1983~2005年东北亚草地生态系统时空格局研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:charlehc1986
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东北亚草地作为重要的草地生态系统连续体,是世界上重要的草地区,地处中高纬度,受气候变化影响大,其植被状况直接影响我国北方甚至全国的生态环境,加强对东北亚草地的监测意义重大。中国北部,蒙古国和俄罗斯东南部是主要的东北亚草地分布区,突破国家界限,将整个东北亚草地作为一个整体生态系统进行草地资源植被状况研究很必要。本文通过模型计算结合遥感数据研究草地植被生长状况的定性指标即NDVI和植被盖度及定量指标NPP,了解东北亚草地及三个主要草地分布区草地植被的时空格局,并重点分析了定量指标NPP与气候因子之间的关系,这些研究有利于较全面了解东北亚草地资源。主要结论如下:   ⑴将NDVI和植被盖度作为研究东北亚草地植被生态状况的定性指标进行分析。对于整个东北亚草地,两者数值分布均有东部、北部、东南部高,中西部地区低的趋势。东北亚草地整体1983~2005年的年平均NDVI及植被盖度在波动起伏中有增加趋势,逐年最大值均出现在7月或8月。春季NDVI和植被盖度均呈现上升趋势。三个主要草地分布区域NDVI和植被盖度历年均为:俄罗斯东南部>中国北部>蒙古。   ⑵将NPP作为研究东北亚草地植被生态状况的定量指标进行分析。用CASA模型模拟了东北亚草地NPP,整体NPP空间格局分布显示,NPP在东部、北部和东南部明显高于中部和西部。1983~2005年整个东北亚草地的平均NPP为142.66 g C m-2 a-1。23年来的NPP变化呈现波浪状起伏,总体变化有上升趋势但统计不显著,NPP最高值历年均出现在7月份。23年平均的7月份NPP达到平均年NPP积累的31.06%,整个夏季的6、7、8三个月NPP的积累达到全年的78.81%。1983-2005年东北亚草地春季NPP为上升趋势,夏秋季的NPP值变化趋势不显著。三个主要区域的草地NPP值在23年间变化趋势均未达到检验显著,但变化幅度均较大。俄罗斯部分的草地年平均NPP历年来均为各区域中最高,但春季和秋季中国北部草地NPP值在各区域中为最高。中国北部、蒙古和俄罗斯东南部草地夏季NPP占全年NPP的比例分别为73.97%、79.41%和82.74%,说明纬度越高的区域草地生长越依赖于气候暖湿的夏季。中国北部、蒙古和俄罗斯东南部草地23年的年均NPP总量分别为0.16 Pg Ca-1、0.11 PgC a-1、0.05 PgC a-1,中国北部草地对该区域NPP总量积累贡献最大。将NDVI和植被盖度历年逐月平均值均乘以100,和NPP在一个数量级上相比较的结果显示,三者随时间变化的一致性很好,峰值变化类似,但NPP的最高值均出现在7月,而NDVI和植被盖度最高值有相当部分年份出现在8月,这是因为8月份虽然NPP形成能力已经开始减弱,但植被覆盖的积累却达到最大。相关分析和关联度分析结果表明植被盖度与NPP的相关性要高于NDVI。   ⑶1983~2005年间的东北亚草地年平均气温为9.65℃,23年来呈显著增加的趋势,历年年均温均为中国北部>蒙古>俄罗斯东南部。1983~2005年间东北亚草地平均降水量为215.51mm,年降水量的年际变化降低趋势显著,夏季降水占到了全年的60%,历年年降水量均为俄罗斯东南部>蒙古>中国北部。23年的平均月太阳辐射为181.52 W/m2,其年际变化不显著。在东北亚草地太阳辐射存在明显的由南向北降低的趋势,历年的最高年内月辐射均出现在6月份,夏季占全年的比例最高。历年太阳辐射强度排列顺序均为中国北部>蒙古>俄罗斯东南部,三个区域夏季太阳辐射的差异明显小于冬季。NPP与气温、降水、太阳辐射偏相关分析结果表明,气候因子对东北亚草地整体及各区域NPP的影响大小均为:降水>气温>太阳辐射。关联度分析结果与偏相关分析结果一致。   ⑷实地调查的植被盖度和NPP与模拟结果一致性很好。实地调查结果表明,东北亚草地类型多样,植被状况各异,蒙古国和我国内蒙古自治区典型的草地区均有不同程度的退化现象,有些地区虽然生物量很高,但为退化物种所占据,利用价值低。
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