曹永香， 毛東雷， 薛 杰， 蘇松領(lǐng)， 開買爾古麗·阿不來提， 蔡富艷

（1.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830054；2.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，荒漠與綠洲生態(tài)國家重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830011；3.新疆策勒荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，新疆 策勒 848300；4.烏魯木齊職業(yè)大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830002）

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在維持全球和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用［1-2］。植被覆蓋度作為衡量地表植被覆蓋狀況和描述生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的重要指標，是反映生態(tài)環(huán)境變化的敏感指示器［3］，對研究水土保持、區(qū)域環(huán)境質(zhì)量評價和生態(tài)系統(tǒng)評估等領(lǐng)域具有重要意義［4-6］。近年來，在全球氣候變暖與人類活動的雙重影響下，我國西北干旱區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題日益突出，其植被變化已成為諸多學(xué)者探究區(qū)域生態(tài)環(huán)境演變與氣候變化響應(yīng)等方面研究的切入點［7-9］。其中，氣候變化是改變植被生長、結(jié)構(gòu)和功能的主要因素之一［10］，前期研究表明，降水和氣溫是影響區(qū)域植被覆蓋變化的2個主要因子［9,11］，而隨著人類活動的不斷加強，區(qū)域植被覆蓋變化已被大部分學(xué)者認為是氣候變化與人類活動共同作用的結(jié)果［8,12-13］。

綠洲作為我國西北干旱區(qū)典型的地域景觀，其生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定與健康發(fā)展至關(guān)重要，尤其由綠洲與荒漠生態(tài)系統(tǒng)組成的綠洲-沙漠過渡帶，對氣候變化與人類活動非常敏感［14］，是維持綠洲生態(tài)安全，防風(fēng)固沙的重要天然生態(tài)屏障［15］。因此，深入探討這一特殊地帶的植被變化與驅(qū)動因素，對確保綠洲與荒漠生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要的理論和實踐意義。目前，大多學(xué)者已對不同區(qū)域的綠洲-沙漠過渡帶逐步開展了相關(guān)研究［16-18］，其中位于塔克拉瑪干沙漠南緣的策勒綠洲-沙漠過渡帶已成為近年來的研究熱點區(qū)域［19-20］。

隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，利用遙感數(shù)據(jù)對區(qū)域植被變化的研究已成為發(fā)展趨勢，但多數(shù)以大、中尺度空間為研究區(qū)域，采用短時間尺度低分辨率的MODIS NDVI 數(shù)據(jù)開展研究，而利用較高分辨率的Landsat 遙感影像數(shù)據(jù)分析小尺度區(qū)域空間在長時間序列上的植被變化及其驅(qū)動因素的研究還較為少見。因此，本文以新疆策勒綠洲-沙漠過渡帶為例，選取受風(fēng)沙活動影響最大及人類干擾較為強烈的西北緣過渡帶為研究區(qū)域，獲取多年時間尺度上的Landsat 影像數(shù)據(jù)對該區(qū)域內(nèi)的植被覆蓋變化及驅(qū)動因子開展研究，旨在了解該區(qū)域植被覆蓋在近年來的動態(tài)變化及其影響因素，為進一步認識綠洲-過渡帶區(qū)域的植被變化、影響因素、植被保育及恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

