寧夏植被動態變化及其對降水的響應

摘要：區域植被生態變化及其對氣候的響應研究，是科學評價區域生態環境的重要內容，受到廣泛關注。利用2000-2015年250 m分辨率、16 d合成的MODIS NDVI影像、以及9個氣象站點2000-2014年逐日降水數據，分析了寧夏植被NDVI動態變化及其對降水的響應，結果表明：①寧夏植被生長季開始于4月下旬，結束于9月下旬；年際植被生長季NDVI平均值以0.052/10 a的速率呈線性增加趨勢，但近4 a持續減少，需加強植被監測，及時了解區域生態環境變化；②植被生長季NDVI平均值以增加趨勢為主，占區域總面積的91.62%，主要分布在中部干旱區和南部丘陵山區；減少趨勢僅占8.38%，主要分布在北部引黃灌區和中部干旱區西部部分區域；③植被生長季NDVI平均值與降水的相關系數呈線性增加趨勢，相關系數正相關與顯著正相關區域主要分布在南部丘陵山區，而負相關與顯著負相關區域主要分布在北部引黃灌區尤其是銀川等城市周圍區域。

關鍵詞：植被生長季；線性趨勢法；氣候變化；生態環境

中圖分類號：S 718.57 文獻標志碼：A

0.引言

植被覆蓋是表征地球表面生態環境變化的重要指示器，受到廣泛關注。歸一化植被指數（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）是描述植被覆蓋狀況的重要指數，在研究植被覆蓋動態變化及其與氣候變化、人類活動關系中得到廣泛應用。寧夏位于中國西北地區，屬干旱與半干旱地區，受到北半球中緯西風帶和亞洲東南季風的雙重影響。2種氣候模式引起寧夏植被的不同變化，西風帶控制下，氣候干燥，降水較少，不利于植被的生長；東南季風控制下，氣候濕潤，降水較多，有利于植被的生長。寧夏植被NDVI動態變化及其對降水的響應研究，直接反映的是區域降水狀況的變化，間接反映了西風帶和東南季風的強弱變化，具有重要的理論與現實意義。

目前植被NDVI數據的獲取途徑主要來自遙感影像數據，主要有4種，分別是NOAA AVHRRGIMMS NDVI，SPOT VGT NDVI，MODIS NDVI和Landsat MSS/TM/ETM/OLI NDVI數據。這4種數據中，NOAA和SPOT NDVl分辨率在l km以上，MODIS NDVI有1 km，500和250 m分辨率數據，Landsat NDVl分辨率在30 m左右。同時NOAA，SPOT和MODIS NDVI時間序列較好，且前2種數據時間序列較MODIS NDVI長，但由于分辨率較大，多用于分析大尺度范圍的植被覆蓋變化，如全球、國家尺度；而MODIS NDVI在分析中、小尺度范圍植被覆蓋動態變化方面更具優勢，應用較廣也更為成熟；Landsat NDVI由于時間連續性較差，目前應用于植被動態變化方面日趨漸少，多應用于大分辨率NDVI數據的驗證方面。

寧夏植被覆蓋變化研究成果豐富，如李欣等認為1982-2006年寧夏中部植被具有變差的趨勢，而南部和北部總體轉好，且植被覆蓋與降水關系密切；杜靈通等研究表明寧夏近30 a植被NDVI呈上升趨勢，尤其1990年后植被由退化轉為持續恢復，同時認為寧夏南北區域植被較好，中部較差，但大部分地區植被NDVI逐漸增加；王占軍等認為1999-2009年寧夏荒漠化區域持續減少，植被狀況持續改善，植被覆蓋度逐漸增加。以上研究多以大分辨率的NOAA，SPOT NDVI數據作為數據來源，具有時間序列長的優點，但分辨率較低。文中以2000-2015年中分辨率250 m 16 d合成MODIS NDVI影像作為數據來源，結合寧夏境內氣象站點逐日降水數據，分析了植被NDVI動態變化及其對降水的響應，以期為寧夏生態環境政策制定與實施提供科學依據。

1.研究方法

1.1研究區

寧夏回族自治區（簡稱寧夏）位于中國西北部（圖1），35°14′～39°23′N和104°17′～107°39′E之間，屬于干旱半干旱氣候，年平均氣溫9.5℃，年降水量346 mm，由于海拔差異較大，不同區域之間氣溫降水差異較大，其中北部引黃灌區和中部干旱區年平均氣溫為10.5℃，年降水量僅為166 mm；南部丘陵山區年平均氣溫為7.8℃，年降水量為676 mm；北部降水量少，卻是寧夏的重要農業區，主要引用黃河水發展農業，地表農業植被狀況較好，中部干旱區降水稀少，是寧夏植被狀況較差的區域，南部丘陵山區由于降水較多，相應植被覆蓋狀況也較好。