馬 玥，王錄倉①，趙瑞東，常 飛

(1.西北師范大學地理與環(huán)境科學學院，甘肅 蘭州 730070；2.新疆大學資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046；3.深圳大學建筑與城市規(guī)劃學院，廣東 深圳 518000)

在全球氣候變化和人類活動日益加劇的大背景下，地球植被的動態(tài)變化成為各領域關注的熱點之一[1]。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要部分，植被系統(tǒng)因其變化與地形地貌、土壤、氣候等相適應而成為評估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的重要指標[2]。植被覆蓋度(fractional vegetation coverage，F(xiàn)CV)能夠用于很好地監(jiān)測地面植被的生長情況[3]，研究相關動態(tài)變化及影響因素對于定量分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律和開展生態(tài)系統(tǒng)評價具有重要意義[4]。

目前，國內(nèi)外關于植被覆蓋的研究數(shù)據(jù)多以遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)為主，歷經(jīng)了LANDSAT—AVHRR—SPOT—MODIS的不斷轉變。就植被大范圍監(jiān)測研究而言，主要廣泛使用的是歸一化差值植被指數(shù)(normalization difference vegetation index，NDVI)和增強植被指數(shù)(enhanced vegetation index，EVI)等遙感植被指數(shù)[5]，其中，EVI指數(shù)是在NDVI指數(shù)基礎上改進了其算法和合成方法，很好地克服NDVI存在的易飽和等問題[6]，可用于植被生長環(huán)境監(jiān)測、植被覆蓋變化研究等方面。當前，國內(nèi)外關于植被覆蓋研究已取得較多成果，如EVRENDILEK等[7]根據(jù)NDVI和EVI數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了植被覆蓋的差異；QIU等[8]研究表明EVI數(shù)據(jù)能同時反映高植被覆蓋區(qū)植被覆蓋情況和區(qū)分高低植被覆蓋區(qū)。在人類活動日益加劇、全球氣候發(fā)生變化的情況下，甘南藏族自治州(簡稱甘南州)也出現(xiàn)草地退化、荒漠化和沙化等現(xiàn)象[9]，這引起了各界學者的關注與研究。馬琳雅[10]建立了生長季植被覆蓋反演模型，分析了2000—2011年甘南地區(qū)植被覆蓋與物候期的時空變化特征；蔡棟[11]評估了甘南草地生態(tài)系統(tǒng)的風險?？傮w來看，目前的大部分研究主要以MODIS EVI數(shù)據(jù)為支撐，多采用規(guī)避誤差能力較弱的一元線性回歸趨勢分析法來研究植被覆蓋度[12]，且將影響因素歸咎于自然因素(尤其是氣候因素)，雖然張卓等[13]認為人類活動也是制約甘南州植被增長的關鍵因素，但并沒有針對對植被覆蓋變化有明顯作用的人類活動因素進行說明。

甘南州地處青藏高原東北邊緣與黃土高原、秦巴山地的過渡區(qū)，氣候類型多樣，地貌復雜多變，地貌類型與水文、土壤、氣候、生物等具有密切關系，并且在不同尺度上影響氣候、植被等自然要素的空間格局和分異規(guī)律[14]。由于地貌類型的不同，甘南州不同區(qū)域地表植被覆蓋度與生態(tài)環(huán)境差異十分明顯。因此，以甘南州植被主要生長期6—8月MODIS EVI數(shù)據(jù)為支撐，應用核密度分析、像元二分模型、Theil-Sen Median趨勢法和Mann-Kendall檢驗等方法，分析了2000—2018年甘南州不同地貌植被覆蓋時空變化及其影響因素，旨在為甘南州生態(tài)環(huán)境演變和影響機制研究提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

