青海省近10年草地植被覆蓋動態變化及其驅動因素分析

馬昊翔, 陳長成, 宋英強, 曄 沙, 胡月明,5

(1.華南農業大學 資源環境學院, 廣州 510642; 2.華南農業大學地理信息工程研究所, 廣州 510642; 3.國土資源部 建設用地再開發重點實驗室, 廣州 510642;4.廣東省土地利用與整治重點實驗室, 廣州 510642; 5.青海大學 農牧學院, 西寧 810016)

草地是世界上分布最廣泛的植被類型之一，大約占據陸地面積20%，是陸地生態系統重要的組成部分[1]。作為生物循環系統中的重要角色，草地為人類提供了重要的生態和社會服務，包括凈初級物質生產、碳蓄積與碳匯、調節氣候、涵養水源、保持生物多樣性等功能[2]。然而，很多地區受全球氣候變化和人類活動的干擾，尤其是對氣候變化敏感的高寒地區的草地生態系統已經呈現沙化退化趨勢，導致草地質量衰退，生物多樣性降低，水土流失加劇，生產力和服務功能下降等負面影響，成為備受人類關注的環境生態問題之一[3-5]。近幾十年來，全球氣候持續變暖，人類活動范圍不斷擴大以及強度不斷加劇[6]，草地生態系統在氣候變化和人類活動的共同影響下發生了顯著變化，其植被與兩者之間的關系研究成為各國學者關注的焦點和核心[7-10]。

植被覆蓋是監測草地植被變化的敏感性指標[11]，從一定程度上可以衡量草地生態環境質量的狀況。利用植被指數等遙感模型獲取區域的植被信息，是目前定量監測植被覆蓋變化的有效手段，其中增強型植被指數(EVI)是在歸一化植被指數(NDVI)的基礎上開發出來的，除了繼承歸一化植被指數(NDVI)的優點，還改善了其高植被區飽和，大氣影響校正不徹底和土壤背景等問題[12]，提高了高生物區植被的敏感度，降低了土壤背景和大氣影響，對植被變化的監測具有更高的靈敏性和優越性，在草地退化監測、草地資源定量分析等研究中應用廣泛[13]。目前，EVI時間序列在草地植被變化的應用研究有很多[14-16]，但主要集中在草地EVI與氣候因素的響應關系，對人類活動影響的關注較少，且以定性描述分析為主，難以定量地區分氣候因素和人類活動對草地植被變化的影響，從而限制了對草地植被覆蓋變化的正確認識。

位于青藏高原東北部的青海省是我國高寒草地面積分布最廣泛的地區之一，也是中國五大牧區之一，生態脆弱性強，是氣候變化和人類活動影響的敏感區域[17]，草地沙化退化現象明顯。因此，本文以青海省為研究區，提取2005—2014年增強型植被指數時間序列數據集，融合溫度和降水因素，運用相關分析和殘差趨勢分析方法，分析青海省草地植被覆蓋時空變化特征，分離量化氣候因素和人類活動對草地植被覆蓋變化的影響，為青海省草地植被恢復、生態建設和可持續發展提供科學依據。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

青海省位于中國西北地區，青藏高原東北部，地理坐標為89°35′—103°04′E，31°39′—39°19′N。全省東西長約1 200 km，南北寬約800 km，面積72.23萬km2。青海地處亞歐大陸腹地，地勢西高東低，平均海拔在3 000 m以上，北部有祁連山，昆侖山系和阿尼瑪卿山橫貫中部，南部有唐古拉山，構成青海地形地貌的基本骨架，其中分布河谷、盆地、高原和山地，形成祁連山地區、柴達木盆地和青南高原三大自然區域。境內河流眾多，是黃河、長江主要水系的發源地，素有“中華水塔”和“江河源頭”之稱。青海省氣候屬于典型的大陸性高原氣候，特點以高寒干旱為主，多風，日照長，雨量少，平均溫度為-5～8.5℃，年均降水量為50～550 mm。

青海省草地資源豐富，是我國五大牧區之一，全省天然草地面積約4 053萬hm2，占全省土地面積的56%，居全國第4，其中可利用面積約占全省天然草地面積的87%。草地類型主要分為7類，包括溫性草原類、溫性荒漠類、高寒草原類、高寒草甸類、高寒荒漠類、低地草甸類、山地草甸類，其中高寒草甸類面積最大、分布最廣泛[18]。

