易 雪，楊 森，劉鳴彥，李 濤，侯依玲，崔 妍

(1.中國(guó)氣象局沈陽(yáng)大氣環(huán)境研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110166；2.沈陽(yáng)區(qū)域氣候中心，遼寧 沈陽(yáng) 110166； 3.西安財(cái)經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)院，陜西 西安 710010)

引 言

植被覆蓋是指地球表面某一地區(qū)所覆蓋的植物群落，是土地覆蓋主要的組成部分，而植被覆蓋度是指植被(包括葉、莖、枝)在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比[1]，其變化可以引起地表反照率、地表粗糙度、土壤濕度以及地表與大氣的感熱、潛熱交換等發(fā)生改變，進(jìn)而影響地表能量平衡，對(duì)區(qū)域乃至全球氣候產(chǎn)生重要影響，植被覆蓋度已成為氣候數(shù)值模式、水文生態(tài)模型的重要參數(shù)，探討植被覆蓋度及其變化對(duì)全球氣候變化研究具有重要意義[2-3]。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)第5次評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年全球地表氣溫升高約0.85 ℃[4]，全球氣候變暖對(duì)陸地植被生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[5-6]。研究表明，北半球中高緯度地區(qū)植被的增強(qiáng)歸因于全球氣候變暖[7-9]，而中國(guó)植被的增強(qiáng)主要受氣溫升高影響，但在個(gè)別區(qū)域卻受降水影響[10-12]?？梢?jiàn)，不同區(qū)域植被變化的影響因素存在差異。因此，研究植被覆蓋度對(duì)氣候變化的響應(yīng)，對(duì)保護(hù)區(qū)域生物多樣性、研究生態(tài)過(guò)程具有重要意義[13]。

歸一化植被指數(shù)(normalized difference vegetation index，NDVI)可用來(lái)表征植被生長(zhǎng)狀況[14-15]，它與植被覆蓋度呈正相關(guān)[16]，常用于植被覆蓋度的計(jì)算[17-18]。研究表明，我國(guó)植被覆蓋度總體呈增加趨勢(shì)，其中淮河流域、華北平原、黃土高原以及西部地區(qū)等增加速率較高[13,19-20]，而內(nèi)蒙古中部[21]以及人類活動(dòng)相對(duì)頻繁的地區(qū)(如長(zhǎng)三角、珠三角城市群)[22-24]植被覆蓋度則呈減少趨勢(shì)。另外，不同植被類型的植被覆蓋度變化趨勢(shì)也不盡相同，我國(guó)東部農(nóng)作物的植被覆蓋度增加趨勢(shì)最大，森林的增加趨勢(shì)最小[22]；同一植被類型的植被覆蓋度在不同區(qū)域的變化特征也不盡相同，這是植被對(duì)氣溫、降水等環(huán)境條件的依賴程度不同所致[25]，因此開(kāi)展不同區(qū)域、不同植被類型的植被覆蓋度變化及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)研究非常必要。

遼寧省地處中國(guó)東北地區(qū)南部，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，南部瀕臨黃渤二海，氣候類型多樣，植物有2200余種。在全球氣候變暖背景下，遼寧省氣溫顯著升高[26]，生長(zhǎng)季內(nèi)NDVI整體呈上升趨勢(shì)[14]，但不同植被類型對(duì)氣候變化的響應(yīng)如何？為此，本文基于2001—2019年MOD13A3產(chǎn)品的NDVI數(shù)據(jù)集、2001—2018年MCD12Q1產(chǎn)品的土地覆蓋類型數(shù)據(jù)集以及遼寧省61個(gè)氣象觀測(cè)站氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)，重點(diǎn)分析近19 a來(lái)遼寧省不同植被類型的植被覆蓋度與氣溫、降水的關(guān)系，以期為遼寧省生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

