塔里木河流域NDVI 時(shí)空變化特征及其影響因素分析

馬 森 , 張代青 , 張 惠 , 陳藝菁 , 付江鳳

（昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院，昆明 650500）

引言

全球氣候變暖將改變生態(tài)系統(tǒng)，特別是陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，人類活動(dòng)加劇已致使生態(tài)系統(tǒng)尤其是流域生態(tài)系統(tǒng)健康日益惡化。為了應(yīng)對(duì)這種負(fù)面影響，歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）已被廣泛應(yīng)用于分析生態(tài)系統(tǒng)中植被的時(shí)空變化特征及其受氣象和人類活動(dòng)的影響情況。趙健赟等[1]基于NDVI 分析了青藏高原的植被覆蓋率與氣象因素之間的響應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)植被覆蓋率改善的主要原因是氣溫升高、風(fēng)速變低和降雨增加。祁鵬衛(wèi)等[2]通過構(gòu)建地理探測(cè)器模型探討重慶市植被覆蓋率與氣象因子、地形以及人類活動(dòng)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)植被覆蓋率與各因素之間存在交叉作用。張永恒等[3]對(duì)西南地區(qū)植被與實(shí)測(cè)站點(diǎn)氣溫和降水的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)西南地區(qū)植被變化有著春冬季大部分地區(qū)增加、夏秋季全區(qū)減少的時(shí)空變化特征。多項(xiàng)研究[4-8]還通過分析不同時(shí)空尺度上的植被與氣候因素間的相關(guān)性，揭示了植被生長(zhǎng)狀況與氣候區(qū)類型、降水量、氣溫等之間的密切聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)植被對(duì)不同氣象要素的響應(yīng)有著不同的時(shí)滯效應(yīng)，且有些地區(qū)人類活動(dòng)相對(duì)于氣候的影響正面大于負(fù)面。

塔里木河流域是世界上最大的內(nèi)陸河流域。20世紀(jì)，河道改道、興建水利工程、增加耕地用水等水資源盲目管理行為激化了塔里木河流域人與自然的爭(zhēng)水矛盾，使得流域生態(tài)嚴(yán)重失衡。1999 年后，國(guó)務(wù)院和新疆維吾爾自治區(qū)政府對(duì)此高度關(guān)注，并先后近20 次從博斯騰湖向塔里木河下游輸水，以改善塔里木河下游生態(tài)環(huán)境。但由于該流域生態(tài)災(zāi)難積重難返，即使經(jīng)過了10 多年的艱苦努力，流域下游仍未能達(dá)到“碧波蕩漾，枯木逢春”的預(yù)期效果。2016 年，新疆維吾爾自治區(qū)人民政府在塔里木河流域組織實(shí)施胡楊林保護(hù)區(qū)生態(tài)補(bǔ)水，以緩解流域生態(tài)嚴(yán)重退化的危機(jī)。但就全流域而言，目前的生態(tài)安全問題依舊突出，需要進(jìn)一步實(shí)施更科學(xué)合理的治理方案才可能遏制住生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步退化。

基于以上研究背景，本文選用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，分析近21 a 塔里木河流域植被變化趨勢(shì)，并探討人類活動(dòng)強(qiáng)度（Human Activity Intensity，HAI）及不同氣象因素對(duì)該流域植被的影響差異，旨在為科學(xué)治理與修復(fù)流域生態(tài)環(huán)境、合理開發(fā)利用流域水能資源提供科技支撐。

1 研究區(qū)自然概況

塔里木河流域位于73°46'～96°39'E、34°85'～43°41'N，是環(huán)塔里木河9 大水系144 條河流的總稱，流域總面積102×104km2。流域地勢(shì)西高東低，北臨天山山脈，西倚帕米爾高原，南靠昆侖山脈、阿爾金山脈。流域氣候類型為典型的溫帶干旱大陸性氣候，干燥多風(fēng)，降水稀少，蒸發(fā)十分強(qiáng)烈。氣溫年平均日較差14～16 ℃，年最大日較差在30 ℃以上，年平均氣溫為10.6～11.5 ℃，夏季7 月平均氣溫為20～30 ℃，冬季1 月平均氣溫為-10～0 ℃。干旱指數(shù)自北向南、自西向東增大，在17～50 之間；干流地區(qū)多風(fēng)沙、浮塵天氣，以下游地區(qū)最為嚴(yán)重，最大風(fēng)速為40 m/s。

