內(nèi)蒙古荒漠草原植被對(duì)氣候響應(yīng)的滯后性研究

滑永春，高潤(rùn)宏，敖 敦

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

草原是內(nèi)陸半干旱到半濕潤(rùn)氣候條件下特有的一種生態(tài)系統(tǒng)類型，不僅為人類提供生產(chǎn)、生活原料，還是支撐與維持地球生命的支持系統(tǒng)，維持生命的物質(zhì)循環(huán)與水循環(huán)，維持生物物種與遺傳多樣性、凈化環(huán)境、維持大氣化學(xué)平衡與穩(wěn)定[1-4]。荒漠草原是草原區(qū)向荒漠區(qū)過(guò)渡的旱生化草原生態(tài)系統(tǒng)，在內(nèi)蒙古約占草原總面積的10.7%[5-6]，該地區(qū)干旱少雨，屬于典型的生態(tài)脆弱帶，穩(wěn)定性差，極易遭到破壞，對(duì)全球變化的響應(yīng)十分的敏感[7-9]。

草原植被驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究一直受到廣泛關(guān)注[10]。歸一化植被指數(shù)(NDVI)是目前公認(rèn)的作為區(qū)域或全球植被覆蓋度及植被生長(zhǎng)狀態(tài)的最佳指示因子[11-12]。研究結(jié)果表明，NDVI與氣候因子有著顯著的相關(guān)關(guān)系[13-15]。同時(shí),植被對(duì)氣候因子響應(yīng)存在著明顯的滯后性，植被生長(zhǎng)除了受當(dāng)時(shí)的氣候因子影響外，前一段時(shí)間的氣候條件的累積效應(yīng)對(duì)植被的生長(zhǎng)也產(chǎn)生很大的影響，并且不同地區(qū)植被對(duì)氣象因子的響應(yīng)時(shí)段不盡相同[16-19]。遼寧省生長(zhǎng)季植被從滯后期的時(shí)間長(zhǎng)短看，植被生長(zhǎng)對(duì)氣溫的變化最為敏感，其次是降水量，而對(duì)日照響應(yīng)相對(duì)緩慢[20]。1982-2000 年內(nèi)蒙古地區(qū)植被 NDVI 與降水有很好的相關(guān)性，降水對(duì)植被的生長(zhǎng)影響很大[21-22]。2001-2010年內(nèi)蒙古草原植被覆蓋度在年際水平上主要受降雨影響，月植被覆蓋度對(duì)降雨量的響應(yīng)存在時(shí)滯效應(yīng)[23-24]。

目前關(guān)于氣候?qū)Σ莸厣L(zhǎng)的影響研究，主要集中在降水方面。針對(duì)氣溫，尤其是太陽(yáng)輻射對(duì)草地的生長(zhǎng)研究比較少。同時(shí)研究的時(shí)間跨度比較小且缺少對(duì)空間分布的描述。基于以上原因，利用長(zhǎng)時(shí)間序列(1982-2015年)GIMMS NDVI3g、ERA5降水、氣溫、太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)蒙古荒漠草原NDVI對(duì)降水、氣溫、太陽(yáng)輻射的滯后性進(jìn)行研究，探討荒漠草原植被對(duì)不同氣候因子的響應(yīng)和時(shí)滯的差異性，以期揭示荒漠草原生長(zhǎng)的規(guī)律特征及其氣候驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古荒漠草原位于37°-46°N，105°-115°E，總面積約為11.2萬(wàn)km2，占全區(qū)草地總面積的10.68%。主要分布在陰山北麓和西鄂爾多斯，是內(nèi)蒙古干旱區(qū)代表性的植被類型之一，面積遼闊，占據(jù)了烏蘭察布高原大部及西鄂爾多斯。與荒漠帶緊鄰，在典型草原和草原化荒漠之間呈帶狀由東北向西南分布。該區(qū)為典型的溫帶大陸性氣候，干旱少雨。年均氣溫為4.79℃， 最低氣溫在1 月份，均溫為-14.65℃，最高氣溫7月份，均溫達(dá)22.32℃。平均年降水量為217 mm，且年內(nèi)分布不均勻，主要集中在6-8月。草原植被類型主要為戈壁針茅(Stipatianschanicavar.gobica)草原、石生針茅(Stipatianschanicavar.klemenzii)草原、沙生針茅(Stipacaucasicasubsp.glareosa)草原和短花針茅(Stipabreviflora)草原組成的草原群落。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理

