内蒙古草地净初级生产力时空变化及其对干旱的响应

为探究内蒙古草地生长季净初级生产力（Net primary productivity,NPP）的变化及其与干旱的关系,本文通过趋势变化和相关性计算对2001-2015年内蒙古草地NPP和标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）的时空变化进行研究。结果表明：内蒙古草地生长季NPP平均增长率为2.20 g C·m^-2·a^-1,其中草甸草原为3.73 g C·m^-2·a^-1,典型草原为1.69 g C·m^-2·a^-1,荒漠草原为0.30 g C·m^-2·a^-1。NPP均值整体上自西南向东北逐渐增加,其中草甸草原最高,其次为典型草原,荒漠草原最低,年均NPP分别为387.90 g C·m^-2·a^-1,291.26 g C·m^-2·a^-1,133.70 g C·m^-2·a^-1。NPP整体上与SPEI-1相关性最强,其中,草甸草原与SPEI-1最强相关性最强,典型草原、荒漠草原与SPEI-3相关性最强。干旱对荒漠草原的影响最大,对典型草原的影响次之,对草甸草原的影响最小。     

呼伦贝尔草原净初级生产力时空变化及气候响应分析

为了定量评估呼伦贝尔草原的生产能力,明确气候因子对草原生物量累积过程的影响,利用近18年中分辨率成像光谱仪(MODIS)净初级生产力(NPP)产品(MOD17A2H),结合同时期气象数据,基于像元定量分析了呼伦贝尔草原NPP的时空变化规律及其与气候因子的关系。结果表明:2000-2017年呼伦贝尔草原净初级生产力(NPP)均值为306.97 g C·m^-2, 18年来NPP变化呈波动中增加的趋势,最低值为2001年的241.60 g C·m^-2,最高值为2014年的372.10 g C·m^-2。NPP高值区(>400 g C·m^-2)分布于低地草甸;中值区(250～400 g C·m^-2)分布于山地草甸和温性草甸草原;低值区(<250 g C·m^-2)出现在呼伦贝尔西部的温性草原,不同草地类型NPP值整体变化趋势表现为:低地草甸>山地草甸>温性草甸草原>沼泽类>温性草原。呼伦贝尔草原NPP与降水的相关性高于与温度的相关性,降水是NPP积累的主要影响因子,温性草甸草原和温性草原对气候因子变化的响应总体比低地草甸和山地草甸敏感。     

近16年祁连山植被NPP时空格局及其对气候变化的响应

为探究祁连山植被净初级生产力(Net primary productivity，NPP)的时空格局及其与气候变化的关系，本文基于MOD17A3HGF、气温与降水栅格数据集，计算了2000—2015年祁连山植被NPP的时空变化，并利用相关分析研究了NPP对气温和降水的响应，结果表明：近16年祁连山NPP均值分布整体上自东向西逐渐减少，与水热分布的趋势一致，湟水流域河谷地带水热条件较好，多年NPP均值可达600 gC·m^-2·a^-1以上，中西部地区以荒漠、裸岩和冰川为主，自然环境恶劣，多年NPP均值接近于0；受气温和降水的共同影响，NPP呈波动增加的趋势，增加幅度达13.2%；显著增加和极显著增加的区域达23%和20%，主要分布在湟水谷地、冷龙岭等地；显著减少和极显著减少的区域不到1%；NPP与气温和降水均以正相关为主，与气温呈正相关分布的高值区面积较大，这与祁连山整体海拔较高，低温寒冷是其植物生长的主要限制因素有关。     

中国天然草地净初级生产力时空分布

利用基于草原综合顺序分类系统（CSCS）的改进CASA模型,估算2004-2008年中国草地净初级生产力并分析其时空分布特征。结果表明：2004-2008年中国草地NPP年平均为489.4 g C·m^-2·a^-1,5年里草地NPP总体呈现增加趋势。草地NPP的积累期主要发生在水、热搭配较好的4-10月,占了全年总量的89.1%。春（3月-5月）、夏（6月-8月）、秋（9月-11月）、冬（12月-2月）四季的草地NPP各自占全年总量的18.6%,59.6%,17.4%和4.5%。由年际、月份—空间和季节—空间的NPP变化可知,适宜的水热搭配是草地NPP积累的关键。中国草地NPP随经度的递增而逐渐增大,随纬度的增大而逐渐减小,但存在一定的波动性,其变化规律与水、热状况的地带性规律相一致。     

