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图1 变化环境下的中国旱区生态系统结构与功能
图2 中国旱区荒漠化的三个关键过程空间分布及强度
在国家自然科学基金重大项目课题（批准号：41991235）等资助下，北京师范大学地理科学学部傅伯杰院士团队与国外合作者在中国旱区生态系统变化、驱动机制及影响研究方面取得进展。研究成果以“中国旱区生态系统变化、驱动及影响（Drivers and impacts of changes in China’s drylands）”为题，于2021年11月9日发表于《自然综述：地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment）。论文链接为：https://doi.org/10.1038/s43017-021-00226- z。
旱区（drylands）是最易受气候变化影响的地区之一。1980-2000年间全球旱区扩张约4%，其中中国旱区扩张面积占比达1/3。针对中国旱区生态系统变化、驱动机制及生态保护与修复工程效应的研究不足。该研究系统分析了变化环境下中国旱区生态系统的结构与功能变化（图1），揭示了中国旱区生态系统变化及驱动机制，阐明了生态保护与修复工程的生态效应。
研究结果表明，1982-2015年间中国旱区有45.8%的区域呈现植被显著变绿恢复，11.4%的区域植被显著变棕退化。通过量化旱区生态系统功能变化驱动因素的相对贡献发现，干旱对植物多样性、植被生产力和土壤有机碳呈负向影响。植物多样性对植被生产力和土壤有机碳有正向促进作用。气候变化和人类活动共同作用导致了我国旱区的荒漠化问题，旱区荒漠化的关键过程为风蚀、水蚀、冻融侵蚀。其中，水蚀影响的面积最大（37.4%）但强度较低，主要影响区域分布在半干旱和半湿润易干旱区；风蚀强度大，主要影响极端干旱区和干旱区；冻融侵蚀主要影响青藏高原地区（图2）。我国三北防护林、退耕还林工程、津京风沙源治理工程等13项生态修复工程覆盖近60%的旱区区域，促使旱区植被变绿、土地退化的改善和生态系统功能的提升。然而大规模植树造林也导致了局部区域土壤干层，加剧了局地水资源压力，尤其在对气候变化敏感的半干旱区。
该研究还指出了中国旱区相关研究的薄弱环节以及未来研究方向，包括：在气候变化和人类活动共同作用下满足植被生长和水分可持续利用的植树造林的阈值研究；干旱生态系统对气候变化的非线性响应及驱动机制研究；以及大规模生态恢复工程对土壤及局地气候（降雨、气温）影响的长期野外观测及模拟研究等。