近１０年新疆草地生态系统净初级生产力及其时空格局变化研究

 基于２００１－２０１０年遥感监测和气象数据,采用ＣＡＳＡ（Ｃａｒｎｅｇｉｅ Ａｍｅｓ ＳｔａｎｆｏｒｄＡｐｐｒｏａｃｈ）模型模拟分析新疆地区草地植被净初级生产力（ＮＰＰ）及其时空变化特征。结果表明,新疆草地植被ＮＰＰ 空间分布特征受区域水热条件的制约,草地植被大体上由北向南依次出现高山与亚高山草甸、平原草地、草甸、荒漠草地和高山与亚高山草地,其ＮＰＰ也逐渐由３９５ｇＣ／（ｍ^２·ａ）减少到接近０ｇＣ／（ｍ^２·ａ）。１０年间,新疆草地ＮＰＰ总量平均值为５６．４７ＴｇＣ。新疆不同草地类型的ＮＰＰ存在较大差异。其中,草甸的平均ＮＰＰ最高,为１５５．２９ｇＣ／（ｍ^２·ａ）;荒漠草地的平均ＮＰＰ最低,为５７．６８ｇＣ／（ｍ^２·ａ）;总体表现为草甸＞ 高山与亚高山草甸＞ 平原草地＞ 高山与亚高山草地＞荒漠草地;新疆地区草地植被ＮＰＰ整体水平较低,其中,高山与亚高山草甸、平原草地和草甸属于较低生产力的生态系统;而荒漠草地和高山与亚高山草地则属于最低生产力的生态系统。新疆主要草地植被６－８月ＮＰＰ 占全年ＮＰＰ的６３．１７％。不同草地类型的平均ＮＰＰ月际变化差异较大,均在７月达峰值。前７个月平均增长速度最快的是高山与亚高山草甸,最慢的是高山与亚高山草地;后５个月平均下降速度最快的是草甸,最慢的是荒漠草地。除草甸呈增长趋势外,其他４种草地类型的平均ＮＰＰ 总体上表现出一定的下降趋势,其中,平原草地的平均ＮＰＰ下降速率最快。全区草地植被ＮＰＰ 总量在２００７ 年达最高值,为６０．２１ＴｇＣ／ａ,最低值出现在２００６ 年,为５３．４１ＴｇＣ／ａ。草甸是新疆５种草地类型中ＮＰＰ总量唯一呈逐渐增长的草地类型,而其他４种草地类型均呈下降 趋势,其中平原草地的ＮＰＰ总量下降速率最快。近１０年来,新疆全区草地植被总ＮＰＰ的年际变化较大,有进一步下降趋势。     

内蒙古草地退化防治对策及碳增汇途径研究

全球变化背景下草地生态系统的退化及碳循环过程是生态学、地学、植物学和农学领域的研究热点之一。本文介绍了草地退化的概念、层次及退化现状,探讨了开垦、放牧、气候变化等人为因素和自然因素对内蒙古地区草地退化的驱动作用,重点分析了草地退化对碳循环过程的影响机制及退化草地恢复的固碳潜力,以期加深对草地生态系统退化及恢复过程中碳循环动态变化的理解。本文提出了内蒙古退化草地恢复过程中尚需解决的主要问题以及草业和畜牧业可持续发展的战略计划,以期为草地碳增汇方面的研究提供新的思路,并为决策者合理调整草地利用和保护布局提供理论基础。     

草地生态系统碳循环及其影响因素研究进展

近年来,全球变化背景下草地生态系统的碳循环及其影响因素已经成为生态学、地学、植物学和农学的研究热点之一。本文介绍了草地碳循环的过程,探讨了碳素在大气、草地植被、草食动物和土壤中的周转途径,重点分析了气候因素、土壤因素、CO₂浓度升高及人为因素对碳循环过程的影响,以期加深草地生态系统碳循环及其影响因素的理解,并提出了草地生态系统碳循环研究尚需解决的主要问题和研究前景。     

内蒙古草地生态系统近10年NPP时空变化及其与气候的关系

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)及其对气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。通过改进的光能利用率模型(CASA模型),利用MODIS NDVI数据、土地覆盖分类数据、气象数据等,逐像元模拟2001-2010 年内蒙古草地生态系统NPP的时空变化,分析其对气候因子变化的响应关系。结果表明,1)2001-2010年内蒙古草地多年平均NPP为281.3 g C/(m²·a),空间分布呈由西南向东北递增的趋势,草甸草原、典型草原和荒漠草原平均NPP分别为431.8,288.7和123.5 g C/(m²·a);2) 2001-2010年间内蒙古草地NPP总体上呈上升趋势。NPP上升趋势最明显的草地主要分布在毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔盟和大兴安岭南麓地区,而下降趋势最明显的草地主要分布在阴山山脉和锡林郭勒盟中部的典型草原区;3) 总体而言,降水量是内蒙古草地净初级生产力的主要影响因素。草甸草原NPP与降水量、温度的关系均很密切,而且与温度的相关性更强;典型草原和荒漠草原NPP则主要受降水量控制,其中荒漠草原NPP与降水量的关系更密切。     

