存欄數(shù)的年際變化及相關(guān)關(guān)系Fig.4 Inter-annual variations of NDVI,air temperature,precipitation,SPEI,LN in Ritu during 2000—2016.Inserted boxes presented the relationships between NDVI and corresponding impact factors

根據(jù)Pearson相關(guān)分析,日土縣高寒草地NDVI與生長(zhǎng)季前期氣溫(R2=0.30,P<0.05)、降水(R2=0.25,P<0.05)以及SPEI(R2=0.30,P<0.05)均呈正相關(guān),與LN成負(fù)相關(guān)(R2=0.49,P<0.01)。偏相關(guān)分析表明,LN比SPEI對(duì)日土縣高寒草地NDVI影響更大(圖4，表1)。

表1 2000—2016年日土縣草地NDVI與LN和SPEI的偏相關(guān)系數(shù)Table 1 The Partial correlation coefficient between NDVI and LN,SPEI in Ritu during 2000—2016

*表示P<0.05

2.3 退牧還草工程實(shí)施前后日土縣草地NDVI的變化趨勢(shì)

日土縣退牧還草工程實(shí)施前(2000—2007),草地NDVI總體呈現(xiàn)減少趨勢(shì),顯著減少區(qū)域所占植被分布區(qū)的比例為6.52%,在南部地區(qū)更為明顯。就不同植被類型而言,草原和濕地NDVI的減少相對(duì)更明顯,占比分別為8.12%和6.03%。NDVI顯著增加的區(qū)域主要在北部,僅占3.34%,荒漠和濕地植被增加最為明顯,占比分別為4.41%和3.9%(圖5)。

退牧還草工程實(shí)施后(2008—2016),草地NDVI總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì),顯著增加區(qū)域所占植被分布區(qū)的比例為7.09%,在北部地區(qū)更為明顯。就不同植被類型而言,荒漠和濕地植被增加最為明顯,占比分別為7.87%和7.01%。NDVI減少的地方僅占0.89%,主要以草原和濕地為主(圖5)。

偏相關(guān)分析表明,退牧還草工程實(shí)施前(2000—2007),LN比SPEI對(duì)NDVI的影響更大；實(shí)施后(2008—2016),SPEI比LN對(duì)NDVI的影響更大(表2)。

圖5 退牧還草工程實(shí)施前后草地NDVI空間變化趨勢(shì)Fig.5 Spatial variation of grasslands NDVI before and after the launch of Grazing Withdrawal Program

3 討論

3.1 日土縣退牧還草工程實(shí)施效果

2000—2016年間日土縣草地NDVI變化同時(shí)受到氣候變化和放牧的影響,其中放牧的影響相對(duì)更大,但退牧還草工程實(shí)施前后日土縣草地NDVI的變化及其影響因子卻有所不同。2000—2007年間在干旱持續(xù)加劇(SPEI不斷降低)和牲畜數(shù)量激增的雙重壓力下,草地NDVI呈下降趨勢(shì),放牧活動(dòng)的加劇是影響這一時(shí)期草地NDVI降低的主要原因。受退牧還草工程影響,日土縣牲畜數(shù)量在2007年達(dá)到近20年來最大值(43.95萬頭)之后逐漸下降,放牧壓力逐漸減小,加之干旱狀況有所緩解,2007—2016年日土縣草地NDVI呈上升趨勢(shì),氣候因子則是這一時(shí)期草地NDVI變化的主要影響因素。類似研究同樣表明[30,36],退牧還草工程實(shí)施前,青藏高原草地退化主要受過度放牧影響,而退牧還草工程實(shí)施后,放牧壓力減小,植被生長(zhǎng)主要受氣候變化影響。暢慧勤等[37]研究表明,日土縣可利用天然草地理論載畜量為43萬個(gè)羊單位,而本研究發(fā)現(xiàn),2000—2016年間日土縣牲畜存欄數(shù)平均為39.48萬頭,折算為羊單位約44.03萬頭,略大于43萬,因此,總體而言該區(qū)處于過牧狀態(tài),但退牧還草工程的實(shí)施,嚴(yán)格控制了載畜量,使得載畜量由2007年的49.11萬個(gè)羊單位逐漸降低到2016年的37.40萬個(gè)羊單位。由此可見,退牧還草工程在一定程度上促進(jìn)了退化草地恢復(fù),有效遏制了草地退化,總體有利于畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

表2 日土縣草地NDVI與LN和SPEI的偏相關(guān)系數(shù)Table 2 The partial correlation coefficient between NDVI and LN,SPEI of grasslands in Ritu County

*表示P<0.05,**表示P<0.01

根據(jù)本研究結(jié)果,退牧還草生態(tài)工程總體有利于退化草地的恢復(fù),因此建議繼續(xù)實(shí)施退牧還草工程,控制家畜數(shù)量在43萬個(gè)羊單位以內(nèi)。此外,由于日土縣草地NDVI的變化存在明顯的空間差異,尤其在退牧還草工程實(shí)施之前,草地NDVI顯著減少地區(qū)主要集中在日土縣南部,而草地NDVI顯著趨好的地區(qū)主要集中在日土縣北部,因此,根據(jù)目前的草地NDVI變化情況,應(yīng)該重點(diǎn)控制日土縣南部牲畜數(shù)量,增加牧場(chǎng)的流動(dòng)性或使部分主要牧場(chǎng)北遷。

