青海湖流域植被绿度时空变化及影响因素

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00126

摘要/Abstract

摘要：

为探究青海湖流域植被绿度时空变化及其对气候变化和人类活动的响应，基于2000—2023年MODIS归一化植被指数（NDVI）数据、气象数据，通过Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、相关分析以及残差分析等方法，分析青海湖流域植被绿度的时空变化规律和未来发展趋势，并评估气候变化与人类活动对植被绿度影响程度。结果显示：（1）2000—2023年青海湖流域NDVI年均值为0.45，时间上呈显著上升趋势，年变化速率为0.0022，改善区占研究区的86.22%，呈显著上升趋势，空间异质性明显。（2）植被绿度总体变化相对稳定，变异系数为0~1.7，平均值为0.08，展现出积极发展态势。（3）青海湖流域植被绿度与降水和气温均正相关，且与降水（r=0.196，P<0.05）的相关性强于气温（r=0.07，P<0.05），85.5%区域以降水驱动为主。（4）青海湖流域63.6%区域植被绿度受气候变化和人类活动双重影响，其中人类活动的相对贡献率为85.02%。

关键词: 植被绿度, 时空变化, 气候变化, 人类活动, 青海湖流域

Abstract:

To investigate the spatiotemporal changes in vegetation greenness in the Qinghai Lake Basin and their responses to climate change and human activities， this study analyzed MODIS Normalized Difference Vegetation Index （NDVI） data and meteorological data from 2000 to 2023. Methods such as Sen+Mann-Kendall trend analysis， Hurst index， correlation analysis， and residual analysis were employed to examine the spatiotemporal patterns and future trends of vegetation greenness in the basin. The degree of influence of climate change and human activities on vegetation greenness was also assessed. The results show：（1） From 2000 to 2023， the annual average NDVI in the Qinghai Lake Basin was 0.45， with a significant increasing trend over time at a rate of 0.0022 per year. Areas showing improvement accounted for 86.2% of the study region， exhibiting a significant upward trend and distinct spatial heterogeneity. （2） Vegetation greenness generally remained relatively stable， with a coefficient of variation ranging from 0 to 1.7 and an average of 0.08， indicating a positive development trend. （3） Vegetation greenness in the Qinghai Lake Basin was positively correlated with both precipitation （r=0.196， P<0.05） and temperature （r=0.07， P<0.05）， with precipitation having a stronger influence than temperature. Precipitation was the dominant driver in 85.5% of the area. （4） Changes in vegetation greenness in 63.6% of the Qinghai Lake Basin were jointly influenced by climate change and human activities， with human activities accounting for a relative contribution rate of 85.02%.

Key words: vegetation greenness, spatiotemporal changes, climate change, human activities, Qinghai Lake Basin

中图分类号:

Q948.15+6

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图/表 16

图1 研究区示意图注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Schematic diagram of the study area

表1 植被绿度稳定性变异系数判定标准

Table 1 Criteria for determining the coefficient of variation of vegetation greenness

变异系数	C_v<0.05	0.05≤C_v<0.10	0.10≤C_v<0.15	0.15≤C_v<0.20	C_v≥0.20
稳定性	低波动	中低波动	中波动	中高波动	高波动

表2 植被绿度驱动因素判定标准及贡献率

Table 2 Criteria and contribution rates of the driving factors for vegetation greenness

Slope(NDVI_obs)	驱动因素	驱动因素判定标准		驱动因素的贡献率/%
Slope(NDVI_obs)	驱动因素	Slope(NDVI_CC)	Slope(NDVI_HA)	气候变化	人类活动
>0	CC&HA	>0	>0	$S l o p e (N D V I C C) S l o p e (N D V I o b s)$	$S l o p e (N D V I H A) S l o p e (N D V I o b s)$
	CC	>0	<0	100	0
	HA	<0	>0	0	100
<0	CC&HA	<0	<0	$S l o p e (N D V I C C) S l o p e (N D V I o b s)$	$S l o p e (N D V I H A) S l o p e (N D V I o b s)$
	CC	<0	>0	100	0
	HA	>0	<0	0	100

