全 文 ：林业科学研究　２０１２，２５（１）：１００ １０６
ＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ
　　文章编号：１００１１４９８（２０１２）０１０１０００７
干旱区对降水变化响应的研究进展
朱雅娟，吴　波，卢　琦
（中国林业科学研究院荒漠化研究所，北京　１０００９１）
收稿日期：２０１１０３１７
基金项目：中国林业科学研究院中央公益性科研院所基本科研业务费专项资金重点项目“西北干旱荒漠生态系统对脉冲式降雨的响
应”（ＣＡＦＹＢＢ２００７００８）；林业公益性行业科研专项“荒漠生态系统对全球变化的响应与适应对策”（２０１１０４０７７）
作者简介：朱雅娟（１９８０—），女，陕西眉县人，副研究员，主要从事荒漠植物生态学研究．
通讯作者：研究员，博士生导师，主要从事荒漠化防治研究．
摘要：水分是干旱区的主要限制因子之一，降水是干旱区最重要的水分来源。根据气候变化研究的预测，未来我国
干旱区的降水格局会改变，包括降水量、降水频率和降水强度等。降水变化会影响干旱区的土壤变化，植被变化，土
地荒漠化和水文变化等方面。我国极端干旱区和干旱区的降水有总体增加趋势，而部分半干旱区和亚湿润干旱区
的降水则出现减少趋势。降水的增加能够促进生物土壤结皮的发育，改善土壤水分状况，促进植物生长，提高植被
盖度，促使荒漠植被向草原植被方向发展，有利于土地荒漠化的逆转；另外，降水增加会增加河流的径流量和湖泊水
量，促进洪水的发生，降水减少则具有相反的效应。这些研究有助于人们预测干旱区在未来降水格局改变之后可能
发生的变化，对于天然植被保育以及荒漠化防治等实践工作等具有重要的理论指导意义。未来的研究需要加强实
验，如增雨、升温、模拟氮沉降和ＣＯ２浓度增加等对干旱区的土壤、植被、荒漠化和水文等方面的影响，才能获得更有
说服力的结果。
关键词：干旱区；降水变化；土壤变化；植被变化；荒漠化；水文变化
中图分类号：Ｓ７１８５１，Ｓ７２８ 文献标识码：Ａ
ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅＳｔｕｄｙｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＡｒｉｄＺｏｎｅｓｔｏＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＣｈａｎｇｅ
ＺＨＵＹａｊｕａｎ，ＷＵＢｏ，ＬＵＱｉ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＤｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｉｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｔｅｒｎｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｍａｙｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅ
ｆｕｔｕｒｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ．Ｉｎａｒｉｄｚｏｎｅｓ，ｔｈｅｓｏｉｌｄｙｎａｍｉｃｓ，ｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
ｃｈａｎｇｅ，ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｌｏｇｙｍｉｇｈｔｂｅａｆｅｃｔｅｄｂｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ．Ｉｎｇｅｎｅｒａｌ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｅｘ
