塔里木河干流植被覆蓋度動態變化及驅動因素分析

王 星，霍艾迪,3，呂繼強，趙志欣，陳 建，鐘芳倩，楊璐瑩，管文軻

塔里木河干流植被覆蓋度動態變化及驅動因素分析

王 星1,2，霍艾迪1,2,3※，呂繼強1,2，趙志欣1,2，陳 建1,2，鐘芳倩1,2，楊璐瑩1,2，管文軻4

（1. 長安大學水利與環境學院，西安 710054；2. 長安大學旱區地下水文與生態效應教育部重點實驗室，西安 710054；3. 自然資源部礦山地質災害成災機理與防控重點實驗室，西安 710054；4. 新疆國投林草生態研究有限責任公司，烏魯木齊 830000）

針對經濟發展和全球氣候變化給塔里木河干流植被恢復帶來的嚴重威脅，為加快塔里木河干流植被保護和恢復進程，對保護成效進行動態監測和準確評估，該研究選取2001—2021年MODIS遙感數據分析塔里木河干流植被覆蓋動態變化特征；采用趨勢分析法、變異系數法分析塔里木河干流植被發展趨勢及穩定性，通過相關分析及地理探測器等方法，研究各驅動因素對植被覆蓋變化的影響。結果表明：塔里木河干流植被覆蓋度總體呈現相對穩定的波動上升趨勢，且變化趨勢具有明顯季節性，在夏季植被覆蓋度高達28.56%；植被覆蓋度由高到低的順序為上游、中游、下游，在空間上存在明顯地域差異，7月份上游干流區域平均植被覆蓋度可達到下游的3.26倍；塔里木河66.5%的區域植被覆蓋度呈增加趨勢，其中大部分區域（49.0%）為顯著增加（<0.05）；自然因素和人類活動的共同作用是塔里木河干流植被覆蓋度呈現快速增加和空間差異的主要原因，其中又以人類活動對植被覆蓋度影響更為直接。研究結果為當地生態環境保護提供科學依據。

植被；降水；植被覆蓋度；MODIS遙感數據；地理探測器；塔里木河干流

0 引 言

植被是生態系統之間能量傳輸的重要樞紐，在涵養水源、氣候調節和改善生態環境等方面扮演著不可或缺的角色[1-3]。植被覆蓋變化對生態環境變化具有重要指示作用，加強對植被覆蓋狀況的有效監測，對區域乃至全球土地資源的合理規劃利用以及生態環境保護具有重要意義[4-5]。塔里木河（簡稱塔河）是世界五大內陸河之一，也是中國最長的內流河，20世紀后半世紀由于不合理開發利用導致下游一度斷流，植被退化嚴重胡楊林大面積死亡，自2000年生態輸水工程實施以來，區域內植被得到了有效恢復。從定量角度掌握塔河干流植被覆蓋的時空演變規律并揭示其背后驅動因素，對干旱區荒漠生態環境建設具有重要現實意義。

長期以來，MODIS遙感數據因其時間序列完整、易獲取、時空分辨率較好等優點在分析植被覆蓋方面受到國內外眾多學者的青睞。近年來，利用MODIS/NDVI數據進行植被動態變化特征及其驅動因素分析是眾多學者的探討熱點。如張明祥等[6]利用貴州省MODIS遙感數據和氣候數據研究人類活動和氣候因子對植被覆蓋變化的影響，發現人類活動是貴州省石漠化區植被變化的主導因素。王琳等[7]基于一元線性回歸方程和地理探測器等多種方法對黃河流域河南段植被覆蓋與氣象、地形、土地利用類型等因素的相互關系進行研究，認為土地利用類型是影響植被覆蓋的主要影響因子。李夢華等[8]通過趨勢分析等方法分析了寧夏近20 a間植被覆蓋度動態變化及驅動因素，結果表明氣候因素對植被覆蓋的解釋力較強。

近年來學者們針對塔河流域植被覆蓋度特征及影響因素進行了大量研究，如韋紅等[9]對塔河流域11 a的植被時空動態變化進行分析，發現從上游至下游植被逐漸減少，以及植被覆蓋率在8月份最高，4月份最低；孫天瑤等[10]研究發現降水對NDVI的影響在氣候因素中最為明顯，人類活動產生正向影響的地區主要位于在綠洲和塔河下游等地區附近；郭繼凱等[11]采用多種方法分析了人類活動和氣候變化對植被覆蓋的貢獻，研究表明塔河流域總體植被覆蓋呈現明顯改善趨勢，人類活動對植被覆蓋作用更大。

