Temporal and spatial variability of water use efficiency of vegetation and its response to precipitation and temperature in Heihe River Basin
刘婵 LIU Chan, 刘冰 Liu Bing, 赵文智 ZHAO Wenzhi, 朱钊岑 ZHU Zhaocen
Abstract
植被水分利用效率（WUE）是衡量植被生态系统碳水耦合关系的重要指标，研究其时空分异特征对区域水资源合理利用及配置有重要意义。基于改进的光能利用率模型CASA，模拟估算了黑河流域2000-2013年植被净初级生产力（NPP），结合ETWatch模型估算的黑河流域2000-2013年蒸散数据ET，进一步估算了黑河流域植被水分利用效率WUE。分析了黑河流域NPP、ET和WUE空间格局和时间变化特征，探讨了WUE变化对降水和气温的相关性。结果表明：1）黑河流域空间上植被NPP在2000-2013年多年平均值为81.05 gC m<sup>-2</sup> a<sup>-1</sup>，ET平均值为133.38 mm，植被WUE平均值为0.448 gC mm<sup>-1</sup> m<sup>-2</sup>。植被NPP、ET与WUE的空间格局基本上类似，均呈现出自上游至下游逐渐减少的分布格局。2）黑河流域2000-2013年间植被平均NPP与平均WUE均呈现显著上升趋势（P<0.05），而ET平均值变化不显著。WUE年际变化斜率与其平均值在空间分布上存在一定的对应关系，空间上植被WUE的高值区同时是其呈增长趋势的主要区域，植被WUE平均值较低的区域其年际变化也趋于稳定。3）不同植被类型的WUE差异较为显著，植被自身受环境影响形成的生理生态参数是其WUE差异的主要原因，不同植被类型WUE平均值关系为：灌丛 > 草地 > 森林 > 农田 > 沼泽 > 荒漠。中游绿洲区栽培植被平均WUE仅为0.90 gC mm<sup>-1</sup> m<sup>-2</sup>，因此应当重视提高其对水资源的利用效率。4）整体上黑河流域植被WUE年际变化主要受降水的影响，植被WUE与降水呈负相关的区域主要分布在中游绿洲灌溉区，表明人为活动干扰会削弱气候因素对植被WUE的影响。