常學(xué)向， 趙文智， 田全彥

（中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)臨澤內(nèi)陸河流域研究站，中國科學(xué)院內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，干旱區(qū)生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000）

IPCC 報(bào)告已經(jīng)肯定了人類活動(dòng)造成氣候變化的事實(shí)［1］，而且發(fā)現(xiàn)在過去的幾十年里地表溫度大幅上升［2-3］。過去半個(gè)多世紀(jì)，中國西北干旱區(qū)氣溫上升速率高達(dá)0.34 ℃·(10a)-1，明顯高于全球平均水平0.12 ℃·(10a)-1［1］，且高海拔山地生態(tài)系統(tǒng)和凍原區(qū)對(duì)全球變暖的響應(yīng)可能更為敏感和迅速［4］。全球氣溫變暖將通過影響降雨、蒸散、徑流和土壤濕度等陸面水循環(huán)要素，引起水資源在時(shí)間和空間上的重新分配，對(duì)地表水資源產(chǎn)生重要影響［5］，可能加劇水資源短缺［6-7］。因此，迫切需要穩(wěn)定的水資源供給和氣溫升高控制在1.5 ℃以內(nèi)［2,5］。而森林在調(diào)節(jié)溫度和生產(chǎn)淡水方面、減緩和適應(yīng)氣候變化方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用［8］。

綠洲面積僅占我國干旱區(qū)面積的4%～5%，卻撫育了干旱區(qū)90%以上的人口，創(chuàng)造了干旱區(qū)95%以上的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值［9］。水是形成綠洲的根本要素，綠洲植被依水而生，伴水而存［9］。因此，水資源的安全與穩(wěn)定，是干旱區(qū)人民生存、生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。干旱區(qū)山地是維系干旱區(qū)綠洲存在河流的發(fā)源地。干旱區(qū)山地森林分布在干旱區(qū)河川徑流形成區(qū)，具有重要的涵養(yǎng)水源功能，有“綠色水庫”之稱［10］。氣候變化將改變山地森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和功能［11-12］，將深刻影響森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)水文過程，進(jìn)而影響河川徑流形成區(qū)的地表水資源形成，威脅干旱區(qū)綠洲的安全［5-7］。氣候變化如何影響山地森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性？如何影響山地森林生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源功能？如何減緩或彌補(bǔ)氣候變化對(duì)山地森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源功能的影響？如何有效減輕和適應(yīng)氣候變化［6］，維持穩(wěn)定的干旱區(qū)綠洲水資源供給，保持綠洲生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展？如何實(shí)現(xiàn)干旱區(qū)山地綠水青山，為建設(shè)綠色“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”發(fā)揮重要生態(tài)安全屏障功能？關(guān)鍵在于深入掌握氣候變化對(duì)干旱區(qū)山地森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)水文過程的影響機(jī)理［13-14］，并在不同的時(shí)空尺度上理解這些過程的復(fù)雜性［6,8］。因此，系統(tǒng)地綜述干旱區(qū)氣候變化及其對(duì)干旱區(qū)山地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)水文過程的研究進(jìn)展，對(duì)促進(jìn)干旱區(qū)山地生態(tài)學(xué)的研究和發(fā)展，對(duì)促進(jìn)管理部門如何規(guī)劃、預(yù)防氣候變化的影響，都具有十分重要的科學(xué)意義。

