三江源區近30年植被生長動態變化特征分析

杜加強,賈爾恒·阿哈提,趙晨曦,房世峰,劉偉玲,陰俊齊,

袁新杰3,徐延達1,2,舒儉民1,2,何萍1,2*

(1.中國環境科學研究院, 北京 100012; 2.中國環境科學研究院環境基準與風險評估國家重點實驗室, 北京 100012; 3.新疆環境保護

科學研究院, 新疆 烏魯木齊 830011; 4.中國科學院地理科學與資源研究所資源與環境信息系統國家重點實驗室, 北京 100101)

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三江源區近30年植被生長動態變化特征分析

杜加強1,2,賈爾恒·阿哈提3,趙晨曦3,房世峰4,劉偉玲1,2,陰俊齊3,

袁新杰3,徐延達1,2,舒儉民1,2,何萍1,2*

(1.中國環境科學研究院, 北京 100012; 2.中國環境科學研究院環境基準與風險評估國家重點實驗室, 北京 100012; 3.新疆環境保護

科學研究院, 新疆 烏魯木齊 830011; 4.中國科學院地理科學與資源研究所資源與環境信息系統國家重點實驗室, 北京 100101)

摘要：三江源區為長江、黃河、瀾滄江提供了豐富的水資源，其地表植被狀況與我國水安全和生態安全密切相關。由于所使用的數據時間序列長度有限，以往研究缺乏近30年整體視角的連續時間序列研究，也很少分析多時段變化趨勢的持續性。為此，本文利用最新發布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g數據集，采用多個嵌套時間序列的分析方法，在多個空間尺度上，研究了近30年來三江源區各季節植被活動的變化趨勢和過程。研究表明,1)三江源區生長季和各季節NDVI在近30年均呈增強趨勢，春季植被變化具有明顯的階段性，1998年前后NDVI分別呈顯著增加、減少趨勢。2)生長季、春季和夏季NDVI的增加隨時段延長而趨緩，尤其是春季減緩迅速甚至停滯，而秋季植被活動持續增強。3)盡管區域尺度生長季、春季和夏季NDVI變化趨緩，但在像元尺度顯著變化的區域范圍卻多呈增加趨勢。4)不同植被類型顯著變化的季節、時段存在差異。針葉林和灌叢NDVI主要在春季前幾個時段增加顯著，荒漠、草甸的增加主要集中在春季、夏季前幾個時段。5)各季節NDVI在14個時段增加趨勢持續性的差異，引起各季節對生長季植被活動變化貢獻的變化。總的趨勢是，前幾個時段，春季NDVI變化較為劇烈，夏季NDVI的貢獻最大，而隨時段延長，逐漸過渡到秋季NDVI變化幅度、變化量最大，夏季次之。

關鍵詞：GIMMS NDVI3g；區域尺度；像元尺度；植被類型；季節；植被生長動態；三江源區

三江源地區地處青藏高原腹地，是長江、黃河、瀾滄江的發源地，是我國淡水資源的重要補給地，也是亞洲、北半球乃至全球氣候變化的敏感區和重要啟動區[1-2]。近年來，區域的氣候變化以波動中顯著增溫、降水量增加為主[1,3-4]，這些變化的幅度比周邊區域更為劇烈[5-6]，對生物圈產生了深遠影響。隨著社會經濟的發展，人類活動在逐漸增強[7]，冬蟲夏草采挖、濫墾亂伐、礦產資源開采[8]等不合理的人類活動破壞當地的草地生態系統。為此，2003年成立了國家級三江源自然保護區，總面積達15.23 km2，占三江源區總面積的42%；2005年，實施了《三江源生態保護與建設總體規劃》，投資75億元啟動了生態保護與生態建設工程。2011年11月，國務院批準實施《青海三江源國家生態保護綜合試驗區總體方案》，繼續鞏固和維護高原生態屏障功能[9]。研究氣候變化和人類活動的疊加作用下，三江源地區植被生長如何變化，對于合理開展區域草地生態保護與恢復建設，具有重要的現實指導意義。