甘南州位于甘肅省西南部，地處青藏高原東北邊緣、中國地勢第一級階梯向第二級階梯的過渡地帶[15]，地勢西北高東南低，地形復雜多變，海拔高度分布在1 100～4 900 m之間，大部分地區(qū)在3 000 m以上，主要植被類型有高寒草甸、高寒灌叢草甸和山地森林等。根據(jù)甘南州地形地貌及植被特點，將其劃分為西北部山原區(qū)(Ⅰ)、東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)和南部岷迭山谷區(qū)(Ⅲ)3類地貌類型區(qū)(圖1)。其中，東部山地丘陵區(qū)面積最大，約占42%，范圍包括合作市、臨潭縣和卓尼縣全境及碌曲縣、夏河縣部分區(qū)域，其地處甘南高原與黃土高原的過渡地帶，氣候高寒陰濕，農(nóng)林牧兼營；西北部山原區(qū)面積約占37%，為廣闊的草甸草原，地域包括瑪曲縣全境、碌曲縣大部及夏河縣部分地區(qū)，主要分界在郎木寺(碌曲)—瑪艾鎮(zhèn)(碌曲)—甘加鎮(zhèn)(夏河)以西，平均海拔在3 300 m以上，是甘肅省主要牧區(qū)；南部岷迭山谷區(qū)面積最小，約占21%，是以岷迭山系與白龍江流域構成區(qū)域為主，包括迭部縣、舟曲縣全境，地形切割劇烈、坡陡壁峭、溝谷幽深，是甘肅省重要林區(qū)之一[16]。

圖1 研究區(qū)概況

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

MOD13Q1數(shù)據(jù)為美國國家航空航天局(NASA)最新發(fā)布的第6版MODIS陸地三級標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品，空間分辨率為250 m，數(shù)據(jù)可通過NASA對地觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享平臺(https:∥modis.gsfc.nasa.gov/about/)下載。首先對MOD13Q1數(shù)據(jù)進行預處理[17](利用MODIS重投影工具從MOD13Q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品中提取所有EVI波段，再根據(jù)研究區(qū)行政區(qū)劃對EVI波段進行重采樣、鑲嵌、投影及格式轉換等)，然后提取甘南州2000—2018年盛草時期每年6—8月EVI數(shù)據(jù)。以MODIS LST產(chǎn)品中獲取的MOD11A2數(shù)據(jù)為基礎，通過拼接、投影轉換和裁剪等操作后，提取甘南州2000—2018年每年6—8月地表溫度(LST)數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http:∥www.gscloud.cn/)，空間分辨率為90 m。降水數(shù)據(jù)來源于CHIRPS(Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station Data)全球范圍降雨數(shù)據(jù)集提供的降水數(shù)據(jù)(https:∥www.chc.ucsb.edu/data/chirps)，該數(shù)據(jù)融合了衛(wèi)星降水與地面氣象站降水數(shù)據(jù)，可以提供衛(wèi)星網(wǎng)格點降水用于趨勢分析等，選取2000—2018年每年4—8月降水量平均值。人口、農(nóng)作物播種面積、牲畜等數(shù)據(jù)來源于2000—2018年甘南州統(tǒng)計年鑒。

2.2 研究方法

2.2.1核密度分析

核密度分析是用于計算要素在其周圍鄰域中密度的工具，是以點要素計算每單位面積的量值，并將各個點或折線擬合為平滑錐狀表面的分析方法[18]，可利用核密度曲線對EVI動態(tài)變化過程進行分析，計算公式為

(1)

式(1)中，F(xiàn)(x)為研究區(qū)域內(nèi)EVI分布的核密度估計值；k為核函數(shù)；i為研究區(qū)域內(nèi)各個地區(qū)；h為核密度函數(shù)的搜索半徑；n為EVI數(shù)量總數(shù)；x-xi為點樣本x到樣本xi處距離。

2.2.2像元二分模型

植被覆蓋度(FCV，VFC)是用于衡量一個區(qū)域地表植被覆蓋情況的重要指標，與EVI有較強的正相關關系，EVI數(shù)據(jù)可以通過像元二分模型計算植被覆蓋度。像元二分模型是假設遙感傳感器觀測到的一個圖像光譜信息(EVI)是由植被光譜信息(IEV,veg)和非植被光譜信息(IEV,soil)兩部分經(jīng)一元線性加權合成，而其中各部分權重是各自面積在像元中所占比率，如植被覆蓋度可以看作是植被權重。植被覆蓋度計算公式[19-20]為

