影响天然草地初级生产力的主要因素：以呼伦贝尔草原四个草地类型为例

1982—1988年7年间对呼伦贝尔四个草地类型进行初级生产力的定位监测。结果表明:温度、降水、群落组成与垂直结构是影响天然草地初级生产力的主要因素。水热因子是决定草地初级生产力的主导环境因子。     

黄土高原半干旱区天然草地群落结构与土壤水分关系

气候变化导致水热条件发生变化,从而引起土壤含水量改变,必然影响区域植物群落结构和功能。本研究以黄土高原半干旱区天然草地群落为研究对象,在较大空间尺度上根据随机设置样地法调查区域内典型地带性草地群落,研究黄土高原半干旱区土壤含水量的变化对草地群落的影响。结果表明,1)地上生物量、凋落物质量与土壤含水量呈显著正相关;地下生物量和总生物量与土壤含水量虽正相关但不显著;2)物种多样性和物种丰富度均随着土壤含水量的增加而增加;3)植物功能群受土壤水分的影响,表现为禾本科和豆科随着土壤含水量的增加而增加,而杂类草相反。总之,在半干旱区土壤水分是限制群落生产力和物种多样性的重要因子,而禾本科和豆科作为指示物种可以反映土壤的水分状况。土壤水分的变化可能是导致半干旱区天然草地群落演替的驱动力,草地退化可能与土壤含水量的改变有关。     

半干旱区草地站蒸散特征及其对气象因子和植被的响应

水分是制约半干旱区生态发展的重要因素,而蒸散（Evapotranspiration,ET）是地表水分消耗的重要过程。本文基于内蒙古半干旱区多伦和锡林浩特草地站多年通量、气象和植被数据,分析两个典型草地ET变化特征及其对植被和主要气象因子的响应,为半干旱区草地资源的持续开发与保护提供参考。结果表明：多伦站和锡林浩特站多年均ET总量分别为417.15 mm和440.20 mm,其中生长季ET分别占年总量的75.75%和72.38%。两站ET年内变化均呈单峰型,和热量因子、水分因子与植被状况均呈显著性正相关关系（P<0.01）。通径分析表明,两站ET变化均主要受到太阳净辐射直接作用的驱动,其次受到叶面积指数、降水和土壤含水量的间接影响。     

天山北坡天然草地干旱等级及指标初探

本文利用紫泥泉种羊场1966～1987年天然草地牧草产量资料,研究天然草地牧草产量变化趋势,确定降水量为影响牧草产量的主导因子。然后利用牧草产量资料将天然草地干旱定为重旱、中旱、轻旱3个等级。根据发生的时间又划分为春旱、夏旱、春旱连夏旱3个类型,并确定了相应的降水量指标,最后用1988年及1989年的资料进行了检验。     

近20年新疆荒漠草地动态变化及其对气候变化的响应

荒漠草地是干旱半干旱区陆地生态系统的关键类型,具有重要的生态作用,对气候变化和人类活动敏感。通过确定新疆荒漠草地NDVI阈值,提取荒漠草地范围,结合归一化植被指数（normalized difference vegetation index, NDVI）、植被净初级生产力（net primary productivity, NPP）、气象因子等数据,利用一元线性回归模型、相关性分析等方法,从不同的时间和空间尺度对1999-2018年新疆荒漠草地的动态变化及其对不同驱动因子的响应进行研究。结果表明：1）新疆南北疆荒漠草地分布存在差异,研究期间总体面积减少明显,平均NDVI稳定,NPP呈上升趋势。2）全年及7-8月气象因子变化趋势不同,南北疆存在显著差异,全疆大部分区域呈现气温升高、降水增多趋势。3）从时间变化看,降水量、大型蒸发量和平均风速是新疆荒漠草地年际NDVI的重要影响因子,水分条件对生长季NDVI的影响更为明显;年蒸发量与荒漠草地NPP呈显著负相关关系,平均风速、降水量与荒漠草地NPP存在一定相关性。4）从空间相关性来看,气温、降水在空间上与荒漠草地NDVI、NPP呈正相关的面积较大,且降水影响面积更大。研究表明,新疆荒漠草地植被动态变化是多种气象因子综合作用的结果,气温、降水是主要的影响因子,其中降水影响更为明显,水分条件是荒漠草地动态变化的决定因素。     

