基于NDVI的新疆植被动态时空演变及其对气候变化与人类活动的响应机制研究

本研究针对全球气候变化加剧和人类活动增强背景下新疆地区植被退化的严峻问题，通过Mann-Kendall趋势检验和残差分析等方法，揭示了2001-2020年间新疆植被NDVI时空异质性变化规律。研究发现温度是影响年际、春秋季植被变化的主要气候因子，而夏季和冬季植被生长则更多受降水调控；人类活动对植被变化的贡献率超过60%，生态工程实施有效促进了植被恢复。该研究为干旱区生态恢复策略制定提供了重要科学依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，干旱半干旱地区的植被退化问题日益严峻。作为中国西北生态屏障的新疆，其植被动态变化不仅关系到区域生态安全，更是影响"丝绸之路经济带"可持续发展的重要因素。尽管中国政府实施了"三北防护林"等大型生态工程，但在干旱区特殊的气候条件下，这些措施的成效仍需科学评估。

中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生态安全与可持续发展国家重点实验室的研究团队，利用2001-2020年的NDVI（归一化植被指数）数据和高分辨率气象资料，通过Mann-Kendall趋势检验、相关性分析和空间残差分析等方法，系统研究了新疆植被变化的时空特征及其驱动机制。研究发现新疆植被变化呈现显著时空异质性，整体呈现"暖湿化"趋势，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究主要采用三项关键技术：1）基于MOD13Q1的250m分辨率NDVI数据，经S-G滤波和月合成处理；2）结合CRU和WorldClim的1000m分辨率气候数据，采用Delta空间降尺度方法；3）运用残差分析量化人类活动贡献率，按表1标准计算气候与人为因素的相对贡献。

NDVI时空变化分析

研究发现新疆NDVI呈显著增长趋势（年增长率0.0009-0.0032/年），但低于全国平均水平。高值区主要分布在天山西部（NDVI>0.4），而塔里木盆地和昆仑-阿尔金山地区NDVI多低于0.1。季节差异明显：春季改善面积占比最高（89.54%），冬季最低（79.8%）。

气候因子变化特征

新疆呈现整体"暖湿化"趋势，但季节差异显著：春秋季温度上升最快（0.0986°C/年），夏季降水增加最明显。地理单元分析显示，阿尔泰山年温升幅最大（0.0255°C/年），天山地区年降水增幅达0.6056mm/年。

相关性分析

温度是影响年际（R=0.353-0.436）和春秋季NDVI变化的主导因子，其中春季相关性最强（R=0.787）；夏季NDVI则主要受降水调控（R=0.297-0.724）。冬季降水与NDVI呈显著负相关（R=-0.325--0.668），可能与积雪覆盖有关。

人类活动影响

残差分析显示，尽管北疆局部出现植被退化（占8.42-20.2%），但人类活动整体促进植被改善（改善面积占79.8-91.58%）。贡献率分析表明，人类活动对NDVI变化的贡献率普遍超过60%，其中塔里木盆地年贡献率最高（92.17%），主要归功于"退耕还林"等生态工程。

这项研究首次从地貌单元尺度揭示了新疆植被变化的驱动机制，证实了生态工程在干旱区植被恢复中的关键作用。研究强调在制定植被恢复策略时，需综合考虑气候变化背景与人类活动影响，特别是要关注北疆地区的植被退化问题。成果为"丝绸之路经济带"生态安全建设和全球干旱区可持续发展提供了重要科学依据。未来研究需延长观测周期，并评估极端气候事件对植被的长期影响。