旱区（drylands）是指年平均降雨量与潜在蒸散发之比小于0.65的区域，是最易受气候变化影响的地区之一，生态环境脆弱，荒漠化风险高。中国旱区分布广、类型多。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系统性研究不足，2021年11月9日，北京师范大学地理科学学部傅伯杰院士团队在《自然综述：地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment）发文，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年中国旱区有45.8%的区域呈现植被显著变绿，11.4%的区域植被显著变棕。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，干旱对放牧强度无显著影响，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（图1）。
图1. 中国旱区生态系统功能变化驱动因素的相对贡献
气候变化和人类活动共同作用导致我国旱区荒漠化问题严重，研究表明，导致旱区荒漠化的关键过程为风蚀、水蚀、冻融侵蚀，水蚀影响的面积最大（37.4%），主要影响区域分布在半干旱和干旱半湿润区，但强度多为微度、轻度和中度；风蚀主要影响极端干旱区和干旱区，强度多为强、极强和剧烈；冻融侵蚀主要影响青藏高原地区，强度多为微度、轻度和中度（图2）。
图2. 中国旱区荒漠化的三个关键过程空间分布及强度
1978年以来我国启动了多项生态保护与修复工程，其中覆盖旱区的生态工程主要有三北防护林、水土保持重点建设工程、退耕还林工程、天然林保护工程、津京风沙源治理工程等13项（图3），覆盖近60%的旱区区域。这些生态修复工程对植被、水循环、荒漠化、生态系统服务等产生了重要影响，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。例如，1980-2015年8.38%的旱区在植被变绿、人类活动对植被变化的潜在影响和生态系统功能提升方面都显著改善。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。
图3. 中国旱区重要生态保护与恢复的工程的投资、规模、覆盖面积等
图4. 变化环境下的中国旱区生态系统结构与功能
论文还提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。
北京师范大学地理科学学部李长嘉讲师为论文第一作者，傅伯杰院士为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重大项目课题（41991235）、第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0405）和中央高校基本科研业务费专项资金资助的支持。
论文信息：
Changjia Li, Bojie Fu*, Shuai Wang, Lindsay C. Stringer, Yaping Wang, Zidong Li, Yanxu Liu, Wenxin Zhou. Drivers and impacts of changes in China’s drylands. Nature Reviews Earth & Environment. 2021. DOI: 10.1038/s43017-021-00226- z