ｔｒｅｍｅａｒｉｄｚｏｎｅａｎｄａｒｉｄｚｏｎｅｓｈｏｗｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｅｎｄｅｎｃｙｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｓｏｍｅａｒｅａｉｎｓｅｍｉａｒｉｄｚｏｎｅ
ａｎｄｓｕｂｈｕｍｉｄａｒｉｄｚｏｎｅｓｈｏｗｅｄａｄｅｃｒｅａｓｅｔｅｎｄｅｎｃｙ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｂｉｏ
ｌｏｇｉｃａｌｓｏｉｌｃｒｕｓｔ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｓｔａｔｕｓ，ｐｒｏｍｏｔｅｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈ，ｉｎｃｒｅａｓｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｖｅｒａｇｅ，ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅ
ｃｈａｎｇｅｆｒｏｍｄｅｓｅｒｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｏｇｒａｓｓｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｔｉｓｂｅｎｅｆｉｔｔｏｔｈｅｒｅｖｅｒｓｉｏｎｏｆｌａｎｄｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎａｄ
ｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｏｕｌｄａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｉｖｅｒｒｕｎｏｆ，ｌａｋｅｓｔｏｒａｇｅａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｏｃｃｕｒｅｎｃｅｏｆ
ｆｌｏｏｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｈａｓｔｈｅａｄｖｅｒｓｅｅｆｅｃｔ．Ｔｈｅｓｅｓｔｕｄｉｅｓｗｉｌｂｅｎｅｆｉｔｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｓ
ｓｉｂｌｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｏｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｈａｎｇｅｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐａｔｅｒｎｉｎａｒｉｄｚｏｎｅｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ，ａｎｄ
ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｔｈｅｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄ
ｓｔｕｄｉｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｉｎｃｒｅａｓｅｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＣＯ２ｏｎｓｏｉｌ，ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ，ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｌｏｇｙｏｆａｒｉｄｚｏｎｅｓ，ｓｏａｓｔｈｅｍｏｒｅｐｅｒｓｕａｓｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｃｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｕｄｉｅｓ．
第１期 朱雅娟等：干旱区对降水变化响应的研究进展
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｉｄｚｏｎｅ；ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ；ｓｏｉｌｃｈａｎｇｅ；ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ；ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｎｇｅ
根据联合国千年生态系统评估报告（Ｍｉｌｅｎｎｉｕｍ
ＥｃｏｓｙｓｔｅｍＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ＭＡ）的定义，干旱区包括所
有气候类型区内被划分为干旱半湿润、半干旱、干旱
或极度干旱的土地。在《联合国防治荒漠化公约》
（ＵｎｉｔｅｄＮａｔｉｏｎｓＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎｔｏＣｏｍｂａｔＤｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，
ＵＮＣＣＤ）中，应用湿润指数（Ｉｍ）来划分气候区，其
中，干旱区划分为极端干旱区、干旱区、半干旱区和
亚湿润干旱区，它们的年均降水量范围分别为＜５０、
５０ ２００、２００ ５００、５００ ８００ｍｍ。
在干旱区，水分是其中最重要的限制因子之一，
它影响着生物土壤结皮的发育，土壤水分动态，植物
生长和植被动态，土地荒漠化的发生或者逆转以及
河流、湖泊、洪水等水文过程。降水是干旱区最重要
的水分补给来源之一，降水的变化会对干旱区的这
些方面都产生重要影响，从而影响干旱区的天然植
被保育和荒漠化防治等林业生态工程的实施。因
此，本文将通过综述近年来国内外的研究结果，探讨
不同空间和时间尺度上干旱区的降水变化趋势以及
它对土壤、植被、荒漠化和水文方面产生的影响，并
提出几点建议，为未来气候变化情景下维护干旱区
的生态安全提供参考。
１　全球气候变化背景下我国干旱区降
水的变化趋势
全球气候变暖引起了各地降水格局的变化，包
括降水量、降水频率、降水强度以及降水的季节分配
等。许多气候变化的研究都预言全球范围内周期性
的干旱将更加普遍，极端的降雨事件将更加频繁。
全球变化所导致的极端降雨事件和降雨时间的不确
定性的增加将对许多陆地生态系统，特别是干旱、半
干旱地区的生态系统产生重要的影响［２］。
我国干旱区的降水量变化趋势因地区而异，总
的来说，干旱区的降水量有增加趋势，部分半干旱区
的降水量则有减少趋势。近４０ ５０年来，特别是
１９８７年以后，全球气候变化导致我国西北干旱区的
降水量有增加趋势，气候趋于湿润［３］；气温升高，蒸
发减弱，冰川融化，河流流量增加，湖泊水量增加，植
被逐渐恢复，荒漠化扩展减少［４］；但是，降水变化的
季节分配有差异，主要是夏季和冬季降水量增加，而
且各地区的变化幅度不同。降水量少的地区降水增
加趋势强烈，降水量偏多的地区降水减小趋势强
烈［５］。其中，新疆和青海西部地区的降水量呈现明
显增加趋势，而西北地区东部降水量呈减少趋势［６］，
新疆近５０年来年降水量显著增加，北疆和南疆降水
量的变化趋势最明显；其中，冬半年（１、２、１１月和１２
