基于组合物种分布模型的黄河源区鹅绒委陵菜适宜生境及其对气候变化的响应

鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)是多年生蔷薇科草本植物,在黄河源区分布较为广泛,是青藏高原主要的野生经济植物之一。目前鲜有在区域尺度上刻画鹅绒委陵菜空间分布格局的研究,没有适宜的大范围开展高精度观测方法是主要限制因素之一。本研究利用无人机路径规划和信息提取系统(Frag MAP)于2018–2020年在黄河源区获取了> 3 000个观测样本(航拍照片)。基于高分辨率(0.55 mm)航拍照片,人工识别鹅绒委陵菜出现与否作为基础数据(即0, 1型数据集),利用BIOMOD物种分布集成预测平台,结合气候、地形、土壤3类环境数据预测黄河源区鹅绒委陵菜的分布特征,并在气候变化背景下模拟2050年和2070年源区内鹅绒委陵菜的空间分布特征。结果表明：1)组合物种分布模型能降低预测的不确定性,较好地模拟黄河源区鹅绒委陵菜的空间分布特征。2)鹅绒委陵菜在黄河源区的潜在分布主要集中在中部和东南部,影响其空间分布的主要因子为年降水量和海拔高度。3)在未来气候情景下,黄河源区鹅绒委陵菜极适宜生境面积呈先增加后降低的趋势。本研究在区域尺度上刻画了鹅绒委陵菜分布特征,为高寒草地经济作...     

三江源草地总生物量对未来气候变化的响应

以青海省三江源为研究区域,利用2005?2016年间采集的2055个草地野外监测数据校正并构建了适用于该地区的DNDC(denitrification-decomposition,反硝化-分解)模型参数库.通过模拟三江源草地总生物量在两种不同代表性浓度路径(RCPs)气候情景下的时空变化,探究了气候因子对草地总生物量变化的影响,并分析了三江源不同区域草地应对未来气候变化的放牧利用对策.研究结果表明:1)草地总生物量的模拟值与实测值呈显著的线性相关(R2=0.690,RMSE=96.414 g·m?2,P<0.001),模型结果能够较好地解释实测数据.2)两种气候情景对比,RCP 8.5气候情景下温度增幅要高于RCP 4.5的气候情景,而降水量增幅则低于RCP 4.5的气候情景.3)在RCP 4.5和RCP 8.5两种未来气候情景下,研究区草地总生物量均呈显著下降趋势,总生物量模拟值分别下降了16.91％～18.51％和23.82％～26.44％.气候变化是导致草地总生物量变化的主要因素,草地管理应积极应对潜在的气候变化并制定相应对策,保障草地资源的可持续发展.     

基于BIOMOD的黄河源区高原鼠兔潜在分布及其影响因子

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)在黄河源区广泛分布,是高寒草地生态系统中的关键种。认识高原鼠兔的空间分布及其影响因子对了解草地退化的原因、"黑土滩"的形成和高原鼠兔对栖息地的选择以及在生态系统中的作用有重要意义。本研究使用无人机获取黄河源区的高原鼠兔存在/不存在数据,使用BIOMOD物种分布集成预测平台,用10种不同模型对该区域的高原鼠兔潜在分布进行预测。结果表明,应用BIOMOD能降低预测的不确定性和误差,提高预测的精度,随机森林(random forest, RF)能较好地预测该区域的高原鼠兔分布。本研究为预测高原鼠兔潜在分布提供了新的方法,研究结果可为当地高原鼠兔防治提供相应的科学依据。     

三江源草地总生物量对未来气候变化的响应

以青海省三江源为研究区域,利用2005-2016年间采集的2 055个草地野外监测数据校正并构建了适用于该地区的DNDC (denitrification–decomposition,反硝化–分解)模型参数库。通过模拟三江源草地总生物量在两种不同代表性浓度路径(RCPs)气候情景下的时空变化,探究了气候因子对草地总生物量变化的影响,并分析了三江源不同区域草地应对未来气候变化的放牧利用对策。研究结果表明:1)草地总生物量的模拟值与实测值呈显著的线性相关(R2=0.690, RMSE=96.414 g·m-2,P 0.001),模型结果能够较好地解释实测数据。2)两种气候情景对比,RCP 8.5气候情景下温度增幅要高于RCP 4.5的气候情景,而降水量增幅则低于RCP 4.5的气候情景。3)在RCP 4.5和RCP 8.5两种未来气候情景下,研究区草地总生物量均呈显著下降趋势,总生物量模拟值分别下降了16.91%～18.51%和23.82%～26.44%。气候变化是导致草地总生物量变化的主要因素,草地管理应积极应对潜在的气候变化并制定相应对策,保障草地资源的可持续发展。     

CMIP6气候变化情景下青海三江源区雪灵芝潜在适宜分布预测

青海省三江源区是我国重要的生态安全屏障,气候变化严重影响区域植被的生长与分布。雪灵芝(Arenaria kansuensis)作为三江源区典型高山植物,其分布动态变化对高山生态系统稳定具有重要指示意义。基于物种分布数据和WorldClim气候环境因子,采用刀切法与相关分析确定影响雪灵芝分布的主导环境因子并构建MaxEnt模型,结合第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6)中的4种共享社会经济路径(SSPs)预测未来中期(2041-2060年)和远期(2061-2080年)雪灵芝潜在适宜分布区域,探求雪灵芝气候变化响应的空间格局。结果表明：1)当前气候条件下,中部地区更适合雪灵芝生存。在未来中、远期区域竞争路径(SSP370)气候情景下适宜区面积扩张,而其他情景下适宜区面积均下降,适宜区质心整体向东南迁移。2)大部分地区在中间路径(SSP245)气候情景下不适宜生存,尤其是西部治多县、格尔木市南部(唐古拉山乡)、曲麻莱县及东部的兴海县和共和县。3)影响其空间分布的主要气候因子为年降水量和最冷季降水...     

