呂錦心，梁 康，劉昌明，張儀輝，劉 璐

(1.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，中國(guó)科學(xué)院陸地水循環(huán)及地表過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

土地覆被作為連接土壤、大氣、水文等生態(tài)要素的重要紐帶，深刻影響陸氣能量交換、陸地水碳循環(huán)和區(qū)域生態(tài)環(huán)境演變。作為全球環(huán)境變化的重要組成部分［1-2］，土地覆被變化不僅能反映陸地表層景觀的時(shí)空動(dòng)態(tài)過(guò)程，還可以在不同程度上改變?nèi)蚝蛥^(qū)域的水循環(huán)、能量循環(huán)和生物物質(zhì)循環(huán)過(guò)程［3-4］。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在全球、區(qū)域及流域尺度上對(duì)土地覆被動(dòng)態(tài)格局、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)等方面做了大量研究［5-10］，對(duì)認(rèn)識(shí)氣候變化方向、人-地復(fù)雜系統(tǒng)以及地-水-碳相互作用機(jī)理等具有重要參考價(jià)值。

自20 世紀(jì)70 年代以來(lái)，中國(guó)在黃土高原地區(qū)開展了大規(guī)模生態(tài)保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)工程，人為對(duì)當(dāng)?shù)赝恋馗脖桓窬诌M(jìn)行了干預(yù)［11-12］。黃土高原位于干旱半干旱區(qū)，是我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)最脆弱的地區(qū)之一，對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)十分敏感［13］。其中無(wú)定河流域作為典型的生態(tài)脆弱地區(qū)［14］，是黃土高原退耕還林還草生態(tài)恢復(fù)工程實(shí)施的重點(diǎn)區(qū)域，也是國(guó)家貫徹實(shí)施黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的重要地區(qū)，流域內(nèi)人-地相互作用劇烈，覆被變化明顯，尤其植被恢復(fù)顯著［15］。針對(duì)無(wú)定河流域以及整個(gè)黃土高原地區(qū)，以往與土地覆被相關(guān)的研究側(cè)重分析土地覆被（例如NDVI）本身的格局變化［16-17］，或強(qiáng)調(diào)覆被變化在改善環(huán)境、水土保持等方面發(fā)揮的作用和導(dǎo)致河川徑流下降等問(wèn)題［18-20］，而考慮地-水-碳耦合機(jī)制以評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵變量的研究相對(duì)薄弱；此外，對(duì)土地覆被空間分異機(jī)制的定性分析多，定量化研究及機(jī)理研究相對(duì)不足。因此，綜合評(píng)價(jià)土地覆被的時(shí)空格局、空間分異機(jī)制、相關(guān)水碳變量變化特征具有重要意義。

以往開展土地覆被時(shí)空變化特征分析時(shí)，針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)數(shù)據(jù)序列，通常采用簡(jiǎn)單線性回歸、Sen’s斜率估計(jì)、Mann-Kendall 檢驗(yàn)等方法描述變量的時(shí)間變化［21-22］；針對(duì)不連續(xù)數(shù)據(jù)，多采用轉(zhuǎn)移矩陣、圖譜分析、重心遷移模型等方法分析土地覆被的轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)、時(shí)空演變等［23-25］。在開展土地覆被變化驅(qū)動(dòng)力分析時(shí)，通常將影響要素劃分為自然要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素兩大類，其中自然要素影響主要表現(xiàn)為累積性效應(yīng)，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素的影響效果快速而顯著［26］，以往研究主要通過(guò)定性描述或使用加權(quán)回歸、logistic 回歸模型等方法對(duì)驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行探究［27-29］，然而相關(guān)研究往往主要針對(duì)土地覆被的時(shí)間變化，對(duì)其空間分異機(jī)制的研究相對(duì)較少。近年來(lái)，地理探測(cè)器［30］為單期下墊面數(shù)據(jù)的空間驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析提供了有效工具，在量化多環(huán)境因子對(duì)土地覆被空間格局的影響方面獲得廣泛應(yīng)用［31-33］。在水碳變量分析方面，蒸散發(fā)（Evapotranspiration，ET）連接水循環(huán)和能量循環(huán)等關(guān)鍵過(guò)程，是綠水資源耗散狀況的重要指標(biāo)［34-35］，總初級(jí)生產(chǎn)力（Gross Primary Productivity,GPP）是表征陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收CO2的重要指標(biāo)［36-38］，水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）是耦合生態(tài)系統(tǒng)碳水關(guān)系的綜合指標(biāo)［39-40］，這3 個(gè)水碳變量作為陸地水碳循環(huán)的關(guān)鍵要素和生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵變量，對(duì)土地覆被變化具有敏感響應(yīng)，因此常被用做土地覆被水碳效應(yīng)的分析指標(biāo)［41-44］。然而，由于不同源遙感ET 與GPP 數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致WUE 的錯(cuò)誤估算，加上在數(shù)據(jù)分析時(shí)考慮耦合水碳過(guò)程的遙感產(chǎn)品有限，當(dāng)前研究主要側(cè)重對(duì)單個(gè)變量的分析，綜合水碳變量的研究較少。

