齐敬辉 叶晨曦 韩杰

摘 要：驱动机制研究是全球变化研究的重要内容，也是理论研究指导实践活动的关键环节。基于植被指数、气候水文及社会经济数据，利用回归分析法，对疏勒河流域近三十多年来的生态演变驱动机制进行研究。结果显示，疏勒河上游植被变化主要受年均地温、年降水量、高温日数、强降水日数和大风日数影响，前三者起正向作用，后两者起负向作用，其中年均地温和年降水量的作用程度最高。中下游自然植被变化主要受耕地面积、年降水量和强降水日数等作用，其中耕地面积的作用程度最大，年均地温和年积温在局部地区起作用。

关键词：生态演变;疏勒河流域;驱动机制;植被变化

中图分类号：F2 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.25.012

驱动机制通常指某种现象发生的影响要素及机理。生态演变的驱动机制研究是生态研究的重要内容，也是生态研究指导实践活动中的关键环节。生态演变的驱动力包括自然和人文因素两方面，自然因素主要指气候变动、地形地貌、植物演替等，人文因素包括人口变化、技术进步、经济增长等方面。20世纪80年代以来，在全球变化和人类活动综合作用下，疏勒河流域出现了湿地萎缩、植被退化、土地沙漠化加重等生态问题。鉴于此，本文基于植被指数、气候水文及社会经济数据，利用相关数理模型，对疏勒河流域近三十多年来的生态演变驱动机制进行分析，以期为流域综合管理提供决策支持。

1 疏勒河流域植被年际变化特征

疏勒河上游和中下游植被变化都表现出明显的阶段性特征，上游地区在1982～2004年间呈剧烈波动性变化特征，线性增长率为-0.02%/a，2004年以后呈快速增加趋势，线性增长率为0.20%/a。中下游地区植被变化可以分为三个阶段，1982～1994年为缓慢增长阶段，线性增长率为0.09%/a;1994～2005年为波段下降阶段，线性增长率为-0.05%/a;2005年以来为快速增长阶段，线性增长率为0.20%/a。

将疏勒河中下游植被分为耕地和自然植被，分别进行分析。疏勒河中下游自然植被变化可分为两个阶段，1982～2005年间为波动变化期，其线性增长率为-0.005%/a，2005～2015年间为快速增长期，线性增长率为0.08%/a。耕地变化大致分为三个阶段，1982～1994和2005～2015年间为快速增加期，线性增长率分别为0.17%/a和0.33%/a;1994～2005为快速下降期，其线性增长率为-0.10%/a。由此可见，耕地的变化趋势和中下游植被整体变化轨迹是一致的。

2 疏勒河流域生态演变的驱动机制

结合疏勒河流域的实际情况，我们认为疏勒河上游植被变化主要受自然因素影响，本文选择气温、降水量、日照时数、风速、蒸发量和空气相对湿度等6种气候因子12个指标进行分析。中下游植被变化除了上述指标外，还包括水文、人口、农业生产等方面的12个指标（如表1）。

2.1 上游生态演变的影响因素分析

利用SPSS软件，以1986～2015年疏勒河上游历年植被生长季NDVI均值为因变量，以表1中X1～X12为自变量，进行多重线性回归分析，自变量筛选方法我们选择后退法，变量的移除标准为F的概率大于或等于0.1，结果如表2所示。

由表可知，在12个自然要素指标中，对上游植被变化起作用且通过显著性检验的只有5个，分别为年均地温、年高温日数、年降水量、3～10月强降水日数和3～10月大风日数，此时回归模型达到最优。年均地温、年高温日数和年降水量对植被生长都具有正向作用，它们对NDVI贡献值分别为1.1331、0.6712和1.1028，可以看出年均地温和年降水量的贡献旗鼓相当，说明了近30年来气温上升和降水增加对上游植被生长具有促进作用。3～10月强降水日数和3～10月大风日数对上游植被生长都具有负向作用，它们对NDVI的贡献值分别为-0.8336和-0.3806。

2.2 中下游生态演变的影响因素分析

以1986～2015年敦煌、瓜州、玉门三县市的历年植被生长季NDVI均值为因变量，以表1中X1～X24为自变量，进行多重线性回归分析，自变量筛选方法采用后退法，变量的移除标准为F的概率大于或等于0.1，结果如表3～表5。

从表可知，24个驱动要素指标对三县市植被变化的作用程度及显著性是各不相同的，其中年降水量、3～10月强降水日数和耕地面积对三个县市自然植被生长都具有统计学意义上的正向作用。三县市年降水量对植被生长的平均贡献值为0.4369（标准化值），3～10月强降水日数的平均贡献值为0.4361（标准化值），耕地面积的贡献最大，其平均回归系数为2.1565（标准化值）。特别是玉门市，其耕地对自然植被生长的贡献值达到3.6947（标准化值），该地区是疏勒河农业移民开发工程的重点实施区域，在过去二十多年中，耕地面积急剧增加，农业灌溉用水也不断增长，这对于生长在其周边的自然植被而言，无疑是有利的，因而耕地面积扩张对其周边自然植被生长的贡献具有正向性。同样，粮食作物播种面积对NDVI也具有正向作用，其对瓜州和玉门自然植被生长贡献值分别为0.6477和0.2183。年均风速对自然植被生长具有负向作用，其对敦煌市植被生长的贡献为-0.3140。出山径流量与植被变化是同向的，其对敦煌和瓜州植被生长贡献分别为0.1791和0.4138，对玉门市NDVI的贡献不显著。年均地表温度对NDVI变化具有正向作用，其对瓜州自然植被生长贡献值为0.8494，但年积温对其具有反向作用，其对瓜州和玉门的NDVI贡献值分别为-1.2620和-0.5378。年高温日数、年均空气湿度、3～10月日照时数和农业人口对植被生长都有正向作用，但是这种作用并不总是显著的。

总体而言，虽然对疏勒河中下游三县市自然植被变化具有显著性驱动作用的要素不尽相同，但降水和耕地面积变化的正向驱动作用是共同的，耕地面积扩张对区域自然植被生长的正向溢出效应是非常明显且具有统计学意义的。年降水量对中下游自然植被生长具有显著促进作用，特别是强降水日数，在敦煌市和玉门市，其作用程度已然超过降水总量。上游出山径流量应当对中下游自然植被生长产生很显著的影响，但回归分析结果显示，该作用并不是十分明显，且仅在敦煌和瓜州两县市是显著的，这可能是由于地表径流被人为控制后，天然径流过程被破坏，扰乱了自然植被对水文变化的响应。

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