【摘 要】
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地表植被变化是土地利用/覆盖变化的重要表征,主要通过改变地表反照率、植被覆盖度和土壤湿度等地球物理属性,影响地表能量平衡和水分循环。20世纪70年代以来,宁夏中部荒漠草原区进行了以豆科锦鸡儿属多年生落叶灌木柠条为主的大规模人工林种植,在区域水土保持、退化草地修复和土地荒漠化治理等方面发挥了重要作用,但是同时也在局部出现了不同程度的水-生关系失调、水文循环破坏等次生问题。生态系统质量和功能的提升是荒
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“荒漠草原水-生权衡关系转换的土壤阈值及其发生机制”（32060313）； 国家自然科学基金“荒漠草原不同叶型草地群落冠层光谱尺度效应及叶面积指数反演”（31760707）； 宁夏重点研发项目“基于水文过程特征的沙漠湿地生态维护研究（2019BFG02022）”； 宁夏大学研究
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地表植被变化是土地利用/覆盖变化的重要表征,主要通过改变地表反照率、植被覆盖度和土壤湿度等地球物理属性,影响地表能量平衡和水分循环。20世纪70年代以来,宁夏中部荒漠草原区进行了以豆科锦鸡儿属多年生落叶灌木柠条为主的大规模人工林种植,在区域水土保持、退化草地修复和土地荒漠化治理等方面发挥了重要作用,但是同时也在局部出现了不同程度的水-生关系失调、水文循环破坏等次生问题。生态系统质量和功能的提升是荒漠草原区当前和今后生态建设的核心目标,特别是围绕人工植被建设与区域水文循环的再平衡,重构区域生态建设路线尤为关键。这就需要准确评价柠条长期引入对区域植被与水文过程的效应,为区域生态建设规划与人工植被管理提供科学依据。NDVI与ET是反映区域尺度植被状况与水分消耗的重要指标,常用于区域碳-水平衡关系变化的整体识别与分析。鉴于此,本文采用一元线性回归分析、逐像元相关分析以及多元回归残差分析研究了宁夏中部荒漠草原区2001-2020年NDVI和ET的时空分布特征,量化了气候变化和人类活动对区域植被变化的影响;同时基于中高分辨率多源卫星遥感影像数据,结合野外实地调查数据,探究了区域人工柠条林时空分布及覆盖特征,通过区域内不同植被类型对NDVI-ET的贡献分析,甄别了柠条种植在区域NDVI-ET变化中的相对贡献。主要研究结果与结论如下:（1）宁夏中部荒漠草原区植被覆盖整体偏低,NDVI多年平均值介于0.06-0.82之间,区域平均值仅为0.30;区域多年蒸散发平均值介于75-383mm,平均为106mm,ET高值区域与NDVI高值区范围一致;区域NDVI与ET总体呈现持续增长趋势,NDVI增长平均趋势幅度为0.073/10年。区域蒸散发增加趋势主要分布在东南区域,而减小的区域多分布于西北区域。2001-2020年间区域NDVI与ET和降水的相关性较强,且存在明显的空间差异性。（2）多元回归残差分析表明2001-2020年间,气候变化和人类活动共同作用下导致植被显著增加的区域占比接近95%,绝大多数区域人类活动的贡献率介于80%-100%之间,而气候变化的贡献率小于20%。仅由人类活动或者气候变化单一因素导致植被显著增加的区域均相对较少,表明人类活动是区域植被变化的主导作用。（3）基于高分影像的柠条分布提取结果表明,区域内柠条分布范围广泛,图斑大小不一,呈连片或者斑块状分布,存在较强的空间异质性。使用波谱微分法构建的微分指标对区域稀疏植被进行提取效果较好,研究表明1986-2020年间区域人工柠条林面积呈现持续的增加趋势,但在不同时期由于柠条生长阶段和环境因素的影响,柠条覆盖变化表现出较强的时空异质性。（4）区域植被覆盖的增加导致了蒸散发的增加,柠条在不同时期表现出不同的影响,在2005年,柠条为低覆盖低蒸散,随着时间的推移,柠条区域NDVI逐渐增加,蒸散耗水也增加,相关性逐渐增强;NDVI与ET变化率的分析结果表明,区域NDVI增加对区域蒸散影响显著。随种植年限的延长柠条种植对区域NDVI和ET的影响从低ET和低NDVI区间向低ET和中高NDVI区间转变,ET始终处于低值区。（5）对典型区域不同植被类型对NDVI与ET的贡献分析表明:2001-2020年间,区域NDVI与ET变化趋势明显,NDVI和ET散点图重心发生了向高NDVI与高ET方向移动,在2010年后变化显著。区域农田对NDVI和ET的贡献在2010年前表现为低NDVI和低蒸散,2010年后主要贡献了区域NDVI与ET的高值;森林在区域内分布面积较小,但NDVI一直处于0.6左右的高值区,蒸散为200-300的较高区域,且20年间变化不明显;草地在20年来贡献主要为区域NDVI的增加,散点图中NDVI重心由0.2移动至0.35左右;柠条在区域20年来的变化主要表现为NDVI的增加,对于区域蒸散发无明显促进趋势,柠条分布区蒸散发一直处于100mm左右。综上所述,近二十年来,宁夏中部荒漠草原区植被覆盖与蒸散发总体呈持续增长趋势,植被覆盖和蒸散发变化主要由农田开发、人工植被引入等人类活动驱动,受气候变化影响较小;相对于天然草地,人工柠条的持续引入并未整体改变区域NDVI-ET关系格局,也并非驱动区域ET变化的关键因子。
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