2001—2024年祁连山植被生态质量对气温和降水的响应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00317

摘要/Abstract

摘要：

祁连山是中国西北地区重要的生态安全屏障，准确评估其植被生态质量及其变化规律对于区域生态保护与可持续发展具有重要意义。本文基于植被净初级生产力和植被覆盖度构建祁连山植被生态质量指数（VEQI），系统分析了其时空变化特征及对气温和降水的响应规律。结果表明：VEQI空间分布呈由西北向东南逐渐升高的格局，VEQI高值区稳定性较强。2001—2024年VEQI整体呈显著上升趋势，年均增幅为0.08，其中草地和荒漠植被提升最为明显。VEQI变化表现出显著的年际波动特征，并存在约3 a的周期性变化。VEQI显著上升区域占研究区总面积的33.64%，主要分布于祁连山西部和东南部，表明这些区域植被恢复显著。未来VEQI变化总体呈上升但不稳定的趋势，反映出植被演变存在一定不确定性。偏相关分析结果显示，降水对VEQI的影响强于气温，且主要表现为促进作用。研究结果可为祁连山地区植被生态保护与生态治理政策制定提供科学依据。

关键词: 植被生态质量, 时空变化, 气温, 降水, 祁连山

Abstract:

The Qilian Mountains are an important ecological security barrier in Northwest China. Accurately assessing their vegetation ecological quality and its changing patterns is of great significance for regional ecological protection and sustainable development. This paper constructs the Vegetation Ecological Quality Index （VEQI） of the Qilian Mountains based on net primary productivity and vegetation coverage， and systematically analyzes its spatiotemporal variation characteristics and response patterns of VEQI to temperature and precipitation. The results indicate that the spatial distribution of VEQI exhibits a pattern of gradually increasing from northwest to southeast， with strong ecological quality stability in high-value areas. From 2001 to 2024， VEQI showed a significant upward trend with an average annual increase of 0.08， with grassland and desert vegetation experiencing the most pronounced improvement. The variation in VEQI demonstrates significant interannual fluctuations， accompanied by periodic changes of 3 years. The areas with significant increases account for 33.64% of the total study area， primarily distributed in the western and southeastern parts of the Qilian Mountains， indicating significant vegetation restoration in these regions. In the future， the overall trend of VEQI variation is expected to be upward but unstable， reflecting a certain degree of uncertainty in vegetation evolution. Partial correlation analysis results show that precipitation has a stronger impact on VEQI than temperature， primarily exerting a promoting effect. The research findings provide a scientific basis for the formulation of policies for vegetation ecological protection and ecological governance in the Qilian Mountains.

Key words: vegetation ecological quality, spatial and temporal changes, temperature, precipitation, Qilian Mountains

中图分类号:

王川, 贺睿, 赵文智, 张勇勇. 2001—2024年祁连山植被生态质量对气温和降水的响应[J]. 中国沙漠, 2026, 46(1): 121-129.

Chuan Wang, Rui He, Wenzhi Zhao, Yongyong Zhang. Response of vegetation ecological quality to temperature and precipitation in the Qilian Mountains in 2001-2024[J]. Journal of Desert Research, 2026, 46(1): 121-129.

图/表 9

图1 研究区海拔、植被类型、多年平均气温和年降水量空间分布

Fig.1 Spatial distribution of altitude， vegetation type， average annual temperature， and annual precipitation in the research area

图2 祁连山多年平均VEQI及变异系数空间分布

Fig.2 Spatial pattern of VEQI and coefficient of variance of VEQI in Qilian Mountains

图3 2001—2024年祁连山VEQI年际变化（A）和不同植被类型VEQI变化（B）注：DV为荒漠植被，AV为高山植被，MD为草甸，GL为草地，CV为栽培植被，SL为灌木，CF为针叶林，BF为阔叶林