2.1.1 NDVI數(shù)據(jù) 植被指數(shù)數(shù)據(jù)為美國(guó)宇航局(NASA)最新提供的第3代NDVI數(shù)據(jù)集 (GIMMS NDVI3g V1.0)(https://ecocast.arc.nasa.gov/data/pub/gimms/3g.v1/)，該數(shù)據(jù)集時(shí)間跨度為1982-2015年，時(shí)間分辨率為15 d，空間分辨率為8 km，經(jīng)過(guò)幾何精校正、輻射校正、大氣校正、圖像增強(qiáng)等預(yù)處理。使用Matlab對(duì)1982-2015年覆蓋內(nèi)蒙古草地的GIMMS NDVI3g數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、圖像鑲嵌、圖像裁剪、Albers等面積投轉(zhuǎn)換等處理，形成涵蓋內(nèi)蒙古草地的月度DNVI時(shí)空數(shù)據(jù)集。

2.1.2 氣象數(shù)據(jù) 選用的氣象再分析資料為ECMWF公開的ERA5數(shù)據(jù)(http://apps.ecmwf.int/datasets/)，ERA5是迄今最強(qiáng)大的全球氣候監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集，與之前的ERA-Interim產(chǎn)品相比，ERA5具有更高的時(shí)空分辨率，時(shí)間分辨率為逐小時(shí)，空間分辨率高達(dá)0.125°。選用覆蓋內(nèi)蒙古草地1982-2015年1-12月0.125°的ECMWF-ERA5氣象模式2 m氣溫、降水、太陽(yáng)總輻射數(shù)據(jù)。使用Matlab對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、年度合成、圖像裁剪、Albers 等面積投轉(zhuǎn)換、重采樣等處理。

2.1.3 荒漠草原數(shù)據(jù) 荒漠草原類型數(shù)據(jù)是在中科院植物所2000年制作的1∶100萬(wàn)全國(guó)植被類型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，完成對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)荒漠草原范圍的提取。并對(duì)草原圖進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、柵格化等處理，獲得投影和分辨率與遙感數(shù)據(jù)一致數(shù)字化產(chǎn)品。

圖1 內(nèi)蒙古荒漠草原空間分布Fig.1 Spatial distribution of desert steppe in Inner Mongolia

2.2 相關(guān)性分析

利用皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)分析降水與草地NDVI的相關(guān)性。計(jì)算公式如下：

(1)

相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)采用t檢驗(yàn)法，統(tǒng)計(jì)量計(jì)算公式如下：

(2)

式中，n為樣本數(shù)，n=34。

2.3 滯后性分析

利用滯后相關(guān)系數(shù)分析內(nèi)蒙古荒漠草原NDVI對(duì)氣候響應(yīng)滯后期，表達(dá)式如下：

R=max{|R0,R1,R2,……Rn-1,Rn|}

(3)

式中，R為滯后相關(guān)系數(shù)，n為樣本量。R0,R1,R2,……,Rn分別為NDVI與當(dāng)前月、前推1個(gè)月，2個(gè)月至前推n個(gè)月的滯后系數(shù)。若R=Rn,則NDVI對(duì)該氣候因子變化響應(yīng)的滯后期為n月。

選取1982-2015年間，34 a草地生長(zhǎng)季(4-9月)的NDVI與月降水、太陽(yáng)總輻射、氣溫?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)式(3)分別計(jì)算4-9月NDVI與1-9月氣候因子的相關(guān)系數(shù)，選取最大值對(duì)應(yīng)的前推時(shí)間作為相應(yīng)的滯后期。

3 結(jié)果與分析

3.1 草地的NDVI年內(nèi)生長(zhǎng)變化規(guī)律

圖2給出了1982-2015年荒漠草原類型月平均NDVI的變化趨勢(shì)。由圖2可知，荒漠草原NDVI變化呈現(xiàn)單峰生長(zhǎng)規(guī)律。草原植被從4月底到5月快速生長(zhǎng)，到8月NDVI值達(dá)到最大，9月就開始衰退，到11月徹底枯黃。荒漠草原由于受自然條件和降水的影響，NDVI值一直變化不太明顯(0.105～2.210)，但也表現(xiàn)出了一定季節(jié)性規(guī)律。

圖2 內(nèi)蒙古地區(qū)荒漠草地NDVI年內(nèi)變化Fig.2 NDVI annual variation of desert grassland in Inner Mongolia

