我国西北的防沙治沙工程常常在干旱半干旱的荒漠草原地区大量的种植中间锦鸡儿(Caragana intermedia)等灌木,这会导致荒漠草原发生人工灌丛化现象,地表植被结构从草本向灌木的转化,势必影响到生态系统的物质和能量循环过程,其中对地—气水汽循环过程的影响尤为重要。蒸散(Evapotranspiration,ET)是地—气水汽循环过程的重要环节,包括蒸发和蒸腾两种物理过程,研究人工灌丛化对荒漠草原蒸散的影响,不仅能够揭示人为活动背景下干旱半干旱区生态系统水循环的变化机理,还可指导区域生态治理的生产实践。为此,本文以盐池县为例,基于遥感和气象等多源数据,结合微气象学观测、生态系统过程模型模拟和遥感时空分析手段,从多种时空尺度研究了人工灌丛化对荒漠草原蒸散的影响,主要工作及结论如下:(1)基于Landsat遥感影像和野外实测叶面积指数(LAI)数据,利用经验回归模型,计算了盐池县1986-2019年间共11期叶面积指数,研究人工灌丛化对植被结构的影响。1986-2019年间盐池县LAI整体波动上升,县境内67.45%的区域,其植被叶面积在增加,表明生态治理工程增加了区域植被盖度,改变了盐池荒漠草原地区原有的植被叶面积覆盖结构,进而可能引起生态系统结构与功能的变化,可能对区域地—气水汽循环过程产生影响。(2)基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取的2001-2018年蒸散(ET)和归一化差值植被指数(NDVI)产品,利用趋势分析,相关分析以及分区统计的方法,研究了宁夏盐池县荒漠草原人工植被重建对区域生态系统蒸散的影响。盐池县大面积人工植被重建后,ET显著升高,ET与NDVI呈显著正相关。ET与NDVI的变化趋势相关性为0.76(P<0.01)。在盐池荒漠草原地区,人工植被重建造成的植被结构变化导致生态系统蒸散量更大,消耗更多的水分,同时也使ET增长速率加快。盐池荒漠草原人工植被重建提高了区域NDVI值,也增强了生态系统的ET。(3)通过微型蒸渗仪和涡度相关系统获取草地和人工灌丛的蒸散,对比分析两种下垫面的蒸散差异。2018年12月至2019年11月草地蒸散为353.17mm,人工灌丛蒸散为400.15mm,其中草地蒸散的主要环境驱动因子是光合有效辐射,而人工灌丛蒸散的主要环境驱动因子是空气温度。同期降雨量为358.10 mm,与草地蒸散总量基本持平,而人工灌丛的蒸散水分消耗明显高于大气降水补给。在水分缺乏的半干旱地区,人工灌丛蒸散与降水的持续不平衡将会对生态系统的稳定性产生影响。(4)基于植被的生理生态参数和荒漠草原水热条件,采用生物地球化学循环模型(Biome-BGC)与地球呼吸系统模拟模型(BESS)结合的方法,模拟荒漠草原生态系统人工灌丛引入前后蒸散及其组分的变化,定量研究荒漠草原人工灌丛化对区域生态水文循环中蒸散的影响。结果表明,人工灌丛的引入使植被结构及特征发生了变化,LAI年最大值由0.20增加为0.67,改变了植被年内与年际变化特征。荒漠草原人工灌丛化后,生态系统年均蒸散由251.74 mm增加到了 281.42 mm;人工灌丛化对生长季的蒸散增强明显,8月蒸散峰值时,日均蒸散由1.27mm/d增加到1.56 mm/d。灌丛化使生态系统蒸腾量平均增加了 1.35倍,蒸发量增加了 1.06倍,改变了生态系统蒸散的组分结构,导致蒸发比例降低、蒸腾比例增高。