全 文 ：书玛曲草原植被犖犇犞犐与气候和
载畜量变化的关系分析
花立民
（甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：利用玛曲草原１９８２－２００５年的气候和载畜量及 ＮＡＳＳ／ＧＩＭＭＳ半月合成归一化植被指数（ＮＤＶＩ）遥感数
据，分析了ＮＤＶＩ与气候因素和载畜量的年际变化关系，以及植被 ＮＤＶＩ对气温和降水的时滞响应。统计了４个
时间尺度（１～４个月）×４个时滞期（前０～３个月）共１６种组合下，植被ＮＤＶＩ与同期和前期（前１～６个月）气温和
降水之间的相关系数。结果表明，春夏季ＮＤＶＩ的年际变化呈显著增加，增幅为０．０１９／１０ａ和０．０２２／１０ａ。季节
和年均气温及≥０℃年积温的年际变化呈显著增加，增幅为０．５～０．７℃、０．６℃和１２１．５℃；季节和年降水量的年际
变化不显著；夏季气温变化稳定，春、秋季气温和４季降水的年际变化不稳定。春季～秋季和全年各月的ＮＤＶＩ与
同期气温呈极显著正相关，相关系数（犚）为０．７２～０．９５和０．８７；春季、秋季和冬季及全年各月的ＮＤＶＩ与降水呈极
显著正或负相关，犚为０．８４，０．７７，－０．５２及０．８０；每年 ＮＤＶＩ的月均值与同期＞０℃年积温和家畜数量呈显著正
相关，犚为０．６６和０．４５。植被ＮＤＶＩ对当月和前２月降水的累积量（时间尺度为３个月）及对当月和前１月气温
（时间尺度为２个月）的响应最强，时间尺度为１～３或１～２个月，时滞期为０个月的同期气温或时滞期为１个月的
降水对生长季间ＮＤＶＩ的促进效应大；早期（４月）气温升高促进植物生长，而早期和后期（８－９月）的降水累加及
后期高温抑制植物生长。
关键词：青藏高原东缘；归一化植被指数；气温；降水；积温；时滞效应
中图分类号：Ｓ８１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１２）０４０２２４１２
气候变化对陆地生态系统的影响及其反馈是当前全球变化的主要研究内容，而植被作为地表状况的重要表
征，是陆地生态系统的核心部分［１６］。归一化植被指数（ｎｏｒｍａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ，ＮＤＶＩ）是目前最为广
泛应用的表征植被状况的指数，它是遥感影像的近红外波段和红外波段的比值参数［７］，它与植被覆盖度、生物量、
叶面积指数及净初级生产力密切相关，能在大、中时空尺度上客观反映植被覆盖信息，是植被生长状态及空间分
布密度的良好指示因子［８］。因此，ＮＤＶＩ是全球植被研究中极有价值的重要数据源，在大、中尺度区域植被动态
变化研究中具有重要优势。
近年来，植被ＮＤＶＩ与气候因子（气温和降水等）的关系在全球变化研究中占有重要地位，已成为全球气候
变化的主要研究焦点［１３，７，８］。青藏高原由于其特殊的自然地理环境，该区域植被和气候变化的关系倍受关
注［２，８１２］。陈琼等［２］和李辉霞等［８］分析了三江源区植被ＮＤＶＩ对气候因子和人类活动的响应，付新峰等［３］研究了
雅鲁藏布江流域ＮＤＶＩ时空分布及与站点气候因子的关系，袁雷等［１０］研究了西藏怒江河谷流域ＮＤＶＩ变化与主
要气候因子的关系，毛飞等［１１］对近２０年藏北地区ＡＶＨＲＲＮＤＶＩ与气候因子的关系进行了分析，赵玉萍等［１２］
分析了藏北地区草地生态系统ＮＤＶＩ与８个气象站１９８１－２００３年气候因子的相关性。这些研究认为，温度与植
被ＮＤＶＩ一般呈正相关，而降水与ＮＤＶＩ的关系因研究区不同而出现正相关、负相关和相关性不显著３种情况，
且植被对气候变化具有累加或时滞效应。
玛曲草原作为青藏高原高寒生态系统的重要组分，是黄河上游地区重要水源涵养区和生态屏障［９］，也是甘肃
省主要畜牧业生产基地［１３］。但在全球气候变暖和人类活动综合影响下，玛曲草原退化严重，严重影响当地生态
平衡。目前，仅有少数学者对玛曲地区的气候变化进行分析［１４，１５］，虽然陈世强等［９］对其植被ＮＤＶＩ与气候因子
２２４－２３５
２０１２年８月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第２１卷 第４期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
收稿日期：２０１２０２１７；改回日期：２０１２０４０５
基金项目：农业部公益性行业科研项目（Ｎｏ．２０１００３０６１）和草业生态系统重点实验室（甘肃农业大学）开放基金（ＣＹＺＳ－２０１１０１３）资助。
作者简介：花立民（１９７１），男，甘肃临洮人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｌｍ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
关系进行了研究，但由于玛曲植被由典型草甸、高寒草甸、沼泽化草甸和盐生草甸组成，以藏系家畜放牧利用为