Fig.3 Interannual variations of VEQI in the Qilian Mountains from 2001 to 2024 （A） and changes in VEQI across different vegetation types （B）

表1 平均周期和方差贡献率

Table 1 Average period and variance contribution rate

本征模态函数	平均周期/a	方差贡献率/%
分量1（IMF1）	3	19.71
分量2（IMF2）	8	3.94
分量3（IMF3）	12	0.06
残差趋势项	—	23.01

图4 祁连山VEQI变化趋势注：IMF为本征模态函数（Intrinsic mode functions）；Res为残差趋势项（Residual）

Fig.4 VEQI trends in Qilian Mountains

图5 2001—2024年祁连山VEQI变化斜率（A）及变化类型（B）

Fig.5 Spatial distribution of the trend （A） and changing types （B） of VEQI in the Qilian Mountains from 2001 to 2024

图6 祁连山VEQI Hurst指数（A）及未来变化趋势（B）

Fig.6 Hurst index （A） and future change type （B） of the VEQI in Qilian Mountains

图7 祁连山VEQI对降水及气温的响应

Fig.7 The response of VEQI to precipitation and temperature in Qilian Mountain

图8 气温/降水主导区空间分布

Fig.8 Spatial distribution of temperature and precipitation dominant zones

参考文献 36

[1]	Gurung K， Field K J， Batterman S A，et al.Geographic range of plants drives long-term climate change［J］.Nature Communications，2024，15（1）：1805.
[2]	方贺，严佩文，石见，等.阿克苏地区植被生态质量时空变化及其驱动机制［J］.干旱区研究，2022，39（6）：1907-1916.
[3]	任丽雯，王兴涛，蒋友严.河西内陆河流域植被生态质量时空变化及其驱动因素［J］.生态学杂志，2025，44（8）：2726-2735.
[4]	Ding Y， Zhang L， He Y，et al.Spatiotemporal evolution of agricultural drought and its attribution under different climate zones and vegetation types in the Yellow River Basin of China［J］.Science of the Total Environment，2024，914：169687.
[5]	曹云，孙应龙，陈紫璇，等.2000-2020年黄河流域植被生态质量变化及其对极端气候的响应［J］.生态学报，2022，42（11）：4524-4535.
[6]	刘佳茹，赵军，王建邦.2001-2016年祁连山地区植被覆盖度对干旱的响应［J］.草业科学，2021，38（3）：419-431.
[7]	王川，王丽莎，张勇勇，等.2000-2020年祁连山植被净初级生产力时空变化及其驱动因素［J］.生态学报，2023，43（23）：9710-9720.
[8]	兰云飞，李传华.近16年祁连山植被NPP时空格局及其对气候变化的响应［J］.草地学报，2022，30（1）：188-195.
[9]	韩子言，蒙吉军，邹易，等.1982-2017年黑河流域植被指数动态及其对气候变化与生态建设工程的响应［J］.中国沙漠，2023，43（3）：96-106.
[10]	康丽芳，赵锐锋，陆海天，等.近20 a气候变化和人类活动对石羊河流域植被生态质量变化影响的定量甄别［J］.环境科学，2025，46（4）：2439-2449.
[11]	钱拴，延昊，吴门新，等.植被综合生态质量时空变化动态监测评价模型［J］.生态学报，2020，40（18）：6573-6583.
[12]	方贺，张育慧，何月，等.浙江省植被生态质量时空变化及其驱动因素分析［J］.自然资源遥感，2023，35（2）：245-254.
[13]	方贺，王阔，李正泉，等.长江三角洲地区植被生态质量动态变化特征［J］.中国环境科学，2025，45（8）：4513-4523.
[14]	Yan K， Ding Y.The overview of the progress of Qilian Mountain National Park System Pilot Area［J］.International Journal of Geoheritage and Parks，2020，8：210-214.
[15]	Wang C， Zhao W， Zhang Y.The change in net ecosystem productivity and its driving mechanism in a mountain ecosystem of arid regions，Northwest China［J］.Remote Sensing，2022，14：1-13.