1 西北干旱區(qū)氣候變化研究

氣溫升高和降水量的時(shí)空分布改變是氣候變化的最主要特征［1］。研究發(fā)現(xiàn)在中國西北干旱區(qū)氣溫和降水均呈增加趨勢(shì)［5,15-19］。利用51 個(gè)氣象站的數(shù)據(jù)，Li等［15］研究1961—2010年氣候變化時(shí)發(fā)現(xiàn)西北干旱區(qū)山區(qū)、綠洲、荒漠區(qū)氣溫分別增加了0.33 ℃·(10a)-1、0.34 ℃·(10a)-1、0.36 ℃·(10a)-1，降水量分別增加了10.15 mm·(10a)-1、6.29 mm·(10a)-1、0.87 mm·(10a)-1。陳亞寧等［5］研究發(fā)現(xiàn)西北干旱區(qū)氣溫升高了0.39 ℃·(10a)-1，明顯高于全球平均水平0.12 ℃·(10a)-1［1］。姚俊強(qiáng)等［16］基于122 個(gè)氣象站點(diǎn)1961—2011年月降水量資料，利用線性趨勢(shì)、Mann-Kendall 非參數(shù)趨勢(shì)和突變檢驗(yàn)法、Morlet 小波分析等方法研究了西北干旱區(qū)降水量空間分布及多時(shí)間尺度下的變化規(guī)律和趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)近50 a來西北干旱區(qū)降水量呈增加趨勢(shì)，但增濕幅度存在區(qū)域差異，其中祁連山亞區(qū)［38.67 mm·(10a)-1］增濕最明顯。汪有奎等［17］利用1956—2009 年祁連山北坡定位觀測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)和實(shí)地調(diào)查的氣象、水文、森林、草原資料及相關(guān)文獻(xiàn)，采用回歸與對(duì)比分析相結(jié)合的方法，綜合分析了祁連山北坡生態(tài)環(huán)境變化，發(fā)現(xiàn)1960 年以來祁連山北坡氣溫、降水量呈上升、增加趨勢(shì)，年均氣溫、年降水量的年際變化率分別為0.033 ℃·(10a)-1、0.57 mm·a-1。程鵬等［18］利用1960—2017年水文、氣象資料，采用相關(guān)分析、Mann-Kendall和小波分析等方法，研究發(fā)現(xiàn)近60 a來祁連山中部年均氣溫以0.39 ℃·(10a)-1的幅度上升。溫煜華等［19］利用祁連山24 個(gè)氣象臺(tái)站1961—2017 年逐日降水資料，選用12 個(gè)極端降水指數(shù)，采用線性趨勢(shì)法、Pearson相關(guān)性分析法等分析了祁連山極端降水指數(shù)的時(shí)空變化特征，發(fā)現(xiàn)祁連山雨日降水總量以13.86 mm·(10a)-1的速率變化。觀測(cè)結(jié)果和模擬研究均顯示干旱區(qū)的變暖加劇，且在過去的一個(gè)世紀(jì)里全球干旱區(qū)（1.2～1.3 ℃）的升溫比濕潤區(qū)（0.8～1.0 ℃）的高20%～40%［20］。然而，這些研究僅體現(xiàn)了氣候變化和發(fā)展趨勢(shì)，卻缺少較高的空間分辨率的氣候變化研究成果。而對(duì)于管理者來說更需要較高空間分辨率的氣候變化研究成果［21］，才能建立和指導(dǎo)適應(yīng)氣候變化的管理策略［22］。

