管艷霞，龍曉泳，李維杰

(西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

【研究意義】植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心組成，是自然界各大圈層相互連接的自然紐帶，是氣候和人為因子對生態(tài)作用的敏感指標(biāo)[1-3]。因此研究區(qū)域植被指數(shù)的變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】其中，歸一化植被指數(shù)(normalized difference vegetation index，NDVI)被公認(rèn)為是能反映植被真實(shí)生長狀況的最佳指標(biāo)[4]，被廣泛應(yīng)用于植被變化的時(shí)空分布特征[5]、驅(qū)動(dòng)機(jī)制[6]、模擬預(yù)測[7]及生態(tài)效應(yīng)評價(jià)[8]等方面的研究。植被變化受氣候變化和人類活動(dòng)的綜合影響[9]。目前已經(jīng)有大量研究從全球[10-11]、國家[2]、省域[12]、流域[13]等不同尺度，采用相關(guān)性分析[14]、趨勢分析[15]、逐步回歸分析[16]、ESMD(集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法)[17]等方法，分析了氣候因子對NDVI的影響。雖然氣候因子對NDVI的影響具有空間異質(zhì)性[18]，但已有成熟的研究表明，降水和氣溫是影響植被指數(shù)變化的主要因子[19-20]。除此之外，人類活動(dòng)在一定程度上也對植被變化具有影響[21]，尤其是諸如大型生態(tài)工程的建設(shè)、政治性的城市化推進(jìn)、環(huán)保意識落后區(qū)的毀林開墾、樵采薪材等現(xiàn)象。但由于人類活動(dòng)對植被覆蓋度狀況的具體影響難以實(shí)現(xiàn)精確量化，故涉及人類活動(dòng)對植被指數(shù)變化的研究很少且偏向于定性描述[22]。殘差法的引進(jìn)為人類活動(dòng)對植被影響的定量研究提供了方法，真實(shí)NDVI值與NDVI-氣候因子回歸模型求得的NDVI理想值之間的差值，被認(rèn)為是由除降水和氣溫等氣候要素之外的其他因子引起的[23-24]，目前被常用來定量研究人類活動(dòng)對植被生長和覆蓋度變化的貢獻(xiàn)率?？λ固氐貐^(qū)作為一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)，生境敏感而脆弱，極易受到人類活動(dòng)的干擾[25-26]。全球喀斯特面積約2200萬km2，占地球陸地表面的15 %[27]，中國喀斯特面積達(dá)340萬km2[28]，主要集中在西南地區(qū)，受西南季風(fēng)和青藏高原背風(fēng)坡雙重影響，形成一個(gè)典型的生態(tài)脆弱區(qū)和氣候多變區(qū)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】一直以來是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)，對喀斯特地區(qū)植被變化的研究主要集中在區(qū)域植被動(dòng)態(tài)變化特征[29]和植被對氣候變化[30]、地形與人口[31]等因素的響應(yīng)，而對于人類活動(dòng)因子的研究相對較少。重慶是西南地區(qū)重要的綜合樞紐，是西部大開發(fā)的戰(zhàn)略支點(diǎn)。探明重慶喀斯特地區(qū)植被變化及影響因素對西南地區(qū)人地協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要作用。自2005年起，重慶先后實(shí)施重慶森林工程、長江兩岸森林工程并啟動(dòng)喀斯特綜合治理試點(diǎn)工作，有研究表明近年來植被有逐漸增加的趨勢，然而植被恢復(fù)的具體原因并沒有明確量化。【擬解決的關(guān)鍵問題】因此，本文以NDVI數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以重慶喀斯特地區(qū)為研究對象，進(jìn)一步探明氣候因子和人類活動(dòng)對喀斯特地區(qū)植被變化的影響。采用偏相關(guān)分析法分析氣候因子(降水和氣溫)對植被變化的影響，采用殘差法定量討論氣候因子和人類活動(dòng)對植被變化的貢獻(xiàn)率。以期為喀斯特地區(qū)實(shí)施保護(hù)、治理和恢復(fù)措施提供一定的科學(xué)依據(jù)，從而提高當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力，進(jìn)而加快國家生態(tài)安全屏障建設(shè)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

