丹 楊，杜靈通，王 樂(lè)，馬龍龍，孟 晨，倪細(xì)爐

（1.寧夏大學(xué) 西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，寧夏 銀川750021；2.寧夏大學(xué) 西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川750021）

荒漠草原是干旱、半干旱地區(qū)的一種特殊草原植被類(lèi)型，其植被往往具有明顯的過(guò)渡性特征，中國(guó)北方草原由于長(zhǎng)期的過(guò)度放牧和開(kāi)墾，發(fā)生了不同程度的退化［1］，其中寧夏回族自治區(qū)鹽池縣的荒漠草原在20世紀(jì)70到80年代經(jīng)歷了較為嚴(yán)重的退化過(guò)程。隨后，鹽池縣實(shí)施了一系列防沙治沙生態(tài)治理工程，特別是2000年來(lái)大面積實(shí)施的退耕還林工程和禁牧政策，致力于抑制和逆轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)氐纳衬?，已取得了明顯成效［2］。其中，大面積采用“人工種植檸條＋封育措施”的人工植被重建模式對(duì)退化荒漠草原進(jìn)行治理，現(xiàn)已形成約8.9×104hm2的以俗稱(chēng)檸條的中間錦雞兒（Cɑrɑgɑnɑintermediɑ）為優(yōu)勢(shì)種的荒漠草原灌叢景觀［3］，其生態(tài)學(xué)過(guò)程和穩(wěn)定性維持機(jī)理成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

蒸散（evapotranspiration，ET）由土壤蒸發(fā)與植物蒸騰組成，它既是陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤—植被—大氣間水分消耗的主要途徑［4］，也是生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)中最重要的水文過(guò)程之一［5］，還是聯(lián)系植物氣孔行為、水分利用和碳循環(huán)的關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程［6］。在干旱半干旱地區(qū)，蒸散是草地生態(tài)系統(tǒng)主要的水分消耗方式，也是控制生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵過(guò)程［7］，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義?；哪菰斯ど鷳B(tài)治理導(dǎo)致的灌叢化過(guò)程，盡管與自然灌叢化的成因不同［8］，但其也改變了原有植被結(jié)構(gòu)，理論上會(huì)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生影響［9-10］。植被結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響植物蒸騰過(guò)程，進(jìn)而引起生態(tài)系統(tǒng)蒸散變化，而這種變化規(guī)律目前尚沒(méi)有定量的研究。目前已有研究多集中在植被特征［11-14］和蒸散變化趨勢(shì)［15-17］等方面，從區(qū)域尺度上宏觀研究人工植被重建對(duì)蒸散影響的報(bào)道較少。因此，本文采用覆蓋鹽池縣的長(zhǎng)時(shí)間序列衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，開(kāi)展荒漠草原植被重建對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)蒸散的影響，以期為干旱半干旱地區(qū)荒漠草原的生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

