植被水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标,明晰其动态变化规律及影响因素,有助于判断区域植被生态建设是否与当地的自然条件相适应,从而对生态恢复的成效进行科学评估。本研究以毛乌素沙地为研究对象,以MODIS系列产品和气象观测数据为主要数据源,通过模型计算与数据拟合等手段,估算了2001—2016年研究区内的植被WUE,并进一步分析了WUE的时空变化特征,阐明了WUE与气象要素之间的关系,探讨了WUE对物候变化的响应规律。主要研究结果如下:(1)在水热条件和植物自身生理特性等因素的综合作用下,毛乌素沙地的植被WUE形成了自东向西递减的空间分布格局。经过一系列生态建设工程的治理,WUE在研究时段内发生了显著的年际变化。在年尺度上,大部分地区的植被净初级生产力(Net Primary Production,NPP)和WUE均呈增加趋势,即生态系统在变“绿”的同时还实现了水分的高效利用,有利于生态系统的健康发展。但是,在以毛乌素中西部地区为代表的部分区域,WUE却因NPP的增加幅度不及蒸散发(Evapotranspiration,ET)而呈减少趋势,且这种现象在春、夏两季表现得尤为明显。而春季与夏季又是决定年尺度上WUE水平的关键时期,长此以往或不利于当地生态系统的可持续发展。(2)气象因子使NPP和ET发生非同向变化或不对称同向变化,造成了WUE与各气象因子之间关系的分异。一般情况下,WUE随年降水量的增加而增大,但是近年来呈减少趋势的春季降水不利于年尺度WUE水平的提升;WUE与气温的相关性结果存在较大的空间差异,且大都未通过显著性检验;WUE与太阳辐射在年尺度和季节尺度上均呈正相关,其中春、夏两季尤为突出。整体而言,在水热条件相对较好的毛乌素东部地区,多以太阳辐射为WUE的主控因子,当地生态建设工程成效显著;而在生态环境更为敏感脆弱的毛乌素西部地区,多以降水量为WUE的主控因子,这类地区比较容易产生用水矛盾,且在年降水量小于300 mm的部分区域内出现了WUE下降的现象,新近建设的植被存在较高的退化风险。(3)在研究时段内,毛乌素沙地呈提前趋势的生长季开始日期有利于春、夏两季WUE的增加,而生长季结束日期的提前在一定程度上不利于秋季WUE水平的提升,生长季长度与年尺度WUE的相关性结果未通过显著性检验。总体而言,在非生物因子和生物因子的共同作用下,物候正朝着有利于年尺度WUE水平提升的方向变化。然而,遥感物候指标未能很好地解释毛乌素西部地区的WUE年际变化。WUE对遥感物候指标的响应模式结果表明,NPP与WUE的协同增长对维持生态系统稳定性具有重要意义。在水资源相对匮乏的沙地西部,新近建设的植被生长缓慢又使得蒸散发产生强烈变化,故部分地区的WUE下降,暴露出植被建设规模与当地水资源承载能力不匹配的问题。研究建议,在对生态建设质量进行评价时,应纳入对WUE的考量,构建基于NPP-WUE的生态建设工程成效评估方法,进一步丰富和完善现有评估手段。