王亞林,丁 憶,胡 艷,陳 靜,范文武

重慶市地理信息中心,重慶 401147

研究表明,未來中國乃至全球的氣溫將會(huì)持續(xù)升高,干旱化將越來越嚴(yán)重[1-3]。干旱化使得全球植被的NPP(Net Primary Production,NPP)減少[4],也使得中國的植被在經(jīng)歷了1980—1990年代的快速增長以后生長減緩甚至停滯[5-7]。灌木與喬木和草本相比具有更強(qiáng)的抗旱能力[8-10],且在中國有著廣泛的分布,從亞熱帶到溫帶再到高寒地區(qū)均有分布,其總面積超過了我國陸地面積的20%。在全球變暖干旱加劇的大背景下,灌木生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)在未來的區(qū)域乃至全球生態(tài)系統(tǒng)過程中發(fā)揮重要作用。那么,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)的干旱狀況在過去幾十年具體有怎樣的變化趨勢(shì),灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI(Enhanced Vegetation Index,EVI)對(duì)于干旱變化的響應(yīng)如何,不同的灌木生態(tài)系統(tǒng)之間是否又具有不同的差異?由于目前對(duì)灌木抗旱性的研究大多集中在北方的干旱半干旱地區(qū)[9,11-12],我國南方濕潤地區(qū)的灌木對(duì)干旱的響應(yīng)是否也與干旱地區(qū)的灌木相一致呢?對(duì)這些問題的研究,將有助于我們對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)過程變化的理解。

本文根據(jù)全國1∶100萬植被圖提取了6類主要灌木生態(tài)系統(tǒng)類型[13]：高寒荒漠灌木半灌木(High-cold Desert shrubland,DSRTHC)、溫帶荒漠灌木半灌木(Temperate Desert shrubland,DSRTTP)、溫帶落葉灌木(Temperate Deciduous shrubland,DCDSTP)、亞高山常綠灌木(Subalpine evergreen shrubland,EVGNMT)、亞高山落葉灌木(Subalpine deciduous shrubland,DCDSMT)和亞熱帶常綠灌木(Subtropical evergreen shrubland,EVNGST)。本文的主要研究目標(biāo)為：(1)基于SPEI干旱指數(shù)分析中國灌木生態(tài)系統(tǒng)干旱狀況的時(shí)空趨勢(shì)；(2)分析中國灌生態(tài)系統(tǒng)EVI對(duì)SPEI變化的響應(yīng)；(3)研究不同區(qū)域灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI對(duì)干旱的響應(yīng)差異。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)

計(jì)算SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)所需要的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng),包括月平均氣溫、月降水量、經(jīng)緯度等信息。SPEI的原理是利用降水量與潛在蒸散之間的差值所偏離平均狀態(tài)的程度來表征一個(gè)地區(qū)的干旱程度。要計(jì)算SPEI需要至少30年時(shí)間序列的氣候數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)序列越長計(jì)算的結(jié)果越可靠[14],因此,本文利用盡可能長的氣象數(shù)據(jù)來計(jì)算得到SPEI數(shù)據(jù)集。但由于較早時(shí)期中國的氣象站點(diǎn)較少且數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重,經(jīng)過篩選本文選擇了1961—2013年間的氣象數(shù)據(jù)來計(jì)算SPEI。對(duì)于SPEI的具體計(jì)算方法可參考Vicent-Serrano等人[15]和周丹等人[16]的研究。

SPEI具有多時(shí)間尺度的特征,通常選用1、3、6、12、24、36個(gè)月等尺度來計(jì)算SPEI。1個(gè)月時(shí)間尺度的SPEI可以比較清楚的反映出旱澇的細(xì)微變化,而3個(gè)月時(shí)間尺度的SPEI則可以清晰地反映出季節(jié)的干旱情況,同理,12個(gè)月時(shí)間尺度的SPEI則可以反應(yīng)出年際間的干旱情況。本文利用SPEI- 3(即3個(gè)月尺度的SPEI)來計(jì)算季節(jié)SPEI,因?yàn)镾PEI- 3序列中某一個(gè)月相對(duì)應(yīng)的值表示當(dāng)前月以及之前兩個(gè)月的綜合干旱程度(即5月的SPEI值可以反應(yīng)春季的干旱程度),因此,本文選用每年中第5月、8月、11月以及來年2月的SPEI來表示每年的春、夏、秋、冬季的干旱程度[14]。相應(yīng)的,用SPEI- 12(12個(gè)月尺度的SPEI)序列中每年的第12月的SPEI值來反應(yīng)每年的干旱程度。