為此，廣大學者開展了大量相關研究，但受限于數據時間序列長度以及研究方法上的差異，出現了研究結果不一致甚至截然相反的問題[2]。現有利用歸一化差分植被指數NDVI(NDVI是植被活動的有效表征指標之一)的研究主要存在以下兩點不足：一是缺乏30年視角的長時間序列研究，包含2006年之后的研究基本沒有分析2000年之前的植被狀況[2,8,10-12]；利用1982-2006年GIMMS NDVI數據集的研究又大多缺少2006年之后植被生長的評估[6,13-14]；二是研究多在單一時段，研究時段總體的線性趨勢并不能完全準確地描述植被生長變化的實際動態模式[15-17]。此外，關注植被活動變化趨勢持續性[18-19]的研究相對較少。植被生長是一個對外界環境、干擾不斷適應的動態平衡過程，植被活動強度具有地域性和相對性，需要從時間序列角度進行研究。長時間序列的NDVI數據是了解植被過去、監測現狀、迎接未來挑戰的強有力工具[20-21]。2014年，最新的AVHRR NDVI3g數據集發布[22]，并開展了數據質量檢查工作，結果顯示數據質量適合開展區域植被動態監測[23-24]。有關該數據集在三江源區的應用尚未見到報道。因此，本文采用1982-2012年的GIMMS NDVI3g數據集，分別在區域尺度、植被類型尺度、像元尺度，研究了三江源區生長季、春季、夏季、秋季植被活動在1982-1999年、1982-2000年、……、1982-2012年14個時段的變化特征，以期深入了解三江源區草地生態系統變化過程與特征。

1材料與方法

1.1研究區概況

三江源區地處青藏高原腹地、青海省南部，地理位置為北緯31°39′-36°12′，東經89°45′-102°23′，總面積為36.3萬km2。三江源區多年平均氣溫變化范圍在-5.6～3.8℃，其中最熱月7月平均氣溫為6.4～13.2℃，最冷月1月為-6.6～-13.8℃。年平均降水量262.2~772.8 mm，其中6-9月降水量約占全年降水量的75%，而夜雨量比例則達55%~66%。年蒸發量在730~1700 mm之間。日照百分率為50%~65%，年日照時數2300~2900 h，三江源區以山地地貌為主，地勢總體呈現西高東低的變化態勢，平均海拔約4500 m。高山草甸和高寒草原是三江源地區主要植被類型。土壤類型以高山草甸土為主，沼澤化草甸土也較為普遍，凍土層極為發育。

區域分布有我國面積最大的江河源區和海拔最高的天然濕地，生態系統水源涵養、氣候調節等服務功能十分重要。由于生態效應的開放性、共享性和外溢性，加上特殊的地理位置和豐富的自然資源，使三江源區成為我國青藏高原生態安全屏障的重要組成部分，關系到全國的生態安全和中華民族的長遠發展。由于自然條件嚴酷、氣候惡劣，三江源地區生態系統結構相對簡單，系統內物質、能量和信息流動緩慢，生態系統十分脆弱和敏感。

1.2數據來源與處理

GIMMS NDVI3g數據集來源于NASA戈達德航天中心，合成時段均為15 d，空間分辨率為0.083°×0.083°，時間跨度是1981-2012年。采用地理信息系統軟件，NDVI數據經過子集提取、圖像鑲嵌、裁剪數據格式轉換、投影轉換及質量檢驗等預處理過程，形成三江源區GIMMS NDVI3g數據集。采用最大值合成方法得到月尺度GIMMS NDVI數據，以進一步去除云的影響，并減少月內物候循環的影響[25]。參考相關研究[19-20,26-27]，采用1982-2012年多年生長季NDVI平均值0.1作為植被閾值，剔除NDVI值小于0.1的區域，排除非植被因素的影響。

