近20年新疆荒漠草地動態變化及其對氣候變化的響應

　　摘要：荒漠草地是干旱半干旱區陸地生態系統的關鍵類型，具有重要的生態作用，對氣候變化和人類活動敏感。通過確定新疆荒漠草地NDVI閾值，提取荒漠草地范圍，結合歸一化植被指數(normalizeddifferencevegetationindex，NDVI)、植被凈初級生產力(netprimaryproductivity，NPP)、氣象因子等數據，利用一元線性回歸模型、相關性分析等方法，從不同的時間和空間尺度對1999-2018年新疆荒漠草地的動態變化及其對不同驅動因子的響應進行研究。結果表明：1)新疆南北疆荒漠草地分布存在差異，研究期間總體面積減少明顯，平均NDVI穩定，NPP呈上升趨勢。2)全年及7-8月氣象因子變化趨勢不同，南北疆存在顯著差異，全疆大部分區域呈現氣溫升高、降水增多趨勢。3)從時間變化看，降水量、大型蒸發量和平均風速是新疆荒漠草地年際NDVI的重要影響因子，水分條件對生長季NDVI的影響更為明顯;年蒸發量與荒漠草地NPP呈顯著負相關關系，平均風速、降水量與荒漠草地NPP存在一定相關性。4)從空間相關性來看，氣溫、降水在空間上與荒漠草地NDVI、NPP呈正相關的面積較大，且降水影響面積更大。研究表明，新疆荒漠草地植被動態變化是多種氣象因子綜合作用的結果，氣溫、降水是主要的影響因子，其中降水影響更為明顯，水分條件是荒漠草地動態變化的決定因素。

　　本文源自草業學報發表時間：2021-03-19《草業學報》雜志，于1990年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:62-1105/S，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：綜合評述、研究簡報、相關信息等。

　　關鍵詞：荒漠草地;植被NDVI;氣象因子;動態變化;響應

　　荒漠草地是草地向荒漠過渡的一種地表類型，是草地分類中最干旱的一類，主要由灌木、多年生草本植物和一年生草本植物組成[1]，是陸地生態系統的重要組成部分[2]，其面積變化是草地荒漠化和生態環境變化的重要標志。新疆荒漠草地主要分布在干旱-半干旱的綠洲與荒漠過渡地帶、山前平原、準噶爾盆地內部等地區，是新疆草地面積分布最廣的草地類型和關鍵類型，對新疆生態具有重要作用。新疆荒漠草地對人類活動和氣候變化反應敏感，由于生態環境的嚴酷性和氣候的波動性，有發生荒漠化的潛在風險，一旦破壞就很難再恢復[3]。

　　隨著全球氣候變化和人類活動的加劇，對荒漠草地空間變化進行動態監測、定量化描述與分析，揭示其變化規律及驅動因子至關重要[4]。植被凈初級生產力(netprimaryproductivity，NPP)是指綠色植物在單位面積、單位時間內由光合作用所產生的有機物總量中扣除自養呼吸后的剩余部分[5]，不僅直接反映了植被群落在自然環境條件下的生產能力以及陸地生態系統的質量狀況，也是判定生態系統碳源/碳匯和調節生態過程的主要因子，在全球變化以及碳循環中扮演著重要的角色[6]。其還是估算地球支持能力和評價陸地生態系統可持續發展的一個重要生態指標[7]。遙感數據具有監測范圍大、時間連續性好、光譜波段豐富等優勢，其中歸一化植被指數(nor?malizeddifferencevegetationindex，NDVI)與葉面積指數、植物光合能力、年凈初級生產力等均有很好的相關性，可直觀反映植被質量的狀況，被廣泛用于監測和評估大尺度上的植被時空變化[8-11]，為草地植被的研究提供了強有力的數據支撐[12-13]。遙感數據NDVI、NPP數據等已成為研究草地資源分布、動態變化的依據，也是荒漠化監測的重要內容[4]。結合衛星遙感數據，利用地理信息系統進行分析，是研究荒漠草地的時空變化的一種行之有效的方法[14]。