1.2 數據來源

(1) 本文中的EVI時間序列是采用了美國國家航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)提供16 d合成的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)植被指數產品：MOD13Q1(MODIS/Terra Vegetation Indices 16-Day L3 Global 250 m SIN Grid)，空間分辨率為250 m。獲取了研究區內(地理范圍覆蓋全球正弦曲線投影系統中編號為h25v05和h26v05的兩個軌道數據)2005—2014年共10 a的EVI產品數據集，并利用MRT將覆蓋研究區的兩軌數據進行重投影和鑲嵌處理，投影轉換為Albers，像素大小為250 m×250 m，校正類型是最鄰近像元法。原始數據經過了一系列預處理來消除非植被的干擾。為了進一步地消除云和大氣帶來的噪聲，本文進行了低通濾波處理，剔除噪聲點，同時利用最大合成算法(maximum value composite,MVC)生成月最大EVI的時間序列數據集。根據已有的研究[7]，由于非生長季植被覆蓋度差，EVI數據易受到積雪和土壤反射等影響，因此選擇5—9月作為草地的生長季，從5—9月的月最大EVI序列數據集中提取每一個像元的最大EVI值，構建2005—2014年最大EVI的時間序列(記為EVImax)。

圖1 研究區位置及氣象站點分布

(2) 本文選取2005—2014年青海省區域內37個氣象站點的月均溫和月降水氣象數據。該數據主要來源于中國國家氣象局和中國氣象數據網。氣象數據與EVI植被指數同期，時間間隔單位為月。由于是在像元尺度上進行分析，因此需根據37個氣象站點逐月的氣象數據，對整個研究區的溫度和降水進行空間插值，空間分辨率為250 m。溫度的插值采用基于經緯度和DEM回歸[19]的方法進行插值，得到生長季(5—9月)平均溫度數據。降水的插值采用克里金插值，得到生長季(5—9月)累積降水量數據。

(3) 土地利用數據來源于中國科學院資源環境數據中心，該數據采用土地利用變化遙感信息人機交互快速提取方法，解譯分辨率為100 m的青海省的Landsat 7 TM數字影像，得到青海省草地覆蓋數據。

(4) 青海省氣象分區數據是參考中國的主要氣候分區[17]，將青海省劃分4個氣候區，分別為青南高原區、東部黃土高原區、環青海湖—祁連山區和柴達木盆地區。

2 研究方法

2.1 草地植被覆蓋度變化分析

本文首先利用2005年和2014年土地利用數據中的草地覆蓋數據作為掩膜提取青海省草地EVI像元。由于青海省植被數據存在不確定性，為了進一步消除非植被因素、裸地、稀疏植被和常綠林等影響[7]，在土地利用數據的基礎上，本文通過以下4個條件：(1) 2005年和2014年土地利用數據中土地利用類型均為草地的像元；(2) 生長季(5—9月)EVI均值應大于0.1；(3) 生長季(5—9月)EVI最大值應大于0.15；(4) EVI月最大值應出現在7—9月，進一步地篩選得到青海省生長季草地EVI像元。

為了分析草地EVI逐年的空間變化規律和時空格局演變，本文利用青海省2005—2014年草地EVI數據集，采用回歸分析方法，在像元的基礎上以最小二乘法擬合草地EVI和年份的線性回歸系數，得到不同空間位置上植被綠度變化率，來反映草地EVI的變化方向和速率，其公式[20]為：

(1)

式中：GRC是植被綠度變化率，其反映了研究區草地植被覆蓋度的變化速率，n是監測的時間序列長度；n=10；i是年序號，取值范圍為1～10；MEVIi是第i年草地年最大EVI值。GRC為正，則說明草地EVI在10年間呈增加趨勢，反之則說明草地EVI在10年間呈降低趨勢；GRC的絕對值越大，說明草地EVI的變化幅度越大，反之說明草地EVI的變化幅度越小。

