2001—2020年科尔沁沙地植被净初级生产力动态及驱动力

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00151

2001—2020年科尔沁沙地植被净初级生产力动态及驱动力

韩博^,, 张靖, 王晓光, 霍光伟, 廖佩莹, 杨子骁, 陶奕彤, 乌云娜^,

大连民族大学环境与资源学院，辽宁大连 116600

Dynamic characteristics and driving forces of net primary productivity of vegetation in Horqin Sandy Land in 2001-2020

Han Bo^,, Zhang Jing, Wang Xiaoguang, Huo Guangwei, Liao Peiying, Yang Zixiao, Tao Yitong, Wu Yunna^,

College of Environment and Resources，Dalian Minzu University，Dalian 116600，Liaoning，China

通讯作者: 乌云娜（E-mail： wuyunna@dlnu.edu.cn）

收稿日期: 2025-05-01 修回日期: 2025-06-03

基金资助:

国家自然科学基金项目. 32471643
中央高校基本科研业务费项目. 044420250082

Received: 2025-05-01 Revised: 2025-06-03

作者简介 About authors

韩博（2001—），男，河北承德人，硕士，主要从事草地生态学研究E-mail：15233462001@163.com , E-mail：15233462001@163.com

摘要

植被净初级生产力（Net Primary Productivity，NPP）是评估植被生产能力和碳汇潜力的重要指标。然而对相同地理单元不同干湿分区的净初级生产力研究存在不足。本研究以MOD17A3HGF数据集的NPP数据、气象数据、干燥度指数和植被类型数据等为基础，采用趋势分析和偏导数分析等方法，探究2001—2020年科尔沁沙地植被NPP时空变化特征，量化气候因子及人类活动对NPP变化的贡献。结果表明：（1）科尔沁沙地NPP变化特征具有明显的空间异质性，呈现由中部向东西逐渐升高的分布格局，均值为255.29 g·m^-2；（2）2001—2020年，97.15%的科尔沁沙地NPP呈现极显著上升趋势（P<0.001），NPP平均每年增加4.06 g·m^-2；（3）科尔沁沙地不同干燥度分区内植被NPP的恢复驱动因素不同，半干旱区受气候因素和人类活动的共同作用，半湿润区以气候作用为主，湿润区以人类活动作用为主。多干燥度分区下，对不同驱动因素对NPP的变化贡献率阐释，对优化科尔沁沙地产业结构与推进生态保护修复工程具有重要的理论意义和实践指导价值。

关键词： 净初级生产力 ; 驱动因素 ; 气候因子 ; 人类活动 ; 科尔沁沙地

Abstract

Vegetation net primary productivity （NPP） is an important index to evaluate vegetation production capacity and carbon sink potential. However， there is a lack of research on NPP in different dry and wet partitions of the same geographical unit. Based on the NPP data， meteorological data， aridity index and vegetation type data provided by MOD17A3HGF data set， this study used trend analysis and partial derivative analysis to explore the spatial and temporal variation characteristics of vegetation NPP in Horqin Sandy Land from 2001 to 2020， and quantified the contribution of climate factors and human activities to NPP changes. The study found that ：（1） The variation characteristics of NPP in Horqin Sandy Land have obvious spatial heterogeneity， showing a distribution pattern that gradually increases from the middle to the east and west， with an average value of 255.29 g·m^-2；（2） From 2001 to 2020， the NPP of 97.15% of Horqin Sandy Land showed a very significant upward trend （P<0.001）， with an average annual increase of 4.06 g·m^-2；（3） The driving factors of vegetation NPP recovery in different aridity areas of Horqin Sandy Land are different. The semi-arid area is affected by climate factors and human activities. The semi-humid area is dominated by climate， and the humid area is dominated by human activities. This study better explains the contribution rate of different driving factors to the change of NPP under multiple dryness partitions， which has theoretical significance and practical guiding value for optimizing the industrial structure of Horqin Sandy Land and promoting ecological protection and restoration projects in China.