　　目前，基于NDVI研究新疆植被變化及其對全球氣候變化和人類活動的響應已經取得了豐碩的研究成果。許玉鳳等[15-16]利用生長季NDVI研究了1982-2013年新疆植被覆蓋的時空變化，研究發現綠洲農田植被覆蓋明顯改善，草原區退化嚴重。Xu等[17]基于GIMMS(globalinventorymodellingandmappingstudies)和MODIS(mod?erate-resolutionimagingspectroradiometer)的融合數據研究，發現1982-2013年間氣候變化對新疆草地植被ND?VI變化影響顯著，且存在滯后現象。張仁平等[13]利用2000-2012年MODISNDVI數據結合溫度和降水資料，發現中國北方草地無明顯變化區域中以荒漠草地為主，草地退化區域面積大于改善面積，荒漠草地植被空間變異性較小，灌叢草地和典型草地的變異系數較大。綜上來看，目前基于NDVI開展的相關研究主要側重于新疆整體或某一具體區域的植被覆蓋變化及其對氣候變化和人類活動的響應，而針對綠洲-荒漠交錯帶，進行長時間尺度、單一類型植被變化情況的監測及其對氣象因子的響應等相關關系的研究較少[18]，特別是針對新疆生態脆弱區和自然地理過渡地帶[19]，利用遙感數據監測和評估荒漠草地植被動態變化并揭示其驅動機制的研究尤為亟須。

　　本研究以遙感(remotesensing，RS)和地理信息系統(geographicinformationsystem，GIS)為技術支撐，研究全球變暖和新疆氣候變化背景下新疆荒漠草地的時空變化，動態監測1999-2018年新疆荒漠草地面積動態變化，并分析其對氣候變化和人類活動的響應過程，旨在為新疆荒漠植被保護、生態環境建設服務，為合理利用草地資源尤其是為保護新疆荒漠草地資源提供一定的參考，為進一步深入研究打下良好的基礎。

　　1材料與方法

　　1.1研究區概況

　　新疆深居內陸，降水稀少，水資源短缺，多風，植被稀疏，鹽堿化和沙漠化嚴重是主要的生態環境特點[20]。綠洲主要分布于山前沖積、洪積平原以及河流流域和盆地邊緣，占全區面積的5%，其生態環境體現出山地-綠洲-荒漠系統的基本景觀格局。在新疆低山帶和平原區分布著大面積的稀疏植被，尤其是灌溉綠洲與沙漠之間的荒漠過渡帶，生態環境脆弱[21];加之人為活動的破壞與干擾加劇，會促使其形成難以逆轉的沙漠化土地[17(圖]1)。

　　新疆荒漠草地對當地生態環境有重要的生態作用。根據許鵬[22]的草地分類系統，新疆荒漠草地主要分布于北疆山前平原到中低山帶，南疆中山和亞高山帶，準噶爾盆地沙漠邊緣至阿爾泰山前傾斜平原，準噶爾盆地中部及山前洪積-沖積平原，博樂、塔城和伊犁河谷地及上升至低山帶，天山南坡海拔2000~2600m區域，塔里木盆地邊緣及山前傾斜平原上部，昆侖山海拔2800~3000m區域，帕米爾高原、昆侖山內部山原，庫木庫里盆地西部山原，阿爾金山西部高山區及除阿爾泰山外的各大山體基帶。

　　1.2數據來源及處理

　　空間氣象數據、NDVI數據、NPP數據均來源于中國科學院資源環境科學數據中心(http：//www.resdc.cn)，其中，空間氣象數據是空間分辨率為1km的空間插值數據，包括氣溫和降水。NDVI數據為空間分辨率為1km的SPOT(systemeprobatoired’observationdelaterre)數據。站點氣象數據來源于中國氣象科學數據共享服務網(http：//cdc.cma.gov.cn)，根據研究需要選取全疆記錄較為完整的52個站點的逐日氣溫、降水、氣壓、風速、蒸發量、日照時數等氣象因子。

　　氣溫降水數據是基于全國2400多個氣象站點日觀測數據，通過整理、計算，并使用Anusplin插值方法進行空間插值處理生成，該插值方法將海拔等協變量引入模型，精度更高。凈初級生產力(NPP)數據集是基于光能利用率模型GLM-PEM計算獲取的。植被指數(NDVI)空間分布數據集是基于連續時間序列的SPOT/vegetationNDVI衛星遙感數據，采用最大值合成法生成。