重慶喀斯特地區(qū)地處長江上游地區(qū)(圖1)，位于四川盆地邊緣，屬于青藏高原和長江中下游平原的過渡地帶，地跨東經(jīng)105°11'～110°11'、北緯28°10'～32°13'，總面積為8.24萬km2，是西南地區(qū)的綜合交通樞紐，是西部大開發(fā)的戰(zhàn)略支點(diǎn)，是長江經(jīng)濟(jì)帶和“一帶一路”重要聯(lián)結(jié)點(diǎn)。地勢起伏較大，海拔高差為2723.7 m，平均海拔400 m左右，主要以山地和丘陵為主?？λ固氐孛矎V泛發(fā)育，大面積出露碳酸鹽巖地層，以寒武系、奧陶系、三疊系、二疊系的碳酸鹽巖石為主，覆蓋重慶市24個(gè)區(qū)縣，僅碳酸巖出露面積達(dá)3.2 km2萬，約占重慶總面積的38.9 %。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏季炎熱，冬季陰冷潮濕，年平均溫度為16～18 ℃，年平均降水量為1000～1450 mm。無霜期長，常年空氣濕潤，日照時(shí)間短，光溫水同季，植被類型多樣，其中以亞熱帶常綠闊葉林為主。

圖1 重慶喀斯特地區(qū)及氣象站點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of karst areas and meteorological stations in Chongqing

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的NDVI和DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)。NDVI數(shù)據(jù)空間分辨率為500 m，時(shí)間分辨率為1個(gè)月，時(shí)間尺度為2001年1月至2014年12月。該數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過大氣校正、輻射校正等處理，可保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠；DEM數(shù)據(jù)分辨率為30 m。

氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(https://data.cma.cn/)。利用重慶39個(gè)區(qū)縣氣象站點(diǎn)日數(shù)據(jù)，計(jì)算得出各站點(diǎn)的月平均氣溫和月平均降水，進(jìn)而得到年平均氣溫和年降水?dāng)?shù)據(jù)，利用ArcGIS10.2軟件，對39個(gè)氣象站點(diǎn)的年平均溫度和年平均降雨數(shù)據(jù)分別進(jìn)行克里金(Kriging)插值，獲得整個(gè)重慶市的年平均溫度和年平均降雨量，再據(jù)此得到重慶喀斯特地區(qū)的年平均氣溫和年平均降水?dāng)?shù)據(jù)。

土地利用數(shù)據(jù)來源于國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)平臺“中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心”(www.resdc.cn/)，該數(shù)據(jù)有20種地類，結(jié)合重慶市綜合生態(tài)環(huán)境和實(shí)際情況，利用ArcGIS10.2軟件進(jìn)行重分類，將其劃分為六種土地利用類型，分別是耕地、林地、草地、水體、建設(shè)用地和未利用地。

1.3 研究方法

(1)趨勢分析法。趨勢分析法(一元線性回歸法)，可以對一組隨時(shí)間變化的變量進(jìn)行回歸分析，根據(jù)每個(gè)柵格的變化特征，反演計(jì)算出每個(gè)柵格的變化趨勢，本文通過趨勢分析法分析重慶喀斯特地區(qū)14年間植被指數(shù)變化情況，計(jì)算公式如下[32]：

(1)

式中，n代表研究時(shí)間序列的長度；i代表研究時(shí)段內(nèi)年序號；NDVIi代表研究時(shí)間區(qū)段內(nèi)第i年NDVI值；slope為某個(gè)柵格植被變化趨勢，即斜率，當(dāng)slope>0時(shí)，表明該像元在研究時(shí)間段內(nèi)NDVI是增加的，當(dāng)slope<0時(shí)，表明該像元在研究時(shí)間段內(nèi)NDVI是減少的，當(dāng)slope=0時(shí)，表明該像元在研究時(shí)間段內(nèi)NDVI無變化。本文為了更好地研究喀斯特地區(qū)植被指數(shù)變化率，將slope劃分為5個(gè)等級，分別為顯著減小(slope<-0.005)，輕度減小(-0.0050.005)。