(2)

式(2)中，IEV,i為該時期某像元EVI值；IEV,veg值包含植被的類型和結構等信息；IEV,soil值包含土壤等的類型、顏色和濕度等非植被信息。

2.2.3Theil-Sen Median趨勢分析

Theil-Sen Median趨勢分析是用于模擬每個柵格數(shù)據(jù)的變化趨勢，客觀地反映一段時間序列下植被演化趨勢的方法，其優(yōu)點表現(xiàn)在穩(wěn)定、不要求原樣本服從一定分布、不受異常值干擾、規(guī)避數(shù)據(jù)誤差的能力較強方面[21]。Theil-Sen Median趨勢分析方法用于計算n(n-1)/2個數(shù)據(jù)組合的斜率的中位數(shù)(SEVI)，計算公式為

(3)

式(3)中，IEV,j和IEV,i分別為像元j年和i年EVI值。當SEVI>0時，表示研究期內(nèi)EVI呈增長趨勢；當SEVI<0時，表示呈退化趨勢。

2.2.4Mann-Kendall檢驗

Mann-Kendall是用于判斷趨勢顯著性的統(tǒng)計檢驗方法，其優(yōu)點為不受少數(shù)異常值干擾且原樣本無需服從一定分布[22]，計算公式如下：

設定{IEV,i} =i=2 000, 2 001, …, 2 018，定義Z統(tǒng)計量為

(4)

其中，

(5)

(6)

(7)

式(4)～(7)中，IEV,i和IEV,j分別為像元i年和j年EVI值；n為時間序列長度；sgn為符號函數(shù)；統(tǒng)計量Z的取值范圍為(-∞, +∞)。在給定顯著性水平α上，當|Z|>u1-α/2時(在給定顯著性水平上，在正態(tài)分布表中查得臨界值為u1-α/2)，表示研究序列在α水平上存在顯著變化[23]。

將Theil-Sen Median趨勢分析與Mann-Kendall檢驗相結合，是對顯著性水平檢驗的統(tǒng)計學理論基礎的科學闡述，它能有效地反映EVI時空變化特征和用于判斷植被覆蓋在時間序列下的數(shù)據(jù)趨勢。由于基本不存在SEVI嚴格等于0的區(qū)域，所以將-0.000 5≤SEVI≤0.000 5的區(qū)域劃分為穩(wěn)定區(qū)，將SEVI>0.000 5的區(qū)域劃分為改善區(qū)，將SEVI<-0.000 5的區(qū)域劃分為退化區(qū)。將Mann-Kendall檢驗在α=0.05置信水平上的顯著性結果劃分為顯著變化(Z>1.96或Z<-1.96)和不顯著變化(-1.96≤Z≤1.96)。將檢驗結果疊加后進行分級，從而將EVI變化趨勢劃分為明顯改善、輕微改善、基本穩(wěn)定、輕微退化和嚴重退化5種類型(表1)。

表1 研究區(qū)分級結果

2.2.5多元線性回歸模型

植被覆蓋度變化是自然和人為因素共同作用的結果，其基礎和關鍵性因素是氣候發(fā)生變化，影響植被生長和分布。而植物生長時的光合作用、呼吸作用和土壤有機碳的積累分解，都是通過溫度和降水來有效調(diào)控和影響的。同時，人類活動可以局部改變植被生長的立地條件，削弱植被生長對氣候的依賴性，從而影響植被覆蓋度變化的過程和格局[24]。多元線性回歸模型是僅考慮各個自變量和因變量是線性作用的條件下，研究一個因變量和多個自變量之間線性關系的模型。如果出現(xiàn)非線性的影響條件，模型則可以通過變量代換將非線性因素進行擬合后使用。多元線性回歸模型可用于分析不同地貌區(qū)EVI變化的影響因素。多元線性回歸模型一般如下表達：

yi=α+β1x1i+β2x2i+…+βkxki+ei。

(8)

