冠层温度和降水对农牧交错带植被生产力的影响研究

降水是影响北方农牧交错带植被生产力变化的最重要因子之一。然而,随着气候变暖,较高的冠层温度会对植被生产力产生不利影响。因此,需要进一步加深关于冠层温度和降水变化对植被生产力变化的理解。本研究使用卫星遥感数据集探讨了2005—2015年内蒙古农牧交错带生长季植被总初级生产力（Gross primary productivity,GPP）的时空变化特征,进而分析了冠层温度（Canopy temperature,Tc）以及降水（Precipitation,Prec）对植被GPP的影响。结果表明：研究区内94.2%的区域GPP呈现上升趋势,其中约27.7%具有显著性（P < 0.05）;Tc和Prec能够解释约75.7%的该地区平均GPP年际变化;GPP与Tc具有较强的负相关关系,而与Prec呈较弱的正相关关系。研究结果强调了冠层温度变化对农牧交错带植被生产力的重要影响。未来仍需要开展研究以全面揭示气候变化对农牧交错带生态系统的影响,以便为可持续农牧生产提供适应气候变化的管理方案和减灾措施。     

Long-Term Declining Trends in Chihuahuan Desert Forage Production in Relation to Precipitation and Ambient Temperature

Rising temperatures and more frequent droughts are posing new challenges to range livestock producers in the southwestern United States and many other parts of the world. We analyzed a 52-yr time series (1967 ? 2018) of precipitation, ambient temperature, and perennial grass production (PGP), as well as 14 yr (2001 ? 2014) of Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS)-derived vegetation phenometrics at a site in the Chihuahuan Desert of New Mexico. PGP was positively associated with December through September precipitation (r = 0.69; P < 0.01) but negatively associated with spring and summer (May ? September) maximum average ambient temperature (r = ? 0.47; P < 0.01). PGP decreased by 43% in the second (1993 ? 2018) compared with the first half (1967 ? 1992) of our study (165 vs. 94 kg dry matter ? ha^{? 1}; P < 0.01). Precipitation was lower and more erratic in the second half of the time series, decreasing by 18.6% (265.2 ± 15.0 vs. 215.8 ± 15.8 mm; P = 0.01). Conversely, mean maximum and mean ambient temperatures were higher during the 1993 ? 2018 period (max T: 24.5 ± 0.1 vs. 25.3 ± 0.1°C; P < 0.01; mean T:14.4 ± 0.1 vs. 15.3 ± 0.2°C; P < 0.01). MODIS-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) analysis showed that growing seasons began and ended later and became shorter (P < 0.05) over the 14 yr analyzed. During this period, increasing maximum spring and summer (May ? September) ambient temperatures were associated with decreasing growing season NDVI values (P < 0.01). Over the 52-yr study period, Chihuahuan Desert rangelands at our research site lost 43% of grazing capacity based on PGP. Nine drought yr occurred in the second half of our study compared with 2 yr in the first half. Our research supports predictions by climate scientists that higher temperatures, more frequent droughts, and lower, as well as more erratic, precipitation will adversely impact grazing capacity of rangelands in the southwestern United States.     

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...     

基于Miami模型分析青海省果洛州天然草地植被净初级生产力

利用青海省果洛州多年气象资料和Miami模型,计算和分析了果洛州天然草地植被净初级生产力。结果表明,班玛县天然草地植被净初级生产力最高。     

草地净第一性生产力估算模型研究进展

草地净第一性生产力(NPP)直接反映了草地植物群落在自然环境条件下的生产能力,是草地碳循环的重要组成部分。利用数学模型估算草地NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法。在总结植被NPP估算模型的基础上,分析了气候相关统计模型、光能利用率模型、生态系统过程模型和生态遥感耦合模型各自的优缺点,讨论了各类模型在草地NPP中的研究现状,探讨了草地NPP模型研究中存在的问题,并进一步提出今后的发展方向。统计模型通过NPP与温度、降水等气候因子建立统计关系计算NPP,参数简单,但估算结果较粗;光能利用率模型以植被光合作用机理作为其理论基础,建立在植物光合作用过程和光能利用率的概念上,由于模型形式简单且可以直接利用遥感数据,使其倍受关注,但在具体求算过程中存在不确定性;过程模型从机理上对植物的生理生态过程进行模拟并对NPP的影响因子进行分析,更能揭示生物生产过程以及与环境相互作用的机理,但模型较复杂,实用性不强;生态遥感耦合模型能够利用遥感资料,克服了光能利用率模型和生态系统过程模型的不足,使其成为NPP模型的一个主要发展方向。草地植被NPP估算模型的研究相对薄弱,专门针对草地NPP建模的研究较少。建立具有自主知识产权的中国草地NPP模型是一项即具有重要意义又具有挑战性的工作。     