(2)偏相關(guān)分析。研究2個(gè)變量之間的相關(guān)性通常采用相關(guān)性分析法，本文為了更好的分析植被指數(shù)在空間上與氣候因子(氣溫和降水)的空間關(guān)系，對2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)NDVI與溫度、降水逐像元進(jìn)行相關(guān)性分析，同時(shí)對相關(guān)性進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。相關(guān)性計(jì)算公式為[33]：

(2)

地表環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，各要素之間相互影響，為此文中利用偏相關(guān)分析來研究NDVI與降水或氣溫的相關(guān)系數(shù)，計(jì)算公式為[33]：

(3)

式中，r12、r13、r23分別表示變量1和2、變量1和3、變量2和3之間的相關(guān)系數(shù)，文中變量1、2、3分別是NDVI、降水量和氣溫；r12,3表示固定變量3之后，變量1和變量2之間的相關(guān)系數(shù)，并對相關(guān)系數(shù)作t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)公式為：

(4)

式中，n為研究時(shí)段內(nèi)年代數(shù)，n-3為自由度。

(3)殘差法。本文利用殘差法分離氣候因素和人類活動(dòng)對NDVI的影響，首先建立NDVI與氣候因子間的回歸模型。建立該模型在理論上需要選擇沒有任何人類活動(dòng)影響的植被，而該方法在現(xiàn)實(shí)中不可行。由于自2005年起，重慶市針對喀斯特地區(qū)先后啟動(dòng)實(shí)施重慶森林工程、長江兩岸工程等重大生態(tài)工程，因此假設(shè)2005年以前的重慶喀斯特地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)與氣候因子、人類活動(dòng)之間處于一種自然條件下的相對平衡狀態(tài)。以2001-2005年的NDVI與氣候數(shù)據(jù)建立線性回歸方程：

NDVI=aP+bT+c

(5)

式中，P和T分別是降水量和氣溫；a和b分別為降水和氣溫的回歸系數(shù)，c為常數(shù)項(xiàng)。

根據(jù)上面線性回歸方程計(jì)算出2006-2014年NDVI預(yù)測值，然后計(jì)算出NDVI真實(shí)值與NDVI預(yù)測值之間的殘差，且認(rèn)為在不考慮其他非決定性因素的情況下，造成殘差的這一部分NDVI是由人類活動(dòng)引起的，具體公式如下[16]：

ε=NDVI真實(shí)值-NDVI預(yù)測值

(6)

當(dāng)ε>0，表明人類活動(dòng)對植被生長產(chǎn)生正面影響；當(dāng)ε<0，表明人類活動(dòng)對植被生長產(chǎn)生負(fù)面影響；當(dāng)ε=0，表明人類活動(dòng)對植被生長不產(chǎn)生影響或影響不大。其中，氣候因子和人類活動(dòng)對NDVI的貢獻(xiàn)率計(jì)算公式如下[35]：

(7)

(8)

式中，Cef表示氣候因子對植被變化的貢獻(xiàn)率；Hef表示人類活動(dòng)對植被變化的貢獻(xiàn)率。

(4)土地利用強(qiáng)度計(jì)算。土地利用強(qiáng)度在一定程度上表征了人類活動(dòng)對陸地表面不同土地類型的干擾程度，本文沿用莊大方等人的計(jì)算方法，公式如下[35]：

(9)

式中，La為土地利用強(qiáng)度指數(shù)；n為土地利用類型總數(shù)；Gi為第i種土地利用類型的強(qiáng)度值，各類型的強(qiáng)度值為：林地、水體、濕地為2，農(nóng)業(yè)用地為3，建設(shè)用地為4，數(shù)值大小與人類干擾程度成正比；Ci為第i種土地類型占研究區(qū)總面積的百分比。

