發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 17:16

　　 草地是全球重要的陸地生態(tài)系統(tǒng),氣候變化背景下,草地生態(tài)系統(tǒng)面臨著巨大風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。中國溫帶地區(qū)草地是我國草地資源重要組成部分,也是氣候敏感區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū),分析中國溫帶地區(qū)草地植被動(dòng)態(tài)時(shí)空特征及其對氣候變化的響應(yīng),對適應(yīng)氣候變化、合理利用草地資源及促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。本研究基于1982～2015年長時(shí)間序列GIMMSNDVI 3g遙感數(shù)據(jù)、氣象柵格數(shù)據(jù)以及地面實(shí)測資料等多種數(shù)據(jù),采用遙感物候參數(shù)提取和CASA光能利用率模型等研究方法,獲取能夠反映植被動(dòng)態(tài)的特征變量,包括植被指數(shù)、物候期和凈初級生產(chǎn)力,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)SPEI,分析了氣候資源和干旱時(shí)空變化特征,明確了草地植被生長對不同時(shí)間尺度干旱事件的響應(yīng)及影響因素,系統(tǒng)分析了草地植被物候期、NPP時(shí)空變化特征及其對不同時(shí)間尺度氣候變化的響應(yīng)規(guī)律,探討了草地植被生產(chǎn)力和物候變化之間的關(guān)系,以期為研究未來氣候情景下草地植被動(dòng)態(tài)的可能變化及響應(yīng)提供理論支持。主要研究結(jié)果如下:(1)1982～2015年中國溫帶地區(qū)草地氣溫顯著升高,最低氣溫增速最為顯著;年降水量和總輻射年際波動(dòng)較大,呈現(xiàn)不顯著減少。從季節(jié)來看,春季暖濕化,夏季暖干化,秋季輻射減弱,冬季變幅均比較小。全區(qū)34年來呈不顯著變干,1997年為突變年份,春季、秋季和冬季逐漸變濕。春季和夏季干旱發(fā)生范圍較大,冬季呈增加趨勢,全區(qū)輕旱發(fā)生頻率最高。(2)研究區(qū)域年平均NDVI呈顯著增長趨勢,夏季增幅最大,空間上表現(xiàn)為草地植被NDVI低值區(qū)增速明顯,NDVI高值區(qū)呈顯著下降趨勢。研究區(qū)域NDVI與SPEI空間上顯著正相關(guān),短期干旱事件易對夏秋季節(jié)草地生長造成影響,春季草地對干旱響應(yīng)較慢。降水對植被指數(shù)與SPEI相關(guān)性有顯著影響,降水越少,草地對干旱響應(yīng)越明顯,水分和輻射條件則影響響應(yīng)的快慢程度。(3)遙感物候提取結(jié)果表明,全區(qū)17%的草地植被返青期顯著提前,黃枯期明顯推遲和生長季顯著延長的區(qū)域分別占14%和17%。61%的區(qū)域生長季長度由返青期早晚決定。返青期與季前短期氣溫和長期累積降水負(fù)相關(guān),黃枯期與季前短期氣溫和短期累積降水關(guān)系較為密切。氣溫是不同季前時(shí)間控制草地返青期變化的主要因素,大部分地區(qū)返青期與當(dāng)月氣溫負(fù)相關(guān),季前累積降水主要影響黃枯期變化,黃枯期與前1個(gè)月降水正相關(guān)區(qū)域最大。(4)CASA模型模擬結(jié)果表明,26%的區(qū)域NPP呈顯著增加趨勢,但全區(qū)年際增長不顯著。年和季節(jié)平均氣溫與NPP的相關(guān)關(guān)系大都不顯著,水分盈虧是影響不同類型草地植被NPP的主要因子,在夏季影響最為明顯,其中SPEI與NPP的相關(guān)性較降水更為顯著,表明綜合考慮水熱條件的SPEI指數(shù)更能反映草地生產(chǎn)力時(shí)空格局變化。(5)草地生產(chǎn)力和物候關(guān)系的分析結(jié)果表明,全區(qū)生長季長度與NPP年際相關(guān)不顯著,生長季延長、NPP增加的地區(qū)主要受氣溫影響,生長季縮短但NPP增加發(fā)生在水熱共同影響的區(qū)域,由于降水減少,降水顯著控制的地區(qū)生長季延長或縮短都不利于草地生產(chǎn)力積累。空間上草地生產(chǎn)力隨生長季長度先增加后減少,氣溫越高的地區(qū)轉(zhuǎn)折點(diǎn)越晚,年降水較少的區(qū)域,草地生長季越長,NPP受水分脅迫明顯,降水最少和最多地區(qū)的NPP對生長季長度響應(yīng)波動(dòng)較小。多數(shù)草地植被返青提前有利于春季NPP增加,黃枯推遲促進(jìn)秋季NPP積累,不同草地類型與全區(qū)表現(xiàn)類似。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S812
【部分圖文】：