草地净初级生产力对气候变化的响应

气候因子和人为因素是引起草地初级生产力(Net Primary Productior,NPP)变化的两个主要因素。运用CASA模型和Arc map平台,并结合气象数据(温度、降水量和太阳辐射)对中国草地1980-2010近30年的草地NPP进行研究分析,结果表明我国上世纪80年代、90年代和2000年代,草地NPP与同期的温度、降水量和太阳辐射都呈正相关关系,降水量变化对草地NPP的影响大于气温和太阳辐射变化的影响。草地NPP的空间分布规律主要表现是从东南沿海地区向西北内陆地区依次递减。     

改进的综合顺序分类法在青海草地分类中的应用

本研究统计分析了青海省50个气象台站1961－2006年的气象资料,利用改进后的综合顺序分类法划分了青海草原类型第1级-“类”。根据划分结果将全省草地划分为11类,基本符合青海草地类型分布特征,说明了改进的综合顺序分类法在青海进行植被类型划分是可行的。选择刚察、玛多、格尔木3个有代表性的地区,统计分析了它们的湿润度K值和>0℃年积温的变化趋势,同时分析了草场的演替趋势。     

甘肃省肃南县天然草地资源特征及退化类型

分析了甘肃省肃南县天然草地的垂直分布与水平分布特征、不同草地类型的生产力差异及不同季节天然草地的利用率,测算了退化草地理论载畜量和等级的变化幅度,划分了不同草地的退化类型及其在不同区域的分布规律.     

基于GIS技术的青海省草地类型分类研究

分析青海省50个气象台站1971-2006年的＞0 ℃年积温平均值和年降水量平均值,以及各站的海拔高度和纬度值,建立年积温和年降水量的估算方程。在GIS环境下,根据年积温和年降水的估算方程,以及青海省高程资料,插值出分辨率为4 km×4 km的各个格点的年积温和年降水量值,然后根据湿润度公式计算出每个格点的湿润度值,最后根据综合顺序分类法第一级--类的检索图,确定各个格点的草地类型。研究结果表明,青海省天然草地共有18类,其中寒冷潮湿多雨冻原、高山草甸类的面积最大,约占草地总面积的50%。     

高寒地区天然草地牧草生育期与主要气象因子的关系

利用连续10 a观测的高寒地区天然草地牧草生育期的数据,运用主成分分析方法,对天然草地牧草各生育期与气温、降水量、累计日照时数、≥5℃积温等主要气象因子的相关性进行了分析,找出了诱导牧草生育期及产量的主要因子。     

宁夏草原针茅属植物群落物种多样性和生产力格局及影响因素研究

物种多样性和生产力是草地生态系统的核心指标,是实现草地生态系统服务与功能的根本所在。宁夏温性草原位于干旱与半干旱的过渡区,针茅属植物是其优势种群,对水热变化敏感;因此,在全球气候变化背景下,探讨宁夏草原针茅属植物群落物种多样性与生产力的格局,在宏观尺度揭示其影响因素,不仅在生态学理论研究中具有重大价值,而且对宁夏天然草地生产与管理也具有指导意义。本研究以宁夏温性草原针茅属植物群落为对象,沿着环境梯度设置15个野外观测样地,调查了植物群落特征,测定土壤养分指标,结合各个样地的气候因子、土壤养分和空间数据,探讨了植物群落多样性和生产力空间分布格局及其对生态因子的响应,阐明植物群落物种多样性与生产力的关系。结果显示：1）宁夏针茅属群落生产力与纬度呈显著正相关,与海拔和经度显著负相关;物种多样性与纬度显著负相关,与海拔显著正相关,而与经度关系不显著;2）冗余分析（RDA）结果显示：土壤速效氮（SAN）、年均温度（MAT）、土壤有机碳（SOC）、土壤全氮（TN）、年均辐射（Ssrad）、土壤水分（SWC）、土壤容重（BD）、土壤全磷（TP）、年均降水量（MAP）、生长季月均降水量（GSP）、干旱季月均降水量（PDA）是影响物种多样性和生产力的主要因素;土壤因子对生产力、多样性及整体解释量分别为15.6%、17.8%、19.8%,水热因子对生产力、多样性及整体解释量分别为13.8%、37.9%、25.2%,共同解释量分别为68.7%、39.6%、50.6%。总体而言,水热及土壤因子是宁夏针茅属草原生产力及多样性格局的驱动因素,但对多样性和生产力解释比例不同,具有一定的倾向性;群落多样性与生产力呈正相关趋势,但不显著。本研究结果能为宁夏天然草原的生产与管理提供理论依据。     

