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坝上高原及华北北部山地位于农牧交错带重要区域,生态环境脆弱,水土流失严重。地区自1999年开始实施生态治理,生态系统得到一定改善,但地区森林植被退化、草地减少等威胁因素仍然显著。因此选取植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)、植被覆盖度(Fraction Vegetation Cover,FVC)、叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)三个因子,对地区森林植被变化进行分析,探究与气候要素的相关性,评估地区主要生态功能变化,为生态环境恢复和资源管理优化提供科学依据。采用CASA模型、一元线性回归、Hurst指数、偏相关分析等方法分析各因子2000-2018年时空分布特征及对气候变化的响应,并通过In VEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型评估主要生态功能变化,所取得主要结论如下:(1)1990-2018年平均降水为462.28mm,总体呈波动下降的趋势,变化速率为10.8mm/10yr;年平均温度为8.97℃,总体呈波动上升趋势,上升速率为0.16℃/10yr;平均风速为2.38m/s,总体呈波动下降的趋势,下降速率为0.01m/s。(2)FVC年际年平均值为57.65%,以0.89%/yr的速率呈波动上升;FVC年内分布不均,7月份达到最大值为57.52%,夏季增长最快;空间分布为由西向东逐步增加,年际增加速率为0.01/yr,呈增加趋势的面积为38.79%,减小趋势的面积为23.03%;FVC变异系数为0.32,年际变化较小;未来FVC持续增加面积占24.70%;与降水和温度的偏相关系数为0.21、-0.10,呈正相关区域面积分别占92.07%、32.84%,降水、温度和风速复相关系数解释50%的FVC变化;人类活动为促进作用的面积占62.19%,残差值变化趋势为0.004,说明人类活动有利于森林植被增加。(3)LAI年际平均值为2.63,年内7、8月份LAI值最大,占年内LAI的44.12%,夏季增长最快;LAI空间分布为由西向东逐步增加,平均增加速率为0.06/yr,呈减小趋势面积占8.59%,呈增加趋势面积占56.63%;LAI变异系数平均值为0.59,年际变化较大;未来LAI持续增加面积占39.32%;与降水和温度的偏相关系数为0.38、0.08,呈正相关区域面积占94.83%、66.12%,降水、温度和风速复相关系数解释58%LAI变化。(4)通过对CASA模型模拟结果和MODIS数据对比发现,模型模拟NPP数据结果较好,具有可靠性;NPP年平均值为367.99 g C/m~2·yr,以10.74 g C/m~2·yr的速率呈波动上升;年内NPP分布不均,5-9月占全年NPP总量的89.91%,年内变化主要以夏季为主。其空间分布为由西往东逐渐增加,年际增加速率为9.04g C/m~2·yr,呈增加趋势的面积占95.98%;年际NPP变异系数的平均值为0.20,年际变化较小;未来NPP持续增加的区域面积占32.14%;与降水和温度偏相关系数分别为0.47、0.11,降水、温度和风速复相关系数解释67%的NPP变化。(5)生境质量指数增加0.04,四年年生境质量指数高和较高的区域面积变化为主,增加14.81%、减小13.36%。四年水源涵养量分别为35.90mm、44.49mm、61.94mm、58.58mm,增加了22.68mm,增加总量为34.06×10~8m~3。平均土壤侵蚀模数为32.15t/hm~2、22.91 t/hm~2、22.58 t/hm~2、26.11 t/hm~2,土壤侵蚀量分别为4.96×10~8t、3.53×10~8t、3.48×10~8t、4.03×10~8t,土壤侵蚀量减少了18.75%。土壤保持量为4.18×10~8t、7.16×10~8t、10.09×10~8t、13.50×10~8t,土壤保持量增加了9.32×10~8t,单位平均土壤保持量为56.60t/hm~2。