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Arid Zone Research >

2024 , Vol. 41 >Issue 4: 650 - 660

DOI: https://doi.org/10.13866/j.azr.2024.04.11

Plant Ecology

Temporal and spatial characteristics of ecosystem water use efficiency and influencing factors in Yanchi County, Ningxia, China

  • MA Longlong , 1, 2 ,
  • YI Zhiyuan 1, 2 ,
  • WEI Caiyong 3 ,
  • ZHOU Feng 4 ,
  • LI Mingtao 4 ,
  • QIAO Chenglong 1, 2 ,
  • DU Lingtong , 1, 2
Expand
  • 1. Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China, Ningxia University, Yinchuan 750021, Ningxia, China
  • 2. Key Laboratory for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Northwest China of Ministry of Education, Ningxia University, Yinchuan 750021, Ningxia, China
  • 3. Ningxia Institute of Remote Sensing Survey, Yinchuan 750021, Ningxia, China
  • 4. Ningxia Institute of Geological and Mineral Resources Survey, Yinchuan 750021, Ningxia, China

Received date: 2023-07-12

  Revised date: 2024-01-15

  Online published: 2024-06-20

Fold

Abstract

Water use efficiency (WUE) is an important measure of the tradeoff between photosynthetic carbon sequestration and water consumption in ecosystems. Estimation of vegetation’ WUE and analysis of the spatiotemporal distribution of vegetation WUE are crucial for ecosystem preservation as well as the wise use and development of water resources in this area. In this study, we assessed the spatial and temporal characteristics of vegetation WUE and its main influencing factors in Salt Lake County from 2000 to 2019 on the basis of GPP and ET data from MODIS. The results were as follows: (1) Both ET and GPP increased significantly from 2000 to 2019 (P<0.01), and the rates of increase were 7.61 mm·a-1 and 7.23 g C·m-2·a-1, respectively. ET and GPP showed obvious heterogeneity in space. (2) Between 2000 and 2019, the vegetation WUE in Yanchi County fluctuated between 0.80 and 1.11 g C·kg-1·H2O, and the multiyear average value was 0.91 g C·kg-1·H2O. The rate of increase was 0.0013 g C·kg-1·H2O·a-1, but it was not significant. The vegetation WUE showed high heterogeneity in space, with high values mainly distributed in the northeast and low values in the southwest. (3) From 2000 to 2019, WUE mainly increased and decreased in 54.70% and in 45.30% of the area, respectively, in Yanchi County. In the future, 61.48% of the area in Yanchi County will show the same change trends in WUE as in the past, and 38.52% of the area will show reversed trends in WUE. (4) The WUE of each land use type in different study periods decreased in the following order: forest land > cultivated land > grassland. (5) There was a significant correlation between WUE and GPP in Yanchi County (P<0.05), whereas variations in GPP were mainly driven by changes in ET, NDVI, and precipitation, indicating that GPP is the main reason for the changes in WUE in Yanchi County. The Yanchi County Ecological Restoration Project not only enhances vegetation productivity but also increases regional water consumption, resulting in fluctuations in the WUE of the regional ecosystem. This suggests that vegetation restoration in Yanchi County has intensified regional water depletion while enhancing vegetation productivity, which provides a theoretical basis for future ecological revegetation and codevelopment of water resources in Yanchi County.

Key words： water use efficiency; gross primary productivity; evapotranspiration; desert steppe; ecological restoration; Ningxia

Cite this article

MA Longlong , YI Zhiyuan , WEI Caiyong , ZHOU Feng , LI Mingtao , QIAO Chenglong , DU Lingtong . Temporal and spatial characteristics of ecosystem water use efficiency and influencing factors in Yanchi County, Ningxia, China[J]. Arid Zone Research, 2024 , 41(4) : 650 -660 . DOI: 10.13866/j.azr.2024.04.11

