曹亞楠， 孫明翔， 陳夢(mèng)冉， 何永濤， 宋宏利

(1.河北工程大學(xué)， 地球科學(xué)與工程學(xué)院， 河北 邯鄲 056038； 2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所， 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 拉薩高原生態(tài)試驗(yàn)站， 北京 100101； 3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 北京 100049)

降水是河川徑流的主要補(bǔ)給來(lái)源之一，降水格局變化直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定以及區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展[1]。以氣候變暖為主要標(biāo)志的氣候變化已成為事實(shí)，而氣候變化對(duì)降水格局的影響一方面體現(xiàn)在降水量的改變，這可能會(huì)造成土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化，影響光合有效輻射，造成植被覆蓋度和凈初級(jí)生產(chǎn)力(Net primary productivity,NPP)發(fā)生變化[2-5]。另一方面，氣候變化對(duì)降水格局的影響還體現(xiàn)在降水頻次、強(qiáng)度和年內(nèi)分布等結(jié)構(gòu)變化上，這種變化也會(huì)影響植被對(duì)水分的利用，進(jìn)而影響植被的覆蓋度、生產(chǎn)力等功能[6-8]。對(duì)于中、半干旱涼爽型草地和半干旱溫暖型草地來(lái)說(shuō)，在降水高于和低于平均水平的年份，降水的遺留效應(yīng)也對(duì)植被生長(zhǎng)狀況產(chǎn)生影響[9]。因此，在探討降水變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的作用時(shí)，應(yīng)考慮多種降水指標(biāo)，以充分反映降水格局變化的影響。

植被覆蓋變化直接影響局部氣候調(diào)節(jié)、水土保持等作用，從而改變生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[10-11]。如今，探索不同時(shí)間、空間尺度的植被狀況往往需要長(zhǎng)時(shí)間序列遙感影像數(shù)據(jù)的支撐[10]。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，可以有效的對(duì)植被進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，而研究植被時(shí)空變化中最重要的指數(shù)是植被指數(shù)，植被指數(shù)多達(dá)數(shù)十種，其中歸一化差異植被指數(shù)(Normalized difference vegetation index,NDVI)，常常與植被覆蓋度、生物量、葉面積指數(shù)等密切相關(guān)，是表示地表植被狀況最常用的指標(biāo)[12-14]。NDVI可以很好的表征植被的生長(zhǎng)情況，目前已在許多研究上得到應(yīng)用，以說(shuō)明氣候變化對(duì)植被覆蓋的影響。但是目前降水格局變化對(duì)植被的影響仍需更加充分的探究，尤其是生態(tài)環(huán)境較為脆弱的地帶，其植被狀況通常對(duì)氣候變化的反映更為敏感和迅速[15]。

青藏高原被稱(chēng)為“世界屋脊”和“地球第三極”，是我國(guó)水資源安全的戰(zhàn)略基地，也是我國(guó)重要的生態(tài)安全屏障[16]。青藏高原自然生態(tài)系統(tǒng)以高寒草地為主體，由于海拔高，氣候常年寒冷干燥等惡劣的環(huán)境條件，使其自然屬性十分脆弱，對(duì)全球氣候變化具有敏感的響應(yīng)[17]。青藏高原在過(guò)去的五十年里呈顯著增溫趨勢(shì)，其升溫速率遠(yuǎn)超過(guò)全球變暖的速度[18]。相對(duì)于溫度來(lái)說(shuō)，青藏高原降水的時(shí)空變動(dòng)相對(duì)較大，整體上呈極緩的上升趨勢(shì)[19]。從相關(guān)研究的預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，未來(lái)青藏高原的降水量仍會(huì)繼續(xù)增加，且不同季節(jié)的增加幅度不同[20]。在氣候變化的背景下，青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的植被狀況也隨之發(fā)生改變[21]。但是，目前對(duì)于青藏高原降水格局變化的研究主要還是側(cè)重于降水量變化的影響[22-23]，關(guān)于降水特征對(duì)植被覆蓋狀況的影響的研究也大多集中在NDVI與降水量的相關(guān)性研究[24]。本文從降水量和降水結(jié)構(gòu)兩方面出發(fā)，選取生長(zhǎng)季降水、非生長(zhǎng)季降水、降水集度和降水重心指數(shù)四項(xiàng)指標(biāo)，全面的分析藏北高原降水量、降水格局變化以及降水遺留作用對(duì)植被覆蓋狀況的影響，以期為藏北高原生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一些參考。