式(8)中，yi為因變量；α為截距；β為偏回歸系數(shù)，表示在其他變量不變的情況下，第i個變量變化一個單位所引起的因變量變化值；ei為殘差。

3 結果與分析

3.1 甘南州不同地貌類型區(qū)EVI時間變化趨勢

3.1.1EVI時間變化趨勢

甘南州是典型的高寒地區(qū)，其草地植被多在5月開始返青，6—8月長勢迅速。因此，為研究甘南州植被覆蓋區(qū)域EVI隨時間變化的特點，選取各年6—8月EVI均值對當年植被覆蓋狀態(tài)進行分析(圖2)。

EVI為增強植被指數(shù)。

由圖2可知，2000—2018年甘南州草地生長季總EVI變化幅度不大，2000—2018年增長趨勢為0.001 a-1，EVI均值呈現(xiàn)先上升再下降后又上升的趨勢，表明植被整體生長狀況開始好轉。2000—2018年甘南州不同地貌類型區(qū)EVI呈現(xiàn)不同的變化趨勢，其中，西北部山原區(qū)EVI增長趨勢最低(0.000 8 a-1)，屬于小幅度增長；而東部山地丘陵區(qū)EVI增長趨勢最高，增長趨勢為0.001 1 a-1，近19 a EVI指數(shù)增長0.096 2；南部岷迭山谷區(qū)EVI增長趨勢為0.000 9 a-1，近19 a EVI指數(shù)增長0.078 5，整體上呈現(xiàn)較好的發(fā)展趨勢?？傮w來看，甘南州EVI指數(shù)在2015年出現(xiàn)下降趨勢，而西北部山原區(qū)2015年EVI指數(shù)下降幅度最大，這可能與瑪曲縣是整個甘南州植被覆蓋度較高的區(qū)域有關，其對全州EVI狀況有明顯影響，而2015年降水偏少，從而導致西北部山原區(qū)、東部山地丘陵區(qū)草地生物量均有所下降。

3.1.2EVI時間變化分析

利用核密度曲線對甘南州不同地貌類型區(qū)2000、2010和2018年EVI進行核密度分析，描述EVI動態(tài)變化過程，從而反映植被覆蓋度在2000、2010和2018年之間發(fā)生的變化(圖3)。由圖3可知，西北部山原區(qū)2000年EVI集中分布于0.45～0.63之間，2010年EVI集中分布于0.55～0.68之間，2018年EVI集中分布于0.50～0.72之間，其EVI的核密度曲線峰度隨時間推移呈下降變化，與2000年相比，2010年西北部山原區(qū)EVI曲線進一步向右移動，而較2010年“高聳式”分布逐漸向2018年“扁平式”分布演變。由圖3可知，2000年東部山地丘陵區(qū)EVI集中分布于0.35～0.62之間，2010年EVI集中分布于0.38～0.65之間，2018年EVI集中分布于0.45～0.75之間，丘陵區(qū)EVI曲線峰度進一步下降，其曲線逐漸向右移動，與2000年EVI峰度的“高聳式”相比，2010、2018年曲線峰度進一步下降。由此可見，西北部山原區(qū)和東部山地丘陵區(qū)植被覆蓋向高水平等級發(fā)展，該區(qū)域植被覆蓋度逐漸增加，且山原區(qū)植被覆蓋度略高于丘陵區(qū)植被覆蓋度。由圖3可知，2000年南部岷迭山谷區(qū)EVI集中分布于0.38～0.65之間，2010年EVI集中分布于0.40～0.62之間，2018年EVI集中分布于0.46～0.73之間，其EVI核密度概率曲線逐漸向右移動，其EVI概率曲線均呈現(xiàn)“扁平式”分布特征。可以看出，2010—2018年，南部岷迭山谷區(qū)曲線向右移動較為明顯，表明該區(qū)域在此期間植被覆蓋變化明顯，向高水平等級發(fā)展，但其“扁平式”特征明顯，則表明該區(qū)域植被覆蓋呈高低相間分布。總的來說，從各年份EVI曲線峰值可以看出，3個地貌區(qū)EVI呈現(xiàn)明顯向右移動的趨勢，其植被覆蓋情況呈現(xiàn)改善趨勢。其中，南部岷迭山谷區(qū)EVI區(qū)間跨度較大，植被變化趨勢較明顯，而西北部山原區(qū)和東部山地丘陵區(qū)EVI區(qū)間跨度基本保持不變，且東部山地丘陵區(qū)EVI核密度曲線峰度進一步下降，概率曲線整體上呈向右移動趨勢，進一步表明該區(qū)域植被覆蓋改善較為緩慢或基本穩(wěn)定不變。