基于此，本文以無(wú)定河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，首先使用連續(xù)的土地覆被數(shù)據(jù)，利用Mann-Kendall 趨勢(shì)檢驗(yàn)、空間分析等方法，分析流域土地覆被的時(shí)空變化，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合氣象、DEM、人口、GDP 數(shù)據(jù)，運(yùn)用地理探測(cè)器探究多個(gè)自然因子和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子對(duì)土地覆被空間分異的影響，最后，依靠水碳耦合的PML_V2 陸地蒸散發(fā)與總初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)集，在同源數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上分析流域蒸散發(fā)、總初級(jí)生產(chǎn)力、水分利用效率的時(shí)空變化，以期為黃土高原地區(qū)的水土資源利用、生態(tài)文明建設(shè)等提供科學(xué)參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

無(wú)定河流域位于37°09′～39°03′N、107°45′～110°34′E 之間，跨內(nèi)蒙古、陜西兩省，面積約為3.6×104km2，流域高程在834～2001 m 之間，西北高，東南低，其地理位置及高程如圖1所示，西北部位于毛烏素沙地南緣，東南部位于黃土高原丘陵溝壑區(qū)，生態(tài)脆弱。氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，流域多年平均氣溫約為8.9 ℃，多年平均降水量約為369.9 mm，年內(nèi)分配不均，主要集中在7—9 月，降水空間分布為東南多，西北少［45］。無(wú)定河是黃河中游河口至龍門區(qū)段最大的支流，發(fā)源于陜西省榆林市定邊縣白于山北麓，流經(jīng)定邊、靖邊、米脂、綏德和清澗縣，由西北向東南注入黃河，干流全長(zhǎng)491 km，主要支流有北岸的納林河、海流兔河、榆溪河和南岸的蘆河、大理河、淮寧河等。

圖1 無(wú)定河流域地理位置及高程Fig.1 Location and elevation of the Wuding River Basin

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

土地覆被數(shù)據(jù)（1990—2019年，共30期）來(lái)自中國(guó)土地覆蓋產(chǎn)品［46］，空間分辨率為30 m，數(shù)據(jù)基于5463個(gè)目視解譯樣本，總體精度達(dá)80%。本文主要關(guān)注草地、耕地、林地、建設(shè)用地、荒地等5 大類型，故對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，其中耕地為源數(shù)據(jù)中的農(nóng)田，林地為源數(shù)據(jù)中的森林和灌木，建設(shè)用地為源數(shù)據(jù)中的不透水區(qū)，草地與荒地和源數(shù)據(jù)類型相同。

年平均氣溫、年降水量、人口密度、GDP、高程等數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/），空間分辨率均為1 km。年平均氣溫、年降水量、人口密度、GDP等數(shù)據(jù)的年份為1995 年、2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2019年（共6 期）［47-48］，坡度、坡向數(shù)據(jù)基于高程數(shù)據(jù)，通過(guò)ArcGIS軟件計(jì)算得來(lái)。