月）这４个月的降水量增加趋势显著，对新疆年降水
量的贡献较大［７］。近５３年河西走廊中部地区的降
水量以４７５ｍｍ／１０ａ的速度在递增，２０世纪８０—
９０年代前期降水量出现下降，９０年代后期又开始缓
慢增加，意味着该地区气候由暖干向暖湿转变［８］。
半干旱区的降水变化与干旱区不同，其中，北方半干
旱区降水量表现出略微下降的趋势，但是降雨特征
表现出显著变化：与５０年代相比，９０年代的降雨天
数减少８天，日降雨量＜１０ｍｍ的天数显著增加，小
雨的强度也增加，但是中雨和大雨没有显著变化；同
时，长时间降雨显著减少，而长时间干旱（连续１０ｄ
无降雨）的频率显著增加［９］。内蒙古东部大部分地
区的降水日数减少，大于２５ｍｍ的极端降水事件呈
增加趋势，通辽的降水明显减少［１０］。西北半干旱区
大部分地方的降水量呈下降趋势，秋季降水量减少
最多，春季次之，而夏季部分地区和冬季大部分地区
的降水量略呈增加趋势［１１］。到 ２０３０年，温室气体
加倍后，５种模型预测西北地区沿天山的降水量将
略有减少，其他地区降水将增加；考虑硫酸盐气溶胶
辐射强迫作用后，降水量在天山及其以北地区将由
西北向东南减少，其他地区降水量增加［１２］。未来大
气ＣＯ２倍增后，西北地区西部夏季降水将明显增加，
东部夏季降水降低而秋季降水增加［１３］。
气候变化不仅导致干旱区的降水量发生改变，
降水的分配也发生明显变化，表现之一是极端降水
事件明显增加。近４０年来，我国西北干旱区的极端
降水呈现增加的趋势，其中，北疆的极端降水天数增
加最多（３１ｄ／４０ａ），南疆次之（２．３ｄ／４０ａ），河西走
廊的极端降水变化不大［１４］。在西北地区东部，气候
近十几年变得更加极端，降水异常偏多的区域减少，
２０世纪９０年代全区域降水异常偏少，但是极端降
水事件没有减少［１５］；其中，春季和秋季极端降水事
件的频率增加，夏季大雨出现的频率增加［１６］。从
１９６０年到２００４年，北疆，南疆和河套地区的汛期极
端降水明显增长，而西北东部明显减少［１７］。从
１９６０—１９９４年，厄尔尼诺年份西北地区秋季大部分
地区降水异常偏少，其中，青海东部、甘肃中东部、宁
夏南部和陕西北部降水明显偏少，而北疆的降水偏
多；而拉尼娜年份的情况则相反［１８］。２００６年 ８月
１０１
林　业　科　学　研　究 第２５卷
１１日（２１：１０ ０８：０５），甘肃省民勤县发生 １次
４７６ｍｍ的降雨，强度达到４ｍｍ· ｈ－１［１９］。
２　降水变化对干旱区土壤变化的影响
干旱区的降水变化会影响土壤水分动态和生物
结皮的发育，干旱区增加的降水可以直接补充土壤
水分；而半干旱区的降水减少导致土壤水分降低。
生物结皮影响水分入渗，但也有助于保持下层的土
壤水分。降雨量和降雨频率的变化会改变生物结皮
的群落组成。
２．１　降水变化对土壤水分的影响
降雨格局变化会对土壤水分动态产生重要影
响，因为只有降雨量达到一定水平才能有效补充土
壤水分。例如，甘肃民勤县一次４７６ｍｍ强降雨后，
雏形和稳定阶段白刺（ＮｉｔｒａｒｉａｔａｎｇｏｔｏｒｕｍＢｏｂｒ．）沙
堆的土壤水分最大补给深度仅达到３０ｃｍ，发育和活
化阶段的沙堆补给深度达５０ｃｍ［１９］。库布齐沙漠
油蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａｏｒｄｏｓｉｃａＫｒａｓｃｈ．）群落的土壤水分只
有降雨大于５ｍｍ才能得到有效补充，小雨只能增
加空气湿度和降温，缓解旱情［２０］。一次４２ｍｍ降雨
之后，科尔沁沙地小叶锦鸡儿（Ｃａｒａｇａｎａｍｉｃｒｏｐｈｙｌａ
Ｌａｍ．）灌丛下的土壤水分会随着蒸发而逐渐减少，
表层（０ ２０ｃｍ）的水分减少最快［２１］。
未来降水减少将导致半干旱区的土壤水分减
少。例如，从１９８８—２００７年，呼伦贝尔市的土壤水
分与年降水量成显著正相关，降水减少导致０ ５０
ｃｍ土壤水分含量以３８１６ ２０７２３ｍｍ·ａ－１速度