2 結(jié)果與分析

2.1 NDVI影響因子及時(shí)空分布特征

2.1.1 NDVI時(shí)空分布特征 如圖2所示，時(shí)間上整體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢，線性增加速率為0.0048/年。波動(dòng)范圍為0.6694～0.7625，變幅較小，其中，最低值出現(xiàn)在2001年，次低值出現(xiàn)在2005年，最高值出現(xiàn)在2013年，均值為0.7102。說明近14年來重慶喀斯特地區(qū)NDVI呈增加趨勢，研究區(qū)植被覆蓋總體情況在變好。

圖2 2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)NDVI年際變化Fig.2 The annual change of NDVI in Chongqing karst areas from 2001 to 2014

2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)NDVI分布存在空間異質(zhì)性(圖3-a)，總體分布格局為渝東北高于渝東南和渝西，高值出現(xiàn)在東北部大巴山、巫山及東部方斗山等地，低值主要零星分布于渝西和渝東南，如酉陽、秀山等地。原因可能與渝西人口相對密集有關(guān)，人類活動(dòng)較為集中，對植被的干擾程度相對較強(qiáng)；而渝東南則是因?yàn)榈匦螐?fù)雜，巖性多為碎屑巖加碳酸鹽巖，成土物質(zhì)少，土層較薄，石漠化問題嚴(yán)重，且城鎮(zhèn)化水平較渝東北高，造成植被NDVI相對較低。

2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)NDVI年際變化率如圖3-b，近14年來，重慶喀斯特地區(qū)植被呈明顯增加趨勢。輕度增加和顯著增加的地區(qū)占78.91 %，變化趨勢不明顯的地區(qū)所占比例為17.14 %，而輕度減少和顯著減少的地區(qū)只占不到4 %(表1)，說明近14年來，重慶喀斯特地區(qū)的植被狀況呈轉(zhuǎn)好趨勢。

表1 2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)NDVI變化斜率統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of NDVI change slope in Chongqing karst areas during 2001 to 2014

2.1.2 氣候因子時(shí)空分布特征 2001-2014重慶喀斯特地區(qū)年降水量最高值為1250.21 mm(2003年)，最低值為853.22 mm(2006年)，多年平均降水量為1078.77 mm(圖4)；年均氣溫最高值18.28 ℃(2013年)，最低值15.07 ℃(2012年)，多年平均氣溫為17.48 ℃。降水量呈增加趨勢，平均增加趨勢為1.46 mm/年；氣溫呈降低趨勢，平均降低趨勢為-0.0232 ℃/年，但變化幅度均較小。2006和2012年的降水和氣溫出現(xiàn)極端值，對應(yīng)年份NDVI也出現(xiàn)了較大波動(dòng)，2006年的降水極低值和氣溫次高值對應(yīng)2006年的NDVI較低值，2012年的氣溫極低值和降水次低值對應(yīng)2012年的NDVI較低值，充分說明NDVI與降水量和氣溫之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。

圖4 2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)降水量和氣溫的年際變化Fig.4 Interannual change of precipitation and temperature in Chongqing karst areas from 2001 to 2014

空間上(圖5-a)，重慶喀斯特地區(qū)年均降水量總體分布格局為渝東南高于渝東北。絕大部分地區(qū)表現(xiàn)為增加趨勢(圖5-b)，降雨量增加區(qū)域占研究區(qū)總面積的66.45 %，主要分布在東北部的巫山、巫溪、城口以及南部的武隆，最大增幅為26.8 mm/年；降雨量減少區(qū)域僅占33.55 %，主要分布在在秀山、酉陽、奉節(jié)，最大減少幅度達(dá)-34.6 mm/年。年均氣溫的總體空間分布格局為由東南向西北遞增(圖5-c)。近14年重慶喀斯特地區(qū)氣溫主要表現(xiàn)為降低趨勢(圖5-d)，氣溫降低區(qū)域占研究區(qū)總面積的75.7 %，主要分布在秀山和酉陽、巫山、巫溪等地區(qū)，最大降低幅度達(dá)-0.081 ℃/年；氣溫增加區(qū)域僅占24.3 %，主要分布在彭水、豐都、武隆和北碚等地區(qū)，最大增加幅度達(dá)0.013 ℃/年。

