干旱是一种水分持续亏缺的异常气象现象,会对全球生态环境、社会、经济和农业造成重大负面影响[1-2]。相比洪涝、高温与地震等自然灾害,干旱影响的范围更广,造成的损失更大[3-4]。过去一个世纪以来,在全球范围内极端气候事件的发生频率与严重程度不断提高[5-9]。研究干旱的时空分布格局不仅可为了解干旱的发生机制提供理论依据,还能为预防干旱灾害提供有效措施[10]。同时,干旱严重影响陆地生态系统功能的稳定性,如光合能力、生态系统生产力和陆地碳汇[11]。目前,基于野外实验与遥感方法的很多研究表明,干旱对植被生长和陆地生态系统造成了严重的负面影响[7,12-13]。因此,进一步了解植被对干旱的响应非常重要,可为提高陆地生态系统的稳定性提供理论依据。

目前,多种干旱指数已被用于全球或区域干旱监测[14-16]。Palmer干旱指数(Palmer Drought Severity Index,PDSI)自提出以来,已被广泛应用于气象、水文和生态等研究领域,在评估区域水分平衡与干旱严重程度等方面得到了良好的应用[17-20]。此外,很多研究应用PDSI分析了干旱在不同区域对植被生长的影响[9,21]。Zhang等[21]利用PDSI和归一化植被指数NDVI研究了中国干旱的分布情况和干旱对植被生产力的影响。Dong等[9]利用植被指数和自校准PDSI分析了美国加利福尼亚州的严重干旱对植被的影响。

中老交通走廊核心区位于中国云南与老挝接壤地区,拥有丰富的自然资源。该地区虽然有较高的年降水量,但植被对日益严重的干旱较为敏感。中老交通走廊核心区主要的植被类型是常绿阔叶林与木本稀树草原,覆盖面积占总面积的90%以上。近期研究表明,相比其他植被类型,常绿阔叶林的干旱情况有加重的趋势[22],且会经历更长时间的干旱,可能会面临更大的干旱风险[23-24]。此外,中老交通走廊核心区所处的老挝北部山区是老挝森林砍伐率最高的地区[25],建设铁路和水电站等基础设施会加剧该地区的森林砍伐,可能导致该地植被的稳定性下降。研究区的植被状况受到气候变化与人类活动的影响,会改变湄公河流域的水文条件[26]。作为湄公河流域的上游,研究区的植被状况是影响整个流域生态环境质量的关键因素[27]。

植被的稳定性为植被指数的均值与标准差之比。植被的稳定性越高,抵御干旱的能力越强。植被的稳定性通常用抵抗力和恢复力来评估。抵抗力量化了干旱对生态系统抵抗力的直接影响,表现为干旱期间植被维持其原始水平的能力[28]。恢复力定义了干旱后生态系统功能恢复到正常状态的速度[29]。目前,已有多个研究通过实验或模型分析了植被对干旱的抵抗力和恢复力[29-30],但在研究区所在的湄公河流域开展植被对干旱的抵抗力和稳定性的研究很少。因此,研究中老交通走廊核心区的干旱时空分布特征以及植被的稳定性、抵抗力和恢复力对干旱的响应十分必要,有助于提高陆地生态系统的稳定性和抗灾能力。

本研究根据1980—2018年的PDSI数据确定了中老交通走廊核心区的干旱事件,并对PDSI做了趋势分析。基于2001—2018年的年均EVI数据,量化了中老交通走廊核心区植被的稳定性(年均EVI与其标准差之比)及其对干旱的抵抗力和恢复力。本文研究目标包括：1)阐明中老交通走廊核心区极端干旱事件的时空分布特征；2)评估研究区不同植被类型的稳定性及其对极端干旱事件的抵抗力和恢复力。

1 数据与方法

1.1 研究区

中老交通走廊核心区是指中老交通走廊(主要是昆曼公路中国-老挝段和中老铁路)经过地区。研究区包括中国云南省的西双版纳傣族自治州1个地级行政区以及老挝北部的琅南塔省、博胶省、乌多姆塞省、琅勃拉邦、万象省和万象市6个省级行政区(图1),总面积约8.4万 km2,地理坐标为99.9—103.4°E,17.8—22.6°N,中老边境长约710 km。地貌类型以山地和高原为主,高程在145—2415 m之间。研究区地处亚热带季风和热带季风两个气候区,年均日最高温约28.5℃,多年平均降水量约1690 mm,雨量充沛但分布不均。该地区气候终年温暖湿润,无四季之分,可分为旱季和雨季两个季节,其中11月至次年4月是旱季,5月至10月是雨季[31]。研究区的土地覆盖类型以常绿阔叶林和木本稀树草原为主,分别占研究区总面积的57.42%和33.75%,而草地、农田和城市仅占研究区总面积的4.09%、2.79%和0.17%(图1)。

图1 研究区地理位置及土地覆盖类型Fig.1 Location and land use types of the study area

1.2 数据来源及处理

本研究采用的土地覆盖数据为MODIS卫星的MCD12Q1产品( m,时间为2017年。本研究在植被覆盖区开展,研究区不包括水体和城市。基于MODIS土地覆盖产品,本文选取了研究区5类主要的植被类型作为研究对象,分别是常绿阔叶林(EBF)、混交林(MF)、木本稀树草原和稀树草原(SAV)、草地(GRA)和农田(GRO)。