黄土高原植被NEP时空变化及对气温降水和退耕还林（草）的响应

杨梅焕; 陶冰玉; 王涛; 高波; 聂磊; 蒋永涛; 罗状; 杨昊伟

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.005

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黄土高原植被NEP时空变化及对气温降水和退耕还林（草）的响应

数据科学 | 更新时间：2026-04-17

- 黄土高原植被NEP时空变化及对气温降水和退耕还林（草）的响应
- Spatiotemporal Variation of Vegetation NEP on Loess Plateau and Its Responses to Temperature， Precipitation， and Grain-for-Green Program
- 水土保持学报 2026年40卷第2期页码：405-416
- 作者机构：
  
  1.西安科技大学测绘科学与技术学院，西安 710054
  2.西安科技大学国土空间研究所，西安 710054
  3.陕西国图信息技术有限公司，西安 710034
- 作者简介：
  
  杨梅焕（1982—），女，博士，副教授，主要从事沙漠化生态过程研究。E-mail： ymh8307024@163.com
  王涛（1984—），男，博士，副教授，主要从事区域环境变化研究。E-mail： wht432@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(42271309);2025年度陕西省哲学社会科学研究专项(2025YB0239)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.005
  中图分类号： P237
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.02.005
- 收稿：2025-08-06，
  
  修回：2025-09-22，
  
  录用：2025-09-29，
  
  网络首发：2025-11-21，
  
  纸质出版：2026-04-01
- 稿件说明：
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杨梅焕，陶冰玉，王涛，等.黄土高原植被NEP时空变化及对气温降水和退耕还林（草）的响应［J］.水土保持学报，2026，40（2）：405-416.

YANG Meihuan， TAO Bingyu， WANG Tao， et al. Spatiotemporal variation of vegetation NEP on Loess Plateau and its responses to temperature， precipitation， and grain-for-green program［J］. Journal of Soil and Water Conservation， 2026， 40（2）：405-416.
杨梅焕，陶冰玉，王涛，等.黄土高原植被NEP时空变化及对气温降水和退耕还林（草）的响应［J］.水土保持学报，2026，40（2）：405-416. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.005. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.005.

YANG Meihuan， TAO Bingyu， WANG Tao， et al. Spatiotemporal variation of vegetation NEP on Loess Plateau and its responses to temperature， precipitation， and grain-for-green program［J］. Journal of Soil and Water Conservation， 2026， 40（2）：405-416. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.005. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.005.

摘要

目的

净生态系统生产力（net ecosystem productivity， NEP）是衡量陆地生态系统碳收支的重要指标，定量评估净生态系统生产力及其影响因素，对于深入理解区域碳循环及其驱动机制具有重要意义。

方法

以黄土高原为研究区，基于MOD13A1 NDVI和MOD17A3 NPP数据产品、气温、降水量、DEM和土地覆盖等数据，利用Carnegie-Ames-Stanford-Approach（CASA）模型、Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和相关性分析等方法，分析2001—2022年黄土高原植被NEP时空分布变化特征，并探讨其对气温、降水量和退耕还林（草）工程实施的响应。

结果

1）2001—2022年黄土高原植被NEP多年平均值为327.06 g/m²（以C计），总体呈显著增加趋势，增加速率为7.51 g/（m²·a）（

0.05）。其中，草地的增速最快。2）空间上，黄土高原植被NEP以增加趋势为主，其中显著增加区域占77.38%，主要分布在黄土高塬沟壑区的中部和黄土丘陵沟壑区的中部；显著减少区域占比仅为0.98%，主要分布在土石山区及河谷平原区的西部、沙地和农灌区的西南部及黄土高塬沟壑区的西部。不同分区中，黄土丘陵沟壑区植被NEP呈显著增加趋势的区域面积占比最高，占该分区面积的93.00%。3）黄土高原植被NEP与年平均气温、年降水量均呈正相关为主，其中呈显著正相关的区域分别占区域总面积的6.28%和26.38%，前者集中分布在黄土高塬沟壑区南部，后者集中分布在黄土高塬沟壑区的北部和黄土丘陵沟壑区东部、沙地和农灌区中部、东北部、土石山区及河谷平原区东北部；呈显著负相关的区域分别占1.38%和0.13%，分别集中在黄土高塬沟壑区西部和西北部。不同分区中农业植被、森林和草地植被NEP与年降水量呈显著正相关的面积比例高于年平均气温，且沙地和农灌区植被NEP与年降水量关系最为明显。4）黄土高原坡度

25°的区域中

，耕地转为林地和草地区域的植被NEP增速，高于耕地保持不变的区域。

结论

退耕还林（草）工程的实施及气候暖湿化对黄土高原植被NEP增加起到重要作用。

Abstract

Objective

Net ecosystem productivity （NEP） is a key indicator for measuring the carbon budget of terrestrial ecosystems. Quantitatively assessing NEP and its influencing factors is of great importance for deeply understanding the regional carbon cycle and its driving mechanisms.

Methods

Taking the Loess Plateau as the study area， the research used data products such as MOD13A1 NDVI， MOD17A3 NPP， climate data （temperature and precipitation）， digital elevation model （DEM）， and land cover data. The Carnegie-Ames-Stanford-Approach （CASA） model， Theil-Sen trend analysis， Mann-Kendall significance test， and correlation analysis were employed to analyze the spatiotemporal distribution changes of vegetation NEP on the Loess Plateau from 2001 to 2022 and to explore its responses to temperature， precipitation， and the implementation of the Grain-for-Green Program.

Results

1） From 2001 to 2022， the multi-year mean vegetation NEP on the Loess Plateau was 327.06 g/m² （in terms of C）， showing a significant increasing trend at a rate of 7.51 g/（m²·a）（

0.05）. Among land cover types， grassland had the fastest growth rate. 2） Spatially， vegetation NEP on the Loess Plateau mainly exhibited an increasing trend. Significantly increasing areas accounted for 77.38% of the total， primarily distributed in the central part of the loess tableland gully region and the central part of the loess hilly gully region. Significantly decreasing areas accounted for only 0.98%， primarily located in the western part of the rocky mountainous and river valley plain region， the southwestern part of the sandy land and agricultural irrigation region， and the western part of the loess tableland gully region. Among the subregions， the loess hilly gully region had the highes

t proportion of areas where vegetation NEP showed a significant increasing trend， accounting for 93.00% of its total area. 3） Vegetation NEP on the Loess Plateau was overall positively correlated with both mean annual temperature and annual precipitation. Areas showing significant positive correlation accounted for 6.28% and 26.38% of the total area， respectively. The former concentrated in the southern part of the loess tableland gully region， while the latter was mainly distributed in the northern part of the loess tableland gully region and the eastern part of the loess hilly gully region， the central and northeastern parts of the sandy land and agricultural irrigation region， and the northeastern part of the rocky mountainous and river valley plain region. Areas showing significant negative correlation accounted for 1.38% and 0.13%， respectively， and were primarily distributed in the western and northwestern parts of the loess plateau gully region. Among different subregions， the proportion of areas where the vegetation NEP of cropland， forest， and grassland showed a significant positive correlation with annual precipitation was higher than that with mean annual temperature. The relationship between vegetation NEP and annual precipitation was most pronounced in the sandy land and agricultural irrigation region. 4） In areas of the Loess Plateau with slopes greater than 25°， the increase rate in vegetation NEP was higher in areas where cropland had been converted to forest or grassland than in areas where cropland remained unchanged.

Conclusion

The implementation of the Grain-for-Green Program and the warming-wetting climate play critical roles in increasing vegetation NEP on the Loess Plateau.

关键词

Keywords

references

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