核心观点
近几十年来，我国北方干旱半干旱区植被正发生着显著变化。这种变化是气温、降水和人类活动多因素综合影响的结果。总体而言，相比于气温而言，该区域内的植被与降水呈正相关的面积更大。此外，在我国干旱半干旱区植被动态变化的归因分析中，大量研究指出，人类活动已成为不可忽略的影响因子之一。
干旱半干旱区是我国生态环境脆弱的地区之一。伴随着气候变化和人类活动影响的加剧，近几十年来，该区域植被正发生着显著变化。
通过分析研究1982—2017年中国干旱半干旱区植被的时空变化特征，结果发现：第一，干旱半干旱区植被覆盖显著改善，仅局部地区有所退化，且植被改善在夏季最为明显；第二，在植被变化中，长期趋势变化和年际变化的影响因子不同，前者受气候变暖影响，而后者则主要与降水的波动密切相关；第三，春、夏季气温和夏季降水对干旱半干旱区植被生长的同季节影响显著，而在新疆北部和内蒙古中部地区，植被对气候因子有季节尺度的滞后响应；第四，植被变化受到人类活动和气候变化的共同作用，不同地区植被变化的主导因子不同；第五，在植被改善地区，气候因子的贡献率约为59%，人类活动的贡献率约为41%，而植被退化地区，气候因子的贡献率约为-51%，人类活动贡献率约为-49%。
植被改善之于干旱半干旱地区生态变化关系密切
近几十年来，我国北方干旱半干旱区植被已发生了显著变化。这种变化是气温、降水和人类活动多因素综合影响的结果。
植被是陆地生态系统的重要组成部分，是土壤和大气之间能量和水分交换的桥梁，控制着地球多圈层间的物质循环和能量输送过程。地球上种类丰富的植被不仅能美化环境、提供人类生产生活的必需品，更有不可替代的生态调节功能。例如，植被的物理及生物生理特性会对局地气候起到调节作用。
另外，植被显著的固碳能力能起到减缓气候变化的作用。在气候变化背景下，全球及区域植被覆盖范围的扩大与缩小、物候变化、陆地生态系统碳循环等问题都备受关注。其中，基于遥感资料分析植被的动态变化已成为全球变化领域的重要研究方向。
常见的表征植被变化的数据源有归一化植被指数（Nor? mal ized Dif f erence Vegetation Index，NDVI）、叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）、增强型植被指数（Enhanced Vege? tation Index，EVI）、净初级生产力（Net Pr imar y Pr oduc? tion，NPP）等。
20世纪80年代以来，全球植被指数显著增加，植被活动有明显“增强”现象，北半球的植被改善尤为明显。欧亚大陆温带和寒带地区的NDVI虽然在1997年出现了下降趋势，但是1982—2006年的长期趋势仍呈现明显增加。与此同时，中国植被覆盖总体也呈现上升趋势，其中春季LAI增速最快，且20世纪90年代后期以来，我国植被覆盖显著改善的区域大幅增加，这种变化在近年来更为剧烈。
我国干旱半干旱区地处欧亚大陆腹地，地形地貌复杂，生态环境脆弱，降水量少，是受全球气候变化影响较大的地区。与青藏高原、西南喀斯特地区等气候敏感区相类似，我国西部及北部地区植被自20世纪80年代以来整体呈现增加趋势。针对西北六省区的植被研究显示，黄土高原地区85%以上区域植被呈现增加趋势，显著增加地区主要位于陕西北部、山西等退耕还林核心区。
然而，植被变化与区域和时段的选择有很大关系，不同时空尺度的研究所得到的结论往往会有所不同，甚至相反。有研究表明，随着研究时段的延长，植被趋势发生转变的频率明显增加。此外，20世纪90年代以后，我国西北部分地区植被有增长停滞或是退化的现象。总体来说，自20世纪80年代以来，我国北方干旱半干旱区植被整体以增长趋势为主，但在时间上存在波动变化，在空间上亦具有异质性。