水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）是指植物消耗单位质量水分所固定的CO2或生产的干物质量[1⇓-3]。WUE作为生态系统碳循环和水循环耦合程度的重要指标，它不仅可以反映植被光合作用碳同化和水分消耗之间的相互关系，而且还能够揭示生态系统功能和结构对全球气候变化的响应过程与机制[2-3]。因此，探究WUE的时空演变特征及其驱动机制，对评估区域植被光合固碳和耗水的权衡关系及其对气候变化的响应和适应能力具有重要意义[4]。然而，由于研究尺度、对象和目的等不同，WUE的计算方法有所不同[2-3]。在叶片尺度上，WUE定义为光合作用与蒸腾作用的比值[2]，通常利用光合仪和稳定同位素法来测量或计算叶片WUE[1,5]。在生态系统或区域尺度上，WUE的计算通常基于总初级生产力（GPP，总的植物光合作用产物）、净初级生产力（NPP，植物生长的净生产量）或净生态系统碳交换（NEE，生态系统碳的净交换）与蒸散（ET，植物蒸腾的水分损失）的比值[4⇓-6]。这种比值反映了生态系统在获取碳的同时所使用的水分量。在生态系统尺度上，评估生态系统生产力通常采用传统的生物量调查法或涡度相关观测法[6]，用于测量关键参数如GPP和NPP。对ET和蒸腾（T）的测定则常使用水分平衡法、树干液流法、蒸渗仪法或涡度相关观测法[7]。在区域尺度则主要采用基于卫星遥感监测和生态系统过程模型观测和模拟WUE[7⇓-9]。然而，传统的点尺度的观测和模拟存在局限，无法满足区域或全球等较大尺度研究的需求。而区域尺度上的卫星遥感技术的明显优势不仅能够探索不同植被类型WUE的时空变化特征，而且用于研究区域或全球WUE对环境因子梯度变化的适应性，被广泛地运用于碳水耦合及其相互影响机制的研究中[2]。因此，本研究采用GPP和ET的比值来计算WUE，表征区域生态系统中植被光合作用碳同化和水分消耗之间的权衡关系[8⇓-10]。
干旱半干旱区的植被生长、光合固碳等生态功能受制于区域水资源的有效性[11-12]。然而，由于区域植被对干旱气候的独特生理生态适应功能，对全球气候变化的响应和适应能力也具有特殊性[13-14]。有研究表明，植物在长期干旱的条件下能通过提高对水分的竞争能力维持较高的水分利用效率[10]。然而，一些研究发现，干旱半干旱区的植被受水分的限制导致较低的光合速率和低水分消耗，区域生态系统水分利用效率也将降低[11,15]。此外，也有研究发现，在中国西北干旱半干旱区实施的生态治理工程虽然增加了区域植被覆盖和生产力，但也导致蒸散发量剧增而引发区域水资源危机[16]。刘宪锋等[17]和裴婷婷等[9]在黄土高原的研究发现，生态恢复工程不仅改善了植被覆盖状况，同时对植被生态系统的WUE具有重要的影响。宫菲等[18]利用MODIS数据对宁夏各类生态系统的WUE进行分析，认为生态工程在增强植被生产力的同时，致使区域WUE下降。因此，研究生态治理背景下区域生态系统碳水循环及其耦合过程对于预测植被耗水和未来植被可持续性具有重要的意义。宁夏盐池县位于干旱和半干旱气候与农牧业土地利用之间的关键地理过渡带，生态环境脆弱，受气候变化和人类活动的干扰导致该地区出现严重的土地退化。自20世纪末开始，当地政府实施了一系列生态治理工程，区域植被覆盖度急剧扩大，生态环境也得到了极大改善[17-18]，然而人工植被的建设不仅会改变植被-土壤-大气连续体之间的物质循环过程[19-20]，而且还打破了原有的碳水循环平衡关系及分布格局；Du等[13]研究表明，该区域大规模的生态恢复增加了区域的水分消耗，在深层土壤出现干层[21]，这将限制植物的光合固碳过程，甚至严重威胁整个生态系统的平衡与稳定[15,20]。因此，本文以宁夏盐池县为研究区，利用2000—2019年MODIS的ET和GPP时间序列数据集，估算该区域的WUE，并采用趋势分析和Hurst指数等方法，研究盐池县WUE的时空分布及变化特征，并进一步探讨气候变化和植被恢复对其变化趋势的影响，从而为区域水资源的开发利用提供指导意见。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

盐池县位于宁夏东部（37°04′~38°10′N，106°30′~107°47′E），海拔在1295~1951 m。北邻毛乌素沙地，东南与黄土高原相连，地势南高北低，自南向北从黄土高原向鄂尔多斯台地过渡[22]；在气候上由半干旱向干旱区过渡，属于典型的温带大陆性气候，1960—2019年的年均气温为8.34 ℃，年降水量为296.96 mm，主要集中在7—9月。植被从干草原向荒漠草原过渡，属于典型的过渡地带。植被类型主要以沙生草本和灌木为主[16]；草本植物主要有达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）、短花针茅（Stipa breviflora）和赖草（Leymus secalinus）；灌木主要以沙柳（Salix psammophila）和中间锦鸡儿（Caragana intermedia，俗称柠条）为主。该县自20世纪末开始实施了系列生态治理工程，遏制了土地退化，增加了植被覆盖，区域的植被类型和结构发生了重大变化[19-20]。