鹽池縣（37°04′—38°10′N(xiāo)，106°30′—107°47′E）位于寧夏回族自治區(qū)東部，面積6 769 km2。鹽池氣象站觀測(cè)的1958—2017年平均氣溫為8.34℃，年均降水量為296.99 mm，屬于典型的溫帶大陸性氣候。在地理單元上，鹽池北接毛烏素沙漠，東南與黃土高原相連，屬于黃土丘陵向鄂爾多斯臺(tái)地的過(guò)渡地帶，全縣自東南向西北由干草原向荒漠草原過(guò)渡。土壤類(lèi)型主要是灰鈣土，其次是黑壚土和風(fēng)沙土，其中南部黃土高原丘陵區(qū)以黑壚土為主，其次為灰鈣土，北部鄂爾多斯緩坡丘陵區(qū)以風(fēng)沙土、灰鈣土為主。主要天然植物種有達(dá)烏里胡枝子（Lespedezɑdɑvuricɑ）、短花針茅（Stipɑbreviflorɑ）、白草（Pennisetum centrɑsiɑticum）、賴(lài) 草（Leymus secɑlinus）、老 瓜 頭（Cynɑnchum komɑrovii）等［18］。鹽池近幾十年在防沙治沙中，大面積人工種植檸條對(duì)荒漠草原自然植被干擾強(qiáng)烈，這樣的人工植被重建模式也逆轉(zhuǎn)了鹽池縣的土地沙漠化過(guò)程［19］。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究所需要的數(shù)據(jù)主要包括中分辨率成像光譜儀（moderate resolution imaging spectroradiometer，MODIS）的ET、歸一化植被指數(shù)（normalized difference vegetation index，NDVI）以及降水?dāng)?shù)據(jù)。其中，MODIS數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)航空航天局網(wǎng) 站（https：∥ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov）。 主 要 使 用 MODIS 的 陸 地 二 級(jí) 產(chǎn) 品MOD13A1歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)集和四級(jí)產(chǎn)品MOD16A2蒸散數(shù)據(jù)集［20-21］。ET 數(shù)據(jù)空間分辨率為500 m，時(shí)間分辨率是8 d，2001—2018 年共計(jì)828景。NDVI數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為16 d，空間分辨率為500 m，2001—2018共414景。氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：∥data.cma.cn）的中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（V3.0），選取鹽池站2001—2018年的日累積降水量數(shù)據(jù)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理方法 首先使用MODIS Reprojection Tool軟件對(duì)MODIS遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，將正弦曲線投影轉(zhuǎn)換為阿爾伯斯等積投影，并將HDF 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為Geo TIFF 數(shù)據(jù)格式。再根據(jù)MODIS產(chǎn)品的數(shù)據(jù)說(shuō)明，將填充值剔除后，采用IDL 編程算法使用2001—2018年的同一期數(shù)據(jù)均值進(jìn)行插補(bǔ)，之后使用ArcGIS軟件插補(bǔ)缺少的2 景影像并裁剪獲得覆蓋鹽池縣區(qū)域的空間數(shù)據(jù)。將獲得的鹽池縣空間數(shù)據(jù)利用Python編程對(duì)影像進(jìn)行批量處理計(jì)算，獲得月時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)，再采用最大值合成算法［22］和累加法分別計(jì)算年NDVI和年ET。最后使用ENVI軟件和IDL編程對(duì)NDVI和ET 系列遙感圖像進(jìn)行像元統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)值計(jì)算。

1.3 研究方法

1.3.1 趨勢(shì)分析 為了定量的分析鹽池縣ET 和NDVI的變化趨勢(shì)，采用處理得到2001—2018 年的年NDVI和年ET 數(shù)據(jù)，使用最小二乘回歸分析法，對(duì)植被和蒸散的變化進(jìn)行回歸模擬：

式中：k——回歸斜率；n——研究時(shí)段；i——時(shí)間變量，i＝1，2，… ，n；xi——第i年的樣本值（NDVI或ET）；當(dāng)k＞0說(shuō)明樣本數(shù)據(jù)處于增加趨勢(shì)，反之則是減少趨勢(shì)。結(jié)合數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)和F 檢驗(yàn)（p＝0.05，p＝0.01），可得到極顯著上升（k＞0，p＜0.01），顯著上升（k＞0，0.01＜p＜0.05），不顯著上升（k＞0，p＞0.05），不顯著下降（k＜0，p＞0.05），顯著下降（k＜0，0.01＜p＜0.05），極顯著下降（k＜0，p＜0.01）這6種變化趨勢(shì)。

1.3.2 相關(guān)分析 利用Pearson 相關(guān)分析法研究NDVI和ET 的關(guān)系，定量評(píng)估植被變化與蒸散的關(guān)系，其計(jì)算公式如下：

式中：xi——第i年的NDVI；yi——第i年的ET；ˉx，ˉy——NDVI和ET 的多年均值；Rxy——相關(guān)系數(shù)，當(dāng)Rxy＞0時(shí)表示正相關(guān)，當(dāng)Rxy＜0時(shí)表示負(fù)相關(guān)。Pearson相關(guān)系數(shù)Rxy的絕對(duì)值越大，表示因變量與自變量的相關(guān)程度越高。