主，而人类活动（以家畜放牧干扰为主）对玛曲植被的影响不容忽视［８］；同时，以往研究中玛曲植被ＮＤＶＩ对气候
因素的时滞响应缺乏系统分析。本研究在综合考虑气候因素和放牧干扰的基础上，利用玛曲县长时间序列的
ＮＤＶＩ与气候因子（热量和水分）及载畜量数据，对其年度动态变化和相互关系以及气温和降水的时滞效应进行
系统分析，为玛曲高寒草地生态系统的维系和青藏高原脆弱生态区的环境保护提供理论实践依据。
１ 材料与方法
１．１ 研究区概况
甘南藏族自治州的玛曲草原位于甘肃省西南部的甘、青、川三省交界处，属青藏高原东端，地理坐标东经
１００°４５′～１０２°２９′，北纬３３°０６′～３４°３０′。东北以西倾山为界与碌曲县接壤，东南与四川省若尔盖县、阿坝县相邻，
西南、西北分别与青海省久治县、甘德县、玛沁县相连，北邻青海省河南县。县内天然草地面积９１．０６万ｈｍ２，占
其国土总面积的８９．４％，是一个以天然草原植被为主的典型青藏高原牧区。主要草地类型为高寒草甸。平均海
拔３３００ｍ，气候以高寒湿润为主要特征，无绝对无霜期，年均温１．２℃，平均风速２．５ｍ／ｓ，最大风速３６ｍ／ｓ，全
年大风日７７．１ｄ，年降水量６１５．５ｍｍ，年蒸发量１３５３．４ｍｍ，年均日照２５８３．９ｈ［１３］。
１．２ 数据来源
ＮＤＶＩ数据：为ＧＩＭＭＳ（ｇｌｏｂａｌｉｎｖｅｎｔｏｒｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｓｔｕｄｉｅｓ）研究组提供的１９８２－２００５年每
旬ＮＤＶＩ数据。时间分辨率为１５ｄ，空间分辨率为８ｋｍ×８ｋｍ。该数据集的处理过程包括校正遥感器的改变、
遥感器灵敏度随时间变化、卫星轨道的漂移和太阳高度角等对数据质量的影响。为消除Ｅｌｃｈｉｃｈｏｎ和Ｐｉｎａｔｕｂｏ
火山爆发导致的大气气溶胶对数据质量的影响，对１９８２年４月－１９８４年２月和１９９１年６月－１９９３年１２月的
数据进行校正［１０１５］。年度植被ＮＤＶＩ为其各月的均值，各月ＮＤＶＩ数据分春（３－５月）、夏（６－８月）、秋（９－１１
月）和冬（１２－翌年２月）４季分别进行分析。
气象数据：１９８２－２００５年的月均和年均气温、≥０℃年积温、月降水和年降水资料由玛曲县气象局提供。
家畜数据：１９８２－２００５年玛曲县的家畜数据来自《甘肃农村年鉴》［１６］和《甘肃畜牧业五十年》［１７］。
利用ＥＮＶＩ图像处理软件，对１９８１－２００５年８ｋｍ的ＮＡＳＳ／ＧＩＭＩＳＳ半月合成的ＮＤＶＩ数据进行处理，包
括图像格式转换、投影、裁剪、波段叠合等。在地理信息软件ＡＲＣ／ＧＩＳ支持下，提取研究区的行政边界、土地利
用图，并投影到与研究区遥感图像ＮＤＶＩ一致的坐标参数下。使用ＰＣＩ软件按照行政区域、土地利用类型等提
取２４年各月植被指数过程曲线。
１．３ 数据分析
运用ＳＰＳＳ软件，对１９８２－２００５年玛曲草原ＮＤ
ＶＩ与同期气候数据（气温、降水和≥０℃年积温）和家
畜数量进行线形动态拟合和相关性分析；用各指标的
变异系数（ＣＶ）反映植被ＮＤＶＩ、气候以及家畜数量年
间均值变化的相对变异程度［１８］。
生长季内和生长季间玛曲草原植被 ＮＤＶＩ与气
候因子时滞分析，用李霞等［１９］描述的方法，计算生长
季内（４－９月）（或生长季间）植被的 ＮＤＶＩ序列与同
期（０）及前期（前１～６个月，分别为１，２，３，４，５和６
月）气温或降水序列之间的相关系数，按４个时间尺度
（１～４个月）和４个时滞期（无时滞期０个月、１个月、２
个月和３个月），将气温和降水数据进行１６种组合（表
１），以探讨植被ＮＤＶＩ对气候因素（气温和降水）的时
滞响应特性。
表１ 气温和降水的组合方式（４个时间尺度
×４个时滞期）
犜犪犫犾犲１ 犜犺犲犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊狅犳狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犪狀犱狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀
（４狋犻犿犲犱狌狉犪狋犻狅狀狊×４狋犻犿犲犾犪犵狊）
时段１
Ｄｕｒａｔｉｏｎ１
时段２
Ｄｕｒａｔｉｏｎ２
时段３
Ｄｕｒａｔｉｏｎ３
时段４
Ｄｕｒａｔｉｏｎ４
０ ０～１ ０～２ ０～３
１ １～２ １～３ １～４
２ ２～３ ２～４ ２～５
３ ３～４ ３～５ ３～６
注：０表示同期当月降水或当月气温，１表示前１个月降水或气温，
０～１表示当月降水和前１个月降水总量或当月气温和前１月气温的均
值，依此类推。
Ｎｏｔｅ：０ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｍｏｎｔｈｌｙｐｅｒｉｏｄ，１ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｆｉｒｓｔ
ｐｒｅｖｉｏｕｓｐｅｒｉｏｄ，０－１ｉｎｄｉｃａｔｅｓｆｒｏｍｃｕｒｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｔｏｆｉｒｓｔｐｒｅｖｉｏｕｓｐｅ
ｒｉｏｄ，ａｎｄｓｏｏｎ．
５２２第２１卷第４期 草业学报２０１２年
２ 结果与分析
２．１ 玛曲草原ＮＤＶＩ变化
玛曲草原不同季节ＮＤＶＩ的年际变化为，春季（３－５月）和夏季（６－８月）的ＮＤＶＩ呈明显增加变化，通过显
著（犘＜０．０５）和极显著性（犘＜０．０１）水平检验，其ＮＤＶＩ分别增加０．０１９／１０ａ和０．０２２／１０ａ；秋季（９－１１月）和
冬季（１２－２月）的ＮＤＶＩ虽呈增加变化，但未通过显著性（犘＞０．０５）水平检验，其ＮＤＶＩ增幅为０．００９１／１０ａ和
０．００９０／１０ａ（图１）。２４年间，春季、夏季、秋季和冬季的ＮＤＶＩ变化范围为０．１９７７～０．３１６５，０．６０７４～０．７０７７，
０．３７７３～０．４８５４和０．１６１６～０．２３１４，平均为０．２６０６±０．０２８９，０．６５９０±０．０２７７，０．４４７２±０．０２４９和０．２０２４
±０．０１８９，夏季为春季、秋季和冬季的２．５，１．５和３．３倍；各季ＮＤＶＩ的年间变异程度较小，为４．１％～１１．１％。
图１ １９８２－２００５年玛曲草原植被犖犇犞犐季节变化
犉犻犵．１ 犛犲犪狊狅狀犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犵狉犪狊狊犾犪狀犱狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犖犇犞犐犻狀犕犪狇狌犆狅狌狀狋狔犳狉狅犿１９８２狋狅２００５
图２ １９８２－２００５年玛曲草原植被全年各月犖犇犞犐均值的年际变化
犉犻犵．２ 犃狀狀狌犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犪狏犲狉犪犵犲犿狅狀狋犺犾狔犵狉犪狊狊犾犪狀犱狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犖犇犞犐犻狀犕犪狇狌犆狅狌狀狋狔犳狉狅犿１９８２狋狅２００５
６２２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
全年各月ＮＤＶＩ均值的年际变化与春季和夏季的年际变化类似，呈极显著（犘＜０．００１）增加，增幅为０．０１５／
１０ａ；１９９３年之前为负距平，之后为正距平（图２）。其５年ＮＤＶＩ的滑动平均值变幅小、周期长。２４年间ＮＤＶＩ
变化范围为０．３５９９～０．４１２９，平均为０．３９２３±０．０１４５，于１９８２和２００５年出现ＮＤＶＩ低峰和高峰值；其年度变
化的变异强度小，为３．７％。这说明，全年各月ＮＤＶＩ均值的较大年际变幅主要由春季和夏季的差异引起。
２．２ 玛曲草原气候因子和载畜量变化
春季、夏季、秋季和冬季气温年际变化均呈明显增加趋势，并通过显著（犘＜０．０５）和极显著性（犘＜０．０１）水平
检验，１０ａ增幅分别为０．６，０．６，０．５和０．７℃；虽然春季、夏季和秋季的降水量分别呈一定程度增加、增加和下降
变化，但均未通过显著性（犘＞０．０５）水平检验，其变幅分别为２．０，６．４和３．１ｍｍ／１０ａ（图３）。２４年间，春季、夏
图３ １９８２－２００５年玛曲草原气温和降水量季节变化
犉犻犵．３ 犛犲犪狊狅狀犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犪狀犱狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犻狀犕犪狇狌犳狉狅犿１９８２狋狅２００５
７２２第２１卷第４期 草业学报２０１２年
季、秋季和冬季的气温和降水分别为０．２３～３．６７℃和２４．７～５６．７ｍｍ、９．２３～１１．０３℃和７８．７～１５４．８ｍｍ、０．８０
～３．３３℃和２２．８～７０．０ｍｍ、－１０．２７～－６．３０℃和１．４～８．２ｍｍ，平均为（２．０３±０．８１）℃和（３７．４±８．０）ｍｍ、
（１０．２７±０．５３）℃和（１０９．１±２１．６）ｍｍ、（１．９５±０．６７）℃和（４３．９±１２．４）ｍｍ、（－７．７１±１．０９）℃和（４．２±２．０）
ｍｍ；夏季气温变异强度小，为５．１％，春季、秋季和冬季气温变异强度大，为３９．９％，３４．４％和１４．１％，各季降水
年际变化的变异强度均较高，为１９．８％～４７．６％。可见，植物生长季６－８月气温的年际变化稳定，而春秋季气
温及各季节降水的年际变化不稳定。
年均气温、≥０℃年积温和年总降水量的年际变化与各季节气候的年际变化类似，即气温和年积温总体呈极
显著上升趋势（犘＜０．００１），年降水量年际变化小（犘＞０．０５），变幅为０．６℃／１０ａ和１２１５℃／１０ａ与１３ｍｍ／１０ａ
（图４）；气温、≥０℃年积温和年降水均以１９９５年为界，之前为负距平，之后为正距平，约１０ａ出现１次波动周期。