圖5 2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)年均降水量、年均氣溫及其變化趨勢空間分布Fig.5 Spatial distribution of annual average precipitation, annual average temperature, and their change trend in Chongqing karst areas from 2001 to 2014

2.2 NDVI對影響因子的響應(yīng)

2.2.1 NDVI對氣候因子的響應(yīng) NDVI的變化受多種氣候因子的綜合作用。為了更好地分析單一氣候因子對植被狀況的影響，本文利用2001-2014年NDVI與降水和氣溫空間分布數(shù)據(jù)，借助Matlab軟件進(jìn)行空間偏相關(guān)分析，結(jié)果如圖6所示，NDVI與降水的偏相關(guān)系數(shù)在-0.862～0.812之間(圖6-a)，具有正相關(guān)關(guān)系的區(qū)域占50.29 %，主要分布于巫溪、巫山、秀山、酉陽、北碚、沙坪壩。具有負(fù)相關(guān)關(guān)系的區(qū)域占49.71 %，主要分布于城口、奉節(jié)、彭水和武隆地區(qū)。將NDVI與降水偏相關(guān)關(guān)系進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(圖6-b)，只有3.19 %通過0.1的顯著性檢驗(yàn)，其中P<0.01的僅占0.1 %，0.01

圖6 重慶喀斯特地區(qū)NDVI與降水、氣溫的偏相關(guān)及顯著性Fig.6 Partial correlation and significance of NDVI with precipitation and temperature in Chongqing karst areas

重慶喀斯特地區(qū)NDVI與氣溫的偏相關(guān)關(guān)系范圍在-0.970(0.987之間(圖6-c)，其中具有正相關(guān)關(guān)系的區(qū)域占60.70 %，主要分布于渝東北地區(qū)，如城口、奉節(jié)及巫溪、巫山的大部分區(qū)域；具有負(fù)相關(guān)關(guān)系的區(qū)域占39.30 %，主要集中于渝東南地區(qū)，如彭水、武隆、南川。對NDVI與氣溫的偏相關(guān)性作顯著性檢驗(yàn)(圖6-d)，有19.02 %的區(qū)域通過0.1的顯著性檢驗(yàn)，其中P<0.01的占3.04 %，0.01

2.2.2 NDVI對人類活動(dòng)的響應(yīng) 人類對土地的利用方式在一定程度上表征了人類活動(dòng)對地表植被的影響。對重慶喀斯特地區(qū)2001-2014年土地利用類型轉(zhuǎn)移量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知(圖7)，耕地總轉(zhuǎn)移量最大，總面積為83 km2，具體表現(xiàn)為：耕地轉(zhuǎn)建設(shè)用地>耕地轉(zhuǎn)林地=耕地轉(zhuǎn)草地>耕地轉(zhuǎn)水體，面積分別是42、19、19、3 km2，這說明喀斯特地區(qū)的工程建設(shè)和植被保護(hù)、撂荒現(xiàn)象同時(shí)存在。其次是草地，總轉(zhuǎn)換量為22 km2，具體表現(xiàn)為：草地轉(zhuǎn)建設(shè)用地>草地轉(zhuǎn)林地>草地轉(zhuǎn)水體，面積分別是11、10、1 km2，說明研究區(qū)工程建設(shè)與植樹造林等生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)象同時(shí)存在。再次是林地，總轉(zhuǎn)換量為14 km2，具體表現(xiàn)為：林地轉(zhuǎn)建設(shè)用地>林地轉(zhuǎn)水體>林地轉(zhuǎn)未利用地，面積分別是10、3、1 km2，說明研究區(qū)工程建設(shè)與喀斯特土地退化同時(shí)存在。面積增加的土地類型主要為建設(shè)用地、林地和草地，具體表現(xiàn)為建設(shè)用地>林地>草地，面積分別是63、29、19 km2，這可能與城市化建設(shè)、生態(tài)恢復(fù)工程、耕地撂荒等現(xiàn)象有關(guān)。