3.2 氣候因子年內(nèi)變化規(guī)律

圖3給出了1982-2015年荒漠草原月平均降水、氣溫、太陽(yáng)總輻射的變化趨勢(shì)，降水、氣溫、太陽(yáng)總輻射年內(nèi)變化都是單峰型。由圖3a可知，荒漠草原從1月開始降水量逐漸增加，到8月份達(dá)到最大，降水量為53.40 mm，9-12月份開始逐漸下降；由圖3b可知荒漠草原氣溫也是從1月份開始逐漸增加，到7月份氣溫達(dá)到最大值22.75℃，之后開始快速下降；從圖3c得出，月太陽(yáng)總輻射量也是前7個(gè)月逐漸遞增，到7月份達(dá)到最大值860.18 MJ/m2，之后開始快速下降。

注：a降水、b氣溫、c太陽(yáng)總輻射。

3.3 荒漠草原降水滯后時(shí)間及空間分布

由表1可知，荒漠草原9月份NDVI與1-9月的降水相關(guān)性最高的是8月份，其平均相關(guān)系數(shù)為0.433。由此可得，9月份NDVI與8月份降水有很好的相關(guān)性，9月份NDVI對(duì)應(yīng)降水滯后時(shí)間為1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著性檢驗(yàn)的面積占整個(gè)荒漠草原面積的63.30%，結(jié)合圖4顯著相關(guān)空間分布主要集中在錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗，包頭，巴彥淖爾的烏拉特中旗、烏拉特后旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等地區(qū)；8月份NDVI與1-8月的降水相關(guān)性最高的月份是7月份，其平均相關(guān)系數(shù)為0.480。8月份的滯后時(shí)間為也是1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)草原面積的81.47%，結(jié)合圖4可知，除了阿拉善左旗、鄂托克前旗，顯著相關(guān)地區(qū)幾乎覆蓋了整個(gè)荒漠草原；7月份NDVI與1-7月的降水相關(guān)性最高的月份是6月份，其平均相關(guān)系數(shù)為0.513。7月份的滯后時(shí)間也是1個(gè)月左右。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)草原面積的93.00%。相關(guān)系數(shù)和面積占比是所有月份里面最高的，幾乎覆蓋荒漠草原整個(gè)地區(qū)；6月份NDVI與1-6月的降水相關(guān)性最高的月份是5月份，其平均相關(guān)系數(shù)是0.486。6月份的滯后時(shí)間為1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的面積占整個(gè)草原面積的88.86%，顯著相關(guān)的區(qū)域除了烏拉特前旗和部分烏拉特后旗，覆蓋了剩下整個(gè)荒漠草原；5月份NDVI與1-5月的降水相關(guān)性最高的月份是4月份，其平均相關(guān)系數(shù)是0.408，5月份的滯后時(shí)間也是1個(gè)月。顯著相關(guān)的區(qū)域主要分布在錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等地區(qū)；4月份NDVI與1-4月的降水顯著性不明顯，且1-3月平均相關(guān)系數(shù)為負(fù)，4月份正好是草地返青季，由此可見降水并不是草地返青的主導(dǎo)氣候因子，導(dǎo)致4月份草地的生長(zhǎng)可能還受其他氣候因子控制。

表1 荒漠草原生長(zhǎng)季(4-9月)NDVI與1-9月降水的相關(guān)統(tǒng)計(jì)Table 1 Correlation between NDVI and precipitation in desert steppe growing season from April to September

