阿克苏河流域农田水分利用效率时空格局研究
赵秋 高凡 何兵 李颖 张加成
阿克苏河流域农田水分利用效率时空格局研究
摘要
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。
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