　　首先對研究區衛星遙感數據進行投影轉換、圖像裁剪，得到研究所需的相關空間圖像數據。在ArcGIS平臺利用柵格計算、重分類、Con語句分析等對研究數據進行預處理。

　　1.3研究方法

　　1.3.1荒漠草地閾值選取

　　閾值范圍的合理與否是影響科學研究準確程度的前提和基礎。我國著名草原生態學家劉鐘齡[23]在其主編的《中國草地資源現狀與區域分析》中，借助NDVI值確定荒漠草地閾值的下限范圍，根據國際地圈生物圈計劃(internationalgeosphere-biosphereprogram，IGBP)的全球植被分類方案的“‘BarrenorSparselyVegetated’類型(16)”進行重新分類，并將每年8月小于0.1的區域定義為“難利用地(17)(戈壁、沙漠、灘涂等)”，其余部分劃分為荒漠草地。方精云等[24]利用已知草原地區的降水與NDVI的關系反演草地的分布和面積，認為北方草地和荒漠之間的閾值為0.1151。

　　由于植被覆蓋度與歸一化植被指數(NDVI)之間存在著極顯著的線性相關關系[25]，二者通過像元二分模型有機聯系在一起[26]。研究表明，荒漠和裸地植被覆蓋度較低，NDVImax僅達到0.22[27]。借鑒前人研究成果，并結合新疆荒漠草地平均覆蓋度的實地測量數據及相關經驗數據，借助像元二分模型，反演出荒漠草地平均NDVI值，確定新疆荒漠草地NDVI閾值上限為0.2，取值范圍為0.1~0.2。

　　通過以上閾值范圍反演新疆荒漠草地覆蓋分布狀況進行校驗，將其與《中國草地資源現狀與區域分析》[23]中荒漠草地分布圖相比較，分布范圍基本一致。將使用閾值提取的荒漠草地范圍與1∶100萬中國植被類型圖進行對照，其中荒漠草地所占比例為78.3%，其他草地、草甸占17.6%，樹木、高山植被、灌叢等其他植被類型占4.1%。有研究表明，土地利用類型和土地覆被類型會因人類活動和氣候變化的影響而發生變化，表現為草地內部發生改變或草地轉化為其他土地利用類型，荒漠草地會與其他土地利用類型發生轉化[18，28-30]。說明閾值選取合理。

　　由于新疆大多數年份的8月為NDVI最大值時期，因此，利用每年8月在0.1~0.2的NDVI值提取研究信息。1.3.2相關分析相關分析是研究兩個變量之間是否存在某種依賴關系，并探討具有依存關系的要素之間的相關方向及相關程度。常通過計算Pearson相關系數等來反映兩個隨機變量之間的相關程度及相關方向。地理要素之間的相互關系的密切程度亦可通過相關系數來反映[31]。假設有地理要素x、y，樣本觀測值分別為x1，x2，…，xn及y1，y2，…，yn，則兩個要素之間的相關系數r的計算公式如下：rxy=[∑i=1n()xi--x(yi--y)]∑i=1n(xi--x)2∑i=1n(yi--y)2式中：rxy為要素x與y之間的相關系數，-x和-y分別表示兩個要素樣本值的平均值。相關系數r的取值范圍為-1≤r≤1;r>0時為正相關，r<0時為負相關;∣r∣=0表示不存在線性關系;∣r∣=1表示完全線性相關。1.3.3一元線性回歸模型一元線性回歸模型是以單個像元的時間變化規律反映整體的空間變化規律。本研究運用最小二乘法計算回歸系數，即年際變化率。

　　以NDVI為例計算公式如下：θslope=(n×∑i=1n()i×NDVIi-(∑i=1ni×∑i=1nNDVIi)[n×∑i=1n()i2-()∑i=1ni2]式中：i為年序號，NDVIi為第i年的NDVI值，n為樣本量。θslope是NDVI在研究時間內的變化率(即表示年際變化的最小二乘的線性回歸方程的斜率)，如果其為正值，說明此像元的植被狀況趨好，其值為負則說明該像元的植被狀況趨于退化。