2 氣候變化對(duì)山地森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響研究

從區(qū)域到全球尺度上，溫度和降水是生態(tài)系統(tǒng)過程的主要?dú)夂蝌?qū)動(dòng)因素［23］。由于溫度和降水的變化，已經(jīng)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成重大影響，如植物的物候期變化和生長期延長［24-25］、樹木生長增加［26］、高山林線向上遷移［27］、樹木死亡［28］等。而森林這種在組成、結(jié)構(gòu)和功能的持續(xù)變化很大程度上取決于森林種群個(gè)體對(duì)不斷變化的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素和干擾機(jī)制的反應(yīng)［29］。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性被定義為一個(gè)群落對(duì)抗變化的能力［30］，可以用所選擇表征指標(biāo)的平均值及其變化之間的比率定量表述［31］。氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)間穩(wěn)定性的影響可以用抗逆性和恢復(fù)力來概括［32］，而這些穩(wěn)定性指標(biāo)主要考慮氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)同步和延遲的影響［33］。利用年輪寬度數(shù)據(jù)和衛(wèi)星圖像網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，編制了與地中海、溫帶和大陸生物群落相對(duì)應(yīng)的西班牙11個(gè)樹種和502種森林的表征森林生長和生產(chǎn)力的絕對(duì)年輪寬度指數(shù)（TRWI）、歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)據(jù)，Gazol等［13］研究了森林對(duì)干旱的恢復(fù)力，發(fā)現(xiàn)恢復(fù)力與干旱的嚴(yán)重程度和森林的組成結(jié)構(gòu)有關(guān)。利用長期的標(biāo)準(zhǔn)化降水、蒸發(fā)指數(shù)（SPEI）數(shù)據(jù)和衛(wèi)星獲取的增強(qiáng)植被指數(shù)（EVI）數(shù)據(jù)，Huang 等［34］研究了2000—2014 年全球尺度上常綠闊葉林群落的時(shí)間穩(wěn)定性、抗逆性和恢復(fù)力，發(fā)現(xiàn)全球EVI的抗逆性和恢復(fù)力主要受溫度和輻射的影響。利用單因素方差分析和多元回歸模型，Ouyang等［35］研究了樹種多樣性、林分結(jié)構(gòu)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和環(huán)境條件對(duì)中國亞熱帶森林穩(wěn)定性影響的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)樹種豐富度、林分結(jié)構(gòu)多樣性對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生正向影響，而種群密度對(duì)穩(wěn)定性有負(fù)向影響；降水變率和坡度主要通過對(duì)樹種豐富度的影響間接影響穩(wěn)定性。由于保護(hù)工作往往在較小的地理范圍內(nèi)進(jìn)行，因此生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)估也應(yīng)在更精細(xì)的空間分辨率下進(jìn)行［20］。在0.05°空間分辨率下，綜合暴露性、敏感性和恢復(fù)力指標(biāo)，Li等［36］對(duì)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)短期氣候變異性的相對(duì)脆弱性進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)全球脆弱性模式在很大程度上取決于暴露性，而生態(tài)系統(tǒng)的敏感性和恢復(fù)力可能在當(dāng)?shù)爻叨壬霞觿』蚓徑馔獠繗夂驂毫?、暴露性與敏感性之間存在較顯著的負(fù)相關(guān)。但是氣候變化如何影響森林結(jié)構(gòu)和空間格局的變化？氣候與組成和功能多樣性之間的關(guān)系如何轉(zhuǎn)化為森林結(jié)構(gòu)復(fù)雜格局？氣候變化如何影響森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？對(duì)干旱區(qū)高寒山地森林生態(tài)系統(tǒng)，這些作用機(jī)理至今存在沒有厘清的問題。只有厘清這些問題，才能更好的為應(yīng)對(duì)氣候變化提供理論基礎(chǔ)［10］，才能選擇適當(dāng)?shù)木徑狻⑦m應(yīng)和治理策略應(yīng)對(duì)氣候變化的長期和短期影響［22］，才能深入認(rèn)識(shí)干旱區(qū)高寒山地森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)展演化趨勢(shì)。

3 氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)水文過程影響

陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化必將改變水平衡和植物水分過程［37］、改變陸面水循環(huán)要素，如土壤水分、蒸散量［38］，生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)加速［39］，從而影響林區(qū)的產(chǎn)水量［40］。對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)，其水文過程主要包括冠層截留、穿透降水、蒸散、林下地被層和土壤水分儲(chǔ)存以及產(chǎn)流等幾方面［41］。但影響冠層截留和穿透降水的主要因素有植物類型、結(jié)構(gòu)和分布格局［42］、冠層飽和點(diǎn)、冠層覆蓋度［43］、穿透系數(shù)和平均冠層蒸發(fā)速率以及降雨分布［44］，而林區(qū)產(chǎn)水量主要受土壤水分、蒸散量的制約［38-39］。因此，該項(xiàng)內(nèi)容主要選擇氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的土壤水分、蒸散過程、根系吸收水分的影響以及耦合模型研究4個(gè)方面展開論述。