Keywords： net primary productivity ; driving factors ; climatic factor ; human activities ; Horqin Sandy Land

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本文引用格式

韩博, 张靖, 王晓光, 霍光伟, 廖佩莹, 杨子骁, 陶奕彤, 乌云娜. 2001—2020年科尔沁沙地植被净初级生产力动态及驱动力. 中国沙漠[J], 2026, 46(2): 348-357 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00151

Han Bo, Zhang Jing, Wang Xiaoguang, Huo Guangwei, Liao Peiying, Yang Zixiao, Tao Yitong, Wu Yunna. Dynamic characteristics and driving forces of net primary productivity of vegetation in Horqin Sandy Land in 2001-2020. Journal of Desert Research[J], 2026, 46(2): 348-357 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00151

0 引言

植被净初级生产力（Net Primary Productivity，NPP）指植被一定时间内光合作用所产生的有机物总量减去植被自身维持呼吸和生长消耗以后的剩余部分，既能表征植被在自然环境条件下的生产能力，也可用于估算陆地生态系统碳源、碳汇，描述碳能量和循环过程^［1-2］。近几十年来，受气候变暖、极端气候事件增多，以及人类活动对资源与环境干扰加剧等因素影响，部分区域生态系统的植物群落发生退化和生产力下降，引发NPP降低、生物多样性减少^［3］及土壤侵蚀^［4］等生态问题，进而影响区域生态稳定性^［5］和经济发展可持续性^［6］。为了更好地反映大尺度空间范围内植被NPP长时间动态变化及其影响因素，相关学者已将遥感技术应用于植被动态监测研究领域，以期有效反映区域内植被生长状态和变化特征，并解析NPP对不同影响因素的响应^［7］。

气候变化是影响植被生长的重要因素^［8-9］，当前相关研究多关注气温、降水和日照等气候因子对不同区域植被NPP时空特征的影响^［10-11］。在全球尺度上，Cao等^［12］认为北半球高纬度地区年NPP与气温正相关，其他地区则负相关；在中亚地区，Chen等^［13］发现降水是控制大部分草地NPP变化的主要气候因子。中国干旱与半干旱气候区NPP变化受上述气候因子影响，同时，由于下垫面的复杂性和人类活动干扰，不同空间格局的变化特征表现得更为复杂。赵学勇等^［14］发现中国荒漠草原区内年际和年内降水量波动对植被生产力均具有直接影响，其中6—8月累积降水影响最为显著。Yu等^［15］则揭示了内蒙古地区太阳辐射因子区别于水热因子，未对NPP变化起到直接的主导作用，但可通过人类活动等其他因子对NPP产生间接影响，这意味着深刻解析NPP变化特征需要纳入人类活动因子变量。

人类活动的干扰对NPP变化的影响深刻，然而不同研究区域和不同研究角度的分析结果具有差异性。滑永春等^［16］采用残差分析量化人类活动对内蒙古草原NPP的影响程度，显示NPP变化对人类活动的响应较为敏感，正向作用区域占草原总面积的41.12%；陈雪萍等^［17］结合地理探测器统计模型发现，农作物种植面积、累积造林面积对科尔沁沙地植被NPP影响较为明显，且该区域实施的系列生态恢复工程项目在很大程度上促进了植被恢复；邵国媚等^［18］采用RWEQ模型和趋势分析探究在风沙侵扰条件下科尔沁草原生态功能区植被NPP变化特点，发现NPP变化受到人类活动影响的区域面积广阔，但不同驱动力之间的相互关系较为复杂，有待深入探究。因此，厘清植被NPP在气候变化和人类活动等不同驱动因子作用下的时空演变特征，并通过划分干燥度分区进一步分析各分区NPP的主导驱动因子，对于实现农牧业复合生产结构的科学调整以及不同区域的可持续发展至关重要。

科尔沁沙地位于中国温带半湿润与半干旱分区过渡带，拥有丰富的林草资源，兼具生态环境保护和生产资源开发的双重功能^［19-22］。然而，该区域在过度开垦^［23-25］、过度放牧^［26］与连续干旱^［27］的压力下，目前已成为中国北方草原退化、沙化的重点防护区域^［28］。在气候暖干化与土地利用方式大幅改变的背景下，明确判断气候因子和人类活动对植被NPP恢复的主导作用及贡献程度，有利于科尔沁沙地各分区主体功能的实现及产业发展方向的优化。因此，本研究采用MOD17A3HGF数据集，结合气象数据和植被类型数据等相关资料，使用趋势分析和偏导数分析方法，探究科尔沁沙地2001—2020年NPP时空演变特征，并量化气候因子和人类活动对科尔沁沙地NPP变化的相对贡献度，探讨不同干燥分区下NPP变化的规律和主导因素，以期为因地制宜建设牧区草业生产工程及生态系统的适应性管理提供依据。