1.2 数据来源

本研究利用了来自美国国家航空航天局网站（https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov）的MODIS数据的GPP （MOD17A2H）和ET （MOD16A2）数据，时间范围为2000—2019年，空间分辨率为500 m，时间分辨率为8 d。首先对MODIS的ET和GPP数据进行预处理，主要包括格式转换、重投影和影像镶嵌等处理；然后采用累加法分别计算年GPP和ET。历史土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（https://www.resdc.cn），空间分辨率为1 km。本研究选取数据集时间范围为2000—2019年，包括2000年、2005年、2010年和2015年，共计4期的土地利用数据，分别表征2000—2004年、2005—2009年、2010—2014年和2015—2019年盐池县的土地利用特征。研究区内的土地利用一级类型包括耕地（旱地和水田）、林地（有林地、疏林地、灌木林、其他林地）和草地（低覆盖草地、中覆盖草地、高覆盖草地）。

1.3 研究方法

1.3.1 WUE的计算

WUE根据总初级生产力（GPP）和蒸散量（ET）之比计算[1-2]。公式如下：
W U E = G P P E T
式中：WUE为水分利用效率（g C·kg-1·H2O）；GPP和ET分别为生态系统总初级生产力（g C·m-2）和蒸散（mm）。

1.3.2 趋势分析

利用最小二乘法回归分析评估盐池县2000—2019年GPP、ET和WUE的时间变化趋势。公式如下：
k = n × ∑ i = 1 n i × X i - ∑ i = 1 n i ∑ i = 1 n X i n × ∑ i = 1 n i 2 - ∑ i = 1 n i 2
式中：k为回归斜率；n为研究时间长度；Xi为第i年的GPP、ET和WUE值；在P=0.05显著水平下检验GPP、ET和WUE变化趋势的显著性；当k>0表明GPP、ET和WUE处于增加趋势，反之为减少趋势。

1.3.3 重新标定极差分析和Hurst指数

本研究利用重新标度极差分析方法（Rescaled Range Analysis，R/S）研究WUE的未来变化趋势特征[23]。其基本原理是：给定一时间序列变量ξ(t)，t=1, 2,⋯, n，对于任意时刻τ≥1，构建几种序列。序列如下：
均值序列： ξ τ = 1 τ ∑ t = 1 τ ξ t，τ=1，2，⋯，n
累计离差： X t , τ = ∑ u = 1 t ξ u - ξ τ，1≤t≤τ
极差： R τ = X t , τ m a x - X t , τ m i n，τ=1，2，⋯，n
标准差： S τ = 1 τ ∑ t = 1 τ ξ t - ξ τ 2 1 2，τ =1，2，⋯，n
若存在R/S∞τH，则说明时间序列t=1，2，⋯，n存在赫斯特现象，H值称为赫斯特指数（Hurst）。Hurst指数主要有3种形式：（1） 当0.5<H<1时，表明该时间序列是一个持续性序列，即未来变化趋势与过去趋势一致，且H越接近于1，持续性越强；（2） 当H=0.5时，表明该时间序列为随机序列，即未来变化趋势与过去趋势无关；（3） 当0<H<0.5时，表明该时间序列具有反持续性，即未来的变化趋势与过去趋势相反，且H越接近于0，反持续性越强[23]。