1∶1000000矢量化植被類型圖來自中國植被類型圖[28]，將三江源區的植被主要分為針葉林、灌叢、荒漠、草原、草甸5大類。

1.3研究方法

為反映植被變化的年際和年內特征，采用生長季(4-10月)、春季(4-5月)、夏季(6-8月)和秋季(9-10月)NDVI合成值來表征植被生長，各季節分別為時段內月NDVI的平均值。在區域尺度和像元尺度對NDVI與年份進行最小二乘法回歸分析，得到回歸方程的斜率和Pearson相關系數，分別用來表示植被生長的變化率和變化趨勢。以NDVI變化率與多年平均的比值作為相對變化率[29]，反映相對于多年平均值的變化速率和變化強烈程度。以季節NDVI變化率與各季節月份個數的乘積計算NDVI變化總量，并以此反映各季節NDVI變化對生長季NDVI變化的貢獻。

為探討三江源地區植被變化的動態過程，分別在1982-1999年、1982-2000年、……、1982-2012年14個時間段上計算NDVI的變化趨勢。時段劃分主要是考慮到時段的總長度以及目前已有研究采用的時段狀況。顯著增加、顯著減少區域面積在14個時段的變化趨勢、強度，采用其與1999-2012年年份的Pearson相關系數、斜率來計算。根據顯著性檢驗結果，將變化趨勢分為如下3個等級：極顯著(P<0.01)；顯著(P<0.05)；不顯著(P>0.05)。

2結果與分析

2.1區域尺度

生長季、各季節NDVI在14個時段均呈明顯的波動增加趨勢(圖1)，但顯著增加的時段相對較少。生長季NDVI僅在前4個時段(1982-1999年、1982-2000年、1982-2001年、1982-2002年)、1982-2011年增加趨勢顯著；春季植被活動僅在第一個時段呈顯著增加，夏季植被活動僅在第二個時段顯著增加。春季植被活動的變化明顯分為兩個階段：1982-1998年顯著增加(R2=0.36,n=19)，1998-2012年顯著減小(R2=0.34,n=15)。5年滑動平均顯示，各季節NDVI均呈波動增加趨勢，其中，夏季波動幅度較大，生長季和秋季NDVI增加顯著(R2=0.18,R2=0.39,n=27)。

圖1　各季節和生長季區域平均NDVI變化趨勢Fig.1　Interannual variations of seasonal NDVI in the Three-River Headwater Region

圖2　生長季和季節NDVI在14個時段的變化率Fig.2　Variations of seasonal NDVI interannualslope during 14 periods實心代表趨勢顯著 Solid symbol for P<0.05.

生長季和夏季NDVI在14個時段的變化率呈先快速下降，而后在1982-2009年時段之后有所上升(圖2)，總體均呈隨時段長度延長極顯著減小趨勢(R2=0.70,R2=0.52,n=14)。春季植被活動則呈隨時段延長其NDVI變化率持續快速下降的趨勢(R2=0.94,n=14,P<0.01)，而秋季NDVI變化率在14個時段中則呈波動中顯著增加趨勢(R2=0.38,n=14)。

春季NDVI變化率(斜率)在1、5~8時段均為3個季節中最大的，2~4時段夏季NDVI變化率最大；1和5時段夏季NDVI變化率排名第二，2~4時段排名第二的為春季，6~8時段為秋季。9~14時段，秋季NDVI變化率最大，9~11時段其次為春季，11~14時段為夏季。相應地，在前8個時段，春季NDVI相對增加率均大于夏季和秋季，在隨后的3個時段中，秋季NDVI相對增加率超過夏季，成為3個季節中NDVI相對增加率最大的季節；在最后3個時段，春季NDVI相對增加率在3個季節中最小，而秋季依然最大。

生長季NDVI在14個時段相對增加率的最大、最小值分別發生在1982-1999年、1982-2009年(表1)。春季NDVI的相對增加率呈不斷降低趨勢，從1982-1999年的最大值持續減少到1982-2012年的最小值。夏季NDVI相對增加率最大、最小值分別發生在1982-2000年和1982-2008年。秋季NDVI的相對增加率基本呈逐漸增加趨勢，最大、最小值分別發生在1982-2010年和1982-2000年。前5個時段，在3個季節中，春季NDVI相對增加率最大，其次為夏季；6~11時段，春季NDVI相對增加率仍然最大，秋季則次之；12~14時段，秋季、夏季NDVI相對增加率排名前兩位。從3個季節的增加總量來看，前5個時段夏季最大，其次為春季；6~8時段，春季最大，其次為秋季；9~11時段秋季最大，春季次之；12~14時段夏季和秋季較大。