本文基于2000—2016年歸一化植被指數(shù)NDVI遙感數(shù)據(jù)，獲取藏北高原的植被覆蓋度狀況，并從降水量和降水結(jié)構(gòu)兩方面出發(fā)，選取生長(zhǎng)季降水、非生長(zhǎng)季降水、降水集度和降水重心指數(shù)，來(lái)分析藏北高原降水格局的變化特征及其對(duì)植被覆蓋狀況的影響，為藏北高原生態(tài)環(huán)境保護(hù)及當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

藏北高原又稱(chēng)“羌塘高原”，經(jīng)緯度范圍為29°53′～36°32′ N，78°41′～92°16′ E，是青藏高原的主體部分，平均海拔4 500 m，面積為5.97×105km2。藏北高原氣候常年寒冷干燥，空氣稀薄，屬于亞寒帶高原氣候[25]。大部分地區(qū)年平均氣溫<0℃，降水在50～800 mm之間，水熱條件的季節(jié)變化明顯，5—9月屬于植被的生長(zhǎng)季，溫暖多雨，降水多集中于這個(gè)時(shí)期。受地形和氣候分異的影響，藏北高原的植被由東南到西北大致分為三種類(lèi)型，草原、草甸和荒漠草原。其中，高寒草原分布面積廣袤，優(yōu)勢(shì)種為紫花針茅(Stipapurpurea)，伴生高山嵩草(Kobresiapygmaea)、伊凡苔草(Carexivanovae)、青藏苔草(Carexmoocroftii)、羊茅(Festucaovina)、矮羊茅(Festucacoelestis)等。畜牧業(yè)是當(dāng)?shù)貙?duì)草地主要的利用方式，也成為牧民主要的收入來(lái)源。近年來(lái)，受氣候變化和放牧活動(dòng)的影響，藏北高原部分地區(qū)草地發(fā)生退化[26]。由于植被類(lèi)型相對(duì)單一，藏北高原被認(rèn)為是研究氣候變化對(duì)植被覆蓋影響的理想?yún)^(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1降水?dāng)?shù)據(jù) 本研究中2000—2016年的降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心。將每天的降水?dāng)?shù)據(jù)重新計(jì)算為月平均值，并利用ANUSPLIN 4.3將重新計(jì)算的數(shù)據(jù)插入到空間分辨率為1公里的連續(xù)光柵表面[27]。網(wǎng)格氣候表面的質(zhì)量已被證明與觀測(cè)記錄有很高的相關(guān)性[28]。藏北高原大多數(shù)草本植物的生長(zhǎng)期為5—9月，因此我們計(jì)算了生長(zhǎng)季降水和非生長(zhǎng)季降水，非生長(zhǎng)季降水為前一年10月至次年4月。

1.2.2柵格數(shù)據(jù) 歸一化差異植被指數(shù)是反映植物生長(zhǎng)和活動(dòng)季節(jié)性和年際變化的一個(gè)足夠穩(wěn)定的植被參數(shù)，廣泛應(yīng)用于植被覆蓋和生產(chǎn)力研究[29-30]。本研究中采用的2000—2016年的NDVI數(shù)據(jù)為美國(guó)國(guó)家航空航天局(National aeronautics and space administration agency,NASA)的LAADS網(wǎng)站中獲得的MOD13A3產(chǎn)品，時(shí)間精度為1個(gè)月，空間分辨率為1公里。年際NDVImax的計(jì)算采用的是被廣泛用于草地年最大生物量估算的最大值合成法[31]。本研究除去了NDVImax< 0.1的區(qū)域，消除裸露和植被稀疏區(qū)域的影響[32-33]。

