摘要
植被建设是干旱区土壤侵蚀防控和退化生态系统修复的有效途径.然而,植被盖度过高会导致水分过度消耗和可用水量减少,进而威胁生态系统健康及其服务功能.确定适宜植被盖度是维持干旱区植被生长与水分消耗之间平衡的关键,但仍缺乏对整个西北干旱区的定量研究.本文以西北干旱区主要外来乔木(刺槐和樟子松)和灌木(柠条和沙棘)树种为对象,利用改进的Biome-BGC模型,模拟了246个气象站点长时段(1961～2020年)实际蒸散量(ETa)、净初级生产力(NPP)和最大叶面积指数(LAImax)的动态变化,采用多年平均LAImax表示适宜植被盖度.改进后的模型采用Richards方程模拟多层土壤非饱和水流,基于ETa观测资料对土壤和植物生理生态参数进行校验.结果表明,改进后的模型能较好地模拟四种植物ETa的动态变化.各树种多年平均ETa、NPP和LAImax空间分布格局与年均降水量(MAP)相似.黄土丘陵沟壑区(MAP:210～710mm)刺槐和沙棘适宜植被盖度分别为1.7～2.9和0.8～2.9,风沙区(MAP:135～500mm)樟子松、柠条和沙棘适宜植被盖度分别为0.3～3.3、0.5～2.6和0.6～2.1,西北荒漠区(MAP:90～500mm)沙棘适宜植被盖度为0.4～1.7.将模拟的LAImax与遥感观测的实际LAImax对比,发现近51％的乔灌林地实际LAImax超过了适宜植被盖度,表明这些地区的植被可能存在过度种植,尤其在黄土丘陵沟壑区较为严重.本研究为西北干旱区生态恢复提供了关键的植被盖度阈值,在植被超载地区应谨慎开展进一步的植树造林,并采取措施对超载植被进行科学管理,以维持干旱区可持续的生态水文环境.
基金项目
国家自然科学基金项目(42022048)
国家自然科学基金项目(42107335)
科技部第三次新疆综合科学考察项目(2022xjkk0904)
CERN长期观测数据挖掘和数据年报编制项目(KFJ-SW-YW043)
信阳生态研究院开放基金项目(2023XYQN12)
信阳师范大学"南湖学者奖励计划"青年项目资助()
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