目前對于塔河流域植被變化的研究大多集中在時空變化特征及氣候因素或人類活動與植被覆蓋變化的簡單關聯，忽略了地形要素以及具體人類活動如土地利用、人口密度等影響因素對植被覆蓋度的影響，且對于因素之間的協同和制衡作用研究尚不夠深入[12]。地理探測器的獨特優勢就為通過量化的度量值來反映兩因素之間的交互作用強弱，從而更好地判斷植被覆蓋度受兩因子交互作用的影響。而且，以上研究在空間尺度上多聚焦于塔河流域，忽略了給予塔河干流，這一對2000年以來生態輸水工程效益反映最直接最敏感的區域，足夠的重視。基于此，本文選取2001—2021年21 a間塔河干流MODIS遙感影像數據，通過數據預處理、趨勢分析、相關分析、地理探測器等方法，對塔河干流植被覆蓋度的時空動態監測及變化特征進行定性和定量研究，探討不同因素對塔河干流植被覆蓋的影響，以期為促進塔河干流生態環境修復、經濟發展提供科學依據。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

塔河干流（39.40o～41.60oN，81.20o～88.50oE）位于新疆維吾爾自治區塔里木盆地，天山以南，塔克拉瑪干沙漠邊緣，如圖1所示。全長1 321 km，面積1.76×104km2，屬于季節性河流[13]。塔河干流屬暖溫帶大陸性干旱氣候，干燥少雨，早晚溫度差較大，生態環境相對脆弱。上世紀由于自然及人為等多重因素的影響，塔河水源由原先的九大水系縮減為和田河、葉爾羌河、阿克蘇河、開都-孔雀河等四條源流，形成了塔河“四源一干”的格局[14]。按地貌特點將塔河干流分為上游、中游、下游三段（阿拉爾-英巴扎-恰拉-臺特瑪湖），長度分別為495、398、428 km[15-16]。根據實地調查選取垂直河道緩沖15 km范圍作為研究區域。

圖1 塔里木河地理位置

1.2 數據來源與處理

本文使用的陸地植被數據集MOD13Q1從美國國家宇航局（NASA）官方網站獲取（https://ladsweb. nascom.nasa.gov/search/），共有12個波段，擁有時間分辨率16 d，空間分辨率250 m的大尺度高時相植被指數柵格數據[17-18]。下載研究所需的2001—2021年的h24v04和h24v05兩景MODIS遙感數據，利用MRT軟件對圖像進行預處理并對所需植被指數NDVI進行提取。降雨及氣溫數據來源于國家地球系統科學數據中心；高程數據來源于日本地理空間信息管理局；土壤類型、GDP數據和土地利用數據來自中國科學院資源環境科學數據中心；人口密度數據來源于WorldPop人口密度數據。

1.3 植被覆蓋度估算

植被覆蓋度（fractional vegetation cover，FVC）是描述地表植被覆蓋的重要參數，依據歸一化植被指數（normalized difference vegetation，NDVI）估算植被覆蓋度目前應用較為廣泛[19-20]。像元二分模型是一種簡單實用的植被覆蓋估算模型，由于塔河流域植被類型較為單一，采取像元二分模型對于植被覆蓋度提取精度的提高具有其獨特優勢。其計算式如下：

1.4 Slope趨勢分析

對隨時間變化的逐像元FVC值做一元線性回歸分析，見式（2）。

1.5 相關分析

相關系數是反映2個變量的線性相關程度的統計指標，計算式如下：

1.6 地理探測器

地理探測器是由王勁峰等[21]提出的一套分析空間分變異的統計模型，由因子探測、交互探測、風險探測和生態探測4個模塊組成。基于空間自相關原理，因子探測和交互探測可有效判斷單個自變量及兩個自變量之間的相互作用對因變量的影響，能夠定量分析環境變化對于研究區植被變化的影響。因此，本文主要應用因子探測和交互探測器模塊研究塔河植被覆蓋度的驅動因子，引入植被覆蓋度（）作為因變量，驅動因子作為自變量，值表示某驅動因子對植被覆蓋度空間分異特征的解釋力。

1）因子探測：用于衡量植被覆蓋度（因變量）的空間分異性，以及確定不同因子（自變量）對于因變量的空間分異性的解釋程度，用值度量，計算如下：

2）交互探測：主要用于確定兩個不同的自變量對因變量的交互影響，因子間的交互影響類型由值[(1∩2)]決定，如表1所示。

表1 植被覆蓋度驅動因子（X1、X2）交互作用類型

注：值為因子交互作用解釋力。

Note:value is the factor interaction explanatory power.