　　1.4數據統計與分析

　　利用SPSS20.0對荒漠草地NDVI平均值與各氣象因子進行相關性分析。

　　2結果與分析

　　2.1荒漠草地NDVI空間分布及其年際變化

　　利用1999-2018年長時間序列NDVI數據集，根據確定的閾值來確定荒漠草地范圍，并計算近20年來新疆荒漠草地NDVI的平均值，得到新疆荒漠草地植被NDVI的空間分布圖(圖2)。可以看出，新疆荒漠草地在空間分布上表現為北疆分布集中，但面積較小;南疆分布較為分散，但面積大。

　　對研究區荒漠草地植被覆蓋的像元數值逐年取平均值，得到研究期間的荒漠草地面積及NDVI平均值年際變化趨勢圖(圖3)。1999-2018年間NDVI平均值基本保持穩定，在0.1392附近輕微波動，呈微弱下降趨勢。其中，2010年出現最大值(0.1441)，2014年出現研究期內的最小值(0.1359)。1999-2018年間荒漠草地面積波動較大，總體呈減少趨勢。其中2012年出現最大值，為402574km2，2014年出現最小值，為215323km2。

　　2.2荒漠草地NPP空間分布及其變化

　　本研究進一步對2000-2010年間新疆荒漠草地NPP空間分布及其動態變化進行了分析。從時間上來看，荒漠草地平均NPP在2000-2010年間總體呈上升趨勢(圖4)，但波動較大，于2002年出現最大值，為41.4501gC·m-2，于2000年出現最小值，為1.7956gC·m-2。從空間上來看(圖5)，荒漠草地NPP較大的區域主要分布在天山北坡、準噶爾盆地的中部和邊緣區域、伊犁河谷局部區域、帕米爾高原、昆侖山山麓、阿爾金山等荒漠草地植被長勢較好的區域。

　　2.3氣象因子變化分析

　　本研究進一步分析了研究區內的平均氣壓(hpa)、平均相對濕度(%)、平均氣溫(℃)、日最高氣溫(℃)、日最低氣溫(℃)、平均風速(m·s-1)、大型蒸發量(mm)、20：00-8：00降水量(mm)、8：00-20：00降水量(mm)、全天累計降水量(mm)、日照時數(h)等11個氣象因子在6-8月生長季的變化趨勢，并對其與荒漠草地變化的相關性進行了分析。

　　對新疆1999-2017年全年氣象因子變化趨勢進行分析發現，平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫呈上升趨勢，尤其是年均氣溫和日最低氣溫呈顯著上升趨勢;降水量、白天降水量和夜間降水量都呈上升趨勢;日照時數總體變化趨勢不明顯，但是波動較大;蒸發量和平均相對濕度呈顯著下降趨勢;氣壓呈微弱下降趨勢，平均風速呈顯著上升趨勢(圖6)。

　　對新疆1999-2017年7月的氣象因子變化趨勢進行分析發現：平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫呈上升趨勢，尤其是平均氣溫和日最低氣溫呈顯著上升趨勢;平均降水量、白天降水量和夜間降水量都呈下降趨勢，尤其是平均降水量、夜間降水量下降趨勢明顯;日照時數呈顯著上升趨勢;大型蒸發量呈上升趨勢;平均相對濕度呈顯著下降趨勢;氣壓呈微弱上升趨勢，平均風速呈下降趨勢(圖6)。

　　對新疆1999-2017年8月的氣象因子變化趨勢進行分析發現：平均氣溫、日最高氣溫呈下降趨勢，日最低氣溫呈上升趨勢;平均降水量、白天降水量和夜間降水量都呈上升趨勢，尤其是平均降水量、夜間降水量上升趨勢明顯;日照時數呈下降趨勢;大型蒸發量呈下降趨勢，2006年達到研究期間的最大值，之后開始波動下降;平均相對濕度呈顯著下降趨勢，2006年達到研究期間的最低值;氣壓呈微弱上升趨勢，2015年達到研究期間的最大值;平均風速呈顯著上升趨勢(圖6)。