2.2 相關性分析

地理系統是一個多要素的復雜系統，一個要素的變化必然引起其他要素的變化，進行地理要素之間的相關分析就是為了揭示地理系統中各要素之間相互關系的密切程度。在多要素的地理系統中，當單獨研究兩個要素之間的相互關系的密切程度時，可利用偏相關系數來測定，顯著性檢驗采用t檢驗；當研究幾個要素同時與某一要素的相關關系的密切程度時，可利用復相關系數來測定，顯著性檢驗采用F檢驗[21]。草地EVI與平均溫度或累積降水量相關系數計算公式如下：

(2)

草地EVI與平均溫度或累積降水量偏相關系數計算公式如下：

(3)

(4)

T檢驗計算公式為：

(5)

式中：ret,rer,rtr分別為草地EVI與溫度、草地EVI與降水、溫度與降水的單相關系數；ret·r為草地EVI與溫度的偏相關系數；rer·t為草地EVI與降水的偏相關系數；r為偏相關系數；n為樣本數；m為自變量個數。

草地EVI與平均溫度和累積降水量復相關系數計算公式如下：

(6)

F檢驗計算公式為：

(7)

式中：re·tr為草地EVI與平均溫度和累積降水量復相關系數；ret為草地EVI與溫度的單相關系數；rer·t為草地EVI與降水的偏相關系數；r為復相關系數；n為樣本數；m為自變量個數。

2.3 基于EVI的殘差趨勢分析

殘差趨勢法是基于生態系統中凈初級生產力和氣候因素的相關關系進行分析的。在長時間序列的NDVI數據中，假設氣候變化是唯一的驅動因素，采用基于像元的相關分析方法，檢測NDVI的殘差趨勢，從而剔除氣候因素的影響來分析人類活動導致的植被覆蓋變化[22]。本文利用監測植被變化能力更優的EVI數據代替NDVI數據來進行殘差趨勢分析，主要分為以下兩個步驟：

(1) 基于局部空間區域構建長時間序列EVI數據和氣候因素的回歸分析模型。本文采用平均氣溫和累積降水量兩個氣候因素進行回歸分析，即對每個像元建立EVI與氣溫和累積降水量的響應關系，來模擬僅受氣候變化影響下每個像元的年EVI。但由于草地植被覆蓋數據存在空間非平穩性，而且難以從歷史數據中獲取受人類活動影響較小的樣點作為基準，本文假設在一定局部空間范圍內，植被、氣候、地形等自然條件是相似的，植被覆蓋度與氣溫和降水具有相同的響應關系，該空間內與氣溫和降水相關系數較高且生物量最大的像元可以看作是受人類活動影響較小的樣點。因此，本文以每一個像元為中心設立5 km×5 km鄰域空間，即該鄰域空間內植被、氣候、地形等自然條件是相似的，搜索該鄰域內相關系數大于0.7且EVImax最大的像元作為訓練樣點，構建2005—2014年氣候因素和年EVImax的回歸分析模型，分析氣溫和降水對EVI的綜合影響，模擬該區域僅受氣候變化影響下每個像元的年EVI，其公式如下：

(8)

(9)

(10)

將每個像元的殘差項按年序排列，以線性回歸擬合其年際變化趨勢，進行人類活動對草地植被覆蓋變化影響的趨勢分析，其公式如下：

ε=at+c

(11)

式中：ε為每個像元的EVI殘差項；a為擬合趨勢的斜率，如果a>0，則表明像元在去除氣候變化的影響下，人類活動對草地植被覆蓋變化有正面的影響，如果a<0，則表明像元在去除氣候變化的影響下，人類活動對草地植被覆蓋變化有負面的影響，如果a=0，則表明像元在去除氣候變化的影響下，人類活動對草地植被覆蓋變化的影響較小。

3 結果與分析

3.1 青海省生長季草地EVI時空變化特征

3.1.1 青海省生長季草地EVI時間變化特征 為了研究青海省生長季草地植被覆蓋隨時間變化的特征，取2005—2014年EVI數據中草地EVI平均值，代表當年的植被覆蓋狀況，得到10年間青海省不同區域生長季草地EVI時序變化圖(圖2)。從圖2中可以看出，青海省草地EVI值為0.35～0.45，呈波動增加趨勢，年增長速率為0.002 3，增長趨勢不明顯(R2=0.3181，p>0.05)。