1 材料与方法

1.1　研究区概况

科尔沁沙地包括内蒙古赤峰市、通辽市、兴安盟以及吉林省西部和辽宁省北部的19个旗县行政区域，面积12.9万km^2［29］（图1）。该区域地势西高东低，属半干旱大陆性季风气候，年均气温约为6.6 ℃，年降水量不足400 mm，且集中在夏季，主要以局部性雷雨和阵雨形式出现。根据干燥度指数分类，研究区可划分为半干旱区、半湿润区和湿润区（仅昌图县境）。土壤类型以沙质土为主，其次是草甸土和栗钙土。植被类型以草原植被为主。多年生草本植物优势种有白草（Pennisetum centrasiaticum）、冷蒿（Artemisia frigida）及羊草（Leymus chinenses）等；一年生植物有沙米（Agriophyllum squarrosum）等；灌木层包含盐蒿（Artemisia halodendron）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、冷蒿（Artemisia frigida）等典型物种；沙地乔木层以榆树（Ulmus pumila）和蒙古栎（Quercus mongolica）为主要组成物种^［30］。

图1

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图1 科尔沁沙地植被类型与干燥度分区

Fig.1 Vegetation type and dryness partition in Horqin Sandy Land

1.2　数据来源及预处理

NPP数据，源自NASA的MOD17A3HGF NPP数据集（https：//ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/）。气象数据（平均气温、降水量、日照时数）源自中国气象数据网（http：//data.cma.cn/），空间分辨率0.0083333°（约1 km）；

干燥度指数（Aridity index，AI，为年潜在蒸发量与年降水量的比值）数据来源于国家青藏高原科学数据中心（https：//data.tpdc.ac.cn/），空间分辨率0.0083333°（约1 km）。依据干燥度指数对研究区进行分区，包括半干旱区（1.5≤AI<4）、半湿润区（1≤AI<1.5）和湿润区（AI<1）；

《1∶1000000中国植被图集》植被类型数据，源自资源环境科学与数据中心（https：//www.resdc.cn/）。

以上数据在ArcGIS 10.8软件的支持下进行格式转换、统一投影，统一分辨率到1 km，并在MATLAB R2022a进行趋势分析和偏导数分析。

1.3　研究方法

1.3.1　趋势分析

植被NPP趋势计算采用线性回归^［31］，提取研究期间内趋势值。

θ_{s l o p e} = \frac{n \times \sum_{i = 1}^{n} i \times N P P_{i} - \sum_{i = 1}^{n} i \sum_{i = 1}^{n} N P P_{i}}{2 n \times \sum_{i = 1}^{n} i^{2} - {(\sum_{i = 1}^{n} i)}^{2}}

（1）

式中：θ_slope是2001—2020年栅格序列下NPP变化趋势；n表示研究期总年数；i表示某一年对应年份（i=1，2，3，…，n）；NPP_i 表示第i年NPP均值。趋势结果以0为分界线，θ_slope>0表示NPP在该时段内呈升高趋势，θ_slope<0表示NPP呈降低趋势。

对于NPP变化趋势结果的显著性，采用F检验在置信水平下判断。具体分为极显著下降（P≤0.01，slope<0）、显著下降（0.01<P≤0.05，slope<0）、微显著下降（0.05<P≤0.1，slope<0）、不显著下降（P>0.1，slope<0）、无变化、不显著上升（P>0.1，slope>0）、微显著上升（0.05<P≤0.1，slope>0）、显著上升（0.01<P≤0.05，slope>0）和极显著上升（P≤0.01，slope>0），共9种趋势类型。