1.3 研究方法

1.3.1植被覆蓋度 植被覆蓋度和NDVI之間存在顯著的線(xiàn)性相關(guān)，通常通過(guò)轉(zhuǎn)換二者的關(guān)系，直接獲取植被覆蓋度信息[34]。采用像元二分模型估算植被覆蓋度，假設(shè)每個(gè)像元的NDVI值可以由植被和土壤兩部分合成，則其公式如下[35]：

NDVI=NDVIvCx+NDVIs(1-Cx)

(1)

式中NDVIv為植被覆蓋地區(qū)的NDVI值，取為NDVI的最大值；NDVIs為裸露土壤地區(qū)的NDVI值，取為NDVI的最小值，Cx代表植被覆蓋度。根據(jù)(1)式，得出植被覆蓋度Cx公式為[36]：

(2)

NDVImin選取累積頻率0.5%的NDVI值；NDVImax選取99.5%的NDVI值，通過(guò)R語(yǔ)言求取，求得：

NDVImin=NDVIs=0.1018

NDVImax=NDVIv=0.7676

所得植被覆蓋度Cx值接近于1時(shí)，說(shuō)明該地區(qū)植被覆蓋度高，趨近于純植被，當(dāng)植被覆蓋度接近于0時(shí)，說(shuō)明該地區(qū)植被稀少，接近于裸地。

1.3.2降水集度 降水集度指數(shù)通常表示降水在年際內(nèi)各月間變化的分異性[35]。對(duì)PCI的計(jì)算公式為[37]：

(3)

式中pi為第i月的降水量，當(dāng)PCI<10時(shí)，則表明該地區(qū)年降水分布均勻；當(dāng)1020時(shí)，則表明該地區(qū)全年降水分布不均勻。

1.3.3降水重心 降水重心是反應(yīng)某地區(qū)降水集中時(shí)間的指標(biāo)，本次研究采用王志鵬在研究青藏高原草地歸一化植被指數(shù)對(duì)降水變化的響應(yīng)中的重心坐標(biāo)的計(jì)算公式來(lái)表征降水重心(PC)，公式如下[3]：

(4)

式中i表示第i月，Vi表示第i月的降水量，V表示該年的年際降水量。結(jié)果可以很清楚的反應(yīng)該年的降水主要集中在哪些月份，有助于驗(yàn)證生長(zhǎng)季總降水的數(shù)據(jù)。

1.3.4相關(guān)分析和偏相關(guān)分析 相關(guān)分析是對(duì)兩個(gè)或多個(gè)變量進(jìn)行分析，衡量它們之間相關(guān)的密切程度。本研究用皮爾森相關(guān)系數(shù)(Pearson Correlation Coefficient)來(lái)衡量降水變量與NDVI之間的相關(guān)程度。Pearson相關(guān)系數(shù)公式如下：

(5)

式中，為相關(guān)系數(shù)，和分別表示年份的兩個(gè)變量值，和分別表示兩個(gè)變量的平均值。

為消除不同降水變量間的相互影響，只分析兩個(gè)特定變量之間相關(guān)程度，結(jié)合各變量間的相關(guān)系數(shù)，計(jì)算了各變量的偏相關(guān)系數(shù)。其公式為：

(6)

式中，為排除變量z影響后，變量x與y之間的偏相關(guān)系數(shù),分別為變量x與y,x與z,y與z之間的相關(guān)系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS Statistics 25對(duì)2000—2016年藏北地區(qū)降水變量與NDVI的年際變化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)與偏相關(guān)分析，Origin2017制作相關(guān)變量的年際變化圖件。降水變量與NDVI的空間變化趨勢(shì)、顯著性、相關(guān)與偏相關(guān)分析均通過(guò)R語(yǔ)言進(jìn)行逐像元的分析處理，并通過(guò)軟件ArcMap10.6繪制各變量的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 藏北高原植被覆蓋情況

如圖1所示，空間分布上，藏北高原的植被覆蓋整體呈由西向東遞增的趨勢(shì)。藏北東南地區(qū)植被覆蓋度較大，表明該地區(qū)植被生長(zhǎng)狀況較好，降水較多，草地比較茂盛。而在藏北高原的中部和西部地區(qū)，植被覆蓋狀況較差，植被稀少，植被覆蓋度普遍低于0.3，北部和西部邊緣地區(qū)甚至小于0.1。植被覆蓋度變化趨勢(shì)上，藏北高原中部和東南部地區(qū)的植被覆蓋度呈下降趨勢(shì)，且部分地區(qū)降低顯著。而植被覆蓋度增加的地區(qū)主要分布在北部和西部，且北部邊緣地區(qū)增加較為顯著。

