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中国北方是国家生态环境保护规划中防沙治沙的重点区域，是关系国家生态安全的核心地区。植被是维护中国北方生态安全的屏障，发挥着防风固沙的重要作用。为了有效遏制风沙危害，自上世纪80年代起中国先后在北方干旱和半干旱区启动了“三北”防护林、退耕还林还草、京津风沙源治理等重大生态建设工程。中国北方植被动态主要受水分有效性驱动。全球变暖改变了中国北方气温和降水量的时空分布，导致热量和水分在季节之间和不同地区之间的重新分布。以干旱为代表的极端气候事件是中国北方重大的环境灾害。近几十年来中国北方的东部和中部地区干旱趋势增强，西部地区湿润趋势减弱。截止本世纪中叶，中国北方极端干旱和严重干旱的发生频率和强度可能增加。气候变化和人类活动对中国北方植被的潜在影响尚存在很大的不确定性，这种不确定性主要来源于植被响应气候平均态和极端气候的非线性、季节性和不同植物功能型之间的差异性。 本文基于植被指数遥感和地面气象观测资料，采用时间趋势分析、相关分析、标准化降水蒸散指数和光能利用率过程模型，研究了1982-2014年中国北方植被活动的时间趋势及其空间差异、植被对气候平均态的响应、植被响应干旱的内在敏感性、干旱幅度对植被水分利用效率的影响，主要研究成果如下: (1)人类活动叠加在气候变化之上影响植被对气候的非线性响应。暖湿化趋势和生态建设工程促进植被改善。2000年以来水分胁迫对植被生长的负效应日益突出。 (2)植被对气候响应的季节性特征反映了植物在不同的生长阶段对热量和水分的需求不同。生态系统功能对调节“植被-气候”关系发挥了重要作用。植被特性和气候背景导致不同植物功能型对气候因子的差异性响应。 (3)干旱的发生存在季节性和空间差异。评估季节性干旱对植被的影响时应重点考虑夏季和冬季。水分平衡和水分利用方式决定了不同植物功能型对干旱的抵抗力。 (4)植被类型、气候变化和人类活动主导了区域生态系统水分利用效率(WUE)的空间格局和时空变异性。生态系统WUE对水分有效性的差异性响应来源于不同植物功能型对干旱的响应程度和时间尺度。干旱导致的水分胁迫降低生态系统WUE。水分阈值决定了不同干旱等级对生态系统WUE的影响。 本研究揭示了植被对气候变化和人类活动的非线性响应、植被变化的季节性差异及其来源、植被对干旱响应的内在敏感性差异、生态系统水分利用效率响应干旱的阈值效应，对中国北方生态环境建设和生态成效评价具有重要的现实意义，可提高动态全球植被模型预测未来干旱生态系统潜在变化的能力。