气候变化对长江上游植被水分利用率影响研究进展
- 引言
IPCC第五次评估报告指出，全球气候变暖是不争的事实[1]。气候变化对生态系统的影响已经成为了当下的研究重点。植被是陆地生态系统的重要组成部分之一，其碳水循环对气候变化有调节作用，同时，气候变化也是导致植被变化的重要驱动因子。因此，研究气候变化下的植被格局的动态变化是研究全球变化的重要课题[2]。植被通过对水分进行吸收、驻留和缓释，影响了水分的蒸发、下渗等，从而对改变流域的径流过程和影响流域的水文循环有重要的影响作用，因此，植被对水分的影响是研究水文循环的关键要素之一。
植被水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）是联系植被生态系统碳水循环的重要变量，研究WUE有助于揭示气候变化对碳-水循环的影响[3]。近年来，对植被生态系统碳-水关系的研究已成为生态水文学的研究热点之一。但是对于这种碳-水关系的响应机理、适应方式与全球变化的关系，以及其未来的发展变化目前还不十分清楚。而WUE是深入理解碳水耦合变化，以及研究碳-水关系同气候之间相互影响的重要指标。因此，研究气候变化下植被生态系统的WUE具有重要的意义。
长江是我国第一大河，近些年来，由于气候变化、人类活动等因素，造成了长江流域洪水、旱涝等自然灾害频发，其水文生态环境等逐渐成为了现在的研究热点。而长江上游则是我国三大林区之一，其气候类型复杂，地质地貌多变，生物种类丰富，其丰富的植被资源对于调节气候、涵养水源、维持生态平衡都有着不可替代的作用。然而，随着工业化的不断发展，全球气候变暖，加上人类对森林的干扰，长江上游森林锐减，水分的时空分布发生了较大的变化，从而影响了整个长江流域。因此，研究气候变化下长江上游植被水分利用效率的变化对整个长江流域乃至全国都有着重要意义。
2. 研究方法简介
2.1 WUE的计算
不同尺度下WUE的计算方法和定义有所不同，例如，对于单个叶片尺度，
指当单位水量通过叶片的蒸腾作用耗散时所同化的光合产量[4]。对于植物个体尺度，WUE指植物在长时间的生长过程中所能形成的干物质质量与耗水量的比值[5]。而针对区域尺度，WUE则可以由净初级生产力（Net Primary Production, NPP）与蒸散发（Evapotranspiration, ET）的比值确定[6]。NPP是指单位时间单位面积上绿色植物所积累的有机干物质总量，它反映了植物群落自然条件下的生产能力，还反映了植物固定CO2的能力。ET是水文循环中自降水到达地面后由液态或固态转化为水汽返回大气的过程。利用卫星遥感数据和LPJ模型可模拟研究NPP与ET的时空演变规律，从而计算WUE，分析WUE的时空变化规律及其影响因素。
但是，主要针对中国森林生态系统水碳耦合关系的研究较少，尤其是对气候变化下的WUE的研究，所以，开展气候变化背景下中国地区植被生态系统WUE的研究，不仅能为森林管理提供有效的策略，促进森林资源的综合利用，同时也有利于延缓气候变暖的进程。因而，开展气候变化对长江上游森林生态系统的水分利用率具有重要的意义。
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