表1　生長季和各季節NDVI在14個時段的相對增加率和增加總量

2.2植被類型尺度

除針葉林秋季所有時段、草原和荒漠春季后幾個時段、草甸秋季前幾個時段NDVI呈減少趨勢外，其他植被類型在各季節和所有時段NDVI均呈增加趨勢。其中，針葉林在生長季、春季的前幾個時段NDVI增加趨勢顯著；灌叢僅在春季部分時段增加趨勢顯著；荒漠則僅在夏季前幾個時段顯著增加(表2)。與區域尺度的結果類似，隨時段延長，生長季和夏季NDVI的增加率僅在后幾個時段有所增大，在靠前的大部分時段呈隨時段延長而減小趨勢；春季多呈持續減小趨勢，而秋季則多呈顯著增大趨勢。

2.3像元尺度

NDVI變化趨勢的統計結果顯示(表3)，生長季、春季和夏季全部時段，秋季絕大多數時段，NDVI呈升高趨勢的區域均大于50%。除秋季前幾個時段之外，生長季和各季節NDVI顯著提高的區域面積總體上也遠大于顯著降低的區域。

除秋季NDVI與年份相關系數大于0的像元隨時段長度延長呈極顯著增加外(R2=0.56,n=14)，其他3個季節呈增加趨勢的像元均減少，春季減少趨勢達到了0.01的顯著性水平(R2=0.83,n=14)，夏季減少趨勢達到0.05的顯著性水平(R2=0.35,n=14)，生長季減少趨勢不顯著。隨時段延長，各季節NDVI呈顯著降低區域的范圍變化分為兩類：秋季呈不顯著的減少趨勢，而生長季、春季和夏季均呈極顯著增加趨勢(R2=0.65,R2=0.83,R2=0.58,n=14)，尤其是春季，1982-1999年僅有0.13%的區域NDVI呈顯著減少，而1982-2012年則快速增加到10.93%。生長季NDVI呈顯著提高區域隨時段延長而不顯著增加，夏季此類區域則呈略有增加后快速減少，后兩個時段又快速擴大的趨勢，總體呈不顯著的減少；春季和秋季NDVI呈顯著提高區域隨時段延長而極顯著增加(R2=0.58,R2=0.89,n=14)，尤其是秋季增加速率較快。

表2　不同植被類型14個時段的NDVI年際變化率

NF: 針葉林 Needle forest, SH: 灌木林 Shrub, DE: 荒漠 Desert, ST: 草原 Steppe, ME: 草甸 Meadow.*P<0.05, **P<0.01(Pearson相關線性回歸的統計顯著性Statistical significance of linear regression of Pearson correlation).

生長季植被活動顯著增強的像元1982-1999年主要集中分布在研究區域東部和西北部，隨著時段延長，尤其是2006年之后，植被活動顯著增強的區域較為分散；顯著減少的區域零星分布于研究區域(圖3)。春季植被活動顯著增加的區域前幾個時段主要集中分布在研究區域東南部以及囊謙縣，隨著時段的延長，顯著增加區域先是有所減少，后在研究區域中部迅速增加，至1982-2012年，顯著增加區域主要分布在中部的曲麻萊縣、治多縣東南部、囊謙縣等區域；顯著減少區域主要集中在三江源區的西北部以及興海縣、同德縣、澤庫縣部分地區(圖4)。夏季植被NDVI呈顯著增加的趨勢先是主要集中在研究區域東部瑪沁縣、河南縣、甘德縣部分地區以及三江源區西北部(1982-1999年、1982-2002年)，隨后顯著增加區域快速萎縮，并分散，而1982-2012年顯著增加區域主要分布在研究區域西部和南部部分地區，顯著減少的區域則主要位于三江源區東部的黃河源區。1982-1999年，秋季植被活動顯著增加的區域較小，主要集中分布在三江源區的東部，隨著時段延長，西部地區也有部分區域顯著增加；1982-1999年顯著減少區域主要分布在中部地區，隨后散布在三江源區。