近幾十年來(lái)，在氣候和人類活動(dòng)的影響下，塔里木河流域水文狀態(tài)發(fā)生了巨大變化，與塔里木河干流有地表水力聯(lián)系的河流僅剩和田河、葉爾羌河和阿克蘇河。塔里木河流域地理概況及土地利用類型分布如圖1。

圖1 塔里木河流域概況及土地利用類型分布

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

研究資料包括NDVI 數(shù)據(jù)集、氣象數(shù)據(jù)集、塔里木河流域矢量數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)及人口數(shù)據(jù)共5 類，具體介紹如下：

（1）NDVI 數(shù)據(jù)集來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn），是采用最大值合成法生成的1998 年4 月—2020 年6 月逐月資料，空間分辨率為1 km×1 km。

（2）氣象數(shù)據(jù)是由歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）提供的ERA5 再分析數(shù)據(jù)集，空間分辨率為0.25°×0.25°。

（3）塔里木河流域矢量數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.ncdc.ac.cn）。

（4）土地利用數(shù)據(jù)集來(lái)源于武漢大學(xué)楊杰等[9]基于Landsat 制作的中國(guó)土地覆蓋年度數(shù)據(jù)集（CLCD），空間分辨率為30 m×30 m。

（5）人口密度數(shù)據(jù)來(lái)源于佛羅里達(dá)大學(xué)地理系和新型病原研究所（https://www.worldpop.org/），經(jīng)調(diào)整以匹配聯(lián)合國(guó)官方人口估計(jì)數(shù)，空間分辨率為30 m×30 m。

需要特別指出的是，本文選用的NDVI 及氣象數(shù)據(jù)是按行政區(qū)采集整理而成，因此渭干河及阿克蘇河流域等小部分地區(qū)不劃入研究范圍，另外還剔除了塔克拉瑪干沙漠及庫(kù)木塔格沙漠地區(qū)等植被極稀少的沙漠及荒漠區(qū)。

2.2 研究方法

為了進(jìn)一步完善對(duì)全流域的植被研究成果，本文在考慮人類活動(dòng)影響的前提下，選用Sen 趨勢(shì)法分析該流域NDVI 的趨勢(shì)變化，選用標(biāo)準(zhǔn)化信息流法研究該流域氣象要素的空間影響差異及其對(duì)NDVI 的影響程度。具體方法介紹如下：

（1）Sen 趨勢(shì)分析法

Theil-Sen Median 方法基于中位數(shù)進(jìn)行斜率估計(jì)，又稱為Sen 斜率估計(jì)，是一種比較常用的非參數(shù)統(tǒng)計(jì)的趨勢(shì)計(jì)算方法。該方法對(duì)于測(cè)量誤差和離群數(shù)據(jù)不敏感，被廣泛用于長(zhǎng)時(shí)間序列的趨勢(shì)分析中[10]。計(jì)算公式為：

式中：Xj和Xi為時(shí)間序列，median為中位數(shù)函數(shù)，n為序列長(zhǎng)度；趨勢(shì)度 β大于0 表示序列呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，β小于0 表示下降趨勢(shì)， β值的大小表示趨勢(shì)變化幅度大小。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化信息流法

對(duì)于兩個(gè)時(shí)間序列，相關(guān)分析和因果分析都是比較常見的應(yīng)用，因?yàn)榇蠖鄶?shù)據(jù)往往是以時(shí)間序列的形式出現(xiàn)。目前在眾多學(xué)科，尤其是氣象科學(xué)中，相關(guān)性分析常常被用來(lái)研究要素間的響應(yīng)關(guān)系，特別是以時(shí)滯相關(guān)關(guān)系代替因果關(guān)系。可更多時(shí)候，相關(guān)分析只是追求簡(jiǎn)單高效方法的一種替代手段，缺乏動(dòng)態(tài)事件之間所需的不對(duì)稱性或方向性[9]。