CENTURY模型在川西北高原草原的适用性研究

利用草地生态模型评价气候变化对草地生产力的影响,对于草地的可持续利用有重要意义。本文选取川西北高原的石渠和若尔盖为代表站点,基于试验站多年牧草观测资料,对草地生态系统模型（CENTURY）在川西北高原草地的适用性进行研究。结果表明：CENTURY模型模拟的石渠和若尔盖牧草地上部生物量的模拟值与观测值比较吻合,决定系数分别为0.85和0.48,均通过了0.05的显著性检验,均方根误差分别为5.4 g·m^-2和122.4 g·m^-2,CENTURY模型能够较好的模拟牧草地上部生物量,适用于气候变化对川西北高原草地生产力的影响研究。基于验证后的CENTURY模型对1961-2017年牧草地上生物量的模拟结果显示,近57年来石渠和若尔盖牧草地上生物量均呈显著增加趋势,增加速率分别为5.4 g·m^-2·（10a）^-1和17.2 g·m^-2·（10a）^-1。     

塔里木河流域草地净初级生产力时空分异特征研究

采用MODIS数据和改进的光能利用率模型(CASA模型)对2006-2016年塔里木河流域植被生长季草地净初级生产力(NPP)进行估算,通过一元线性回归趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,分别从时间特征、空间特征、空间稳定性和未来变化趋势4个方面对其时空变化过程进行分析,阐述了2006-2016年塔里木河流域草地NPP的时空格局与变化特征。结论如下:1)时间特征上,2006-2016年塔里木河流域草地NPP总体呈波动上升趋势,其中增长区域占64.1%,负增长区域占35.9%,NPP总量平均增长速度为1.31×10¹¹ g C·m^-2·yr^-1;6-8月为流域内草地的主要生长期,NPP总量占生长季总量的47.3%。2)空间特征上,2006-2016年塔里木河流域草地NPP分布呈现明显空间分异特征,总体分布特征为西北向东南呈递减趋势,草地NPP多年平均值为13.62 g C·m^-2·yr^-1。在垂直变化(海拔)上,呈现出随海拔升高NPP呈“降低-升高-降低”的特点;在水平变化上(经、纬度),草地NPP变化没有明显特征。3)空间稳定性上,塔里木河流域草地NPP变异系数介于0.19~3.17。草地NPP存在明显的空间差异性,草地NPP变异系数大部分地区均属于低值区,其中变异系数在0.5以下的占总面积的94.6%。高波动区域主要集中在“四源一干”和车尔臣诸小河流域。4)未来变化趋势上,塔里木河流域草地NPP Hurst指数介于0.10~0.97,均值为0.57。未来变化趋势呈持续性特征面积占71.6%,反持续性特征面积占28.4%,除开孔河流域北部及车尔臣诸小河西南大部呈反持续性特征,其余草地均呈现出持续性特征,预示着流域草地NPP未来处于持续增加趋势。草地NPP时空分布特征显示,塔里木河流域草地生态系统健康状况总体好转,局部恶化。     

甘肃省草地NPP时空变化及对气候因子的响应

本研究利用MOD17A3 NPP和气象数据对甘肃省天然草原2000—2019年净初级生产力(net primary productivity,NPP)进行动态监测,并利用趋势分析法和变异系数法研究近20年草地NPP时空变化规律与气候因子的响应。结果表明:近20年,甘肃省草地NPP呈波动上升趋势,增速达4.72 gC·m^-2·a^-1·(10a)^-1,草地NPP分布由东南向西北递减;20年间草地NPP呈显著增加趋势的面积占甘肃省草地的75.70%,主要分布在陇中黄土高原、河西走廊、祁连山地大部以及陇南山地;草地NPP变异系数小于0.15的面积仅占40.31%,以山地草甸、低地草甸和高寒草甸为主,草地NPP整体呈现高波动性;草地NPP与降水量的相关性最高,温性草原NPP对降水量的响应最敏感,温性荒漠草原次之,高寒草原对降水响应最低。综上所述,甘肃省草地NPP呈现增长趋势但稳定性低,对降水量的响应强于气温,生态工程对草地NPP具有促进作用,需长期实施。     

