1982-2015年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系

doi:10.11686/cyxb2020311

草业学报 ›› 2021, Vol. 30 ›› Issue (2): 1-13.DOI: 10.11686/cyxb2020311

1982-2015年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系

杜佳梦¹(), 包刚¹^,²^,³(), 佟斯琴¹^,², 黄晓君¹^,², 温都日娜¹, 美丽¹, 包玉海¹^,²

^1.内蒙古师范大学地理科学学院，内蒙古呼和浩特 010022
^2.内蒙古师范大学内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室，内蒙古呼和浩特 010022
^3.宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地，宁夏银川 750021

收稿日期:2020-07-06 修回日期:2020-09-21 出版日期:2021-02-20 发布日期:2021-01-19
通讯作者: 包刚
作者简介:E-mail: baogang@imnu.edu.cn
杜佳梦（1996-），女，内蒙古锡林郭勒盟人，在读硕士。E-mail: 1608496954@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划项目中蒙（古）政府间国际合作项目(2017YFE0109100);国家自然科学基金项目(41861021);内蒙古自治区“草原英才”项目（个人）和宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地开放课题(2018KF03)

Variations in vegetation cover and its relationship with climate change and human activities in Mongolia during the period 1982-2015

Jia-meng DU¹(), Gang BAO¹^,²^,³(), Si-qin TONG¹^,², Xiao-jun HUANG¹^,², Wendurina¹, Meili¹, Yu-hai BAO¹^,²

^1.College of Geographical Science，Inner Mongolia Normal University，Hohhot 010022，China
^2.Inner Mongolia Key Laboratory of Remote Sensing & Geography Information System，Inner Mongolia Normal University，Hohhot 010022，China
^3.Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China，Ningxia University，Yinchuan 750021，China

Received:2020-07-06 Revised:2020-09-21 Online:2021-02-20 Published:2021-01-19
Contact: Gang BAO

摘要/Abstract

摘要：

基于1982-2015年间GIMMS NDVI3g数据、气象数据和植被类型数据，采用趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法，从不同时空尺度上分析蒙古国植被NDVI空间格局、变化趋势及其主要原因。结果表明，过去34年间蒙古国生长季平均NDVI在空间上由南向北逐渐增加，具有显著的纬度地带性分布特征，并随着海拔的升高而降低。生长季NDVI阶段性变化特征明显，1982-1994年和2007-2015年间呈显著增加趋势，而1994-2007年间呈显著下降。从34年的观测尺度看，NDVI以每年0.0005的速率呈显著增加趋势，其变化趋势与降水量的关系较密切，两者之间的偏相关系数为0.74。在空间分布上，植被显著增加的区域主要分布在西部大湖盆地、杭爱山脉、戈壁阿尔泰山脉和北部森林区，其对气候的响应因季节和地区而异。从季节上看，总体上3个季节NDVI均呈增加趋势，其中夏季NDVI波动与生长季的波动一致，主要受降水量的控制，其主要原因为夏季生产力占全年生产力的比重较高有关。春季和秋季NDVI对温度的响应明显。残差分析表明，人类活动是蒙古国植被NDVI变化的另一重要影响因素，特别是在人口密度较大的地区（蒙古国西部高山地区和中部草原地区），植被NDVI的变化受人类活动影响明显。

关键词: 蒙古国, NDVI, 气候因子, 人类活动, 植被类型

Abstract:

Dynamics of vegetation change on different spatial and temporal scales in Mongolia were analysed for the period from 1982 to 2015， based on GIMMS NDVI3g data （global inventory monitoring and modeling system normalized difference vegetation index-3rd generation）， climate data， and data on vegetation type from 1982 to 2015. Spatial patterns， trends of change in those patterns， and the main reasons for differences in vegetation type were examined using trend analysis， partial correlation analysis and residual analysis. The average NDVI in Mongolia in the growing season increased gradually from the south to the north across Mongolia over the 34-year period， showed significant latitudinal differences， and decreased as the altitude increased. In the growing season， the NDVI displayed characteristic features in particular time periods， notably a significant increase between 1982 and 1994 and between 2007 and 2015， and a significant decrease between 1994 and 2007. Across the whole of Mongolia， linear regression model indicated an increasing trend in the values of the NDVI during the growing season at the rate of 0.0005 NDVI per year， and changes in the index were closely related to increasing precipitation， with a partial correlation coefficient of 0.74. In the case of spatial distribution， areas with significant increase in vegetation were distributed mainly in the Great Lakes Region in the west， the Hangayn Mountains， the Gobi Altai Mountains， and the northern forest areas. The responses of vegetation to climatic factors varied with the season and the region. On the whole， the NDVI increased in three seasons， and the fluctuation in the NDVI in summer was consistent with that in the growth season， and the fluctuation in the NDVI in summer was consistent with that in the growth season， which was controlled mainly by precipitation， because summer contributes the most to annual productivity. The effect of temperature on the NDVI was marked in spring and autumn. Residual analysis showed that human activities has a major impact on changes in the NDVI， especially in areas with high population density （western alpine areas and central grassland areas of Mongolia）， the decline in the NDVI is obviously caused by human activities.