2 结果与分析

2.1 盐池县ET和GPP时空变化特征

2.1.1 盐池县ET时空变化特征

2000—2019年盐池县年均ET整体呈显著性增加趋势(P<0.01)，增加速率为7.611 mm·a-1，年际波动明显。ET的变化范围在153.39~325.71 mm之间，平均值为255.36 mm （图1a）。2000年的ET最低，仅为153.36 mm，比多年平均值低101.65 mm；2016年的ET最高，达到了325.71 mm，比多年平均值高70.35 mm。全县ET年均值从2000年的153.36 mm增加到317.19 mm，幅度达到了51%。这一变化与该县大规模实施退耕还林（草）和草原封育禁牧等措施有关，使荒漠草原的植被覆盖度得到提高。近20 a的多年平均ET具有较强的空间异质性，整体呈现出西北低东南高的特征（图2a），这与该县的降水和植被盖度的空间分布特征比较一致。全县ET的空间分布极差较大，ET介于210.77~404.44 mm之间，均值为255.16 mm；其中，高ET主要分布在南部的黄土丘陵区，该区域降水相对较多，植被覆盖度较高，其蒸腾和蒸发也相对较高；在惠安堡镇-冯记沟-王乐井-花马池镇一带的农业灌溉垦殖区和生态治理重点区以斑块状分布有局部高值。低ET主要分布在西北部植被盖度低且降水少的荒漠草原区。
图1 2000—2019年盐池县蒸散（ET）和总初级生产力（GPP）的年际变化

Fig. 1 Variation of annual ET and GPP in Yanchi County during 2000 to 2019

图2 2000—2019年盐池县蒸散（ET）和总初级生产力（GPP）的空间变化

Fig. 2 Spatial distributions of annual ET and GPP in Yanchi County from 2000 to 2019

2.1.2 盐池县GPP时空变化特征

2000—2019年全县年均GPP总体呈显著增加趋势（P<0.01），速率为7.227 g C·m-2·a-1，年际间波动较大（图1b）。近20 a盐池县GPP年均值的变化范围在126.35~336.67 g C·m-2之间，多年平均值为233.38 g C·m-2；年GPP在2000年最低，仅为126.35 g C·m-2，比多年平均值低107.03 g C·m-2；年GPP最高出现在2018年，达到了336.69 g C·m-2，比多年平均值高103.31 g C·m-2。在2002—2005年间和2012—2015年间GPP呈下降趋势，2006—2010年呈平稳变化趋势，造成这种变化的原因主要与极端气象干旱有关，2002—2005年、2006—2010年以及2012—2014年间盐池县有3次持续的干旱事件[23]。持续的干旱导致生态系统供水不足，植被生产力明显降低。干旱后由于水分的补给，GPP逐渐恢复。盐池县多年平均GPP具有较强的空间异质性，全县的GPP分布在90.39~550.67 g C·m-2之间，均值为232.60 g C·m-2 （图2b）。GPP高值区主要分布在东北部和东南部地区，在冯记沟和惠安堡以斑块状零星分布。这是因为东北部发展有较大面积的灌溉农业，农作物长势良好且覆盖度较高；东南部的黄土丘陵区降水较多，植被覆盖较高，加上生态治理工程的实施，其GPP也相对较高。GPP低值区主要分布在西北和西南部地区，特别是在高沙窝镇的南部和王乐井的北部以及惠安堡的西南部地区。

2.2 盐池县WUE时空分布特征

近20 a来，盐池县生态系统WUE年均变化范围在0.80~1.11 g C·kg-1·H2O，多年均值为0.91 g C·kg-1·H2O。WUE的年际波动较大，且近20 a的变化趋势不显著（P>0.05；图3）。结合ET和GPP的年际变化特征，近20 a盐池县ET和GPP分别以7.611 mm·a-1和7.227 g C·m-2·a-1的速率呈显著性趋势增加，可见，盐池县生态系统的水汽交换和碳交换过程都在增强。ET的增长速率和GPP的增长速率相差不大，致使植物消耗单位质量水分所生产的干物质量也保持在一个相对稳定的变化范围，因而，年WUE的变化趋势不显著。盐池县植被WUE受气候变化的影响在年际间有较大的波动。特别是在2000年、2005年、2010年和2017年盐池县WUE呈现明显的低值分布，这与2000年、2005年和2009年宁夏境内的3次极端干旱事件导致生态系统的生产力和蒸散下降有关。而在2002年、2004年、2012年和2018年植被WUE呈高值分布，在干旱后，降水的补给使植被生产力和水分恢复到正常状态，WUE也明显增加。
图3 2000—2019年盐池县植被WUE的年际变化

Fig. 3 Variation of annual WUE in Yanchi County during 2000 to 2019

近20 a盐池县植被WUE的多年平均值具有明显的空间异质性，整体呈东北高、西南低（图4）；全县WUE的空间分布极差较大，变化范围在0.38~1.45 g C·kg-1·H2O，年均WUE为0.91 g C·kg-1·H2O，高值区主要分布在东北部的花马池镇；低值区主要分布在南部以及东部地区。
图4 2000—2019年盐池县年均WUE空间分布