耐荫地被植物山麦冬光合特性研究

用Li-6400便携式光合分析仪测定了耐荫地被植物山麦冬(Liriope spicata (Thunb.) Lour.)的光合生理特性。结果表明:山麦冬光合日进程有光合午休现象,最大净光合速率为10.2μmolCO₂·m^-2·s^-1,光饱和点为648μmol·m^-2·s^-1,光补偿点为3.2μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率为0.1389,CO₂饱和点为1868μmol·mol^-1,补偿点为61μmol·mol^-1,最大蒸腾速率为2.2 mmol H₂O·m^-2·s^-1,最大气孔导度为0.100 mmol·m^-2·s^-1。因此认为山麦冬是具有耐荫和抗旱节水特性的优良地被植物。     

基于光能利用率模型的内蒙古天然草原植被净初级生产力动态监测与气候因子的响应

利用光能利用率模型和MODIS数据对内蒙古天然草原2000-2018年植被生长期草原净初级生产力进行连续动态监测,并在像元尺度利用最小二乘法分析了近20年植被净初级生产力(NPP)时空变化规律。结果表明:近20年中,内蒙古天然草原NPP在空间上呈由西向东递增分布规律,年均NPP为198.04 g C·m^-2·a^-1,潜在草地退化面积16.22万km²,其中重度、较重度面积分别为0.20万和1.11万km²,主要分布于人类活动密集区域,如矿区、建设用地及周边;在草地类型上,温性草原、温性草甸草原、温性荒漠以及温性荒漠草原潜在退化面积分别为5.22万、1.40万、4.04万和2.21万km²。通过分析NPP与气候因子的相关性表明:近20年,内蒙古草原NPP与降水具有显著相关性,与温度无相关性;温性草甸草原NPP对降水的响应最敏感,温性荒漠草原其次,温性草原对降水响应最低。研究还根据上述结果,围绕草地生态保护提出了建议。     

不同刈割年限天然草地土壤呼吸特性研究

通过对呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸特性及土壤微生物的测定,研究4种不同刈割方式对天然草地土壤呼吸特性及土壤微生物的影响,为草甸草原碳收支研究提供基础理论依据。结果表明:刈割对天然草地土壤呼吸速率、微生物量碳氮、土壤酶活性和微生物数量存在一定影响。4种不同刈割年限的天然草地土壤呼吸速率的日最高值均出现在12:00-14:00之间,对照区最高为4.874 mg·m^-2·h^-1,两年刈割区为4.603 mg·m^-2·h^-1,一年刈割区为4.230 mg·m^-2·h^-1,三年刈割区最低为4.154 mg·m^-2·h^-1;随着刈割年限的增加土壤呼吸速率呈现降低趋势。土壤微生物量碳、氮含量、土壤酶活性(除脲酶)以及微生物数量在表层(0~10 cm)含量最高(活性最强、数量最多),均表现出随土壤深度增加而降低(活性下降、数量减少)。微生物数量变化规律与土壤呼吸速率变化结果一致,而微生物量碳、氮含量则是两年刈割区最高,除脲酶其他3种酶也是两年刈割区酶的活性最强,而脲酶各层酶活性变化不规律。土壤呼吸速率与微生物量碳、氮,蛋白酶、转化酶、过氧化氢酶、微生物数量呈正相关,与脲酶呈负相关。     

西藏草地净初级生产力的时空格局演变及其驱动机制分析

本研究基于遥感和气象数据,采用净初级生产力(Net primary productivity,NPP)作为草地指标,辅以模型模拟和野外观测等方法探究西藏草地N PP的格局演化特征,并探究其潜在驱动因素.结果表明:研究期内西藏草地NPP年均值为136.46 gC·m-2·a-1,并以1.57 gC·m-2·a-1的变化率...     