策勒綠洲位于塔克拉瑪干沙漠南緣和昆侖山北麓之間，屬典型內(nèi)陸暖溫帶荒漠氣候，夏季炎熱，干旱少雨，光熱充足，日照時間長，晝夜溫差大，多年平均降水量35.1 mm，年潛在蒸發(fā)量2600 mm［21］。該綠洲位于塔里木盆地西北和東北兩大主風(fēng)向的下風(fēng)區(qū)域，風(fēng)沙活動頻繁，多年平均沙塵日數(shù)25.2 d，最多年高達59 d［22］，頻繁的風(fēng)沙災(zāi)害嚴重影響到該地經(jīng)濟-社會-生態(tài)的穩(wěn)定發(fā)展，威脅當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)和生活。根據(jù)植被覆蓋度大小，穆桂金等［19］將植被覆蓋度在20%～25%之間的地帶界定為綠洲-沙漠過渡帶外緣邊界，策勒綠洲-沙漠過渡帶主要分布在其西、北、東方向，過渡帶上主要分布有多枝檉柳、花花柴、駱駝刺、鹽生草、豬毛菜、河西菊等旱生天然植被［23-24］，具有良好的防風(fēng)阻沙作用，對策勒綠洲內(nèi)部農(nóng)田具有重要生態(tài)保護功能。策勒綠洲-沙漠過渡帶大面積分布于縣城西北方向，常年受西、西北西風(fēng)的強烈影響，主要土壤類型為風(fēng)沙土、棕漠土、灌淤土與鹽土，過渡帶內(nèi)的植被單調(diào)，疏葉駱駝刺，多枝檉柳、花花柴是該區(qū)最為常見的植被類型，自然植被覆蓋度僅有15%～30%［21,25］，但綠洲-沙漠過渡帶大小和寬度隨綠洲擴張與荒漠侵襲而不斷變化，且隨著時間的推移，受人類干擾力度大，耕地不斷擴張，是研究氣候變化與人類活動的典型區(qū)域（圖1）。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Overview of the research area

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

遙感影像數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http://www.gscloud.cn)提供的Landsat 5-TM 和Landsat 8-OLI 數(shù)據(jù)產(chǎn)品。由于衛(wèi)星遙感影像受天氣的影響較大，為確保分析結(jié)果的準確性，本文選取云量覆蓋低于20%且處在植被生長季的遙感影像，利用軟件ENVI 5.3對遙感影像進行空間裁剪、輻射定標和大氣校正等一般預(yù)處理。鑒于夏秋季節(jié)植被的生長量最大，因此，在實際選擇影像時，根據(jù)任曉等［26］，潘光耀等［20］，董弟文等［13］學(xué)者研究指出，南疆以每年7—9月植被生長季的其中一期遙感影像計算NDVI和植被蓋度是分析其植被變化的最佳時期。綜合考慮云量、區(qū)域沙塵、植被生長季節(jié)差異的影響，選取1993 年8 月19 日、1994 年7 月28 日、1995 年5 月5 日、1998 年9月25日、2007年7月9日、2008年7月2日、2009年8月15日、2010年7月8日、2011年8月5日、2013年9月18 日、2014 年8 月20 日、2015 年9 月24 日、2016年7 月8 日、2017 年8 月28 日共13 期影像圖，其中2011年及以前的影像圖由Landsat 5-TM衛(wèi)星成像，2013—2017 年的影像圖由Landsat 8-OLI 衛(wèi)星成像。植被變化是一個較為緩慢的過程，為了更加清晰地展示研究區(qū)植被覆蓋的動態(tài)變化，將1993 年、1998 年、2008 年、2011 年、2014 年、2017 年6 期遙感影像圖進行可視化表達并分析其時空變化。此外，本文采用的氣象數(shù)據(jù)（氣溫、降水與大氣相對濕度）和人類活動數(shù)據(jù)（人口數(shù)量、耕地面積、造林面積、防護林面積、年牲畜存欄數(shù)量）均由中國科學(xué)院新疆策勒荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站提供。

2.2 NDVI與植被覆蓋度的計算及分級

歸一化植被指數(shù)（NDVI）又稱為標準化植被指數(shù)，具有高靈敏度，能識別較寬范圍，且能消除地形和群落結(jié)構(gòu)的陰影和輻射干擾等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于植被覆蓋度的研究中［27-28］，其計算公式為：

式中：NIR表示近紅外波段，TM影像中為band4，OLI影像中為band5；R表示紅色波段，TM 影像中為band3，OLI 影像中為band4。在ENVI 5.3 中進行具體波段運算時，將公式（1）表達為［float(b1)-b2］/(b1+b2)，b1代表近紅外波段，b2代表紅色波段。NDVI取值在［-1,+1］區(qū)間內(nèi)，正值表示有植被覆蓋，值越大表明植被覆蓋度越高。相反，負值表示地面為水、雪等，0表示無植被覆蓋。

提取綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋與劃分覆蓋等級是評估荒漠植被生長現(xiàn)狀的重要指標，在計算出NDVI 的基礎(chǔ)上，利用像元二分模型劃分植被覆蓋度等級［29-30］：