逐年剧减。降水变化对土壤水分的影响在夏季和秋
季最明显［２２］。２１世纪以来，内蒙古兴安盟半干旱农
区突泉县的降水量减少趋势明显，近２５年来，各季
节土壤水分呈下降趋势，并且有加速下降的趋势，夏
季和秋季土壤水分主要受降水量的影响［２３］。
２．２　降水变化对生物结皮的影响
生物结皮是由苔藓、地衣、藻类、真菌和细菌等
形成的复合生物土壤层，能够增加土壤稳定性，能固
氮并能增加土壤肥力，改变水分循环［２４］。模拟降雨
实验表明：生物结皮能够降低下层水分的蒸发速度，
保持土壤水分；但是它也会减少水分的入渗速度和
深度，减少沙层深处的水分补给，对降雨有拦截作
用［２５－２６］。由于生物结皮的生物体只在湿润时有代
谢活动，而沙漠里土壤表面在春末、夏季和初秋很快
会干燥，降雨量和降雨时间的改变可能会显著影响
这些群落的生理功能。夏季降雨频率增加会导致地
衣结皮盖度和生物多样性减少，其原因可能是少量
多次降雨时缺少可利用的碳，导致结皮不能修复叶
绿素和保护性色素［２７］。
３　降水变化对干旱区植被变化的影响
降水格局改变后，植物的生长受到影响，植被的
生产力以及物种组成都可能发生变化。降水增加会
提高干旱区植被的生产力，促进不同地区的１年生
草本植物或多年生草本植物的生长，使较干旱地区
的植被向较湿润地区的植被转变，例如荒漠向草原
转变。
３．１　降水变化对植被生产力的影响
在不同时间尺度，干旱区的植被生产力的变化
趋势不同。从１９８２年到２０００年，西部干旱区植被
总体呈增长趋势，平原区植被主要由荒漠植被转化
为绿洲和草甸，如天山北坡和塔里木河中游等地区；
或者由无植被转化为稀疏荒漠植被，如古尔班通古
特沙漠，噶顺戈壁和巴丹吉林沙漠等地［２８］；然而，从
１９９２到２００１年，整个西北地区大部分地区植被状况
恶化，林地、灌木草地和草原的植被大面积退化，局
部地区有所好转，其中，ＮＤＶＩ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ，归一化植被指数）增加的主要是天
山地区，减少的主要在西北东部地区，与降水的变化
一致［２９］。从１９８６年到２０００年，中国北方农牧交错
带植被净初级生产力（ＮＰＰ）下降，单位面积 ＮＰＰ也
下降，ＮＰＰ变化与降水变化成正相关［３０］。近４８年
新疆的 ＮＰＰ平均以０１１８ｔ·ｈｍ－２·（１０ａ）－１的变
化率增长，并于１９７８年以来发生了突变性的增大。
未来气候变湿将对新疆 ＮＰＰ产生积极影响；平均而
言，在其他条件不变的前提下，年降水量每增多
１０％，ＮＰＰ将增加２０％［３１］。
干旱区和半干旱区的植被不仅受当年、当季或
当月降水的影响，还可能受到前几个月或上一年降
水的影响。例如，温带荒漠、沙漠和戈壁的 ＮＤＶＩ明
显受降水变化的影响，而且存在时滞效应；典型草原
的ＮＤＶＩ主要受降水变化的影响，荒漠草原和沙地
灌丛 ＋荒漠草原的 ＮＤＶＩ也主要受降水影响，其响
应表现出滞后现象［３２］。温带草原植被的ＮＤＶＩ对上
一个月降水的滞后响应最强烈，与当月降水和前２
个月降水的累积量相关性最强；在生长季中后期，当
月和上一个月、上两个月降水显著影响典型草原和
荒漠草原的植被生长［３３］。在西北温带草原中，新疆
阿尔泰地区ＮＤＶＩ与同期降水的相关系数为０．３０６，
２０１
第１期 朱雅娟等：干旱区对降水变化响应的研究进展
祁连山地区ＮＤＶＩ与同期降水的相关系数为０．８１０。
其原因可能在于两地的降水分配差异：阿尔泰地区
降水量（２０６．８ｍｍ）夏季和冬季各有一个峰值，而祁
连山降水量（２５９．７ｍｍ）仅在夏季有一个峰值［３４］。
１９８２到２００３年，阿拉善荒漠东部的阿左旗和西部的
额济纳旗的 ＮＤＶＩ指数稍有增加，中部的阿右旗的
ＮＤＶＩ指数缓慢减少；东部和中部的降水量与 ＮＤＶＩ
指数存在明显的年相关，隔季和当季相关，降水对植
