气候梯度下干旱对温带植被春季物候的影响机制研究：以内蒙古为例

本研究系统分析了大气干旱（VPD）、浅层土壤干旱（SSMI10）、深层土壤干旱（SSMI40）和综合干旱（PDSI）对内蒙古不同植被类型返青期（SOS）的差异化影响。研究发现随着干旱强度增加，大气、浅层土壤及综合干旱均延迟SOS，而深层土壤干旱在草原区延迟SOS，在林区则促进SOS提前。研究首次揭示了沿气候干旱梯度，不同干旱类型对SOS的滞后效应、相对重要性及相互作用规律，为气候变化背景下植被适应性管理提供理论依据。

　　

Highlight

不同干旱类型沿干旱梯度对SOS的影响

偏相关分析结果显示，SOS与VPD总体呈正相关关系，61%的区域表现出正相关（图2a）。相比之下，SOS与SSMI₁₀和PDSI均呈负相关（分别占64%和69%的区域）（图2b和d）。SSMI₄₀与SOS的相关性正负值大致各半，且呈现明显的空间聚集特征（图2c）。正相关区域主要分布在研究区东部，而负相关区域集中在西部。值得注意的是，在荒漠草原和典型草原区，SSMI₄₀与SOS呈显著负相关，表明深层土壤水分增加会推迟这些区域的返青期。

不同干旱类型对SOS的作用机制

植被物候是响应气候变化的敏感指标，既往研究证实了干旱对植被物候的滞后效应（Liu等，2021；Tian等，2022）。需要特别指出的是，土壤干旱的滞后效应发生时间晚于大气干旱（Lee等，2022），这是因为植被蒸腾作用和水分需求受大气条件直接影响。大气干旱程度加剧会直接作用于植物的叶片和茎干，而土壤水分变化则需要通过根系吸收才能影响地上部分。这种机制差异导致不同植被类型对干旱的响应存在显著区别：深根性森林植被更能利用深层土壤水分，而浅根性草原植被则更依赖浅层土壤水分。

结论

本研究构建了内蒙古地区大气（VPD）、浅层土壤（SSMI₁₀）、深层土壤（SSMI₄₀）和综合（PDSI）四类干旱数据集，系统分析了这些干旱类型对沿气候梯度分布的五种植被SOS影响的滞后时间、重要性、敏感性及相互作用。首先，随着干旱强度增加，大气、浅层土壤和综合干旱均延迟SOS，而深层土壤干旱在草原区延迟SOS，在林区则使其提前。其次，随着气候干旱程度加剧，大气和浅层土壤干旱对SOS的滞后效应增强，而深层土壤干旱的影响呈现减弱趋势。综合干旱的滞后效应在森林区强于草原区。在所有干旱类型中，大气干旱对SOS的影响最为显著。值得注意的是，土壤干旱在森林区的影响强于草原区，而综合干旱的影响则呈现相反规律。此外，不同干旱类型沿气候干旱梯度对SOS的影响表现出明显的敏感性差异。更重要的是，我们观察到不同干旱类型在对SOS的影响中存在显著的交互作用。