综述:干旱流域生态指标间接累积效应的表征与预测

【字体: 时间:2025年09月22日 来源:Journal of Hydrology 6.3

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  本综述系统分析了2000-2020年中国西北干旱区塔里木河流域(TRB)叶面积指数(LAI)、总初级生产力(GPP)、蒸散(ET)及水分利用效率(WUE)等关键生态指标的时空动态,揭示了生态-水文过程的交互机制。研究发现支流对干流存在20-150天滞后的正负反馈效应,当支流平均WUE>1.06时可维持1-2个月并显著提升干流WUE。多元线性回归(MLR)模型有效模拟了LAI(0.27)、GPP(0.1875)、ET(0.345)和土壤水分(SM)(0.419)的间接累积效应,为干旱区水资源可持续管理提供了科学依据。

  

研究区域

塔里木河流域(TRB)位于中国西北干旱区,涵盖天山山脉、喀喇昆仑山及塔克拉玛干沙漠等多样地形,其生态系统与人类活动深受自然地理格局影响。该流域作为全球重要的干旱区生态系统,对生物多样性保护和水资源可持续管理具有战略意义。

间接累积特征的表征与识别

研究通过遥感监测与地面观测结合,量化了四大支流与干流中LAI、ET、GPP、WUE和SM的时空动态。和田河LAI呈年内波动上升趋势,支流生态指标的空间聚合值与干流观测值对比显示显著关联。支流对干流的影响存在20-150天的时间滞后,且表现为双向反馈:当支流平均WUE超过1.06时,其效应可持续1-2个月,并驱动干流WUE显著上升。此外,LAI、植被总GPP、ET和SM均表现出显著的正向间接累积效应(分别为0.27、0.1875、0.345和0.419),而WUE的长期连通性较弱。

间接累积特性分析

生态变量中,ET和GPP的空间异质性引入了累积估计的不确定性,导致WUE的空间不确定性升高,同时削弱了间接累积关系。研究表明,塔里木河干流流经沙漠边缘,水文连通性受气候变化与人类活动(如水利工程)的长期累积影响,需重点关注生态-水文过程的协同效应。

结论

本研究揭示了TRB生态与水文过程的反馈机制,强调多元线性回归模型在干流生态参数模拟中的有效性。成果为干旱区生态系统动态解析提供了新视角,对全球类似区域的水资源管理具有指导意义。具体包括:(1)支流WUE阈值效应对干流的持续性影响;(2)LAI、GPP、ET和SM的显著间接累积效应;(3)MLR模型在复杂干旱区环境中的适用性。

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