黄河流域水碳变量的时空变化特征及其影响因素

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开展陆地生态系统水碳变量变化特征及其影响因素研究对深入理解生态系统水碳循环具有重要意义。采用时空分析、空间关联交互探测器（IDSA）模型等方法，基于MODIS、ERA5-Land、土地覆盖类型和植被覆盖数据，剖析黄河流域2001—2020年蒸散发（Evapotranspiration，ET）、总初级生产力（Gross Primary Productivity，GPP）、水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）3个水碳变量时空变化及影响因子。结果表明：（1）时间上，2001—2020年黄河流域GPP和ET显著增加，多年均值分别为462.95 g C m?2、349.34 mm，增加速率因土地覆盖类型而异，WUE呈不显著减少趋势，多年均值为1.36 g C mm?1 m?2。（2）空间上，GPP和WUE总体呈现由东向西递减的变化特征，GPP高值区（>805.18 g C m?2）占9.90%，低值区（<330.55 g C m?2）占35.87%；WUE 高值区（>1.76 g C mm?1 m?2）占21.90%，低值区（<0.79 g C mm?1 m?2）占11.48%。ET呈现南多北少阶梯递减的变化特征，高值区（>461.71 mm）主要在黄河源区和中游下段，低值区（<243.70 mm）在黄土高原西北部。（3）不同土地利用方式对水碳循环影响突出，森林在ET、GPP和WUE上优势明显，均值分别为441.20 mm、737.90 g C m?2、1.69 g C·mm?1 m?2。（4）全流域尺度和不同土地覆盖类型尺度下植被因子是ET和GPP变化的主要影响因子，气象因子尤其是气温（T）和降水（Prec）是WUE的主要影响因子。影响因子交互作用方面，多个影响因子交互作用对WUE变化的解释力明显增强。多因子交互作用的空间模糊叠加结果显示，对黄河流域上游中下段WUE变化起主导作用是植被因子，对黄河流域中下游WUE变化起主导作用是气象因子。研究结果可为黄河流域生态保护与修复提供支撑。