在我国的西北地区，降水稀少，气候干旱，地表以草原和沙漠为主。植被建设是干旱区土壤侵蚀防控和退化生态系统修复的有效途径，因此，确定适宜植被盖度是维持干旱区植被生长与水分消耗之间平衡的关键。基于此种目的，yl23455永利官网的张中典博士基于观测资料，展开了对“西北干旱区主要乔灌树种适宜植被盖度及空间分布”的研究。

在1961-2020年模拟期间，研究者发现刺槐、樟子松、柠条和沙棘等植物的年均ETa变化平均值分别为508.9、291.3、300.8和386.9mm(表1)，从东南向西北降低逐渐降低。且各物种年均ETa与MAP的相关系数明显高于与其他环境因子的相关性(图2)，表明MAP是ETa空间分布的重要驱动因子。

表1西北干旱区不同水文地貌区四种植物年均蒸散量(ETa)、净初级生产力(NPP)和最大叶面积指数(LAImax)

图1西北干旱区不同水文地貌区四种植物年均蒸散量(ETa)的空间分布

图2四种植物年均蒸散量(ETa)、净初级生产力(NPP)和最大叶面积指数(LAImax)与环境因子的相关关系

其次，模拟结果还反映了降水资源所支持的最大植被生产力。在风沙区，樟子松和柠条年均ETa仅与MAP显著相关。对于黄土丘陵沟壑区刺槐和整个西北干旱区沙棘，年均ETa与MAP、MAT、黏粒和粉粒含量均呈显著正相关关系，而与海拔和砂粒含量呈显著负相关关系(图2)。

与此同时，研究者发现四种植物年均NPP的空间分布如图4所示，1961-2020年模拟期间，刺槐、樟子松、柠条和沙棘年均NPP变化平均值分别为443.6、255.1、114.2和156.4gCm⁻²a⁻¹(表1)。而通过相关分析和逐步回归结果表明，不同物种NPP对环境因子的响应不同(图2)。对于刺槐和樟子松，气候因子(如MAP和MAT)是NPP空间分布的主要驱动因子，而除了MAP和MAT外，土壤质地(如粉粒含量)对柠条NPP的空间分布也具有重要作用。沙棘NPP的空间分布受地形、气候和土壤因子共同驱动。

图3西北干旱区不同水文地貌区四种植物年均净初级生产力(NPP)的空间分布

除此之外，研究者还分析了四种植物的年均LAImax，发现对于黄土丘陵沟壑区、风沙区和荒漠区的乔、灌林覆盖地区，实际LAImax值高于年均LAImax+3sd的地区植被可能超载，存在过度种植。由于降水不足，这些地区的恢复植被可能无法得到当地水资源的可持续支持。而实际LAImax值低于年均LAImax-3sd的地区，还有进一步开展植被建设的潜力。剩余地区则处于水分消耗和供给的平衡状态。

图4西北干旱区乔、灌林地最大叶面积指数(LAImax)遥感观测值(a)、模型模拟值(b)以及二者之差(c)的空间分布

最后，研究者得出结论，总体上，ETa、NPP和LAImax模拟值沿研究区降水梯度自东南向西北递减。根据模拟确定的适宜植被盖度与遥感观测的实际植被盖度对比，发现西北干旱区有近51%的乔、灌林地处于植被超载状态，尤其在黄土丘陵沟壑区和荒漠区较为严重。在本次研究中，研究者对西北干旱区植被超载状况进行了初步评估，未来则需要进一步改进模型结构以考虑更多的时空因子，并结合精准的物种识别技术，从而有助于更准确地判定植被超载区域。在植被超载地区，应谨慎开展进一步的植被建设，并采取疏伐等措施对过度种植生态系统进行科学管理，以维持干旱区可持续的生态水文环境。

相关研究以“西北干旱区主要乔灌树种适宜植被盖度及空间分布”为题，发表到《中国科学》杂志社，yl23455永利官网张中典为文章的第一作者，中国科学院贾小旭为文章的通讯作者。

论文信息：张中典，贾小旭，祝萍，黄明斌，任利东，邵明安，《中国科学》杂志社，doi: 10.1360/N072023-0203，https://doi.org/10.1360/N072023-0203