　　綜上來看，全年氣溫、降水均呈上升趨勢，但有月份差異。其中，7月呈現出溫度增高，降水下降趨勢，8月呈現出氣溫降低，降水升高趨勢。全年最高氣溫上升較為明顯，日間降水較夜間降水增加更為明顯。日照時數基本保持穩定，呈現出7月日照時數增多，8月日照時數減少的趨勢。蒸發量總體呈下降趨勢，但是7月呈上升趨勢，8月呈下降趨勢。平均相對濕度呈現逐年下降趨勢。平均氣壓總體呈輕微下降趨勢，但研究后期波動劇烈。平均風速呈總體上升趨勢，并于2010年后出現較大波動。

　　從空間上來看，總體呈現南疆氣溫高于北疆，北疆降水多于南疆的分布狀況，其中山地氣溫低、降水多，沙漠、戈壁分布區氣溫高、降水少，地形對新疆氣溫、降水分布格局的影響較為明顯(圖7)。

　　對研究期間的氣溫、降水等氣象因子變化率進行分析的結果表明：78.8%的區域氣溫呈上升趨勢，21.0%呈下降趨勢，0.2%的區域保持不變(圖8a)。研究期間新疆降水變化率顯示，占全疆面積86.8%的區域呈增加趨勢，占全疆面積11.5%的區域呈減少趨勢，占全疆面積1.7%的區域保持不變(圖8b)。

　　2.4荒漠草地與氣象因子的相關分析

　　2.4.1荒漠草地NDVI與氣象因子的相關分析從年尺度上來看(表1)，荒漠草地年NDVI平均值與全年氣象因子中的20：00-8：00降水量(r=0.690，P=0.001)、8：00-20：00降水量(r=0.615，P=0.005)、全天累積降水量(r=0.708，P=0.001)、平均相對濕度(r=0.464，P=0.045)存在顯著正相關關系。與其他氣象因子相關性不大。說明荒漠草地NDVI受水分的影響較大。

　　從月尺度上對氣象因子與植被NDVI的關系進行研究發現，6月氣象因子對NDVI的影響不大，從7月來看(表1)，NDVI值與大型蒸發量(r=-0.526，P=0.021)存在顯著負相關關系，與全天累計降水量(r=0.486，P=0.035)存在顯著正相關關系，與其他氣象因子相關性并不顯著。說明7月荒漠草地的NDVI變化受水分條件的影響較大。從8月來看(表1)，荒漠草地NDVI值與日照時數(r=-0.497，P=0.030)顯著負相關。與其他氣象因子的相關性并不顯著。總體來看日照時數、日最高氣溫、大型蒸發量對荒漠草地生長有抑制作用，而平均相對濕度、年降水量、白天降水量、夜間降水量等水分條件對荒漠植被生長有促進作用。

　　從空間上來看，研究期間荒漠草地NDVI與氣溫、降水等氣象因子的相關性存在顯著的區域差異(圖9)。荒漠草地NDVI與氣溫的相關系數在-0.944~0.885，表明二者在空間上存在顯著的相關關系。從具體數據上分析，荒漠草地NDVI與氣溫呈正相關的面積占荒漠草地面積的65.5%，呈負相關的面積占32.2%，相關關系不明顯的面積占2.3%(圖9a)。荒漠草地NDVI與降水的相關系數在-0.887~0.943，表明二者在空間上存在顯著的相關關系。從具體數據上分析，呈正相關的面積占荒漠草地面積的88.8%，呈負相關的面積占10.9%，相關性不明確的面積占0.3%(圖9b)。說明荒漠草地植被生長受氣溫、降水影響都較大，占據了研究區的一半以上，且受降水的影響更大。

　　2.4.2荒漠草地面積變化與氣象因子的相關分析

　　從全年來看(表2)，荒漠草地面積與平均氣壓(r=-0.509，P=0.026)、平均風速(r=-0.686，P=0.001)呈顯著負相關關系，與日照時數(r=0.463，P=0.046)呈顯著正相關關系。受平均氣溫(r=-0.369，P=0.120)、日最低氣溫(r=-0.377，P=0.112)、大型蒸發量(r=0.392，P=0.097)的影響較大。與其他氣象因子的相關性并不顯著。