宁夏中部干旱带草地气候-土壤生产潜力分析

利用宁夏中部干旱带海原、盐池、同心三个县1961年-2008年48年的气象资料,采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型计算了研究区草地气候生产潜力,用土壤修正系数对气候生产潜力做修正,研究了该区域气候-土壤生产潜力的时空演变特征,旨在探索影响宁夏中部干旱带草地生产力的主要限制因素,为当地的草地生产提供参考。结果表明：研究区气候呈暖干型发展趋势,温度呈显著增加趋势而降水呈波动中递减趋势;研究区气候生产力呈波动中递减趋势。与温度相比,降水是影响研究区气候生产潜力的制约因子;由于土壤肥力存在空间分异,研究区草地气候-土壤生产潜力的大小排序依次为海原县3 025 kg·hm^-2·a^-1>盐池县2 993 kg·hm^-2·a^-1>同心县2 051 kg·hm^-2·a^-1。     

2000-2014年宁夏草地蒸散时空特征及演变规律

蒸散是水文-生态过程耦合的纽带,对草地生态系统的稳定性十分重要,研究生态环境脆弱地区草地生态系统蒸散变化特征对于区域农牧业发展、生态恢复与重建和构建生态屏障意义明显。基于2000-2014年MOD16地表蒸散数据,利用回归分析、相关分析和重新标度极差分析等方法,研究了宁夏草地近15年的蒸散时空分布格局与演变规律,并讨论了可能影响因素。结果表明,2000-2014年,宁夏草地蒸散量介于177.51~274.43 mm,平均值为228.03 mm;受降水的年际波动影响,全区草地蒸散量在近15年呈不显著的上升趋势(P>0.05),不同类型草地的年蒸散量和月蒸散变化动态差异明显;从空间上来看,宁夏草地的多年平均蒸散量存在较强的空间异质性,呈现南高北低的分布格局,北部最低为135.84 mm,南部最高可达732.12 mm,但波动性不强;近15年,宁夏北部草地的蒸散以下降为主,降幅自北向南递减,中部和南部以上升为主,增幅自北向南递增,但大部分区域的蒸散变化幅度较小,总体变化不显著;未来,全区草地蒸散的正向特征显著,趋势发生反转的草地比例较小;降水量是决定全区草地蒸散空间分布格局和年际波动的主要因素,人类生产活动主导的土地利用类型变化对局部蒸散的影响不容忽视。     

内蒙古典型草原黄囊苔草生长动态对气象因子的滞后响应分析

在全球变化与陆地生态系统关系的研究中,气候和植被相关关系的研究具有非常重要的意义。本文以2014年内蒙古草原生态系统定位站提供的气象数据资料为基础,运用灰色相对关联度以及含有时滞参数的灰色系统模型,分析了内蒙古典型草原区域尺度黄囊苔草(Carex korshinskyi)地上生物量对6种气象因子的响应。结果表明:黄囊苔草对6种气象因子的响应均有滞后效应。黄囊苔草地上生物量对降水量、气温、地温、蒸发量、相对湿度、日照时数的响应分别滞后10,16,16,10,15,5d。此结果将有助于更加深入理解气象因子对植物群落的影响机制,并为草地植被生产力建模与定量预测提供信息基础,以期在实践应用中发挥更高的价值。     