被的影响存在滞后效应；而西部额济纳旗的植被指
数与降水量没有明显的相关性，植被生长主要依赖
上游黑河水的灌溉［３５］。近９年，内蒙古中部大部分
地区（７９．６０％）的植被在总体上保持基本稳定，少
部分地区（１７．３３％）的植被覆盖得到了明显改善，
极少部分地区（３．０６％）仍存在较强的植被退化或
土地沙化趋势。土地退化或植被沙化地区主要分布
在农牧交错带北部边缘。植被年际动态主要受该地
区气候趋于暖干化的影响，降水的作用大于气温的
作用［３６］。鄂尔多斯的植被盖度分布主要受降水的
影响，从东南到西北，随着降水量的减少，植被盖度
逐渐降低，植被从典型草原、荒漠草原过渡到草原化
荒漠［３７］。从１９７８到 １９９６年，ＮＤＶＩ指数表明毛乌
素沙地植被生产力增加，这与当地降水量及其季节
模式变化的趋势一致［３８］。降水是驱动呼伦贝尔地
区草地植被年际变化的主要因素。夏季和秋季草地
植被的生长对降水变化的敏感性高于对气温变化的
敏感性，其中，以夏季最为显著。５—８月的ＮＤＶＩ与
前一月降水变化关系密切，说明植被生长对降水变
化具有一定的滞后性［３９］。内蒙古半干旱草原的降
水增加后，生产力增加，这是因为降水增加改善土壤
的水分供给条件，增强植物的光合速率，从而提高了
生产力。模拟研究表明：降水量增加或降低 ５０％，
年ＮＰＰ随之增加或降低３７％，地上生物量随之增加
或降低近３０％［４０］。
３．２　降水变化对植被物种组成的影响
降水发生变化后，不同生活型植物受到的影响
程度不同；一些植物的生长可能被促进，从而取代原
来的植物成为生态系统的优势物种，例如，科尔沁沙
地固定沙丘的植物物种多样性与降水量变化成正相
关，生长季降水的影响大于年降水。１年生植物的
丰富度受降水量变化的影响最大，其次为多年生草
本，灌木不受影响。年降水量对多年生草本影响最
大，生长季降水量对１年生草本植物影响最大，而关
键期（７—８月）的降水量对灌木影响最大［４１］。暖湿
气候有利于维持科尔沁沙地草地较高的物种丰富度
和多样性，多雨时期植被盖度与降水呈显著负相关，
干旱时期物种丰富度、植物多样性和植被盖度与降
水呈正相关［４２］。多次少量降雨会促进毛乌素沙地
的多年生植物本氏针茅（ＳｔｉｐａｂｕｎｇｅａｎａＴｒｉｎ．）和牛
心朴子（ＣｙｎａｎｃｈｕｍｋｏｍａｒｏｖｉＡｌ．）成为优势植物，中
度降雨有利于牛心朴子生长，而大雨有利于灌木油
蒿生长；因此在干扰后的不同演替阶段，本氏针茅和
油蒿可以共存，油蒿和牛心朴子可以共存。降雨的
变化以及人为造成的过度放牧等干扰，可能加速中
国西北地区的土地退化［４３］。控制小叶锦鸡儿和中
间锦鸡儿（Ｃ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａＫｕａｎｇｅｔＨ．Ｃ．Ｆｕ）地理分
布差异的主导因子是水分，特别是湿度；控制中间锦
鸡儿和柠条锦鸡儿（Ｃ．ｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉＫｏｍ．）地理分布
差异的主导因子也是水分，特别是生长季和年降水
量。２１００年温室气体浓度将增加１ ３倍，平均气温
升高 ２℃，北方温带地区降水量将增加 ３５１
１２３８ｍｍ后，几种锦鸡儿的分布区会向北迁移，在
我国的分布范围缩小［４４］。模型研究表明：中国植被
对未来气候变化（ＩＰＣＣＳＲＥＳＡ２情景，２０７１—２１００）
的适应性总体较好，８４％的植被变化表现为正向的
变化，特别是在西北地区，未来气候条件将有所改
善，这些地区的植被覆盖可能会有所提高。植被潜
在的变化中约７９％的植被可以适应未来的气候，但
在青藏高原南部和内蒙古地区及西北的部分地区的
草地生态系统对未来气候变化的适应性较差，有退
化的倾向［４５］。增加４０、８０ｍｍ降雨后，古尔班通古
特荒漠６种短命植物的生物量、密度和盖度增加，群
落结构发生改变，植被盖度和群落净初级生产力
提高［４６］。
