旱區(qū)（drylands）是指年平均降雨量與潛在蒸散發(fā)之比小于0.65的區(qū)域，是最易受氣候變化影響的地區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境脆弱，荒漠化風險高。中國旱區(qū)分布廣、類型多。1980-2000年間全球旱區(qū)擴張約4%，其中中國旱區(qū)擴張面積占比達1/3。針對中國旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化、驅(qū)動機制及生態(tài)保護與修復工程效應的系統(tǒng)性研究不足，2021年11月9日，北京師范大學地理科學學部傅伯杰院士團隊在《自然綜述：地球與環(huán)境》（Nature Reviews Earth & Environment）發(fā)文，揭示了中國旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化及驅(qū)動機制，闡明了生態(tài)保護與修復工程的生態(tài)效應。

研究結(jié)果表明，1982-2015年中國旱區(qū)有45.8%的區(qū)域呈現(xiàn)植被顯著變綠，11.4%的區(qū)域植被顯著變棕。通過量化旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能變化驅(qū)動因素的相對貢獻發(fā)現(xiàn)，干旱對放牧強度無顯著影響，對植物多樣性、植被生產(chǎn)力和土壤有機碳呈負向影響。植物多樣性對植被生產(chǎn)力和土壤有機碳有正向促進作用（圖1）。

圖1. 中國旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能變化驅(qū)動因素的相對貢獻

氣候變化和人類活動共同作用導致我國旱區(qū)荒漠化問題嚴重，研究表明，導致旱區(qū)荒漠化的關鍵過程為風蝕、水蝕、凍融侵蝕，水蝕影響的面積最大（37.4%），主要影響區(qū)域分布在半干旱和干旱半濕潤區(qū)，但強度多為微度、輕度和中度；風蝕主要影響極端干旱區(qū)和干旱區(qū)，強度多為強、極強和劇烈；凍融侵蝕主要影響青藏高原地區(qū)，強度多為微度、輕度和中度（圖2）。

圖2. 中國旱區(qū)荒漠化的三個關鍵過程空間分布及強度

1978年以來我國啟動了多項生態(tài)保護與修復工程，其中覆蓋旱區(qū)的生態(tài)工程主要有三北防護林、水土保持重點建設工程、退耕還林工程、天然林保護工程、津京風沙源治理工程等13項（圖3），覆蓋近60%的旱區(qū)區(qū)域。這些生態(tài)修復工程對植被、水循環(huán)、荒漠化、生態(tài)系統(tǒng)服務等產(chǎn)生了重要影響，促使旱區(qū)植被變綠、土地退化的改善和生態(tài)系統(tǒng)功能的提升。例如，1980-2015年8.38%的旱區(qū)在植被變綠、人類活動對植被變化的潛在影響和生態(tài)系統(tǒng)功能提升方面都出現(xiàn)顯著改善。然而大規(guī)模植樹造林也導致了局部區(qū)域土壤干層，加劇了局地水資源壓力，尤其在對氣候變化敏感的半干旱區(qū)。

圖3. 中國旱區(qū)重要生態(tài)保護與恢復的工程的投資、規(guī)模、覆蓋面積等

圖4. 變化環(huán)境下的中國旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

論文還提出了中國旱區(qū)相關研究的薄弱環(huán)節(jié)以及未來研究方向，包括在氣候變化和人類活動共同作用下滿足植被生長和水分可持續(xù)利用的植樹造林的閾值研究；干旱生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的非線性響應及驅(qū)動機制研究；以及大規(guī)模生態(tài)恢復工程對土壤及局地氣候（降雨、氣溫）影響的長期野外觀測及模擬研究等。

北京師范大學地理科學學部李長嘉講師為論文第一作者，傅伯杰院士為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金重大項目課題（41991235）、第二次青藏高原綜合科學考察研究項目（2019QZKK0405）和中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助的支持。

論文信息：

Changjia Li, Bojie Fu*, Shuai Wang, Lindsay C. Stringer, Yaping Wang, Zidong Li, Yanxu Liu, Wenxin Zhou. Drivers and impacts of changes in China’s drylands. Nature Reviews Earth & Environment. 2021. DOI: 10.1038/s43017-021-00226- z