气温变化对高寒草甸草地生产力的影响

气温变化对我国高寒草甸草地的生产力产生的影响仍然不容忽视。由于高寒草地在陆地生态系统中占有重要地位,且生长发育当受到温度强烈限制时会影响自然生态的持续发展,该文主要以数据调查的方式分析气候变化对于高寒草甸草地生产力影响,更好地进行生态环境保护,制定符合当地实际情况的可持续保护措施。     

干草原放牧强度对草地生态变化及其利用效果的影响

通过不同强度的放牧试验表明,不同的放牧强度对土壤表层含水量、植被特征和绵羊增重都有程度不同的影响。随放牧强度的增加,土壤表层(0-20 cm)含水量、牧草叶层高度、多度呈下降趋势;草地地上生物量下降显著(P<0．05,放牧羊只增重差异不显著,但单位草地面积的羊只增重重度放牧区和中度放牧区较轻度放牧区分别提高56．14％(P<0．01)和 23．26％(P<0．05)。     

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。     

松嫩平原西部草地净初级生产力遥感估算与验证

在CASA模型基础上,根据松嫩平原西部自身特点对模型参数获取方法进行改进.以MODIS NDVI数据和气象数据为主要数据源,估算2000～2009年松嫩平原西部草地净初级生产力,并通过多种方法对估算结果进行精度验证.结果表明:利用气候经验模型估算的太阳总辐射及改进后的水分胁迫因子计算结果精度较高,所作改进在保留原始CASA模型生理生态学基础上简化了模型输入参数,对本研究区是可行的.通过与实测数据(实测值与估算值之间R2 =0.64,P＜0.05)、通量观测数据(估算精度为72％;相关系数R=0.9,P＜0.05)、MODIS NPP产品(总体精度为81.41％)及他人估算结果对比发现,本研究估算的松嫩西部草地NPP结果精度较高.2000～2009年松嫩平原西部草地年NPP总量介于8.46～11.22 TgC之间,平均值为9.92 Tg C.空间上,各年NPP均呈南低北高的分布格局;受气候因素和土壤条件影响,松嫩平原西部黑龙江省部分的草地NPP高于吉林省部分.过去10年间,松嫩西部草地NPP按降序排列依次为:2008＞2005＞2002＞2007＞2003＞2004＞2006＞2009＞2000＞2001.     

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。     

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...     

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...     

短花针茅草原植物群落生产力与气候波动的关系

本文通过分析短花针茅草原植物群落地上净生产量，生长季节地上平均生产量与多年气候变化的相互关系，指出短花针茅草原近年气温有逐步升高的趋势，降水量的波动成随机性，初级生产力与4－8月的累积降水量有显著的直线回归关系，而与年平均气温，大于等于5℃的年积温没有明显相关关系。     

北方农牧交错带气候变化及草地生产力的响应--以甘肃省定西县为例

根据北方农牧交错带(定西县1970～2000年)的气候资料,分析了该地区30年来气候变化周期、趋势及其草地气候生产力的变化.研究结果表明气温呈上升而降水呈减少的态势,并且都具有7年的准周期,预计在下一个周期平均气温可能会上升到7.88℃,而降水将减少到377.7mm.在温度升高而降水不变的情景下,温度每升高1℃草地生产潜力增加96.49kg/hm2·a;相反,在降水减少而温度不变的情况下,降水每减少1mm草地生产潜力减少5.06kg/hm2·a.     

豫西地区天然草地分布及主要生产力研究

为准确掌握豫西地区天然草地的面积、产草量、载畜量及主要生产力状况,以2018年河南省天然草地资源调查数据为依据,采用遥感影像和野外实地调查方法,对天然草地的类型、分布、植被种类及主要生产力进行了研究.结果表明,豫西地区共有3个草地类及16个草地型,天然草地面积为16.13万hm2,占全省天然草地的30.89％,是河南省...     