鑒于此，Liang 等提出了一種能夠衡量變量間因果關(guān)系強(qiáng)度的因果分析理論——Liang-Kleeman 信息流理論，并進(jìn)行了嚴(yán)格的定義推導(dǎo)和論證[11-12]。

依據(jù)這一信息流理論，信息流是指信息從序列X1到另一序列X2的時(shí)間率，計(jì)算公式為：

信息流法得到的信息流值僅表示序列間的相互關(guān)系，故Bai 等[13]在Liang 的方法基礎(chǔ)上提出一種更實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)化信息流方法，以便將變量間的因果關(guān)系強(qiáng)弱歸一化到[0, 1]范圍，即將T2→1標(biāo)準(zhǔn)化為 τ2→1，計(jì)算公式為：

式中： τ2→1為T2→1的標(biāo)準(zhǔn)化值，表征X2與X1之間的因果 關(guān) 系 強(qiáng) 弱；Hnoise為 從X2向X1傳 輸 的 隨 機(jī) 噪 聲；的估計(jì)方法見參考文獻(xiàn)[13]。

（3）HAI 表征模型

本文注重人類活動(dòng)狀態(tài)和結(jié)果的動(dòng)態(tài)描述，故以塔里木河流域土地利用類型數(shù)據(jù)為基本框架，輔以人口分布構(gòu)建HAI 表征模型如下：

式（5）中：HAI為人類活動(dòng)強(qiáng)度（0～1），HAI值越大說(shuō)明人類活動(dòng)強(qiáng)度越高；P、L分別表示歸一化后的流域人口與土地利用數(shù)據(jù)，a、b分別為P和L的權(quán)重。式（6）中：L表示某流域x的綜合土地利用，lxi表示該流域土地利用類型i的歸一化數(shù)據(jù)，kxi表示該土地利用類型的權(quán)重。

3 NDVI 時(shí)空變化特征

3.1 時(shí)間變化特征

統(tǒng)計(jì)分析及趨勢(shì)分析結(jié)果（表1、圖2）顯示，近21 a塔里木河流域及各子流域的植被變化整體上相對(duì)穩(wěn)定，全流域NDVI 增長(zhǎng)趨勢(shì)為0.03%/a，其中北部、西部較為顯著，而南部較弱。以2014 年為節(jié)點(diǎn)，塔里木河流域NDVI 變化可分為3 個(gè)階段：1999—2013 年增長(zhǎng)階段，即第一次流域生態(tài)治理期間，塔里木河流域NDVI 年均增長(zhǎng)0.14%，各地區(qū)植被增長(zhǎng)速率排序?yàn)槲鞑浚?.16%/a）＞北部（0.15%/a）＞南部（0.10%/a），植被整體增長(zhǎng)較明顯；2014—2015 年下降階段，主要受嚴(yán)重干旱影響，2014 年新疆總體降水量減少近一成，南疆年平均氣溫偏高0.1 ℃，塔里木河全流域NDVI急劇下降了15.4%～34.8%，各流域NDVI 均降至最低值；2016—2019 年增長(zhǎng)階段，即第二次流域生態(tài)維護(hù)治理期間，流域西部、北部地區(qū)植被基本恢復(fù)至平均水平甚至繼續(xù)轉(zhuǎn)好，但南部克里亞河諸小河、和田河及車爾臣河諸小河地區(qū)植被狀況仍較第一階段惡劣，甚至在2017 年后有惡化趨勢(shì)。

表1 塔里木河流域NDVI 趨勢(shì)度及區(qū)間分布差異

圖2 1999—2019 年塔里木河各子流域NDVI 年際變化

3.2 空間分布特征

從各流域NDVI 多年平均情況（圖3）看，塔里木河流域NDVI 由北向南、由西向東呈增大趨勢(shì)，總體差異較顯著，其中南北相差26.6%。根據(jù)NDVI 值大小可將其大致劃分為以下2 種空間分布類型：