2 結(jié)果與分析

2.1 NDVI變化特征

2001—2018年鹽池縣年均NDVI為0.288 0，其中最低的2005 年為0.213 0，最高的2018 年為0.388 7。年均NDVI整體較低，體現(xiàn)了鹽池縣的氣候植被特點(diǎn)，鹽池地處半干旱地區(qū)，植被類(lèi)型以荒漠草原為主，植被覆蓋度整體偏低、生產(chǎn)力偏弱。但近18 a的NDVI變化呈顯著性上升趨勢(shì)，年增長(zhǎng)幅度為0.006 0／a（見(jiàn)圖1），盡管在一些年份出現(xiàn)波動(dòng)，但整體上升趨勢(shì)特征很顯著，對(duì)比歷史同期的極端氣候情況，可以發(fā)現(xiàn)波動(dòng)低谷與寧夏經(jīng)歷的極端干旱事件［23］有關(guān)。從近18 a鹽池縣年內(nèi)逐月NDVI的變化來(lái)看，年內(nèi)NDVI表現(xiàn)出隨植被生長(zhǎng)季變化的單峰特征（圖1）。NDVI在2月達(dá)到最低值，在4月植被進(jìn)入生長(zhǎng)季后，NDVI表現(xiàn)出明顯上升態(tài)勢(shì)，在8月生長(zhǎng)季達(dá)到最旺盛時(shí)，NDVI也達(dá)到最高值0.27。之后，隨著秋冬季的來(lái)臨，植被開(kāi)始逐漸衰落，NDVI開(kāi)始下降。NDVI的這種變化特征與鹽池地區(qū)的主要植物生長(zhǎng)節(jié)律一致。

圖1 2001－2018年鹽池縣NDVI的年際和平均年內(nèi)變化特征

從2001—2018的NDVI均值空間分布來(lái)看（圖2），鹽池東南部大水坑鎮(zhèn)—麻黃山鄉(xiāng)一帶和東北部花馬池鎮(zhèn)的NDVI值相對(duì)較高。大水坑—麻黃山鄉(xiāng)一帶為黃土丘陵區(qū)，小氣候相對(duì)濕潤(rùn)，植被本底較好；東北部花馬池鎮(zhèn)發(fā)展有較大面積的灌溉農(nóng)業(yè)，故植被相對(duì)豐茂。而鹽池西部，特別是西北部為大面積的荒漠草原，其N(xiāo)DVI值偏低，只有一些以農(nóng)業(yè)灌溉墾殖區(qū)和生態(tài)治理重點(diǎn)區(qū)為中心的斑塊狀區(qū)域NDVI稍高。從NDVI的空間變化趨勢(shì)來(lái)看，呈上升趨勢(shì)的區(qū)域面積占鹽池縣域的98.55%，其中65.34%的區(qū)域達(dá)到了顯著性上升（p＜0.05），42.07%的區(qū)域達(dá)到了極顯著上升（p＜0.01）。由此可見(jiàn)，近些年鹽池縣宏觀的植被蓋度、密度增長(zhǎng)明顯，生態(tài)治理工程在植被恢復(fù)方面取得了顯著的成效。

圖2 2001－2018年鹽池縣NDVI均值和變化趨勢(shì)

