石羊河流域水分利用效率及其对饱和水汽压差的响应

作者：王大为; 赵成章^*; 方锋; 林婧婧; 李丽丽; 杨永明

来源：生态学报, 2023, 43(08): 3090-3102.

• 水分利用效率
• 植被总初级生产力
• 蒸散发
• 植被类型
• 饱和水汽压差
• 相关性
• 石羊河

水分利用效率(WUE)是叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标，是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键，反映了植被生态系统对立地环境快速调整和资源的变化适应策略。基于卫星遥感和地面观测数据，利用光能利用率模型和蒸散发经验估算模型，模拟石羊河流域2000—2019年植被总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据，估算2000—2019年不同植被类型的WUE空间分布特征，研究GPP/ET/WUE与饱和水汽压差(VPD)的相关性，探讨干旱区不同类型植被对水分利用及胁迫的适应策略。结果表明：(1) 2000—2019年石羊河流域植被WUE、GPP和ET的平均值分别为0.80 gC m-2 mm-1、256.52 gC/m2和302.52 mm,其三者的空间分布特征表现为“南高北低”,即由流域源头至下游逐渐减少的空间分布。(2)近20年内，流域内WUE、GPP和ET的变化率的平均值分别为0.017 gC m-2 mm-1 a-1,6.99 gC m-2 a-1和3.80 mm/a,流域总体呈现波动上升的趋势，但城区和民勤耕地-荒漠交接区呈不同程度的减少趋势。(3)流域内不同类型植被的WUE平均值关系为：森林>农作物>草地>灌丛>荒漠植被>湿地植被，WUE增加速度的平均值关系为：农作物>森林>草地>灌丛>荒漠植被>湿地植被，与GPP基本一致，其中ET在灌丛、荒漠植被、湿地植被地区呈现降低趋势。(4)研究区内GPP/ET/WUE与VPD相关性的空间分布特征与石羊河径流方向具有高度一致性，WUE与VPD相关性分布特征受土地利用以及径流方向影响显著。WUE与VPD呈正相关的区域主要分布在河西走廊绿洲东部和荒漠区东部，呈负相关区域主要分布在祁连山高海拔地区、河西走廊绿洲中部和荒漠区西部。因此，正确揭示内陆河植被GPP/ET/WUE的空间分异以及变化趋势及其对驱动因素VPD的响应，是了解流域尺度中干旱区植被对全球干旱加剧的适应性策略前提，进而为生态保护提供决策服务。

• 单位
  西北师范大学; 兰州区域气候中心; 滇西应用技术大学