遼寧省位于中國(guó)東北地區(qū)南部，地處亞洲大陸東岸的北溫帶，地理位置介于118°53′E—125°46′E、38°43′N—43°26′N之間，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。受季風(fēng)影響，夏季全省氣溫普遍較高，平均達(dá)22.9 ℃，而冬季受西伯利亞和蒙古冷氣團(tuán)控制，氣溫較低，平均為-7.3 ℃。由于南部瀕臨黃渤二海，沿海地區(qū)具有一定的海洋性氣候特征，夏季氣溫低于內(nèi)陸1～2 ℃，冬季高于內(nèi)陸5～10 ℃。降水量由東南向西北遞減。遼寧省地勢(shì)總體表現(xiàn)為東西兩側(cè)高、中部低的特征，東部和西部為中低山丘陵，南部為半島，北部為低丘臺(tái)地，中部為平原低地(圖1)。在自然條件綜合作用下，遼寧東部和南部為森林植被，西北部為森林草原和草甸草原，中部遼河平原為一年一熟的農(nóng)作物和草甸草原[27]。

2 資料與方法

2.1 資料來(lái)源與預(yù)處理

使用2001—2019年MODIS衛(wèi)星遙感產(chǎn)品MOD13A3中NDVI逐月數(shù)據(jù)，空間分辨率為1 km，且經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制，剔除了云和氣溶膠等影響[28]。植被覆蓋類型數(shù)據(jù)由2001—2018年MODIS土地覆蓋產(chǎn)品MCD12Q1數(shù)據(jù)得到，空間分辨率為500 m，時(shí)間分辨率為1 a，該數(shù)據(jù)基于國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)17類全球植被分類方案，包括11個(gè)自然植被類型、3個(gè)土地開(kāi)發(fā)和鑲嵌的地類和3個(gè)非草木土地類型定義類[29]，且經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)空間連續(xù)、成像面積較大、對(duì)地表變化較敏感，適用于較大區(qū)域或尺度的土地利用變化監(jiān)測(cè)[30-32]。

圖1 遼寧省地形高程(單位：m)及 61個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站分布Fig.1 The distribution of terrain elevation (Unit: m) and 61 national meteorological observation stations in Liaoning Province

從圖2看出，遼寧省共有14類土地覆蓋類型，其中作物面積最大，主要分布在遼寧中部、南部以及沿海等海拔較低的地區(qū)，占總面積的45.5%；其次是草原，主要分布在遼寧西北部山區(qū)，占比為13.6%；落葉闊葉林主要分布在遼寧東部山地和丘陵地區(qū)，占比為12.1%；多樹(shù)草原主要零星分布在落葉闊葉林間，占總面積的4.5%；稀樹(shù)草原主要分布在遼寧東部山地、丘陵地區(qū)以南海拔較低的地區(qū)，占比2.3%；城市及建成區(qū)占比3.4%，水體占比1%，其他類型均不足1%。為了避免人類活動(dòng)如城市擴(kuò)張、退耕還林等對(duì)不同類型植被覆蓋度的年際變化產(chǎn)生影響，逐像元統(tǒng)計(jì)2001—2018年土地覆蓋類型是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化，則不作為植被覆蓋度變化統(tǒng)計(jì)范圍。因此，除去城市及建成區(qū)和水體，選取面積占比超過(guò)1%的作物、草原、落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原5種植被類型，且近18 a來(lái)覆蓋類型未發(fā)生變化的區(qū)域進(jìn)行研究。

另外，氣象數(shù)據(jù)為2001—2019年遼寧省61個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站逐月平均氣溫、降水量，站點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。根據(jù)各氣象站點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，采用反距離權(quán)重法對(duì)氣溫、降水進(jìn)行空間插值，空間分辨率取為1 km。文中涉及的遼寧省及其市級(jí)行政邊界均是基于遼寧省標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為遼S(2017)134的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無(wú)修改。

圖2 2001—2018年遼寧省土地覆蓋類型分布Fig.2 The distribution of land-cover types in Liaoning Province during 2001-2018

