三江源地区植被覆盖时空变化特征及其影响因素研究

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在陆地生态系统物质循环和能量流动的过程中,植被承担着举足轻重的作用,同时,随着全球环境变化和全球变暖问题日益严重,地表植被覆盖度也成为区域生态环境健康的重要指标。三江源地区位于青藏高原的腹地,是长江、黄河和澜沧江的发源地,具有重要的水资源存储和生态保护功能,因此,研究三江源地区植被覆盖时空变化特征及其驱动因素,对于保护三江源地区的生态系统稳定性具有重要意义,也能为植被保护提供行之有效的科学依据。本文基于2000~2019年MODIS NDVI数据,综合运用最大值合成法、一元线性回归、空间趋势分析、变异系数等方法,对三江源地区植被覆盖时空演变规律进行了研究,在揭示植被覆盖时空分布特征的基础上,引入地理探测器和地理加权回归模型,对植被覆盖变化影响因素的驱动机理进行了探讨。得出以下主要结论:(1)在年际尺度上,三江源地区NDVI呈现波动上升趋势,变化斜率为0.014/10a。在空间分布格局上,三江源地区20年NDVI均值介于-0.05~0.91之间,整体呈现出“西北较低,东南较高”的分布特征,NDVI>0.5的区域占总面积的49.64%,总体来说,NDVI高值区域主要集中在澜沧江源和黄河源的大部分地区,低值区域集中在长江源西北部。(2)在空间变化趋势方面,三江源大部分区域的NDVI都得到改善,其中,明显改善的面积百分比为22.81%,轻度改善的面积占比为41.85%,以黄河源流域东北部及长江源流域西北部地区改善效果较为明显,明显退化的区域占比较少,零星分布在研究区域的中部,但在动态持续性方面,NDVI未来变化趋势不确定的区域占比在70%以上,持续性明显改善区域仅占总面积的6.19%,多分布在黄河源东北部,需要引起关注和重视。在空间稳定性方面,主要表现为高低波动区域共同存在,低波动区域占比高。(3)由地理探测器的结果可知,气候因素是影响NDVI空间分异的主要因素,且解释力水平存在波动,降水、气温和光照时长在探测中一直处于主导影响地位。不同驱动因子之间的交互作用均大于单因子探测,以双因子增强为主,小部分交互作用类型为非线性协调增强,说明三江源地区植被覆盖空间分异的过程是多种因子之间交互作用的结果。风险探测表明,NDVI与降水呈现明显的正相关作用,而与日照时长、风速则呈明显的负相关作用,温度、相对湿度均在第七分区所对应的NDVI均值最高,适宜植被生长的地貌类型和土壤类型分别为中起伏山地和黑毡土,砂土含量和黏土含量分别为45.4%~49.8%和22.9%~26.9%时,植被长势情况较好。(4)结合地理加权回归模型,对NDVI影响因子回归系数进行空间可视化分析,探索了不同影响因子对三江源地区植被覆盖的影响及其空间异质性。结果表明,植被覆盖变化的影响因素及其影响程度差异较大,降水、气温、黏土含量对植被的影响多呈正向效应,风速、砂土含量对植被覆盖的影响多呈负效应。其中,在研究区东北部以及长江源中北部地区,NDVI受降水、黏土含量影响显著,在降水较为丰富的东南部以及中南部地区,受气温、砂土含量影响显著,而在黄河源西北部,风速对植被覆盖的影响显著。
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