本研究所用EVI數(shù)據(jù)為16-day,1 km分辨率的MODIS-EVI(MOD13Q1)數(shù)據(jù),時(shí)間序列為2001年至2013年。首先,對(duì)EVI時(shí)間序列進(jìn)行了逐柵格的質(zhì)量篩選和插值處理[17-19]；再利用最大值合成法將16-day影像生成月值影像時(shí)間序列；最后,利用全國6種灌木類型空間分布圖進(jìn)行裁剪得到不同灌木類型的EVI時(shí)間序列。另外,對(duì)在研究時(shí)間內(nèi)年平均EVI值小于0.05的像元做剔除處理,從而減小裸地或者稀疏植被帶來的影響[6,19]。

1.2 數(shù)據(jù)分析

本文用一元線性回歸模型對(duì)不同類型灌木的SPEI和EVI進(jìn)行回歸分析以獲取其變化速率,其公式可以表示為：

y=a+kx+ε

式中,y表示SPEI或EVI；x代表年；k為變化速率；a為截距；ε為殘差。為了分析中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI變化趨勢(shì)是否有顯著的轉(zhuǎn)折點(diǎn),本文應(yīng)用分段回歸模型來對(duì)SPEI序列進(jìn)行回歸分析。分段回歸模型已廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)研究中[5-6,20],其模型可以表示為：

式中y為SPEI；t為年；α為時(shí)間序列趨勢(shì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn),表示時(shí)間序列的趨勢(shì)發(fā)生改變的時(shí)間；β0為截距；β1和β1+β2分別為轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后時(shí)間序列的趨勢(shì)；ε為殘差。

為了分析中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI趨勢(shì)的空間特征,本文采用了Theil-Sen slope分析與Mann-Kendall檢驗(yàn)相結(jié)合的方法來計(jì)算SPEI趨勢(shì)的空間分布。Theil-Sen slope分析為非參數(shù)的趨勢(shì)分析,Mann-Kendall檢驗(yàn)為非參數(shù)檢驗(yàn),它們都不要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,且對(duì)時(shí)間序列中少數(shù)的異常值有很高的穩(wěn)健性,并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于植被變化以及氣候變化研究中[19,21-22]。

本文采用多元線性回歸模型將年EVI與不同季節(jié)SPEI進(jìn)行多元回歸分析,以分析EVI對(duì)不同季節(jié)SPEI變化的響應(yīng),其公式可以表示為：

y=a+k1x1+k2x2+…+knxn+ε

式中,y為年平均EVI；a為截距；x為不同季節(jié)SPEI；k為擬合的系數(shù)；ε為殘差。模型采用廣義最小二乘法來擬合。由于植被的生長主要發(fā)生在生長季,因此在本文的研究中僅關(guān)注生長季的EVI變化,生長季定義為4—10月[5-6]。由于MODIS-EVI數(shù)據(jù)最早僅能追溯到2001年,因此本文從SPEI時(shí)間序列中截取2001—2013年間的SPEI時(shí)間序列與其相對(duì)應(yīng)的EVI進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI在1961—2013年間的變化趨勢(shì)

從全國尺度來說,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI從1961—2013年間呈顯著的減小趨勢(shì),說明在這過去的53間年中國灌木生態(tài)系統(tǒng)在持續(xù)干旱化(表 1)。對(duì)于不同的灌木類型來說,6種類型灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI也均呈顯著的減小趨勢(shì)。

表1 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)1961—2013年間SPEI的變化趨勢(shì)