气候变化对新疆天山山区自然植被净第一性生产力的影响

在利用天山山区10个有代表性的气象台站1961-2006年的历史气候资料对年平均气温和年降水量变化规律进行统计分析的基础上,采用周广胜、张新时的自然植被净第一性生产力模型,计算了近46年天山山区自然植被净第一性生产力的变化特征,并据此建立了自然植被净第一性生产力与年平均气温和年降水量的统计关系,在此基础上,估算了未来气候变化对自然植被净第一性生产力的可能影响。结果表明,46年来,年平均气温以0.029 ℃/a的速率升高,年降水量以1.38 mm/a的速率增多,受其影响,自然植被净第一性生产力平均以0.013 t/（hm2·a）的速率增长。20世纪70年代初是天山山区气候暖湿化变化和自然植被净第一性生产力开始明显增长的“突变点”。未来气候的“暖湿化”变化对提高天山山区自然植被净第一性生产力将产生积极影响,平均而言,在其他条件不变的前提下,年平均气温每升高1 ℃或年降水量每增多10%,自然植被净第一性生产力将增加4%~5%。     

2011-2020年夏季全国草原净初级生产力时空变化及其气象影响评估

为评估2011—2020年夏季全国草地净初级生产力时空变化以及气象条件对净初级生产力的影响,本研究依据气象站逐日气象观测资料以及中分辨率成像光谱(Moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)系列卫星资料遥感数据,分析了近10年夏季全国草地净初级生产力变化。结果表明:2011—2020年夏季全国草原净初级生产力总体呈现增加趋势,平均每年增加0.2 gC·m^-2·a^-1,内蒙古中部、甘肃东部、青海东部、西藏东部等地近10年草原净初级生产力明显增加。近10年全国大部草原区平均气温和降水量均呈增加趋势,较好的气象条件利于夏季牧草生长。2020年夏季全国草原区的气温和降水量也较常年偏高,北方草原区草地平均净初级生产力为121.3 gC·m^-2·夏季^-1,为近10年偏好年份。2011—2020年夏季全国草原净初级生产力呈增加趋势,较好的气象条件对其贡献较大。     

果洛州玛沁县草原毛虫虫害发生与气候因子的相互关系

利用玛沁县历年草原虫口密度调查资料,研究了气候因子尤其是温度与降水对草原毛虫(Gynaephora alpherakii)虫害发生的影响。结果表明,果洛州玛沁县草原毛虫的灾害严重,危害面积达14.67×104 hm2,1993年最高虫口密度达500头·m-2,2003年也较为严重;1971－2007年的37年间玛沁县的年平均温度呈升高趋势,降水量呈递减趋势;虫口密度与年平均温度、虫口密度与年降水量、虫口密度与年平均温度和年降水量之间均无显著关系（P>0.05）。虫口密度与前一年9月的降水量关系显著（P<0.05）,与前一年9月平均温度、降水量二者关系显著,虫害的发生与前一年9月的水热条件密切相关,温度与降水适宜会使草原毛虫大量发生,导致严重虫害。本研究的结果与其他研究分析认为的“温度是草原毛虫生长发育的限制因素”这一结论并不完全一致,这是因为玛沁县近年来温度升高与降水减少,使得温度不再是限制因素,而草原毛虫进行羽化、交配、产卵、孵化所需求的9月降水量成为影响虫害发生的关键因素。     

欧亚大陆草原带1982-2008年间净初级生产力时空动态及其对气候变化响应研究

欧亚大陆草原带主要包括哈萨克草原和蒙古草原,是世界上最大的过渡生态系统。 同时该区域属于典型的干旱半干旱地带,因此对气候变化较为敏感。但是,针对该区域的净初级生产力(net primary productivity, NPP)研究尚有诸多不足,特别是哈萨克草原。本研究在原有BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型的基础上,对光合最大羧化效率(V_c,max)和自氧呼吸等过程算法进行了优化,以地面实测样方数据对改进后的模型进行精度验证,进而利用改进后的BEPS模型模拟了1982-2008年间的欧亚大陆草原带植被净初级生产力。结果表明,改进的 BEPS 模型与3个地区(哈萨克斯坦,内蒙古和新疆)的样地观测数据相比均具有较好的拟合精度,且预测能力较原有BEPS模型均有一定程度的提升;27年间,区域内NPP的平均值为120 g C/m²,其中蒙古草原为116.9 g C/m²,哈萨克草原为 122 g C/m²。在区域暖干化的背景下,蒙古草原的NPP呈现上升趋势,而哈萨克草原则在前苏联解体前后先上升后下降。区域内草地主要与年降水具有显著的正相关关系,而对温度的响应普遍较弱,表明降水是该区域植被生长的主要气候影响因子。