黃河流域生態環境質量時空演變及驅動力分析

摘要：開展黃河流域生態環境質量時空格局演變及驅動因素研究，為黃河流域生態文明建設和人地和諧發展提供科學決策支持。基于2000-2022年的MODIS數據，利用遙感生態指數（RSEI）評估黃河流域生態環境質量，采用Sen趨勢分析法和MK檢驗全面刻畫RSEI的空間演變特征。結合分位數回歸模型和殘差分析探究自然環境和人類活動對不同分位數RSEI 變化的影響機制及相對貢獻率。結果表明：2000-2022 年，黃河流域RSEI 年均值為0.465，年均增速為0.55%。黃河流域中游RSEI上升最為顯著。流域RSEI改善的區域面積占比為74.94%，顯著改善的區域為內蒙古中部及晉陜兩省北部地區。同一因素對不同分位數RSEI的影響效應存在顯著分異。隨著RSEI分位點的提高，溫度、降水及高程等3 個變量影響程度均呈下降趨勢。自然環境和人類活動共同作用導致黃河流域RSEI 變化面積占比為64.00%，由人類活動導致RSEI變化的區域面積占比為20.62%，由自然環境導致RSEI變化的區域面積占比為15.38%。

關鍵詞：遙感生態指數; 時空演化; 驅動因素; 分位數回歸模型; 黃河流域

中圖分類號：F062.2；X22 文獻標志碼：A 文章編號：1674-3075（2024）03-0060-10

生態環境是人類社會進步的先決條件（Zhang etal，2022）。生態環境質量作為表征生態環境的基礎要素，在氣候調節、水源涵養以及固土保肥等基本生態功能的維持方面具有重要作用（張艷軍等，2023）。其變化會對區域生態系統的能量流動、物質循環產生重大影響（蘇嘉亮等，2023）。當前，全球氣候變暖以及人類活動對地表改造能力的增強使得區域生態環境質量發生深刻變化，進而影響人類生態福祉。實現生態保護和經濟高質量協同發展成為亟待解決的問題。因此，準確評估區域生態環境質量、刻畫其時空變化特征并揭示驅動機理對形成區域生態環境保護治理方案具有重要意義。

圍繞生態環境質量監測和評估，學者們開展了廣泛的研究與探索，主要評價方法可分為以下3 類。其一，單一遙感指標法。歸一化植被指數（Nie et al，2021）、凈初級生產力（Pan et al，2021）、地表溫度（Azmi et al，2021）、歸一化差異指數（Guha et al，2021）以及歸一化水體指數（Ding et al，2017；Modare?si et al，2022）等是目前單一遙感指標最常選用的生態環境質量指數。然而，生態環境系統復雜多樣，僅用單一指標評價不夠科學。其二，多元數據指標法。綜合遙感數據與社會經濟數據，構建多元數據指標體系以評估生態環境質量。但其運用受學者經驗知識影響（Yuan，2021），難以客觀反映區域生態環境質量。其三，基于遙感的生態指數（remote sensing eco?logical index，RSEI）。RSEI 是我國學者徐涵秋等人首次提出的評價區域生態環境質量的遙感指數（Xu，2008；徐涵秋， 2013；Xu，2018）。其綜合了綠度、濕度、干度和熱度四大要素，采用基于協方差的主成分分析法確定各要素對生態環境質量的影響程度。同時該指數彌補了傳統生態環境狀況指數中土壤侵蝕模數和環境質量指數難以獲取的不足（徐涵秋， 2013a; 徐涵秋，2013b），被廣泛應用于大范圍（褚馨德等， 2022）、長時間序列（李蕊等， 2021；李婷婷等，2021；汪東川等，2022）的生態環境質量研究（Sun et al，2015；Hu amp; Xu，2018；Xiong et al，2021；Shan et al，2019）。

探究生態環境質量變化驅動機制是制定生態環境保護政策的重要前提。多數學者側重科學評估生境質量，驅動因素及其影響機制的定量研究較少。自然氣候變化及人類活動等多因素均會對生態環境質量產生影響，厘清關鍵影響因素并定量分析影響程度及方向難度較大。目前采用相關性分析法、逐步多元線性回歸（Zhang et al，2022；Yuan，2021）、地理探測器（Nie et al，2021；Li et al，2022）等方法探究驅動因素影響機制。但這些方法普遍存在一個缺陷，即無法區分不同生態環境區域的關鍵驅動因素，難以給出針對性的建議。為此，本文采用分位數回歸模型研究區域生態環境質量驅動因素。該方法能夠定量解釋驅動因素對不同分位數生態環境質量變化的影響，更細致考察影響因素的異質性，已在地理學，水文學等領域運用（Yin et al，2018）。