2.2 植被覆蓋度的計(jì)算

基于歸一化植被指數(shù)(NDVI)，利用像元二分模型計(jì)算植被覆蓋度[33-34]。該方法是假設(shè)一個(gè)像元內(nèi)地表由植被覆蓋區(qū)域與無(wú)植被覆蓋區(qū)域組成，而遙感傳感器觀測(cè)到的光譜信息也由這2個(gè)組分因子線性加權(quán)組成，各因子的權(quán)重是在像元中所占面積的百分比，其中植被的權(quán)重即是植被覆蓋度[21]，其表達(dá)式如下：

式中：Ci為第i個(gè)像元的植被覆蓋度；NDVIi為第i個(gè)像元的NDVI值；NDVIv為全植被覆蓋像元的NDVI值，為研究區(qū)最大值；NDVIs為完全的裸土或無(wú)植被覆蓋像元的NDVI值，為研究區(qū)最小值。NDVIs理論值應(yīng)接近于0，但由于地表性質(zhì)不同，其取值范圍在-0.1～0.2之間。NDVIv的理論值應(yīng)為1，但受植被類型及植被生長(zhǎng)季的影響，其值隨之變化。根據(jù)趙鑫等[23]研究成果，從研究區(qū)NDVI累積概率分布上分別找出不同時(shí)相的5%和95%置信區(qū)間值，從所有時(shí)相內(nèi)選出最小5%置信區(qū)間值和最大95%置信區(qū)間值，分別作為NDVIs和NDVIv參數(shù)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 遼寧省植被覆蓋度空間分布

2001—2019年遼寧省多年平均植被覆蓋度為0～0.7，空間差異性明顯，大體自西向東逐漸增加(圖3)，與地形關(guān)系密切。其中，東部山地、丘陵區(qū)的植被覆蓋度最高，為0.5～0.7，占總面積的35.5%；中部、南部平原區(qū)植被覆蓋度普遍在0.4～0.5之間，占總面積的48.5%；西北部的努魯兒虎山植被覆蓋度偏低(0.3～0.4)，低于西南低山、丘陵地帶(0.4～0.7)；城市、水域?yàn)橹脖桓采w度低值區(qū)。

圖3 2001—2019年遼寧省平均植被覆蓋度空間分布Fig.3 Spatial distribution of average vegetation coverage in Liaoning Province during 2001-2019

3.2 遼寧省植被覆蓋度時(shí)間變化特征

2001—2019年遼寧省多年平均植被覆蓋度為0.48，相較于長(zhǎng)江流域[35]、華北平原[13]明顯偏低，但高于內(nèi)蒙古地區(qū)[21]。近19 a來(lái)，遼寧省年平均植被覆蓋度整體呈顯著上升趨勢(shì)(通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn))，每10 a增加0.036，其中植被覆蓋度2001年最低為0.42，2016年最高為0.51；不同年代增速不同，2000年代植被覆蓋度年際波動(dòng)大，增加了0.049，而2011—2019年年際波動(dòng)小，植被覆蓋度穩(wěn)步上升，增加了0.0225，明顯低于2000年代[圖4(a)]。

從植被覆蓋度的月變化[圖4(b)]來(lái)看，遼寧省1月植被覆蓋度最低為0.21，8月最高為0.86，說(shuō)明全省8月植被生長(zhǎng)最為旺盛，4月以前植被覆蓋度普遍較低，增加緩慢，5月開(kāi)始迅速增大，步入植被快速生長(zhǎng)發(fā)育階段，至9月植被停止發(fā)育，覆蓋度開(kāi)始下降，10月迅速下降。

從空間分布(圖5)上看出，近19 a來(lái)遼寧省絕大部分地區(qū)(96.5%)植被覆蓋度呈上升趨勢(shì)，西部朝陽(yáng)和葫蘆島西部、營(yíng)口和大連北部等地區(qū)植被覆蓋度增加最快且顯著，平均每10 a增加0.06～0.1，而植被覆蓋度高的東部大部分地區(qū)平均每10 a增加0.04～0.05，增加趨勢(shì)通過(guò)α=0.1及以上的顯著性檢驗(yàn)；遼寧中部和東南沿海地區(qū)平均每10 a增加0.01～0.03，但增加趨勢(shì)不顯著；少部分位于城市周圍或水域的植被覆蓋度則呈減少趨勢(shì)，城區(qū)擴(kuò)張導(dǎo)致植被破壞，植被覆蓋度下降。