表2 植被绿度驱动因素判定标准及贡献率

Table 2 Criteria and contribution rates of the driving factors for vegetation greenness

Slope(NDVI_obs)	驱动因素	驱动因素判定标准		驱动因素的贡献率/%
Slope(NDVI_obs)	驱动因素	Slope(NDVI_CC)	Slope(NDVI_HA)	气候变化	人类活动
>0	CC&HA	>0	>0	$S l o p e (N D V I C C) S l o p e (N D V I o b s)$	$S l o p e (N D V I H A) S l o p e (N D V I o b s)$
	CC	>0	<0	100	0
	HA	<0	>0	0	100
<0	CC&HA	<0	<0	$S l o p e (N D V I C C) S l o p e (N D V I o b s)$	$S l o p e (N D V I H A) S l o p e (N D V I o b s)$
	CC	<0	>0	100	0
	HA	>0	<0	0	100

图2 2000—2023年青海湖流域植被绿度年际变化趋势

Fig.2 The interannual variation trend of vegetation greenness in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

图3 2000—2023年青海湖流域植被绿度多年平均值空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.3 Spatial distribution of the multi-year average vegetation greenness in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

图4 2000—2023年青海湖流域植被绿度变化趋势及显著性检验空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.4 Spatial distribution of the vegetation greenness change trend and its significance test in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

表3 2000—2023年青海湖流域植被绿度变化趋势显著性检验

Table 3 Significance test of the vegetation greenness change trend in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

变化趋势Slope	显著性水平P	变化趋势	像元数	比例/%
<-0.0005	<0.01	极显著减少	3 957	0.97
	0.01~0.05	显著减少	55	0.01
	≥0.05	不显著减少	11 622	3
-0.005~0.0005	≥0.05	无变化	39 226	9.8
>0.0005	≥0.05	不显著增加	120 304	30
	0.01~0.05	显著增加	900	0.22
	<0.01	极显著增加	224 374	56

图5 2000—2023年青海湖流域植被绿度稳定性与持续性注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.5 Vegetation greenness stability and sustainability in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

表4 2000—2023年青海湖流域植被绿度变化持续性

Table 4 Persistence of vegetation greenness changes in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

变化趋势值slope	Hurst指数	未来变化趋势	像元数	比例/%
<-0.0005	0.5~1	持续性退化	4 018	1
	0~0.5	反持续性退化（改善）	285 864	71.34
-0.0005~0.0005	0~1	基本不变	40 182	10
>0.0005	0~0.5	反持续性改善（退化）	11 563	2.98
	0.5~1	持续性改善	58 811	14.68

图6 植被绿度与降水相关性及显著性注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.6 Results of correlation and significance test between vegetation greenness and precipitation

图7 植被绿度与气温相关性及显著性注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.7 Results of correlation and significance test between vegetation greenness and air temperature

图8 青海湖流域植被绿度残差变化趋势空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.8 Spatial distribution of the residual variation trend of vegetation greenness in the Qinghai Lake Basin

表5 残差趋势统计

Table 5 Residual trend statistics

残差趋势值Sr	人类活动影响	像元数	比例/%
<-0.0005	抑制	22 401	5.8
-0.0005~0.0005	无影响	45 342	11.4
>0.0005	促进	332 665	82.8

图9 气候变化与人类活动对植被绿度变化的贡献率注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.9 The contribution rates of climate change and human activities to vegetation greenness change

图10 2000—2023年青海湖流域植被绿度变化驱动因素空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2023）2767号）制作，底图边界无修改

Fig.10 Spatial distribution of driving factors for vegetation greenness changes in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

表6 2000—2023年青海湖流域植被绿度变化的驱动因素统计

Table 6 Statistics of driving factors for vegetation greenness changes in the Qinghai Lake Basin from 2000 to 2023

Slope (NDVI_obs)	驱动因素	像元数	比例/%
>0	气候变化和人类活动	253 592	63.6
	气候变化	6 320	1.5
	人类活动	111 006	27.8
<0	气候变化和人类活动	14 169	3.4
	气候变化	3 317	0.7
	人类活动	12 034	3.0

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