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天然植被的生態(tài)需水量是區(qū)域水資源配置和生態(tài)系統(tǒng)管理的關(guān)鍵問題。盡管許多研究開展了植被生態(tài)需水量的評估工作，但目前仍缺乏對干旱內(nèi)陸河流流域天然植被生態(tài)需水量閾值的定量研究。已有的相關(guān)研究尚未建立具有明確理論基礎(chǔ)的、可用于評估維持植被系統(tǒng)穩(wěn)定所需的最小和最佳生態(tài)需水量的有效方法。
針對上述問題，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所綠洲水土過程與機理研究團隊（阿克蘇站團隊）基于遙感影像數(shù)據(jù)，估算了塔里木河流域平原地區(qū)近22年來天然植被的實際蒸散量。在此基礎(chǔ)上，從生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的研究中借鑒了“latitude （LAT）”的概念，提出了內(nèi)陸干旱地區(qū)自然植被的最小和最佳生態(tài)需水量計算的新方法。在經(jīng)典的“杯球”模型中，LAT對應(yīng)于杯的寬度，也就是說在不超過閾值（系統(tǒng)穩(wěn)定性閾值）的情況下，系統(tǒng)的狀態(tài)可以改變多大。在生態(tài)需水量閾值的分析中，LAT可以定義為基于自然植被群落類型未改變且生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定（不超過閾值）的前提下允許的最大供水波動范圍，即：由最優(yōu)和最小生態(tài)需水量二者的差異所確定的最大供水波動范圍?；谶@一理論，本研究提出了一種基于NDVI年數(shù)據(jù)確定天然植被LAT的算法，之后根據(jù)LAT計算ΔET。最終，由ΔET確定了天然植被的最小和最優(yōu)生態(tài)需水量。結(jié)果表明，塔里木河流域平原區(qū)天然植被的平均最小和最優(yōu)生態(tài)需水量分別為105.45和135.53 mm。林地、高覆蓋和低覆蓋草地的平均最小生態(tài)需水量分別為129.13、284.38和111.40mm，最優(yōu)生態(tài)需水量的平均值分別為152.96、382.05和141.16mm。該方法源于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的理論框架，具有明確的理論基礎(chǔ)，計算過程簡單易操作，為定量評估天然植被的生態(tài)需水量閾值提供了一種有效的途徑。
研究成果以“Evaluation method of ecological water demand threshold of natural vegetation in arid-region inland river basin based on satellite data”為題發(fā)表在Ecological Indicators。論文第一（通訊）作者為新疆生地所郝興明研究員，該研究得到中國科學(xué)院西部之光交叉團隊項目資助。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X22012845?via%3Dihub
圖1 生態(tài)需水量閾值計算過程示意圖及計算結(jié)果
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