蒸散發(fā)（Evapotranspiration，ET）、總初級(jí)生產(chǎn)力（Gross Primary Productivity, GPP）數(shù)據(jù)來(lái)自“中國(guó)區(qū)域PML-V2 陸地蒸散發(fā)與總初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)集（2001—2019 年，共19 期）［49］”(http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/)，數(shù)據(jù)空間分辨率為500 m，基于包含中國(guó)9種植物功能類型的26 個(gè)渦動(dòng)協(xié)方差通量塔的觀測(cè)值校準(zhǔn)顯示，ET 數(shù)據(jù)的Nash-Sutcliffe效率（NSE）為0.75，均方根誤差（RMSE）為0.69 mm·d-1；GPP 數(shù)據(jù)的NSE 為0.82，RMSE 為1.71 g C·m-2·d-1。根據(jù)定義，水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）為GPP與ET之比。

本文從以上數(shù)據(jù)集中提取了無(wú)定河流域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，用于分析研究。

1.3 研究方法

1.3.1 趨勢(shì)、突變檢驗(yàn)方法 本文利用線性傾向估計(jì)、Mann-Kendall 趨勢(shì)檢驗(yàn)、Pettitt 突變檢驗(yàn)來(lái)分析土地覆被及水碳變量序列的趨勢(shì)性與突變點(diǎn)。其中線性傾向估計(jì)通過(guò)求變量關(guān)于時(shí)間的線性回歸來(lái)表征變量的變化趨勢(shì)，其中回歸系數(shù)可以反映趨勢(shì)方向和傾向程度［50］。Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)不需要樣本數(shù)據(jù)遵從特定的分布，能夠有效的剔除異常值，適用于非正態(tài)分布數(shù)據(jù)的趨勢(shì)檢驗(yàn)［51-52］。檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z表征數(shù)據(jù)序列的趨勢(shì)性，|Z|值越大，趨勢(shì)越明顯；Z＞0，說(shuō)明有增大趨勢(shì)，Z＜0，說(shuō)明有減小趨勢(shì)。當(dāng)給定顯著性水平α后，若|Z|大于臨界值，則序列的趨勢(shì)顯著，本文統(tǒng)一選用α=0.05 的顯著性水平，所對(duì)應(yīng)區(qū)間為±1.96。Pettitt 突變檢驗(yàn)為非參數(shù)檢驗(yàn)方法，最初由Pettitt［53］提出，用于檢驗(yàn)突變點(diǎn)。

1.3.2 地理探測(cè)器 地理探測(cè)器［30］是探測(cè)空間分異性，以及揭示其背后驅(qū)動(dòng)力的一組統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，包括因子探測(cè)、交互作用探測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)探測(cè)和生態(tài)探測(cè)4部分。其中因子探測(cè)可用于探測(cè)某因子X對(duì)屬性Y的空間分異的解釋力度，該力度用q值（0 ≤q≤1）度量，q值越大表示自變量X對(duì)屬性Y的解釋力越強(qiáng)，計(jì)算公式如下：

式中：h=1,···，L；L為變量Y或因子X的分層，即分類或分區(qū)；Nh和N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù)；σh2和σ2分別是層h和全區(qū)的Y值的方差。

本文選取年平均氣溫、年降水量、坡度、坡向、高程等自然因子，人口密度、GDP等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子，運(yùn)用地理探測(cè)器探究不同自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子對(duì)土地覆被空間分異的影響。首先，利用最優(yōu)離散化方法［54］，將年降水量、年平均氣溫、高程、坡度、坡向、人口密度、GDP 等數(shù)值型數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化，轉(zhuǎn)化為類型變量，其次，利用最鄰近內(nèi)插法將土地覆被數(shù)據(jù)的空間分辨率重采樣至1 km，最后利用地理探測(cè)器對(duì)土地覆被空間分異驅(qū)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地覆被時(shí)空變化