從不同氣候分區來看，生長季草地EVI差異明顯，其中東部黃土高原區草地EVI平均值明顯高于其他地區，生長季草地EVI平均值為0.441 2，說明東部黃土高原區草地植被覆蓋比其他地區要好；青南高原區和環湖及祁連山區生長季草地EVI平均值比較接近，分別為0.409 3，0.381 4；柴達木盆地生長季草地EVI平均值為0.246 5，是所有地區中最低的，說明總體上柴達木盆地是青海省草地植被覆蓋最低的地區。2005—2014年青南高原區、東部黃土高原區和柴達木盆地生長季草地EVI均呈現增長趨勢，環湖和祁連山區草地EVI呈現退化趨勢。東部黃土高原區年變化速率為0.005 3，達到了0.01的顯著性水平，呈現顯著增加趨勢；青南高原區、柴達木盆地年變化速率均為0.002 2，增加趨勢不明顯；環湖和祁連山區年變化速率為-0.001 4，退化趨勢不明顯。

圖22005-2014年青海省生長季草地EVI變化趨勢

3.1.2 青海省生長季草地EVI空間變化特征 盡管在年際變化上青海省生長季草地EVI的變化趨勢不明顯，但卻存在明顯的空間差異。如圖3所示，青海省生長季草地EVI的空間分布呈現東南部高，西北部低的分布特征。由東南至西北，平均EVI逐漸降低。其中青南高原區南部和東南部、環湖和祁連山區溫度較低，具有良好的降水條件，適合高寒草甸類、高寒草原類的植被生長，具有較高的EVI值；東部黃土高原區多河谷，多盆地，氣候適宜，但由于城鎮密集，人口密度大，對草地植被的破壞較嚴重，因此EVI值較低；青南高原區北部和西部海拔較高，溫度較低，柴達木盆地夏季降水較少，蒸發量大，不利于草地植被的生長，因此，這兩個區域的EVI值最低。

利用像元統計的方法對10年間青海省EVI平均值進行分級統計分析，結果表明：草地低植被覆蓋區(平均EVI值介于0.15～0.35)占草地總面積的40.38%；草地中植被覆蓋區(平均EVI值介于0.35～0.55)占草地總面積的42.61%，其中0.35～0.45的區域占20.93%，0.45～0.55的區域占21.68%；草地高植被覆蓋區(平均EVI值大于0.55)占17.01%，其中0.55～0.65的區域占13.46%，大于0.65的區域占3.55%。

由于草地EVI平均值只能反映草地植被覆蓋度的分布狀況，因此，根據公式(1)計算每一個像元10年來的植被綠度變化率，進一步地分析青海省生長季草地EVI的空間變化。根據草地植被變化趨勢的不同并參考自然斷裂法[23]，將研究區內草地植被變化情況劃分為5種變化類型：明顯改善(Ⅰ級，GRC≥0.005)；輕微改善(Ⅱ級，0.002

圖32005-2014年青海省生長季草地EVI均值空間分布

圖4 2005-2014年青海省生長季草地EVI綠度變化程度表1 2005-2014年青海省草地EVI均值變化類型

3.2 青海省生長季草地EVI對氣候變化的響應關系

3.2.1 生長季草地EVI與氣候因子的偏相關性分析 溫度和降水是青海省草地生長的主要限制因子，對草地植被覆蓋的空間分布起著決定性的作用。通過計算2005—2014年青海省生長季草地EVI與同期的平均溫度和累積降水量的復相關系數可知，其相關系數為0.738，通過p<0.05的顯著性檢驗，表明青海省生長季草地EVI與溫度和降水密切相關。

為了進一步分析溫度和降水對生長季草地EVI影響的空間分布，本文采用偏相關分析方法逐像元的計算平均溫度和累積降水量與草地EVI的偏相關系數，得到結果如圖5所示，可以看出青海省生長季草地EVI與平均溫度和累積降水量的關系是正相關和負相關并存。利用ArcGIS 10.2軟件對區域內的像元進行統計，得到生長季草地EVI與平均溫度的偏相關系數為-0.881 3～0.891 7，生長季EVI與累積降水量的偏相關系數為-0.882 4～0.883 0，空間差異明顯。同時計算得到生長季草地EVI與平均溫度、累積降水量的平均偏相關系數分別為0.271 0，0.137 3，表明總體上生長季草地EVI與平均溫度和累積降水量都呈正相關關系。