1982-1999年、1982-2002年、1982-2006年、1982-2006年和1982-2012年共5個時段生長季、各季節NDVI變化量見圖5、圖6(春季和秋季圖略)，(-0.001, 0]和(0, 0.001]區間像元之和占總像元數的比例見表4。

圖3　生長季NDVI變化趨勢及其顯著性Fig.3　Spatial distribution of NDVI trends and its significant level in growing season during the five periods

生長季和各季節NDVI變化量的數值分布隨時段延長的變化趨勢總體一致，即變化量前期基本呈正態分布，(0, 0.001]區間或(-0.001, 0]區間(秋季)的像元比例最大，并以其為中心，左右兩側共有2~3個區間的像元比例超過10%；隨著年份增加，(0, 0.001]區間或(-0.001, 0]區間的像元比例逐漸增加，而其他變化量絕對值相對較大的區域則逐漸減少，至1982-2012年，(0, 0.001]區間和(-0.001, 0]區間的像元比例之和在80%左右，且其他NDVI變化量區間像元比例均小于15%。

3討論

3.1植被活動變化趨勢

盡管不同研究的起始時段不同、采用方法存在差異，但三江源區植被生長總體趨于改善的結果是基本一致的[2,6,10-11,13,30-31]，本文的結果也與此一致。盡管2005年三江源區開始的生態保護與建設工程對促進三江源區植被恢復具有重要作用[2,6,10]，但若要定量生態工程對植被改善的貢獻率，需要詳細的工程地點、規模、實施過程等方面的資料來驗證。春季NDVI增加趨勢變緩，可能與春季物候提前趨勢變弱[26,32-34]、草地退化[35]、春季大氣污染[36]等因素有關。

圖4　春季NDVI變化趨勢及其顯著性Fig.4　Spatial distribution of NDVI trends and its significant level in spring during the five periods

1982-1999年春季是3個季節中增加量和增加率最大的季節，其次是夏季，與文獻[29]青藏高原的結果一致。但隨著春季NDVI增速的放緩、夏季NDVI增速在前幾個時段的大幅增加和秋季NDVI增速的持續增加，到了1982-2012年，相對大小的排序變為秋季、夏季和春季，反映了生長季NDVI增加在各季節之間分配的變化。

季節NDVI對生長季NDVI增加的貢獻隨時段長度增加而發生變化。從最初的夏季、春季NDVI變化對生長季NDVI變化貢獻率最大，逐漸過渡到秋季、夏季貢獻率最大。

季節之間NDVI變化趨勢的差異表明，三江源區前期(1982-2000s)植被NDVI的提高可能主要依賴于生長季開始提前和生長加速，而最近十年生長季結束延遲和生長加速對NDVI增加的貢獻更大。春季NDVI的變化趨勢與相關研究得出的1990s中期之前返青期呈提前趨勢，之后呈推遲趨勢[26,33-34]可能導致的結果是一致的。秋季NDVI持續增加的趨勢與青藏高原生長季結束一再延遲[37-38]的結果一致。NDVI變化趨勢持續性季節之間的差異，可能與不同季節氣候變化趨勢強弱不同、草地退化導致生長季起始時間發生等有關。

表3　生長季和各季節NDVI變化趨勢統計

P為NDVI變化趨勢大于0的像元比例；SN為變化趨勢小于0且顯著性水平達到0.05的像元比例；SP為變化趨勢大于0且顯著性水平達到0.05的像元比例。 P stand forR>0, SN stand forR<0 and statistical significance of linear regression of Pearson correlation less 0.05, SP stand forR>0 and statistical significance of linear regression of Pearson correlation less 0.05.