3.1 氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)土壤水分影響研究

土壤水分是鏈接氣候、植物和水文過程的主要變量［45］。氣候變化（特別是降水的變化）主導(dǎo)著土壤水分動(dòng)態(tài)變化，而植物的多樣性又促進(jìn)了土壤水分的異質(zhì)性［46］。Fatichi等［46］選擇6個(gè)不同氣候條件和植被蓋度、3種類型土壤性質(zhì)的典型山坡，利用機(jī)械生態(tài)水文模型Tethys-Chloris 研究了生物和非生物環(huán)境對(duì)土壤水分時(shí)空變異的影響，發(fā)現(xiàn)濕潤氣候條件下非生物環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了生物環(huán)境的影響，但在地中海氣候條件下生物環(huán)境對(duì)土壤水分時(shí)空變異的影響更顯著。Liu 等［47］利用小波分析分析了多年觀測(cè)美國俄克拉荷馬州的斯蒂爾沃特西南部草地、林地及侵入種區(qū)的土壤水分動(dòng)態(tài)，研究了降水變化與土壤水分波動(dòng)的一致性。Gonzalez-Ollauri等［48］提出了一種新的試驗(yàn)方法和數(shù)值計(jì)算框架，研究了夏季生長在蘇格蘭斜坡上的桐葉槭（Acer pseudoplatanusL.）的樹木結(jié)構(gòu)特征對(duì)樹干莖流量及土壤水分動(dòng)態(tài)的影響。然而，對(duì)干旱區(qū)高寒山地森林生態(tài)系統(tǒng)，氣候-植被-土壤水分在樣地、坡面、流域等不同時(shí)空尺度上是如何相互作用的？土壤水分的時(shí)空變化是如何驅(qū)動(dòng)的？仍然缺乏綜合性的定量結(jié)果。由于許多水文過程是土壤水分的非線性函數(shù)，只有深入了解土壤水分時(shí)空變化，才能在較大尺度上呈現(xiàn)這些過程［49］。

3.2 氣候變化對(duì)蒸散過程影響研究

由于氣候變化，致使植被生長期延長、生理和物候發(fā)生變化，從而也改變了蒸散過程［41］，因此蒸散量的變化及其潛在機(jī)制的研究引起了廣泛的興趣［50］。Zhang 等［39］基于遙感數(shù)據(jù)，研究了1982—2013 年全球的蒸散量，發(fā)現(xiàn)全球蒸散量、降水量分別以0.88 mm·a-1、0.66 mm·a-1趨勢(shì)增加，但增溫過高可能會(huì)加速土壤水分蒸發(fā)，形成干旱趨勢(shì)。Palmquist 等［51］利用基于過程的土壤水分模型SOILWAT 研究了溫度增加和降水變化對(duì)美國西部三齒蒿（Artemisia tridentata）生態(tài)系統(tǒng)日尺度的水量平衡方程中各要素的影響，發(fā)現(xiàn)盡管冬季和春季降水量增加了7%，但由于蒸散量增加了6%，致使春末和夏季的土壤水分減少了。Nouri等［52］定量研究了17個(gè)干旱區(qū)潛在蒸散量的變化趨勢(shì)和氣象因子對(duì)潛在蒸散量變化趨勢(shì)的作用和敏感性，發(fā)現(xiàn)潛在蒸散量在冬季、春季、夏季、秋季和全年分別有70.6%、64.7%、70.6%、76.5%和70.0%的增加趨勢(shì)。da Costa等［53］對(duì)亞馬遜熱帶雨林15 a的研究發(fā)現(xiàn)由于降雨量只有正常年份降雨量的一半，致使樹木大量死亡，導(dǎo)致森林蒸騰量減少了30%。Ning 等［54］對(duì)中國干旱到濕潤氣候區(qū)、森林覆蓋率超過10%的44個(gè)流域的研究發(fā)現(xiàn)，2006—2015年由于森林覆蓋率顯著增加致使森林的蒸散量增加明顯；與1976—1985年比較，68.0%的集水區(qū)平均森林覆蓋率增加了4.5%，而其平均蒸散量則增加了8.2%。Wang等［55］同步監(jiān)測(cè)了蒸騰量、潛在蒸散量、葉面積指數(shù)和0～60 cm土層的有效土壤水分，研究了中國西北部六盤山落葉松人工林2016 年和2018 年生長季的蒸騰量，并建立了日尺度的蒸騰量模型。Yang 等［56］利用Budyko 框架定量分析了降水量、潛在蒸散量和植被變化對(duì)祁連山區(qū)地面蒸散量的影響，發(fā)現(xiàn)1982—2015年祁連山區(qū)的地面蒸散量、降水量、潛在蒸散量和NDVI均呈顯著增加趨勢(shì)，增幅分別為1.52 mm·a-1、3.18 mm·a-1、0.89 mm·a-1和4.0×10-4a-1。然而，對(duì)于干旱區(qū)高寒山地森林生態(tài)系統(tǒng)，氣候和穩(wěn)定性變化如何改變蒸散過程？影響的內(nèi)在機(jī)理是什么？尚不清楚。只有識(shí)別不同因素對(duì)蒸騰過程的影響機(jī)理，才能促進(jìn)有效的水資源管理，提高氣候變化影響的評(píng)估質(zhì)量［57］。