地區(qū)（沈海花等，２０１６）。本文研宄的草地類型主要包括溫帶地區(qū)較為有代表性的溫性草甸草原、??溫性典型草原、溫性荒漠草原、溫性草原化荒漠、溫性山地草甸、沼澤化草甸、鹽生草甸和溫性??草叢等８種草地類型。中國溫帶地區(qū)草地植被分布如圖２－１所示。??內(nèi)蒙古地區(qū)草地主要分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)，該區(qū)位于９７°１２＇￣１２６＜ＷＥ，?３７°２ｆ￣５３°２３＇Ｎ之??間，地處蒙古高原東南部，呈狹長型，南北跨度１７００ｋｍ，東西直線距離２４００ｋｍ，平均海拔在??１０００￣１２００ｍ之間，屬于中溫帶，包含半濕潤區(qū)、半干旱區(qū)和干旱區(qū)３個(gè)氣候區(qū)。該區(qū)域大部分??地區(qū)受東亞季風(fēng)影響，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候寒冷干燥，夏季溫暖濕潤，降水從東北向??西南遞減，氣溫從東北向西南遞增（李秋月等，２０１１）。內(nèi)蒙古地區(qū)可利用草場６８１８萬公頃，??約占區(qū)域土地面積的６０％，占全國草場總面積的２５％以上。受水熱分布不均和地形高低起伏等的??影響，該區(qū)域從北向南分布著草甸草原、典型草原、荒漠草原和草原化荒漠等４種主要草原類型，??以及山地草甸、沼澤化草甸和鹽生草甸等３種草甸類型。??新疆地區(qū)草地主要分布于新疆維吾爾族自治區(qū)

?．?Ｉ??圖２－１中國溫帶地區(qū)草地植被分布圖（侯學(xué)煜，２００１）??Ｆｉｇ．２－１?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒａｓｓｌａｎｄ?ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?ｔｅｍｐｅｒａｔｅ?ｚｏｎｅ??２．２數(shù)據(jù)來源??２．２．１氣象數(shù)據(jù)??本文使用的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａ．ｃｍａ．ｃｎ／）以及美國丨；Ｓ｜家海洋和大氣??管理局（ＮＯＡＡ）全球日值數(shù)據(jù)集ＧＳ０Ｄ，包括１９８２￣２０１５年中國溫帶地區(qū)及外延２００ｋｍ范圍的??１５??

圖２－３掩膜處理后的草地分布柵格圖??Ｆｉｇ．２－３?Ｇｒｉｄ?ｍａｐ?ｏｆ?ｇｒａｓｓｌａｎｄ?ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ?ａｆｔｅｒ?ｍａｓｋ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ??程數(shù)據(jù)??ＥＭ）數(shù)據(jù)來自美國地質(zhì)調(diào)查局⑴ＳＧＳ）的ＧＭＴＥＤ２０１０數(shù)據(jù)集，等于９００ｍ），為了與遙感數(shù)據(jù)在空間尺度上相匹配，對該數(shù)據(jù)進(jìn)數(shù)據(jù)集。同時(shí)將氣象插值數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)以８ｋｍｘ８ｋｍ的數(shù)字高便后續(xù)開展像元尺度的分析研宄。??處理??度分析草地植被動(dòng)態(tài)對氣候變化的響應(yīng)，需要對氣象要素資料進(jìn)據(jù)相匹配。由澳大利亞大學(xué)研宂人員利用Ｆｏｒｔｒａｎ語言開發(fā)的局部薄盤光滑樣條函數(shù)統(tǒng)計(jì)模型，除一般的樣條自變量外，還允

本文編號：2883732