定量评估农田水分利用效率(WUEc)的长期变化对优化旱区灌溉农业水资源利用效率,实现农业节水高产高效具有重要意义。以典型干旱区阿克苏河流域为研究对象,集成2002—2022年农田总初级生产力(GPPc)、农田蒸散发(ETc)、WUEc及气象植被要...定量评估农田水分利用效率(WUEc)的长期变化对优化旱区灌溉农业水资源利用效率,实现农业节水高产高效具有重要意义。以典型干旱区阿克苏河流域为研究对象,集成2002—2022年农田总初级生产力(GPPc)、农田蒸散发(ETc)、WUEc及气象植被要素数据,综合运用Sen’s Slope+Mann-Kendall趋势分析、局部加权回归的季节-趋势分解、偏相关分析与通径分析等方法,系统揭示流域WUEc时空格局及多因子协同作用路径。结果表明:(1)时序特征上,流域GPPc和ETc分别以0.6 g C·m^(-2)·a^(-1)和0.3 mm·a^(-1)的速率显著上升,而WUEc则以0.02 g C·mm^(-1)·m^(-2)·a^(-1)的速率下降;年内动态呈现GPPc和ETc单峰型(8月峰值)与WUEc双峰型(4、10月峰值)的典型特征。(2)空间格局上,WUEc下降区域占60.3%,而GPPc和ETc上升区域分别达97.1%和94.8%,表明流域普遍存在“增产不增效”现象。(3)驱动分析显示,WUEc与气温(T)、饱和水气压差(VPD)、叶面积指数(LAI)呈显著负相关(负相关区域占比77%~89%),与降水(Pre)呈正相关(87%区域)。(4)通径分析揭示,T和Pre主要通过调控GPPc影响WUEc,LAI则通过ETc途径起作用,而归一化植被指数和增强型植被指数通过协同调控ETc和GPPc共同影响WUEc,其中T和LAI是主导驱动因子,对干旱区农业生态系统存在双重胁迫机制。研究结果阐明了干旱区WUEc的多尺度演变规律及其非线性驱动机制,可为气候变化背景下农业水资源优化管理提供科学依据。展开更多
文摘定量评估农田水分利用效率(WUEc)的长期变化对优化旱区灌溉农业水资源利用效率,实现农业节水高产高效具有重要意义。以典型干旱区阿克苏河流域为研究对象,集成2002—2022年农田总初级生产力(GPPc)、农田蒸散发(ETc)、WUEc及气象植被要素数据,综合运用Sen’s Slope+Mann-Kendall趋势分析、局部加权回归的季节-趋势分解、偏相关分析与通径分析等方法,系统揭示流域WUEc时空格局及多因子协同作用路径。结果表明:(1)时序特征上,流域GPPc和ETc分别以0.6 g C·m^(-2)·a^(-1)和0.3 mm·a^(-1)的速率显著上升,而WUEc则以0.02 g C·mm^(-1)·m^(-2)·a^(-1)的速率下降;年内动态呈现GPPc和ETc单峰型(8月峰值)与WUEc双峰型(4、10月峰值)的典型特征。(2)空间格局上,WUEc下降区域占60.3%,而GPPc和ETc上升区域分别达97.1%和94.8%,表明流域普遍存在“增产不增效”现象。(3)驱动分析显示,WUEc与气温(T)、饱和水气压差(VPD)、叶面积指数(LAI)呈显著负相关(负相关区域占比77%~89%),与降水(Pre)呈正相关(87%区域)。(4)通径分析揭示,T和Pre主要通过调控GPPc影响WUEc,LAI则通过ETc途径起作用,而归一化植被指数和增强型植被指数通过协同调控ETc和GPPc共同影响WUEc,其中T和LAI是主导驱动因子,对干旱区农业生态系统存在双重胁迫机制。研究结果阐明了干旱区WUEc的多尺度演变规律及其非线性驱动机制,可为气候变化背景下农业水资源优化管理提供科学依据。