草地和耕地是無(wú)定河流域最主要的土地覆被類型，1990—2019 年期間，流域整體草地、林地、建設(shè)用地顯著增加，耕地、荒地顯著減少，林草面積增加區(qū)域主要集中在流域下游及無(wú)定河沿岸地區(qū)，建設(shè)用地在榆林市周邊明顯增加，耕地主要減少在流域下游地區(qū)，而荒地主要減少在流域中上游地區(qū)。整體看來(lái)，1990—2019 年，無(wú)定河流域退耕還林還草生態(tài)恢復(fù)工程成效顯著，生態(tài)環(huán)境得到改善。

具體而言，如圖2、圖3所示，草地在全流域內(nèi)廣泛分布，多年平均面積占流域總面積的68.62%，草地面積在1990—2019 年間呈顯著增加趨勢(shì)（Z=6.49，P＜0.05），并在2002 年存在突變點(diǎn)，增加區(qū)域主要分布在流域下游地區(qū)以及沿?zé)o定河水系附近；耕地是流域內(nèi)面積第二的土地覆被類型，主要分布在流域中下游，多年平均面積占比為19.59%，雖然流域中上游局部地區(qū)出現(xiàn)新增耕地，但下游的耕地大面積減少，導(dǎo)致流域整體耕地面積在1990—2019年面積顯著減少（Z=-3.39，P＜0.05）；荒地面積在流域內(nèi)占到11.21%，主要分布在流域東北部，在1990—2019 年期間，荒地呈顯著減少趨勢(shì)（Z=-6.42，P＜0.05），減少地區(qū)主要位于無(wú)定河上游支流河岸附近，與新增草地區(qū)域有較好的一致性；建設(shè)用地面積占流域面積的0.33%，近年來(lái)面積呈增加趨勢(shì)（Z=7.74，P＜0.05）,尤其是在2004年之后迅速增加，新增地區(qū)主要集中在榆林市；林地在流域內(nèi)占比較少，為0.03%，但呈顯著增加趨勢(shì)（Z=3.96，P＜0.05），尤其在2006 年后迅速增加，新增林地主要集中在流域的最南部。

圖2 1990—2019年無(wú)定河流域各土地覆被類型面積變化Fig.2 Area changes of land cover in the Wuding River Basin,1990-2019

圖3 無(wú)定河流域1990—2019年土地覆被類型變化情況Fig.3 Changes of land cover in the Wuding River Basin,1990-2019

2.2 土地覆被空間分異驅(qū)動(dòng)力探測(cè)

綜上所述，無(wú)定河流域各土地覆被類型分布存在明顯的空間分異性，并且不同區(qū)域土地覆被類型還存在不同方向的轉(zhuǎn)變。因此，進(jìn)一步從自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多角度出發(fā)，利用地理探測(cè)器對(duì)無(wú)定河流域6 期土地覆被的空間分布驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了探測(cè)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 土地覆被空間分異因子探測(cè)結(jié)果Fig.4 Factor detection results of land cover spatial differentiation

從多年平均解釋力看，在各自然因子中，降水是影響無(wú)定河流域土地覆被空間分布機(jī)制的主控因素，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子中，人口密度比GDP 的影響力大。具體而言，降水、氣溫、高程、坡度、坡向?qū)o(wú)定河流域土地覆被空間分異的多年平均解釋力q值分別為0.09、0.08、0.07、0.06、0.02，人口和GDP 的多年平均解釋力q值分別為0.12、0.07，以上因子對(duì)研究區(qū)土地覆被空間分布的影響均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

此外，本文將自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面解釋力最大的前兩項(xiàng)進(jìn)行加和，得到分別代表自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子相對(duì)解釋力大小結(jié)果的時(shí)間變化曲線。由圖4可知，除2000年、2005年外，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)土地覆被的空間分異解釋力大于自然因素，但在1995—2019年間，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的解釋力存在微弱下降趨勢(shì)，而自然因素的解釋力存在微弱上升趨勢(shì)，相比1995年，二者間的差距在減小。

2.3 相關(guān)水碳變量的時(shí)空變化

在自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面因素的影響下，無(wú)定河流域的土地覆被分布情況在2000 年后發(fā)生了明顯的改變，這在一定程度上勢(shì)必會(huì)影響到無(wú)定河流域水碳變量的時(shí)空變化。因此，本文選取GPP、ET、WUE這3個(gè)重要水碳變量展開分析，結(jié)果如圖5所示。