土地利用強(qiáng)度指數(shù)在一定程度上表征了人類對自然陸地表面的干擾程度[36]，將2001-2014年重慶地區(qū)的土地利用強(qiáng)度與NDVI作回歸分析發(fā)現(xiàn)(圖8)，二者之間呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.69，且通過0.01顯著性檢驗(yàn)。說明近14年來，雖然人類活動(dòng)對土地利用的強(qiáng)度在逐年增加，但并未造成植被覆蓋的惡化，人類活動(dòng)的干擾表現(xiàn)為正反饋。

1～6分別為：耕地、林地、草地、水體、建設(shè)用地、未利用地1-6: Cultivated land, forest land, grassland, water body, construction land, unused land圖7 2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)移Fig.7 Land use type transfer in Chongqing karst areas from 2001 to 2014

圖8 2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)土地利用強(qiáng)度與NDVI回歸關(guān)系Fig.8 Regression relationship between land use intensity and NDVI in Chongqing karst areas from 2001 to 2014

3 討 論

(1)運(yùn)用重慶喀斯特地區(qū)2001-2005年NDVI、降水和氣溫?cái)?shù)據(jù)建立NDVI與氣候因子之間線性回歸模型(NDVI=9.15×10-5P+0.0035T+0.5248,R2=0.849)，用該模型計(jì)算出2006-2014年的NDVI預(yù)測值，再通過計(jì)算實(shí)際NDVI與模擬NDVI值之間的殘差來表示人類活動(dòng)對植被變化的影響。結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)有80.5 %的區(qū)域表現(xiàn)為人類活動(dòng)正向干擾，只有19.5 %的區(qū)域表現(xiàn)為人類活動(dòng)負(fù)向干擾，平均殘差為0.0397，說明人類活動(dòng)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境和植被變化的影響表現(xiàn)為正向，重慶針對喀斯特啟動(dòng)的治理措施和生態(tài)恢復(fù)工程已見成效。如圖9所示，人類活動(dòng)對植被正向影響最明顯的地區(qū)主要分布在渝東北的城口、巫溪、巫山、奉節(jié)等地以及長江干流沿岸及支流烏江沿岸，如方斗山和金佛山，這與“長江兩岸森林工程”等重大生態(tài)工程的實(shí)施有關(guān)。人類活動(dòng)對植被負(fù)向影響最明顯的區(qū)域主要集中于渝東南的彭水、酉陽等地區(qū)和距離城區(qū)較近的璧山、銅梁等地，這與城市化推進(jìn)下的工程建設(shè)有關(guān)。人類活動(dòng)對植被變化的平均貢獻(xiàn)率約為5.4 %，而氣候因子的平均貢獻(xiàn)率為94.6 %，說明氣候變化是影響重慶喀斯特地區(qū)植被變化的主要因素，但人類活動(dòng)在短時(shí)間尺度加快了植被變化的速度。

圖9 重慶喀斯特地區(qū)NDVI殘差(a)及人類活動(dòng)貢獻(xiàn)率(b)Fig.9 NDVI residual (a) and human activity contribution rate (b) in Chongqing karst areas

(2)全球氣候變暖已經(jīng)成為不爭的事實(shí)，政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報(bào)告表明：1880-2012年全球地表溫度升高了0.85 ℃[37]。不同學(xué)者基于全球[38]、區(qū)域[39]等不同尺度均得到一致結(jié)論，各區(qū)域氣溫呈不同程度地上升趨勢。但本文發(fā)現(xiàn)近14年來重慶喀斯特地區(qū)溫度呈現(xiàn)微弱下降的趨勢，平均下降趨勢為-0.023 ℃/年，與前人的研究不一致。原因是本文研究對象為重慶喀斯特地區(qū)，這些區(qū)域大部分海拔相對較高，各高程山地和丘陵相間分布，氣溫較周圍區(qū)域低；且植被類型多樣，植被覆蓋度高，對區(qū)域的小氣候調(diào)節(jié)具有重要作用；渝東北大部分地區(qū)屬于三峽庫區(qū)范圍，庫區(qū)對區(qū)域氣溫也具有一定的調(diào)節(jié)作用；再加上這些地區(qū)下墊面絕大部分地區(qū)為碳酸鹽巖，成土物質(zhì)少，成土速率慢，土層較薄，由于碳酸巖比熱容較一般土壤大，對溫度的調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，故重慶喀斯特地區(qū)氣溫呈下降趨勢。