式中：NDVIsoil為完全是裸土或無植被所覆蓋像元的NDVI 值；NDVIveg為完全被植被覆蓋像元的NDVI值。在時間、大氣和地表濕度等條件的影響下，NDVIsoil和NDVIveg的值具有不確定性，因此采用近似值替代的方法，根據(jù)已計算的NDVI頻率統(tǒng)計結(jié)果，將NDVI 累計頻率為0.5%的值作為NDVIsoil的參數(shù)值，累計頻率為99.5%的值作為NDVIveg的參數(shù)值［31-32］。利用ArcGIS 軟件將計算得出的植被覆蓋度進行重分類，對植被覆蓋度大小進行等級劃分，參考全國沙漠化普查地類劃分標準、水利部頒布的《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190-1996)及借鑒前人相關(guān)研究成果，根據(jù)已得出的研究區(qū)整體植被覆蓋情況，將其植被等級具體劃分為：極低覆蓋（10%以下）、低覆蓋（10%～30%）、中等覆蓋（30%～60%）、較高覆蓋（60%～80%）、高覆蓋區(qū)（80%以上）［29］。盡管遙感解譯時間的不同會導(dǎo)致一定的不確定性，但本文旨在研究該綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋在年時間尺度內(nèi)的動態(tài)變化，因此時間跨度大小并不影響其在整個時間范圍內(nèi)動態(tài)變化趨勢。因此，為使策勒綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋度的時空變化特征表現(xiàn)更直觀，利用后一期的植被覆蓋度（Ft）與前一期植被覆蓋度（Ft-1）在ArcGIS 軟件中進行柵格差值運算，即前后兩期差值變化D=Ft-Ft-1，得出前后兩期植被覆蓋度的變化情況，并利用相同方法計算最后一期與第一期的植被覆蓋度，得出整個研究期間內(nèi)植被覆蓋度的整體變化情況，若差值為負則表征覆蓋情況變差，為正表征覆蓋情況有所改善。

2.3 主成分分析方法

根據(jù)董弟文等［13］、王子玉等［33］研究認為，氣溫（℃）、降水量（mm）、大氣相對濕度（%）、人口數(shù)量（人）、耕地面積（hm2）、造林面積（hm2）、防護林面積（hm2）及牲畜存欄數(shù)（只）8 個因子指標是影響過渡帶植被動態(tài)變化的重要因素。因此，本文采用主成分分析方法選取該8 個因子量化影響策勒綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋變化的貢獻率，具體過程為：（1）對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理以消除數(shù)量級和量綱帶來的誤差影響；（2）計算標準化后的數(shù)據(jù)指標相關(guān)系數(shù)矩陣；（3）特征值和特征向量的計算；（4）根據(jù)貢獻率和累計貢獻率將累計貢獻率達到80%以上的確定為主成分；（5）計算主成分的載荷狀況；（6）根據(jù)各主成分的貢獻率分析影響其植被變化的主要因素。

3 結(jié)果與分析

3.1 NDVI的時空變化特征

1993—2017 年間策勒綠洲-沙漠過渡帶的NDVI整體呈增加趨勢，多年NDVI平均值為0.16，其中1993 年、1998 年、2008 年、2011 年、2014 年、2017 年的NDVI 平均值分別為0.10、0.13、0.14、0.18、0.21、0.19。6 個時期的NDVI 空間分布格局總體一致，NDVI 高值主要分布在東南部，靠近策勒縣綠洲中心（圖2），低值主要分布在西、西北部的塔克拉瑪干沙漠邊緣。在1993—2008 年期間，其NDVI 高值范圍有一定擴大，但不明顯。相反，自2008 年以后，NDVI 高值范圍在空間分布上明顯擴大，特別是在2011 年之后，緊鄰策勒綠洲邊緣的NDVI 高值擴大范圍愈加明顯。NDVI 高值范圍的空間變化表明策勒綠洲-沙漠過渡帶的植被覆蓋度有所恢復(fù)且得到一定提高。由于影像選取時相正值植被生長期，緊靠策勒綠洲的植被覆蓋度相對較高，策勒河周邊具有植被生長的良好水文條件，因此其植被覆蓋在逐年增加。同時，策勒綠洲周圍有大面積防護林分布，因此研究區(qū)植被覆蓋逐漸形成以策勒綠洲為中心，由內(nèi)向外展開的空間分布格局。