圖4 2001—2019年遼寧省平均植被覆蓋度年際(a)、月(b)變化Fig.4 The annual (a) and monthly (b) change of average vegetation coverage in Liaoning Province from 2001 to 2019

圖5 2001—2019年遼寧省植被覆蓋度變化趨勢(shì)(a， 單位： a-1)及顯著性水平(b)空間分布Fig.5 Spatial distribution of change trend (a, Unit: a-1) of vegetation coverage and its significance level (b) in Liaoning Province from 2001 to 2019

不同植被類型對(duì)氣候變化的響應(yīng)程度不同，因此統(tǒng)計(jì)了2001—2019年遼寧省5種主要植被類型的植被覆蓋度的年際及月變化(圖6和表1)。可以看出，遼寧省作物和草原的植被覆蓋度最小，約0.44，最大值均出現(xiàn)在2016年；多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原的植被覆蓋度在0.52～0.61之間，多年平均為0.57，最大值均出現(xiàn)在2018年；落葉闊葉林的植被覆蓋度為0.57～0.65，多年平均為0.61，明顯高于其他植被類型，最大值出現(xiàn)在2018年。近19 a來(lái)上述5種植被類型的植被覆蓋度均呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)[圖6(a)]，其中草原的植被覆蓋度增加速率最大，平均每10 a增加0.039，作物的增加速率最小，平均每10 a增加0.025。

從植被覆蓋度的月變化[圖6(b)]來(lái)看，上述5種植被類型的植被覆蓋度均表現(xiàn)為單峰型月分布，其中作物和草原的峰值出現(xiàn)在8月，分別為0.859和0.801，而落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原的峰值出現(xiàn)在7月，分別為0.976、0.940和0.934。落葉闊葉林的植被覆蓋度全年普遍高于其他類型植被，最低值出現(xiàn)在1月，3月隨著氣溫升高開(kāi)始復(fù)蘇，5月陡然增加，而后緩慢增加，8月開(kāi)始輕微回落，10—11月陡然下降，這是10月開(kāi)始大面積落葉所致。稀樹(shù)草原和多樹(shù)草原的植被覆蓋度在大部分時(shí)間內(nèi)相近，僅1—2月稀樹(shù)草原的植被覆蓋度大于多樹(shù)草原，多樹(shù)草原從3月開(kāi)始復(fù)蘇，此時(shí)植被覆蓋度接近稀樹(shù)草原，而后2種類型的植被覆蓋度同步變化。草原返青相對(duì)較晚，1—4月植被覆蓋度普遍在0.2～0.3之間，5月開(kāi)始返青，植被覆蓋度顯著增加，而后持續(xù)線性增加至7月，8月增速減緩，9月開(kāi)始陡然持續(xù)下降，整體上草原植被覆蓋度在生長(zhǎng)季內(nèi)變化迅速，而在非生長(zhǎng)季變化很小。遼寧省農(nóng)作物于5月開(kāi)始出苗，其植被覆蓋度從5月開(kāi)始逐漸增加，10月農(nóng)作物基本收割完畢，此時(shí)植被覆蓋度下降迅速，11月至次年4月非生長(zhǎng)季內(nèi)植被覆蓋度普遍在0.2～0.3之間，這與混合像元有關(guān)。

圖6 2001—2019年遼寧省不同植被類型的植被覆蓋度的年際(a)和月(b)變化Fig.6 The annual (a) and monthly (b) change of vegetation coverage with different vegetation types in Liaoning Province during 2001-2019

表1 2001—2019年遼寧省主要植被 類型的植被覆蓋度統(tǒng)計(jì)值Tab.1 The statistics of vegetation coverage with different vegetation types in Liaoning Province from 2001 to 2019

3.3 遼寧省植被覆蓋度對(duì)氣候變化的響應(yīng)