　　從7月來看(表2)，荒漠草地面積與各個氣象因子均不存在顯著的相關關系。平均氣壓(r=-0.427，P=0.068)、平均氣溫(r=-0.383，P=0.106)、日最高氣溫(r=-0.413，P=0.079)、日最低氣溫(r=-0.354，P=0.136)的影響相對較大。從8月來看(表2)，荒漠草地面積與平均氣壓(r=-0.517，P=0.023)存在顯著負相關關系，與日照時數(r=0.340，P=0.155)的相關關系較為明顯，與其他氣象因子相關關系并不顯著。總體來看荒漠草地面積變化受平均氣壓、日照時數影響顯著，受大型蒸發量、平均風速影響較大。

　　2.4.3荒漠草地NPP與氣象因子的相關分析

　　從時間上來看(表3)，荒漠草地NPP與全年蒸發量(r=-0.667，P=0.025)呈顯著負相關關系，與平均風速(r=-0.366，P=0.269)、全天累計降水量(r=0.549，P=0.080)的相關系數較大。與其他氣象因子不存在顯著相關關系。與7、8月各氣象因子也不存在顯著相關關系。

　　從空間上看，荒漠草地NPP與氣溫的相關系數在-0.875~0.906，表明二者在空間上存在顯著的相關關系。從具體數據分析，荒漠草地NPP與氣溫呈正相關的面積占荒漠草地面積的58.3%，呈負相關的面積占41.5%，相關關系不明確的面積占0.2%(圖10a)。荒漠草地NPP與降水的相關系數在-0.839~0.975，表明二者在空間上存在顯著的相關關系。從具體數據分析看，荒漠草地NPP與降水呈正相關的面積占荒漠草地面積的80.0%，呈負相關的面積占18.6%，相關關系不明確的面積占1.4%(圖10b)。

　　3討論

　　近年來，新疆氣溫和降水總體呈現增加趨勢。這一研究結果與慈暉等[32]和位宏等[33]的研究結論一致。年蒸發量呈逐年波動下降趨勢，符合前人研究提出的“蒸發悖論”[34]：氣溫升高、降水增多，更有利于植被生長，使得植被向著更好的方向發展。蒸發量減少使得空氣中的水汽減少，濕度下降，會對植被生長和氣候變化造成一定影響。年平均氣壓呈波動下降趨勢，平均風速呈波動上升趨勢，應與氣溫上升有一定關系。氣壓和風速在2002和2015年出現較為明顯的波動，是因為新疆對全球氣候變化響應極為敏感[35]，而2002年全球出現中等強度厄爾尼諾現象，2005年全球出現超強厄爾尼諾現象，新疆不同區域對其響應不同[36]，平均氣壓發生變化，各地氣壓差發生增大，風速出現變化。

　　總體來看，荒漠草地NDVI與氣溫、降水等氣象因子存在顯著相關關系。與已有研究結果植被變化與氣象因子有一定的相關性，且存在滯后效應[37-38]相符。從時間上來看，年尺度上，荒漠草地NDVI與降水量、平均相對濕度等氣象因子關系密切，說明水分條件是影響荒漠草地植被NDVI變化的重要因素，水分的增多促使NDVI值增加。這一研究結果與周丹等[26]對西北干旱區荒漠植被生態需水量估算中，關于低覆蓋度荒漠植被與年降水量變化顯著相關的結論基本一致，表明降水量的變化對低覆蓋度荒漠植被有一定的影響。