圖3 塔里木河各子流域NDVI 多年平均值

類型1：年平均NDVI 值大于0.09，植被生長(zhǎng)狀況相對(duì)較好，包括阿克蘇河、渭干河、開孔河、喀什噶爾河、塔里木河干流及葉爾羌河流域。該分布類型位于北部天山山脈及西部帕米爾高原，所在流域耕地、草地面積較大，人類活動(dòng)較頻繁且水資源條件相對(duì)較好，同時(shí)也是流域重點(diǎn)治理區(qū)域。由圖3 可知，該分布類型的各子流域多年平均NDVI 值均在0.10 以上，植被生長(zhǎng)狀況排序?yàn)榘⒖颂K河（0.122）＞渭干河（0.116）＞開孔河（0.115）＞喀什噶爾河（0.105）＞塔里木河干流（0.104）＞葉爾羌河（0.101）。

類型2：年平均NDVI 值大致在0.04～0.08 之間，植被生長(zhǎng)狀況相對(duì)較差，分布于地形起伏較大、人口分布密度較小、河流水系發(fā)育較差且相對(duì)干旱的流域南部和田河、克里亞河諸小河及車爾臣河諸小河流域，對(duì)應(yīng)的NDVI 多年平均值僅為0.068、0.069 和0.054，植被環(huán)境極為脆弱。與流域北部相比，該類型分布地區(qū)植被增長(zhǎng)速度慢將近一半，一旦植被遭受破壞，治理修復(fù)難度也會(huì)相應(yīng)增大。

3.3 變化趨勢(shì)分布

圖4 給出了1999—2019 年塔里木河流域NDVI變化趨勢(shì)的空間分布。如圖所示，近21 a 內(nèi)該流域內(nèi)植被變化趨勢(shì)范圍介于-0.14%～0.12%。NDVI 呈增長(zhǎng)趨勢(shì)的地區(qū)主要包括各子流域的農(nóng)耕區(qū)，西部和北部部分山地或平原的草地、林地，以及流域干流中上游的生態(tài)綠洲等，趨勢(shì)度范圍為0.02%～0.12%，區(qū)域內(nèi)植被生長(zhǎng)較好；南部局部地區(qū)耕地和草地NDVI 有著大致相同的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但由于地形起伏且海拔較高，流域邊緣冰雪覆蓋區(qū)并不利于植被生長(zhǎng)，大部分裸巖、石礫地區(qū)NDVI 呈弱的下降趨勢(shì)。

文化補(bǔ)充法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是對(duì)于在電影中被遺漏的一些文化現(xiàn)象做進(jìn)一步的補(bǔ)充說(shuō)明。特別是，當(dāng)歸化和異化都無(wú)法準(zhǔn)確地表達(dá)影片里的一些文化現(xiàn)象時(shí)，此時(shí)就需要譯者在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和位置是上，進(jìn)行文化的補(bǔ)充，從而使觀眾可以更好地理解影片中的幽默點(diǎn)以及嘲諷點(diǎn)。

圖4 1999—2019 年塔里木河流域NDVI 變化趨勢(shì)分布

總的來(lái)看，1999—2013 年首次綜合治理期間，全流域植被恢復(fù)趨勢(shì)度為0.14%，環(huán)流域三大山脈的西部、南部及北部地區(qū)NDVI 年均增速大于0.10%；2014—2019 年生態(tài)維護(hù)和二次治理期間，全流域NDVI 增速為0.16%，西部和北部地區(qū)NDVI 增速大于0.14%，南部較低為0.05%。可見，當(dāng)前塔里木河流部分流域植被恢復(fù)速度加快，但這種恢復(fù)主要分布于北部農(nóng)耕區(qū)，而流域外圍草地、林地等生態(tài)植被狀況雖有好轉(zhuǎn)，但范圍較小，仍有較大的改善空間。

4 影響因素分析

為了探究塔里木河流域NDVI 呈現(xiàn)以上變化趨勢(shì)的原因，本節(jié)從人類活動(dòng)和氣象條件兩方面進(jìn)行分析。

4.1 人類活動(dòng)影響

人類活動(dòng)強(qiáng)度（HAI）是反映人類活動(dòng)對(duì)一定區(qū)域表層產(chǎn)生擾動(dòng)作用程度的綜合指標(biāo)，能客觀表征人類活動(dòng)對(duì)陸地表層的利用、改造和開發(fā)程度，其定量表達(dá)是評(píng)價(jià)人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的重要參數(shù)。