圖3 2000、2010和2018年甘南州不同地貌區(qū)增強植被指數(shù)(EVI)演變趨勢

3.2 甘南州不同地貌區(qū)植被覆蓋空間變化趨勢

3.2.1植被覆蓋類型轉換的空間分異

通過像元二分模型計算植被覆蓋度(FCV)，并對研究區(qū)植被覆蓋度進行等級劃分，以分析植被的整體生長空間分異情況。在參考相關研究的基礎上，將植被覆蓋度劃分為低覆蓋度(0～20%)、較低覆蓋度(>20%～40%)、中等覆蓋度(>40%～60%)、較高覆蓋度(>60%～80%)和高覆蓋度(80%～100%)5個等級[25]。由圖4可知，甘南州不同植被覆蓋度類型南北差異明顯，從西南部向東北部植被覆蓋度逐漸遞減，近19 a平均植被覆蓋度為57.02%。西北部山原區(qū)(Ⅰ)植被覆蓋類型主要為高寒草甸草地，植被生長狀況良好，以較高覆蓋度類型為主，平均植被覆蓋度為61.01%；東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)為半農(nóng)半牧區(qū)，該區(qū)域南部主要為牧草地，中北部主要為大夏河、洮河兩岸的河谷耕地，植被覆蓋度從南向北呈現(xiàn)逐漸增加趨勢，以中等覆蓋度類型為主，該區(qū)域平均植被覆蓋度為55.33%；在南部岷迭山谷區(qū)(Ⅲ)，不同區(qū)域植被覆蓋類型存在較大差異，其中，在白龍江河谷間的耕地以較低覆蓋度類型為主，而兩側山地以林地為主(陽坡為灌木叢，陰坡為森林)，以較高覆蓋度類型為主，該區(qū)域平均植被覆蓋度為53.37%。

圖4 2000、2010和2018年甘南州不同地貌區(qū)植被覆蓋度類型空間格局

對于2000和2018年兩期甘南州FCV遙感圖，利用ArcGIS軟件計算得到2000—2018年植被覆蓋類型轉移矩陣(表2和圖5)。由表2可知，近19 a間甘南州植被覆蓋類型發(fā)生轉移變化的總面積為17 400.18 km2，其中，2000—2018年高覆蓋類型轉入面積中占比最大的為較高覆蓋類型(面積為601.88 km2)，其次為中等覆蓋類型(589.71 km2)，這兩者分別占總轉換變化量的比例為3.46%和3.39%，這兩種覆蓋類型改變最主要的區(qū)域為西北部山原區(qū)(Ⅰ)和東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)，表明研究期間高覆蓋類型區(qū)主要是由較高覆蓋類型與中等覆蓋類型轉變而來；2000—2018年較高覆蓋類型轉入面積中占比主要是中等覆蓋類型(12 849.05 km2)，這類變化區(qū)域主要分布在西北部山原區(qū)(Ⅰ)和東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)，占總轉出量的73.84%；2000—2018年中等覆蓋類型轉入面積中占比最大的是較低覆蓋類型(1 847.37 km2)，這類變化區(qū)域主要分布于東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)的大夏河和洮河兩岸地區(qū)，以及南部岷迭山谷區(qū)(Ⅲ)白龍江兩岸，其次為較高覆蓋類型(786.27 km2)，這類變化類型主要分布于西北部山原區(qū)(Ⅰ)，兩者各自占總轉出量的比例為10.62%和4.52%；2000—2018年較低覆蓋類型轉入面積中占比最大的是中等覆蓋類型(270.37 km2)，這類變化類型主要分布于西北部山原區(qū)(Ⅰ)，占總轉出量的比例為1.55%；低覆蓋類型近19 a間發(fā)生的覆蓋類型轉換量較低。