４　降水变化对干旱区土地荒漠化的
影响
干旱区的降水量增加土壤含水量提高，促进植
物生长，植被盖度提高，风沙活动减弱，有利于土地
荒漠化的逆转；反之，降水量减少会导致土壤蒸发增
加，植物生长被抑制，植被盖度降低，风沙活动加强，
促进土地荒漠化的发生。
在比较大的空间尺度上，气候变化控制着土地
荒漠化的发生与逆转过程，其中，气候趋于暖干化促
进荒漠化的发生与扩展，而暖湿化则有利于荒漠化
的逆转。气候湿润时，降水量增加，土壤表层水分条
件改善，植被种类增加，植被盖度提高，风对沙质地
３０１
林　业　科　学　研　究 第２５卷
表的侵蚀作用减弱，生草成土作用加强，处于荒漠化
逆转过程；但是，降水量的增加对干旱区荒漠化的逆
转作用非常缓慢，而降水略有减少则迅速促进荒漠
化的发生和扩展［４７］。２０世纪６０—９０年代，北方地
区持续明显升温，降水保持在平均水平或者降低，导
致蒸降比下降，干燥度增加，土壤有效水分减少，从
而加剧荒漠化［４８］。在北方荒漠区，未来春夏季降水
增加，冬季降水减少，年降水增加；极端干旱区和干
旱区降水增加，半干旱区大部分地区降水减少；西部
趋于暖湿，中部趋于暖干，东部趋于干旱［４９］。降水
变化对各地区荒漠化的发展影响不同：北疆和南疆
的降水增加，蒸发量减少，河川径流量的增加有利于
荒漠化的逆转；而河西走廊降水量变化不大，蒸发量
增加使当地的荒漠化发展更迅速［５０］。内蒙古西部
沙漠的降水总量在２０世纪９０年代增加，但是暴雨
所占比例也增加，增强了对地表岩石的破碎作用，搬
运大量泥沙，破坏植被和沙丘相对稳定的表层，加剧
风沙流活动，最终导致沙漠化发展［５１］。近２０年来，
毛乌素沙地的土地沙漠化逐渐减轻，植被覆盖略有
增加。气候和人为因素是导致当地植被覆盖增加的
主要因素。近２０年来，该地区年际气候变化表现为
增温和降水波动。人为因素的影响表现在２０年来
农田和林地的大面积增加［５２］。近１５年来，青海共
和盆地的土地沙漠化总体趋势为整体面积缩小，恶
化和逆转并存，程度略有加强。气候变化导致的蒸
发量增加对当地土地沙质荒漠化有一定的促进作
用［５３］。模型预测未来大气中温室气体增加后，我国
干旱区各气候类型区的面积基本上呈增加趋势，其
中极端干旱区和亚湿润干旱区增加幅度较大；增加
的面积以亚湿润干旱区为主［５４］。
５　降水变化对干旱区水文变化的影响
干旱区降水的变化会影响河流的径流、湖水的
水量以及洪水的发生，其中，暴雨对干旱区水文的影
响较大，会明显增加河流径流量和湖水的水量并且
可能诱发洪水。
干旱区河流的水源包括降水、冰川积雪融水和
地下水等。降水变化，特别是暴雨对河流径流的影
响较大。近５０年，西北地区大部分河流的径流量呈
现增加趋势，特别是天山南坡的河流径流量增加最
明显，每１０年增加１４％ ［５５］。近４５年来，石羊河流
域的年平均径流量在总体上降低，其中，石羊河流域
东部和中部的年平均径流量减少，流域西部的年平
均流量增加。石羊河的径流量变化与当地降水量之
间呈现显著正相关关系，与蒸发量之间呈现显著的
负相关关系［５６］。石羊河流域自 １９８６年后明显变
暖，山区的降水量下降而平原的降水量增加。２０世
纪８０年代和９０年代，气候变化是石羊河上游径流
减少的主要原因，而人类活动（灌溉）导致同期下游
径流减少［５７］。近５０年来，黑河的降水与径流的相
关系数为０．３９３，气温与径流的相关系数为０．１４６，
所以降水和气温与径流都呈现正相关关系。气温升
高和降雨量增加导致黑河径流的总体趋势在波动中
缓慢增大，未来 １０年径流仍将继续缓慢增大［５８］。
塔里木河流域过去５０年的年均降水量增加，其中夏
季降水显著增加的气象站数量更多；但是山区径流
增加的主要原因是气温上升导致春季积雪和冰川融
化［５９］。塔里木河流域自２０世纪８０年代以来夏季
和秋季降水增加，上游叶尔羌河和阿克苏河年径流
量呈增加趋势［６０］。在过去５０年里，塔里木河三源