4 結(jié) 論

本文以重慶喀斯特地區(qū)氣象數(shù)據(jù)和NDVI數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用趨勢分析法分析了重慶喀斯特地區(qū)的植被覆蓋的時(shí)空變化趨勢;采用偏相關(guān)分析探討了喀斯特地區(qū)NDVI與降水、氣溫等主要?dú)夂蛞蜃又g的相關(guān)關(guān)系；采用殘差法定量化地描述了人類活動(dòng)對喀斯特地區(qū)年植被變化的影響，得到主要結(jié)論如下。

(1)2001-2014年重慶喀斯特地區(qū)年NDVI整體呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢，增長率為0.0048/年，均值為0.7102?？臻g上，渝東北高于渝西和渝東南，高值出現(xiàn)在東北部大巴山、巫山及東部方斗山等地，低值零星分布于渝西和渝東南，如酉陽、秀山等地。研究區(qū)有78.9 %的區(qū)域植被NDVI呈增長趨勢，17.14 %的區(qū)域植被變化不明顯，而只有不到4 %的區(qū)域植被NDVI呈減少趨勢，說明近14年，重慶喀斯特地區(qū)植被覆蓋狀況變好。

(2)2001-2014年，重慶喀斯特地區(qū)年均降水量為1078.77 mm，年均氣溫為17.48 ℃；降水量隨時(shí)間呈上升趨勢，平均增加趨勢為1.46 mm/年；氣溫隨時(shí)間呈下降趨勢，平均下降趨勢為-0.0023 ℃/年，近14年研究區(qū)呈現(xiàn)冷濕趨勢。

(3)NDVI與降水的偏相關(guān)關(guān)系范圍為-0.862～0.812，正相關(guān)區(qū)域占研究區(qū)總面積50.29 %，主要分布在巫溪、巫山、北碚、沙坪壩等地區(qū)；負(fù)相關(guān)區(qū)域占49.71 %，主要分布在城口、奉節(jié)、彭水等地。NDVI與氣溫的偏相關(guān)系數(shù)高于NDVI與降水的偏相關(guān)系數(shù)，在-0.970～0.987之間，主要表現(xiàn)為正相關(guān)，正相關(guān)區(qū)域占60.70 %，主要分布在渝東北的城口、奉節(jié)及巫溪、巫山部分地區(qū)；負(fù)相關(guān)區(qū)域面積較小，占39.30 %，零星分布于彭水、武隆、南川地區(qū)。

(4)重慶喀斯特地區(qū)植被NDVI不僅受氣候因子(降水和氣溫)的影響，還受人類活動(dòng)的共同作用。2006-2014年研究區(qū)NDVI殘差均值為0.0397，人類活動(dòng)對區(qū)域植被變化表現(xiàn)出正向影響，說明重慶針對喀斯特地區(qū)的一系列生態(tài)工程已初見成效。此外，在2001-2014年的短時(shí)間尺度下，氣候因子對重慶喀斯特地區(qū)植被NDVI的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類活動(dòng)的影響，其中氣候變化的貢獻(xiàn)率為94.6 %，而人類活動(dòng)平均貢獻(xiàn)率僅為5.4 %。人類活動(dòng)貢獻(xiàn)率最高的區(qū)域主要分布在渝東北地區(qū)和長江干流及烏江沿岸；人類活動(dòng)貢獻(xiàn)率為較低的區(qū)域主要分布在渝東南的彭水、酉陽、秀山及緊鄰重慶城區(qū)的銅梁、璧山。