2 結果與分析

2.1 塔河干流植被覆蓋度年內變化特征

本文選取2001—2021年的MODIS遙感數據，對4 —10月植被覆蓋進行計算。塔河干流地處中緯度地區，按天文氣候劃分四季，即：4、5月份為春季，6—8月份為夏季，9、10月份為秋季[22]。2001—2021年塔河干流在4 —10月份的植被覆蓋度以及多年平均值如表2所示。從表 2可以看出，塔河干流植被覆蓋度季節差異較為明顯，植被覆蓋度在夏季達到峰值，高達28.56%，其次為秋季，春季最小。

塔河干流1 a中最小的植被覆蓋度出現在4月，21 a植被覆蓋度均值低至10.72%，此時為植被返青期，隨著氣溫升高植被恢復生長，4—7月植被覆蓋度總體呈上升趨勢，植被覆蓋度最大值出現在7月（29.54%）；隨著氣溫回落7—10月植被覆蓋開始退化，10月植被覆蓋度多年均值降至15.15%。7月份上游干流區域平均植被覆蓋度可達到下游的3.26倍。從時間序列上來看，植被覆蓋度最低值多出現于研究初期，最高值多出現在研究末期，表明塔河干流植被覆蓋度在2001—2021年呈明顯上升趨勢。

2.2 塔河干流植被覆蓋度年際變化特征

2001至2021年，塔河干流、上、中、下游植被覆蓋度在夏季的生長趨勢均呈現波動狀態，年均增長率為2.84%。由圖2可知，塔河干流植被覆蓋度在2008和2009年以及2014和2015年前后呈現出明顯的下降趨勢，主要是由于這幾年塔河源流注水量減少，且生態輸水量明顯下降，植被所需水分持續得不到補給造成植被衰退。2001—2021年塔河干流植被覆蓋度增長趨勢明顯，塔河不同河段植被覆蓋度存在明顯差異，上游最高，下游最低。2021年上游植被覆蓋度為下游的1.91倍，為下游的3.34倍，以夏季為例，2021年塔河干流植被覆蓋度較2001年增加了56.8%，其中上游植被覆蓋度相比2001年增加了62.9%，中游增加了39.8%，下游增加了58.9%。說明目前采取的諸多生態綜合治理效果頗為明顯，嚴控用水、退耕還林、生態輸水、河長制等保護措施在一定程度上改善了干流現狀。

表2 2001-2021塔里木河干流植被覆蓋度生長季對比

圖2 塔里木河干流植被覆蓋度年際變化特征

2.3 植被覆蓋度變化趨勢分析

將變化趨勢分析與F檢驗相結合，逐像元計算塔河干流植被覆蓋度指數變化斜率，并對其進行顯著性檢驗（圖3）。根據趨勢分析塔河植被覆蓋度指數變化斜率介于-0.09～0.11，66.5%區域斜率為正，33.5%區域斜率為負，說明大部分區域植被覆蓋度指數呈增加趨勢。在顯著性檢驗結果中，根據塔河干流植被覆蓋度指數的變化趨勢及檢驗結果，將變化趨勢分為顯著增加（≤-0.916 5）、無顯著增加（>-0.916 5～0）、顯著減少（>0～1.094 7）和無顯著減少（>1.094 7）4個等級。其中顯著增加和無顯著增加分別占總面積49.0%和17.5%，表明塔河干流植被覆蓋度指數呈現出較好的改善趨勢；植被覆蓋度增加區域主要分布在塔河下游，主要原因可能是當地對塔河下游采取的生態輸水等工程措施發揮了很大作用。總體而言，塔河植被覆蓋增加區域明顯大于減少區域，整個區域呈現出良好的改善趨勢。

圖3 塔里木河干流植被覆蓋變化趨勢F檢驗空間分布

2.4 植被覆蓋度驅動力分析

2.4.1 自然因素影響

氣候變化是該地區植被覆蓋變化的驅動因素之一，而溫度和降水的變化是氣候變化最直接和敏感的驅動因素。

如圖4所示，21 a 間（2001—2021年）塔河干流降水量與氣溫總體呈上升趨勢；塔河干流最大植被覆蓋度在21 a 間呈小幅上升趨勢。由文獻[23]研究結果可知，氣溫和降水的增加對新疆干旱區的植被覆蓋具有積極作用，塔河干流主要補給方式是冰川融水和大氣降水，氣溫升高有助于塔河干流水資源因冰川消融得到恢復。同時，2000—2021年的22次生態輸水為區域生態修復提供了水資源保障。

圖4 塔里木河干流降水、氣溫及植被覆蓋變化趨勢

圖5為塔河干流植被覆蓋度與降雨、氣溫的相關分析結果，由圖5可知，植被覆蓋度與氣溫、降水指數在塔河干流大部分區域均處于弱相關。其中，植被覆蓋度與氣溫呈弱正相關的區域占60.69%，主要分布在上游和下游，表明這些區域氣溫升高有利于植被生長。塔河植被覆蓋度與氣溫呈負相關的區域主要分布在中游，通過塔河干流氣溫分布發現中游氣溫較上、下游高，其中上游和下游21 a間年均溫度分別為12.2和11.9 ℃，中游年均溫度為12.6 ℃。合適的溫度可以通過促進植物生長代謝作用從而促進生長，當氣溫超過植物適宜溫度時會抑制植物生長。因此，塔河干流的植被覆蓋度與氣溫為負相關關系。塔河干流植被覆蓋度與降水量呈正相關的區域（72.57%）主要分布在上游，且相關性普遍較低，主要由于塔河上游降水與中下游相比較為豐富，有利于植物生長。