圖2 策勒綠洲-沙漠過渡帶的歸一化植被指數(shù)(NDVI)Fig.2 Normalized difference vegetation index of Cele oasis-desert ecotone(NDVI)

3.2 植被覆蓋度的時空變化

3.2.1 植被覆蓋度總體特征 策勒綠洲-沙漠過渡帶的植被覆蓋度在1993—2017 年間的多年平均植被覆蓋度為0.23，其中1993 年、1998 年、2008 年、2011 年、2014 年、2017 年6 期的植被覆蓋度依次為0.20、0.18、0.19、0.23、0.27、0.28，植被覆蓋度總體在不斷增加，但整體以低、中等植被覆蓋為主（圖3）。1993年和1998年兩期的植被覆蓋度變化較小，僅極低植被覆蓋區(qū)有一定減少，2008年在靠近綠洲邊緣的地方，植被覆蓋度成塊狀顯著增加，中部有小部分減少，整體變化不明顯。而自2011 年后，過渡帶整體植被覆蓋度明顯提高，極低植被覆蓋區(qū)范圍逐漸減小，植被覆蓋度從策勒綠洲中心向外圍沙漠地區(qū)呈由高到低的空間分布格局。

圖3 策勒綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋度空間分布Fig.3 Spatial distribution of vegetation coverage in Cele oasis-desert ecotone

根據(jù)6期植被覆蓋度分級統(tǒng)計（表1），中等覆蓋區(qū)為策勒綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋面積最大的等級，占研究區(qū)總面積的30.75%，其次依次為低、較高、高覆蓋區(qū)，分別占研究區(qū)總面積的21.48%、20.39%、20.12%，極低覆蓋區(qū)所占面積較小，僅占總面積的7.26%。在1993—1998 年期間，該區(qū)低、中等和高植被覆蓋區(qū)面積分別增加了3.06 km2、0.85 km2、0.07 km2，極低覆蓋區(qū)和較高覆蓋區(qū)分別減少了3.1 km2與0.88 km2，植被覆蓋整體有一定增加。在1998—2008 年期間，植被覆蓋度整體為減小趨勢，其中極低覆蓋和低覆蓋區(qū)分別增加了0.85 km2與1.06 km2，中等、高、較高覆蓋區(qū)分別減少了1.67 km2、0.14 km2、0.1 km2。在2008—2011年期間，極低和較高覆蓋區(qū)分別增加了2.06 km2與0.19 km2，低覆蓋區(qū)減少了1.45 km2，2011—2014年期間，極低覆蓋區(qū)減少了2.2 km2，低、中等覆蓋區(qū)分別增加了1.7 km2、0.82 km2，其余覆蓋區(qū)變化不明顯。在2014—2017年期間，極低、較高、高植被覆蓋區(qū)分別增加了1.65 km2、0.12 km2、0.19 km2，其余等級覆蓋區(qū)增減不明顯。因此，研究區(qū)的植被覆蓋變化波動較大，極低覆蓋區(qū)不穩(wěn)定，低植被覆蓋區(qū)面積呈明顯擴張態(tài)勢，中等植被覆蓋區(qū)面積前期雖有一定的增加，但整體為減少趨勢，較高植被覆蓋區(qū)不斷減少，高植被覆蓋區(qū)變化不明顯。

表1 各等級植被覆蓋度面積及所占百分比Tab.1 Area and percentage of vegetation coverage of each grade

