【摘 要】
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黄土高原位于我国中部偏北,黄河中上游地区,是世界上最大的黄土覆盖区域。进入新世纪以来,随着“退耕还林(还草)”工程的大力开展,黄土高原植被覆盖水平得以改善,植被净初级生产力(Vegetation net primary productivity,NPP)显著提高。生态地理分区是指根据自然地理条件、区域生态经济关系及农业生态经济系统结构功能的类似性和差异性,把整个区域划分为不同类型的生态区域。黄土高
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黄土高原位于我国中部偏北,黄河中上游地区,是世界上最大的黄土覆盖区域。进入新世纪以来,随着“退耕还林(还草)”工程的大力开展,黄土高原植被覆盖水平得以改善,植被净初级生产力(Vegetation net primary productivity,NPP)显著提高。生态地理分区是指根据自然地理条件、区域生态经济关系及农业生态经济系统结构功能的类似性和差异性,把整个区域划分为不同类型的生态区域。黄土高原区域范围大,存在九个生态地理分区,分别是阿拉善与河西走廊荒漠区、鄂尔多斯及内蒙古高原西部荒漠草原区、内蒙古东部草原区、华北平原人工植被区、华北山地落叶阔叶林区、汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区、黄土高原中北部草原区、祁连青东高山盆地针叶林、草原区、秦巴山地常绿落叶阔叶林混交林区。各分区内气温、降水、太阳辐射、地形地貌等自然因素差异显著,不同地域的经济发展状况及生态工程建设程度也有很大区别,NPP的年际变化与空间分布特征并不一致。目前,黄土高原不同生态地理分区NPP的变化差异及其驱动因子还未进行详细的研究,影响了不同生态地理分区植被恢复水平的差异化评估及其生态恢复工程的精准实施。为此,本研究基于光能利用率CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型,计算了自“退耕还林(还草)”工程实施以来,2000-2015年黄土高原的NPP,分析了黄土高原地区整体及其不同生态地理分区NPP的时空变化与驱动力,从而为更好地实施精准的分区生态恢复工程以及可持续的经济发展政策的制定提供支撑。本研究首先收集了长时间序列土地覆被、植被指数、气象(降水、气温、太阳辐射)等数据,在此基础上,计算了黄土高原“退耕还林(还草)”工程以来2000-2015年的NPP,并进一步分析了黄土高原及其各生态地理分区NPP的时空变化规律,通过土地转移矩阵、及相关性分析等,研究了各分区NPP变化的驱动力。结果表明:(1)黄土高原2000-2015年间的NPP,从时序上来,整体呈上升趋势,从2000年的161 g C/(m2·a)上升到2015年的224 g C/(m2·a),年均增速为3.93 g C/(m2·a);从空间分布上看,区域内NPP呈现由东南到西北逐渐递减的趋势,且区域内水系分布较广的区域NPP较高。(2)基于郑度(1999)提出的生态地理分区,黄土高原共九个生态地理分区。不同生态地理分区的NPP变化趋势不同:阿拉善与河西走廊荒漠区、鄂尔多斯及内蒙古高原西部荒漠草原区和华北平原人工植被区总NPP在2000-2005年间主要随时间上下波动;内蒙古东部草原区、汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区、黄土高原中北部草原区以及祁连青东高山盆地针叶林、草原区总NPP在2000-2015年间主要呈现上升趋势;华北山地落叶阔叶林区总NPP在2000-2015年间呈现先上升后下降趋势;秦巴山地常绿阔叶林混交林区总NPP大致呈现上升趋势。(3)黄土高原总体NPP受人类活动与气候因素的综合影响,多数生态地理分区NPP主要受气候影响,少数分区受气候与生态工程建设耦合作用的影响,且生态工程建设带来的NPP变化主要体现在2000-2010年之间。不同生态地理分区NPP变化驱动力不同:阿拉善与河西走廊荒漠区NPP的变化主要受降水的影响;鄂尔多斯及内蒙古高原西部荒漠草原区NPP主要受降水影响为主,同时也受生态恢复工程、区域经济发展等人类活动影响;内蒙古东部草原区NPP受人类活动和降水耦合因素的影响;华北平原人工植被区和华北山地落叶阔叶林区NPP主要受降水、温度、辐射等气候因素综合作用的影响;汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区NPP主要受人类活动的影响;黄土高原中北部草原区NPP主要受人类活动和气候因子耦合因素影响;祁连青东高山盆地针叶林、草原区NPP的变化主要受降水的影响;秦巴山地常绿落叶阔叶林混交林区NPP的变化主要受降水、温度、辐射等气候因素综合作用的影响。(4)不同生态地理分区的适宜恢复的植被类型存在差异:内蒙古东部草原区在生态工程建设中,植被适宜恢复为草地;汾渭盆地落叶阔叶林、人工植被区在生态恢复工程中耕地更适宜恢复为草地、灌木等植被类型;而黄土高原中北部草原区在生态恢复工程建设时,耕地适宜恢复为草地。
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