气温１９８３年最低，２００３年最高，分别为０．５和２．８℃；降水量２００３年最高，１９９６年最低，分别为７３１．４和４４８．４
ｍｍ；≥０℃年积温１９８２年最低，１９９８年最高。气温和≥０℃年积温及降水量２４年的均值为（１．６４±０．６０）℃、
（１４９４±３１８．３）℃和（５８５．３±７４．８）ｍｍ，年间变异强度为３６．３％，２１．３％和１２．８％。可见，年均气温和年积温
的年际变化不稳定，而降水的年际变化稳定，此与其季节的年度变化相反。
图４ １９８２－２００５年玛曲草原全年年均气温和年降水量及≥０℃年积温年际变化
犉犻犵．４ 犃狀狀狌犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犪狀狀狌犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲，狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犪狀犱犪犮犮狌犿狌犾犪狋犲犱狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲（≥０℃）犻狀犕犪狇狌犳狉狅犿１９８２狋狅２００５
８２２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
玛曲草原载畜量年际变化总体呈显著增加趋势（犘＜０．００１），增幅较大，为４．０万只羊单位／１０ａ（图５）。以
１９９３年为界，之前负距平，之后正距平；１９９６年之前载畜量变化不明显，之后增加趋势明显。２４年间载畜量平均
为（１２８．９±５．０）万只羊单位，年间变异强度为３．８％，说明载畜量多年增加趋势稳定。比较发现，载畜量年际趋
势总体与ＮＤＶＩ和气候因素的变化一致。
图５ １９８２－２００５年玛曲草原家畜数量年际变化
犉犻犵．５ 犃狀狀狌犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犮犪狉狉狔犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔犻狀犕犪狇狌犳狉狅犿１９８２狋狅２００５
ＳＵ：绵羊单位Ｓｈｅｅｐｕｎｉｔ；下同Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
２．３ 玛曲草原ＮＤＶＩ与气候因素和载畜量的关系
以各月数据为基础的不同季节ＮＤＶＩ与同期气温和降水的相关性分析结果显示，春季、夏季和秋季的ＮＤＶＩ
与气温呈极显著正相关（犘＜０．００１），其相关系数（犚）分别为０．８４，０．７２和０．９５；春季和秋季的ＮＤＶＩ与降水呈
极显著正相关（犘＜０．００１），其相关系数为０．８４和０．７７；冬季的降水与ＮＤＶＩ呈极显著负相关（犘＜０．００１，犚＝
－０．５２），夏季的降水和ＮＤＶＩ无显著关系（犘＞０．０５）（图６）。可见，玛曲草地植物生长受生长季（春季、夏季和秋
季）低温和春秋季干旱影响，夏季因降水较多而使降水对植物生长的抑制作用消除。
１９８２－２００５年，每年各月ＮＤＶＩ与同期气温和降水量存在极显著正相关关系（犘＜０．００１），相关系数分别为
０．８７和０．８０；每年ＮＤＶＩ的月均值与同期≥０℃的年积温和年家畜数量呈极显著和显著正相关（犘＜０．００１和犘＜
０．０５），相关系数为０．６６和０．４５（图７）。可见，气候因子和家畜数量综合作用于玛曲草地植被ＮＤＶＩ。
２．４ 玛曲草原ＮＤＶＩ与气温和降水的时滞效应分析
生长季内（４－９月）玛曲草原ＮＤＶＩ与气温和降水的相关分析显示，不同时段玛曲草原植被ＮＤＶＩ对气温和
降水的响应效应不同（表２）。时段０，１，２，３，０～１，１～２，２～３，０～２，１～３，２～４，０～３和１～４的植被ＮＤＶＩ与气
温变化的响应显著（犘＜０．０５，犘＜０．０１和犘＜０．００１），相关系数为０．８３～０．９８；在时段０～１（即时间尺度为２个
月，当月气温和前１个月气温的平均值）时，玛曲草原植被ＮＤＶＩ与气温的相关系数最高（为０．９８），植被ＮＤＶＩ
对气温的响应最强。与生长季内气温和ＮＤＶＩ的时滞响应比较（表２），不同时段玛曲草原植被ＮＤＶＩ对降水量
的时滞响应为，时段１，０～１，１～２，０～２，１～３，０～３和１～４，即时间尺度为１～４个月、时滞期为０个月和１个月
时，玛曲草原植被ＮＤＶＩ对降水的响应显著（犘＜０．０５，犘＜０．０１和犘＜０．００１），相关系数为０．７７～０．９４；时段
０～２（即时间尺度为３个月，当月降水和前２个月降水的总量）时，植被ＮＤＶＩ与降水的相关系数最高（为０．９４），
植被ＮＤＶＩ对降水的响应最强。相对于较长时间尺度（３个月和４个月）和较高的时滞期（２个月和３个月），时间
尺度为１～３个月，时滞期为０个月和１个月时，气温和降水均与ＮＤＶＩ的相关程度较高；这说明，当月和前１～２
月气温的均值与当月和前１～２月降水积累对当月和下１个月ＮＤＶＩ的影响较大。
９２２第２１卷第４期 草业学报２０１２年
图６ 不同季节玛曲植被犖犇犞犐与同期气温和降水量的相关性