圖1 藏北高原植被覆蓋度的空間格局及其變化格局Fig.1 Spatial pattern of vegetation coverage and its change pattern in the northern Tibetan Plateau注:(a)植被覆蓋度空間分布圖;(b)植被覆蓋度空間變化趨勢(shì)圖Note:(a) is the spatial distribution of vegetation coverage;(b) is the spatial variation trend of vegetation coverage

如圖2植被覆蓋度年際變化所示，2000—2016年間，2001年的植被覆蓋度最高，植被覆蓋度為0.24，而植被覆蓋度最低的年份是2015年，僅為0.19。年際變動(dòng)趨勢(shì)上，2007年前，植被覆蓋度以下降趨勢(shì)為主，而2007年之后波動(dòng)上升。正是由于植被覆蓋度的年際波動(dòng)較大，整體來(lái)看，藏北高原的植被覆蓋度變化不顯著，變化速率接近于0。

圖2 藏北高原植被覆蓋度的年際變化Fig.2 Interannual variation of vegetation coverage in the northern Tibetan Plateau

2.2 藏北高原降水特征

如圖3a所示，藏北高原非生長(zhǎng)季降水極少，波動(dòng)較大，大部分地區(qū)非生長(zhǎng)季降水不足50 mm，而只有東部邊緣地區(qū)的非生長(zhǎng)季降水在100 mm以上。藏北高原東部和北部地區(qū)非生長(zhǎng)降水呈減少趨勢(shì)，但減少趨勢(shì)并不顯著。而藏北西南部地區(qū)非生長(zhǎng)季降水量雖然較少，但有較顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖3b)。由圖4a可得，藏北高原非生長(zhǎng)季年際降水在2000年達(dá)到峰值，為42 mm，2004年之前，非生長(zhǎng)季降水以下降為主，在2004年達(dá)到最低值16 mm。2005—2008年，非生長(zhǎng)季降水呈下降趨勢(shì)，而2008年之后非生長(zhǎng)季降水又波動(dòng)上升。由圖4a斜率可得藏北高原非生長(zhǎng)季降水年增長(zhǎng)速率僅為0.02 mm·a-1。

圖3c中，藏北高原生長(zhǎng)季降水整體呈自東南向西北遞減的趨勢(shì)，東南部地區(qū)降水量較多，生長(zhǎng)季降水>400 mm，而西北部地區(qū)降水不足150 mm。如圖3d所示，生長(zhǎng)季降水僅在藏北高原邊緣的極少數(shù)地區(qū)變化趨勢(shì)顯著。如圖4b所示，2008年生長(zhǎng)季降水達(dá)到了峰值329 mm，而2015年的生長(zhǎng)季降水最少，僅為211 mm。從年際變化趨勢(shì)來(lái)看，生長(zhǎng)季降水年際波動(dòng)較大，整體呈下降趨勢(shì)，差異不顯著，下降速率為0.54 mm·a-1。

如圖3e所示，藏北高原降水重心大致分布在6—7月期間，除西部邊緣地區(qū)降水重心在6月初外，其他地區(qū)降水重心均分布在6月末至7月初。如圖3f中，藏北地區(qū)西南部、東北部和東南部的邊緣地區(qū)降水重心呈提前趨勢(shì)，且東南部邊緣地區(qū)降水重心的提前趨勢(shì)顯著，而中部的大部分地區(qū)降水重心則呈顯著推遲趨勢(shì)，向7月末偏移。如圖4c可知，藏北高原降水重心在2001年為最小值6.57(6月中旬)，在2010年達(dá)到最大值7.33(7月中上旬)。從年際變化趨勢(shì)來(lái)看，降水重心整體向7月推遲。

