全球环境变化背景下,植被与水资源相互作用增强。探讨植被和水文过程对全球变化响应是当前生态水文研究的热点之一,对于干旱区流域的综合管理与可持续发展有重要意义。黑河流域是我国西北干旱、半干旱地区主要内陆河,地理要素复杂。在气候变化和人类活动的综合影响下,黑河流域上游、中游和下游都不同程度地出现了一系列生态环境问题。本研究以黑河上游为研究区,整合 2001-2012 年 Global LAnd Surface Satellite LAI (GLASS LAI)遥感产品、站点插值气候数据、流域特征变量和植被类型图等信息,运用统计学方法定量分析了五种植被类型叶面积指数(Leaf area index,LAI)与地形因子、气温、降水和人类活动的关系,阐明了上游流域尺度上五类生态系统植被类型的LAI时空变化特征及其主要驱动因素。在此基础上,筛选植被格局的关键影响因子,采用Classification And Regression Tree (CART)静态模型对上游植被类型进行了模拟。研究结果发现:(1)黑河上游生长季均温与海拔分布关系紧密,中东部和北部地势较低的区域温度普遍较高,西部海拔较高区域温度普遍较低;而降水空间分布特征与海拔分布关系并不显著,东部和西部降水较丰沛,中部降水匮乏,越临近上游出水口降水量越低。2001-2012年黑河上游地区生长季均温呈显著增高趋势;降水趋势空间分布地域差异明显,西部主要呈现显著降水上升趋势,而中东部的降水无明显变化趋势。(2)黑河上游山区流域尺度生长季LAI的变化,在2001-2012年空间差异很大,但整体呈上升趋势,这与区域气候暖湿化趋势相关。我们根据M-K趋势分析统计量Z值’>1.28’,’-1.28～1.28’,和’<-1.28’将研究区划分为植被改善区、稳定区和退化区,重点关注五种主要植被类型(高寒草甸、高山稀疏植被、灌丛、高寒草原和针叶林)LAI的年际变化并揭示LAI与气温、降水和海拔的关系。黑河上游12年生长季平均LAI的分布情况呈现出水热共同作用下的明显的垂直异质性,低温限制植被生长,高温促进水分胁迫。在海拔2700m-3900m间最适合植被生长,上游LAI多年平均最大值就在这一范围内。最佳的生长季气候环境为均温4-11°C,降水300-580mm范围内。黑河上游山区流域尺度平均LAI在2001-2012年整体呈上升趋势,其中,针叶林改善幅度最大,高山稀疏植被退化程度最高。而且上游的植被LAI波动很大,尤其是高海拔冰川冻土、高山稀疏植被覆盖区、针叶林区和荒漠区,波动离散程度显著说明在气候变暖背景下冰川雪线退化、林草分界线变化和荒漠生态系统修复对生长季LAI年际变化有很大影响。(3)在植被改善区,生长季LAI受增温影响变化显著;不显著的降水减少趋势对植被生长季LAI的趋势起到了一定的限制作用。在空间上,生长季LAI与气温和降水的关系有明显的地域分布差异。极端气候诸如区域性的严寒和干旱也对植被LAI年际变化趋势有一定影响。气候因子并不是影响所有上游植被类型LAI的时间变化唯一驱动因子。植被改善的主要原因是气候变暖和降水增多,而植被退化的主要原因是过牧。放牧一定程度上使退化区植被的LAI下降,并且掩盖了整个上游气候暖湿化对植被生长的正效应。LAI动态时空变化是由气候变化和人类扰动的共同作用下的结果。(4)基于1:10万植被现状分布图,筛选并确认不同植被类型对应气温、降水、地形、土壤等关键因子的分布阈值,运用CART分类-回归树方法,获取不同植被类型分类准则,构建、优化静态植被模型。结果表明,CART模型在节点数为52时得到最优分类树,其模型验证准确率为63.57%,模拟准确率64.99%,能够较合理模拟潜在植被分布图。其中,受放牧影响小的植被类型,如高山稀疏植被,其分布的模拟准确率较高;受放牧影响大的植被类型,如灌丛、高寒草甸和高寒草原,其模拟准确率较差。因此未来的研究将集中于植被动态变化、气候变化和人类扰动的相互作用的机理研究。