圖5 塔里木河干流植被覆蓋度與降雨、氣溫相關分析

2.4.2 人為因素影響

人為因素影響植被覆蓋以土地利用類型變化為主[24]。對2001—2021年土地利用數據進行預處理，獲得不同地類面積轉移矩陣并用于分析塔河干流2001—2021年21a 間不同地類的面積轉化。如表3所示，2021年比2001年新增耕地面積1 090.94 km2、水域面積79.55 km2、建設用地面積519.73 km2、減少草地面積1 484.49 km2、荒地面積205.73 km2。在不同土地類型中，草地向耕地轉化的貢獻率最大，達到85.82%。研究區耕地以水稻、玉米、小麥和棉花等農作物為主，其單位面積覆蓋度明顯大于草地。隨著城市化發展從耕地、草地、水域和荒地向建設用地轉移，造成建設用地面積擴大，可認為是人為因素逆向作用于植被。林地在21 a中都是由耕地和草地轉化而來，未利用地轉為草地在不同土地類型中的貢獻率達到77.11%，可認為人為因素對植被覆蓋度有積極作用。研究區植被覆蓋呈增長趨勢，主要是由于整體上各種土地類型交替轉移對植被覆蓋產生的正效應超過了逆效應。因此除了自然因素造成的短期變化外，人類活動對植被覆蓋長期演化趨勢具有重大影響。

表3 2001—2021年土地利用類型面積轉移矩陣

在2000年實施生態輸水前，塔河干流植被覆蓋率較低且呈現下降趨勢。自實施生態輸水過程后，塔河干流尤其是下游植被覆蓋度呈明顯上升趨勢，但由于生態輸水對植被的恢復具有滯后效應，在輸水的開始階段內植被并沒有明顯變化，2 a之后塔河干流生態環境明顯改善，植被覆蓋有了明顯增加。

研究區的植被覆蓋度整體處于較為穩定的上升趨勢，但在2009年和2015年迅速下降（圖6），這是由于2007—2009、2014年生態輸水量急劇減少，導致植被所需水分得不到充分補給，造成植被衰退。由以上結果可以看出生態輸水致使植被得到大幅度改善，植被改善程度與輸水量關系密切。

2.4.3 驅動因素分析

以往研究表明，植被覆蓋主要受氣候、地形以及社會經濟等因素的影響。本文在參考已有文獻的基礎上，結合實際情況，選取了自然因素（高程（digital elevation model，DEM）、坡度、坡向、土壤、降雨、氣溫）及人為因素（土地利用、人口密度、國內生產總值（GDP））等9個指標來進行對比分析，以確定各驅動因素對塔河干流FVC指數空間分布格局的影響。

基于地理探測器對研究區內各因素交互作用對植被覆蓋度的解釋力值進行計算和分析，結果見表4。各因素對該地區FVC的影響如下：土地利用（0.69）>GDP（0.41）>人口密度（0.37）>DEM（0.30）>降雨（0.28）>土壤類型（0.22）>氣溫（0.16）>坡度（0.04）>坡向（0.01）。塔河干流植被覆蓋度空間分布差異是自然和人為驅動因素共同造成，其中人為因素起主導作用，其值均大于0.30，而降雨、土壤類型、氣溫等的影響相對較小。利用交互探測分析兩兩驅動因素之間對植被覆蓋度的交互作用影響（表4）可知：1） 任何兩個因素的交互作用均大于其單獨作用，表現出雙因子增強效應；2）土地利用與GDP交互作用的值達到最高，為0.74，而與其他因子交互作用的值均不低于0.65；3）降雨和氣溫、坡向存在非線性增強效應，坡向和土壤類型、DEM、坡度，氣溫和坡度均存在獨立效應。

圖6 2001—2021年植被覆蓋度與生態輸水量變化

表4 塔里木河干流植被覆蓋度驅動因子交互探測解釋力（q）

綜上所述，各因素對塔河干流植被覆蓋度存在的交互作用呈現雙因子增強、非線性增強效應，各驅動因子交互作用時會增加對植被覆蓋度的解釋力。以土地利用和GDP等為代表的人為因素之間的交互組合在影響該地區FVC值的變化中起著關鍵作用，其影響程度高于自然生長狀態和人為因素與自然因素間的交互作用。其中土地利用是影響植被覆蓋的主要人為因子，土地利用與其他因子的交互作用處于主導作用。地形因子和環境因子等自然因素的單因子解釋力較低，但在與人為因素相互作用之后，對植被覆蓋度的解釋力有了大幅度的提升，表明塔河干流植被覆蓋是各因素綜合作用的結果。