1.3.2　贡献度分析

采用偏导数方法量化所选取的气候因子和人类活动对NPP变化的贡献度^［32］，该方法的前提假设为NPP变化贡献（趋势）可分解为气候因子贡献值和人类活动贡献值之和，NPP变化贡献和气候因子贡献值可通过趋势分析获得，人类活动贡献值则可由两者差值获得。

\begin{array}{l} \frac{d N P P}{d t} = C_{c o n} + H_{c o n} \approx \frac{σ N P P}{σ T} \times \frac{d T}{d t} + \frac{σ N P P}{σ P} \times \frac{d P}{d t} + \\ \frac{σ N P P}{σ S R} \times \frac{d S R}{d t} + H_{c o n} \end{array}

（2）

式中：dNPP/dt为气候变化和人类活动作用导致NPP随时间t变化的趋势（导数）；T、P和SR分别表示气温（℃）、降水（mm）和日照时数（h），由公式（1）得到，dT/dt、dP/dt和dSR/dt与此定义相似；σNPP/σT、σNPP/σP和σNPP/σSR分别表示各气候因子对NPP的偏导数。T_con、P_con、SR_con分别表示气温、降水、日照时数对NPP的贡献，气候对NPP变化的贡献度即为3个因子贡献值相加（C_con=T_con+P_con+SR_con）；H_con，即人类活动贡献值，因实际测算情况较为复杂，本研究中采用残差表示，具体计算为公式（1）中NPP变化趋势值θ_slope与气候因子贡献值的差值（H_con=θ_s_lope-C_con），一般认为此差值中人为因素占主导作用，可以表示为人类活动贡献值，包括资源开采、土地利用、城市化和生态工程等活动对NPP变化的影响。

结合公式（2）计算得到的贡献值，依据干燥度分区，分别得出T_con、P_con、SR_con、C_con和H_con在科尔沁沙地全区和3种干燥度分区下对NPP变化的贡献值。之后，单独计算正、负贡献值像元数占分区面积百分比，其比值即为正负贡献面积占比。

考虑到各气候因子对NPP的变化有线性影响，通过消除其他变量的影响，每个偏导数分别等于相应的二阶偏相关系数。二阶偏相关系数计算公式如下：

R_{x y, z λ} = \frac{R_{x y, z} - R_{x λ, z} \times R_{y λ, z}}{\sqrt[]{(1 - R_{x λ, z}^{2}) - (1 - R_{y λ, z}^{2})}}

（3）

式中：R_xy，zλ 通过消除因子z和λ的影响，表示x和y之间的二阶偏相关系数；R_xλ，z 、R_yλ，z 与R_xy，λ 的定义相似。采用t检验判断两个变量相关性的显著性。贡献的正负分别表示影响气候因子（C_con）和人类活动（H_con）对NPP的正向作用和负向作用，其中正向作用表示影响因子促进NPP增加，负向作用则表示影响因子抑制NPP增加。具体细分准则如表1。

表1 科尔沁沙地NPP变化主导因素划分

Table 1 Division of dominant factors of NPP change in Horqin Sandy Land

变化趋势类型	气候因子 (C)	人类活动 (H)	主导因素
θ>0	C>0	H>0	共同主导NPP升高
	C>0	H>0	气候主导NPP升高
	C>0	H>0	人类活动主导NPP升高
	C>0	H>0	—
θ<0	C<0	H<0	共同主导NPP降低
	C<0	H<0	气候主导NPP降低
	C<0	H<0	人类活动主导NPP降低
	C<0	H<0	—

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2 结果

2.1　科尔沁沙地NPP时空变化特征

2001—2020年，半干旱区年均NPP为194.55~303.14 g·m^-2，以4.50 g·m^-2·a^-1速率增加（图2）；半湿润区年均NPP为177.60~283.95 g·m^-2，以3.66 g·m^-2·a^-1速率增加（P<0.001）；湿润区年均NPP均值最高，为269.17~392.63 g·m^-2，呈年际波动上升趋势（P>0.05）；总体上，科尔沁沙地全区NPP变化呈现极显著上升趋势（P<0.001），变化率为4.06 g·m^-2·a^-1，均值为255.16 g·m^-2，其中在2019年出现最高值（295.13 g·m^-2），2001年出现最低值（189.98 g·m^-2）。