2.2 ET變化特征

2001—2018年鹽池縣年均ET 為266.73 mm，其最小值出現(xiàn)在2001年，為204.31 mm，最大值出現(xiàn)在2016年，為318.77 mm（見(jiàn)圖3）。大多數(shù)年份ET低于同期鹽池縣的降水量，只有在2005，2006，2010和2013等個(gè)別年份，生態(tài)系統(tǒng)ET高于同年降水量，可見(jiàn)鹽池荒漠草原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)ET 的水分來(lái)源主要為降水向土壤的補(bǔ)給，當(dāng)在個(gè)別干旱年份，生態(tài)系統(tǒng)過(guò)多的需水會(huì)損耗到深層土壤水及淺層地下水。ET 年際間也呈波動(dòng)增強(qiáng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度為6.27 mm／a，增強(qiáng)趨勢(shì)達(dá)到了極顯著。鹽池荒漠草原的月均ET 為20.44 mm，低于月均降水量5.73 mm。年內(nèi)ET 從年初開(kāi)始逐漸降低，在5月達(dá)到最低值12.78 mm 后，隨著夏季降水的增加、太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)和植被快速生長(zhǎng)期的到來(lái)，ET開(kāi)始上升，在8月達(dá)到24.81 mm 的頂峰，之后，隨著雨季和植物生長(zhǎng)季的結(jié)束，ET 開(kāi)始下降（圖3）。由于ET 由土壤蒸發(fā)和植被蒸騰共同構(gòu)成，其年內(nèi)變化雖然在一定程度上受自然降水的影響，但荒漠草原的沙質(zhì)土壤—植被系統(tǒng)對(duì)降水轉(zhuǎn)化為ET 有一定的滯后作用，故ET 在全年的波動(dòng)沒(méi)有降水波動(dòng)大。

圖3 2001－2018年鹽池縣ET的年際和年內(nèi)變化特征

從ET 的空間分布情況來(lái)看，表現(xiàn)出由西北向東南逐漸增高的特征（見(jiàn)圖4）。ET 的這種空間分布與地理、氣候特征有關(guān)，鹽池縣從西北向東南由風(fēng)沙區(qū)的荒漠草原向黃土區(qū)的典型草原過(guò)渡，降水量也由北向南逐漸增加。

除了ET 在空間上隨地理、氣候變化的規(guī)律性特征外，鹽池縣在惠安堡鎮(zhèn)—馮記溝鄉(xiāng)—王樂(lè)井鄉(xiāng)—花馬池鎮(zhèn)一線還分布著一些ET 高于周邊狀態(tài)的斑塊狀區(qū)域，這些斑塊狀高ET 區(qū)為20世紀(jì)90年代建成的揚(yáng)黃灌區(qū)和庫(kù)井灌區(qū)，由灌溉農(nóng)業(yè)導(dǎo)致的高蒸發(fā)和高蒸騰引起斑塊狀高ET。ET 的年際間變化斜率顯示，全縣ET 在2001—2018年間均呈上升趨勢(shì)，進(jìn)一步利用F 檢驗(yàn)（p＜0.01）得出，鹽池縣的ET 上升趨勢(shì)達(dá)到了極顯著。通過(guò)對(duì)比ET 均值和變化趨勢(shì)圖得出，ET 平均值越高的區(qū)域，其近18 a的變化斜率也越高。

圖4 2001－2018年鹽池縣ET均值和變化趨勢(shì)

2.3 人工植被重建對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)蒸散的影響

已有研究表明，封育禁牧、灌區(qū)開(kāi)發(fā)、退耕還林等人類(lèi)活動(dòng)促使鹽池NDVI的顯著增加［8］，故鹽池縣NDVI的變化一定程度上代表了人工植被重建的強(qiáng)弱。為定量探討荒漠草原人工植被重建對(duì)生態(tài)系統(tǒng)蒸散的影響，利用Pearson相關(guān)分析法研究了近18 a ET 與NDVI間的相關(guān)性。結(jié)果表明，近18 a鹽池荒漠草原ET 與NDVI存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（R＝0.82，p＜0.01），即在植被生長(zhǎng)茂盛的年份，其生態(tài)系統(tǒng)的蒸散也更強(qiáng)（見(jiàn)圖5）。