DSRTHC：高寒荒漠灌木半灌木,High-cold desert shrubland；DSRTTP,溫帶荒漠灌木半灌木,Temperate desert shrubland；DCDSTP,溫帶落葉灌木,Temperate deciduous shrubland；EVGNMT,亞高山常綠灌木,Subalpine evergreen shrubland；DCDSMT,亞高山落葉灌木,Subalpine deciduous shrubland；EVGNST,亞熱帶常綠灌木,Subtropical evergreen shrubland；CONTRY,全國灌木,Countrywide shrubland; ‘*’,‘**’和‘***’分別代表P<0.1,0.05 和0.01

本文用分段回歸函數(shù)對(duì)不同灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI進(jìn)了回歸分析,以檢測(cè)在過去的53年間其SPEI的變化趨勢(shì)是否出現(xiàn)顯著的改變(表 1,圖 1)。從全國尺度來說,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI的變化趨勢(shì)在1992年出現(xiàn)了顯著的改變。在1992年以前,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)是變濕潤的趨勢(shì),其SPEI以0.23×10-2a-1的速度增加,在1992年以后中國灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI以-4.33×10-2a-1(P<0.01)的速率減小。對(duì)于不同的灌木生態(tài)系統(tǒng)類型來說,兩種荒漠類型灌木(DSRTHC和DSRTTP)的SPEI分別在1989年和1988年檢測(cè)到了顯著的變化趨勢(shì)。在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前兩種荒漠灌木的SPEI均為不顯著的增加趨勢(shì),而在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后,兩種類型灌木的SPEI均顯著減小,而另外4種類型灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI的趨勢(shì)并沒有顯著的改變。

圖1 不同灌木生態(tài)系統(tǒng)1961—2013年間SPEI的變化趨勢(shì)Fig.1 Temporal trends of different shrub ecosystems SPEI from 1961 to 2013SPEI：標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù),Standardized Precipitation Evapotranspiration Index;圖中實(shí)線表示SPEI在整個(gè)研究時(shí)間段內(nèi)的變化趨勢(shì),點(diǎn)狀虛線表示SPEI在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以前的變化趨勢(shì),短線虛線表示SPEI在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以后的變化趨勢(shì)

從變化趨勢(shì)來看,兩種荒漠灌木、兩種亞高山灌木的SPEI均從增加轉(zhuǎn)變?yōu)闇p小,說明這4種類型灌木生態(tài)系統(tǒng)所在區(qū)域均從之前變濕潤趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著干旱化的趨勢(shì)。亞熱帶常綠灌木的SPEI在1998年之前幾乎保持不變,但之后則呈顯著下降趨勢(shì)。而溫帶落葉灌木的SPEI的變化趨勢(shì)與另外5種灌木相反,由轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前的顯著下降趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著增加趨勢(shì),其值由負(fù)變?yōu)檎?說明溫帶落葉灌木所在區(qū)域由干旱化轉(zhuǎn)變化濕潤化?？偟膩碚f,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)的干旱狀況從1990年代初期以來呈顯著的干旱化趨勢(shì),這與我國植被增長在1990年代中期因干旱停滯的趨勢(shì)相一致[5-7]。

2.2 不同灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI和EVI在2001—2013年間的變化趨勢(shì)

由于MODIS-EVI數(shù)據(jù)的最早日期僅能追溯到2001年,為了分析EVI對(duì)SPEI變化的響應(yīng),本文從不同時(shí)間尺度的SPEI序列中截取了2001—2013年的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行分析(表 2)。6種灌木類型中,溫帶落葉灌木的SPEI以6.13×10-2a-1(P<0.05)的速度顯著增加,表明溫帶落葉灌木生態(tài)系統(tǒng)在逐漸變濕潤,而亞高山常綠灌木則與之相反,以-4.59×10-2a-1的速度顯著下降,表明其正在干旱化。此外,高寒荒漠、溫帶荒漠灌木半灌木以及亞熱帶常綠灌木的SPEI也均呈下降的趨勢(shì),而亞高山落葉灌木的SPEI則呈增加的趨勢(shì),但均不顯著。從全國尺度來看,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI在2001—2013年間以-1.88×10-2a-1(P>0.1)的速度下降,表明中國灌木生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸變干旱。在2001—2013年間,全國灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI以1.01×10-3a-1的(P<0.01)速率顯著增加,其中高寒荒漠灌木半灌木、溫帶荒漠灌木半灌木、溫帶落葉灌木和亞熱帶常綠灌木的EVI均顯著增加,而亞高山常綠灌木的EVI則顯著減小,亞高山落葉灌木的EVI減小但不顯著。

