基于Copula的京津冀平原作物水分利用效率驱动因子分析

作者：龙学智; 刘苏峡^*; 莫兴国; 陈学娟

来源：中国生态农业学报（中英文）, 2019, 27(12): 1833-1845.

DOI：10.13930/j.cnki.cjea.190340

• 京津冀平原
• 作物水分利用效率
• 驱动因子
• Copula函数
• VIP模型
• 作物净初级生产力(NPP)

农业是京津冀地区最主要的用水部门,提高农业用水效率有助于缓解京津冀水资源压力,实现可持续发展。基于VIP模型模拟的1980—2013年京津冀平原作物水分利用效率(WUE)、作物净初级生产力(NPP)、作物实际蒸散发(ETa),结合同期年平均气温(Tmean)、年降水量(Pre)和年日照时数(Sun),应用Copula函数理论分别建立WUE与NPP、ETa、Tmean、Pre、Sun的5组联合概率分布函数,计算各驱动因子在低、中、高取值条件下WUE大于任一特定取值的可能性(定义为WUE条件概率),探索WUE的驱动关系。结果表明:1)驱动因子NPP、ETa、Sun取值越大, WUE大于任一特定取值的可能性越大;而驱动因子Tmean和Pre取值越小, WUE大于任一特定取值的可能性越大。2)若以各驱动因子分别在高、低取值条件下的WUE条件概率的差值来反映WUE对各驱动因子大小的敏感程度,WUE对NPP的大小最为敏感,而后依次是Sun、ETa、Pre、Tmean。3)对比不同驱动因子相同取值条件下的WUE条件概率,较低的NPP会明显抑制WUE的大小,提高NPP对WUE的提升有明显的保障作用。综上所述,作物WUE同时受光合作用和蒸腾作用两个生理过程控制,较难确定光合和蒸腾对WUE的驱动关系; WUE与驱动因子的联合概率分布和条件概率分析指出,在京津冀平原可以采用在控制耗水的条件下提高NPP的策略,该策略可能比在控制产量的条件下减少耗水的策略更有效。

• 单位
  中国科学院地理科学与资源研究所; 中国科学院大学