3 討 論

塔河干流植被覆蓋度自2000年來整體呈上升趨勢，由于受到人為因素的影響，各分段植被覆蓋度的增長幅度有所不同。在上游段，耕地面積的不斷擴大使得植被覆蓋度增加趨勢較為顯著，平均植被覆蓋度在27.34%～44.55%，這與韋紅等[9]對塔河流域植被動態變化研究結果一致。中游段和下游段的植被覆蓋度也呈緩慢增加趨勢，平均植被覆蓋度分別為16.65%～23.28%和8.4.%～13.35%。這是由于自2000年起塔河流域生態工程措施的有效實施，在一定程度上保障了植被水源供給，改善了植被生境，從而使植被長勢持續變好[10]。得益于生態輸水工程，塔河干流下游段的生態環境有所改善，植被覆蓋度有所增加[25]，但仍需要探索促進下游段生態修復和生態水高效利用的新路徑，以鞏固和提升下游段的生態治理效果。

植被覆蓋度的變化與人為因素及自然因素密切相關，近年來中國大部分區域植被覆蓋均呈現不同速度增長趨勢，如北方黃河流域[26]、華北平原[27]等地，其主導因素是區域大規模生態建設以及合理的農業生產等人類活動。在云南[28]、貴州[29]等西南地區，自然因素則是區域植被變化的主要影響因子。本文通過對2000—2021年間塔河干流段研究得出人為因素為主導因素，其中土地利用和GDP對植被覆蓋的解釋力度相對較大。通過地理探測器方法分析塔河干流植被的驅動因素，不僅考察了單個因素對植被覆蓋空間變化的影響，還考察了多個因素交互作用的影響。研究區以耕地、草地和未利用地為主，植被生長發育受不同土地類型影響較大，其次是GDP、人口密度、DEM、降雨、土壤類型、氣溫，最后為坡度和坡向。總的來說人為因素對植被覆蓋影響較為顯著，而降雨、氣溫等氣候因子與植被覆蓋相關性較低，這與孫天瑤等[10]的研究結果較為一致。隨著人口增長、社會經濟發展等因素影響，未來人類活動同干流植被覆蓋度變化及生態環境演化關系更為密切。

4 結 論

本文基于MODIS遙感數據，利用像元二分模型提取塔河干流2001—2021年植被覆蓋度，分析其時空變化特征及其驅動因素。得到以下結論：

1）塔河干流植被覆蓋度隨季節由高到低的變化順序為夏季、秋季、春季。且該干流不同河段植被覆蓋存在明顯差異，整體呈現上游、中游、下游由高到低的分布規律。

2）塔河干流植被覆蓋度在2001—2021年期間呈現相對穩定的波動上升趨勢。除2009年和2015年年均覆蓋度出現下降趨勢可能是受到生態輸水量的影響。大部分區域（66.5%）的植被覆蓋度呈上升趨勢，29.9%的區域植被明顯下降且分布相對分散。

3）利用地理探測器分析FVC驅動因子貢獻率由高到低排序為土地利用、國內生產總值（GDP）、人口密度、高程（DEM）、降雨、土壤類型、氣溫、坡度、坡向。其中各驅動因子交互作用顯著高于單個因子，同時人為因子的影響占主導作用。氣候因素對塔河干流植被覆蓋變化存在較弱影響，研究區植被覆蓋的長期發展及趨勢受人類活動因素的影響更為直接，主要與土地利用變化有關。

本文選取多種人為因素和自然因素對塔河干流段植被覆蓋度的影響因素進行了研究，分析其對植被覆蓋度空間分布的單獨和交互作用影響。由于人類活動對塔河干流植被覆蓋的影響較為復雜且占據主導因素，而本研究關于人為因素僅僅選取了GDP、土地利用和人口密度3個影響因子，在后續的研究中可以在人為因素方面選取更多的影響因子，進一步深入研究塔河干流植被覆蓋度的驅動因素分析。

[1] 陳效逑，王恒. 1982—2003年內蒙古植被帶和植被覆蓋度的時空變化[J]. 地理學報，2009，64(1)：84-94. CHEN Xiaoqiu, WANG Heng. Spatial and temporal variations of vegetation belts and vegetation cover degrees in Inner Mongolia from 1982 to 2003[J]. Acta Geographica Sinica, 2009, 64(1): 84-94. (in Chinese with English abstract)

[2] 李霞，張國壯，陳永昊，等. 農牧交錯帶遼河流域2010—2019年植被覆蓋變化及驅動因素分析[J]. 農業工程學報，2022，38(22)：63-72. LI Xia, ZHANG Guozhuang, CHEN Yonghao, et al. Vegetation cover change and driving factors in the agro-pastoral ecotone of Liaohe River Basin of China from 2010 to 2019[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(22): 63-72. (in Chinese with English abstract)

[3] 劉海，黃躍飛，鄭糧. 氣候與人類活動對丹江口水源區植被覆蓋變化的影響[J]. 農業工程學報，2020，36(6)：97-105. LIU Hai, HUANG Yuefei, ZHENG Liang. Effects of climate and human activities on vegetation cover changes in Danjiangkou Water Source Areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(6): 97-105. (in Chinese with English abstract)

