Response of net primary productivity to drought change in middle arid zone of Ningxia Hui Autonomous Region

Cong Shixiang; Ding Xudong; Chang Wenjing; Wang Yingying; Yu Hailong; Huang Juying

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.005

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Response of net primary productivity to drought change in middle arid zone of Ningxia Hui Autonomous Region

Comprehensive Researches

- Response of net primary productivity to drought change in middle arid zone of Ningxia Hui Autonomous Region
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 4, Pages: 402-412(2025)
- 作者机构：
  
  1.宁夏大学林业与草业学院，宁夏银川 750021
  2.宁夏大学地理科学与;规划学院，宁夏银川 750021
  3.宁夏大学生态环境学院，宁夏银川 750021
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.005
  CLC： Q948.1
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.04.005.
- Received：16 January 2025，
  
  Revised：2025-03-15，
  
  Published：20 August 2025
- 稿件说明：
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丛士翔, 丁旭东, 常文静，等.宁夏中部干旱带植被净初级生产力对干旱变化的响应[J].水土保持通报,2025,45(4):402-412.

Cong Shixiang, Ding Xudong, Chang Wenjing, et al. Response of net primary productivity to drought change in middle arid zone of Ningxia Hui Autonomous Region [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):402-412.
丛士翔, 丁旭东, 常文静，等.宁夏中部干旱带植被净初级生产力对干旱变化的响应[J].水土保持通报,2025,45(4):402-412. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.005. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.005..

Cong Shixiang, Ding Xudong, Chang Wenjing, et al. Response of net primary productivity to drought change in middle arid zone of Ningxia Hui Autonomous Region [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):402-412. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.005. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.005..

摘要

目的

评估不同植被类型因干旱造成的植被净初级生产力损失量（ΔNPP）对各降水年型的响应关系，以期深入了解植被对气候极端事件的响应，并为区域旱灾预防提供理论依据。

方法

以宁夏回族自治区中部干旱带2001—2021年标准化降水蒸散指数（SPEI）度量气象干旱，基于MODIS遥感数据，采用CASA模型估算研究区NPP，采用趋势分析、Mann-Kendall检验和Pearson相关性分析等方法分析不同植被类型NPP因干旱导致的损失量（ΔNPP）时空分异及其与SPEI指数的相关性。

结果

①2001—2021年，SPEI指数显示，研究区干旱趋势整体趋缓；在空间维度上总体仍以干旱占主导，但局地有湿润化趋势。 ②研究区植被ΔNPP整体上呈出波动减少趋势；在空间上研究区东部植被ΔNPP呈减小趋势。 ③SPEI指数与ΔNPP的相关性分析显示，呈负相关占主导，但因干旱等级不同而呈现明显的时空差异。 ④不同植被类型ΔNPP对年尺度SPEI的响应具有一定差异，具体表现为：在严重和极端干旱胁迫下，林地的ΔNPP最大，农作物次之，灌木最小。

结论

目前宁夏中部干旱带出现湿润化趋势，为提高研究区植被对干旱的抵抗力，需提高植被结构与组成的复杂性和多样性。

Abstract

Objective

The response relationships of the net primary productivity loss （ΔNPP） of different vegetation types caused by drought of different vegetation types to various precipitation annual patterns were evaluated， in order to gain an in-depth understanding about the responses of vegetation to climate extreme events and provide a theoretical basis for regional drought prevention.

Methods

Drought characteristics was quantified by standardized precipitation evapotranspiration index （SPEI）， and NPP was estimated based on MODIS remote sensing data by carnegie-ames-stanford approach （CASA） model and annual SPEI during 2001 to 2020 in the middle arid zone of Ningxia Hui Autonomous Region was calculated to explore the differences of net primary productivity（NPP） of different vegetation types to SPEI， and the correlation between NPP loss （ΔNPP） due to drought and SPEI index by using the methods of trend analysis， Mann-Kendall test and correlation analysis.

Results

① From 2001 to 2020， the SPEI index indicated that the drought trend in the study area was generally slowing down， and drought was still dominant in spatial dimension， but there was a trend of humidification. ② ΔNPP

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in the study area showed a totally decreasing trend of fluctuation； spatially， the ΔNPP in the eastern part of the study area decreased significantly. ③ The correlation analysis between SPEI index and ΔNPP showed that the negative correlation was dominant， but there were obvious spatial-temporal differences due to different drought grades. ④ The response of ΔNPP

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of different vegetation types to annual SPEI was different， under severe and extreme drought stresses， the

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loss of forest was the largest， followed by crop， and shrubs was the least.

Conclusion

At present， the middle arid zone of Ningxia shows a trend of humidification. In order to improve the resistance of vegetation to drought in the study area， the complexity and diversity of vegetation structure and composition should be improved.

关键词

Keywords

references

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