犉犻犵．６ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀犖犇犞犐犪狀犱狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犪狀犱狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犪狋狊犪犿犲狆犲狉犻狅犱犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犲犪狊狅狀狊犻狀犕犪狇狌
生长季间（４－９月）玛曲草原植被 ＮＤＶＩ与气温和降水的相关分析显示，随气温或降水累积方式的不同，
ＮＤＶＩ与气温或降水的时滞分析结果不同（表３和４）。时段０，０～１和０～２的气温和ＮＤＶＩ在生长季间（或月份
间）相关系数较高，为０．２４～０．３７，而其他各时段气温对ＮＤＶＩ的促进作用较小；表明时间尺度为１～３个月，时
滞期为０个月的同期气温对生长季间植被ＮＤＶＩ生长起较大促进作用。生长季初期（４月）气温与植被ＮＤＶＩ相
关系数平均值最高，为０．３６，这表明生长季早期的气温升高对植被 ＮＤＶＩ的促进作用强烈；旺盛生长期（５－７
月），各时段气温与ＮＤＶＩ的平均相关系数为０．２１～０．３３，此时气温对植被ＮＤＶＩ有一定程度促进作用；生长季
后期（８－９月）气温与植被ＮＤＶＩ的相关系数为－０．２～－０．１，此时高温抑制植物生长。
０３２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
图７ 玛曲植被犖犇犞犐与年均气温、年积温、年降水量及家畜数量的相关性
犉犻犵．７ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狅犳犖犇犞犐犻狀狉犲狊狆狅狀狊犲狋狅犪狀狀狌犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲，犪狀狀狌犪犾犪犮犮狌犿狌犾犪狋犲犱狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲，
犪狀狀狌犪犾狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犪狀犱犮犪狉狉狔犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔犻狀犕犪狇狌
与生长季间气温和 ＮＤＶＩ的时滞响应比较（表
３），时段３，３～４和３～６的降水与植被ＮＤＶＩ的相关
系数较高，平均为－０．１６～－０．１５，表明时间尺度为１
～３个月，时滞期为３个月的降水累加对生长季间植
被ＮＤＶＩ的抑制效应较大；时段１和１～２在生长季间
降水和ＮＤＶＩ的正相关系数较高，为０．１０～０．１３，表
明时间尺度为１～２个月，时滞期为１个月的降水累加
对植被ＮＤＶＩ生长季间的促进效应较大。各时段生
长季初期（４月）和生长季后期（８月）降水与植被ＮＤ
ＶＩ的负相关系数平均值较高，为－０．１６和－０．２１，表
明生长季初期和后期的降水累加抑制植物生长；生长
季中期（５月），各时段降水与 ＮＤＶＩ的平均相关系数
为０．２１，表明降水增加对其 ＮＤＶＩ生长促进作用较
强。
总体上，生长季间的 ＮＤＶＩ和气候因子（气温和
降水）的时滞效应呈现出的规律与生长季内的 ＮＤＶＩ
与气温和降水的时滞效应类似。
３ 讨论
本研究发现，１９８２－２００５年，玛曲草原植被ＮＤＶＩ
的年内各月均值的年际变化和不同季节３个月均值的
表２ 生长季内犖犇犞犐与气候因子的相关系数
犜犪犫犾犲２ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀犖犇犞犐犪狀犱犮犾犻犿犪狋犲
犳犪犮狋狅狉狊犻狀狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犵狉狅狑犻狀犵狊犲犪狊狅狀狊
时段Ｄｕｒａｔｉｏｎ 气温Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 降水Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
０ ０．９２ ０．６６
１ ０．９４ ０．８４
２ ０．８８ ０．７４
３ ０．８３ ０．５８
０～１ ０．９８ ０．９１
１～２ ０．９１ ０．８７
２～３ ０．８６ ０．７０
３～４ ０．７８ ０．５４
０～２ ０．９６ ０．９４
１～３ ０．８９ ０．８２
２～４ ０．８３ ０．６６
３～５ ０．６７ ０．５３
０～３ ０．９３ ０．９０
１～４ ０．８６ ０．７７
２～５ ０．７５ ０．６４
３～６ ０．４６ ０．３９
注：表中数值为２３年每年相关系数的平均值。