[4] 霍艾迪，康相武，王國梁，等. 基于MODIS的沙漠化地區植被覆蓋度提取模型的研究[J]. 干旱地區農業研究，2008，111(6)：217-223. HUO Aidi, KANG Xiangwu, WANG Guoliang, et al. Model establishment of vegetation coverage extraction in sandy desertification area based on MODIS image data[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2008, 111(6): 217-223. (in Chinese with English abstract)

[5] 馬永明，張利華，朱志儒，等. 堵河子流域劃分及其NDVI特征分析[J]. 云南大學學報(自然科學版)，2020，42(2)：290-298. MA Yongming, ZHANG Lihua, ZHU Zhiru, et al. Division of Duhe River Basin and analysis of its NDVI characteristics[J]. Journal of Yunnan University(Natural Sciences Edition), 2020, 42(2): 290-298. (in Chinese with English abstract)

[6] 張明祥，谷曉平，廖留峰，等. 氣候變化和人類活動對貴州省石漠化區植被覆蓋變化的影響[J]. 地球與環境，2023，51(1)：1-11. ZHANG Mingxiang, GU Xiaoping, LIAO Liufeng, et al. Effects of climate change and human activities on vegetation cover change in rocky desertification area of Guizhou Province[J]. Earth and Environment, 2023, 51(1): 1-11. (in Chinese with English abstract)

[7] 王琳，李娜，文廣超，等. 黃河流域河南段植被覆蓋度變化及驅動力分析[J]. 水土保持通報，2022，42(6)：1-7. WANG Lin, LI Na, WEN Guangchao, et al. Vegetation coverage changes and driving forces in He'nan section of Yellow River Basin[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2022, 42(6): 1-7. (in Chinese with English abstract)

[8] 李夢華，韓穎娟，趙慧，等. 基于地理探測器的寧夏植被覆蓋度時空變化特征及其驅動因子分析[J]. 生態環境學報，2022，31(7)：1317-1325. LI Menghua, HAN Yingjuan, ZHAO Hui, et al. Analysis on spatial-temporal variation characteristics and driving factors of fractional vegetation cover in Ningxia based on geographical detector[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2022, 31(7): 1317-1325. (in Chinese with English abstract)

[9] 韋紅，霍艾迪，管文軻，等. 運用中分辨率成像光譜數據對塔里木河流域植被覆蓋度動態變化分析[J]. 東北林業大學學報，2019，47(7)：62-67. WEI Hong, HUO Aidi, GUAN Wenke, et al. Dynamic changes of vegetation coverage in Tarim River Basin with MODIS data[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2019, 47(7): 62-67. (in Chinese with English abstract)

[10] 孫天瑤，李雪梅，許民，等. 2000—2018年塔里木河流域植被覆蓋時空格局[J]. 干旱區地理，2020，43(2)：415-424. SUN Tianyao, LI Xuemei, XU Min, et al. Spatial-temporal variations of vegetation coverage in the Tarim River Basin from 2000 to 2018[J]. Arid Land Geography, 2020, 43(2): 415-424. (in Chinese with English abstract)

[11] 郭繼凱，吳秀芹，董貴華，等. 基于MODIS/NDVI的塔里木河流域植被覆蓋變化驅動因素相對作用分析[J]. 干旱區研究，2017，34(3)：621-629. GUO Jikai, WU Xiuqin DONG Guihua, et al. Vegetation coverage change and relative effects of driving factors based on MODIS/NDVI in the Tarim River Basin[J]. Arid Zone Research, 2017, 34(3): 621-629. (in Chinese with English abstract)

[12] 胡克宏，張震，郜敏，等. 中國絲綢之路經濟帶沿線植被覆蓋變化及自然影響因素分析[J]. 農業工程學報，2020，36(17)：149-157. HU Kehong, ZHANG Zhen, GAO Min, et al. Variations in vegetation cover and natural factors of provinces in China along Silk Road Economic Belt during 2000-2018[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(17): 149-157. (in Chinese with English abstract)

[13] 宋郁冬，樊自力，雷志棟，等. 中國塔里木河水資源與生態問題研究[M]. 烏魯木齊：新疆人民出版社，2000.