由于年NDVI是由最大值合成算法獲得，其代表的是一年中植被生長(zhǎng)最好的狀態(tài)，但不能說(shuō)明植被生長(zhǎng)全過(guò)程中ET 與NDVI的關(guān)系。為此，本研究累加了鹽池荒漠草原主要植物的生長(zhǎng)季（4—9月）的ET，并分析其與生長(zhǎng)季平均NDVI的關(guān)系。結(jié)果顯示，植被生長(zhǎng)季的ET 與NDVI存在更強(qiáng)的相關(guān)性（R＝0.89，p＜0.01），即荒漠草原植被生長(zhǎng)過(guò)程中，NDVI越高的年份，植被生長(zhǎng)越豐茂，生態(tài)系統(tǒng)蒸散也越強(qiáng)（圖5）。此外，從2001—2018年間生長(zhǎng)季（4—9 月）和非生長(zhǎng)季（10月至次年3月）的逐月ET 與NDVI關(guān)系來(lái)看，在生長(zhǎng)季二者存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（R＝0.82，p＜0.01），即隨著植物生長(zhǎng)越茂盛，NDVI越高，ET 也越高，這與前文NDVI和ET 的特征一致，如在8月NDVI達(dá)到年內(nèi)最大，ET 也升到年內(nèi)最高。而在非生長(zhǎng)季二者不存在相關(guān)關(guān)系，即非生長(zhǎng)季生態(tài)系統(tǒng)ET 主要來(lái)自于蒸發(fā)，與植被生理生態(tài)活動(dòng)的關(guān)系不大（圖5）。

此外，從NDVI和ET 的像元相關(guān)性分析來(lái)看（圖6），NDVI越高的像元，其ET 值也越高，在鹽池縣全境31 490 個(gè)像元中，二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.63（p＜0.001）。這一結(jié)果說(shuō)明，在不同覆蓋度（不同NDVI）下生態(tài)系統(tǒng)的ET 存在差異，高覆蓋度的植被類(lèi)型其蒸散更強(qiáng)，如灌溉農(nóng)業(yè)、森林和高蓋度草原。從NDVI變化斜率和ET 變化斜率的相關(guān)性分析也可以看出，NDVI在近18 a上升越快的像元，其ET也增強(qiáng)的越快。由此可初步判斷，鹽池荒漠草原植被蓋度的增加和植被結(jié)構(gòu)的變化，在一定程度上驅(qū)動(dòng)了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)蒸散的增強(qiáng)。

圖5 2001－2018年鹽池縣NDVI與ET間的相關(guān)性

圖6 2001－2018年鹽池縣像元尺度NDVI與ET及二者變化斜率的相關(guān)性

進(jìn)一步對(duì)年均的NDVI采用自然斷點(diǎn)法分級(jí)，并使用ArcGIS 軟件中的分區(qū)統(tǒng)計(jì)工具，結(jié)合2001—2018年蒸散變化斜率的數(shù)據(jù)，分析不同NDVI范圍內(nèi)ET 的變化情況。結(jié)果表明，在NDVI最高值區(qū)（0.46～0.72），ET 的變化斜率也最大，達(dá)到了10.46 mm／a；在NDVI的最低值區(qū)（0.06～0.24），ET 的變化斜率也最小，只有5.58 mm／a，這一結(jié)果再次證實(shí)，高植被覆蓋區(qū)其近18 a的生態(tài)系統(tǒng)蒸散增強(qiáng)越快（見(jiàn)表1），即在荒漠草原區(qū)域高密度、高蓋度的植被結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生更大的生態(tài)系統(tǒng)蒸散，消耗更多的水資源。

同時(shí)，統(tǒng)計(jì)了不同NDVI變化趨勢(shì)下的ET 變化斜率。結(jié)果表明，盡管鹽池所有區(qū)域的ET 在近18 a均在增強(qiáng)，但不同NDVI變化趨勢(shì)下的ET 變化斜率存在差異。全縣僅有0.078%的區(qū)域其植被在退化，NDVI呈顯著下降趨勢(shì)，而這些區(qū)域的ET 仍然呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，但增強(qiáng)速度在所有類(lèi)型中最慢。在植被蓋度、密度增加，NDVI 呈顯著上升的區(qū)域（占全縣65.34%），其ET 增強(qiáng)速度快。在NDVI為極顯著上升的區(qū)域ET 增強(qiáng)速度最快，達(dá)到了6.72 mm／a（表2）。鹽池縣通過(guò)在荒漠草原實(shí)施系列生態(tài)治理工程，促使縣域內(nèi)植被蓋度、密度明顯增強(qiáng)，這也加劇了其生態(tài)系統(tǒng)的蒸散耗水，在干旱半干旱地區(qū)降水量有限的情況下，快速大量的生態(tài)系統(tǒng)水分蒸散增加和耗水量加大，無(wú)疑對(duì)這一脆弱生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來(lái)了壓力，一些深根灌木會(huì)不斷的消耗深層土壤水分，進(jìn)而導(dǎo)致水分供需平衡失衡。雖然鹽池降水量在2001—2018年也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但蒸散的增強(qiáng)速率明顯大于降水增加速率，長(zhǎng)期可能會(huì)導(dǎo)致人工重建植被生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。