圖5　部分時段生長季NDVI變化量

A: ≤-0.002; B: (-0.001, 0.002]; C: (-0.001, 0]; D: (0, 0.001]; E: (0.001, 0.002]; F: (0.002, 0.004]; G: >0.004. 下同The same below.

3.2嵌套時段對結果的影響

隨時段延長，顯著減少、顯著增加區域的增加，部分原因是否來自于統計學上關于穩態系統序列長度的推論，即隨著年份逐漸加入、時間序列逐漸延長，理論上變化趨勢幾乎確定更小，除非在加入的年份中發生較大的一些變化，即統計學上的“可塑性時間單元問題”(the modifiable temporal unit problem，MTUP)[39-40]。

圖6　部分時段夏季NDVI變化量數值分布

表4 NDVI變化量位于(-0.001,0]和(0,0.001]區間像元比例Table4 PixelfractionwithNDVIslopeintherangeof(-0.001,0]and(0,0.001]%季節Seasons1982-19991982-20021982-20061982-20091982-2012生長季Growingseason70.4777.9186.5892.6592.29春季Spring61.8676.8678.8380.9285.84夏季Summer47.1851.1677.9985.2179.73秋季Autumn52.2564.4671.4878.4379.98

植被活動趨勢研究需要NDVI長期時間序列數據,且基于不同的開始年,結果可能不同。本文發展的固定起始年份、不斷增加結束年份計算趨勢的方法,對于評價植被的長期變化趨勢、識別生態系統退化是一種適宜的方法:固定的年份可以作為一個恒定的參考、基準,以趨勢變化的持續性評判植被活動狀況。盡管采用時段不斷延長計算NDVI趨勢的方法,可能會引起統計上的質疑,對區域尺度NDVI增加量減少有一定影響,但為了反映植被NDVI變化趨勢的持續性和魯棒性(Robustness),采用嵌套的時間序列來評價植被的變化趨勢仍不失為一種可供選擇的有效方法。

4結論

本文利用最新發布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g數據集，采用固定起始年份、結束年份逐漸增加的多個嵌套時間序列的分析方法，在區域、植被類型和像元3個空間尺度上，對近30年來三江源區生長季、春季、夏季和秋季植被活動變化趨勢和過程進行了分析。主要結論如下：

1)三江源區生長季和春夏秋各季節植被活動在近30年均呈增強趨勢，1982-2012年NDVI增加趨勢分別為每年0.0002，0.0001，0.0002和0.0004。春季植被變化具有明顯的階段性，1998年前后分別呈顯著增加、減少趨勢，變化率分別為每年0.0011和-0.0008。

2)隨時段延長，生長季和夏季NDVI的增加隨時段延長而趨緩，春季增加趨勢迅速減弱接近停滯，而秋季植被活動則持續增強。生長季和春季植被顯著改善的區域由1982-1999年主要集中在研究區域東南部、玉樹州東南部，逐漸向三江源區全區域擴展。

3)盡管區域尺度生長季、春季和夏季植被活動趨緩，但在像元尺度顯著變化的區域范圍卻多呈增加趨勢，尤其是呈顯著減少的區域，呈極顯著擴大趨勢。區域尺度春季NDVI增長的持續趨緩主要是由于像元尺度呈減少、顯著減少的范圍快速擴大。秋季NDVI增長率隨時段延長增加，則主要是由顯著增加的范圍快速擴大和顯著減少范圍減小所致。

4)不同植被類型顯著變化的季節、時段存在差異。各季節草原在所有時段變化均不顯著，針葉林和灌叢NDVI主要在春季前幾個時段增加顯著，荒漠、草甸主要在春季、夏季前幾個時段增加幅度較大。

5)各季節NDVI在14個時段增加趨勢持續性的差異，引起各季節對生長季植被活動增加貢獻的變化。前幾個時段，NDVI變化幅度較大的季節是春季，對生長季NDVI變化貢獻最大的是夏季；隨時段延長，逐漸過渡到秋季NDVI變化幅度、變化量均最大，夏季次之。

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*Analysis of vegetation dynamics using GIMMS NDVI3g in the Three-Rivers Headwater Region from 1982 to 2012