科尔沁沙地降水量波动对草场植被组成和初级生产力影响的研究

科尔沁地区降水量变化对沙地草场植物组成和生产力影响的研究表明,在湿润年份(大于平均降水量)沙地草场的植物种丰富度较高(18～23个种)。降水量的变化对不同生活型植物重要值的影响比较大,其中降水量变化对一年生植物影响最大,多年生草本次之,灌木类最小。降水量变化对沙地生产力的影响与降水的分布格局有关,总体来看,生长期降水量对草场生产力影响最大,两者的关联度为0.927;年降水量次之,为0.893;关键期降水最小,为0.859。从不同生活型植物生产力对不同时期的降水反响来看,年降水量对多年生草本影响最大,生长期降水量对一年生植物影响最大,关键期降水量对灌木类植物影响最大。     

人工草地建植对甘南高寒草甸草地生产力及土壤理化特征的影响

为明确重度退化草地经人工建植后土壤理化性质和草地初级生产力状况.以甘南州碌曲县典型退化高寒草甸为研究对象,采用70％垂穗披碱草(Elymus nutans)+30％黑麦草(Lolium multiflorum)混播的方式,结合整地和施肥2种措施,测定其土壤理化性质和草地初级生产力变化特征,探寻适宜的人工建植方式.结果表...     

宁夏天然草地气象因子与草地初级生产力关系研究

气象因素是天然草地初级生产力的主要制约因素,为了解各气象因子对天然草地初级生产力的制约效应,利用主成分综合因子得分和灰色关联度分析理论对宁夏天然草地气象质量进行了综合评价,并对天然草地初级生产力与各气候因子间的相互关系进行了关联分析。结果表明:宁夏干旱地区13个市县天然草地的气象质量可以划分为3个等级,半干旱区6个市县天然草地的气象质量可以划分为2个等级。限制宁夏干旱区天然草地初级生产力最主要的气象因子是4-9月降水量,其次是年降水量、湿润度和年蒸发量;宁夏半干旱区天然草地初级生产力最主要的限制气象因子是湿润度,其次是4-9月降水量、年降水量和无霜期。     

春季延迟放牧对高寒草甸草地群落特征及生产力的影响

冬春草地由于放牧时间长和返青期采食等原因,是高寒牧区退化较为严重的区域。本研究在高寒草甸选择4个放牧小区,依次延迟10天开展春季延迟放牧试验,并监测每个延迟区草地的产草量、盖度和牧草繁殖情况等,结果表明:在延迟放牧试验开始时,各试验小区之间的植被高度、盖度、生物量以及主要植物种的重要值无显著性差异,在6,7和8月份时,各小区的植被高度、盖度、生物量随着放牧时间的延迟而依次增加,8月份时,第4区达到最高分别为12.83 cm,100%和348.98 g·m^-2;延迟放牧最晚的第4区的开花数显著低于其他3个小区,但结实数以及开花结实总数显著高于其他;4个试验小区早熟禾(Poa sp.)以及垂穗披碱草(Elymus nutans)的重要值有所增加,赖草(Leymus secalinus)、无芒雀麦(Bromus inermis)的重要值有所下降,1,2和3区的阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)、扁蓿豆(Medicago ruthenica)的重要值有所增加,而4区呈下降趋势。试验结果证明延迟放牧对提高草地生产力,改善草地植被盖度和增加牧草繁殖机会效果显著。     

典型草原净初级生产力对气候变化响应的模拟

本研究利用1953-2014年气象数据和1998-2013年实测数据驱动CENTURY模型模拟内蒙古典型草原生态系统地上净初级生产力(ANPP)的动态变化,并分析影响其动态变化的气象因素。结果表明,1)研究地点1998-2013年的ANPP观测值与模拟值变化趋势吻合度较高,Pearson相关性系数为0.79,均方根误差为25.92 g/m²,CENTURY模型适用于模拟气候变化对内蒙古典型草原影响的研究。2)模型参数敏感性分析得出模型中的主要参数分别是研究地点土壤理化性质、草地植物生长的潜在生长力系数、植物生长最适和最高温度,这些参数的确定决定着模型模拟结果的准确度。3)1953-2014年,内蒙古锡林浩特的气温呈现极显著增加的趋势(P<0.01),主要是年平均最低气温明显上升;降水呈明显的年际波动,变异系数为30.2%。4)1953-2014年模拟的ANPP呈减少的趋势,但是变化趋势不显著(P>0.05)。通过相关性分析得到,降水是影响ANPP变化的主要因素,年降水量与ANPP的相关系数r值达到0.959(P<0.01),温度与ANPP呈弱相关性。