黑河流域植被类型分布模拟分析
黑河流域中游湿地多样性及保护对策——以高台县为例
甘
肃
科
技
第２ ６卷
３ ３ 掠夺 性经营造 成湿 地生 物多样性 丧失 ．
高 台县 湿 地 ， 于 土 壤 含 盐 量 大 ， 物 种 类 单 由 植 纯， 分布的植物有 １ ２ 属 ２ 种。其 中大多数为 ４科 ３ ９ 草本植物 ， 木本乔木及灌木极少。以禾本科、 菊科 、 藜科 、 科 等植 物 为 主 。代 表 植 物 有 ： 蓬 、 苇 豆 碱 芦 （ ． ｎｔ ｉ Ｔｉｅｓ ｎ ） 冰 草 （ ．ｒ ｔ ｕ ａｒ ） Ｐ ａｓ ａｓ ｒ ｘｔ ｄ 、 ｒ ｎ ｅ Ａ ｃｓａ ｍ Ｇ ｅｔ 、 ｉ ｔ ａ 狗尾草 （．ｉ ｉ Ｂ ａｖ 、 蒿 （ ． ｒｒ Ｌｒｎ． 、 Ｓ ｖａｓ ｅｕ ） 艾 ｒ Ａ ａｇｉ ｔ ｔ） 灰 ａ 绿藜 （ ． ｌｕｕ １Ｌ 、 Ｃ ｇａｃ ｍ ． ） 小香 蒲 （ ｍ ｎｍ ｕ ｋ 、 ｉｉ ａＦ ｎ ） 水 葱 （ ．ａｅｎｅ ｏｔｎ ｍ １ 、 驼 刺 （ ．ｐ ｒ ｏａ Ｓ ｔｂｒａｍ ｎａ ｉ ｅ） 骆 Ｇ Ａ ｓａｓ ｌ ｆ ｉｉ Ｓａ） ； ｈｐ 等 人工栽植的植物种类有 ： 二白杨 （ ｏｕ ｓ Ｐｐｌ ｕ 凡 切恤 ｖｒ ｔｅ ｓｎ ） 沙 枣 （ ａａ ｎ ｓ ａ ｇ ｉ ｌ ａ． ｎｒ ｔ ｄ 、 ｅｉ Ｅ ｅｇ ｕ ｎ ￣ｔｏ ａ ｆｉ Ｌ、 ） 柽柳 （ ａｎ ｒ ｈｎｎｉ Ｂ ｅ 等 。 Ｔ ｌａｉ ｃｉｅｓ ｇ ） ｘ ｓ
第２ ６卷 第 ９期 ２ １ ５月 ００年
甘肃 科技
Ｇ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｓ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ３
Ｉ ２６ Ｎｏ ９ ２ ． ．
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黑 河 流域 中游 湿 地 多样 性及 保 护对 策
黑河上游多年冻土区微环境与植被相关性研究
黑河上游多年冻土区微环境与植被相关性研究黑河上游多年冻土区微环境与植被相关性研究引言：黑河上游多年冻土区作为我国重要的冷区地区之一，其微环境与植被的关系对于生态环境的保护和可持续发展至关重要。
本文旨在研究黑河上游多年冻土区的微环境因素与植被分布的相关性，为该地区的生态建设和资源利用提供科学依据。
一、多年冻土区的微环境特点1.温度特征黑河上游多年冻土区的气候寒冷，年均温度低于0摄氏度，冬季长而严寒，夏季短暂且凉爽。
冻土的厚度由南向北逐渐增加，平均为2-3米。
不同季节和区域的微环境温度变化对植被的分布和生长产生重要影响。
2.土壤特征多年冻土区的土壤主要由冻土和非冻土组成。
冻土层中的水分含量较低，土壤肥力相对较差。
同时，土壤湿度和盐碱度的差异也对植被分布产生一定影响。
3.水文特征黑河上游多年冻土区的水文系统主要由冰川融水、降水和地下水组成。
冰川融水和降水的分布不均匀性导致了水资源的不均衡利用。
水文特征对于植被的生长和分布起着重要的调节作用。
二、黑河上游多年冻土区植被分布的特点1.植被类型黑河上游多年冻土区主要由苔藓植物、草本植物和灌木组成。
稀疏的植被覆盖度和低矮的植物生长状态是该地区植被类型和特点的主要表现。
2.植被分布植被的分布主要受到微环境因素的影响。
在不同的海拔高度和坡度上，植被分布存在明显差异。
同时，冻土的厚度和土壤湿度对植被的分布也有重要影响。
三、黑河上游多年冻土区微环境与植被的相关性1.温度与植被温度是影响植被分布和生长的重要因素之一。
在多年冻土区，温度的季节性变化对植被生长有重要影响。
春季各物种开始生长的时间和生长速度受温度变化的影响较大。
2.土壤与植被土壤湿度对植被的分布和生长具有重要影响。
土壤中的水分含量和盐碱度对于各种植物的生长和分布起着决定性的作用。
3.水文与植被水文特征对植被分布有重要影响。
冰川融水的供应状况和降水的分布不均衡性影响了植被的生长和分布。
水文特征还影响着土壤湿度和盐碱度，从而间接影响植被的生态系统。
黑河流域湿地现状分析及保护对策
黑河流域湿地现状分析及保护对策作者：王永明来源：《现代园艺·下半月园林版》 2014年第10期王永明（甘肃省张掖市高台县黑河湿地自然保护区管理局，甘肃高台县734300）摘要：湿地、森林与海洋并称为地球上的三大生态系统，被誉为“地球之肺”。
具有涵养水源、净化空气、蓄洪防涝，以及维持生物多样性等重要生态功能。
其中湿地是本文重点讲述的，分别从湿地资源的分布状态、存在问题，以及对生态平衡起到的关键作用等几个角度，说明保护湿地的重要性，并相对提出了保护湿地资源的措施和建议。
关键词：黑河流域湿地现状；分布特征；资源保护；对策及建议1黑河流域湿地的分布特征1.1 黑河流域湿地概述黑河发源于祁连山区南部，在河西走廊中部，受到大陆性气候和青藏高原的祁连山——青海湖气候区影响。
作为陆上丝绸之路文化孕育的摇篮，不仅在当时对河西走廊一带的社会经济发展产生了巨大影响，对当地的生态环境也产生了很大影响，且具有十分重要的作用。
黑河流域地处亚欧大陆，距海洋较远，因为其独特的地理位置和部分河流岸线，使其在地理位置上占据着一定优势，因它独特的地理位置，有着极其丰富的资源。
1.2 黑河流域湿地的分类黑河流域湿地分为天然湿地和人工湿地2种，天然湿地分为4种，分别是河流、湖泊、沼泽和高寒湿地；人工湿地包括4种，分别是水塘、水田、蓄水区、盐田。
众所周知，地球上有3大生态系统——森林、海洋和湿地，如果海洋是地球之心，那湿地就是地球之肾。
2黑河流域湿地资源及现状2.1 黑河流域湿地资源湿地是陆地和海洋的过渡地带，是众多动植物特别是水生动植物成长的天然环境，同时人们利用湿地种植各种各样的粮食作物，养殖各种水生产品、禽畜产品，湿地还能为人们提供能源，如水能、泥炭、薪柴等人类赖以生存的能源，且有着涵养水源的功效，其功效又是多方面，它能够有效控制洪水和防止土壤沙化，自动沉积下营养物质，自动改善环境污染，减少温室效应，以保护周边环境不受风浪腐化和侵蚀，在清洁方面上拥有众多功效被称为是“地球之肾”当之无愧。
黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应
第４１卷第１０期２０２１年５月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４１，Ｎｏ．１０Ｍａｙ，２０２１基金项目：国家重点研发计划项目（２０１８ＹＦＣ０５０７２０２，２０１７ＹＦＡ０６０３７０２）；国家自然科学基金项目（４１９７１３５８，４１９３０６４７）收稿日期：２０２０⁃１１⁃０５；㊀㊀修订日期：２０２１⁃０３⁃１１∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｆａｎｚｍ＠ｌｒｅｉｓ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０２０１１０５２８３１范泽孟．黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应．生态学报，２０２１，４１（１０）：４０６６⁃４０７６．ＦａｎＺＭ．ＲｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｏｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｉｎＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２１，４１（１０）：４０６６⁃４０７６．黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应范泽孟１，２，３，∗１中国科学院地理科学与资源研究所，资源与环境信息系统国家重点实验室，北京㊀１００１０１２中国科学院大学资源与环境学院，北京㊀１０００４９３江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心，南京㊀２１００２３摘要：黑河流域作为我国典型的生态系统过渡带，深入分析该区域内植被垂直分布变化对气候变化的响应，对于开展区域尺度植被分布对气候变化的响应研究极具代表性㊂近３０年来，黑河流域的植被分布随着平均生物温度和降水分布变化，在空间分布上，尤其是垂直分布上发生了系列变化㊂基于黑河流域植被类型的４１０个野外调研采样数据㊁１９８０ｓ年代的植被数据㊁遥感影像㊁气候观测数据㊁ＤＥＭ等多源数据，分别构建了黑河流域气候要素和植被类型垂直分布变化的空间分析模型，定量揭示了黑河流域绿洲农田荒漠带（ɤ１７００ｍ）㊁荒漠草原植被带（１７００ ２１００ｍ）㊁干性灌丛草原植被带（２１００ ２５００ｍ）㊁山地森林草原植被带（２５００ ３３００ｍ）㊁高山灌丛草甸植被带（３３００ ３８００ｍ）和高山寒漠草甸植被带（ȡ３８００ｍ）６个植被垂直带的植被变化及其对气候变化的响应差异㊂研究结果表明：在１９８０ｓ ２０１０ｓ期间，整个黑河流域植被空间分布的动态变化率为２５．