Ｎｏｔｅ：Ｔｗｅｎｔｙｔｈｒｅｅｙｅａｒａｖｅｒａｇｅｗｉｔｈｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓａｒｅｓｈｏｗｎ．，犘＜０．０５；，犘＜０．０１；，犘＜０．００１．
１３２第２１卷第４期 草业学报２０１２年
表３ 生长季间犖犇犞犐与气温的相关系数
犜犪犫犾犲３ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀犖犇犞犐犪狀犱狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犪犿狅狀犵狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犵狉狅狑犻狀犵狊犲犪狊狅狀狊
时段Ｄｕｒａｔｉｏｎ ４月Ａｐｒｉｌ ５月 Ｍａｙ ６月Ｊｕｎｅ ７月Ｊｕｌｙ ８月Ａｕｇｕｓｔ ９月Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 平均 Ｍｅａｎ
０ ０．３６ ０．３３ ０．５４ ０．７４ ０．０１ ０．２１ ０．３７
１ ０．４５ －０．０２ ０．０９ ０．２０ －０．３２ ０．３２ ０．１２
２ ０．３７ ０．２０ ０．３２ ０．１７ －０．３３ －０．２４ ０．０８
３ ０．３９ ０．２８ ０．１２ ０．０３ －０．２４ －０．３９ ０．０３
０～１ ０．４５ ０．１１ ０．４１ ０．６０ －０．２０ ０．３１ ０．２８
１～２ ０．４３ ０．０７ ０．３２ ０．２５ －０．４０ ０．０５ ０．１２
２～３ ０．４６ ０．２８ ０．２８ ０．１０ －０．３８ －０．３８ ０．０６
３～４ ０．１９ ０．２９ ０．３０ ０．００ ０．０５ －０．４１ ０．０７
０～２ ０．４６ ０．１７ ０．４２ ０．５７ －０．３２ ０．１６ ０．２４
１～３ ０．５０ ０．１９ ０．３０ ０．１４ －０．４５ －０．１４ ０．０９
２～４ ０．３４ ０．２９ ０．３５ ０．０６ －０．０６ －０．４２ ０．０９
３～５ ０．１６ ０．２６ ０．３５ ０．１１ ０．０５ －０．１６ ０．１３
０～３ ０．５１ ０．２６ ０．３８ ０．３５ －０．３７ ０．０１ ０．１９
１～４ ０．３９ ０．２１ ０．３８ ０．１０ －０．１５ －０．２１ ０．１２
２～５ ０．３１ ０．２７ ０．３８ ０．１４ －０．０４ －０．２１ ０．１４
３～６ ０．０５ ０．１５ ０．２８ ０．２３ ０．０３ －０．１１ ０．１１
平均 Ｍｅａｎ ０．３６ ０．２１ ０．３３ ０．２４ －０．２０ －０．１０
表４ 生长季间犖犇犞犐与降水的相关系数
犜犪犫犾犲４ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀犖犇犞犐犪狀犱狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犪犿狅狀犵狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犵狉狅狑犻狀犵狊犲犪狊狅狀狊
时段Ｄｕｒａｔｉｏｎ ４月Ａｐｒｉｌ ５月 Ｍａｙ ６月Ｊｕｎｅ ７月Ｊｕｌｙ ８月Ａｕｇｕｓｔ ９月Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 平均 Ｍｅａｎ
０ －０．１９ ０．４５ －０．２２ －０．２３ －０．２７ －０．１１ －０．１０
１ ０．１１ ０．１３ ０．３５ ０．０２ －０．０７ ０．０６ ０．１０
２ －０．２３ ０．２２ －０．０６ ０．１０ ０．０３ ０．１７ ０．０４
３ －０．２９ －０．０５ －０．１３ ０．１６ －０．３７ －０．２０ －０．１５
０～１ －０．１２ ０．４９ ０．０５ －０．１８ －０．２７ －０．００ －０．０１
１～２ －０．０４ ０．２１ ０．３０ ０．０９ ０．０４ ０．１６ ０．１３
２～３ －０．３８ ０．１２ －０．１１ ０．１８ －０．２３ ０．０２ －０．０７
３～４ －０．０７ －０．０３ －０．０８ ０．１０ －０．４７ －０．３４ －０．１５
０～２ －０．１７ ０．５５ ０．０３ －０．１２ －０．２３ ０．１１ ０．０３
１～３ －０．１５ ０．１６ ０．２７ ０．１５ －０．２０ ０．０７ ０．０５
２～４ －０．２５ ０．１２ －０．０９ ０．１５ －０．３２ －０．１０ －０．０８
３～５ ０．０１ ０．０５ －０．０２ ０．１６ ０．５５ －０．２８ ０．０８
０～３ －０．２２ ０．５１ ０．０１ －０．０８ －０．３５ ０．０２ －０．０２
１～４ －０．０７ ０．１６ ０．２６ ０．１３ －０．２５ －０．０３ ０．０３
２～５ －０．１５ ０．１７ －０．０５ ０．２０ －０．３８ －０．０５ －０．０４
３～６ －０．３３ ０．０８ ０．００ ０．１７ －０．６４ －０．２４ －０．１６
平均 Ｍｅａｎ －０．１６ ０．２１ ０．０３ ０．０６ －０．２１ －０．０５