3.3.1 氣溫、降水時(shí)空變化特征

圖7是遼寧省2001—2019年平均氣溫、降水量空間分布及年際變化。可以看出，受緯度和地形的影響，遼寧省年平均氣溫呈現(xiàn)北低南高的空間分布特征，年平均氣溫為5.6～11.6 ℃，南部渤海灣地區(qū)氣溫較高，東北部氣溫較低[圖7(a)]；受地形和季風(fēng)的影響，降水自東向西逐漸減少，遼東長(zhǎng)白山區(qū)為多雨區(qū)，年均雨量可達(dá)1000 mm以上，這主要是地形抬升使輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)所致，而遼西為少雨區(qū)，年均雨量最低為424.5 mm[圖7(b)]。近19 a來(lái)，遼寧省年平均氣溫、降水量均呈不顯著上升趨勢(shì)，氣候傾向率分別為0.2 ℃·(10 a)-1、13.5 mm·(10 a)-1[圖7(c)]。

3.3.2 植被覆蓋度與氣溫、降水相關(guān)性空間分布

圖8是遼寧省年平均植被覆蓋度與年平均氣溫、降水量的相關(guān)系數(shù)空間分布?？梢钥闯?，遼寧東、西部植被覆蓋度的年際變化受氣溫、降水的影響相反。遼寧中東部植被覆蓋度與年平均氣溫呈正相關(guān)，鐵嶺到遼陽(yáng)一帶的相關(guān)系數(shù)超過(guò)0.575，通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，而西部植被覆蓋度與年平均氣溫則呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)普遍在-0.388～0之間，未通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)。遼寧中西部和南部植被覆蓋度與年降水量呈正相關(guān)，其中阜新到葫蘆島東北—西南向的狹長(zhǎng)地帶以及南部部分區(qū)域的相關(guān)性通過(guò)α=0.1及以上的顯著性檢驗(yàn)，而東部植被覆蓋度與年降水量總體呈負(fù)相關(guān)，且大部區(qū)域的相關(guān)性不顯著。

遼寧西部屬于暖溫帶半干旱區(qū)[36]，高溫干旱時(shí)有發(fā)生[37]，高溫、少雨限制了植被生長(zhǎng)，而東部則屬于中溫帶濕潤(rùn)區(qū)[36]，溫度偏低制約了植被生長(zhǎng)?？偟膩?lái)說(shuō)，整個(gè)研究區(qū)植被覆蓋度與年平均氣溫呈正相關(guān)的區(qū)域占總面積的69.9%，其中7.4%和18.9%的面積通過(guò)α=0.01和α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，而與降水量呈正相關(guān)區(qū)域占68.4%，其中有1.5%和13.0%的面積通過(guò)α=0.01和α=0.1的顯著性檢驗(yàn)。

圖7 2001—2019年遼寧省年平均氣溫(a，單位: ℃)、降水量(b，單位: mm)空間分布及年際變化(c)Fig.7 Spatial distribution of annual average temperature (a, Unit: ℃) and precipitation (b, Unit: mm) and their annual changes (c) in Liaoning Province from 2001 to 2019

圖8 2001—2019年遼寧省平均植被覆蓋度與平均氣溫(a)、降水(b)的相關(guān)系數(shù)空間分布 (±0.389 和±0.575分別為α=0.1和α=0.01顯著性檢驗(yàn)的臨界值)Fig.8 Spatial distribution of correlation coefficients between average vegetation coverage and average temperature (a), precipitation (b) in Liaoning Province from 2001 to 2019 (The negative and positive 0.389 and 0.575 are the critical values of the 0.1 and 0.01 significance tests, respectively)