７５％，发生变化的总面积为２０３．１２万ｈｍ２；绿洲农田荒漠植被带的变化面积最大（７２．２４万ｈｍ２），山地森林草原植被带的植被动态变化率最高（５６．９３％）；６个垂直带内的年平均生物温度和平均降水整体上均呈增加趋势，其中降水的增长率随海拔升高呈下降趋势，而平均生物温度的增长率则随海拔升高呈持续上升趋势；黑河流域中低海拔植被带内的植被动态变化与年平均生物温度和平均降水的相关性整体上高于其他植被带；荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带的植被动态变化对气候变化的敏感性高于其他植被带内植被变化对气候变化的敏感性㊂关键词：植被类型；垂直分布；动态变化；黑河流域ＲｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｏｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｉｎＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎＦＡＮＺｅｍｅｎｇ１，２，３，∗１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ３ＪｉａｎｇｓｕＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｉｎＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｓｏｕｒｃｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２３，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｌａｓｔ３０ｙｅａｒｓ，ａｓｅｒｉｅｓｏｆｓｐａｔｉａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｈａｓａｐｐｅａｒｅｄｉｎＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ，ｗｈｅｒｅｂｅｌｏｎｇｓａｔｙｐｉｃａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅｉｎＣｈｉｎａ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｉｃｉｔｌｙａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｏｆＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ，ｔｈｅｍｕｌｔｉ⁃ｓｏｕｒｃｅｄａｔａｏｆ４４０ｆｉｅｌｄｓａｍｐｌｉｎｇｄａｔａｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ，ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｐａｔｉａｌｄａｔａｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎ１９８０ｓ，ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｓ，ｃｌｉｍａｔｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａａｎｄＤＥＭｄａｔａｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔａｔｕｓａｎｄｔｅｒｒａｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ，ｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｅｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏ６ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅｓｏｆｏａｓｉｓｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｄｅｓｅｒｔｚｏｎｅ（ａｌｔｉｔｕｄｅɤ１７００ｍ），ｄｅｓｅｒｔｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（１７００＜ａｌｔｉｔｕｄｅ＜２１００ｍ），ｄｒｙｓｈｒｕｂｓｔｅｐｐｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（２１００ｍ＜ａｌｔｉｔｕｄｅ＜２５００ｍ），ｍｏｕｎｔａｉｎｆｏｒｅｓｔａｎｄｓｔｅｐｐｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（２５００＜ａｌｔｉｔｕｄｅ＜３３００ｍ），ａｌｐｉｎｅｓｈｒｕｂａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（３３００＜ａｌｔｉｔｕｄｅ＜３８００ｍ），ａｎｄａｌｐｉｎｅｃｏｌｄｄｅｓｅｒｔａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（ａｌｔｉｔｕｄｅȡ３８００ｍ）．Ａｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄａｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｅｑｕａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｃｈａｎｇｅｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎｉｓ２５．７５％，ａｎｄｔｈｅｔｏｔａｌａｒｅａｏｆｃｈａｎｇｅｉｓ２．０３１２ｍｉｌｌｉｏｎｈｅｃｔａｒｅｓｂｅｔｗｅｅｎ１９８０ｓａｎｄ２０１０ｓ．Ｔｈｅｃｈａｎｇｅａｒｅａｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｏａｓｉｓｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｄｅｓｅｒｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ（０．７２２４ｍｉｌｌｉｏｎｈｅｃｔａｒｅｓ），ａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎｆｏｒｅｓｔｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅｉｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ（５６．９３％）．Ｔｈｅｍｅａｎａｎｎｕａｌｂｉｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＭＡＢ）ａｎｄｔｏｔａｌａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（ＴＡＰ）ｉｎｔｈｅｓｉｘｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｒａｔｅｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｄｏｗｎｗａｒｄｔｒｅｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｅｌｅｖａｔｉｏｎａｌｔｉｔｕｄｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｒａｔｅｏｆａｖｅｒａｇｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｈｏｗｅｄａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｕｐｗａｒｄｔｒｅｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｅｌｅｖａｔｉｏｎａｌｔｉｔｕｄｅ．ＴｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＭＡＢａｎｄＴＡＰｉｎｔｈｅｌｏｗａｎｄｍｉｄｄｌｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｗｅｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｏｔｈｅｒｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｉｎＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎｆｒｏｍ１９８０ｓｔｏ２０１０ｓ．Ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｔｏｃｌｉｍａｔｉｃｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｄｅｓｅｒｔａｎｄｓｔｅｐｐｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅａｎｄｔｈｅｄｒｙｓｈｒｕｂａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｏｔｈｅｒｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅｓｂｅｔｗｅｅｎ１９８０ｓａｎｄ２０１０ｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅ；ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅ；ＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ植物群落是植物与环境间相互作用的产物，其相互作用表现在植被对环境要素变化的适应性和植被对环境要素的反馈作用［１⁃３］㊂植被类型的空间分布受到气温㊁降水㊁土壤㊁地形等多种环境因子的影响㊂针对如何分析植被与环境间的相关关系这一科学问题，目前主要采用包括主成分分析㊁多元统计分析㊁二歧指示种分析㊁典范对应排序方法㊁最大熵模型等方法，结合植被类型分布㊁地理因子㊁气候因子㊁能量因子等数据，对植被类型的空间分布与环境因素间的关系进行不同层次定量和定性的分析［４⁃９］㊂植被分布的时空格局在气候变化的驱动下往往会发生系列空间移动，而这种植被分布的时空移动状态可作为气候变化对植被变化影响，以及植被变化对气候变化响应定量分析的重要指标［１０⁃１３］㊂目前，在利用平均降水㊁日照时长㊁最热最冷月均温㊁高程㊁坡度㊁坡向㊁Ｋｉｒａ温暖指数㊁寒冷指数㊁平均生物温度等气候因子，对在植被分布与气候变化相关性方面开展了大量的研究［１４⁃１５］，但大部分研究主要集中运用单一或者某几个气候要素来对其与植被分布的相关关系进行分析［１６］，或者主要对研究区域的植被覆盖指数（ＮＤＶＩ）等时空变化进行分析［１７］，以及定量求算植被覆盖指数在某一海拔高程上的变化极值［１８］，尚缺乏不同海拔高程上的植被类型分布的差异对比及其与气候要素的相关性的综合分析㊂黑河流域作为我国第二大内陆河流域，总面积超过了１４ˑ１０４ｋｍ２，为典型的大陆性干旱气候㊂从黑河上游至下游，全流域的生物温度逐渐升高，降雨量则逐渐减少㊂黑河上游主要为祁连山区，地势高寒，年降水量为２５０ ５００ｍｍ，植被垂直分布规律性明显㊂其中，高山垫状植被带主要分布海拔范围为３９００ ４２００ｍ，以蒿草和杂类草为主的高山草甸植被带主要分布海拔范围为３６００ ３９００ｍ，以杜鹃（Ｒｈｏｄｏｄｅｎｄｒｏｎｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ）灌丛㊁高山柳（Ｓａｌｉｘｃｕｐｕｌａｒｉｓ）灌丛和金露梅（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａｆｒｕｔｉｃｏｓａ）矮灌丛为主的高山灌丛草甸带主要分布海拔范围为３３００ ３９００ｍ，以青海云杉（Ｐｉｃｅａｃｒａｓｓｉｆｏｌｉａ）和祁连圆柏（Ｓａｂｉｎａｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ）为主的山地森林带主要分布海拔范围为２４００ ３４００ｍ，山地草原带主要分布在２２００ ２６００ｍ，荒漠草原带主要分布在１９００ ２３００ｍ㊂海拔在２０００ｍ以下的黑河流域中下游地区的植被类型则主要为温带小灌木和半灌木荒漠植被类型㊂其中，中游除了自然生长的温带小灌木和半灌木荒漠植被，主要分布绿洲地区人工栽培的农作物和人工林植被类型㊂下游三角洲则以胡杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｅｕｐｈｒａｔｉｃａ）㊁梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎａｍｍｏｄｅｎｄｒｏｎ）㊁沙枣（Ｅｌａｅａｇｎｕｓａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ）㊁柽柳（Ｔａｍａｒｉｘｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）㊁白刺（Ｎｉｔｒａｒｉａｔａｎｇｕｔｏｒｕｍ）等荒漠植被为主［１９］㊂气候变化将引起土壤水文循环系统变化［２０］，导致植物生长和分布环境发生改变［２１］，使得植被类型及分７６０４㊀１０期㊀㊀㊀范泽孟：黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应㊀８６０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４１卷㊀布呈现相应的响应变化［２２］㊂尤其是气温和降水作为最主要的气候要素，其时空分布变化，将直接关系到植被类型的空间分布范围及动态变化状态［２３］㊂近５０年来，黑河流域的平均气温呈显著上升趋势［２４］㊂随着气候变化和人类活动强度的不断加剧，黑河流域的生态环境呈现出系列退化现象㊂其中，黑河上游山地草场超载导致大面积草场㊁牧场退化，下游的额济纳旗由原来西北地区的生态屏障沦为沙尘暴的重要发源地［２５］，影响范围涉及中国西北㊁华北甚至华东地区［２６⁃２７］㊂虽然目前在黑河流域范围内，尤其是在小流域或者更小尺度上［２８］，开展了大量的黑河流域植被变化观测和统计分析研究［２９⁃３０］㊂然而在黑河流域植被类型空间分布特征及与气候变化的关系目前主要集中在黑河流域上游地区，缺乏对整个黑河流域植被类型的垂直分布及其与气温㊁降水等气候要素的响应差异分析［３１］㊂因此，该论文旨在结合１９８０ｓ年代的黑河流域植被类型的空间分布数据，以及大量的野外调研㊁历史采样㊁遥感影像等多源植被基础数据，以及气候观测模拟数据，在获取的黑河流域２０１０ｓ时段７９个植被型组的空间分布数据的基础上，分别构建气候要素和植被类型垂直分布变化的空间统计分析模型，定量分析黑河流域不同海拔梯度上植被变化与平均生物温度和降水变化的相关性，揭示黑河流域植被分布在不同的分布梯度带上对平均生物温度气温和降水变化的响应差异㊂该研究不仅可为整个黑河流域的生态系统变化监测和综合评估提供重要数据与方法支持，而且能够为开展黑河流域不同植被垂直带的生态修复与管理等提供辅助决策支持㊂１㊀数据与方法１．１㊀数据收集与处理在黑河流域植被垂直分布变化及其对气候变化响应定量分析过程中涉及到植被数据㊁气候数据及地形高程数据㊂植被类型及分布的基础数据包括寒区旱区科学数据中心网站（ｈｔｔｐ：／／ｗｅｓｔｄｃ．ｗｅｓｔｇｉｓ．ａｃ．ｃｎ）的１９８０ｓ年代的植被类型空间分布数据和２０１１ ２０１５年间野外实地采样的４１０个植被样本数据㊂基于４１０个植被样本数据㊁１９８０ｓ年代的植被空间数据，结合ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ平台的多源高分影像数据，采用ＡｒｃＧＩＳ空间制图和分析方法，实现黑河流域植被空间分布数据的更新，获得２０１０ｓ年代黑河流域７９种植被类型的空间分布数据（图１）㊂气候数据来源于黑河流域２１个气象常规观测站及周边区域内１３个的气象观测站的气候观测资料㊂在对每个气象观测站点１９８０ｓ年和２０１０ｓ年两个时段的年平均降水和平均生物温度进行计算的基础上，利用高速度高精度曲面建模（ＨＡＳＭ）方法，模拟得到黑河流域的空间分辨率为５００ｍˑ５００ｍ的年平均降水和平均生物温度的空间分布数据（图２）［３２⁃３３］㊂地形数据采用美国的ＳＲＴＭ（ＳｈｕｔｔｌｅＲａｄａｒＴｏｐｏｇｒａｐｈｙＭｉｓｓｉｏｎ）９０ｍˑ９０ｍ的ＤＥＭ数据㊂１．