表2 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)2001—2013年間SPEI和EVI的變化趨勢(shì)

注：EVI：增強(qiáng)型植被指數(shù),Enhanced Vegetation Index；SPEI：標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù),Standardized Precipitation Evapotranspiration Index;“*”,“**”和“***”分別表示P<0.1、0.05和0.01

在春季,僅溫帶落葉灌木的SPEI顯著增加,而其他5種類型灌木的SPEI則均呈減小的趨勢(shì)。在夏季,溫帶落葉灌木SPEI顯著升高(P<0.1),而亞熱帶常綠灌木SPEI則顯著下降(P<0.05)。此外,兩種荒漠灌木也有增加趨勢(shì),而亞高山常綠灌木則為下降的趨勢(shì)。亞熱帶常綠灌木SPEI在秋季顯著增加但在冬季顯著下降,而其他幾種類型灌木的SPEI在這兩個(gè)季節(jié)都沒有顯著的變化趨勢(shì)。從全國來看,SPEI在春、冬兩季有減小的趨勢(shì),夏、秋兩季有增加的趨勢(shì),但均未達(dá)到α=0.1的顯著性水平。

2.3 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI在2001—2013年間變化趨勢(shì)的空間特征

全國灌木生態(tài)系統(tǒng)1.04%的區(qū)域的SPEI顯著增加,其主要分布于溫帶落葉灌木區(qū)域(表3,圖2)。而SPEI顯著減小的面積比例為1.88%,主分布在云南省以及四川的西南部,主要為亞高山常綠灌木以及亞熱帶常綠灌木。SPEI增加但不顯著的區(qū)域占31.92%,其主要分布于東北、華北、以及沿海地區(qū),而減小但不顯著的地區(qū)占65.16%,其主要分布于華中、西南以及西北地區(qū)。SPEI趨勢(shì)的空間分布特征與不同灌木類型的變化趨勢(shì)能夠很好地吻合。

表3 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)2001—2013年間SPEI空間變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖2 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)2001—2013年間SPEI變化趨勢(shì)的空間分布Fig.2 Spatial distribution of China shrub ecosystem SPEI variation from 2001 to 2013不同的圈代表不同灌木類型的分布區(qū)域; DSRTHC：高寒荒漠灌木半灌木,High-cold desert shrubland；DSRTTP,溫帶荒漠灌木半灌木,Temperate desert shrubland；DCDSTP,溫帶落葉灌木,Temperate deciduous shrubland；EVGNMT,亞高山常綠灌木,Subalpine evergreen shrubland；DCDSMT,亞高山落葉灌木,Subalpine deciduous shrubland；EVGNST,亞熱帶常綠灌木,Subtropical evergreen shrubland

3 討論

3.1 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI對(duì)SPEI變化的響應(yīng)

