Spatiotemporal variations and influencing factors of vegetation water use efficiency in Qingshui River basin

Yan Xiangmei; Yu Xinhua; Peng Yongqing

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.036

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Spatiotemporal variations and influencing factors of vegetation water use efficiency in Qingshui River basin

Comprehensive Researches

- Spatiotemporal variations and influencing factors of vegetation water use efficiency in Qingshui River basin
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 5, Pages: 372-383(2025)
- 作者机构：
  
  宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.036
  CLC： X171.1;S152.7⁺5
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.05.036.
- Received：21 May 2025，
  
  Revised：2025-07-12，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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闫相梅, 于新花, 彭永庆.清水河流域植被水分利用效率时空变化及其影响因素[J].水土保持通报,2025,45(5):372-383.

Yan Xiangmei, Yu Xinhua, Peng Yongqing. Spatiotemporal variations and influencing factors of vegetation water use efficiency in Qingshui River basin [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):372-383.
闫相梅, 于新花, 彭永庆.清水河流域植被水分利用效率时空变化及其影响因素[J].水土保持通报,2025,45(5):372-383. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.036. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.036..

Yan Xiangmei, Yu Xinhua, Peng Yongqing. Spatiotemporal variations and influencing factors of vegetation water use efficiency in Qingshui River basin [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):372-383. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.036. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.036..

摘要

目的

探究清水河流域植被水分利用效率的时空变化特征，并深入分析影响植被WUE的主要因素，为清水河流域植被保护和水资源持续利用提供科学依据。

方法

以清水河流域为研究区域，基于MODIS遥感数据、气象数据和土地利用等多源数据，利用趋势分析、Hurst指数、变异系数、相关性分析及偏导数等方法，估算并分析2001—2022年清水河流域植被WUE的时空演变特征及其影响因素。

结果

①流域植被WUE总体呈现“南高北低”的空间格局，年际变化趋势为0.005 g/（kg · a）； ②流域植被水分利用效率（WUE）主要呈上升趋势，其面积占流域总面积的76.19%； ③流域植被WUE以比较稳定为主，占流域总面积的83.94%；Hurst均值为0.48，说明该流域的植被WUE总体呈现出弱的反持续性； ④流域植被WUE与叶面积指数（LAI）的相关性最高，其平均系数为0.54；研究区自然因子对WUE变化的贡献小于人类活动；WUE变化主要受人类活动主导升高。

结论

流域植被WUE呈现明显的空间异质性，植被WUE主要受人类活动的影响。因此，加大流域的生态保护力度，对提高流域WUE至关重要。

Abstract

Objective

The spatiotemporal variation characteristics of vegetation water use efficiency （WUE） in the Qingshui River basin are explored， and the main factors affecting vegetation WUE were analyzed， so as to provide a scientific basis for vegetation conservation and the sustainable utilization of water resources in the river basin.

Methods

The Qingshui River basin was selected as the study area. Using multi-source data such as MODIS remote sensing data， meteorological data， and land use information， the spatiotemporal evolution characteristics of vegetation WUE and its influencing factors in the Qingshui River basin from 2001 to 2022 were estimated and analyzed using the methods of trend analysis， Hurst index， coefficient of variation， correlation analysis， and partial derivatives.

Results

① The overall spatial pattern of vegetation WUE in the river basin exhibited a “higher in the south and lower in the north” distribution， with an interannual variation trend of 0.005 g/（kg · a）. ② The vegetation WUE in the river basin mainly showed an increasing trend， with areas accounting for 76.19% of the total basin area. ③ The vegetation WUE in the river basin was relatively stable， covering 83.94% of the total basin area. The mean Hurst value was 0.48， indicating weak anti-persistence in vegetation WUE across the basin. ④ The correlation between vegetation WUE and leaf area index （LAI） was the highest， with an average coefficient of 0.54. Natural factors contributed less to WUE variation than human activities which were the primary drivers of the WUE increase.

Conclusion

The vegetation WUE in the river basin shows spatial heterogeneity and is mainly influenced by human activities. Therefore， it is crucial to strengthen ecological protection to improve the vegetation WUE in the river basin.

关键词

Keywords

references

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