公式（5）中，a、b及各土地利用類型權(quán)重參考陳泓瑾等[14]采用專家評(píng)分法給出的結(jié)果，取a=0.42、b=0.58，ki的取值見表2。為了避免流域面積差異的影響，采用綜合指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，即各土地利用類型面積采用對(duì)流域總面積的百分比，人口分布采用區(qū)域平均人口密度，結(jié)果見表3。

表2 土地利用類型權(quán)重

表3 人類活動(dòng)強(qiáng)度及相關(guān)系數(shù)

塔里木河流域人類活動(dòng)強(qiáng)度與耕地面積、草地面積及人口密度有較強(qiáng)的正相關(guān)，與未利用地面積有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)（表3），說(shuō)明塔里木河流域地表過程主要受農(nóng)業(yè)活動(dòng)、土地開墾和人口分布影響。其中，農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)喀什噶爾河、阿克蘇河、渭干河、塔里木河干流及葉爾羌河流域人類活動(dòng)強(qiáng)度較高，土地開發(fā)利用程度較低或水資源相對(duì)缺乏的車爾臣河、克里亞河、和田河及生態(tài)治理區(qū)塔里木河干流中下游人類活動(dòng)強(qiáng)度較低。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2000—2020 年塔里木河流域人口平均以1.2×104人/a 的速度增長(zhǎng)，耕地面積、林地面積、建設(shè)用地面積分別以100 km2/a、2 km2/a、12 km2/a 的平均速度增長(zhǎng)，而草地面積及未利用地面積分別以-10 km2/a、-110 km2/a 的速度減少，流域人類活動(dòng)強(qiáng)度將來(lái)還可能逐漸增強(qiáng)。

對(duì)各子流域進(jìn)行人類活動(dòng)強(qiáng)度與NDVI 之間的因果關(guān)系（τ）進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。在喀什噶爾河、阿克蘇河、渭干河等主要農(nóng)產(chǎn)區(qū)及草地分布區(qū)，人類活動(dòng)與NDVI 之間有著較強(qiáng)的因果關(guān)系，植被狀況受到人類活動(dòng)的作用較明顯；而車爾臣河、克里亞河流域土地開發(fā)程度較低，人口密度較小，NDVI 受人類活動(dòng)的影響極小。可見，NDVI 的時(shí)空演變特征與人類活動(dòng)關(guān)系緊密，農(nóng)業(yè)耕地、草地面積占比和人口分布是促進(jìn)塔里木河流域NDVI 增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。

4.2 氣象要素影響

除人類活動(dòng)影響外，氣象條件也是影響地表過程的重要因素。本節(jié)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化信息流理論，在95%的顯著性水平下量化該流域降水量（TP）、地表氣溫（SKT）、離地2 m 氣溫（T2M）、風(fēng)速（SI10）及降雪量（SF）對(duì)NDVI 影響的空間差異（圖5）。

圖5 氣象要素（a.TP，b.SKT，c.T2M，d.SI10，e.SF）影響NDVI 的空間差異及主要影響區(qū)域分布（f）

4.2.1 TP 影響差異分析

由圖5a 可知，TP 對(duì)塔里木河流域NDVI 的影響具有較明顯的特殊性，在林地及草地區(qū)域最為顯著，其信息流強(qiáng)度（τ）達(dá)到0.90 左右；其他子流域中，草地區(qū)域τNTP基本達(dá)到0.602 及以上；塔里木河流域內(nèi)各農(nóng)耕區(qū)多修建灌渠或多采用人工噴灌，農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)τNTP相對(duì)不高，約為0.602。