[14] 葉朝霞，何秉宇，董秀梅. 塔里木河下游生態環境整治與生態效應分析[J]. 新疆地質，2005，23(1)：55-58. YE Zhaoxia, HE Bingyu, DONG Xiumei. Ecological environment repair and effective analysis in the lower reaches of Tarim River[J]. Xinjiang Geology, 2005, 23(1): 55-58. (in Chinese with English abstract)

[15] 白元，徐海量，劉新華，等. 塔里木河干流荒漠河岸林的空間分布與生態保護[J]. 自然資源學報，2013，28(5)：776-785. BAI Yuan, XU Hailiang, LIU Xinhua, et al. Spatial distribution characteristics and ecological protection of the desert riparian forest in the mainstream of the Tarim River[J]. Journal of Natural Resources, 2013, 28(5): 776-785. (in Chinese with English abstract)

[16] 葉朝霞，陳亞寧，李衛紅. 基于生態水文過程的塔里木河下游植被生態需水量研究[J]. 地理學報，2007，74(5)：451-461. YE Zhaoxia, CHEN Yaning, LI Weihong. Ecological water demand of vegetation based on eco-hydrological processes in the lower reaches of Tarim River[J]. Acta Geographica Sinica, 2007, 74(5): 451-461. (in Chinese with English abstract)

[17] 王正興，劉闖，ALFREDO H. 植被指數研究進展: 從AVHRR-NDVI到MODIS-EVI[J]. 生態學報，2003，23(5)：979-987. WANG Zhengxing, LIU Chuang, ALFREDO H. From AVHRR-NDVI to MODIS-EVI: Advances in vegetation index research[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(5): 979-987. (in Chinese with English abstract)

[18] 王靜，郭鈮. Terra MODIS和Aqua MODIS波段反射率及植被指數比較[J]. 生態學雜志，2008，27(10)：1711-1717. WANG Jing, GUO Ni. Comparisons of Terra-and Aqua MODIS in band reflectance and vegetation index[J]. Chinese Journal of Ecology, 2008, 27(10): 1711-1717. (in Chinese with English abstract)

[19] 戴俁俁，丁賢榮，王文種. 基于MODIS影像的植被覆蓋度提取研究[J]. 遙感信息，2009，24(2)：67-70. DAI Yuyu, DING Xianrong, WANG Wenzhong. A research on extracting vegetation fraction based on MODIS image[J]. Remote Sensing Information, 2009, 24(2): 67-70. (in Chinese with English abstract)

[20] 沈貝貝，魏一博，馬磊超，等. 內蒙古草原植被覆蓋度時空格局變化及驅動因素分析[J]. 農業工程學報，2022，38(12)：118-126. SHEN Beibei, WEI Yibo, MA Leichao, et al. Spatiotemporal changes and drivers of fractional vegetation cover in Inner Mongolia grassland of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(12): 118-126. (in Chinese with English abstract)

[21] 王勁峰，徐成東. 地理探測器：原理與展望[J]. 地理學報，2017，72(1)：116-134. WANG Jinfeng, XU Chengdong. Geodetector: Principle and prospective[J]. Acta Geographica Sinica, 2017, 72(1): 116-134. (in Chinese with English abstract)

[22] 楊光華，包安明，陳曦，等. 氣候和土地利用變化對塔里木河干流區植被覆蓋變化的影響[J]. 中國沙漠，2010，30(6)：1389-1397. YANG Guanghua, BAO Anming, CHEN Xi, et al. Vegetation cover change with climate and land use variation along main stream of Tarim River[J]. Journal of Desert Research, 2010, 30(6): 1389-1397. (in Chinese with English abstract)

[23] 秦景秀，郝興明，張穎，等. 氣候變化和人類活動對干旱區植被生產力的影響[J]. 干旱區地理，2020，43(1)：117-125. QIN Jingxiu, HAO Xingming, ZHANG Ying, et al. Effects of climate change and human activities on vegetation productivity in arid areas[J]. Arid Land Geography, 2020, 43(1): 117-125. (in Chinese with English abstract)

[24] 張永升，馬彥軍. 1992-2019年阿拉爾市植被覆蓋時空變化分析[J]. 草原與草坪，2022，42(5)：62-72，80. ZHANG Yongsheng, MA Yanjun. Spatio-temporal changes analysis of vegetation coverage in Alar City in 1992-2019 years[J]. Grassland and Turf, 2022, 42(5): 62-72, 80. (in Chinese with English abstract)

[25] 黃粵，包安明，王士飛，等. 間歇性輸水影響下的2001-2011年塔里木河下游生態環境變化[J]. 地理學報，2013，68(9)：1251-1262. HUANG Yue, BAO Anming, WANG Shifei, et al. Eco-environmental change in the lower Tarim River under the influence of intermittent water transport[J]. Acta Geographica Sinica, 2013, 68(9): 1251-1262. (in Chinese with English abstract)

[26] 李雪銀，張志強，孫愛芝. 1982—2021年黃河流域植被覆蓋時空演變及影響因素研究[J]. 地球環境學報，2022，13(4)：428-436. LI Xueyin, ZHANG Zhiqiang, SUN Aizhi. Study on the spatial-temporal evolution and influence factors of vegetation coverage in the Yellow River Basin during 1982-2021[J]. Journal of Earth Environment, 2022, 13(4): 428-436. (in Chinese with English abstract)