Fig. 4 Spatial distribution of average WUE in Yanchi County during 2000 to 2019

2.3 盐池县WUE变化趋势

从近20 a的变化趋势可见（图5a和图5b），盐池县植被WUE有54.70%的区域呈上升趋势，其中，达到显著性上升的仅占8.85%，主要分布在东北部花马池镇南部、青山东部、王乐井以及惠安堡的部分地区。而占全县45.30%的区域呈下降趋势，其中，达到显著下降的占1.43%。盐池县植被WUE的Hurst值分布在0.27~0.86之间，平均值为0.52（图5c）；Hurst指数大于0.5像元数占总像元数的61.48%，呈持续性变化趋势的像元占主导地位，这表明盐池县大部分地区的植被WUE未来变化趋势与过去相一致，在空间上主要分布在南部地区。Hurst指数小于0.5的像元占整个区域的38.52%，这表明盐池县WUE未来趋势发生逆转的比例相对较小。通过叠加分析WUE的变化斜率和Hurst指数，获取盐池县WUE近20 a的变化持续性特征（图5d）。从图5d可以看出，持续上升、上升转下降、下降转上升和持续下降的变化特征的面积分别占全县的33.49%、17.30%、21.22%和27.99%，即盐池县WUE目前处于上升趋势的大部分区域未来依旧会上升，而有约17.30%的区域其WUE上升趋势将在未来出现逆转，表现出持续上升趋势的WUE主要分布在大水坑镇和花马池镇。约有27.99%的区域呈持续下降趋势，主要分布在麻黄山南部和惠安堡镇南部，在西北部也呈斑块状分布。
图5 盐池县WUE变化趋势(a)、显著性(b)、Hurst指数(c)及持续性(d)特征

Fig. 5 Linear trend (a), significance test (b), Hurst index (c), and sustainability (d) of WUE in Yanchi County

2.4 不同土地利用类型的WUE变化特征

在不同时段，各土地利用类型（除水田外）的WUE随时间变化呈高-低-高的变化趋势，整体呈增长的趋势（图6）。2000—2004年间各类土地利用类型（无水田）的WUE最高，而在2005—2009年间达到最低，在随后的10 a间逐步增加。在2005—2009年间受到持续性干旱的影响，导致区域各土地类型的WUE呈低值分布；在干旱后，植被生产力逐渐恢复，同时也受近年来盐池县降水量增多的影响，植被WUE增加。可见，在气候变化和人类活动的双重干扰下，盐池县各土地利用类型的WUE在不同时间段呈不同的变化趋势。不同土地利用类型在各研究时段的WUE值分布模式明显，总体表现为：有林地>疏林地>其他林地>高覆盖草地>灌木林地>水田>旱地>低覆盖草地>中覆盖草地。按照各土地利用类型所属的一级分类系统可知，在不同研究时间段，WUE的变化整体表现为：林地>耕地>草地。
图6 盐池县2000—2019年不同土地利用类型WUE的变化特征

Fig. 6 Characteristics of changes in WUE for different land use types in Yanchi County from 2000 to 2019

2.5 WUE的影响因子分析

2.5.1 ET和GPP对WUE的影响

在年际尺度上，WUE与ET的相关系数R2仅为0.003，且不显著（P>0.05；图7a）；而WUE与GPP呈显著正相关关系（P<0.05；图7b）。由此可知，在年际尺度上，盐池县植被WUE波动主要由该区域的GPP波动决定，这进一步表明区域生态工程导致植被生产力提高对区域植被WUE具有重要的影响。进一步分析GPP与ET的关系发现，ET与GPP呈极显著正相关（P<0.01；图6c），表明植被生产力的增加会显著提高生态系统的水分消耗。
图7 盐池县WUE与ET、GPP以及ET和GPP的相关性

Fig. 7 Relation between GPP and ET with WUE for Yanchi County

2.5.2 气候和植被因子对WUE、GPP、ET的影响

盐池县的WUE与气温（图8a）、降水量（图8d）和NDVI（图8g）之间均没有显著的相关关系（P>0.05）。然而，GPP和ET的变化受气候和植被变化的影响显著，从图8可见，降水量和NDVI与GPP和ET均呈显著相关（P<0.05），而GPP和ET与气温均没有显著的相关关系（P>0.05）。然而，盐池县近20 a来NDVI和降水量均呈显著性的增加（P<0.05；图9a和图9c），而温度变化无显著性差异（P>0.05；图9b）。由此可知，在年际尺度上，盐池县植被WUE的变化主要通过降水和植被变化对GPP和ET的影响而驱动。
图8 盐池县WUE、ET和GPP与气候和植被因子的相关性