3.3 根系吸收水分研究

根系吸收水分在土壤水分的時(shí)空演變中發(fā)揮著重要作用［58］。植物根系吸收土壤水分，然后通過植物蒸騰和土面蒸發(fā)進(jìn)入大氣，從而使土壤、植物、大氣成為一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，清楚認(rèn)識(shí)植物根系吸水模式將為理解土壤水分時(shí)空變化驅(qū)動(dòng)因素、氣候變化對(duì)植被水文過程的影響奠定基礎(chǔ)。通過時(shí)空替代方法，在陜西省延安市天河流域，Song 等［59］研究了林齡為6 a、9 a、12 a、18 a 和21 a 的雨養(yǎng)蘋果（Malus pumila Mill）園土壤水分和根系分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)21 a林齡的成熟蘋果園淺層（＜2 m）土壤水分減小了，而深層（＞2 m）土壤水分比淺層的高；隨著樹齡的增加，細(xì)根（直徑＜2 mm）向縱深延伸的趨勢(shì)明顯。Zhang 等［60］利用探地雷達(dá)和根鉆法調(diào)查了中國科爾沁沙地東南部不同林齡（10 a、20 a、30 a、40 a、50 a）樟子松（Pinus sylvestrisvar.mongolica）人工固沙林根系的空間分布特征，并建議應(yīng)根據(jù)樹的根系所占的面積來確定樟子松人工林林分密度，以避免因水分競(jìng)爭(zhēng)而造成樟子松人工林的退化或死亡。Manoli等［61］利用一個(gè)考慮土壤水分動(dòng)態(tài)、根系吸水、植物蒸騰和葉水平光合作用的3D 土壤-植物模型研究了多種樹的根系對(duì)水的競(jìng)爭(zhēng)利用。Yang 等［62］監(jiān)測(cè)了澳大利亞南澳洲弗林德斯大學(xué)校園內(nèi)木葉樹（Allocasuarina verticillata）的樹干液流、水勢(shì)和根際土壤水勢(shì)等指標(biāo)，建立了木葉樹樹木的根系吸水模型。近年來，許多學(xué)者為了更好地描述根系吸水情況，以Richards方程為基礎(chǔ)，在根系吸水模型中引入了水分脅迫指數(shù)ω和臨界水分脅迫指數(shù)ωc［63］。Bouda 等［64］利用陸面模型（LSM）預(yù)測(cè)土壤水分動(dòng)態(tài)，并融入根系結(jié)構(gòu)參數(shù)到LSM 模型，以提高LSM 的精度。然而，對(duì)于干旱區(qū)高寒山地森林生態(tài)系統(tǒng)的地上植被冠層-根系結(jié)構(gòu)-土壤水分之間存在何種協(xié)同匹配關(guān)系？受那些因素影響？對(duì)這些作用機(jī)制還存在認(rèn)識(shí)不足的問題［50,59］。