注：X-Y：X為當(dāng)月NDVI,Y為當(dāng)月及前推兩月降水量。

3.4 荒漠草原氣溫滯后時(shí)間及空間分布

由表2可知，荒漠草原9月份NDVI與1-9月的氣溫相關(guān)性最高的是8月份，其平均相關(guān)系數(shù)為-0.348，成負(fù)相關(guān)關(guān)系。原因可能是氣溫升高加速了地表蒸散發(fā)，使得水分加速流失，抑制了植被的生長(zhǎng)，從而使得NDVI 減小。由此可得，9月份NDVI對(duì)應(yīng)氣溫滯后時(shí)間為1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著性檢驗(yàn)的面積占整個(gè)荒漠草原面積的26.17%。結(jié)合圖5顯著相關(guān)空間分布主要集中在錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗等地區(qū)；8月份NDVI與1-8月的氣溫相關(guān)性最高的月份是8月，其平均相關(guān)系數(shù)為-0.302，也是負(fù)值，說(shuō)明8月份的高溫對(duì)植被生長(zhǎng)起到抑制作用。8月份氣溫滯后時(shí)間為是0個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)草原面積的13.51%，顯著相關(guān)的面積比較小，說(shuō)明氣溫和植被NDVI的關(guān)系不是太顯著，氣溫不是影響DNVI變化的主導(dǎo)因子。結(jié)合圖4可知，顯著相關(guān)地區(qū)主要位于錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗；7月份NDVI與1-7月的氣溫相關(guān)性最高的月份是6月份，其平均相關(guān)系數(shù)為-0.360，高溫對(duì)植被生長(zhǎng)也起到了抑制作用。7月份的氣溫滯后時(shí)間也是1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)草原面積的24.19%。覆蓋地區(qū)主要包括錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗和包頭的部分地區(qū)；6月份NDVI與1-6月的氣溫相關(guān)性最高的月份是6月份，其平均相關(guān)系數(shù)是-0.326，高溫不利于植被的生長(zhǎng)，6月份的氣溫滯后時(shí)間為0個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的面積占整個(gè)草原面積的25.39%，顯著相關(guān)的區(qū)域覆蓋了錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗，包頭和巴彥淖爾的烏拉特中旗等部分地區(qū)。5月份NDVI與1-5月的氣溫相關(guān)性最高的月份是4月份，其平均相關(guān)系數(shù)是0.373，相關(guān)系數(shù)值為正值，結(jié)合圖2可知5月份草原NDVI是增長(zhǎng)最快的月份，4-5月氣溫不斷地升高，為草地的返青提供了有利的條件。5月份的滯后時(shí)間為1個(gè)月。顯著相關(guān)的區(qū)域主要分布于錫林郭勒盟的蘇尼特左旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等地區(qū)；4月份NDVI與1-4月的氣溫相關(guān)性最高的月份是4月份，其平均相關(guān)系數(shù)是0.362，相比同期降水與NDVI相關(guān)系數(shù)更顯著，由此可見，4月份不斷升高的氣溫是草地返青的重要主導(dǎo)因子。4月份的滯后時(shí)間為0。顯著相關(guān)的區(qū)域主要分布于錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，巴彥淖爾的烏拉特中旗、烏拉特后旗等地區(qū)。總的來(lái)看氣溫和植被NDVI的關(guān)系相比降水來(lái)說(shuō)不太顯著，氣溫不是影響DNVI變化的主導(dǎo)因子。氣溫對(duì)草原NDVI的滯后時(shí)間為0～1個(gè)月。

表2 荒漠草原生長(zhǎng)季(4-9月)NDVI與1-9月氣溫的相關(guān)統(tǒng)計(jì)Table 2 Correlation statistics of NDVI and air temperature from January to September in desert steppe growing season