如圖3g所示，除東南部和西南邊緣地區(qū)降水呈季節(jié)性分布，降水較均勻外，其他地區(qū)降水都常年分布不均勻，降水主要集中于5—9月。從圖3h得，藏北中部和南部降水呈顯著集中趨勢(shì)，而西北和東北部地區(qū)降水則呈現(xiàn)分散趨勢(shì)，且僅在西北和東北邊緣地區(qū)分散趨勢(shì)顯著。由圖4d可知，藏北高原在2000—2016年間降水集度均超過(guò)20，年際波動(dòng)較大，在2003年達(dá)到最小值20.78，在2012年達(dá)到峰值27.98。從年際變化趨勢(shì)來(lái)看，藏北高原降水集度呈不顯著增加趨勢(shì)，表示該地區(qū)降水在時(shí)間上的不均勻性越來(lái)越明顯。

圖3 藏北高原降水因子的空間格局及變化趨勢(shì)Fig.3 Spatial pattern and variation trend of precipitation factors in the northern Tibetan Plateau注:(a),(c),(e)和(g)分別為非生長(zhǎng)季降水、生長(zhǎng)季降水、降水重心和降水集度的空間分布圖；(b),(c),(e)和(g)分別為非生長(zhǎng)季降水、生長(zhǎng)季降水、降水重心和降水集度的變化趨勢(shì)圖Note:(a),(c),(e) and (g) are the spatial distribution of non-growing season precipitation,growing season precipitation，precipitation centroid and precipitation concentration index,respectively. (b),(c),(e) and (g) are the spatial variation trend of non-growing season precipitation,growing season precipitation，precipitation centroid and precipitation concentration index,respectivel

圖4 藏北地區(qū)各降水因子的年際變化圖Fig.4 Interannual variation of precipitation factors in northern Tibet注：(a)非生長(zhǎng)季降水年際變化圖;(b)生長(zhǎng)季降水年際變化圖;(c)降水重心年際變化圖;(d)降水集度年際變化圖Note:(a) is interannual variation of non-growing season precipitation;(b) is interannual variation of growing season precipitation;(c) is interannual variation of precipitation centroid;(d) is interannual variation of precipitation concentration index

2.3 降水對(duì)植被覆蓋度的影響

由圖5可知，2000—2016年，藏北高原中部地區(qū)非生長(zhǎng)季降水與植被覆蓋度呈負(fù)相關(guān)，而西南部與東部地區(qū)非生長(zhǎng)季降水則與植被覆蓋度呈正相關(guān)，且西南部地區(qū)呈顯著正相關(guān)。藏北高原大部分地區(qū)生長(zhǎng)季降水與植被覆蓋度呈正相關(guān)，且中部和東南部部分地區(qū)呈顯著正相關(guān)。降水集度與植被覆蓋度在藏北高原北部和東南部地區(qū)呈顯著正相關(guān)，而南部地區(qū)植被覆蓋度與降水集度則呈顯著負(fù)相關(guān)。藏北北部和東部地區(qū)降水重心與植被覆蓋度呈正相關(guān)，且北部正相關(guān)顯著，而在南部和西南部地區(qū)則呈負(fù)相關(guān)，尤其是西南部地區(qū)負(fù)相關(guān)顯著。

通過(guò)偏相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，其結(jié)果與圖5所示的相關(guān)性結(jié)果在大部分地區(qū)一致，僅部分地區(qū)存在差異。如圖6所示，藏北地區(qū)的西北部地區(qū)非生長(zhǎng)季降水與植被覆蓋度的相關(guān)性呈顯著正相關(guān)，中部地區(qū)則呈負(fù)相關(guān)。生長(zhǎng)季降水與植被覆蓋度偏相關(guān)性則與相關(guān)性類(lèi)似，除中部地區(qū)呈較弱顯著正相關(guān)，其余地區(qū)與相關(guān)性趨勢(shì)相同。藏北地區(qū)降水集度與植被覆蓋度偏相關(guān)性與相關(guān)性差異在西南部地區(qū)較明顯。降水重心與植被覆蓋度偏相關(guān)性對(duì)比相關(guān)性差異則在北部地區(qū)呈不顯著正相關(guān)，而南部地區(qū)則呈現(xiàn)弱顯著正相關(guān)。