流的径流量在总体上增加，特别是２０世纪９０年代
以后丰水年出现次数较多。随着温度的升高，蒸发
对径流的作用逐渐增大，但是当地降水量的增长远
比蒸发量的增长更快［６１］。新疆地表水资源（实际河
流控制径流量）与年降水呈正相关，北疆地表水资源
对年降水的响应幅度最大，东疆居中，南疆最小［６２］。
全球气候变暖导致冰川融化加速，融雪时间提
前也对干旱区河流的流量产生明显影响。从
１９５６—２００１年，黑河上游山区积雪流域年均降水基
本平稳，而年均气温缓慢上升，累积降雪量波动变
化，融雪期提前，春季融雪径流量显著增加［６３］。河
西走廊祁连山东部地区气温升高，降水减少，山口径
流明显下降；中部降水量略增加，气温上升，径流增
加不明显；西部山区降水量增加，气温上升，山口径
流明显增加［６４］。
我国干旱区有近４００个湖泊，面积大于１０ｋｍ２
的有２９个，多分布在新疆；面积小于 １０ｋｍ２的有
３３４个，多分布在新疆和巴丹吉林沙漠［６５］。近５０年
来，内蒙古和新疆的湖泊水量变化受降水影响显著，
主要表现在水位和面积方面，其中，内蒙古的湖泊在
１９世纪５０年代为高水位，１９７０—１９８０年水位普遍
下降，面积显著萎缩，到２０００年面积增加或降低速
率减慢；而新疆的湖泊在１９世纪８０年代中期降水
显著增加以后扩张，如艾丁湖由１９８６年的干涸发展
到２０００年湖面超过５０ｋｍ２［６６］。２００２年新疆准噶尔
盆地西部艾比湖和天山南麓博斯腾湖的面积都明显
４０１
第１期 朱雅娟等：干旱区对降水变化响应的研究进展
增加；近年来，祁连山西段哈拉湖湖面逐渐扩大，这
是当地气温升高、融雪增加和降水增加共同作用的
结果［６７］。
我国西北干旱区各地区从２０世纪８０年代以后，
多雨发生的频率增加，但是各地在不同年代的趋势不
同，北疆５０年代偏雨，６０年代和７０年代偏旱，８０年代
后期偏雨，９０年代旱涝交替；南疆５０年代和６０年代
偏旱，７０年代旱涝交替，８０年代偏雨，９０年代旱涝交
替；河西走廊５０年代和６０年代偏旱，７０年代偏雨，８０
年代和９０年代旱涝频率都减少［６８］。暴雨的增加导致
干旱区局部地区发生洪水。例如，２００２年７月上旬，
黑河上游莺落峡７月１０日的最大洪峰流量为９３１
ｍ３·ｓ－１［６８］。１９９６年７月１８—２０日，上游大西沟三
日总降水量达１０７２ｍｍ，乌鲁木齐市的总降水量也
达到５７７ｍｍ，导致乌鲁木齐河发生洪水，１９日最大
洪峰达３５２ｍ３· ｓ－１［６９］。１９９９年７月２６日，塔里木
河上游的开都河发生１次百年一遇的洪水，洪峰流量
达１８７０ｍ３·ｓ－１［７０］。
６　总结
近年来，我国极端干旱区和干旱区的降水有总
体增加趋势，而部分半干旱区和亚湿润干旱区的降
水则出现减少趋势。降水的增加能够促进生物结皮
的发育，改善土壤水分状况，促进植物生长，提高植
被盖度，使荒漠植被向草原植被方向发展，有利于土
地荒漠化的逆转；另外，降水增加会增加河流的径流
量和湖泊水量，促进洪水的发生。降水减少则具有
相反的效应。
目前，很多关于干旱区降水变化及其影响的预
测是基于模型模拟而得出的结果，还需要进一步通
过实验来验证。因此，今后应加强相关的实验研究，
特别是野外的增雨实验，这样才能得到更接近实际
情况的结果。今后还需要继续研究降水的各个方
面，包括降水量、降水时间、降水频率和极端降水事
件等对干旱区生态系统过程的影响。此外，还可以
将降水变化与升温、模拟氮沉降、ＣＯ２浓度增加等其
他气候变化因素综合，研究干旱区在不同尺度上对
未来气候变化的可能响应。这些研究有助于了解干
旱区对气候变化的响应机制，据此采取合理的措施
来应对气候变化对这些地区可能导致的不利影响，
包括保护天然植被，维持生物多样性和防治荒漠化
等，从而维护干旱区的生态安全。
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