3.3.3 不同植被類型的植被覆蓋度與氣溫、降水的相關(guān)性

從不同植被類型的年平均植被覆蓋度與氣溫、降水的相關(guān)系數(shù)箱線圖(圖9)看出，作物的植被覆蓋度與氣溫的相關(guān)系數(shù)為-0.651～0.867，與降水的相關(guān)系數(shù)為-0.727～0.763，位于遼寧中部地區(qū)的作物與氣溫、降水均呈正相關(guān)，整體上與氣溫的相關(guān)性大于降水。遼寧中部主要種植水稻、玉米，其北部年均氣溫7.3 ℃，降水量601 mm，屬于中溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，而南部年均氣溫9.5 ℃，降水量655.2 mm，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，玉米和水稻喜溫、需水量大，故而氣溫高、降水多有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育。然而，處于暖溫帶半干旱區(qū)的遼西地區(qū)的主要作物玉米與降水呈顯著正相關(guān)，與氣溫呈負(fù)相關(guān)，且與降水的相關(guān)性大于氣溫，這是由于遼西地區(qū)易發(fā)生高溫干旱，增溫不利于作物生長(zhǎng)，而降水增加則有利于作物生長(zhǎng)?？傮w來(lái)說(shuō)，作物的植被覆蓋度與氣溫和降水的相關(guān)系數(shù)平均為0.135和0.237(表2)，呈正相關(guān)的區(qū)域面積分別占作物總面積的65.6%和86.9%。草原多分布在遼西北地區(qū)，該區(qū)屬于中溫帶半干旱區(qū)[36]，草原的植被覆蓋度與氣溫、降水的相關(guān)系數(shù)平均分別為-0.027、0.227，說(shuō)明草原主要受降水影響，且降水多有利于草原植被覆蓋度增加。落葉闊葉林、多樹(shù)草原與氣溫的相關(guān)系數(shù)大于0.4，而與降水則呈負(fù)相關(guān)。落葉闊葉林、多樹(shù)草原主要分布在遼東的鐵嶺市東南部、撫順市東部、丹東市北部，且地貌為中低山地與丘陵，這里的植被是紅松闊葉混交林和灌叢，屬于中溫帶濕潤(rùn)區(qū)[36]，降水量豐富，氣溫低，所以氣溫是落葉闊葉林、多樹(shù)草原生長(zhǎng)的主要限制因子，同時(shí)降水多不利于植被生長(zhǎng)。稀樹(shù)草原與氣溫呈正相關(guān)，氣候變暖有利于其植被覆蓋度的增加，而與降水的相關(guān)性較弱。稀樹(shù)草原主要分布在千山山脈以東地區(qū)，該地區(qū)降水充沛。

圖9 遼寧省不同植被類型的植被覆蓋度與氣溫(a)、降水(b)相關(guān)系數(shù)箱線圖Fig.9 Box plot of correlation coefficients between vegetation coverage with different vegetation types and temperature (a), precipitation (b) in Liaoning Province

表2 2001—2019年遼寧省5種主要植被類型的 平均植被覆蓋度與氣溫、降水的相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficients between average vegetation coverage with main five types of vegetation and temperature, precipitation in Liaoning Province from 2001 to 2019

為進(jìn)一步探究月尺度不同類型植被覆蓋度對(duì)氣候因子的響應(yīng)，統(tǒng)計(jì)了生長(zhǎng)季內(nèi)不同月份植被覆蓋度與同期和上一月氣溫、降水量的相關(guān)系數(shù)(表3和表4)。可以看出，整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)，作物植被覆蓋度與同期氣溫和降水量的相關(guān)系數(shù)平均分別為-0.102和0.318，而與前一月氣溫、降水量的相關(guān)系數(shù)平均分別為-0.128和0.378，可見(jiàn)，作物對(duì)同期和上一月降水的響應(yīng)明顯大于氣溫，說(shuō)明作物對(duì)降水的響應(yīng)敏感且存在時(shí)滯性，這是由于作物在整個(gè)生育期內(nèi)需水量均較大，前期降水對(duì)當(dāng)前土壤濕度有較大影響[38]，而氣溫是作物進(jìn)入不同發(fā)育期的關(guān)鍵因素，作物對(duì)前期氣溫的敏感性較弱。整體上，草原植被覆蓋度與同期、上一月氣溫均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.176、-0.09，而與同期、上一月降水量均呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.312、0.328，說(shuō)明高溫少雨不利于草原生長(zhǎng)發(fā)育，且對(duì)降水存在明顯的時(shí)滯響應(yīng)。落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原的植被覆蓋度對(duì)氣溫、降水量的響應(yīng)類似，在生長(zhǎng)旺盛期間(5—8月)受同期氣溫影響較大，而在生長(zhǎng)季末期(9月)受同期氣溫影響較小，同時(shí)在生長(zhǎng)季初期和后期對(duì)前一月氣溫響應(yīng)也較敏感，這與盧喬倩等[25]的研究結(jié)論一致；這3種植被類型的植被覆蓋度在8—9月受同期降水影響較大，且9月植被覆蓋度對(duì)前一月降水有較敏感的響應(yīng)。總的來(lái)說(shuō)，作物和草原對(duì)降水響應(yīng)較敏感且存在時(shí)滯性，而落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原對(duì)氣溫響應(yīng)敏感，且在生長(zhǎng)季后期對(duì)氣溫、降水有時(shí)滯響應(yīng)。