研究區內生長季草地EVI與平均溫度呈正相關關系的占全區的72.02%，呈負相關關系的占27.98%；與溫度呈正相關關系的主要分布在青南高原區，環湖和祁連山區，其中31.34%的像元通過顯著性檢驗(p<0.05)，集中分布在青南高原西部、扎陵湖和鄂陵湖環湖區域、阿尼瑪卿山東西側、茶卡—共和盆地西部和祁連山區北部，說明這些地區的草地EVI隨著溫度的升高而增大。這些地區屬于青海省典型的高寒區和山地區，海拔較高，平均海拔在4 500 m以上，溫度較低，平均溫度在-2℃以下，降水較為充沛，主要的草地植被類型為高寒草甸類和高寒草原類，對溫度的敏感性較高。當溫度升高，有利于凍土層的融化，促進草地植被的光合作用，有利于草地的生長。因此，在這些地區，熱量是草地生長的主要限制因子，溫度與生長季草地EVI呈明顯的正相關關系。而與溫度呈負相關關系的主要分布在柴達木盆地和東部黃土高原區，其中7.15%的像元通過顯著性檢驗(p<0.05)，集中分布在柴達木盆地東部、茶卡—鹽湖環湖區域、沙珠玉河流域和河湟谷地，說明這些地區的草地生長隨著溫度的增加而退化。這是由于這些地區海拔較低，平均溫度較高，降水相對稀少，主要的草地類型為溫性草原類，當溫度升高會使地表蒸發量進一步增加，加劇該地區水分的缺乏，從而抑制草地的生長。

研究區內生長季草地EVI與累積降水量呈正相關關系的占全區的60.38%，呈負相關關系的占39.62%。與降水呈正相關關系的主要分布在青南高原區、柴達木盆地和青海湖環湖區域，其中24.67%的像元通過顯著性檢驗(p<0.05)，集中分布在青南高原西部和北部，柴達木盆地東北部、青海湖西側和沙珠玉河流域，說明這些地區降水與草地EVI呈明顯的正相關關系，降水是草地生長主要限制性因素，原因是這些地區降水量相對高山區和北部高寒區較少，平均溫度較高，蒸發量比較大，對降水的敏感性較高。與降水呈負相關關系的主要分布在環湖和祁連山區、青南高原區東北部，其中11.55%的像元通過顯著性檢驗(p<0.05)，集中分布在阿尼瑪卿山區和祁連山區，說明這些地區降水與草地EVI呈明顯的負相關關系，降水越多反而導致草地的退化。這可能是因為這些地區屬于降水較為充沛的高寒山地區，降水量增多，云量增加，會導致太陽輻射減少，草地植被的光合作用減弱，導致草地生長受到制約。

圖5 2005-2014年青海省生長季草地EVI與溫度、降水偏相關系數

3.2.2 不同變化類型生長季草地EVI與氣候因子的驅動關系 由于青海省生長季草地EVI與氣候因素的相關性存在明顯的空間差異，因此本文進一步地探討不同草地植被變化類型下草地EVI與氣候因素的驅動關系，結果如表2所示。

柴達木盆地研究結果表明，基本不變區域(Ⅲ級)和輕微退化區域(Ⅳ級)生長季草地EVI與降水的偏相關和與溫度、降水的復相關顯著，與溫度的偏相關不顯著，主要受溫度和降水共同驅動影響，降水的影響比較大；輕微改善區域(Ⅱ級)生長季草地EVI與溫度、降水的復相關顯著，主要受溫度和降水共同驅動影響；明顯退化區域(Ⅴ級)和明顯改善區域(Ⅰ級)與溫度、降水的偏相關和復相關均不顯著，說明氣候因素并不是主要的驅動因素。

東部黃土高原區研究結果表明，基本不變區域(Ⅲ級)和輕微退化區域(Ⅳ級)生長季草地EVI與降水偏相關顯著，與溫度的偏相關和與溫度、降水的復相關不明顯，主要受降水驅動；明顯改善(Ⅰ級)、明顯退化(Ⅴ級)和輕微退化區域(Ⅳ級)生長季草地EVI與溫度、降水的偏相關和復相關均不明顯，說明這些區域主要受非氣候因子驅動。