图2

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图2 2001—2020年科尔沁沙地植被NPP年际变化

Fig.2 Interannual variation of vegetation NPP in Horqin Sandy Land from 2001 to 2020

半干旱区植被NPP年均值（255.99 g·m^-2）高于半湿润区植被NPP年均值（248.91 g·m^-2）；湿润区植被NPP年均值最高，为348.11 g·m^-2，主要植被类型为人工植被（图3）。科尔沁沙地全区NPP呈现由中部向东西逐渐升高的分布格局。其中，高值分布在研究区西北部、东部和南部少部分区域，主要植被类型以草原、阔叶林和人工植被为主；低值区大多数呈条带状分布于研究区中部和南部，主要植被类型为草原和草甸。

图3

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图3 科尔沁沙地植被NPP空间分布

Fig.3 Spatial distribution of vegetation NPP in Horqin Sandy Land

2001—2020年研究区植被NPP整体呈现升高趋势，增长率为4~18.83 g·m^-2·a^-1，占全区面积的97.15%（图4），植被类型多为草原、阔叶林和灌丛；植被NPP呈现降低的区域仅占全区面积的2.85%，且属于轻微下降趋势，下降率为-2~0 g·m^-2·a^-1，分布在村镇等行政区划周边。

图4

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图4 2001—2020年科尔沁沙地植被NPP年均值变化趋势及其显著性

Fig.4 The change trend and significance of annual mean NPP of vegetation in Horqin Sandy Land from 2001 to 2020

NPP呈极显著升高的面积占全区65.96%，植被类型主要为草原和灌丛；显著升高区域的面积占比为14.67%，点状分散分布在研究区中东和西南部；不显著和微显著上升区域面积占比为10.88%和4.58%，主要集中在昌图县西部和巴林右旗中北部，大多交叉连片分布；无变化区域和下降区域的面积仅占比3.91%。

2.2　科尔沁沙地气候因子年际变化特征

2001—2020年，科尔沁沙地平均气温呈现不显著的波动下降趋势（图5），下降速率为0.08 ℃/10a，多年均值为6.73 ℃，最高年平均气温出现在2003年（9.92 ℃），最低年平均气温出现在2012年（5.4 ℃）；年降水量均值为348.66 mm，且以40.70 mm/10a的速率呈不显著波动升高，年降水量最大年份出现在2006年（477.85 mm），最小年份出现在2009年（266.15 mm）；日照时数呈不显著下降趋势，多年均值为2 876.65 h，最高值出现在2001年（3 041.28 h），最低值出现在2018年（2 730.07 h）。

图5

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图5 科尔沁沙地2001—2020年平均气温（A）、降水量（B）和日照时数（C）年际变化

Fig.5 Interannual variation of annual average temperature （A），cumulative precipitation （B） and sunshine hours （C） in Horqin Sandy Land from 2001 to 2020

2.3　科尔沁沙地NPP变化贡献和主导因素

通过偏导数分析得到降水、日照和气温等不同因子对科尔沁沙地各分区及全区NPP变化的贡献情况（图6）。在半干旱区，NPP的增长主要受降水量影响，正向贡献面积占比最大（96.39%），贡献均值为0.19 g·m^-2·a^-1；在半湿润区，日照正向贡献面积占比80.98%，贡献均值（3.17 g·m^-2·a^-1）远高于气温和降水，是促进该分区NPP恢复的主要因子；在湿润区，气温是影响NPP变化的控制因子，正向贡献面积占比为91.41%，贡献均值为0.27×10^-2 g·m^-2·a^-1；在科尔沁沙地全区，气候因子促进NPP恢复面积占比为87.90%，贡献均值为3.02 g·m^-2·a^-1，人类活动促进NPP恢复面积占比为68.59%，贡献均值为0.97 g·m^-2·a^-1。

图6

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图6 气温、降水和日照时数对科尔沁沙地NPP变化的贡献解释及各影响因子对不同干燥度分区正负作用面积占比

注：H、C、Sr、Tem、Pre分别代表人类活动、气候因子、日照时数、气温和降水

Fig.6 The contribution of temperature， precipitation and sunshine hours to NPP change in Horqin Sandy Land and the proportion of positive and negative effects of each influencing factor on different climatic zones