表3 遼寧省5種主要植被類型生長(zhǎng)季內(nèi)月平均植被覆蓋度與同期氣溫、降水量的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficients between monthly average vegetation coverage with five vegetation types and temperature, precipitation in corresponding period during the growth season in Liaoning Province

表4 遼寧省5種主要植被類型生長(zhǎng)季內(nèi)月平均植被覆蓋度與上一月氣溫、降水的相關(guān)系數(shù)Tab.4 Correlation coefficients between monthly average vegetation coverage with five vegetation types and temperature, precipitation in previous month during the growth season in Liaoning Province

4 結(jié) 論

(1)遼寧省植被覆蓋度從東向西逐漸降低，具有顯著的地域差異性。近19 a來(lái)，該省植被覆蓋度整體呈明顯上升趨勢(shì)，每10 a約增加0.036，且作物、草原、落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原等主要類型的植被覆蓋度均呈顯著上升趨勢(shì)，其中草原增加速率最大，作物增加速率最小。

(2)遼寧省5種主要植被類型的植被覆蓋度均表現(xiàn)為單峰型月變化，但不同類型植被覆蓋度開(kāi)始顯著增加和達(dá)到峰值的時(shí)間不同，落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原3月開(kāi)始復(fù)蘇，7月最為茂盛，作物和草原則從5月開(kāi)始分別出苗和返青，8月最為茂盛。

(3)在年際尺度上，遼寧省植被覆蓋度對(duì)氣溫、降水的響應(yīng)具有空間差異性，整體上遼寧東部植被覆蓋度對(duì)氣溫、降水的響應(yīng)與西部相反，大部地區(qū)植被覆蓋度與氣溫、降水呈正相關(guān)。不同植被類型對(duì)氣溫、降水的響應(yīng)不同，同一植被類型對(duì)氣溫、降水的響應(yīng)也存在空間異質(zhì)性，如作物的植被覆蓋度在暖溫帶半干旱區(qū)與降水呈正相關(guān)，與氣溫呈負(fù)相關(guān)，而在暖溫帶半濕潤(rùn)區(qū)則與降水和氣溫均呈正相關(guān)。從月尺度來(lái)看，作物和草原的植被覆蓋度對(duì)降水響應(yīng)敏感且存在時(shí)滯性；落葉闊葉林、多樹(shù)草原和稀樹(shù)草原在生長(zhǎng)旺盛期對(duì)同期氣溫響應(yīng)敏感，而在生長(zhǎng)季末期對(duì)氣溫、降水均表現(xiàn)出時(shí)滯響應(yīng)。

植被對(duì)氣候的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，本文僅考慮了與氣溫、降水的相關(guān)關(guān)系，其研究結(jié)論具有一定的局限性，今后應(yīng)按照不同氣候區(qū)開(kāi)展不同植被類型對(duì)氣候變化的響應(yīng)或者借助氣候模式開(kāi)展此類研究。另外，近19 a來(lái)植被類型未發(fā)生改變的區(qū)域，其植被覆蓋度仍不可避免地受人類活動(dòng)影響，如作物品種的改變、蟲(chóng)害治理、灌溉條件、封山育林、森林撫育等[39]，而本文未能考慮這些人為因素，這將是下一步工作內(nèi)容。