3.4 氣候變化和生態(tài)水文過程相互作用與反饋的耦合模型

氣候和生態(tài)水文過程的研究首先通過對(duì)各要素、多尺度的觀測(cè)，以收集和描述不同尺度的氣候、生態(tài)水文過程各要素的狀態(tài)信息，從而獲得地表過程一些基本規(guī)律的科學(xué)認(rèn)識(shí)［65］。但要更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和定量研究氣候變化對(duì)生態(tài)水文過程的影響，開展流域參數(shù)和氣候?qū)λ捻憫?yīng)的定量研究，就需要建立氣候、水文和生態(tài)過程相互作用與反饋的耦合模型。Gao等［66］利用分布式生態(tài)水文模型模擬了黑河流域上游水文過程和植被動(dòng)態(tài)，分析了流域水平衡特征及其與植被的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)實(shí)際蒸散量的空間分布模式主要受降水量和氣溫影響，同時(shí)植被的分布模式也增加了實(shí)際蒸散量的空間變化。Paschalis等［67］為了在時(shí)空尺度上揭示水文、植物生理過程，利用生態(tài)水文模型定量研究了美國德克薩斯州斯托克頓堡灌木林和草地生態(tài)系統(tǒng)水通量與植物生產(chǎn)力，揭示了土壤水分的空間分布以及植物生產(chǎn)力、大氣水通量和氣象要素的動(dòng)態(tài)變化。Tang等［68］利用R-RHESSys水文-生態(tài)模型研究了美國內(nèi)華達(dá)州東部半干旱、干旱山區(qū)Cleve Creek 流域降水量變化與植物動(dòng)態(tài)對(duì)流域水平衡的影響規(guī)律。Li 等［58］研究了祁連山東部青海省大通縣森林保護(hù)區(qū)的青海云杉樹干液流與環(huán)境因子之間的相互作用關(guān)系，并比較了BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多元回歸模型在該研究中的性能，闡明了時(shí)滯效應(yīng)和不同土壤水分條件在樹干液流響應(yīng)機(jī)制中的重要作用。Montaldo等［69］基于Montaldo 生態(tài)水文模型，耦合LSM 和植被動(dòng)態(tài)模型（VDM），利用15 a 的氣象、樹木蒸騰量和土壤水分的長期數(shù)據(jù)，研究了地中海撒丁島典型生態(tài)系統(tǒng)的水力再分配、根際水分平衡和巖質(zhì)亞層水分平衡。以上研究均是在單一尺度上開展的模型模擬研究，但要充分地確定氣候變化對(duì)生態(tài)水文過程的反應(yīng)，就需要將葉片尺度的生理、樹的地上和地下的反應(yīng)、根系動(dòng)態(tài)和土壤水分、林分的響應(yīng)和物理水文學(xué)結(jié)合起來的模型［70］。而這種復(fù)雜的模型又很難在較大空間尺度上進(jìn)行參數(shù)化和校準(zhǔn)，這就需要在不同的時(shí)空尺度上建立氣候、水文和生態(tài)過程相互作用與反饋的耦合模型。

4 展望

越來越多的證據(jù)表明，氣候變化通過影響土壤水分、蒸發(fā)、蒸騰和徑流在控制水循環(huán)中起著重要作用［37-40］。但干旱區(qū)高寒山地（如祁連山）生態(tài)系統(tǒng)是氣候變化響應(yīng)較為敏感和迅速的地區(qū)，氣候變化對(duì)干旱區(qū)山地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)水文過程影響機(jī)制的研究才剛剛起步，尚未得到充分的定量研究結(jié)果。在干旱區(qū)高海拔山地，生態(tài)水文過程的研究主要集中在土壤水分動(dòng)態(tài)［71］、冠層結(jié)構(gòu)與截留率的關(guān)系［72］、植物蒸騰及其影響因素［73-74］及降水變化對(duì)林地產(chǎn)水量的影響［75］，而氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響研究也只開展了氣候變化對(duì)植被物候［24,76］、林線［27］、青海云杉徑向生長［77］、陸地初級(jí)生產(chǎn)力［23,78］和陸地蒸散量變化［57］、冠層位置對(duì)青海云杉?xì)夂?生長關(guān)系［79］以及高山植物群落［80］的影響，尚未開展氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)水文過程影響的綜合性研究。

展望未來，在氣候變化研究方面，干旱區(qū)山地要評(píng)估優(yōu)于1 km空間分辨率的氣候變化趨勢(shì)，才能更好的為管理者提供應(yīng)對(duì)氣候變化的理論基礎(chǔ)，選擇適當(dāng)?shù)木徑狻⑦m應(yīng)和治理策略應(yīng)對(duì)氣候變化的長期和短期影響；在氣候變化與森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)水文過程相互作用方面，要從樣地、坡面、流域及個(gè)體、群落、生態(tài)系統(tǒng)等多個(gè)尺度，植被-大氣、根系-土壤、土壤-大氣多界面開展跨土壤學(xué)、水文學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉研究，利用通量觀測(cè)、樹干液流技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、野外模擬實(shí)驗(yàn)、遙感和模型模擬等方法，闡明氣候變化對(duì)干旱區(qū)山地森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及水文過程的影響機(jī)制，預(yù)測(cè)未來氣候和森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)水文過程變化趨勢(shì)，以促進(jìn)干旱區(qū)山地生態(tài)學(xué)的發(fā)展，為管理部門適應(yīng)和緩解氣候變化的影響奠定理論基礎(chǔ)。