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。     

青海省草地生产力变化及其驱动因素北大核心CSCD

近年来受到气候变化和人类活动的影响,青海省草地生产力发生明显的变化。本研究基于MOD17A3HGF.006数据产品,以草地净初级生产力(NPP)为指标,采用Sen-MK趋势分析、相关分析和残差分析等方法构建决策树,分析青海省2001-2017年草地NPP变化趋势,并探究其驱动因素的空间异质性。结果表明:1)近17年来青海省草地NPP发生显著(P<0.05)变化的面积为11.41×10^(4)km^(2),其中NPP极显著(P<0.01)增加、显著(0.01≤P<0.05)增加、显著减少和极显著减少的草地分别占全省草地面积的11.88%、17.25%、0.20%和0.08%;全省草地生产力明显提高。2)草地NPP显著变化的不同主导因素类型中,气温主导的区域最大,占草地NPP显著变化面积的60.66%;其次是人类活动和人类活动+气温,分别占23.45%和9.49%;气温和人类活动是引起青海省草地NPP显著变化的主要因素。3)气温、降水和人类活动对青海省草地NPP变化的作用均以促进为主;同时,人类活动又是草地退化的主要因素,其贡献了草地NPP减少趋势区域的77.49%;而在青海省主要的生态工程区内,人类活动对草地的保护和治理成效明显。     

内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算

为了评价不同放牧强度对草原固碳量及固碳潜力的影响，本研究采用系统动力学建模方法耦合CASA光合利用率模型、Shiyomi放牧模型、Raich土壤呼吸模型等模型，建立了基于系统动力学库-流思路的碳循环模型，该模型包含3个子系统、4个碳库。结果表明：1998至2015年，在内蒙古锡林郭勒盟的温度降低、降水量增加的背景下，净初级生产力呈现升高的趋势，典型草原土壤固碳量呈现下降趋势；放牧强度在3羊·公顷^-1下净生态系统初级生产力最低，固碳潜力最大，分别为-16.2 gC·m^-2和24.84 TgC。因此，建议内蒙古锡林郭勒盟典型草原西部（阿巴嘎旗、那仁宝力格站）的放牧强度不宜超过1.5羊·公顷^-1；东部（多伦县、东乌珠穆沁、西乌珠穆沁、锡林浩特站）不宜超过4.5羊·公顷^-1。     

我国北方草地净初级生产力时空动态特征及其与水热因子的关系

为探讨我国北方草地净初级生产力（Net primary productivity,NPP）的变化及其影响因子,本研究利用光能利用率模型（Carnegie-ames-stanford approach,CASA）和遥感数据,模拟了2000—2015年我国北方地区的草地NPP时空动态格局,并对其动态变化的稳定性、持续性及其与气象因子的相关关系进行分析。结果表明：2000—2015年间我国北方草地NPP呈显著增长趋势,空间上表现为由东北向西北逐渐降低;草地NPP高值区主要集中在青藏高原东部、新疆北部,低值集中在青海省西南部及内蒙古中部等地;青海东部、甘肃南部和陕北地区的草地NPP呈显著增加,而新疆北部草地NPP显著减少;不同类型草地NPP在研究期限内均呈波动增加的趋势,其中坡面草地增长率最高;我国北方大部分地区草地NPP处于中等波动状态,青藏高原东北部的草地NPP较为稳定;未来青海省南部及东部,黄土高原中部和新疆北部地区的草地NPP将持续显著增加。总体而言,我国北方草地NPP与气温呈负相关关系,与降水呈显著正相关性关系。     

短期不同水平氮添加对华北盐渍化草地土壤磷组分的影响

为了解氮添加对盐渍化草地土壤磷组分的影响，本研究以山西省右玉县盐渍化草地为研究对象，2017年开始添加不同水平氮素(0，1，2，4，8，16，24和32g N·m^-2·a^-1)后于2018-2020年每年8月份测定土壤全磷(Total phosphorus，TP)、有效磷(Available phosphorus，AP)以及微生物生物量磷(Microbial biomass phosphorus，MBP)含量，同时分析土壤磷组分与磷活化系数(Phosphorus activation coefficient，PAC)、pH值、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon，MBC)含量、土壤含水量(Soil moisture content，SM)、土壤温度(Soil temperature，ST)以及CO^2-₃，HCO^-₃和Cl^-含量之间的关系。结果表明：3年短期不同水平氮添加对土壤磷组分含量无显著影响；高氮添加(>16g N·m^-2·a^-1)显著降低土壤pH值，但对土壤微生物生物量碳及土壤阴离子含量无显著影响；土壤磷转化主要受土壤微生物生物量碳含量及土壤中阴离子含量的调控。综上，盐渍化草地土壤微生物较高的稳定性导致磷组分在氮添加处理下未发生显著改变。