基于Copula的京津冀平原作物水分利用效率驱动因子分析

农业是京津冀地区最主要的用水部门，提高农业用水效率有助于缓解京津冀水资源压力，实现可持续发展。基于VIP模型模拟的1980-2013年京津冀平原作物水分利用效率（WUE）、作物净初级生产力（NPP）、作物实际蒸散发（ETa），结合同期年平均气温（Tmean）、年降水量（Pre）和年日照时数（Sun），应用Copula函数理论分别建立WUE与NPP、ETa、Tmean、Pre、Sun的5组联合概率分布函数，计算各驱动因子在低、中、高取值条件下WUE大于任一特定取值的可能性（定义为WUE条件概率），探索WUE的驱动关系。结果表明：1）驱动因子NPP、ETa、Sun取值越大，WUE大于任一特定取值的可能性越大；而驱动因子Tmean和Pre取值越小，WUE大于任一特定取值的可能性越大。2）若以各驱动因子分别在高、低取值条件下的WUE条件概率的差值来反映WUE对各驱动因子大小的敏感程度，WUE对NPP的大小最为敏感，而后依次是Sun、ETa、Pre、Tmean。3）对比不同驱动因子相同取值条件下的WUE条件概率，较低的NPP会明显抑制WUE的大小，提高NPP对WUE的提升有明显的保障作用。综上所述，作物WUE同时受光合作用和蒸腾作用两个生理过程控制，较难确定光合和蒸腾对WUE的驱动关系；WUE与驱动因子的联合概率分布和条件概率分析指出，在京津冀平原可以采用在控制耗水的条件下提高NPP的策略，该策略可能比在控制产量的条件下减少耗水的策略更有效。