注：X-Y：X為當(dāng)月NDVI,Y為當(dāng)月及前推2月氣溫。

3.5 荒漠草原太陽(yáng)輻射滯后時(shí)間及空間分布

表3是整個(gè)草原植被生長(zhǎng)季(4-9月)NDVI與1-9月平均太陽(yáng)輻射的相關(guān)統(tǒng)計(jì)。由表3可知荒漠草原9月份NDVI與1-9月的太陽(yáng)輻射相關(guān)性最高的是8月份，其平均相關(guān)系數(shù)為-0.393，成負(fù)相關(guān)關(guān)系。和氣溫一樣，過(guò)強(qiáng)的太陽(yáng)輻射抑制了植被的生長(zhǎng)，使得NDVI 減小。由此可得，9月份太陽(yáng)輻射滯后時(shí)間為1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著性檢驗(yàn)的面積占整個(gè)荒漠草原面積的41.02%，其值比氣溫占比要大，說(shuō)明太陽(yáng)輻射因子比氣溫因子對(duì)NDVI的影響更大。結(jié)合圖6顯著相關(guān)空間分布主要集中在錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗，包頭，巴彥淖爾的烏拉特中旗等地區(qū)；8月份NDVI與1-8月的太陽(yáng)輻射相關(guān)性最高的月份是7月，其平均相關(guān)系數(shù)為-0.398，也是負(fù)值，說(shuō)明8月份的過(guò)高的太陽(yáng)輻射對(duì)植被生長(zhǎng)也起到抑制作用。8月份太陽(yáng)輻射滯后時(shí)間為是1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)草原面積的57.92%。結(jié)合圖5可知，顯著相關(guān)地區(qū)主要位于錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，以及烏蘭察布盟的四子王旗，包頭，巴彥淖爾的烏拉特中旗、烏拉特后旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等部分地區(qū)；7月份NDVI與1-7月的太陽(yáng)輻射相關(guān)性最高的月份是6月份，其平均相關(guān)系數(shù)為-0.382，說(shuō)明高強(qiáng)度的太陽(yáng)輻射對(duì)草地的生長(zhǎng)不利。7月份的太陽(yáng)輻射滯后時(shí)間也是1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)草原面積的52.62%。覆蓋地區(qū)主要包括錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，以及烏蘭察布盟的四子王旗，包頭，巴彥淖爾的烏拉特中旗、烏拉特后旗等地區(qū)；6月份NDVI與1-6月的太陽(yáng)輻射相關(guān)性最高的是5月份，其平均相關(guān)系數(shù)是-0.400，強(qiáng)太陽(yáng)輻射也不利于植被的生長(zhǎng)，6月份的太陽(yáng)輻射滯后時(shí)間為1個(gè)月。其中，通過(guò)P<0.1顯著相關(guān)的面積占整個(gè)草原面積的53.32%，顯著相關(guān)的區(qū)域覆蓋了錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，以及烏蘭察布盟的四子王旗，包頭，巴彥淖爾的烏拉特中旗、烏拉特后旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等地區(qū)；5月份NDVI與1-5月的太陽(yáng)輻射相關(guān)性最高的月份是4月份，其平均相關(guān)系數(shù)是0.338，相關(guān)系數(shù)值為正值，說(shuō)明5月太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是有利于植被的返青。5月份的滯后時(shí)間為1個(gè)月。顯著相關(guān)的面積比較小，表明4月份太陽(yáng)輻射與5月份NDVI 顯著關(guān)系不是太強(qiáng)，零星分布于錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗，包頭，巴彥淖爾的烏拉特中旗、烏拉特后旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等地區(qū)；4月份NDVI與1-4月的太陽(yáng)輻射顯著性不明顯，太陽(yáng)輻射不是主導(dǎo)草地返青的主導(dǎo)因子。

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

荒漠草原NDVI 對(duì)氣候因子的響應(yīng)存在一定的滯后性，且不同學(xué)者研究結(jié)論差異比較大[25]。張穎等[26]研究發(fā)現(xiàn)三江源地區(qū)荒漠草原受降水影響較大，在月尺度上草地覆蓋度對(duì)氣溫表現(xiàn)出明顯的滯后效應(yīng)，而降水滯后效應(yīng)不明顯；李曉兵等[27]認(rèn)為內(nèi)蒙古荒漠草原分布區(qū)夏季的降水對(duì)當(dāng)年植被生長(zhǎng)的影響最明顯；王舉鳳等[18]認(rèn)為內(nèi)蒙古荒漠草原植被覆蓋度對(duì)降水量存在明顯的 1～2個(gè)月滯后和累積效應(yīng)，且表現(xiàn)出越干旱的草原類型滯后效應(yīng)越明顯的特征，荒漠草原植被對(duì)降水量變化更加敏感；王雨晴等[23]認(rèn)為內(nèi)蒙古荒漠草原的月NDVI對(duì)降水、溫度存在1～2個(gè)月滯后效應(yīng)，且降水對(duì)NDVI 的影響大于溫度；劉成林等[28]通過(guò)氣象站點(diǎn)資料收集方式研究發(fā)現(xiàn)二連浩特、蘇尼特左旗、朱日和荒漠草原NDVI對(duì)降水滯后時(shí)間都為 64 d以上，那仁寶力格和多倫滯后48 d；李霞等[29]也是通過(guò)氣象站數(shù)據(jù)研究荒漠草原氣候因子時(shí)滯效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NDVI對(duì)降水滯后時(shí)間1個(gè)月，氣溫的滯后時(shí)間不明顯。草原NDVI與當(dāng)月的氣溫相關(guān)關(guān)系最強(qiáng)，且氣溫在植被生長(zhǎng)季前期與NDVI成正相關(guān)，中后期成負(fù)相關(guān)關(guān)系，這個(gè)結(jié)論與本文的研究基本一致。由此可見，目前絕大多數(shù)研究主要集中在水熱滯后性方面，而本研究發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)輻射對(duì)荒漠草原植被NDVI影響要大于氣溫的影響，且與氣溫對(duì)NDVI響應(yīng)比較類似，也是在植被生長(zhǎng)季前期與NDVI成正相關(guān)，中后期成負(fù)相關(guān)關(guān)系，滯后時(shí)間為1個(gè)月。NDVI與降水的相關(guān)最強(qiáng)，滯后也是1個(gè)月。NDVI與氣溫的相關(guān)關(guān)系在三者中最弱，滯后約0～1個(gè)月。總的來(lái)看，以上結(jié)論有的和本研究一致，有的不同，主要原因可能是研究區(qū)域不一致，也可能是數(shù)據(jù)、研究方法不同造成的。