２㊀模型与方法根据黑河流域的气温㊁降水㊁土壤及植被的空间分布格局及其垂直分异特征，结合黑河流域海拔高程范围（８００ ５４００ｍ），将黑河流域植被分布从低海拔到高海拔依次划分为６级植被垂直分布梯度带：即，绿洲农田和荒漠带（ɤ１７００ｍ）㊁荒漠草原植被带（１７００ ２１００ｍ）㊁干性灌丛草原植被带（２１００ ２５００ｍ）㊁山地森林草原植被带（２５００ ３３００ｍ）㊁高山灌丛草甸植被带（３３００ ３８００ｍ）和高山寒漠草甸植被带（ȡ３８００ｍ）㊂利用ＡｒｃＧＩＳ空间统计方法，分别对每个植被垂直分布梯度带内的平均生物温度㊁平均降水及植被类型进行统计，并定量计算１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时段内的植被垂直分布梯度带内平均生物温度㊁平均降水及植被类型的变化强度，解析黑河流域植被类型对气候变化响应的梯度差异㊂其中，采用黑河流域１９８０ｓ（ｔ０）和２０１０ｓ（ｔ１）两个时段内植被垂直分布梯度带内的平均生物温度和平均降水的空间变化速率，表征两个时段内各植被垂直分布梯度带的气候要素变化强度的垂直差异性，其计算公式为：ＤＭＡＢｋ＝（ＡｖｅＭＡＢ，ｋ，ｔ１－ＡｖｅＭＡＢ，ｋ，ｔ０）／ＡｖｅＭＡＢ，ｋ，ｔ１ˑ１００％（１）ＤＴＡＰｋ＝（ＡｖｅＴＡＰ，ｋ，ｔ１－ＡｖｅＴＡＰ，ｋ，ｔ０）／ＡｖｅＴＡＰ，ｋ，ｔ１ˑ１００％（２）图１㊀１９８０ｓ和２０１０ｓ黑河流域植被类型的空间分布Ｆｉｇ．１㊀ＳｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎＨｅｉｈｅｒｉｖｅｒＢａｓｉｎｉｎ１９８０ｓａｎｄ２０１０ｓ式中，ＤＭＡＢｋ㊁ＤＴＡＰｋ分别为ｔ０和ｔ１两个时段内第ｋ个植被垂直分布梯度带内的平均生物温度和平均降水的变化强度；ＡｖｅＭＡＢ，ｋ，ｔ０和ＡｖｅＭＡＢ，ｋ，ｔ１分别为ｔ０和ｔ１两个时段内第ｋ个植被垂直分布梯度带内的平均生物温度；ＡｖｅＴＡＰ，ｋ，ｔ０和ＡｖｅＴＡＰ，ｋ，ｔ１分别为ｔ０和ｔ１两个时段内第ｋ个植被垂直分布梯度带内的平均降水；ｋ＝１，２，３，４，５，６分别表示绿洲农田和荒漠带㊁荒漠草原植被带㊁干性灌丛草原植被带㊁山地森林草原植被带㊁高山灌丛草甸植被带和高山寒漠草甸植被带６个植被垂直分布带的编码㊂根据黑河流域１９８０ｓ（ｔ０）和２０１０ｓ（ｔ１）两个时段内植被垂直分布梯度带内的各种植被类型的空间分布数据，求算每一种植被类型及所有植被类型在各个植被垂直梯度带内的变化率，进而表征两个时段内各植被垂直分布梯度带的植被类型的变化差异性，其计算公式为：ＤＶｅｇｉ，ｋ＝ΔＳｉ，ｋ，ｔ０－ｔ１／Ｓｋˑ１００％（３）ＤＶｅｇｋ＝ðΔＳｉ，ｋ，ｔ０－ｔ１／Ｓｋˑ１００％（４）式中，ΔＳｉ，ｋ，ｔ０－ｔ１表示ｔ０和ｔ１两个时段内第ｋ个植被垂直分布带内第ｉ种植被类型的变化面积；ＤＶｅｇｉ，ｋ表示ｔ０和ｔ１两个时段内第ｋ个植被垂直分布带内第ｉ种植被类型的变化率；Ｓｋ表示第ｋ个植被垂直分布带的总面９６０４㊀１０期㊀㊀㊀范泽孟：黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应㊀积；其余参数同上㊂２㊀结果分析２．１㊀黑河流域气候要素的空间分布变化及垂直分异根据对１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时期的黑河流域年平均生物温度和平均降水两个关键气候要素的空间分布变化数据（图２）进行分析发现，平均降水量增长最显著的区域集中在黑河流域上游东部，祁连山脉段为减少趋势并呈带状分布；平均生物温度的增长主要集中在中游地带，增长强度往南侧随纬度下降逐渐减缓，在祁连山区的增长幅度小且呈带状分布㊂结合ＤＥＭ数据，对黑河流域的６个植被垂直分布带的平均生物温度和平均降水的变化强度进行了统计分析表明（表１）：随着海拔高度的增加，整个黑流域的平均生物温度逐渐降低，而平均降水量则逐渐升高㊂从１９８０ｓ时段到２０１０ｓ时段，整个黑河流域的平均降水量增加了７．５７ｍｍ，增加幅度为２．３９％㊂其中，荒漠草原植被带增量最大（增加１２．４８ｍｍ），绿洲农田与荒漠沙漠带增幅最快（增加了１４．６４％），而高山寒漠草甸植被带的增量和增加幅度均为最小，分别为２．５８ｍｍ和０．４３％㊂另外，整个黑河流域的平均生物温度在两个时段内上升０．６２ħ，上升幅度为１１．４２％㊂其中，绿洲农田和沙漠荒漠带的平均生物温度增加最大（上升０．８０ħ），但其增加幅度最小（增加７．５０％）；高山寒漠草甸植被带的平均生物温度增加最小（上升０．３０ħ），但其上升幅度最快（上升３７．９７％）㊂表１㊀黑河流域平均生物温度和降水的垂直梯度变化Ｔａｂｌｅ１㊀ＣｈａｎｇｅｓｏｆｍｅａｎａｖｅｒａｇｅｂｉｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｏｔａｌａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｓｏｆＨｅｉｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｂｅｔｗｅｅｎ１９８０ｓａｎｄ２０１０ｓ植被垂直分布带Ｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ年平均降水Ｔｏｔａｌａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ平均生物温度Ｍｅａｎａｖｅｒａｇｅｂｉｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ１９８０ｓ／ｍｍ２０１０ｓ／ｍｍ２０１０ｓ１９８０ｓ／ｍｍ变化率Ｃｈａｎｇｅｒａｔｅ／％１９８０ｓ／ħ２０１０ｓ／ħ２０１０ｓ１９８０ｓ／ħ变化率Ｃｈａｎｇｅｒａｔｅ／％绿洲农田荒漠带Ｏａｓｉｓｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｄｅｓｅｒｔｚｏｎｅ（ɤ１７００ｍ）４９．９４５７．２５７．３１１４．６４１０．６６１１．４６０．８０７．５０荒漠草原植被带Ｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（１７００ ２１００ｍ）１７０．０４１８２．５２１２．４８７．３４７．９８８．７３０．７５９．４０干性灌丛草原植被带Ｄｒｙｓｈｒｕｂｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（２１００ ２５００ｍ）２５２．６３２６４．６２１１．９９４．７５６．３０７．０００．７０１１．１１山地森林草原植被带Ｍｏｕｎｔａｉｎｆｏｒｅｓｔａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（２５００ ３３００ｍ）３６８．１１３７５．３８７．２７１．９７４．１８４．８１０．６３１５．０７高山灌丛草甸植被带Ａｌｐｉｎｅｓｈｒｕｂａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（３３００ ３８００ｍ）４６２．２６４６６．０４３．７８０．８２２．４０２．９１０．５１２１．２５高山寒漠草甸植被带Ａｌｐｉｎｅｃｏｌｄｄｅｓｅｒｔａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ（ȡ３８００ｍ）５９６．３１５９８．８９２．５８０．４３０．７９１．０９０．３０３７．９７２．２㊀黑河流域植被类型的空间分布及其整体动态变化根据１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时段的黑河流域植被类型空间分布数据，对两个时段内黑河流域的植被动态变化进行空间统计分析表明（图１）：在整个黑河流域范围内，祁连山区㊁俄博滩㊁野牛沟地区等上游区域植被类型的丰富度高于其他区域㊂河西走廊㊁阿拉善平原及狼心山西麓的植被类型分布相对单一，主要以荒漠／半荒漠植被类型为主㊂中游山丹㊁民乐地区的青海云杉植被类型呈现扩张趋势，上游祁连山区地区的西北针茅（Ｓ．ｓａｒｅｐｔａｎａｖａｒ．ｋｒｙｌｏｖｉｉ）植被类型呈现退缩趋势，而中游肃南县地区的矮禾草草原植被类型呈现消亡变化趋势㊂荒漠及沙漠植被类型㊁人工经济作物田及果园㊁大型乔木㊁中高海拔耐寒灌丛类型的面积呈快速增长趋０７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４１卷㊀图２㊀１９８０ｓ—２０１０ｓ黑河流域平均生物温度和平均降水的空间变化Ｆｉｇ．