　　7、8月來看，荒漠草地NDVI值與降水量、蒸發量、日照時數等因素存在著顯著的相關性，NDVI值與7月降水量、蒸發量相關性最為顯著，說明水分是荒漠草地NDVI值的重要影響因子，降水量的增多、蒸發量的減少都使得植被有更多的水分可以利用，與李紅梅[39]關于柴達木盆地植被指數變化與氣象因子的關系研究中的相關結論一致。同時，研究表明荒漠草地NDVI對水分的響應存在滯后效應，其滯后時長約為1個月，這一研究結果與龐靜等[40]提出的新疆荒漠草地對氣溫的響應滯后1個月的研究結論相符。8月日照時數越長，NDVI值越小。其他氣象因子通過影響植被可以利用水分的多少和分布，間接對植被生長狀況造成影響，進而對NDVI值產生影響。在一定情況下7、8月日照時數的增長，氣溫升高、蒸發量增加會使得植被NDVI值降低。荒漠草地NDVI與氣溫、降水的空間相關性較大，與氣溫、降水呈正相關關系的范圍較大，尤其是與降水正相關關系更為顯著。有研究表明，荒漠草地生長受水熱條件等綜合因素影響，當氣溫升高時，少量降水的增加無法抵消氣溫升高對植被造成的影響[28，30];其次，NDVI是由近紅外波段和紅色可見光波段的反射值運算獲得，而近紅外波段同時又是水體的強吸收區，當降水導致土壤濕度發生明顯變化時，會使得NDVI值變小[41]，因此部分NDVI值與降水呈負相關關系。有研究表明，風是影響植物生長的一個重要環境因子[42]，本研究發現荒漠草地面積與平均風速存在顯著的相關關系，與這一研究結論相符。

　　荒漠草地面積變化與日照時數、平均氣壓、平均風速等氣象因子相關性較大。隨著日照時數的增多，植被生長狀況變好，荒漠草地面積增大，平均氣壓與平均風速通過影響植被生長狀況，進而影響荒漠草地面積。平均氣壓對荒漠草地面積影響較大，隨著氣壓升高荒漠草地面積減少。其他氣象因子通過對氣壓造成影響，間接影響荒漠草地面積變化。

　　荒漠草地NPP與蒸發量存在顯著的負相關關系，隨著蒸發量的增多，植物得到的水分減少，荒漠草地NPP降低。當部分區域降水量的增加幅度較小，不足以抵消因氣溫升高造成的植被水分損耗時[43]，該區域荒漠草地NPP表現為與降水呈負相關。從空間來看，荒漠草地NPP與降水的相關性更加密切，說明水分是荒漠草地NPP的決定性因素。

　　荒漠草地是介于荒漠和其他草地類型之間的過渡類型，所以荒漠草地的面積變化有兩種可能情況，一種是荒漠草地退化為荒漠，一種是荒漠草地植被狀況發育良好，轉化為較好的草地類型。研究荒漠草地的動態變化及其與氣象因子的相關性，可以為脆弱環境下的生態保護提供科學參考。

　　4結論

　　本研究基于遙感影像數據、氣象站點數據、地面實測數據，參考相關研究成果，確定了新疆荒漠草地的閾值范圍，研究了新疆荒漠草地NDVI、NPP和面積的動態變化及其與氣象因子的相關關系，研究結論如下：

　　1)新疆荒漠草地的空間分布表現為：北疆分布較為集中，但面積較小;南疆分布較為分散，但面積大。研究期間，新疆荒漠草地年NDVI均值呈微弱下降趨勢，荒漠草地面積顯著減少，NPP呈顯著上升趨勢。

　　2)研究區年均氣溫和年降水量的分布具有顯著的空間差異，總體呈現南疆氣溫高于北疆，北疆降水多于南疆，地形對新疆氣溫、降水分布格局的影響較為明顯。

　　3)從長期變化趨勢看，降水量、大型蒸發量和平均風速是新疆荒漠草地年際NDVI變化的關鍵影響因子，水分條件對生長季NDVI影響更為明顯。從空間相關性看，荒漠草地NDVI與氣溫、降水呈正相關的面積大于負相關面積，且與降水呈正相關的面積更大。

　　4)從長期變化趨勢看，荒漠草地NPP與年蒸發量呈顯著負相關關系，與平均風速、降水量的相關系數較大。從空間相關性看，荒漠草地NPP與氣溫、降水呈正相關的面積大于負相關的面積，且與降水呈正相關的面積更大。

　　總體來看，從長期變化趨勢看，新疆荒漠草地植被生長與氣象因子關系密切，尤其受氣溫、降水影響較大;從空間分布相關性看，降水的影響較氣溫更為顯著，表明水分條件是荒漠草地植被質量變化的決定因素。因此，荒漠草地植被變化是多種氣象因子綜合作用的結果，其中氣溫、降水與其變化關系最為明確，降水是關鍵因子。