3.2.2 植被覆蓋度變化分級特征 將6期的FVC時空變化數(shù)據(jù)，按照變化程度劃分為5個等級，表2為等級劃分標準和各等級面積占比，植被覆蓋度變化等級空間分布情況如圖4 所示。1993—1998 年、1998—2008 年、2008—2011 年、2011—2014 年、2014—2017年、1993—2017年植被覆蓋變化情況均以基本不變等級為主，所占面積較大（表2），分別占總 面 積 的60.73% 、59.70% 、68.61% 、62.27% 、63.72%、46.97%。輕微變差、輕微變好等級所占面積差異較小，明顯變差與明顯變好等級所占面積均較小。在整個研究時段內(nèi)，研究區(qū)各等級植被覆蓋變化所占面積由大到小為：基本不變、輕微變差、輕微變好、明顯變好，明顯變差，平均分別為60.33 km2、19.73 km2、15.00 km2、2.87 km2、1.70 km2。植被覆蓋明顯變好地區(qū)主要集中在綠洲-沙漠過渡帶中部和東南部以及策勒河流域周邊，呈斑塊狀分布，其余4種變化等級的植被覆蓋在空間分布上較分散（圖4）。

表2 FVC變化等級值域、面積及所占比例Tab.2 Range,area and proportion of FVC grade change

圖4 FVC變化等級Fig.4 The grade of FVC change

3.3 植被變化驅(qū)動因素分析

3.3.1 氣候變化與人類活動的趨勢分析 從氣象因素的變化來看，在1993—2017年間策勒年平均氣溫整體呈波動上升趨勢，降水量和大氣相對濕度變化趨勢整體趨于一致，波動起伏均較大（圖5a）。從人類活動上分析，在1993—2017年間策勒人口數(shù)量和耕地面積均呈顯著上升趨勢，在2007年前耕地面積較少且波動較大，而2007 年后耕地面積急劇增加，從16790 hm2增長到25500 hm2，之后仍呈緩慢增長趨勢（圖5b），人口數(shù)量在近25 a間呈近似線性增長趨勢，每10 a 增加近2×104人口。策勒綠洲在1998—2015 年間的人工造林和防護林面積呈急劇增加趨勢，且在2007 年以后，其增加趨勢更為明顯（圖5c），年牲畜存欄數(shù)量呈緩慢增長趨勢，但變化波動較大（圖5d）?？梢姡S著人口數(shù)量的增長，耕地面積也在不斷增加，而隨著耕地面積的增加，為阻擋風(fēng)沙侵蝕，防護林、人工造林面積也相應(yīng)有所增加。

圖5 氣象和人類活動要素的變化趨勢Fig.5 The changing trend of meteorology and elements of human activity

3.3.2 因子指標選取與主成分分析 將標準化后的數(shù)據(jù)進行主成分分析，得到影響因子的相關(guān)系數(shù)矩陣（表3），選取的影響因子指標間的相關(guān)系數(shù)多數(shù)大于0.3，表明各因子間存在一定的相關(guān)性，適合進行主成分分析［34］。

表3 評價指標的相關(guān)系數(shù)矩陣Tab.3 Correlation matrix of the evaluation index

在解決實際問題中，通常選取累積方差貢獻率在80%以上的主成分代替原來的單個變量進行分析，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)降維的目的，結(jié)合利用特征值大于1的原則［35-36］。本文選取前3個主成分對影響策勒綠洲-沙漠過渡帶植被變化的因素進行分析，各主成分的特征值、方差貢獻率、累計貢獻率如表4所示，并將各因素對于原始指標的載荷情況統(tǒng)計如表5所示。

表4 指標特征值與貢獻率Tab.4 The index characteristic value and contribution rate

表5 主成分載荷矩陣Tab.5 Loading matrix of principal component

表5的主成分因子載荷表明，造林面積、耕地面積、人口數(shù)量、防護林面積在第一主成分中占有較高權(quán)重，分別占0.850、0.810、0.853、0.779，大氣相對濕度、降水量和牲畜存欄數(shù)在第二主成分中所占權(quán)重較大，分別占0.845、0.753、-0.608，占第三主成分權(quán)重較大的為氣溫，為0.883。綜合分析表明，人類活動是影響策勒綠洲-沙漠過渡帶植被變化的最主要因素，其次為氣候因素，降水和大氣相對濕度對其植被變化的驅(qū)動作用大于氣溫，可見，該地植被對氣溫的敏感度低于大氣相對濕度和降水。