本文利用多元線性回歸模型對(duì)2001—2013年間年平均EVI與各季節(jié)SPEI進(jìn)行了擬合,并獲得回歸系數(shù)以分析季節(jié)SPEI變化對(duì)EVI的影響(表 4)。高寒荒漠灌木半灌木和溫帶荒漠灌木半灌木年平均EVI與夏季的SPEI均呈正相關(guān),而其夏季SPEI均呈增加趨勢(shì),表明其所在區(qū)域呈濕潤的趨勢(shì),這將有利于植被的生長。溫帶落葉灌木的年EVI與其春季和夏季的SPEI顯著正相關(guān),而與其秋季和冬季的SPEI顯著負(fù)相關(guān)。亞高山常綠灌木EVI與季節(jié)SPEI的回歸結(jié)果不能很好的解釋EVI的變化,即導(dǎo)致亞高山常綠灌木EVI的變化的原因很多,全年的干旱化趨勢(shì)可能僅是其部分原因,也可能還存在著其他因素對(duì)EVI的變化產(chǎn)生了影響,例如人類活動(dòng)等。亞熱帶常綠灌木EVI與其夏季SPEI負(fù)相關(guān)而與秋季的SPEI正相關(guān)。亞熱帶常綠灌木夏季SPEI的下降主要是由于夏季氣溫升高和降水向秋季轉(zhuǎn)移綜合作用所導(dǎo)致的[19],由于該區(qū)域年降水量充足,水分并不是植被生長的限制因子,此外,降水量減小意味著云量會(huì)減少,從而可以增加太陽輻射[23],加上氣溫升高對(duì)植被生長的共同促進(jìn)作用最終導(dǎo)致了EVI的增加。此外,亞熱帶常綠灌木春季SPEI的下降趨勢(shì)并沒有對(duì)其EVI產(chǎn)生影響,反而使其春季的EVI呈顯著的增加趨勢(shì),這是由于春季氣溫升高,使植被生長加強(qiáng)所造成的。亞高山落葉灌木EVI與SPEI均未檢測(cè)到顯著的變化趨勢(shì),也無顯著的相關(guān)性。

本文還基于像元尺度計(jì)算了EVI與SPEI時(shí)間序列的相關(guān)性系數(shù),并進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表5,圖3)。EVI與SPEI呈顯著負(fù)相關(guān)和不相關(guān)的面積比例非常小,僅分別為1.33%和0.18%,而呈不顯著正相關(guān)的比例最大,達(dá)到55.00%,其大多分布于北方,南方地區(qū)也有少量分布。顯著正相關(guān)的比例為14.17%,其主要分布在我國的北方(兩種荒漠灌木以及溫帶落葉灌木)。不顯著負(fù)相關(guān)的比例為29.32%,其主要分布于我國的南方(兩種亞高山灌木和亞熱帶常綠灌木)。此結(jié)果在一定程度上說明了北方的灌木生態(tài)系統(tǒng)比南方的灌木生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干旱變化更加敏感。北方灌木分布區(qū)域年降水量較小,通常受到水分脅迫,因此其植被的生長對(duì)水分很敏感,而南方的灌木區(qū)的降水量卻很充足,水分通常不是其限制因子,適當(dāng)?shù)纳郎胤炊欣谥脖坏纳L。

表4 年平均EVI與季節(jié)SPEI多元回歸參數(shù)

‘*’,‘**’和‘***’分別表示P<0.1,0.05和0.01

表5 EVI與SPEI時(shí)間序列Pearson相關(guān)性系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

r=±0.55對(duì)應(yīng)5%的顯著性水平

在中國的西南部地區(qū)其SPEI整體呈減小趨勢(shì),其中四川與云南交界處以及云南的大部分地區(qū)檢測(cè)到了SPEI顯著減小的趨勢(shì)(圖 2),這說明在2001—2013年間該地區(qū)呈顯著的變干旱趨勢(shì),這與其他人的研究結(jié)果相吻合[24-25]。西南地區(qū)整個(gè)SPEI的減小,甚至云南省內(nèi)大面積的SPEI顯著減小并沒有伴隨著相應(yīng)的EVI的顯著下降(圖 3),且有研究表明干旱使中國西南地區(qū)的植被的NPP減小[24],這說明南方濕潤地區(qū)的灌木生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干旱同樣具有很強(qiáng)的抵抗作用。

圖3 EVI與SPEI時(shí)間序列Pearson相關(guān)系數(shù)的空間分布Fig.3 Spatial distribution of Pearson correlation coefficients between EVI and SPEIr=±0.55對(duì)應(yīng)5%的顯著性水平

3.2 中國灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI趨勢(shì)

