解密生态水文之谜 探寻干旱区可持续发展之路

西北地区深居内陆，干旱缺水、荒漠广布，该区生态环境的极度脆弱性对生态保护工作构成了显著挑战，同时限制了社会经济可持续发展。一支由中国科学院西北生态环境资源研究院副研究员杨林山带领的青年研究团队以身入局，扎根内陆河生态水文研究十余年，为西北的生态建设和保护做出了重要贡献。

 

 

面对复杂的生态环境，厘清水文过程与生态系统的相互作用，是实现区域水资源、生态管理和社会经济可持续发展的基础。在这样的背景下，杨林山团队以水为主线，通过野外定位观测、采样、实验和模型模拟等手段，解析了西北地区的生态水文变化特征及其驱动机制，为该地区的生态修复和水资源可持续利用提供了理论支撑。

杨林山团队综合冰川消融、冻土退化等因素对水文过程的影响，创建了寒区多水源供给的水热耦合方法，系统评估了冰川消融和冻土退化对内陆河出山径流变化的贡献，改进后的方法增加了其对内陆河的适应性；针对当前气候和土地利用变化对水文过程的影响研究普遍存在独立性假设悖论问题，团队基于水文过程响应的敏感性差异，提出了定量解耦气候和土地利用变化对水文过程影响的水文情景再现分析方法，突破了气候和下垫面变化对水文过程影响的重叠问题。同时，生态水文过程变化归因研究需要考虑多方面的因素，但多要素耦合会产生共线累积效应，导致结果产生偏差，团队在弹性系数计算方法中引入偏相关系数来减小或消除因子的共线性，并通过对比多元回归、传统方法和改进方法的结果来评估改进的弹性系数计算方法的可靠性，避免了由驱动因子的共线性累积效应引起的误差。

 

 

杨林山团队分析了内陆河山区生态水文过程变化的时空异质性，阐明了内陆河山区水文过程与生态系统的时空耦合关系，厘清了不同景观植被带和海拔高程带的水热耦合规律；揭示了内陆河生态水文过程变化的驱动机制，发现不同生态系统水分利用效率变化的主导因素不同，总体反映了不同生态系统生境的水分状况以及生态系统对水分条件的敏感程度，水分因子是导致内陆河流域生态水文过程变化的主导因素。同时，评估了不同耕地变化类型对农田水分利用效率的影响。  

研究发现，节水灌溉在提高水分利用效率和作物产量之间存在权衡，合理的节水灌溉既能保持较高水分利用效率，又不降低作物产量，据此，团队提出了内陆河维持作物产量稳定的节水灌溉阈值，为干旱区水资源高效利用提供科学支撑。

基于对内陆河生态水文过程变化的认知，杨林山团队首次剖析了河西走廊千年尺度气候环境变化与人类社会之间复杂的互动过程，确定了河西走廊气候变化－生物生产力－社会稳定之间的因果关系。团队探究了历史时期气候环境变化与河西走廊社会变迁的影响路径，提出了由于社会未能对气候变化的影响做出有效反应而产生的多米诺效应模型，研究发现，山区水资源供给量减少，生物生产力降低，导致粮食产量下降，价格上涨，增加社会危机发生的频率，这一研究明确了水资源、生物生产力在内陆河千年尺度社会变迁中的作用，推动了气候环境变化对区域社会变迁影响的认知。

“希望西北的生态建设越来越好。”这是杨林山的初心，也是他一直奋斗的目标。

（中国科学院西北生态环境资源研究院阿拉善荒漠生态水文试验研究站供稿）

（责编：张若涵）