由于塔里木盆地地處內(nèi)陸，僅有少量西風(fēng)氣流能越過相對(duì)開放的天山埡口后到達(dá)盆地，致使流域大氣降水主要受西風(fēng)氣流控制[15]。根據(jù)ERA5 降水資料，分析塔里木河流域多年平均降水量可知：1960—2020 年該流域多年平均TP 為225.9 mm，其中北部地區(qū)為316.6 mm，西部為348.2 mm，南部為227.4 mm，東部為52.7 mm，中部沙漠地區(qū)僅51.8 mm。總體來(lái)看，近21 a 塔里木河流域TP 呈“北多南少、西多東少且持續(xù)增加”的特征，區(qū)域平均增速約為0.56 mm/a，與已有研究結(jié)論[16-18]基本一致。可見，塔里木河流域內(nèi)植被生長(zhǎng)，特別是草地生長(zhǎng)對(duì)TP 有較強(qiáng)的依賴性。

4.2.2 SKT、T2M 影響差異分析

由圖5b 和圖5c 可知，SKT 和T2M 對(duì)塔里木河流域NDVI 影響的分布特征基本一致，大部分地區(qū)τNSKT、τNT2M均達(dá)到0.94 左右。相比之下，SKT、T2M 對(duì)NDVI的影響在開孔河、渭干河、阿克蘇河、喀什葛爾河及葉爾羌河等大部分地區(qū)較TP 顯著且均勻，不同土地利用類型植被對(duì)其均有較好的響應(yīng)；和田河、克里亞河諸小河及車爾臣河諸小河流域內(nèi)該影響有所降低，τNSKT及τNT2M均為0.40 左右。

采用Sen 趨勢(shì)法研究流域內(nèi)氣溫變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)除大部分沙漠地區(qū)及南部昆侖山脈的部分山地βSKT（-0.036%～0）、 βT2M（-0.142%～0）略小于0 外，流域其 余地 區(qū) 平均 氣 溫Sen 趨勢(shì) 度 均大 于0（ βSKT介于0～0.593%，βT2M介于0～0.335%）。以T2M為例，采用有序聚類法[19]分析該流域1960—2020 年氣溫變化情況（圖6）。總體來(lái)看，整個(gè)塔里木河流域平均氣溫變化大致以1996 年為突變點(diǎn)，可分為1960—1996 年氣溫下降和1997—2020 年氣溫上升共兩個(gè)階段，年均氣溫變率分別為-0.03 ℃/a 和0.01 ℃/a，這與已有研究結(jié)論[16-18]近乎一致。可見，氣溫上升對(duì)塔里木河流域地表植被變化的影響十分明顯。

圖6 T2M 突變點(diǎn)識(shí)別

4.2.3 SI10 影響差異分析

風(fēng)速變化可影響植物種子萌發(fā)過程和植物生長(zhǎng)高度[20-21]，主要反映在加快或減弱熱量交換進(jìn)而改變植物蒸騰作用和空氣濕度等。如圖5d 所示，SI10 對(duì)塔里木河流域NDVI 的影響不具有普遍性，僅耕地及西南部草地耕地對(duì)其比較敏感，τSI10最大為0.787。結(jié)合Sen 趨勢(shì)度分析可知：塔里木河流域SI10 趨勢(shì)變化不顯著，外圍山地地區(qū)略有上升， βSI10介于0～0.06%；自東部塔里木盆地入口庫(kù)木塔格沙漠至塔克拉瑪干沙漠腹地及各流域內(nèi)小部分地區(qū)SI10 呈小幅度下降趨勢(shì)，其中沙漠地區(qū) βSI10降幅最大為-0.07%。

4.2.4 SF 影響差異分析

降雪量過大會(huì)造成植物受傷或死亡，而冰雪融化能給土壤帶來(lái)水分，緩解地區(qū)干旱。如圖5e 所示，SF對(duì)塔里木河流域NDVI 的影響相對(duì)不大，西部喀什噶爾河地區(qū)τNSF最大為0.612，而其他地區(qū)τNSF普遍介于0.204～0.408，僅對(duì)草地影響相對(duì)較大。實(shí)際上，除帕米爾高原地區(qū)SF 略有增加（ βSF介于0.02%～0.10%）外，流域平原地區(qū)SF 幾乎沒有變化（ βSF=0）。可見，SF 對(duì)塔里木河流域平原地區(qū)NDVI 增長(zhǎng)造成的影響有限，并不是主要的影響因子。