２㊀ＳｐａｔｉａｌＣｈａｎｇｅｓｏｆｍｅａｎａｎｎｕａｌｂｉｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｖｅｒａｇｅｔｏｔａｌａｎｎｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｄｉｅｎｔｓｏｆＨｅｉｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｂｅｔｗｅｅｎ１９８０ｓａｎｄ２０１０ｓ势，而部分草原㊁草甸类型出现了不同程度的退化㊂１）从动态变化速度上看，整个黑河流域植被空间分布的动态变化率为２５．７５％㊂其中，毛枝山居柳（Ｓ．ｏｒｉｔｒｅｐｈａ）灌丛减少速度最快，在１９８０ｓ ２０１０ｓ期间减少了９５％，青海云杉林增加速度最快，在１９８０ｓ到２０１０ｓ期间增加了９６％㊂另外，苔草（Ｃａｒｅｘｓｐ．）⁃杂类草草甸植被类型㊁吉拉柳（Ｓ．ｇｉｌａｓｈａｎｉｃａ）灌丛㊁祁连圆柏林㊁青海云杉林㊁金露梅灌丛等植被类型呈快速增加趋势；毛枝山居柳灌丛㊁拂子茅（Ｃａｌａｍａｇｒｏｓｔｉｓｅｐｉｇｅｉｏｓ）高禾草草甸㊁蒙古岩黄芪（Ｈｅｄｙｓａｒｕｍｍｏｎｏｇｏｌｉｃｕｍ）⁃籽蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｓｐｈａｅｒｏｃｅｐｈａｌａ）⁃沙竹（Ｐｓａｍｍｏｃｈｌｏａｖｉｌｌｏｓａ）荒漠㊁圆穗蓼（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｍａｃｒｏｐｈｙｌｌｕｍ）⁃珠芽蓼（Ｐ．ｖｉｖｉｐａｒｕｍ）草甸等植被类型呈快速减少趋势；２）从动态变化面积上看，在１９８０ｓ ２０１０ｓ期间整个黑河流域植被分布发生变化的总面积为２０３．１２万ｈｍ２㊂其中，春小麦⁃水稻⁃糖甜菜⁃向日葵⁃枸杞田⁃梨园代表的经济作物类型增加面积最多，从１９８０ｓ到２０１０ｓ增加了２０．０３万ｈｍ２，体现了人工植被中经济作物类型占主要变化的人工植被变化趋势，其次是青海云杉林，增加了１４．８３万ｈｍ２㊂籽蒿荒漠减少面积最多，在１９８０ｓ ２０１０ｓ期间减少了１６．６１万ｈｍ２，其次是矮嵩草草甸，减少了１５．２３万ｈｍ２㊂另外，虽然吉拉柳灌丛净增长的面积仅为１．２４万ｈｍ２，但其在各海拔梯度上的变化趋势差异性明显，表明了该植被类型在垂直分布上对气候变化具有非常高的敏感性㊂２．３㊀植被类型在垂直梯度上的变化趋势对黑河流域１９８０ｓ ２０１０ｓ期间植被类型垂直分布的变化趋势进行统计分析（图１，表２）表明，绿洲农田和荒漠带㊁荒漠草原植被带㊁干性灌丛草原植被带㊁山地森林草原植被带㊁高山灌丛草甸植被带和高山寒漠草甸植被带６个垂直带内的优势植被类型呈现不同的变化趋势㊂其中，绿洲农田荒漠带的优势植被类型为红砂（Ｒｅａｕｍｕｒｉａｓｏｎｇｏｒｉｃａ）荒漠，面积减少７．９５万ｈｍ２；荒漠草原植被带的优势植被类型为合头草（Ｓｙｍｐｅｇｍａｒｅｇｅｌｉｉ）荒漠，面积减少０．３９万ｈｍ２；干性灌丛草原植被带的优势植被类型为短花针茅（Ｓｔｉｐａｂｒｅｖｉｆｌｏｒａ）⁃长茅草（Ｉｍｐｅｒａｔａｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ）草原，面积减少５．７４万ｈｍ２；山地森林草原植被带的优势植被类型为西北针茅（Ｓ．ｓａｒｅｐｔａｎａｖａｒ．ｋｒｙｌｏｖｉｉ）草原，面积减少６．３６万ｈｍ２；亚高山灌丛草甸植被带的优势植被类型为小蒿草１７０４㊀１０期㊀㊀㊀范泽孟：黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应㊀（Ｋｏｂｒｅｓｉａｐｙｇｍａｅａ）草甸，面积减少１．５４万ｈｍ２；高山寒漠草甸植被带的优势植被类型也是小蒿草草甸，面积减少０．３１万ｈｍ２㊂干性灌丛草原植被带内的优势植被类型短花针茅⁃长茅草草原，其面积减少速度最快，在１９８０ｓ ２０１０ｓ期间减少了４５．４５％㊂在１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时段内，山地森林草原植被带内的植被动态变化率最高（表２），达５６．９３％，绿洲农田荒漠带内的植被动态变化率最小，为７．７３％㊂绿洲农田荒漠带的春小麦⁃水稻⁃糖甜菜⁃向日葵⁃枸杞田⁃梨园等人工植被面积增加最多（增加１６．５８万ｈｍ２），籽蒿荒漠面积减少最多（减少１６．６１万ｈｍ２）；荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带内的吉拉柳灌丛面积增加最多（分别增加５．８８和４．３０万ｈｍ２），而两个垂直带内的短花针茅⁃长茅草草原面积均减少最多（分别减少１．０７万ｈｍ２和６．８９万ｈｍ２）；山地森林草原植被带的青海云杉林面积增加最多（１２．２２万ｈｍ２），西北针茅草原面积减少最多（减少６．３６万ｈｍ２）；亚高山灌丛草甸植被带的合头草荒漠面积增加最多（增加１．８４ｈｍ２），矮蒿草（Ｋ．ｈｕｍｉｌｉｓ）草甸面积减少最多（减少４．９３万ｈｍ２）；高山寒漠草甸植被带的水母雪莲⁃风毛菊稀疏植被面积增加最多（增加３．６８万ｈｍ２），其矮蒿草草甸的面积减少最多（减少１３．８６万ｈｍ２）㊂表２㊀黑河流域植被垂分布动态变化Ｔａｂｌｅ２㊀ＤｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｉｎＨｅｉｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｂｅｔｗｅｅｎ１９８０ｓａｎｄ２０１０ｓ植被垂直分布带Ｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ植被变化总面积Ｔｏｔａｌａｒｅａｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ／（１００００ｈｍ２）植被动态变化率Ｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ／％绿洲农田荒漠带Ｏａｓｉｓｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｄｅｓｅｒｔｚｏｎｅ７２．２４７．７３荒漠草原植被带Ｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ２０．１４３１．８８干性灌丛草原植被带Ｄｒｙｓｈｒｕｂｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ１６．１９３７．１０山地森林草原植被带Ｍｏｕｎｔａｉｎｆｏｒｅｓｔａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ４３．２６５６．９３高山灌丛草甸植被带Ａｌｐｉｎｅｓｈｒｕｂａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ２２．５１２６．８８高山寒漠草甸植被带Ａｌｐｉｎｅｃｏｌｄｄｅｓｅｒｔａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ２８．７９２３．６４２．４㊀典型植被类型垂直分布的动态变化为了更好地揭示黑河流域植被的垂直分布变化趋势，结合各植被垂直带类的主要植被类型及分布状况，筛选了分布垂直跨度大于等于两个植被垂直带的１０种典型植被类型，并对其在１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时段内的动态变化情况进行空间统计（表３）㊂分析结果显示，绿洲农田荒漠带内的尖叶盐爪爪（Ｋａｌｉｄｉｕｍｃｕｓｐｉｄａｔｕｍ）荒漠和人工植被（春小麦⁃水稻⁃糖甜菜⁃向日葵⁃枸杞田⁃梨园）增加速度最快，分别为３９．９２％和３８．２８，均远高于该植被带内所有类型动态变化的７．７３％；荒漠草原植被带内的人工植被（春小麦⁃水稻⁃糖甜菜⁃向日葵⁃枸杞田⁃梨园）增加速度最快，１９８０ｓ ２０１０ｓ期间增加了６２．０６％，而该植被带内的青海云杉林则全部消失；干性灌丛草原植被带内的合头草荒漠增加速度最快，增加了８２．４１％；山地森林草原植被带内的合头草荒漠增加最快，其次青海云杉林和金露梅灌丛，增加幅度分别高达７７４．３４％㊁１９７．０６％和１６９．８４％；高山灌丛草甸植被带内的膜果麻黄荒漠增加最快，增加了２２８．００％，而毛枝山居柳⁃金露梅⁃箭叶锦鸡儿（Ｃａｒａｇａｎａｊｕｂａｔａ）灌丛则减少１００％；高山寒漠草甸植被带内的金露梅灌丛增加最快，增加了５４．５０％，而青海云杉林减少了８８．