圖5 2001—2019年無(wú)定河流域GPP、ET、WUE的變化Fig.5 Changes of GPP,ET and WUE in the Wuding River Basin,2001-2019

從空間分布上看，如圖5a、圖5b、圖5c 所示，無(wú)定河流域多年平均GPP、ET、WUE 的空間分布與土地覆被空間分異有較好的對(duì)應(yīng)性，大體存在由東南向西北遞變的規(guī)律。東南部以耕地、林地、草地為主要覆被的地區(qū)其GPP、ET、WUE相對(duì)偏高，西北部以草地、荒地為主要覆被的地區(qū)其GPP、ET、WUE相對(duì)偏低。此外，水系附近的GPP、ET、WUE 相對(duì)偏高。

從時(shí)間變化上看，如圖6、圖5e、圖5f、圖5g 所示，2001—2019 年間，流域整體GPP、ET、WUE 均呈增加趨勢(shì)，GPP、WUE 在流域絕大部分區(qū)域均顯著增加，而ET主要在流域中下游地區(qū)顯著增加。進(jìn)一步分析不同土地覆被類型的水碳變量及其變化可以發(fā)現(xiàn)，林地、耕地、草地、荒地等土地覆被類型的GPP、ET、WUE 也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，林地的GPP、ET、WUE 在各土地覆被類型中占據(jù)第一，耕地、草地次之，荒地最小。此外，不同土地覆被類型的GPP、WUE差別較大，并且不同土地覆被類型間差距還在擴(kuò)大，而不同土地覆被類型間的ET差別較小。

圖6 2001—2019年無(wú)定河流域整體及不同土地覆被類型的GPP、ET、WUE變化Fig.6 Changes in GPP,ET and WUE of the whole and different land cover in the Wuding River Basin,2001-2019

3 討論

無(wú)定河流域整體GPP、ET、WUE均呈增加趨勢(shì)，主要受到人為改變土地覆被與氣候變化的影響。植被可通過(guò)光合作用吸收降低空氣中CO2濃度，與其他土地利用類型相比，植被覆蓋較大的林草地的固碳能力也相對(duì)較強(qiáng)。1999 年，陜西作為全國(guó)試點(diǎn)，首先開展了退耕還林還草生態(tài)恢復(fù)工程，故此大大促進(jìn)了當(dāng)?shù)谿PP的增長(zhǎng)，這類碳固存增加主要體現(xiàn)林草地恢復(fù)明顯的流域南部地區(qū)。而全流域大范圍GPP增長(zhǎng)可能由氣候變化驅(qū)動(dòng)，依據(jù)主要有兩點(diǎn)，一是空間驅(qū)動(dòng)力分析結(jié)果顯示降水和氣溫對(duì)流域土地覆被格局的影響在逐漸擴(kuò)大，毛烏素沙地的暖濕化［55］在一定程度上驅(qū)動(dòng)了流域西北部低GPP的荒地向高GPP的草地的轉(zhuǎn)變；二是不同土地覆被類型的GPP均在增加，在氣候變暖推動(dòng)下所有土地覆被類型中綠色植物的生存環(huán)境得到改善，碳固存能力均得到提高。與GPP相比，流域內(nèi)ET顯著增加的區(qū)域較少，主要分布在中下游地區(qū)，而且不同土地覆被類型間的ET差別小，這與流域的自然氣候條件密切相關(guān)，無(wú)定河流域位于干旱半干旱區(qū)，當(dāng)?shù)氐膶?shí)際蒸散發(fā)量受到水分供應(yīng)的限制［56］，此外，水分還是制約植被恢復(fù)的主要因素。因此，水分條件相對(duì)優(yōu)渥的流域中下游地區(qū)植被恢復(fù)明顯，同時(shí)也促進(jìn)了該區(qū)域蒸散發(fā)的增加。WUE 耦合了GPP 與ET 的變化特征，在GPP 與ET 均以增加為主的情形下，流域絕大多數(shù)區(qū)域的WUE 仍呈顯著增加趨勢(shì)，說(shuō)明該區(qū)域GPP的顯著增加主導(dǎo)了WUE的增加，在植被恢復(fù)耗散水分增加的情況下，流域整體的水分利用效率是提高的。

