旱地生态系统是全球最脆弱的生态环境之一，其植被生产力的变化对全球碳循环和气候的调节具有深远影响。中国拥有世界上最大的旱地，这些区域不仅支持着全国超过38%的人口生存，还在实现国家“双碳”目标中发挥着至关重要的作用。近年来，气候变化和大规模生态恢复计划共同推动了中国旱地植被绿化和总初级生产力（GPP）的显著提升。虽然已有研究表明气候因子和植被绿化对GPP均有影响，但气候因子往往会改变植被生长的状况从而对GPP的变化产生间接影响，目前气候因子对GPP变化的间接影响依然缺乏系统性的研究。
近日，我系博士生宫海星（第一作者）在王晓妍副教授（通讯作者）和成天涛教授（通讯作者）的联合指导下，研究了气温、降水和太阳辐射等气候因子与植被绿化对中国旱地生态系统植被GPP的影响。该研究聚焦于2001至2020年间旱地GPP的变化趋势、波动和突变等时空演变特征，并系统评估了气候变化和植被绿化对GPP变化的直接和间接影响途径。研究结果表明，近年来GPP的增长得益于气候变化与植被覆盖改善的共同作用。气温（Tmp）、降水（Pre）和太阳辐射（Rad）等气候因子对GPP的直接影响相对有限（Tmp→GPP：0.10；Pre→GPP：0.15；Rad→GPP：0.14），但这些因子通过改变植被的生长条件，间接地促进了GPP的提升却十分显著（Tmp→LAI→GPP：0.47；Pre→LAI→GPP：0.43；Rad→LAI→GPP：0.35）。在诸多影响因素中，植被覆盖的增加对GPP的正面效应最为直接且显著，这在生态重点恢复的半干旱和干旱亚湿润区域表现得更为明显。本研究进一步发现中国旱地植被GPP的重心正逐渐向西移动，未来大多数地区将维持当前的植被生产力增长趋势。
这项研究主要揭示了植被覆盖是调节气候因子对植被生产力间接影响的关键纽带，强调了综合考虑气候与植被之间复杂交互作用的重要性。相关研究已于2024年10月发表于《Geophysical Research Letters》。研究工作得到了国家自然科学基金（41975075、42175179、42075058、42375183、41775129）和上海市自然科学基金（22ZR1404000）的共同资助。
论文信息：Gong, H., Wang, G., Wang, X., Kuang, Z., & Cheng, T. (2024). Trajectories of terrestrial vegetation productivity and its driving factors in China’s Drylands. Geophysical Research Letters, 51, e2024GL111391. https://doi.org/10.1029/2024GL111391
图1. 2001-2020年中国旱地土地利用类型转移及LAI的年际变化。（a）土地利用类型的转变及（b）各类型转变的面积百分比。（c） 根据Theil-Sen中值趋势分析计算的SenLAI，将地区划分为稳定区（-0.0005<SenLAI<0.0005）、改善区（SenLAI≥0.0005）、退化区（SenLAI≤-0.0005）。此外，在0.05的置信水平下，Mann-Kendall检验表明显著变化和非显著变化区。（d）整个中国旱地平均LAI的年际变化。
图2. 2001年-2020年中国旱地植被GPP的时空演变特征。（a）基于Theil-Sen中值趋势分析与Mann-Kendall检验的GPP年际变化趋势，以及（b）在前者分析基础上，进一步融合了Hurst指数，以探究GPP年际变化的未来可持续性。（c） GPP空间重心的转移轨迹。
图3. 2001-2020年气候因子（气温、降水、太阳辐射）和植被覆盖（LAI）对中国旱地GPP变化的（a）直接、（b）间接以及（c）综合影响。