３２％㊂另外，尖叶盐爪爪荒漠和人工植被（春小麦⁃水稻⁃糖甜菜⁃向日葵⁃枸杞田⁃梨园）在绿洲农田荒漠带㊁荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带均呈增长趋势，在其他垂直植被带内则总体呈减少趋势㊂毛枝山居柳⁃金露梅⁃箭叶锦鸡儿灌丛㊁水母雪莲⁃风毛菊稀疏植被㊁藏亚菊垫状植被和金露梅灌丛在山地森林草原植被带㊁高２７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４１卷㊀山灌丛草甸植被带和高山寒漠草甸植被带呈增长趋势㊂青海云杉林在荒漠草原植被带㊁高山灌丛草甸植被带和高山寒漠草甸植被带呈减少趋势，在山地森林草原植被带呈快速增长趋势㊂高山灌丛草甸植被带的合头草荒漠呈快速增长趋势㊂表３㊀典型植被类型在各植被带内的变化率Ｔａｂｌｅ３㊀Ｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｃｌａｓｓｉｃａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓｉｎｅａｃｈｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ植被垂直分布带Ｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ主要植被类型变化率Ｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｍａｊｏｒｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ／％Ｖ１Ｖ２Ｖ３Ｖ４Ｖ５Ｖ６Ｖ７Ｖ８Ｖ９Ｖ１０所有植被类型变化率Ｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆａｌｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ／％绿洲农田荒漠带Ｏａｓｉｓｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｄｅｓｅｒｔｚｏｎｅ３９．９２３８．２８０．０００．０００．０００．０００．００－０．２２－２．２７０．２９７．７３荒漠草原植被带Ｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ７．８８６２．０６０．０００．０００．０００．００－１００．０００．００２．４５－２．７９３１．８８干性灌丛草原植被带Ｄｒｙｓｈｒｕｂｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ３．４２２７．６４０．０００．０００．０００．００４０．５４０．００３．７０８２．４１３７．１０山地森林草原植被带Ｍｏｕｎｔａｉｎｆｏｒｅｓｔａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ－０．１８－５８．７７１５．７３８．７００．００１６９．８４１９７．０６０．０００．００７７４．３４５６．９３高山灌丛草甸植被带Ａｌｐｉｎｅｓｈｒｕｂａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ０．００－１００．００１９．３５１５７．７７１．２２１０３．２０－２６．２９２２８．０００．０００．００２６．８８高山寒漠草甸植被带Ａｌｐｉｎｅｃｏｌｄｄｅｓｅｒｔａｎｄｍｅａｄｏｗｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｚｏｎｅ０．０００．００１１．４７２４．５７１．４５５４．５０－８８．３２４４．２９０．０００．００２３．６４㊀㊀Ｖ１ Ｖ１０为１０种植被的编号，其中Ｖ１代表尖叶盐爪爪荒漠，Ｖ２代表春小麦－水稻－糖甜菜－向日葵－枸杞田／梨园，Ｖ３代表毛枝山居柳－金露梅－箭叶锦鸡儿灌丛，Ｖ４代表水母雪莲（Ｓａｕｓｓｕｒｅａｍｅｄｕｓａ）／风毛菊（Ｓａｕｓｓｕｒｅａｊａｐｏｎｉｃａ）稀疏植被，Ｖ５代表藏亚菊（Ａｊａｎｉａｔｉｂｅｔｉｃａ）垫状植被，Ｖ６代表金露梅灌丛，Ｖ７代表青海云杉林，Ｖ８代表膜果麻黄（Ｅｐｈｅｄｒａｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ）荒漠，Ｖ９代表红砂荒漠，Ｖ１０代表合头草荒漠２．５㊀植被类型垂直分布对气候要素的响应分析为了更好地揭示黑河流域不同海拔垂直梯度上的植被动态变化对年平均生物温度和平均年降水等关键气候要素变化的响应关系，利用ＡｒｃＧＩＳ的空间分析模块对黑河流域海拔每间隔１００ｍ的植被动态变化率（ΔＳ）年平均生物温度变化值（ΔＭＡＢ）和平均年降水的变化值（ΔＴＡＰ）进行空间统计（表４）㊂并对黑河流域的绿洲农田荒漠带㊁荒漠草原植被带㊁干性灌丛草原植被带㊁山地森林草原植被带㊁高山灌丛草甸植被带和高山寒漠草甸植被带六个垂直带内的ΔＳ㊁ΔＭＡＢ和ΔＴＡＰ的相关性进行分析㊂结果显示，仅高山寒漠草甸植被带内的植被动态变化率与年平均生物温度变化值和平均年降水的变化具有显著的相关性，其中与年降水的变化呈显著负相关（Ｐ＜０．０５），与年生物温度变化呈极显著负相关（Ｐ＜０．０１）㊂另外，从海拔每间隔１００ｍ的数值分析看，随着海拔的升高，荒漠草原与干性灌丛草原两个植被带的ΔＭＡＢ均呈逐渐增加趋势，ΔＴＡＰ均呈持续增加趋势，然而ΔＳ在荒漠草原植被带内整体呈增加趋势，在干性灌丛草原植被带内则整体呈减少趋势㊂以上分析表明，黑河流域的ΔＭＡＢ和ΔＴＡＰ对其植被动态变化具有不同的驱动效应，但在不同的植被垂直带上，这种驱动效应存在显著的垂直地带性差异㊂表４㊀黑河流域植被垂分布动态变化与气候要素的相关性Ｔａｂｌｅ４㊀ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓｉｎＨｅｉｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎ植被垂直分布带Ｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ海拔Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ／ｍΔＴＡＰ／ｍｍΔＭＡＢ／ħΔＳ／％ΔＳ与ΔＴＡＰ的相关性ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎΔＳａｎｄΔＴＡＰΔＳ与ΔＭＡＢ的相关性ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎΔＳａｎｄΔＭＡＢ绿洲农田荒漠带（ɤ１７００ｍ）＜９０００．４８４５０．０６６２０．０３４５ｒ＝０．６２（Ｐ＞０．０５）ｒ＝０．３９（Ｐ＞０．０５）９００ １００００．３６８４０．０６６１０．０５６３１０００ １１０００．２４２５０．０６５００．０７７３１１００ １２０００．１８６２０．０６９４０．１１６７１２００ １３０００．１５２２０．０７４５０．０４０８３７０４㊀１０期㊀㊀㊀范泽孟：黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应㊀续表植被垂直分布带Ｇｒａｄｉｅｎｔｚｏｎｅｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ海拔Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ／ｍΔＴＡＰ／ｍｍΔＭＡＢ／ħΔＳ／％ΔＳ与ΔＴＡＰ的相关性ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎΔＳａｎｄΔＴＡＰΔＳ与ΔＭＡＢ的相关性ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎΔＳａｎｄΔＭＡＢ１３００ １４０００．１２２００．０７８９０．１０５０１４００ １５０００．１０３９０．０８１７０．１４４４１５００ １６０００．０９４００．０８６２０．０８４８１６００ １７０００．０８５００．０８９８０．０８０６荒漠草原植被带（１７００ ２１００ｍ）１７００ １８０００．０７９１０．０９０８０．２５７４ｒ＝－０．８１（（Ｐ＞０．０５））ｒ＝０．７６（Ｐ＞０．０５）１８００ １９０００．０７６００．０９２２０．３７９２１９００ ２００００．０７２５０．０９５２０．４０６２２０００ ２１０００．０６８６０．０９７７０．３９８８干性灌丛草原植被带（２１００ ２５００ｍ）２１００ ２２０００．０６０６０．１０２６０．３９９８ｒ＝０．７９（Ｐ＞０．０５）ｒ＝－０．７８（Ｐ＞０．０５）２２００ ２３０００．０５０７０．１１０２０．４２４８２３００ ２４０００．０４３１０．１１５７０．