表3 荒漠草原生長(zhǎng)季(4-9月)NDVI與1-9月太陽(yáng)輻射的相關(guān)統(tǒng)計(jì)Table 3 Correlation statistics of NDVI and solar radiation from January to September in desert steppe growing season

注：X-Y：X為當(dāng)月NDVI,Y為當(dāng)月及前推2月太陽(yáng)輻射。

本文在研究?jī)?nèi)蒙古荒漠草原對(duì)將氣候因子的滯后性時(shí)，使用的是34 a(1982-2015)跨度的柵格數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了逐柵格像元分析，并進(jìn)行了空間分布格局的研究。氣候因子包含了降水、氣溫、太陽(yáng)輻射，比較全面地研究了氣候因子對(duì)荒漠草原NDVI變化影響和時(shí)間滯后的問(wèn)題。但也存在柵格數(shù)據(jù)的分辨率比較低，GIMMS NDVI數(shù)據(jù)分辨率為8 km，而ECMWF-ERA5氣象數(shù)據(jù)可以達(dá)到12 km多。影響植被生長(zhǎng)的因子眾多，本研究?jī)H探討了氣候因子與 NDVI的相關(guān)關(guān)系，如土壤、地形等其他非氣候因子對(duì) NDVI的影響未考慮進(jìn)去，這些都有待下一步的研究和改進(jìn)。

4.2 結(jié)論

利用1982-2015年的GIMMS 月度NDVI、ECMWF-ERA5月度降水、氣溫、太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)荒漠草原NDVI的氣候因子滯后性進(jìn)行研究。

荒漠草原NDVI、降水、氣溫、太陽(yáng)總輻射年內(nèi)變化都是單峰型。草原到8月NDVI值達(dá)到最大，NDVI值(0.105～2.210)年內(nèi)變化不太明顯；降水8月份達(dá)到最大，降水量為53.40 mm；氣溫7月份達(dá)到最大值22.75℃；太陽(yáng)總輻射也是7月份達(dá)到最大值860.18 MJ/m2。

荒漠草原生長(zhǎng)季植被的 NDVI與降水的滯后性分析表明，5-9月NDVI與降水相關(guān)關(guān)系比較顯著，滯后時(shí)間為1個(gè)月，顯著相關(guān)的區(qū)域主要分布在錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗，鄂爾多斯的杭錦旗、鄂托克旗等地區(qū)。4月份NDVI與1-4月的降水不顯著，降水不是草地返青的主導(dǎo)氣候因子。

荒漠草原生長(zhǎng)季植被的 NDVI與氣溫的滯后性分析表明，6-9月份草原NDVI與氣溫成負(fù)相關(guān)，滯后時(shí)間為0～1個(gè)月。顯著相關(guān)的區(qū)域主要位于錫林郭勒盟的蘇尼特左旗、蘇尼特右旗，烏蘭察布盟的四子王旗等地區(qū)；4-5月份草原NDVI與氣溫成正相關(guān)，升高的氣溫有利于草原植被的生長(zhǎng)，該季氣溫的回升是導(dǎo)致植被返青的主要因子。

荒漠草原生長(zhǎng)季植被的 NDVI與太陽(yáng)輻射的滯后性分析表明，6-9月份草原NDVI與太陽(yáng)輻射成負(fù)相關(guān)，過(guò)強(qiáng)的太陽(yáng)輻射，不利植被的生長(zhǎng)，滯后時(shí)間為1個(gè)月。5月份草原NDVI與太陽(yáng)輻射成正相關(guān)，說(shuō)明太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有利植被生長(zhǎng)，滯后時(shí)間為1個(gè)月；4月份NDVI與1-4月的太陽(yáng)輻射關(guān)系不顯著。