气候变化和人类活动扰动是植被变化的重要影响因素
对1998—2011年中国北方地区植被变化的归因分析发现，气候变化和人类活动影响的相对作用分别约为30%和70%，且在植被增加地区二者贡献率分别为14.85%和85.15%。
对丝绸之路经济带的研究表明，约有65%的研究区域植被增加主要受到人类活动的影响，且人类活动贡献率大于75%。在塔里木河流域，人类活动所主导的植被改善面积比例超过70%，而在北方农牧交错带，年降水量的增加等气候变化驱动了该区域生态环境的变化。
可以认为，尽管目前很多学者对中国各区域植被变化开展了相关的归因研究，但有关植被变化的主要驱动力究竟是气候还是人类活动还存在很多争议，尤其是两者在植被变化过程中的相对作用。
近几十年来，我国北方干旱半干旱区植被状况是否出现明显好转，以及这种“转好”与近些年来该地区气候变化和人类活动之间的关系怎样，至今还没有明确结论。
鉴于以上问题，通过分析我国干旱半干旱区近30余年来植被覆盖时空变化及其与气候要素在年、季节尺度的相关性，并进一步分离气候变化和人类活动对植被变化的贡献，有助于深入了解我国干旱半干旱区植被变化的事实及成因。
我国北方干旱半干旱区地形地貌多样，植被空间分布的差异性很大。新疆地区有着“三山夹两盆”的地形特征，植被多分布在山区和盆地周围的绿洲上。内蒙古高原地势西高东低，植被呈由西向东地带性递增，由荒漠逐渐过渡为荒漠草原、草甸草原和典型草原。
在全球变暖的背景下，1982—2017年，中国干旱半干旱区气温呈显著上升趋势，植被与降水呈正相关的面积占植被覆盖总面积约93%，其中显著正相关的面积占约45%。二者均增加的地区占比约28%，分布在新疆北部伊犁河谷、塔城盆地、鄂尔多斯高原以及宁夏中部等地区。二者均减少的地区占比约17%，主要分布在内蒙古呼伦贝尔、锡林郭勒草原区。
可见，当地草原植被对降水的减少具有高度敏感性。在黄土高原北部、河套平原、新疆绿洲地区等农业较为发达的地区，农业生产强烈依赖于灌溉，植被生长状况与降水的正相关性并不显著。
总体来看，相比于气温，植被与降水呈正相关的面积更大。在我国北方干旱半干旱区，水分是植被生长的制约因子，而气温的影响更为复杂。在水分较为充足的地区（如降水显著增加或有人工灌溉的地区），气温的升高可以加快植被光合作用、延长生长季，从而促进植被生长。而在水分匮乏的地区，气温的升高会使得空气湿度降低、土壤干旱加剧，不利于植被生长。在降水较少的年份，极端高温频发会显著降低植物生产力，甚至使生态系统由碳汇转变为碳源。
可以断定，气温对我国北方干旱半干旱区植被的影响主要体现在长期趋势变化上，而降水则与植被的年际变化更加密切相关。
在我国干旱半干旱区植被动态变化的归因分析中，大量研究指出人类活动已成为不可忽略的影响因子之一。我们发现，在植被显著变好的区域中预测值气候变化和残差值（人类活动）的斜率均为正值，表示两者对植被生长均起到促进作用，而在植被显著变差的区域内二者斜率均为负值，即对植被生长均表现出不利影响。
在植被显著变好的地区中，人类活动对植被恢复贡献率的区域平均值约为41%，气候变化贡献率约为59%。新疆大部分地区人类活动贡献率在40%—60%之间，喀什地区偏低为20%—40%，鄂尔多斯高原地区在20%—50%之间。在内蒙古呼伦贝尔草原等地，人类活动和气候变化均抑制了植被生长，二者的贡献率分别为-49%和-51%。
（马柱国，中国科学院大气物理研究所研究员；杨庆，中国科学院大气物理研究所副研究员；李卓忆，中国科学院大气物理研究所博士研究生）
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