表2 2000—2018年不同地貌區(qū)植被覆蓋類型相互轉換面積統(tǒng)計

圖5 2000—2018年甘南州主要植被覆蓋類型轉換

3.2.2植被覆蓋空間變化的發(fā)展趨勢

基于趨勢分析方法，逐像元分析研究區(qū)2000—2018年植被覆蓋度的空間變化趨勢。將SEVI和Z值結果依據(jù)表1進行分級分類，得到甘南州2000—2018年植被覆蓋變化分布(圖6)。2000—2018年甘南州植被覆蓋改善區(qū)面積約占54%(指占全州總面積，下同)，退化區(qū)面積約占37%，基本穩(wěn)定區(qū)面積約占9%。改善區(qū)中明顯改善區(qū)面積占3.9%，輕微改善區(qū)面積占50.1%；退化區(qū)中嚴重退化區(qū)面積約占2.22%，輕微退化區(qū)面積約占34.78%。

圖6 2000—2018年甘南州不同地貌類型區(qū)植被覆蓋變化趨勢

由此可見，甘南州盛草期絕大部分區(qū)域植被覆蓋度較高且隨時間推移而得到明顯改善。植被覆蓋改善和退化區(qū)域在空間分布上具有異質性(指生態(tài)和格局在空間分布的不均勻性與復雜性)，由南向北植被覆蓋從退化逐漸轉變?yōu)楦纳?。退化區(qū)主要集中分布在西北部山原區(qū)的瑪曲以及南部岷迭山谷區(qū)的迭部、舟曲西部等地；穩(wěn)定不變區(qū)和改善區(qū)主要分布在東部山地丘陵區(qū)的合作、夏河和臨潭等地。甘南州草地植被類型豐富、蓋度高，是天然放牧業(yè)的物質基礎。自2013年起，甘南州90%以上的草地出現(xiàn)“三化”，特別是西北部山原區(qū)的瑪曲、碌曲和夏河最嚴重，其中，瑪曲縣境內(nèi)出現(xiàn)大約30處大型沙化點，夏河和碌曲的超載放牧和生態(tài)破壞使得草地鹽漬化現(xiàn)象逐漸加重[26]。盡管退牧、休牧和輪牧政策實施后，草原恢復取得一定效果[27]，但長期的超載放牧使得草地生態(tài)系統(tǒng)很難在短時間內(nèi)完全恢復[28]。

3.3 不同地貌類型區(qū)植被覆蓋的影響因素

結合甘南州實際，運用多元線性回歸模型分析不同地貌類型區(qū)植被覆蓋變化的影響因素。以各鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基礎單位，將3個地貌類型區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行統(tǒng)計劃分，建立地貌區(qū)單元后選取平均增強植被指數(shù)(EVI_mean)作為因變量，自變量選取人口密度(PopDensity，反映人口壓力)、農(nóng)作物播種面積占比(NZW_BL，反映人類強度和對高寒牧區(qū)天然植被的改造力度)、牲畜單位密度(SCdensity，反映草場實際壓力和牲畜平衡關系)、平均地表溫度(LST_mean)、6—8月平均降水量(perc_mean)、平均坡度(slop_mean)和平均地表粗糙度(rug_mean)等因素，用于刻畫植被生成的立地條件與植被覆蓋的影響因素。