３３３６２４００ ２５０００．０３７９０．１２０９０．３２８５山地森林草原植被带（２５００ ３３００ｍ）２５００ ２６０００．０３５７０．１２３２０．３３４２ｒ＝－０．５５（Ｐ＞０．０５）ｒ＝０．３６（Ｐ＞０．０５）２６００ ２７０００．０３１５０．１２９４０．４５１４２７００ ２８０００．０２５１０．１３９１０．５９５３２８００ ２９０００．０２１７０．１４６９０．７００３２９００ ３００００．０１７７０．１５６３０．７４７６３０００ ３１０００．０１３８０．１６７４０．７４０７３１００ ３２０００．０１０７０．１７８９０．６１６０３２００ ３３０００．０１０００．１８７８０．４５７３高山灌丛草甸植被带（３３００ ３８００ｍ）３３００ ３４０００．０１０４０．１９３５０．３０６５ｒ＝０．１９（Ｐ＞０．０５）ｒ＝－０．２３（Ｐ＞０．０５）３４００ ３５０００．００９８０．２０２３０．２６９０３５００ ３６０００．００７７０．２１２９０．２９４７３６００ ３７０００．００７１０．２２１９０．２５６４３７００ ３８０００．００６２０．２３３７０．２９５１高山寒漠草甸植被带（ȡ３８００ｍ）３８００ ３９０００．００５１０．２４９３０．２５３９ｒ＝－０．４９（Ｐ＜０．０５）ｒ＝－０．８１（Ｐ＜０．０１）３９００ ４００００．００４５０．２６５９０．２６１４４０００ ４１０００．００３４０．２８７８０．２８０２４１００ ４２０００．００２３０．３１６２０．２８６８４２００ ４３０００．００１８０．３４８１０．２５００４３００ ４４０００．００１４０．３７６５０．２３７８４４００ ４５０００．００２００．４０３４０．１８２３４５００ ４６０００．００２７０．４３４１０．１３３８４６００ ４７０００．００４５０．４６５５０．０９１６４７００ ４８０００．００７２０．４９６１０．０４８３４８００ ４９０００．００７９０．５４０４０．０３８０４９００ ５００００．００８５０．５６４３０．０３２４５０００ ５１０００．００７７０．６３３２０．０１７９＞５１０００．００６５０．６７６４０．００００㊀㊀ΔＭＡＢ（ｍｅａｎａｎｎｕａｌｂｉｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）和ΔＴＡＰ（ａｖｅｒａｇｅｔｏｔａｌａｎｎｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）分别为海拔间隔１００米的年平均生物温度和平均年降水变化值；ΔＳ为海拔间隔１００米的植被动态变化率３㊀讨论与结论３．１㊀讨论２０１０ｓ年代黑河流域植被类型空间分布数据的获取结果表明，结合多源高分辨率遥感影像数据㊁野外实地调研采样点数据㊁历史采样点数据㊁气候观测数据㊁黑河流域矢量边界数据，运用ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ平台和ＡｒｃＧＩＳ空间制图和分析方法，不仅可以高效地实现黑河流域植被类型空间分布数据的快速更新，而且能够有４７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４１卷㊀效弥补目前仅基于某一植被指数（如ＮＤＶＩ）对黑河流域植被变化进行分析的算法缺陷［１７］㊂１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时段的黑河流域不同垂直梯度带上的植被变化差异的分析表明，基于气候要素数据㊁ＤＥＭ数据及植被分布数据构建的黑河流域植被类型与气候要素在不同垂直带上的空间分析模型，可以有效地对黑河流域不同垂直梯度带上的植被类型动态变化及其与气候要素变化的响应关系进行定量解析㊂譬如，荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带的植被动态变化与年平均生物温度和降水的相关性高于其他植被带，有效证实了这两个植被带类的植被变化对气候变化的敏感性高于其他植被带内植被变化对气候变化的敏感性的相关研究结论［３４⁃３５］；分布于绿洲农田荒漠带㊁荒漠草原植被带㊁干性灌丛草原植被带和山地森林草原植被带的（森林㊁草地及荒漠绿洲等）植被生态系统在１９８０ｓ和２０１０ｓ时段内的变化幅度高于其他的植被带，进一步表明了人类活动对位于黑河流域中下游植被变化的干扰强度大于对高海拔植被变化的干扰强度［３６］另外，国内外大量研究表明，生态过渡带是对气候变化和人类活动最为敏感的区域［３７⁃３９］㊂在生态过渡带区域内，植被类型及其多样性的分布更容易受到平均生物温度和降水等气候要素变化的影响而发生改变［４０⁃４２］㊂因此，黑河流域作为我国典型的生态过渡带，定量解析黑河流域不同垂直梯度上的植被类型的动态变化趋势及其对不同气候要素变化响应的梯度差异，不仅对开展其他生态过渡带的植被类型动态变化及气候变化响应具有借鉴意义，而且开展大尺度下植被分布对气候变化的响应研究也极具代表性［４３⁃４４］㊂在后续的研究工作中，将进一步结合更高分辨率的遥感数据，数量更多㊁分布更均匀的实地样点数据，考虑阴坡和阳坡的地形影响差异，对流域内各植被类型进行识别和提取，进而在提高各植被类型边界划分精度的基础上，对黑河流域未来植被类型及其垂直分布的变化情景进行模拟预测㊂３．２㊀主要结论黑河流域绿洲农田荒漠带㊁荒漠草原植被带㊁干性灌丛草原植被带㊁山地森林草原植被带㊁高山灌丛草甸植被带和高山寒漠草甸植被带六个植被垂直带内的平均生物温度和平均降水在１９８０ｓ ２０１０ｓ间整体上均呈增加趋势㊂其中，降水的增长率随海拔升高呈下降趋势，而平均生物温度的增长率则随海拔升高呈持续上升趋势㊂在１９８０ｓ和２０１０ｓ两个时段内，黑河流域植被类型分布发生变化的面积高达２０３．１２万ｈｍ２，动态变化率为２５．７５％㊂其中，春小麦－水稻－糖甜菜－向日葵－枸杞田－梨园代表的经济作物类型增加面积最多（增加２０．０３万ｈｍ２），毛枝山居柳灌丛减少速度最快（减少９５％）㊂不同植被垂直带的对比分析表明，山地森林草原植被带（２５００ ３３００ｍ）的变化最快，变化率为５６．９３％；绿洲农田荒漠沙漠植被带（１７００ｍ以下）的变化最慢，变化率仅为７．７３％，而中低海拔植被带内的植被动态变化率与年平均生物温度和平均降水的相关系数整体上高于其他植被带㊂总之，随海拔升高，黑河流域植被类型的总面积变化率逐渐降低㊂其中，中低海拔段的荒漠化和人工经济作物面积呈快速增加趋势，草原和灌丛面积呈减少趋势；；中高海拔段的耐寒灌丛㊁荒漠类型植被和部分稀疏植被类型的面积整体呈增长趋势；乔木类型在中海拔段呈增长趋势，高海拔则显著减少趋势㊂极高海拔段主要是永久冰川㊁常年积雪和稀疏植被，无明显变化㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀ＱｕｉｎｎＪＦ，ＤｕｎｈａｍＡＥ．Ｏｎｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｔｅｓｔｉｎｇｉｎｅｃｏｌｏｇｙａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎ．ＴｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＮａｔｕｒａｌｉｓｔ，１９８３，１２２（５）：６０２⁃６１７．［２］㊀ＬｅｇｅｎｄｒｅＰ，ＦｏｒｔｉｎＭＪ．Ｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｖｅｇｅｔａｔｉｏ，１９８９，８０（２）：１０７⁃１３８．［３］㊀ＢｏｒｃａｒｄＤ，ＬｅｇｅｎｄｒｅＰ，ＤｒａｐｅａｕＰ．Ｐａｒｔｉａｌｌｉｎｇｏｕｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｅｃｏｌｏｇｙ，１９９２，７３（３）：１０４５⁃１０５５．［４］㊀张元明，陈亚宁，张道远．塔里木河中游植物群落与环境因子的关系．地理学报，２００３，５８（１）：１０９⁃１１８．［５］㊀张文辉，卢涛，马克明，周建云，刘世梁．岷江上游干旱河谷植物群落分布的环境与空间因素分析．生态学报，２００４，２４（３）：５５２⁃５５９．［６］㊀ＪａｆａｒｉＭ，ＣｈａｈｏｕｋｉＭＡＺ，ＴａｖｉｌｉＡ，ＡｚａｒｎｉｖａｎｄＨ，ＡｍｉｒｉＧＺ．ＥｆｆｅｃｔｉｖｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓｉｎＰｏｓｈｔｋｏｕｈｒａｎｇｅｌａｎｄｓｏｆＹａｚｄＰｒｏｖｉｎｃｅ（Ｉｒａｎ）．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，２００４，５６（４）：６２７⁃６４１．［７］㊀王翠红，张金屯．中国部分自然保护区物种多样性与环境因子的关系．西北植物学报，２００４，２４（８）：１４６８⁃１４７１．［８］㊀ＡｒｓｈａｄＭ，Ａｎｗａｒ⁃Ｕｌ⁃Ｈｕｓｓａｎ，ＡｓｈｒａｆＭＹ，ＮｏｕｒｅｅｎＳ，ＭｏａｚｚａｍＭ．ＥｄａｐｈｉｃｆａｃｔｏｒｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＣｈｏｌｉｓｔａｎｄｅｓｅｒｔ，Ｐａｋｉｓｔａｎ．ＰａｋｉｓｔａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｏｔａｎｙ，２００８，４０（５）：１９２３⁃１９３１．５７０４㊀１０期㊀㊀㊀范泽孟：黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应㊀。