气候因子对科尔沁沙地全区NPP的影响呈现从东南向西北递增的趋势（图7），正向和负向作用面积占比分别为87.94%和12.06%；人类活动对研究区植被NPP正向和负向作用面积分别为68.57%和31.43%。根据上述贡献情况，对NPP变化进行主导因素划分（表1）得到NPP变化主导因素分区，气候和人类活动共同主导植被NPP升高的区域面积占比为56.85%；气候主导植被NPP升高的区域面积占比为30.25%，主要以科尔沁区为中心，波及周边旗县；人类活动主导NPP升高的区域面积占比为10.58%，主要在敖汉旗、彰武县、康平县和昌图县中北部等地。气候与人类活动共同主导NPP降低的区域面积占比仅为0.36%，零星分布于霍林郭勒市和巴林右旗中部等地；气候主导和人类活动主导NPP降低的区域面积仅为1.16%和0.80%。

图7

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图7 气候因子和人类活动对科尔沁沙地NPP变化贡献解释及主导因素分区

Fig.7 The contribution of climate factor and human activity to NPP change in Horqin Sandy Land and the partition of dominant factors

3 讨论

3.1　NPP时空变化

本研究结果表明20年间科尔沁沙地年NPP为189.98~295.13 g·m^-2，均值为255.16 g·m^-2，这与前人对科尔沁沙地邻近地区的相关研究结果一致。常屹冉等^［33］研究选用MCD12C1数据集，分析发现内蒙古植被NPP于2001—2020年均值为208.65 g·m^-2；张子凡等^［34］同样利用MOD17A3-NPP数据发现内蒙古草原自然资源大区NPP在2000—2019年平均值为208.96 g·m^-2。此外，地理位置的选取可能导致NPP数值产生一定差异，籍健勋等^［35］同样通过MODIS17A3数据集获得了内蒙古河套灌溉区的2001—2020年NPP，其均值仅为139.14 g·m^-2，相比本文结果较低。这可能是因为河套地区更为干旱，自然植被稀疏，植被生长状况更依赖于灌溉区水分的有效补给。

3.2　气候因子驱动力

本研究结果发现科尔沁沙地半干旱区植被NPP恢复主要受降水因子制约，这是因为半干旱区降水量不足，直接导致植物生长受到水分胁迫，进而抑制植物对养分的有效吸收，不利于其生长和繁殖。这与赵学勇等^［14］关于干旱、半干旱荒漠草原区的研究结果一致，表明降水是干旱、半干旱地区植被生长发育的主要限制因素。此外，张晶等^［36］指出，科尔沁沙地植被NPP的提高主要依赖于多年生植物优势度的增加，然而当地降水量的不足导致一年生植物的优势度提升，而多年生草本植物的优势度下降。陈娟丽等^［37］的研究表明这种降水模式还可能会通过抑制植物的光合作用进而限制NPP的有效恢复。

在科尔沁沙地的半湿润区，日照时数对NPP变化的贡献较大，对该区植被的恢复起到了积极作用，这一结果与刘辉等^［38］在青海省乌兰县荒漠生态系统的研究结果基本吻合。科尔沁沙地中部大部分地区属于半湿润区，降水量相对充沛，这在一定程度上降低了沙地裸露地表的温度，弥补了日照对土壤含水量的负面效应，保障了植物对水分的吸收，促进了植物的生长繁殖。然而，罗健梅等^［39］对艾比湖流域植被NPP进行研究时发现，区域内植被NPP与年太阳辐射的正相关关系不显著，偏相关系数仅为0.14，这可能由于其研究区位于新疆西北部；与本研究相比，该区域日照更为充足，且空间异质性小；此外由于地形差异，高山区冰雪融水弥补了降水不足，增强了降水对植被NPP的影响，从而降低了日照影响的贡献值。