由表3可知，由于自然環(huán)境的差異和人類活動強度的不同，這些因素對甘南州不同地貌區(qū)增強植被指數(shù)(EVI)的影響程度有明顯區(qū)別。首先，就植被退化較集中的西北部山原區(qū)(Ⅰ)來說，牲畜單位密度和溫度是主要影響因素，兩者均與EVI呈現(xiàn)負相關關系，影響的回歸系數(shù)(即Beta系數(shù))分別為-1.051 和-0.863，其可能原因是該地區(qū)植被以草地覆蓋類植被為主，故地區(qū)放牧活動較多。對于植被退化較明顯的南部岷迭山谷區(qū)(Ⅲ)來說，其地形條件復雜，山高谷深且地形切割程度大，EVI的影響因素主要為降水、地表粗糙度、牲畜單位密度，3者均與植被EVI呈負向關系，以自然因素影響為主，如地形變化越大的區(qū)域，其植被EVI水平就越低[29]?？梢钥闯鰧τ谥脖煌嘶械膮^(qū)域，自然與人文因素均有明顯影響。

表3 甘南州不同地貌類型區(qū)增強植被指數(shù)(EVI)的多元回歸分析

相關研究表明，在甘南草原地區(qū)植被覆蓋變化與溫度變化、人類活動(尤其是放牧活動)有關，兩者均是影響該區(qū)植被EVI變化的重要因素[13]。在EVI變化相對穩(wěn)定和改善的東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)，降水、坡度等自然因子對該區(qū)域植被EVI變化影響較大，其中，降水正向影響植被EVI，其影響系數(shù)為0.321，而坡度對EVI具有負向影響，系數(shù)為-1.210，這可能與該區(qū)域氣候條件和地形條件有關。有研究表明，在甘南州東北部山區(qū)植被覆蓋變化與坡度有很大關系，特別是與坡向、坡度等地形因子有關，陽坡陰坡植被生長環(huán)境、條件均受影響[28]?？偟膩砜?，甘南州不同地貌區(qū)自然環(huán)境和人類活動強度均存在較大差異，這導致甘南州不同地貌區(qū)域植被覆蓋的影響因素差異十分明顯。

4 結論

基于MOD13Q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品中的MODIS EVI數(shù)據(jù)，研究了甘南州不同地貌類型區(qū)EVI時空變化趨勢和影響因素，得出如下主要結論：

(1)2000—2018年甘南州植被覆蓋EVI均值呈先上升再下降后又上升的趨勢，表明植被整體生長狀況開始好轉。就不同地貌類型區(qū)而言，西北部山原區(qū)EVI在研究期內(nèi)增長趨勢為0.000 8 a-1；東部山地丘陵區(qū)為0.001 1 a-1；南部岷迭山谷區(qū)增長趨勢為0.000 9 a-1，近19 a EVI指數(shù)整體上呈現(xiàn)較好的發(fā)展趨勢。

(2)甘南州植被覆蓋度(FCV)南北差異明顯，呈現(xiàn)由西南部向東北部逐漸遞減的趨勢，其中，西北部山原區(qū)(Ⅰ)植被以較高覆蓋度類型為主，平均植被覆蓋度為61.01%；東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)植被以中等覆蓋度類型為主，該區(qū)平均植被覆蓋度為55.33%；在南部岷迭山谷區(qū)(Ⅲ)植被呈現(xiàn)較低覆蓋度類型與較高覆蓋度類型的相間分布，該區(qū)平均植被覆蓋度為53.37%。

(3)甘南州植被覆蓋改善比例(約54%)高于植被退化比例(37%)，表明植被整體趨勢趨于好轉，整體穩(wěn)定性呈增加趨勢，也有部分地區(qū)出現(xiàn)退化現(xiàn)象且大多為輕微退化現(xiàn)象。植被覆蓋退化區(qū)主要集中分布在西北部山原區(qū)的瑪曲、碌曲及南部岷迭山谷區(qū)的迭部等地；植被覆蓋改善區(qū)主要分布在東部山地丘陵區(qū)。

(4)多元線性回歸分析結果表明，由于甘南州不同地貌區(qū)自然環(huán)境和人類活動強度均存在較大差異，從而導致自然環(huán)境因子和人類活動因子是影響西北部山原區(qū)(Ⅰ)植被EVI的主要因素，而自然環(huán)境因子是影響東部山地丘陵區(qū)(Ⅱ)、南部岷迭山谷區(qū)(Ⅲ)植被EVI的主要因素。