在無(wú)定河流域所在的水資源不足的黃土高原區(qū)以及廣大西北干旱半干旱區(qū)開展生態(tài)保護(hù)工程實(shí)踐時(shí)，需要以水資源植被承載力為依據(jù)，權(quán)衡植被恢復(fù)的碳效益和水效應(yīng)。從生態(tài)環(huán)境角度看，植樹造林會(huì)增加區(qū)域固碳能力，改善生態(tài)環(huán)境；而從水資源耗散角度看，森林覆被增加會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)的蒸散發(fā)，水資源耗散顯著增加，根據(jù)水量守恒定律，那么人類賴以利用的徑流量就會(huì)減少。因此，耦合水碳機(jī)制來(lái)對(duì)區(qū)域植樹造林的可行性和退耕退林還草效果的可持續(xù)性進(jìn)行科學(xué)評(píng)估具有重要意義。在追求林草植被恢復(fù)的固碳功能的同時(shí)，有必要充分考量當(dāng)?shù)厮謼l件、水分情勢(shì)變化和未來(lái)可持續(xù)性等，真正做到以水定綠、以水定碳，因地因水開展適宜性生態(tài)建設(shè)工作，切不可為了短期內(nèi)提升碳匯能力而忽視水分條件的限制。

本文在無(wú)定河流域開展土地覆被的變化特征分析、空間分異因子探測(cè)、相關(guān)水碳變量變化分析的“三段式”綜合研究模式可為黃土高原區(qū)、黃河流域及其他區(qū)域的地-水-碳耦合研究提供科學(xué)參考，對(duì)支撐區(qū)域水土資源保護(hù)與規(guī)劃、實(shí)施水土保持工程、輔助實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)等工作也具有重要的實(shí)踐參考意義。但本研究存在土地覆被空間分異機(jī)制分析不連續(xù)、相關(guān)水碳變量分析數(shù)量不全面等不足，今后將進(jìn)一步獲取更高精度、逐年連續(xù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、拓展更多生態(tài)環(huán)境變量等來(lái)展開更深入的研究。

4 結(jié)論

本文通過(guò)分析1990s以來(lái)無(wú)定河流域土地覆被的基本特征、空間分異驅(qū)動(dòng)力以及相關(guān)水碳變量（GPP、ET、WUE）的變化特征，得出以下結(jié)論：

（1）近30 a 來(lái)流域林草覆被得到良好恢復(fù)，退耕還林還草生態(tài)恢復(fù)工程的實(shí)施以及氣候變化均是其背后重要的推力。作為流域內(nèi)最主要的土地覆被類型，草地于2002 年左右出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)，在流域中下游及無(wú)定河沿岸地區(qū)大面積增加，其中下游地區(qū)草地主要由耕地轉(zhuǎn)化而來(lái)，中上游河岸附近的草地主要由荒地恢復(fù)而來(lái)；而林地明顯增加出現(xiàn)在2006年左右，增加地區(qū)也僅局限在流域最南部。

（2）流域土地覆被在空間上主要呈現(xiàn)由東南到西北逐漸變化的分布特征，人口密度和降水對(duì)該格局形成的影響力最大，GDP、氣溫、高程、坡度、坡向等因素也具有重要作用。此外，降水、氣溫等變率較大的自然因素對(duì)流域土地覆被空間分異的影響呈增強(qiáng)趨勢(shì)。

（3）流域GPP、ET、WUE 的空間分布與土地覆被空間分異有較好的對(duì)應(yīng)性，并且在林草恢復(fù)為主的覆被變化背景下，流域整體的GPP、ET、WUE明顯增加。在流域絕大部分區(qū)域碳固存增加、水分利用效率提高的同時(shí)，伴隨著中下游地區(qū)水分耗散加劇的問(wèn)題，但總體而言，流域生態(tài)環(huán)境偏向轉(zhuǎn)好。