[27] 谷金芝，宮兆寧. 2001—2015年華北平原植被覆蓋度時空變化特征及影響因素分析[J]. 測繪與空間地理信息，2018，41(8)：47-51. GU Jinzhi, GONG Zhaoning. Temporal and spatial variation characteristics of vegetation coverage and its influencing factors in North China Plain in the past 15 Years (2001—2015)[J]. Geomatics & Spatial Information Technology, 2018, 41(8): 47-51. (in Chinese with English abstract)

[28] 王永紅，魯恒. 2001—2018年云南省植被變化及驅動力[J]. 山地學報，2022，40(4)：531-541. WANG Yonghong, LU Heng. Driving force of vegetation cover change in Yunnan Province from 2001 to 2018[J]. Mountain Research, 2022, 40(4): 531-541. (in Chinese with English abstract)

[29] 代仁麗，鐘九生，何志遠，等. 氣候因子對貴州省植被覆蓋度的協同影響[J]. 水土保持研究，2022，29(3)：262-268. DAI Renli, ZHONG Jiusheng, HE Zhiyuan, et al. Synergistic effects of climate factors on vegetation coverage in Guizhou Province[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2022, 29(3): 262-268. (in Chinese with English abstract)

Dynamic changes and driving factors of vegetation coverage in the mainstream of Tarim River, China

WANG Xing1,2, HUO Aidi1,2,3※, LYU Jiqiang1,2, ZHAO Zhixin1,2, CHEN Jian1,2, ZHONG Fangqian1,2, YANG Luying1,2, GUAN Wenke4

(1.,,710054,; 2.,,710054,; 3.,,710054,; 4..,,830000,)

Tarim River is the longest inland river in China, which irrigates nearly one-third of Xinjiang's land in the last century. The previous unreasonable exploitation and utilization have posed a great threat to the Tarim River, particularly with the economic development and global climate change in recent years. The ecological environment of the Tarim River basin has been improved significantly, after a series of comprehensive ecological control measures, such as ecological water transfer in 2000. However, a serious challenge still remains on the sustainability of ecological restoration in the mainstream of the Tarim River under water transport projects. This study aims to clarify the dynamic change characteristics of vegetation cover in the mainstream of the Tarim River, in order to accelerate the process of vegetation protection and restoration. MODIS data was also collected from 2001 to 2021. Trend analysis and coefficient of variation were used to determine the development trend and stability of vegetation. The influence of driving factors on vegetation coverage was investigated by correlation analysis and geographical detector. The results showed that a relatively stable rising trend was found in the vegetation coverage of the mainstream of Tarim River, particularly with an annual growth rate of 2.84%. The changing trend was outstanding in seasonal fluctuations. The vegetation coverage was as high as 28.56% in summer, especially in August, but the lowest in April. There were obvious regional differences in the vegetation coverage, with the descending order of the upstream, midstream, and downstream. In 2021, the vegetation coverage in the upstream was 1.91 times as much as that in the midstream, and 3.34 times as much as that in the downstream in August. Vegetation coverage increased in 66.5% of Tarim River, most of which (49.0%) increased significantly. The combined effect of natural factors and human activities was the main reason for the rapid increase and spatial difference of vegetation coverage in the mainstream, among which the human activities posed the more direct impact on vegetation coverage. The geographical detector showed that the influence of each driving factor on the vegetation cover was ranked in descending order as follows: Land use (0.69), GDP (0.41), population density (0.37), DEM (0.30), rainfall (0.28), soil type (0.22), temperature (0.16), slope (0.04), slope aspect (0.01). The impact of human factors on the vegetation cover was mainly reflected in the change in land use type. Climatic factors (such as rainfall and temperature) presented a low correlation with the vegetation cover. The spatial distribution characteristics of vegetation cover were attributed to the interaction of multiple influencing factors. Future human activities can be more closely related to the change of vegetation cover and ecological environment evolution in the mainstream, with the influence of population growth, social and economic development. This finding can also provide the scientific basis to further understand the characteristics and driving factors of vegetation cover in the mainstream of Tarim River, particularly for the local ecological environment protection.

vegetation; precipitation; vegetation coverage; MODIS remote sensing data; geographical detector; the mainstream of Tarim River

2023-03-03

2023-04-14

國家自然科學基金國際合作項目（42261144749）；國家自然科學基金面上項目（41877232）

王星，研究方向為水文與水資源。Email：wangxing199910@163.com

霍艾迪，博士，教授，研究方向為遙感在水文生態等。Email：huoaidi@chd.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.202303016

P237

A

1002-6819(2023)-08-0284-09

王星，霍艾迪，呂繼強，等. 塔里木河干流植被覆蓋度動態變化及驅動因素分析[J]. 農業工程學報，2023，39(8)：284-292. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202303016 http://www.tcsae.org

WANG Xing, HUO Aidi, LYU Jiqiang, et al. Dynamic changes and driving factors of vegetation coverage in the mainstream of Tarim River, China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(8): 284-292. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202303016 http://www.tcsae.org