黄河上游宁蒙大型灌区生态系统水分利用效率变化及其影响因素

水分利用效率(WUE)是评估生态系统植被固碳量与水消耗关系的关键指标。宁蒙灌区位于黄河上游的西北干旱区,主要依赖黄河水灌溉,研究该灌区WUE变化及其影响因素,对提升水分利用效率具有重要意义。文中利用遥感、气象和植被等多源数据,分析了1989-2018年宁蒙灌区土地覆盖变化,并估算了灌区生态系统三种水分利用效率WUEG(总初级生产力(GPP)/蒸散发(ET))、WUEN(净初级生产力(NPP)/ET)和IWUE(GPP与饱和水汽压差(VPD)的乘积/ET),采用微分方程量化分析等方法,研究了WUE变化特征、差异及其受控因子和影响因素。结果表明:近30年宁蒙灌区荒漠面积减少了75.73%,不透水层面积则增加了239.80%,农田和草地互有转化,但总体上农田面积增加了21.39%而草地面积减少了18.14%;宁蒙灌区WUE的多年均值中较大值出现在灌区中心,灌区边缘WUE多年均值较小;农田和草地WUE在年际尺度上呈增加趋势,空间尺度上也呈显著上升趋势;WUEG受GPP控制区域及WUEN受NPP控制区域远大于两者受ET控制区域,而IWUE受GPP*VPD和ET控制区域面积较为接近;土壤含水量与WUE显著正相关,且WUE对土壤含水量的敏感性最强,温度与WUE显著负相关,VPD与不同类型WUE的相关性在农田和草地上表现不同。