3.2 不同草地類型NDVI變化趨勢(shì)的差異

圖6 2000—2016年NDVI發(fā)生顯著變化的草地類型比較Fig.6 Comparisons between vegetation types showing significant changes in NDVI during 2000—2016

從不同草地類型NDVI的年際變化來看,紫花針茅、沙生針茅草原NDVI顯著減少的區(qū)域明顯高于其他植被類型,墊狀駝絨藜荒漠、青藏薹草草原NDVI顯著增加區(qū)域的比例明顯高于其他植被類型(圖6),這種現(xiàn)象可能與牧民的放牧技術(shù)、牛羊選擇性取食有關(guān)。已有研究表明,牛羊?qū)δ敛莘N類的選擇性取食會(huì)導(dǎo)致放牧活動(dòng)對(duì)高寒草地不同植被類型產(chǎn)生不同影響[38]。高寒草原的優(yōu)勢(shì)物種,紫花針茅營養(yǎng)價(jià)值高,耐牧性強(qiáng)[39],沙生針茅營養(yǎng)物質(zhì)的降解率較低,營養(yǎng)成分容易積累,是一種催肥的優(yōu)質(zhì)牧草[40],二者的適口性好,因而成為牛羊的主要采食對(duì)象,故牛羊數(shù)量的變化對(duì)這兩個(gè)物種地上生物量影響較大。青藏薹草葉稈短小,墊狀駝絨藜植株低矮,群落較為稀疏,主要分布在寒旱、鹽堿、貧瘠的高海拔地區(qū)[41],牛羊取食較少,所以放牧對(duì)稀疏植被總體影響較小,相對(duì)而言,氣候因素的影響通常較大。

理論上講,將縣域尺度的載畜量分解到不同的植被類型中是無法實(shí)現(xiàn)的,即不同植被類型NDVI與載畜量的關(guān)系存在很大的不確定性,但我們可以根據(jù)植被的分布規(guī)律做一些定性分析,因?yàn)樯髮?duì)不同植被的影響是不同的。首先,由于日土縣主要植被類型分布存在明顯的海拔分異(圖3),濕地主要分布在4400 m以下的河谷或湖邊區(qū)域；草原分布較廣,幾乎每個(gè)海拔區(qū)間都可見；荒漠主要分布在4400 m以下地區(qū)和4800—5300 m之間地區(qū)；高山稀疏植被則主要分布在5000 m以上高山地區(qū)。草地植被的海拔分異在一定程度上決定了其載畜能力,即牲畜對(duì)不同海拔草地的影響是不同的。其次,由于牧民的放牧技術(shù)、牧草的適口性和營養(yǎng)價(jià)值不同,所以牛羊取食有一定的選擇性,這種人為或自然因素導(dǎo)致的選擇性取食決定了牲畜對(duì)不同植被類型產(chǎn)生的影響不同(圖6)。因此,將LN與各種植被類型進(jìn)行回歸分析可比較牲畜對(duì)不同植被類型的相對(duì)影響,盡管存在不確定性,但相關(guān)結(jié)果具有一定的合理性。

3.3 展望

歸一化植被指數(shù)NDVI可以作為表征植被生長(zhǎng)狀態(tài)的指標(biāo),但是NDVI無法反應(yīng)植被物種組成和群落結(jié)構(gòu)信息[42],本研究利用地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)已有的數(shù)字化植被圖(1∶100萬),嘗試分析了不同區(qū)域、不同植被類型NDVI的變化情況及其海拔差異,但由于人類活動(dòng)的影響以及土地利用的變化,現(xiàn)有植被圖能否反映目前植被的真實(shí)分布情況,仍存在不確定性,加強(qiáng)對(duì)該區(qū)不同植被類型開展長(zhǎng)期定位觀測(cè)研究將有助于進(jìn)一步驗(yàn)證上述遙感分析結(jié)果。

針對(duì)放牧而言,本研究只利用了縣域水平的牲畜數(shù)量數(shù)據(jù),旨在分析區(qū)域尺度上載畜量對(duì)草地植被的影響,但是,放牧方式、放牧制度以及退牧還草工程中的一些具體措施如休牧[43]、輪牧[44,45]、圍欄封育管理[24,46]等,對(duì)草地植被的結(jié)構(gòu)和功能都有重要影響,通過實(shí)地入戶跟蹤調(diào)查和不同圍封年限的草地調(diào)查將有助于全面了解不同放牧方式對(duì)草地植被的影響機(jī)制,從而不斷完善現(xiàn)有草地管理制度,為高寒區(qū)草地植被恢復(fù)以及草場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策。