[16]	陈兵兵，盖迎春，宋忠航，等.祁连山地区生态质量时空变化及驱动力［J］.中国沙漠，2024，44（6）：258-267.
[17]	Xiao X， Guan Q， Zhang Z，et al.Investigating the underlying drivers of vegetation dynamics in cold-arid mountainous［J］.Catena，2024，237：107831.
[18]	Ma Y， Guan Q， Sun Y，et al.Three-dimensional dynamic characteristics of vegetation and its response to climatic factors in the Qilian Mountains［J］.Catena，2022，208：105694.
[19]	Peng Q， Wang R， Jiang Y，et al.Contributions of climate change and human activities to vegetation dynamics in Qilian Mountain National Park，Northwest China［J］.Global Ecology and Conservation，2021，32：e01947.
[20]	Li Y C， Li Z X， Zhang X P，et al.Vegetation variations and its driving factors in the transition zone between Tibetan Plateau and arid region［J］.Ecological Indicators，2022，141：109101.
[21]	Kendall M.Rank Correlation Methods［M］.London，UK：Charles Griffin，1975.
[22]	Wu Z， Huang N E.Ensemble empirical mode decomposition：a noise-assisted data analysis method［J］.Advances in Data Science and Adaptive Analysis，2009，1（1）：1-41.
[23]	肖雄.祁连山区植被动态驱动分析及多情景预测［D］.兰州：兰州大学，2024.
[24]	Zhang W， Wang L， Xiang F，et al.Vegetation dynamics and the relations with climate change at multiple time scales in the Yangtze River and Yellow River Basin，China［J］.Ecological Indicators，2020，110：105892.
[25]	Zhang L， Yan H， Qiu L，et al.Spatial and temporal analyses of vegetation changes at multiple time scales in the Qilian Mountains［J］.Remote Sensing，2021，13（24）：5046.
[26]	朱莹莹，韩磊，赵永华，等.中国西北地区NPP模拟及其时空格局［J］.生态学杂志，2019，38（6）：1861-1871.
[27]	李晓燕，曹广超，陈宗颜，等.2001-2022年祁连山南坡植被NDVI时空动态及未来持续性［J］.水土保持研究，2025，32（3）：196-205.
[28]	李新，勾晓华，王宁练，等.祁连山绿色发展：从生态治理到生态恢复［J］.科学通报，2019，64（27）：2928-2937.
[29]	张强，杨金虎，王朋岭，等.西北地区气候暖湿化的研究进展与展望［J］.科学通报，2023，68（14）：1814-1828.
[30]	王明宇，吴成永，陈克龙.青海湖流域植被绿度时空变化及影响因素［J］.中国沙漠，2025，45（5）：289-300.
[31]	张华，李明，宋金岳，等.基于地理探测器的祁连山国家公园植被NDVI变化驱动因素分析［J］.生态学杂志，2021，40（8）：2530-2540.
[32]	Li W L， Peng X Q.Integrated spatiotemporal analysis of NDVI dynamics and multiscale drivers in the Qilian Mountains，China［J］.Research in Cold and Arid Regions，2025..
[33]	李传华，朱同斌，周敏，等.河西走廊植被净初级生产力时空变化及其影响因子研究［J］.生态学报，2021，41（5）：1931-1943.
[34]	王明宇，吴成永，陈克龙.青海湖流域植被绿度时空变化及影响因素［J］.中国沙漠，2025，45（5）：289-300.
[35]	朱子青，李铮，殷杰，等.1982-2022年黄河中上游旱涝急转事件变化特征及其对植被覆盖的影响［J］.地理科学，2025，45（12）：2751-2763.
[36]	袁洪艺，杜灵通，乔成龙，等.人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟：以宁夏盐池县荒漠草原区为例［J］.生态学报，2024，44（8）：3515-3524.