基于NDVI的黑河中下游植被覆盖度变化分析
基于NDVI的黑河中下游植被覆盖度变化分析摘要:为准确掌握黑河干流水量调度实施以来黑河中下游地区的生态情况，以及为黑河流域中下游的水资源统一管理和调度提供科学依据和技术支撑，基于MODIS遥感影像数据，应用最大值合成法、像元二分模型及一元线性回归模型，对2000-2017年黑河中下游流域植被覆盖度的变化情况进行分析。
关键词:黑河流域；像元二分模型；植被覆盖度；NDVI1 引言植被是陆地生态系统最为重要的组成成分之一，具有改善生态气候、调节河水流量、防止水土流失、促进生物循环等作用[1]。
植被覆盖度通常指某一地域植物垂直投影面积与该地域总面积的百分比，是指示地表植被状况的重要指标[2]。
由于地球环境的变化受到植被变化的影响，植被覆盖的研究逐渐成为全球变化科学研究的热门领域[1]。
目前植被覆盖度的获取主要有地表实测和利用遥感数据估算两种方式[3]。
第一种方法准确度更高、获取的信息更为详细，但只能在较小面积区域内进行实测，且成本较高。
随着遥感技术不断发展与成熟，使得第二种方法可以对大面积范围的植被覆盖度进行估算[4]。
为准确掌握黑河干流水量调度实施以来黑河干流中下游地区的生态情况，以及为黑河流域中下游的水资源统一管理和调度提供科学依据和技术支撑，本文收集MODIS遥感影像，采用一元线性回归模型、最大值合成法以及像元二分模型等方法，研究2000-2017年间黑河中下游区域植被覆盖度的变化情况。
2 研究方法2.1 研究区概况本研究集中在黑河干流沿线的中、下游地区。
黑河中游两岸地势平坦，光热资源充足，但干旱严重，人工绿洲面积较大，部分地区土地盐碱化严重；黑河下游深居内陆腹地，是典型的大陆性气候，具有降水少、蒸发强烈，温差大，风大沙多，日照时间长等特点。
2.2 研究方案植被覆盖度计算主要是通过合成NDVI生长季最大值，反演生长季VFC进行分级统计，最后对VFC时间序列进行分析。
具体研究流程如下：（1）数据下载。
黑河流域湿地植物建群种及其主要伴生种分析
2019.10发源于祁连山的黑河是我国第二大内陆河，穿越张掖299km，形成了得天独厚的天然湿地和人工湿地，各类水域生态系统具有很强的典型性、稀有性和代表性，发挥着涵养水源、调节气候、防风固沙、净化水质等生态服务功能，是西北地区重要的生态安全屏障。
黑河湿地内动植物资源非常丰富，是我国候鸟三大迁徙中转站，生物多样性丰富集中，有各类植物385种，昆虫892种，野生动物209种，其中约占全世界总数3‰以上的黑鹳在黑河湿地越冬，具有不可多得的自然禀赋。
研究黑河流域湿地植物建群种及其伴生种，为我国西北典型内陆河流域湿地、水生动植物生境和水域生态系统及生物多样性保护，特别是黑河流域经济社会的可持续发展，维护区域生态安全方面有极其重要的作用。
1 研究地概况选择黑河流域甘州区老仁坝村典型湿地进行，位于东经100°06′—100°52′，北纬38°32′—39°24′，海拔高度1482m 。
在大陆性气候条件下，研究区夏季辐射强、温度高、湿度大，年均温度7.5℃，年均降水量116mm，年均蒸发量2025mm，无霜期150～160d。
土壤主要以砂土、漠土、潮土为主，降雨多集中在6～9月。
黑河湿地植物建群种主要为芦苇，伴生种有滨麦、盐地风毛菊、蒙山莴苣和四翅蚤缀等，植被盖度分别占该群落的75.2%和24.8%。
本文通过对黑河流域典型湿地的调查与研究，分析黑河流域水域生态系统及生物多样性的变化，为黑河流域湿地保护、经济可持续发展和区域生态安全屏障提供科学依据。
2 调查方法2016年7月采用样带结合样方法进行调查，根据地形情况设置南北走向样带，样带均垂直于水陆交界线，每条样带等距离10m布置样方，共调查10m×10m样地40个，记录样方内植物的优势种、伴生种、株数、株高、盖度等，并把样方内植物种分别采集样本，带回实验室进行分类、鉴定。
2.1 各指标计算方法2×2列联表将各样方调查数据排列成2×2列联表，其中a 为两个都有的样方数，b为只含有物种A 的样方数，c 为只含有物种B的样方数，d为两个种都没有的样方数，N 为样方总数。
近10年来黑河流域生态环境变化特征分析
生态类型
人工林地 天然林地
表 1 流域近 10 年来森林生态分布面积变化 ( km2 ) Table 1 T he changes of forest areas in t he Heihe River basin during recent 10 years ( km2)
上游 0. 17 1398. 80
按土地利用分类体系, 将流域土地划分为七大 类型, 分别为农业用地( 包括耕地、果园、养殖场及 其它农业用地等) 、人工用地( 包括建筑、交通、工矿 用地等) 、自然P半自然植被覆盖地( 包括天然林、人 工林、灌木林以及草地等) 、- 06; 修订日期: 2001- 11- 28 基金项目: 中国科学院知识创新重大项目( KZCX1- 09) 、中国科学院知识创新重大项目( K ZCX 1- 10- 06) 。 作者简介: 王根绪( 1965- ) , 男( 汉族) , 甘肃天水人, 博士, 研 究员, 主要从事寒 区旱区资源 与环境问 题研究。E-mail: gxwang@ ns. lzb.
代末的 10 年, 流域生态环境状况及其变化充分体 现了多方面人类活动交互影响的结果。认识近 10 年来流域生态环境变化特征, 对了解人类活动对区 域生态环境的影响以及掌握流域生态环境演变趋 向意义重大。
1 研究方法与数据来源
这次 研究 利 用 黑河 流 域 13 万 km2 范 围 内 2000 年 T M 遥感影像数据资料, 采用国家/ 863 计 划0制定的区域生态环境遥感调查分类系统, 进行 系统解译分析, 其结果作为流域生态环境现状评价 的依据。同时, 以 1987 年流域 T M 遥感影像资料 为基础, 并参照同期已经数字化的流域土地类型与 植被类型图, 按 2000 年相同的遥感分类系统, 提取 1987 年时期流域生态环境信息, 作为对 照基准状 态, 通过两期遥感数据分析结果的对比, 揭示流域 近 10 年来生态环境变化趋势与变化幅度, 定量给 出流域近 10 年生态环境变化的基本特征。遥感数 据分析的主要分类指标体系如下:
基于MOdis数据的黑河流域NPP变化研究
3.研究方法
3.1一元线性回归分析 运用一元线性回归的方法来分析变化程度，是研究植被长时序增长 变化趋势的重要方法，对一组时间自变量与NPP自变量，可以用如下 模型表示：
式中变量i为1-11，分别对应2000-2010年NPP序 列度， ，取NP值Pi表为示11第，i其年中的，NPSPL值OP；E>n0为则研说究明的NP时P在间1序1年列里的是长 变化增加的，反之则是减少的。
3.研究方法
3.2 .2Mann-Kendall趋势检验 根据时间序列长度 n值大小的不同，显著性检验统计量的选 取有所不同： 当n <10时，直接使用统计量S进行双边趋势检验。在给定显 著性水平α下，当n≥10时，统计量S近似服从标准正态分布， 这时需要构造一个新的统计量Umk来进行检验，公式如下：
Umk收敛于标志正太分布，原假设该序列无趋势，采用双边检验趋势，在给 定显著性水平α下，如果 U> Uα/2则拒绝原假设，认为原序列存在显著趋势，否 则接受原假设认为序列趋势不显著。如果 U> 0 ，则认为序列存在上升趋势，U= 0 ，无趋势，U< 0认为序列存在下降趋势。
3.研究方法
3.3相关分析 相关关系是一种非确定性的关系，相关系数是研究变量之
3.研究方法
3.2 .1Sen趋势分析 Sen趋势度是经过计算序列的中值，可以避免噪声
干扰，但其不能实现序列趋势的显著性检验，因 此结合Mann-Kendall方法，可以完成对序列显著 性的检验。Sen趋势度计算公式：
使用趋势度β来判断时间序列趋势的升降，当 β> 0 时，时间序列呈上升的 趋势，反之呈下降的趋势。
基于MODIS数据的黑河流域NPP时空变化研究
答 辩 人：杨安邦 指导教师：李 净