最后，以標(biāo)準(zhǔn)化信息流值綜合衡量以上氣象要素對(duì)NDVI 的影響，繪制出各氣象要素在塔里木河流域主要影響區(qū)域的空間分布（圖5f）。如圖所示，在各子流域的山地及平原地區(qū)，氣溫是影響NDVI 的主要因素；在西、北部流域草地及農(nóng)產(chǎn)區(qū)中以SKT、T2M 影響為主，二者相差不大；TP 為較溫度之后影響該地區(qū)NDVI的次要因素，主要影響草地NDVI 的增長(zhǎng)；南部諸河地區(qū)受多種氣象因素共同作用，但仍以氣溫和降水為主。

5 結(jié)論與討論

本文以近21 a 塔里木河流域NDVI、人類活動(dòng)強(qiáng)度及氣象要素為量化指標(biāo)，采用Sen 趨勢(shì)度分析、標(biāo)準(zhǔn)化信息流、HAI 模型、有序聚類等多種統(tǒng)計(jì)方法，分析了該流域NDVI 的時(shí)空變化特征，研究了人類活動(dòng)及氣象要素對(duì)流域植被變化的影響，得到以下主要結(jié)論：

（1）近21 a 塔里木河流域植被變化趨勢(shì)總體較穩(wěn)定，全流域NDVI 增速為0.03%/a，可分為1999—2013 年植被狀況恢復(fù)、2014—2015 年植被狀況下降及2016—2019 年植被狀況再恢復(fù)共3 個(gè)階段。

（2）塔里木河流域NDVI 表現(xiàn)出由北向南、由西向東增大的空間分布特征，區(qū)域差異較顯著。按NDVI值大小可將其空間特征大致劃分為2 種空間分布類型：一是NDVI 大于0.09，位于流域北部及西部，在遭受破壞后恢復(fù)較快；二是NDVI 介于0.04～0.08，位于流域南部，在植被遭受破壞后難以恢復(fù)。塔里木河流域NDVI 增長(zhǎng)趨勢(shì)顯著區(qū)域的土地類型主要是耕地和草地，增長(zhǎng)趨勢(shì)度介于0.02%～0.12%，其他地區(qū)NDVI幾乎不變或略有下降。

（3）塔里木河流域內(nèi)植被生長(zhǎng)受人類活動(dòng)及氣象條件的雙重影響。一方面，流域內(nèi)NDVI 與人類活動(dòng)強(qiáng)度因果關(guān)系較強(qiáng)，各子流域農(nóng)業(yè)活動(dòng)范圍擴(kuò)大及強(qiáng)度增加對(duì)NDVI 的總體增長(zhǎng)有推動(dòng)作用；另一方面，氣象條件暖濕化也有利于流域內(nèi)植被生長(zhǎng)。首先，流域內(nèi)整體氣溫緩慢上升，解除了植物的低溫抑制，促進(jìn)了流域草地及耕地地區(qū)植被生長(zhǎng)；其次，流域正在逐漸變濕，降水增加為草地地區(qū)植被生長(zhǎng)提供了必要條件。

總體而言，塔里木河流域的生態(tài)環(huán)境狀況當(dāng)前相對(duì)穩(wěn)定，但實(shí)施針對(duì)全流域的生態(tài)、社會(huì)及水資源統(tǒng)一評(píng)價(jià)與管理仍然迫在眉睫。為了緩解塔里木河流域的生態(tài)危機(jī)，一方面，應(yīng)從造成流域生態(tài)問題的原因出發(fā)，針對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展問題可以在政策允許的范圍內(nèi)進(jìn)行新型水資源開發(fā)，以減少人類活動(dòng)帶來(lái)的生態(tài)影響；另一方面，為應(yīng)對(duì)不可控的氣候變化，可以利用當(dāng)前塔里木河流域逐漸濕潤(rùn)的趨勢(shì)，合理調(diào)配水資源，在保障生態(tài)需水要求的同時(shí)加強(qiáng)流域植被多元化治理，以達(dá)到逐步改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)健康良性循環(huán)的目的。