注：，，分别为犘＜０．０５，犘＜０．０１和犘＜０．００１。
Ｎｏｔｅ：，犘＜０．０５；，犘＜０．０１；，犘＜０．００１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
２３２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
年际变化均呈增加趋势，但量的变化不大，不同季节间玛曲草原的ＮＤＶＩ相差较大，其中夏季（６－８月）的ＮＤＶＩ
维持高水平（０．６６），秋季（９－１１月）下降到０．４５，而冬春季（１２月－翌年５月）的很低（０．２０～０．２６）。这与付新
峰等［３］的发现，２００１－２００３年雅鲁藏布江流域植被ＮＤＶＩ的季节性明显，各年份５月前的ＮＤＶＩ变化小，６－８月
的ＮＤＶＩ维持较高水平，且ＮＤＶＩ年际变化总体呈缓慢上升趋势；以及陈世强等［９］的报道，２０世纪９０年代的玛
曲植被状况比８０年代好的结果总体一致；这说明，近２４年来玛曲草原植被覆盖度逐渐变好。本研究中玛曲草原
２４年间ＮＤＶＩ的平均值为（０．３９±０．０１），相比陈世强等［９］的研究结果，１９８２－２０００年玛曲县植被ＮＤＶＩ的平均
值＞０．４低，主要原因是ＮＤＶＩ的计算依据不同，本研究的ＮＤＶＩ为各年各月（１－１２月）平均值，而后者为多年４
－１０月ＮＤＶＩ的平均值。
本研究中，玛曲草原气温的季节和年际趋势基本呈显著增加变化，与全球气候变暖的总体趋势一致；但１９８２
－２００５年的气温增幅为０．６℃／１０ａ，这比赵玉萍等［１２］报道的藏北地区的０．７９℃／１０ａ低，比陈世强等［９］报道的
玛曲地区１９７０－１９９０年的０．２７℃／１０ａ高；可能原因是研究地区和时间尺度不同所致。虽然本研究中玛曲草原
降水量有一定程度增加但未通过显著性水平检验，增幅仅１３ｍｍ／１０ａ，这与陈世强等［９］的报道，玛曲地区的年降
水量略有增加趋势的结论类似。
研究表明，植被ＮＤＶＩ一般与温度呈正相关，其与降水的关系则因研究区不同而出现正相关、负相关和相关
性不显著３种情况。毛飞等［１１］和赵玉萍等［１２］先后对藏北地区２０多年ＮＤＶＩ与气候因子的关系进行研究，发现
ＮＤＶＩ与同期气温和降水均呈显著正相关，气温和ＮＤＶＩ的相关系数为０．６８～０．８３和０．８４，均比其与降水的相
关系数０．５９～０．７８和０．６３大；由此他们认为，影响藏北地区植被ＮＤＶＩ年变化的最显著气候因子是温度。但付
新峰等［３］通过雅鲁藏布江流域ＮＤＶＩ的时空分布与站点气候因子关系研究，发现虽然流域植被ＮＤＶＩ与气温和
降水呈显著正相关，且其与降水的相关系数（０．７７）比其与气温的（０．７２）高。而陈琼等［２］和李辉霞等［８］在研究三
江源区植被ＮＤＶＩ对气候因子的响应及受人类活动干扰影响时，得出同一研究区域的部分结果相反；前者认为，
生长季三江源区的ＮＤＶＩ与温度和降水分别呈正相关和负相关，且温度是三江源区植被生长的主导因子；而后
者发现，该区ＮＤＶＩ与降水和气温均有显著正相关关系，且１０ａ时间尺度上，气候变化是影响植被生长的决定性
因素。本研究中，无论季节还是全年各月平均的植被ＮＤＶＩ均与同期气温和降水存在极显著正相关关系，这与
以往青藏高原高寒地区的多数研究结果类似［９，１１，１２］。本研究中，玛曲植被ＮＤＶＩ与气温和降水的相关系数分别
为０．８７和０．８０，这比陈世强等［９］报道的玛曲地区气温和降水与ＮＤＶＩ的相关系数为０．４０和０．１４高，可能由于
后者在进行ＮＤＶＩ与气候因素相关性分析中，以生长季数据为准，而忽视１１月－翌年３月期间气候因素的时滞
效应所致；同时，本研究玛曲草原植被ＮＤＶＩ与气温的相关系数比降水的高，主要原因是地处高寒区的玛曲气温
通常较低，且该区降水充足并有冬季降雪春夏季融化补充，从而使降水对其植被ＮＤＶＩ的影响降低而气温对其
ＮＤＶＩ的作用增大所致；这说明，影响玛曲草原植被生长的主导因素是气温。综合分析以往青藏高原地区植被
ＮＤＶＩ与气温和降水关系研究的结果认为，虽然因研究区气候和植被类型差异以及研究所选择的时间尺度和空
间尺度不同而出现同一区域（如三江源区）或不同区域（藏北地区、雅鲁藏布江流域、三江源区和玛曲地区）植被
ＮＤＶＩ与气温和降水相关性效应不一致的结论，但温度或温度和降水仍是青藏高原各地区植被生长的主导因素。
本研究通过系统分析４个时间尺度（１～４个月）和４个时滞期（无时滞期０个月、１个月、２个月和３个月）共
１６种气温和降水组合下，气温和降水对玛曲草原植被ＮＤＶＩ的时滞效应，发现玛曲植被ＮＤＶＩ与当月和前２月
降水的累积量（时间尺度为３个月）以及当月和前１个月气温（时间尺度为２个月）的响应最强，时间尺度为１～３
或１～２个月，时滞期为０个月的同期气温或时滞期为１个月的降水对生长季间的 ＮＤＶＩ促进效应大；早期（４
月）气温升高促进植物生长，而中期和后期（８－９月）的降水累加及后期高温抑制植物生长。此与以往多数研究
结果，即气候变化对植被具有累加效应类似。李晓兵等［２０］和李霞等［１９］通过对１９８３－１９９２年和１９８２－１９９７年中