新疆三种主要草地植被类型的高光谱反射特征研究

本研究利用便携式地物光谱仪,对新疆部分天然草地类型及植物进行了实地光谱测量,分析和比较了3种草地类型的光谱反射特征。结果表明,在可见光波段,干荒漠类草甸植被,除角果黎外,其冠层反射率要低于低地山地草甸和蒿属荒漠草地。而在近红外波段,角果黎、骆驼蓬、梭梭冠层光谱反射率明显高于低地山地草甸植被和部分蒿属荒漠草甸植被。同一类型草地中,由于植被类别间的差异以及叶片内部结构的不同,冠层光谱反射率差异较大。3类草地类型不同植被的红边特征参数表现为干荒漠类草甸的梭梭红边位置最高,低地山地草甸的博洛塔绢蒿红边位置最低;蒿属荒漠类草甸的骆驼蓬的红边斜率和红边面积最大,低地山地草甸的苔草红边斜率和红边面积最小。对6种代表性的植被指数分析得出,PRI、OSAVI、MCARI指数均表现为蒿属荒漠类草甸<低地山地草甸<干荒漠类草甸。NDVI植被指数则表现为低地山地草甸最大,而干荒漠类草甸最小。GNDVI指数表现为低地山地草甸最大,蒿属荒漠类草甸最小。总之,高光谱遥感对于草地植被的分类监测和遥感反演等具有重要的意义。     

不同贮藏条件对象草花粉活力的影响

以散粉第2～4 d、水分含量低于12%的象草花粉为材料,研究不同贮藏条件下60 d内象草花粉活力的变化.结果表明,相同贮藏天数和常规条件下-20 ℃贮藏效果均显著差于其他各处理,-80 ℃贮藏花粉效果抽真空与常规条件间无显著差异;抽真空条件下-80 ℃贮藏天数≤60 d象草花粉活力无显著变化,花粉活力平均值比贮藏前仅下降了7.1%;常规条件-80 ℃贮藏天数≤45 d,花粉活力无显著变化,比贮藏前下降7.3%,贮藏60 d比贮藏10 d时花粉活力下降6.7%,达到显著差异.抽真空条件-20 ℃贮藏天数≤30 d,花粉活力为60.4%～69.2%,比贮藏前下降10.8%～22.2%,为了方便生产、节约成本,父母本花期相差10～30 d时,抽真空条件下-20 ℃贮藏仍是一种较适宜的象草花粉贮藏方法.     

草地生态系统土壤有机碳估算研究综述

介绍了草地土壤有机碳的测定方法、评价指标以及草地土壤碳储量的估算方法,从碳的输入、输出和碳素的转化方面阐述了草地土壤碳素转化与积累的特征,总结了国内外关于草地土壤有机碳的研究结果,并对研究结果进行了对比与评价,指出了当前研究中存在的问题和今后工作的努力方向,为草地生态系统土壤有机碳储量的研究提供参考.     

基于MODIS的植被指数模型及其在草地生态系统中的应用

为了明确MODIS植被指数模型的类型以及MODIS数据在大尺度上的可用性,笔者在分析MODIS数据优势的基础上,综述了MODIS植被指数、植被指数模型以及MODIS植被指数模型在草地生态系统中的应用。MODIS数据可以直接提取NDVI和EVI 2类植被指数,还可以间接计算MSAVI和RVI等多种植被指数;利用MODIS植被指数可以建立线性回归模型和非线性的多种曲线模型,它们可以用在草地生态系统的净初级生产力估算、草地退化监测等方面。MODIS植被指数还可以在草地面积提取、草地碳储量估算等方面进一步的应用。     

2001-2010年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系

利用MODIS NDVI数据、气象数据和植被分类数据,基于改进的光能利用率模型CASA模型对2001-2010年内蒙古不同植被类型净初级生产力(NPP)进行估算,并分析其时空分布特征及对气候因子的响应.结果表明:(1)10年间内蒙古植被年NPP的平均值为340.0 gCm-2a-1,且空间分布呈明显的经度地带性,由西向东的变化速率为每10度增加200.5 gCm-2a-1;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、草地、农田和荒漠植被的NPP平均值分别为521.9、270.3、405.7和85.3 gCm-2a-1;(3)10年间内蒙古植被NPP总量的平均值为322.7 TgCa-1,波动范围为276.8-354.4 TgCa-1.从NPP年际变化的空间分布来看,阿拉善沙漠、毛乌素沙地西部、河套平原以北地区、浑善达克沙地东西缘和呼伦贝尔平原西北部植被的NPP呈极显著上升,而内蒙古中部的草地植被NPP呈极显著下降;(4)不同植被类型NPP对气候因子的敏感性有较大差异.森林植被NPP主要受温度的限制,而农田、草地和荒漠植被NPP主要受降水量控制.     

气候变化对草地生态系统土壤有机碳储量的影响

随着全球气候变化和陆地生态系统碳循环研究的发展,草地土壤有机碳库正成为草地生态系统研究的热点。草地土壤有机碳库作为全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变化对草地生态系统的影响已引起人们的广泛关注,而温度、降水和大气CO2浓度等气候因子对草地土壤碳库也产生重要影响。了解气候变化对草地土壤有机碳库的影响对于准确理解气候变化背景下草地土壤有机碳的演变机制具有重要的指导意义。本研究综述了草地土壤有机碳储量的分布状况以及温度升高、降水和大气CO2浓度增加对草地土壤有机碳影响的国内外研究进展,指出了目前草地土壤有机碳研究存在的问题,提出了今后研究的努力方向和着重点,并对今后草地土壤有机碳研究提出了展望。