Key words: Mongolia, normalized difference vegetation index, climate factor, human activities, vegetation type

杜佳梦, 包刚, 佟斯琴, 黄晓君, 温都日娜, 美丽, 包玉海. 1982-2015年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系[J]. 草业学报, 2021, 30(2): 1-13.

Jia-meng DU, Gang BAO, Si-qin TONG, Xiao-jun HUANG, Wendurina, Meili, Yu-hai BAO. Variations in vegetation cover and its relationship with climate change and human activities in Mongolia during the period 1982-2015[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(2): 1-13.

图/表 12

图1 蒙古国高程(a)、温度(b)、降水(c)及植被类型(d)的空间分布格局

Fig.1 Spatial distribution pattern of elevation (a), temperature (b), precipitation (c) and vegetation type (d) in Mongolia

图2 1982-2015年蒙古国植被生长季平均NDVI空间分布格局

Fig.2 Spatial distribution pattern of mean growing season NDVI in Mongolia from 1982 to 2015

图3 1982-2015年蒙古国植被生长季平均NDVI纬度(a~c)和海拔(d)梯度上的变化特征

Fig.3 Variations of growing season NDVI along latitude (a-c) and altitude (d) gradients in Mongolia from 1982 to 2015

图4 1982-2015年蒙古国生长季NDVI、降水量和温度的年际变化

Fig.4 Interannual variation of NDVI, precipitation and temperature in growing season of Mongolia from 1982 to 2015

表1 蒙古国不同时段NDVI变化趋势的面积百分比

Table 1 Area percentage of NDVI change trend in Mongolia during different periods （%）

变化类型 Type of change	年Year
变化类型 Type of change	1982-2015	1982-1994	1994-2007	2007-2015
无显著增加 Insignificant increase	33.8	65.3	17.9	51.4
显著增加 Significant increase	32.8	22.8	1.7	26.8
显著减小 Significant decrease	8.9	0.5	22.9	2.2
无显著减小 Insignificant decrease	24.5	11.4	57.5	19.6

图5 蒙古国1982-2015(a)、1982-1994(b)、1994-2007(c)和2007-2015年(d)生长季NDVI变化趋势的空间分布

Fig.5 Spatial distribution of growing season NDVI change trend in Mongolia from 1982 to 2015 (a), 1982 to 1994 (b), 1994 to 2007 (c) and 2007 to 2015 (d)

图6 1982-2015年蒙古国生长季NDVI与降水(a)和温度(b)的偏相关性及两个偏相关系数的平方之差(c)

Fig.6 Partial correlation between growing season NDVI and precipitation (a), temperature (b) and the difference between the squares of the two partial correlation coefficients (c) in Mongolia from 1982 to 2015

图7 1982-2015年蒙古国春季(a)、夏季(b)和秋季(c)NDVI、降水量和温度的年际变化及不同季节NDVI与气候因子的偏相关关系(d)*代表P<0.05,**代表P<0.01 (下同)。* represents P<0.05,** represents P<0.01 （The same below）.

Fig.7 The interannual changes of NDVI, precipitation and temperature in spring (a), summer (b), autumn (c) and the partial correlation between NDVI and climate factors in different seasons (d) from 1982 to 2015 in Mongolia

图8 1982-2015年蒙古国各季节NDVI与温度和降水偏相关性的空间分布a、c、e 分别表示NDVI与春、夏和秋季温度的相关性，b、d、f表示NDVI与春、夏和秋季降水的相关性。a, c and e respectively represent correlation between NDVI and temperature in spring, summer and autumn, and b, d and f represent correlation between NDVI and precipitation in spring, summer and autumn.

Fig.8 Spatial distribution of partial correlation between NDVI and precipitation and temperature in various seasons in Mongolia from 1982 to 2015

图9 不同植被类型NDVI与温度和降水之间的偏相关关系NDVI夏、NDVI秋代表夏季和秋季NDVI，T春、P春代表春季温度和降水，T夏、P夏代表夏季温度和降水。NDVIsum and NDVIaut represent NDVI in summer and autumn, Tspr and Pspr represent temperature and precipitation in spring, Tsum and Psum represent temperature and precipitation in summer.

Fig.9 Partial correlations between NDVI of different vegetation types with temperature and precipitation

图10 蒙古国NDVI 残差变化趋势(a)及其显著性(b)的空间分布

Fig.10 Spatial distribution of NDVI residual variation trend (a) and its significance (b) in Mongolia

图11 蒙古国牲畜数量和人口的变化趋势

Fig.11 Trends of livestock quantity and population in Mongolia

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1982-2015年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系

Variations in vegetation cover and its relationship with climate change and human activities in Mongolia during the period 1982-2015

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图/表 12

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