2000—2020年河西内陆河流域植被覆盖时空变化特征及其驱动力

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00180

摘要/Abstract

摘要：

河西内陆河流域地处干旱半干旱地区，生态脆弱，研究植被覆盖动态变化及其驱动因素对理解植被与生态系统的相互作用具有重要意义。采用生长季平均归一化植被指数（NDVI）作为植被覆盖指标，利用Slope趋势分析和变异系数对2000—2020年河西内陆河流域植被覆盖变化进行分析，并结合地理探测器模型探讨了自然因子和人为因子对植被空间分异的影响。结果表明：（1）2000—2020年河西内陆河流域植被覆盖总体呈现波动上升趋势，NDVI年增长速率为0.001，呈西北低东南高、由东向西递减的空间分布特征。（2）2000—2020年流域内大部分区域植被覆盖基本不变，植被覆盖增加的区域占比35.27%，植被覆盖减少的区域占比10.91%。（3）河西内陆河流域植被覆盖时空变异性强，变异系数为0.011~1.530，大部分地区变化表现为高稳定性，低稳定性区域主要集中在流域中上游地区。（4）驱动因素中自然因素占主导地位，蒸散发量、植被类型、降水量、土壤类型影响力较大，人为因素中土地利用类型为主要影响因素。

关键词: 河西内陆河流域, 植被覆盖, 地理探测器, 驱动因子, 时空变化

Abstract:

The Hexi inland river basin is located in arid and semi-arid regions with fragile ecosystems， and there is significant importance in studying the dynamic changes in vegetation cover and its driving factors for understanding the interaction between vegetation and ecosystems. This study uses the mean NDVI during the growing season as the vegetation cover index， employs slope trend analysis and coefficient of variation to analyze the changes in vegetation cover in the Hexi inland river basin from 2000 to 2020， and explores the effects of natural and anthropogenic factors on the spatial differentiation of vegetation using the Geodetector model. The results indicate that：（1） During 2000-2020， the vegetation cover in the Hexi inland river basin exhibited a generally rising trend with fluctuations， having a growth rate of 0.001·a^-1， characterized by a spatial distribution of lower in the northwest and higher in the southeast， decreasing from east to west. （2） Between 2000 and 2020， in most parts of the basin， the vegetation cover remained relatively constant. The areas with increased vegetation cover constituted 35.27% and those with decreased cover constituted 10.91%. （3） The Hexi inland river basin exhibits strong spatiotemporal variability in vegetation cover， with the coefficient of variation ranging from 0.011 to 1.530. The majority of regions demonstrate high stability， with low stability areas primarily focused in the middle and upper reaches of the basin. （4） Natural factors play a leading role， with substantial impacts from evapotranspiration， vegetation types， precipitation， and soil types. Among human factors， land use type emerges as a primary influencer. Revealing the long-term vegetation evolution patterns and characteristics in the Hexi inland river basin offers valuable insights for ecological preservation and soil and water conservation in the region.

Key words: Hexi inland river basin, vegetation cover, geodetector, driving factors, spatiotemporal variation

中图分类号:

Q948

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图/表 7

图1 研究区概况注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Overview of the study area

表1 植被覆盖变化驱动因素及其数据来源

Table 1 Driving factors of vegetation cover change and their data sources

类型	驱动因素	数据来源
自然因素	气温	中国气象数据网(http://data.cma.cn)，在ArcGIS中进行空间插值处理
	降水量
	蒸散发量
	地貌类型	中国100万地貌类型空间分布数据，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
	高程	全国DEM 1 km、500 m和250 m数据集（SRTM 90 m），来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
	坡度	通过ArcGIS处理DEM数据获得
	坡向	通过ArcGIS处理DEM数据获得
	植被类型	中国100万植被类型空间分布数据，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
	土壤类型	中国土壤类型空间分布数据，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
人为因素	GDP	中国GDP空间分布公里网格数据集，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
	人口密度	中国人口空间分布公里网格数据集，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
	土地利用类型	中国多时期土地利用遥感监测数据集，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)

表2 不同驱动因子交互作用类型

Table 2 Interaction types of different driving factors

判断区间	交互作用
$q (X 1 ? X 2) < M i n [q (X 1), q (X 2)]$	非线性减弱
$M i n [q (X 1), q (X 2)] ≤ q (X 1 ? X 2) ≤ M a x [q (X 1), q (X 2)]$	单因子非线性减弱
$q (X 1 ? X 2) > M a x [q (X 1), q (X 2)]$	双因子增强
$q (X 1 ? X 2) = q (X 1) + q (X 2)$	独立
$q (X 1 ? X 2) > q (X 1) + q (X 2)$	非线性增强

表2 不同驱动因子交互作用类型

Table 2 Interaction types of different driving factors

判断区间	交互作用
$q (X 1 ? X 2) < M i n [q (X 1), q (X 2)]$	非线性减弱
$M i n [q (X 1), q (X 2)] ≤ q (X 1 ? X 2) ≤ M a x [q (X 1), q (X 2)]$	单因子非线性减弱
$q (X 1 ? X 2) > M a x [q (X 1), q (X 2)]$	双因子增强
$q (X 1 ? X 2) = q (X 1) + q (X 2)$	独立
$q (X 1 ? X 2) > q (X 1) + q (X 2)$	非线性增强

图2 2000—2020年河西内陆河流域生长季NDVI变化（A）和等级占比（B）

Fig.2 Growing season NDVI changes （A） and the percentage distribution of levels （B） in the Hexi inland river basin from 2000 to 2020

图3 2000—2020年河西内陆河流域生长季平均NDVI等级（A）、变化趋势（B）、变异系数（D）空间分布及2020年土地利用类型（C）注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822号）制作，底图边界无修改

Fig.3 Distribution of grade （A）， change trend （B）， coefficient of variation （D） of the growing season average NDVI in the Hexi inland river basin during 2000-2020 and land use type in 2020 （C）

图4 2000—2020 年各因子q值变化

Fig.4 Changes of q values of each factor during 2000-2020

图5 2000—2020 年各因子交互作用的影响力

Fig.5 The influence of the interaction of various factors during 2000-2020

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