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中国北方的水土流失、土地荒漠化等生态环境问题越来越严峻。为改善中国北方的生态环境,中国政府实施了植树造林和退耕还林等多项国家级生态工程。近年来全球变绿,中国的植被覆盖度显著提高,新增绿化面积约占全球新增面积的25%,其中植树造林约占中国的42%,耕地约占32%。绿化面积和高耗水耕地面积的增加以及水资源的不合理利用导致中国北方的水资源面临巨大挑战。土地利用变化不仅通过植被总初级生产力对碳循环产生影响,同时可以通过改变地表蒸散发（ET）和水储量（WS）两个环节在一定程度上影响区域耗水量。因此明确土地利用变化驱动下GPP、ET和WS的变化趋势对生态系统的物质循环、水资源的科学管理及预测、水资源的合理利用以及植树造林的合理规划均有重要意义。为估算土地利用变化对植被初级生产力和耗水量影响研究,本文基于GLDAS数据、MODIS数据和土地利用数据在PML-V2水碳耦合模型基础上构建对比模拟试验,同时利用降水、径流、重力场恢复与气候试验卫星数据（GRACE）、叶面积指数（LAI）等数据,通过Mann-Kandall with Sen趋势分析法、水量平衡等多种方法探究了土地利用变化对中国北方植被总初级生产力和耗水量影响的时空特征,并进一步量化土地利用变化在不同区域下的各地类的影响并揭示主要影响因子。主要结论如下:（1）中国北方土地利用变化剧烈,2003到2017年农田、森林和灌丛分别增加了0.80%,0.52%和0.02%,其他和草地分别减少了0.81%和0.53%。其中研究区西部的天山和祁连山区域主要是其他转变成农田和草地,而内蒙古高原东部地区主要是草地向森林和农田的转变。叶面积指数在东北平原和黄土高原呈明显增加趋势、而在内蒙古高原则呈减少趋势;地表发射率在中国北方基本无变化;地表反照率除东北平原外均呈减少趋势。（2）土地利用变化驱动下的GPP和ET变化的多年均值具有明显的空间差异性,2003-2017年内蒙古高原和长白山区域呈减少趋势而黄土高原和东北平原呈增加趋势。其中农田GPP增加明显,黄土高原增加了184 gC m-2 y-1,其次是东北平原(128 gC m-2y-1)和内蒙古高原(82 gC m-2 y-1)。黄土高原和东北平原灌丛的ET分别增加了45 mm y-1和20 mm y-1。土地利用变化驱动下GPP和ET的总量在中国北方分别增加了164 TgC y-1和13 km3 y-1,其中在黄土高原和东北平原呈明显增加趋势,东北平原区域的农田GPP增加49 TgC y-1,内蒙古地区的灌丛ET增加3.7 km3 y-1。（3）土地利用变化驱动下中国北方GPP和ET在2003-2017年均呈现出增加趋势,其中黄土高原和东北平原明显高于内蒙古高原和西北荒漠区,区域内叶面积指数与GPP的变化趋势相同。通过土地利用变化驱动下GPP和ET的年际变化可知,2010-2017年的增加趋势明显高于2003-2009年,主要是因为2010年以后中国北方的LAI明显增加。由此可知近年土地利用变化对GPP和ET的影响更大。（4）基于黄河流域水量平衡的动态特征分析可知流域内蒸散发基本呈增加趋势,其中森林和农田的面积增加导致LAI在黄河流域显著增加。基于GRACE卫星和水平衡分别模拟2003-2016年黄河流域及支流流域的年际水储量变化中发现,黄河流域的水储量逐年下降。黄河中下游水储量变化以5.2 mm y-1的速率下降,其中土地利用变化对黄河中下游水储量下降的贡献率达到1.94 mm y-1（约占34.6%）。（5）土地利用变化影响植被总初级生产力和耗水量的主要因子是LAI。通过各地类统计分析发现GPP、ET和LAI的关系具有区域性,其中GPP与LAI具有较好相关性,相关系数r均在0.95以上。