表1 2001－2018年鹽池縣不同NDVI值域范圍的ET變化斜率

表2 2001－2018年鹽池縣不同NDVI變化趨勢(shì)下的ET變化斜率

3 討論

鹽池縣NDVI的上升，整體植被的好轉(zhuǎn)與人工植被重建實(shí)施的系列生態(tài)治理工程有關(guān)。鹽池縣沙漠化土地曾占縣域面積的52%，1961—1990年間，北部的沙漠化面積還擴(kuò)大了12.5%，引起了當(dāng)?shù)卣母叨戎匾?。鹽池縣天然草原面積占全縣總面積的65.12%，由于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和人類(lèi)活動(dòng)的壓力，2000年后草原出現(xiàn)了生態(tài)赤字，2002年底，鹽池縣開(kāi)始實(shí)施禁牧封育政策［24］。同期鹽池縣還實(shí)施了退耕還林、三北防護(hù)林、天然林保護(hù)等重點(diǎn)生態(tài)建設(shè)工程，這些項(xiàng)目覆蓋境內(nèi)73%荒漠化面積，中強(qiáng)度沙化土地基本得到治理，實(shí)現(xiàn)了“人進(jìn)沙退”，也在荒漠草原上建設(shè)和撫育起大面積的人工灌木林［3］。截止2017年，全縣超過(guò)1.33×105hm2沙化土地得到有效治理，20 hm2以上的明沙丘基本消除，林木覆蓋度、植被覆蓋率分別提高到31%和68%［25］。

ET 在連接陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳水循環(huán)和能量平衡中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也受到植被和環(huán)境的動(dòng)態(tài)影響［26］。吳榮軍等［16］利用遙感—過(guò)程耦合模型對(duì)淮河流域ET 模擬研究，并對(duì)其時(shí)空變化特征、不同覆被類(lèi)型下的區(qū)域?qū)嶋H蒸散特征及其主要影響因子進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明該區(qū)域內(nèi)農(nóng)田由于灌溉條件好，土壤水分供應(yīng)相對(duì)充足的原因使得其蒸散貢獻(xiàn)量最大，這很好地解釋了鹽池縣ET 的空間分布中出現(xiàn)的農(nóng)田斑塊高值區(qū)的現(xiàn)象。萬(wàn)紅蓮等［14］在探究近40 a來(lái)干旱時(shí)空變化格局及其對(duì)植被覆蓋的響應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)干旱發(fā)生最嚴(yán)重的是春季，這與本研究中蒸散的年內(nèi)變化在春季時(shí)達(dá)到最低的結(jié)果一致。植物在春季開(kāi)始生長(zhǎng)而又沒(méi)有充足的水分，因此，這是一年中生態(tài)系統(tǒng)供水最為匱乏的時(shí)期。劉可等［17］研究了寧夏草地2000—2014年的蒸散時(shí)空分布格局與演變規(guī)律，其研究結(jié)果表明鹽池縣所在區(qū)域的蒸散變化趨勢(shì)小于與本文中得到結(jié)果，這可能是因?yàn)閮烧哐芯康臅r(shí)間序列長(zhǎng)度不同，鹽池縣在2015—2018 年間降雨量與蒸散量顯著增加，蒸散增加的趨勢(shì)上漲。