圖5 藏北高原各降水因子與植被覆蓋度相關(guān)性的空間分布Fig.5 Spatial distribution of correlation between precipitation factors and vegetation coverage in the northern Tibetan Plateau注:(a)植被覆蓋度與非生長(zhǎng)降水相關(guān)性空間分布圖;(b)植被覆蓋度與生長(zhǎng)季降水相關(guān)性空間分布圖;(c)植被覆蓋度與降水集度相關(guān)性空間分布圖;(d)植被覆蓋度與降水重心相關(guān)性空間分布圖Note:(a) is the spatial distribution of correlation between vegetation coverage and non-growing season precipitation;(b) is the spatial distribution of correlation between vegetation coverage and growing season precipitation;(c) is the spatial distribution of correlation between vegetation coverage and precipitation concentration index;(d) is the spatial distribution of correlation between vegetation coverage and precipitation centroid

圖6 藏北高原各降水因子與植被覆蓋度偏相關(guān)性的空間分布Fig.6 Spatial distribution of partial correlation between precipitation factors and vegetation coverage in the northern Tibetan Plateau注:(a)植被覆蓋度與非生長(zhǎng)季降水偏相關(guān)性空間分布圖;(b)植被覆蓋度與生長(zhǎng)季降水偏相關(guān)性空間分布圖;(c)植被覆蓋度與降水集度偏相關(guān)性空間分布圖;(d)植被覆蓋度與降水重心偏相關(guān)性空間分布圖Note:(a) is the spatial distribution of partial correlation between vegetation coverage and non-growing season precipitation;(b) is the spatial distribution of partial correlation between vegetation coverage and growing season precipitation;(c) is the spatial distribution of partial correlation between vegetation coverage and precipitation concentration index;(d) is the spatial distribution of partial correlation between vegetation coverage and precipitation centroid

通過(guò)分析降水因子與植被覆蓋度的年際相關(guān)性與偏相關(guān)性可得，生長(zhǎng)季降水與植被覆蓋度呈顯著正相關(guān)，表明隨著生長(zhǎng)季降水量的增加植被覆蓋度也相應(yīng)增加。而非生長(zhǎng)季降水、降水重心和降水集度與植被覆蓋度之間的相關(guān)性與偏相關(guān)性均不顯著(表1)。

表1 藏北高原各降水因子與植被覆蓋度相關(guān)與偏相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation and partial correlation coefficients between precipitation factors and vegetation coverage in the northern Tibetan Plateau

3 討論

藏北高原高寒草地主要分布在干旱半干旱地區(qū)，容易受到氣候變暖和降水的影響[22]。本研究結(jié)果表明，藏北高原北部和西部邊緣地區(qū)植被類(lèi)型多為高寒荒漠草原，植被稀疏，植被覆蓋度較低，但2000—2016年間，植被覆蓋狀況卻顯著趨好(圖1a和1b)。其他學(xué)者也得到類(lèi)似的研究結(jié)果，如曹旭娟等[26]通過(guò)草地退化指數(shù)發(fā)現(xiàn)藏北西部地區(qū)草地比上世紀(jì)80年代初有明顯的恢復(fù)趨勢(shì)。拉巴等[38]通過(guò)分析那曲市植被NDVI狀況，發(fā)現(xiàn)高山植被類(lèi)、高寒荒漠類(lèi)和高寒草原類(lèi)植被覆蓋呈上升趨勢(shì)，其中高寒荒漠類(lèi)植被呈顯著上升趨勢(shì)。這主要是得益于這些地區(qū)降水量增加，氣溫也明顯升高，氣候整體呈暖濕化趨勢(shì)，有利于植被的生長(zhǎng)恢復(fù)[39]。同時(shí)，退牧還草和生態(tài)補(bǔ)償政策的實(shí)施，也對(duì)草地的恢復(fù)產(chǎn)生了推動(dòng)作用[40]。而藏北高原中部和東南部地區(qū)雖然植被覆蓋度較高，但植被覆蓋狀況卻日漸惡化。這些地區(qū)屬于人口相對(duì)比較密集的區(qū)域，放牧壓力相對(duì)較大，再加上近些年降水量趨于減少，氣候條件狀況不佳，因此導(dǎo)致了植被覆蓋度的下降[25,41-42]。從藏北高原植被覆蓋狀況的年際變動(dòng)來(lái)看，2000—2007年植被覆蓋度有明顯下降趨勢(shì)，而2008—2016年有明顯上升趨勢(shì)，這與韓炳宏對(duì)青藏高原的研究、曹亞楠對(duì)藏北高原等人的研究結(jié)果相似[43-44]。

氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)是植被覆蓋變化的主要影響因素，但本研究側(cè)重于討論降水對(duì)植被覆蓋的影響。本研究結(jié)果表明，相對(duì)于降水結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，降水量的變化對(duì)藏北高寒草地植被覆蓋度的影響更為顯著，尤其是生長(zhǎng)季降水，與植被覆蓋間呈顯著的正相關(guān)，這與丁佳等人[45]在青藏高原對(duì)降水量與NDVI的研究結(jié)果一致?？臻g分布上，生長(zhǎng)季降水量增加的區(qū)域與植被覆蓋度增加的區(qū)域分布一致，而生長(zhǎng)季降水量減少的地方植被覆蓋狀況趨于變差。楊秀海等[46]認(rèn)為影響NDVI年際波動(dòng)的主要因素是水環(huán)境條件，水資源越豐富，植被的生長(zhǎng)狀況越好。徐興奎[47]等在對(duì)青藏高原植被覆蓋特征的成因分析中指出降水量與植被生長(zhǎng)覆蓋狀況呈正相關(guān)特征，因此，降水是影響高原地區(qū)植被整體覆蓋變化的主要?dú)夂蝌?qū)動(dòng)因素。陸晴等[23]人通過(guò)分析高寒草地植被覆蓋變化與氣候因子之間關(guān)系發(fā)現(xiàn)，青藏高原草地NDVI變化與降水呈顯著正相關(guān)。也有研究認(rèn)為降水結(jié)構(gòu)的改變，也在一定程度上影響了植被的生長(zhǎng)狀況，如王志鵬等[7]人對(duì)藏北高原當(dāng)雄縣草原化草甸的研究結(jié)果表明，降水分配集中會(huì)提高草地的水分利用效率，從而促進(jìn)生產(chǎn)力的增加。造成這種現(xiàn)象的原因主要是降水集中利于土壤深層水的補(bǔ)充，這種水分補(bǔ)充不僅對(duì)植被生長(zhǎng)有利，同時(shí)還能有效減少水分的地表蒸發(fā)率，造成植被生產(chǎn)力的提高[48]。在本研究中也得到了相似的結(jié)論，通過(guò)偏相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)降水集度與植被覆蓋度間呈正相關(guān)關(guān)系，但這種正相關(guān)關(guān)系并不顯著。造成結(jié)果差異的原因主要在于指標(biāo)的選取和數(shù)據(jù)的精度，有關(guān)于長(zhǎng)時(shí)間序列更高精度的的降水結(jié)構(gòu)變化對(duì)植被覆蓋狀況的影響未來(lái)還需進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

2000—2016年藏北高原的植被覆蓋度由西向東遞增，北部和西部地區(qū)植被覆蓋度呈增加趨勢(shì)，草地植被處于恢復(fù)狀態(tài)。藏北高原降水主要集中在生長(zhǎng)季，除藏北高原東南部和西南邊緣地區(qū)外，其余地區(qū)降水常年分布不均勻，降水重心大致分布在6—8月間，且中部和南部降水重心呈顯著推遲趨勢(shì)。相對(duì)于非生長(zhǎng)季降水、降水集度和降水重心來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)季降水對(duì)藏北地區(qū)植被覆蓋度變化的影響更為顯著，生長(zhǎng)季降水與植被覆蓋度呈顯著正相關(guān)。整體而言，藏北高原植被覆蓋度主要受生長(zhǎng)季降水影響，生長(zhǎng)季降水增加對(duì)于藏北高原北部和西部地區(qū)的植被恢復(fù)來(lái)說(shuō)具有積極作用。