環湖和祁連山區研究結果表明，明顯改善(Ⅰ級)和輕微退化區域(Ⅳ級)生長季草地EVI與溫度、降水的復相關顯著，主要受溫度、降水驅動，其中明顯改善區域(Ⅰ級)和輕微退化區域(Ⅳ級)與降水的偏相關明顯，受降水的影響較大；基本不變區域(Ⅲ級)生長季草地EVI與溫度偏相關顯著，與降水偏相關和與溫度、降水的復相關不明顯，主要受溫度驅動；輕微改善區域(Ⅱ級)和明顯退化區域(Ⅴ級)生長季草地EVI與溫度、降水的偏相關和復相關均不明顯，說明該區域主要受非氣候因子驅動。

青南高原區研究結果表明，基本不變區域(Ⅲ級)和輕微改善區域(Ⅱ級)生長季草地EVI與溫度、降水的復相關顯著，說明這些區域主要受溫度、降水驅動；輕微退化區域(Ⅳ級)生長季草地EVI與溫度偏相關顯著，與降水和與溫度、降水的復相關不明顯，說明該區域主要受氣溫驅動；明顯改善區域(Ⅰ級)和明顯退化區域(Ⅴ級)生長季草地EVI與溫度、降水的偏相關和復相關均不明顯，說明這些區域主要受非氣候因子驅動。

值得注意的是，明顯改善(Ⅰ級)和明顯退化區域(Ⅴ級)生長季草地EVI均值基本上與溫度、降水的相關性均不顯著，可能的解釋是這些區域主要是人類活動比較大的城市區和畜牧區，除了氣候因素對草地生長的影響之外，人類活動對草地生態系統的擾動也比較劇烈。因此為了進一步探討人類活動對草地植被生長的影響，利用殘差趨勢法分析去除氣候變化的人類活動對草地植被生長影響的空間分布。

3.3 青海省生長季草地EVI與人類活動的關系

本文基于局部回歸的殘差趨勢法計算反映人類活動的殘差趨勢序列，得到2005—2014年青海省生長季草地EVI的殘差趨勢圖(圖6)。殘差趨勢絕對值越大表明該區域草地生長受人類活動的干擾影響越大，其中人類活動對草地生長的影響主要有兩種表現形式：一是殘差趨勢值為正且越大，表明人類活動對草地生長具有促進作用(如生態工程等)，二是殘差趨勢值為負且越小，表明人類活動對草地生長具有破壞作用(如放牧、城市擴張和采礦等)；殘差趨勢絕對值越小表明該區域草地生長受人類活動的干擾影響較小。

2005—2014年青海省生長季草地EVI年平均殘差趨勢為0.005 7,表明人類活動對青海省草地植被生長呈正影響。從圖6中可以看出殘差趨勢絕對值大的區域集中在人口活動強度比較大的城鎮區和放牧區。殘差趨勢呈顯著增加的集中分布在青南高原區西南部、扎陵湖—鄂陵湖區域、海南洲和東部黃土高原區的河湟谷地區域，表明該區域草地植被生長不能僅僅用溫度和降水的變化解釋，很大程度上還受人類活動的影響，且人類活動對草地植被生長起了促進作用。殘差趨勢呈顯著減少的集中分布在雜多縣和治多縣交界處、囊謙縣、稱多縣、瑪多縣南部、阿尼瑪卿山兩側區域、班碼縣、久治縣和青海湖區域，表明這些區域的草地EVI持續減少，草地正面臨退化的風險，且主要是由人類活動引起的。

圖7反映了不同變化類型下人類活動對草地EVI變化的影響差異，圖中可知隨著草地退化程度的降低或草地改善程度的增加，草地EVI殘差趨勢值呈顯著降低或顯著增加的趨勢。明顯退化區域草地EVI殘差趨勢值基本小于0且差異明顯，說明在明顯退化區域(Ⅴ級)，人類活動對草地生長起著主要的破壞作用；同樣的，明顯改善區域草地EVI殘差趨勢值基本在0以上且差異明顯，說明在明顯改善區域(Ⅰ級)，人類活動對草地生長起著主要的促進作用。此外通過比較圖4和圖6可以發現，青海省生長季草地EVI的變化趨勢和人類活動的殘差趨勢在空間分布上十分相似，再通過表2的結果表明，明顯退化和明顯改善區域的生長季草地EVI與溫度、降水的相關性均不明顯，說明草地生長變化除了響應氣候變化之外，很大程度上是受人類活動的影響，尤其是在草地植被明顯變化的區域，人類活動是影響草地植被覆蓋變化的主要限制因素。