国北方温带草原植被ＮＤＶＩ与降水的时滞响应分析发现，生长季初期的植物对前１年冬季和春季的降水响应最
明显，而生长季中后期的当月和前１～２个月的降水与植被ＮＤＶＩ相关系数最大，降水的时滞期主要为１～２个
月；付新峰等［３］报道，虽然雅鲁藏布江流域的降水量与ＮＤＶＩ的变化在时间上基本同步，但流域平均气温的增加
比流域ＮＤＶＩ的增加早３个月；赵玉萍等［１２］发现，藏北高原多数地区的ＮＤＶＩ与前１个月的温度和降水的相关
３３２第２１卷第４期 草业学报２０１２年
性高，一般ＮＤＶＩ对温度或降水的响应时滞为１个月；袁雷等［１０］发现，西藏怒江河谷流域ＮＤＶＩ变化与主要气候
因子的关系，返青初期４月的气温以积温形式影响牧草返青，旺盛生长季５－７月的气温影响牧草生长。这些研
究表明，气温和降水变化对植被的累加效应具有普遍性，不仅广泛存在于青藏高原不同植被类型区，还存在于温
带典型草原区。因此，植被生长除受当时气候状况的影响外，前一定时段的温度和降水亦对植物生长有显著滞后
效应，且这种滞后效应与时间尺度和滞后时段不同有关［１２，１９］。
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４３２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
犛狋狌犱狔狋犺犲犮犺犪狀犵犲狅犳犖犇犞犐犪狀犱犮犾犻犿犪狋犲犳犪犮狋狅狉狊犪狀犱犮犪狉狉狔犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔犪狀犱狋犺犲犻狉
犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犻狀犕犪狇狌犆狅狌狀狋狔，犌犪狀狊狌
ＨＵＡＬｉｍｉｎ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＲａｎｇｅｌａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅｐａｐｅｒｒｅｐｏｒｔｓｏｎａｓｔｕｄｙｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎＭａｑｕＣｏｕｎｔｙｌｏｃａｔｅｄｉｎｅａｓｔｅｒｎＴｉｂｅｔＰｌａｔｅａｕｆｒｏｍ１９８２ｔｏ
２００５．ＩｔｗａｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＮＤＶＩ，ｃｌｉｍａｔｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，ａｓ
ｗｅｌａｓｔｈｅｔｉｍｅｌａｇｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎＮＤＶＩａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｂｅ
ｔｗｅｅｎＮＤＶＩａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｖｅｒｔｈｅｓａｍｅｐｅｒｉｏｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄａｔａｆｒｏｍａｐｒｉ
ｏｒｐｅｒｉｏｄｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒ１６ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｒｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（４ｔｉｍｅｄｕｒａｔｉｏｎｓｂｙ４ｔｉｍｅ
ｌａｇｓ）．ＴｈｅａｎｎｕｃａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆＮＤＶＩｉｎｓｐｒｉｎｇａｎｄｓｕｍｍｅｒｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｒａｎｇｅｗｅｒｅ０．０１９／１０ａａｎｄ０．０２２／１０ａｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅａｎｎｕａｌｃｈａｎｇｅｏｆｓｅａｓｏｎａｌａｎｄａｎｎｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｓ
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犓犲狔狑狅狉犱狊：ｅａｓｔｅｒｎＴｉｂｅｔＰｌａｔｅａｕ；ｎｏｒｍａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｔｉｍｅｌａｇｅｆｆｅｃｔ
５３２第２１卷第４期 草业学报２０１２年