Fig. 8 Correlation of WUE, ET and GPP with climate and vegetation factors in Yanchi County

图9 盐池县2000—2019年NDVI、气温和降水的年际变化

Fig. 9 Interannual variation in NDVI, air temperature, and precipitation in Yanchi County from 2000 to 2019

3 讨论

近20 a来，盐池县的植被发生了显著变化[19-20]，这些植被变化不仅影响了区域的水分特征[20]，还对区域生态系统的可持续发展产生了反馈作用[23⇓⇓⇓-27]。研究表明，生态系统WUE不仅受系统内部植被功能特性的调控，同时也受外界生态环境条件的影响[1-2]。因此，要全面了解影响WUE变化的因素，不仅需要认识调控GPP和ET的主要因素，也要认识气候变化和人类活动对WUE的影响[1-2]。本研究发现，近20 a盐池县生态系统的GPP和ET均呈显著增加，这表明盐池县的生态治理工程在显著增加植被覆盖度和生产力的同时[19,23,28 -29]，也加剧了当地的水分消耗[15,30⇓⇓-33]。根据气孔导度理论，植物通过张开闭合气孔的方式，使植物在损失水分较少的情况下同化更多的碳，提高植物的水分利用效率[23,28]。本研究分析发现，WUE与GPP呈显著的正相关关系（P<0.05；图7b），而与ET之间的关系不显著（P>0.05；图7a），这表明盐池县植被WUE的变化趋势主要受GPP的影响。同时，GPP与ET之间存在显著的正相关关系（P<0.05；图7c）。王雅舒等[32]也发现，黄土高原ET的增加主要归因于植被增多，这也证明了GPP是引起区域生态系统WUE变化的主要原因。本研究中NDVI与GPP和ET之间的关系呈显著的正相关关系（P<0.05；图7h和7i），这进一步表明，盐池县NDVI的显著增加不仅促进植物吸收光合有效辐射从而增加GPP，而且也增加了区域水分消耗[23,28]。如果未来这种变化趋势持续存在，这将增加土壤水分持续消耗，限制植物的生长[15,34⇓-36]，加剧区域生态系统退化的风险。
此外，WUE、GPP和ET也受降水和气温等气候因素的影响。对于干旱半干旱区，温度和降水的变化对区域植被生长和水文循环过程具有重要的作用[30-31]。本研究表明，GPP和ET与降水呈显著的正相关关系（P<0.05；图8），而与温度无显著关系（P> 0.05；图8）。盐池县近20 a的年均降水量呈显著增加趋势（P<0.05；图9b），特别是近10 a的降水量明显大于多年平均值，这对区域植被生长具有极大的促进作用。然而，干旱半干旱区的降水具有较大的变异性，区域生态环境易受干旱胁迫的影响，持续性的干旱对区域生态系统WUE具有显著的影响，植被受到水分胁迫导致长势不好或者大量死亡[32⇓-34]，从而显著降低区域生态系统WUE。因此，生态治理工程在提高植被覆盖的同时，也要关注气候变化对植被WUE的影响，应当采取有效的管理策略平衡植被的需水与水资源的供应，从而促进生态系统的可持续发展[35⇓⇓-38]。

4 结论

利用MODIS数据的GPP和ET产品，定量分析了盐池县植被WUE的时空变化特征，得出以下结论：
（1） 近20 a盐池县GPP和ET分别为7.23 g C·m-2·a-1和7.61 mm·a-1速率呈显著增加趋势（P<0.01）；而WUE以每年0.001 g C·kg-1·H2O的速率增加，但增加并不显著。
（2） 在空间上，盐池县植被WUE存在较强的异质性，高值主要分布在东北部，低值位于西南部。有54.70%的区域呈上升趋势，而下降区域占全区总面积的45.30%。未来，盐池县大部分地区的植被WUE变化趋势具有较强同向持续性，趋势发生反转的比例较小。
（3） 在年际尺度上WUE变化受GPP的变化影响，而GPP变化主要与ET、NDVI和降水呈显著相关。表明近20 a来盐池县的生态植被恢复增加了区域植被的生产力，但也增强了区域水分消耗。

References

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