表2 不同變化類型生長季草地EVI均值與氣候因子的偏相關系數及復相關系數

注：*表示通過0.05的置信度檢驗；**表示通過0.01的置信度檢驗。

圖6 2005-2014年青海省生長季草地EVI殘差變化趨勢

圖7 草地植被不同變化類型的殘差變化趨勢

4 討論與結論

(1) 2005—2014年青海省草地植被整體呈波動增加趨勢，生長季草地EVI的年增長速率為0.002 3，其中東部黃土高原區整體呈顯著增加趨勢，青南高原區、柴達木盆地整體呈增加趨勢，環湖和祁連山區整體呈退化趨勢。青海省草地EVI呈東南部高，西北部低的分布特征，草地植被改善區域集中分布在青南高原區西部、海南洲和東部黃土高原區的河湟谷地、扎陵湖和鄂陵湖環湖區域，祁連山區北部，草地植被退化區域集中分布在阿尼瑪卿山兩側、青海湖盆地區域、瑪多縣和稱多縣。

(2) 青海省生長季草地EVI與溫度和降水密切相關，總體上與平均溫度和累積降水量均呈正偏相關關系，31.34%的像元與溫度呈顯著正相關，集中分布在青南高原西部、扎陵湖和鄂陵湖環湖區域、阿尼瑪卿山東西側、茶卡—共和盆地西部和祁連山區北部；24.67%的像元與降水呈顯著正相關，集中分布在青南高原西北部、柴達木盆地東北部、青海湖西側和沙珠玉河流域。因此，溫度和降水在一定程度上是草地植被生長的主要限制因素，且對于高寒地區的青海省來說，溫度與EVI的關系更為密切。

(3) 青海省草地植被變化主要是氣候變化與人類活動共同作用的結果。柴達木盆地(Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級區域)。環湖和祁連山區(Ⅰ級和Ⅳ級區域)、青南高原區(Ⅱ級和Ⅲ級區域)主要受氣溫和降水驅動；東部黃土高原區(Ⅲ級和Ⅳ級區域)主要受降水驅動；環湖和祁連山區(Ⅲ級區域)、青南高原區(Ⅳ級區域)主要受氣溫驅動；其他區域主要受非氣候因子驅動，人類擾動對這些區域的草地植被覆蓋變化影響較大。人類活動對青海省草地植被的生長總體呈正影響，其中起著促進作用的區域集中分布在青南高原區西南部、扎陵湖—鄂陵湖區域、海南洲和東部黃土高原區的河湟谷地區域，起著破壞作用的集中分布在雜多縣和治多縣交界處、囊謙縣、稱多縣、瑪多縣南部、阿尼瑪卿山兩側區域、班碼縣、久治縣和青海湖區域。在草地植被明顯變化的區域，人類活動對草地生態系統的建設和破壞起著主導作用。

青海省草地植被覆蓋變化是氣候和人類活動等因素共同耦合作用的結果。本文雖量化了人類活動對草地植被變化的影響，但僅把人類活動作為一個影響因子來考慮。而事實上，人類活動也是一個多因素共同影響的整體，在多因素影響下，其對草地植被變化存在建設和破壞兩種不同的效應。一方面是建設效應[24]，如在青南高原區西部、扎陵湖—鄂陵湖區域，自2005年以來，國家批準啟動三江源自然生態保護和建設，建立了索加—曲麻河保護區和扎陵湖—鄂陵湖保護區，實施了退耕退牧還草、生態移民等多項重大工程，有效地改善草地的植被覆蓋狀況。另一方面是破壞效應[25-26]，如在稱多縣、瑪多縣、阿尼瑪卿山區域，海拔比較高，地形較為復雜，不利用生態工程建設的實施，人類的活動方式主要以放牧為主，超載放牧導致草地生態系統持續退化；在青海湖區域，近年來環湖旅游資源和礦產資源得到有效的開發，但同時也給青海湖環湖區域的草地生態環境帶來了很大壓力。因此，在更小尺度上進行實地調查研究，進一步細化反映人類活動的影響因素，量化各人為因素對青海省草地植被變化的相對影響仍有待深入地分析和探討。