4 討論

在1993—2017 年的整個研究時期，綠洲-沙漠過渡帶的植被覆蓋整體呈增加趨勢，綠洲邊緣的植被覆蓋雖然整體在不斷增加，但也存在條帶狀的減少現(xiàn)象，植被覆蓋度在空間上呈以綠洲為中心向外圍沙漠地區(qū)由高到低延伸的空間分布格局，過渡帶位置逐漸向沙漠地區(qū)移動且范圍逐漸縮小。這與毛東雷［37］研究結(jié)論具有相似之處，即過渡帶植被蓋度和種類數(shù)量自沙漠前沿至綠洲方向總體呈增加趨勢，局部小空間內(nèi)有零星分布，主要原因為綠洲邊緣帶農(nóng)田的開墾，導(dǎo)致天然植被減少。策勒西北緣綠洲-沙漠過渡帶位于西北風(fēng)向的下方區(qū)域［24］，風(fēng)沙危害嚴重，風(fēng)沙流對植被的沙割、沙埋作用嚴重破壞植被生長［38］，破壞程度沿主風(fēng)向從沙漠向綠洲逐漸降低。此外，隨著人口數(shù)量增加、耕地擴張與防護林建設(shè)，綠洲內(nèi)植被蓋度明顯增加并不斷向沙漠地區(qū)延伸，過渡帶植被在局部空間內(nèi)存在斑塊狀分布，這可能是由局部地形及土壤養(yǎng)分造成。

綠洲-沙漠過渡帶高NDVI 主要分布在其東南部靠近策勒綠洲處，而低值主要分布在西與西北部的塔克拉瑪干沙漠邊緣，自2011年后，高NDVI分布范圍明顯擴大。植被覆蓋度變化與植被NDVI變化趨勢一致，從策勒綠洲中心向外圍沙漠地區(qū)呈由高到低的空間分布格局，高植被覆蓋區(qū)范圍擴大且較分散，極低植被覆蓋范圍逐漸減少。自20 世紀90年代中后期起，當(dāng)?shù)亻_始進行防風(fēng)固沙工程和大量防護林網(wǎng)體系的建設(shè)，而綠洲-沙漠過渡帶作為綠洲邊緣重要的生態(tài)屏障，對其植被環(huán)境的改善至關(guān)重要，尤其自2012 年以來，過渡帶西北方向開展了造林治沙工作，使其植被覆蓋度顯著提高。

從氣候因素上來看，研究區(qū)內(nèi)植被對降水量和大氣相對濕度的敏感度強于氣溫，這與李震等［39］研究結(jié)論基本一致。雖然也有學(xué)者指出植被對氣溫的響應(yīng)程度大于降水［40-41］，但有研究表明策勒綠洲在近幾十年來氣溫逐年上升，最高氣溫沒有顯著變化，而降水卻逐漸增加且存在異常年份［42］。本文分析得出，策勒年平均氣溫在1993—2017年間總體呈上升趨勢，降水量和大氣相對濕度變化趨勢基本一致，呈波動增加趨勢。氣溫上升雖然能提高植被生長所需的熱量，但同時也會加快蒸發(fā)，進而影響植被生長。因此相比于氣溫，植被對降水量和大氣相對濕度的增加及異常變動更為敏感。