科尔沁沙地湿润区的NPP变化主要受气温因素影响，该分区降水量充足，且云量大，持续时间较长，导致光照时数相比于其他区域较少。在这种情况下，NPP的提升主要受水热条件配置的影响，使得温度成为限制性因子。温度的升高会促进植物气孔导度最大程度地提高，有利于植物净光合速率的增加以及干物质的积累^［40］。此外，该区域的植被类型以人工植被为主，冬季温度的上升有利于激发农田土壤微生物活性，春季适宜的土壤温度更利于农作物的播种，加速种子萌发和农作物的生长^［41］。

3.3　人类活动驱动力

在科尔沁沙地半干旱区，人类活动造成植被NPP下降的负向作用面积占比为23.12%，多在北部，这主要是过牧的原因。一般而言，不合理的放牧活动易使草原植被受到破坏，降低植物的多样性和叶面积^［13］，干扰植被正常发育模式，诱发土地沙化^［42］。王涛等^［43］研究表明严重过牧使得科尔沁沙区裸露的地表在牲畜践踏下极易破碎，植被生长失去适宜的基质环境，NPP的有效恢复受到抑制。然而，人类活动对NPP的变化更多是正向作用（面积占比76.88%）。这些区域多分布于研究区中南部，当地合理调控放牧强度，实施“禁牧”和“围封”等政策，有效降低了牲畜密度^［17］。同时“十三五”以来，当地积极开展植树造林、退化林分改造、草原生态修复等重点生态工程，这些举措都促进了植被NPP的保护和恢复^［18］。

在半湿润区，人类活动对植被NPP正、负向影响的面积占比均衡（分别为52.40%和47.60%），这是因为半湿润区作为农牧交错带水分制约相对较轻的区域，且农牧用地方式易发生动态调整，与土地利用压力相比，生态系统承载力处于适中水平。天然草原的开垦扰动了土壤结构，原有地表植被遭受破坏，短期内造成NPP的下降。但随着农作物的生长，损失的NPP又会在一定程度上得到恢复，进而导致正、负向作用的产生。此外，牧民为预防干旱造成的经济损失，会进行长距离的游牧活动，这一行为会对原有牧场的植被恢复起到一定的缓解作用^［44］。

湿润区人类活动对植被NPP变化正向贡献面积占比较大（97.70%），贡献均值为2.84 g m^-2 a^-1。近年来随着经济的快速发展及人口密度的增加，人均食物消费量随之升高，为保障食物安全，此区域最大程度增加了耕种面积，使得耕地常常集中成片，且种植品种大多数为玉米、大豆和花生等高产作物，利于NPP的增加。此外，农业景观异质性常受人类活动干扰，影响生物多样性^［45］，耕作过程中，人类活动会改变农田景观格局，形成不同的景观镶嵌体，提升景观格局指数，增加整体系统生态效益，这也会提升农作物产量^［46］。

3.4　不确定性因素

鉴于NPP遥感数据集所包含的精度与时空分布具有差异性，本研究数据集的时间跨度为年，空间分辨率统一为1 km；与逐月或逐日的更高精度数据相比，在进行低精度数据重采样过程中，气温数据集的年际变化较小，对后续分析的准确性可能会造成一定影响。在未来研究中，应结合实测样点数据，提高模型准确性，使其更加贴合实际变化情况。另外，在量化科尔沁沙地植被NPP变化的驱动因素时，仅考虑了气温、降水量和日照时数3个气候因子，未能全面考虑其他影响因素，如风速、地形、人均地区生产总值、土地利用变化情况以及自然灾害等，后续研究需将更多因子纳入模型进行深度探究。

4 结论

科尔沁沙地植被NPP在2001—2020年呈现恢复状态，具体表现为在年际变化上呈极显著上升趋势；在空间分布上呈现由中部向东西逐步升高的分布格局。按照干燥度分区分析表明，半干旱区、半湿润区和湿润区NPP变化的主导气候因子分别为降水、日照和温度。人类活动对科尔沁沙地植被NPP影响的正向作用主要集中于中南部，负向作用主要集中在东北部。近20 a，科尔沁沙地全区NPP升高以气候和人类活动共同作用为主。本研究量化了科尔沁沙地干旱梯度分区下NPP变化的气候因子贡献度，解析了全区NPP变化过程中气候和人类活动交互驱动机制，为科尔沁沙地主体功能分区及实现产业发展方向优化提供了理论依据。

参考文献

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文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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