大量的人工植被的種植，使得植被覆蓋度增加，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)水文過(guò)程產(chǎn)生了重要的影響［27-28］。Zhang等［26］探究了1982—2013年全球植被綠化以及氣候變化對(duì)蒸散的影響，結(jié)果表明蒸散呈明顯的上升趨勢(shì)，并且與NDVI高度相關(guān)（R＝0.91，p＜0.01），這與本文得到的結(jié)論一致。鹽池縣面積小空間異質(zhì)性低，加之其所在的半干旱區(qū)特有氣候條件，在大量的造林工程實(shí)施后也在一定程度上加速了研究區(qū)域的蒸散。王雅舒等［29］分析了退耕還林還草工程對(duì)黃土高原退耕區(qū)ET 的影響，結(jié)果表明ET 的增加主要?dú)w因于植被增多，并且指出在退耕階段植被蒸騰與土壤蒸發(fā)相比對(duì)ET 的貢獻(xiàn)率更大，也反應(yīng)了植物生長(zhǎng)對(duì)ET 的增加有很大的影響。隨著植被蓋度增加，土壤蒸發(fā)占比減?。?9］，如果未來(lái)土壤水分出現(xiàn)持續(xù)減少，可能會(huì)使植被的生長(zhǎng)受到限制，從而影響到生態(tài)恢復(fù)的效果。由于在降雨量低于500 mm 的區(qū)域可以忽略地表徑流的產(chǎn)生［30］，因此在鹽池荒漠草原降雨是水分的來(lái)源，ET 是水分耗散的主要途徑。本研究分析了蒸散與降水的數(shù)據(jù)，雖然自2001年以來(lái)年降水量高于年蒸散量，但蒸散的增加趨勢(shì)明顯強(qiáng)于降水的增加趨勢(shì)，這種情況持續(xù)下去可能會(huì)打破鹽池荒漠草原的水分供需平衡關(guān)系，從而影響到荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。已有研究表明，氣候變化也會(huì)加劇水文循環(huán)從而影響ET［31］，尤其在水分限制的區(qū)域，溫度與降水會(huì)影響ET 的年際變化［32］，由于全呈變暖趨勢(shì)，影響地表蒸發(fā)，進(jìn)而使蒸散增加［33］。本研究中部分植被退化的區(qū)域，蒸散仍呈現(xiàn)上升趨勢(shì)可能是由于氣候變暖所致。由于蒸散的復(fù)雜性，降水與溫度造成的影響還需要進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié)論

利用2001—2018年MODIS的NDVI與ET 時(shí)間序列的影像產(chǎn)品，定量的研究了植被和蒸散的時(shí)空變化規(guī)律，探究了鹽池荒漠草原人工植被重建對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)蒸散的影響，得到以下結(jié)論：

（1）鹽池整體植被覆蓋較低，但近十幾年在持續(xù)增強(qiáng)，人工植被重建取得了顯著的成效。2001—2018年鹽池縣年均NDVI介于0.213 0～0.388 7，年際間呈上升趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度為0.006／a，全縣98.55%的區(qū)域NDVI在上升。

（2）區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)蒸散較弱，但近十幾年也表現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢(shì)。2001—2018鹽池縣年均ET 為266.73 mm，年際間呈波動(dòng)增強(qiáng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度為6.27 mm／a（p＜0.01），空間上表現(xiàn)為由西北向西南逐漸增高的特征。

（3）區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)蒸散的增強(qiáng)與人工植被重建活動(dòng)有關(guān)。年際間，ET 與NDVI呈顯著正相關(guān)，植被生長(zhǎng)越茂盛的年份，生態(tài)系統(tǒng)蒸散越強(qiáng)；年內(nèi)ET與NDVI在生長(zhǎng)季呈顯著正相關(guān)，而在非生長(zhǎng)季不相關(guān)。

綜上所述，荒漠草原人工植被重建提高了區(qū)域植被覆蓋，也增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)蒸散，增加了生態(tài)系統(tǒng)水分消耗。在水資源有限的半干旱地區(qū)，人工植被重建過(guò)程可能會(huì)影響到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。今后，應(yīng)以生態(tài)水文學(xué)理論為基礎(chǔ)，制定適合干旱半干旱區(qū)水文循環(huán)過(guò)程的生態(tài)重建政策。