常年極端干旱的氣候條件及豐富的沙塵源環(huán)境，使區(qū)域內(nèi)植被生長條件較為惡劣，毗鄰沙漠的綠洲邊緣過渡帶的植被覆蓋度更低。在年際間，過渡帶降水、氣溫及植被覆蓋變化較小，而在年內(nèi)變化較為明顯［8］，所以在年際時間尺度上，區(qū)域內(nèi)人口增長、耕地及防護林面積的增加等人類活動因素對植被覆蓋變化的影響較氣候因素顯著［43-44］。區(qū)域內(nèi)的牲畜存欄數(shù)量在一定程度上可間接反映當(dāng)?shù)厣蠓拍翆^渡帶植被的影響，根據(jù)主成分分析表明，牲畜存欄數(shù)量與植被覆蓋度之間存在一定的負相關(guān)性，但在牲畜存欄數(shù)量對植被覆蓋變化驅(qū)動因素的主成分分析中，其載荷在第二主成分中所占權(quán)重相對較小，表明在主成分分析篩選主要因子中，其影響作用較小，這與過渡帶近十幾年來圍欄禁止放牧與樵柴的政策有關(guān)［45］。此外，隨著綠洲擴張與農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展，綠洲渠系的襯砌率提高，減少了地下水的滲漏，從而導(dǎo)致過渡帶一些靠地下水維系的荒漠植被出現(xiàn)了衰退現(xiàn)象［37］。當(dāng)?shù)卣叩囊龑?dǎo)對其植被覆蓋變化也起到重要調(diào)節(jié)作用，如早期區(qū)域內(nèi)人口的快速增長與水資源的不合理利用、毀林開荒、過度砍伐等一系列的社會因素使區(qū)域內(nèi)植被破壞嚴重，風(fēng)沙侵襲明顯［28］，而隨著當(dāng)?shù)卣腿藗儗Ψ里L(fēng)治沙重視程度的增加及“三北”防護林體系的建設(shè)、封沙育草、恢復(fù)天然植被等措施的實施，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到明顯改善，植被蓋度增加，這與岳勝如等［46］研究觀點基本一致。此外，植被覆蓋變化除受氣候和人類活動的影響，地下水、地形、土壤濕度、溫度及養(yǎng)分等因素也直接影響植被變化。因此，在后續(xù)的研究中需要結(jié)合多種數(shù)據(jù)與定量分析方法驗證其氣候與人類活動因素對綠洲-過渡帶的影響及貢獻率。

5 結(jié)論

本文以策勒綠洲-沙漠過渡帶為例，獲取1993—2017 年較高分辨率的Landsat 遙感影像數(shù)據(jù)并結(jié)合氣象與社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)，采用歸一化植被指數(shù)（NDVI）、像元二分模型和主成分分析方法，探討了小尺度區(qū)域長時間序列的植被變化及其驅(qū)動因素。

（1）綠洲-沙漠過渡帶植被覆蓋時空變化波動較大，植被覆蓋度明顯增加且自東南向西北方向呈逐漸擴張的趨勢。從時間變化上來看，策勒綠洲-沙漠過渡帶的植被覆蓋度逐年增加，多年NDVI 平均值為0.16，多年平均FVC 為0.23。從空間變化上來看，研究區(qū)高NDVI主要分布在策勒綠洲-沙漠過渡帶的東南部，低NDVI 主要分布在西、西北部，緊鄰塔克拉瑪干沙漠，植被覆蓋度自綠洲向過渡帶及外圍不斷擴張。

（2）在1993—2017 年間，過渡帶植被整體以低、中等植被覆蓋為主，極低覆蓋區(qū)植被變化顯著，低植被覆蓋區(qū)面積呈擴張趨勢，中等、較高植被覆蓋區(qū)呈減少趨勢，高植被覆蓋區(qū)面積變化波動較小。據(jù)6 期的植被覆蓋度分級統(tǒng)計可知，研究區(qū)植被覆蓋度整體偏低，中等植被覆蓋度占研究區(qū)總面積之比最大，為30.73%，其次依次為低、較高、高和極低植被覆蓋度，分別占研究區(qū)總面積的21.48%、20.39%、20.12%、7.26%。

（3）1993—1998 年、1998—2008 年、2008—2011 年、2011—2014 年、2014—2017 年這6 期的植被覆蓋變化以基本不變類型為主，分別占研究區(qū)總面積的60.73%、59.70%、68.61%、62.27%、63.72%。不同等級植被覆蓋度在年際間的增減變化主要以基本不變等級為主，輕微變差、輕微變好等級所占面積差異較小，明顯變差與明顯變好等級所占面積均較小。

（4）人類活動是影響研究區(qū)植被變化的主導(dǎo)因素，其次為氣候因素。人工造林面積、耕地面積、人口數(shù)量、防護林面積在第一主成分中的占比較大，分別占0.850、0.810、0.853、0.779，而大氣相對濕度、降水量和牲畜存欄數(shù)在第二主成分中的占比較大，分別占0.845、0.753、-0.608，第三主成分中占比較大的為氣溫，占0.883。