DU Jia-Qiang1,2, JIAERHENG Ahati3, ZHAO Chen-Xi3, FANG Shi-Feng4, LIU Wei-Ling1,2, YIN Jun-Qi3, YUAN Xin-Jie3, XU Yan-Da1,2, SHU Jian-Min1,2, HE Ping1,2*

1.ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,China; 2.StateKeyLaboratoryofEnvironmentalCriteriaandRiskAssessment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,China； 3.XinjiangAcademyofEnvironmentalProtectionScience,Urumqi830011,China； 4.TheStateKeyLaboratoryofResourcesandEnvironmentalInformationSystem,InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China

Abstract:The Three-Rivers Headwater Region (TRHR) refers to the source area of the Yangtze River, Yellow River and Lancang River, an important water resource. Vegetation activities in this region are closely related to water and ecological security in China. As a critical component of terrestrial ecosystems, vegetation has become one of the important issues in global climate change. Numerous case studies have been conducted on vegetation dynamic trends over relatively short study periods however, few long-term studies from the 1980s to recent years have been completed because the normalized difference vegetation index (NDVI) datasets limited. Additionally there are few quantitative analyses of the consistency of vegetation trends over time. In this study, the latest GIMMS NDVI3g datasets from 1982 to 2012 were used to identify any spatiotemporal patterns in vegetation changes over the growing season and seasonal NDVI at regional, biome and pixel scales in the TRHR. To explore the change process linear regression over progressively longer periods from the initial year of the study was applied to detect vegetation growth changes in TRHR. At the regional scale, although a positive trend of growing season and seasonal NDVI were found during past three decades, there were two distinct periods with opposite trends in spring NDVI, a significant increase and a significant decrease before and after 1998, respectively. As the study period increases, the rates of NDVI increase in the spring and summer growing season markedly reduced, but in autumn the NDVI increased. However, significant NDVI increases were found in most seasons. The season and period with significant trend in NDVI differed among vegetation types. Significant increases in NDVI were observed in spring during the first few periods for coniferous forest and shrub and in spring and summer during the first few periods for desert and meadow areas. The difference in persistence of NDVI trends caused variation in the contribution of seasonal vegetation activity to plant growth. During the first few periods, the largest NDVI increase and the largest contribution were generally found in spring and in summer, respectively. During the last few periods, both the largest NDVI increase and contribution were found in autumn. It can be inferred that increases in NDVI during the growing season was mainly due to both the earlier start of vegetation growth and accelerated vegetation activity during previous periods and from both the accelerated vegetation growth and a delay in the end of the growing season during latter periods.

Key words:GIMMS NDVI3g; regional scale; pixel scale; vegetation types; seasonal NDVI; vegetation activity; the Three-River Headwater Region

*通信作者Corresponding author. E-mail: heping@craes.org.cn

作者簡介：杜加強(1980-)，男，山東臨沂人，副研究員，博士。E-mail: dujq@craes.org.cn

基金項目：國家自然科學基金資助項目(41001055)，國家環保公益性行業科研專項經費項目(201209027-5)，中央級公益性科研院所基本科研業務專項(2012-YSKY-13)資助。

*收稿日期：2015-03-03；改回日期：2015-04-30

DOI：10.11686/cyxb2015111

http://cyxb.lzu.edu.cn

杜加強, 賈爾恒·阿哈提, 趙晨曦, 房世峰, 劉偉玲, 陰俊齊, 袁新杰, 徐延達, 舒儉民, 何萍. 三江源區近30年植被生長動態變化特征分析. 草業學報, 2016, 25(1): 1-12.

DU Jia-Qiang, JIAERHENG Ahati, ZHAO Chen-Xi, FANG Shi-Feng, LIU Wei-Ling, YIN Jun-Qi, YUAN Xin-Jie, XU Yan-Da, SHU Jian-Min,HE Ping. Analysis of vegetation dynamics using GIMMS NDVI3g in the Three-Rivers Headwater Region from 1982 to 2012. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(1): 1-12.