SPEI是通過計(jì)算水分平衡狀態(tài)(降水-潛在蒸散)偏離多年平均值的程度來表征干旱的。SPEI<0表示該地區(qū)水分平衡小于平均值,該地區(qū)較平均狀況偏干旱；SPEI>0表示該地區(qū)水分平衡大于平均值,該地區(qū)較平均狀況偏濕潤。中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI的趨勢(shì)自1961年以來在1992年出現(xiàn)了顯著的改變(表 1),從1992年之前的不顯著上升趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著下降趨勢(shì),說明中國的灌木生態(tài)系統(tǒng)正在呈干旱化趨勢(shì),這與我國的總體趨勢(shì)相一致[26]。在6種不同的灌木類型中,僅有溫帶落葉灌木的SPEI在2001—2013年間呈顯著的增加的趨勢(shì)(表 2),其值從小于-1逐漸上升到大于0,表明其由干旱狀態(tài)回歸到偏濕潤狀態(tài)。溫帶落葉灌木干旱脅迫的緩解將有利于植被的生長,加之其生長季的延長[19],將更加有利于其與夏季活躍型的溫帶草原之間的競(jìng)爭(zhēng),使之更加有能力在未來的草灌競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)上風(fēng)。

干旱可以顯著影響生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán),可以通過影響植被的光合作用速率以及生態(tài)系統(tǒng)的呼吸來影響生態(tài)系統(tǒng)的NEE(Net Ecosystem Exchange,NEE),并最終影響生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)[24]。此外,干旱還能引發(fā)火災(zāi)[27]、造成樹木死亡[28]以及引發(fā)蟲害[29],從而間接的影響生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。全球植被的NPP在2001—2010年間因干旱呈顯著下降的趨勢(shì)[4],中國的植被在干旱的影響下其NPP也顯著下降,甚至使全國的陸地生態(tài)系統(tǒng)從碳匯變成碳源[30]。灌木生態(tài)系統(tǒng)所表現(xiàn)出對(duì)干旱的抵抗性將在未來全球變暖、干旱加劇的背景下在區(qū)域乃至全球生態(tài)系統(tǒng)中將發(fā)揮重要的作用。

4 總結(jié)

本文利用基于降水和蒸散水分平衡的干旱指數(shù)(SPEI)來模擬了中國灌木生態(tài)系統(tǒng)1961—2013年間的干旱狀況。在1961—2013年間,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)在全國尺度呈顯著的干旱趨勢(shì),并且從不同灌木生態(tài)系統(tǒng)類型來看也全部呈顯著的干旱化趨勢(shì),這與目前全球氣溫升高,干旱化越來越嚴(yán)重的趨勢(shì)一致。本文還利用分段線性回歸模型對(duì)SPEI時(shí)間序列進(jìn)行了分析,以判斷其趨勢(shì)是否有顯著地改變。全國灌木生態(tài)系統(tǒng)以及兩種荒漠類型灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI均在1990年附近檢測(cè)到了顯著的轉(zhuǎn)折點(diǎn),均從不顯著的增加趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的下降趨勢(shì),這與我國植被增長趨勢(shì)在1990年代因干旱停滯相一致。在2001—2013年間,中國灌木生態(tài)系統(tǒng)SPEI在全國尺度上呈下降趨勢(shì),而對(duì)于不同灌木生態(tài)系統(tǒng)來說,除溫帶落葉灌木的SPEI顯著增加外其余5種灌木生態(tài)系統(tǒng)的SPEI均呈下降趨勢(shì)(但是僅亞高山常綠灌木顯著)。

本文還研究了不同灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI對(duì)SPEI變化的響應(yīng),結(jié)果顯示,南北灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI對(duì)SPEI的變化影響不同,北方灌木生態(tài)系統(tǒng)EVI對(duì)SPEI的變化更加敏感。其原因可能是南北降水量的顯著差異所致,在北方的干旱半干旱區(qū)域植物主要受到水分脅迫,因而對(duì)水分變化敏感。西南地區(qū)SPEI在2001—2013年間顯著下降,但其EVI卻并沒有相應(yīng)地減小,表明南方濕潤地區(qū)的灌木生態(tài)系統(tǒng)同樣具有較強(qiáng)的抗干旱能力。在全球變暖,干旱化越來越嚴(yán)重的將來,灌木生態(tài)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域乃至全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能必將起到越來越重要的作用。