气候变暖对高寒草甸气候生产潜力的影响

利用多年定位测定的草地生产力资料及同步气象因素观测数据,建立现实状况下光、温、水影响草地气候生产潜力模型 在分析现实高寒草旬气候生产力分布与环境条件关系的同时,根据该模型模拟计算未来气温升高2℃和4℃,降水增加10 %和20%状况下的气候生产力情景。在上述两种气候情景下,未来草地生产力分别出现降低(10%)和升高(1%)的两种可能。气候变暖在一定程度上减少和缓和低温对高寒草甸牧草生长的不利影响,但地表及植被的蒸散量的加大远比降水增加的快,水分则成为牧草生长的限制因素。     

基于UAV技术和MODIS遥感数据的高寒草地盖度动态变化监测研究—以黄河源东部地区为例

利用黄河源东部地区野外实测样地数据和MODIS卫星遥感资料,结合农业多光谱相机(agricultural digital camera,ADC)、普通数码相机(Canon)、无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)等设备获取的高寒草地盖度数据,构建了基于MODIS NDVI、EVI的草地盖度反演模型,比较分析了不同草地盖度监测方法的精度,确立了黄河源区草地盖度遥感监测的最优反演模型,并分析了研究区近16年草地植被盖度的动态变化。结果表明,1) MODIS NDVI与基于UAV相片计算的草地盖度间的相关性优于MODIS EVI,而MODIS EVI与ADC和Canon照片计算的草地盖度之间的相关性则优于MODIS NDVI;2) 就Canon和ADC方法构建的草地盖度反演模型而言,前者精度远高于后者,普通数码相机方法更适宜于高寒草地植被盖度的估算;3) 对比分析两种植被指数与Canon相机、ADC和大疆(DJI)无人机航拍(航高30和100 m两种方法)相片计算的草地盖度之间的关系表明,MODIS NDVI对航高30 m UAV航拍相片计算的盖度数据的响应最敏感,基于UAV航高30 m的相片和NDVI构建的草地盖度反演模型最优;4) 黄河源东部地区2000-2015年间草地盖度稳定不变的区域达71.46%,多分布在东南部;呈增加趋势的区域占研究区草地面积的22.01%,由西向东、由北向南增加幅度呈减少趋势;盖度减少区域零星分布在黄河源北部和南部的部分地区,仅占研究区草地面积的6.53%。     

未来不同气候情景下全球草地生态系统及净初级生产力时空动态分析

为揭示未来气候变化对草地生态系统的影响及其响应，本研究基于4种未来气候情景(包括SSP126,SSP245,SSP370和SSP585)数据，利用改进的综合顺序分类法和分段模型评估了2020—2100年全球草地生态系统及其净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的时空格局及动态演变趋势。结果表明，在4个气候情景中，全球年均温和年降水量均将呈现整体上升的趋势。在SSP126和SSP245情景中，全球草地面积将下降，预计到2090 s将分别下降194.10和178.43万km²,主要原因在于冻原与高山草地面积的减少。相比之下，在SSP370和SSP585情景中，全球草地面积将呈现上升的趋势，预计到2090 s将分别上升67.59和136.72万km²,热带萨王纳面积增加最多。全球草地NPP在SSP126,SSP245,SSP370和SSP585情景中均将呈现上升趋势，预计到2090将分别上升0.25,1.96,5.78和7.52 Pg DW,其中，热带萨王纳NPP的贡献最大。在全球暖湿化背景下，冻原与高山草地和热...     

黄河源区天然草地沙化机理分析研究

黄河源头区是我国重要的水源涵养地区,是“中华水塔”的重要组成部分。地处黄河源区的玛曲县,自20世纪80年代以来,天然草地沙化面积不断增加,沙化程度日趋严重。本研究以玛曲县为例,对引起草地沙化的主要自然因素和人为因素与草地沙化的相关性及驱动作用进行定量辩识和贡献率分析,结果表明,1)各因子对草地沙化的驱动力大小依次为:牧业产值>人口数量>年均气温>羊只存栏数>牛羊肉产量>年均降水量>大牲畜存栏数>黄河年径流量>年大风日数>年均风速;2)区域年均气温的不断升高,使地面水分蒸发损失和土壤干旱程度加剧,这种变化对土地沙化产生的驱动作用要大于降水量的小幅减少和风力因子变化的影响,是引起该区土地沙化最重要的自然驱动因子;3)对2类因子的相对贡献率进行综合,得到人为因子的驱动力比重为61.55%,自然因子的驱动力比重为38.45%。说明在高寒阴湿的气候条件下,区域气候和水文因子在一定程度上的不良变化只是天然草地沙化的一种诱导力,而人为过度和不合理利用是导致草原植被衰退的根本原因,二者结合导致了黄河源头区草地沙化的加速发展。     

气候变化对荒漠区子午沙鼠(Meriones meridianus)分布格局的影响

气候变化是影响物种分布格局的主要因素之一，研究气候变化对物种分布的影响对于生物多样性保护和生态系统管理具有重要意义。本研究以子午沙鼠(Meriones meridianus Pallas，1773)为对象，通过查阅文献报道和数据库资料的方法，确定了子午沙鼠在国内的51个分布记录区域，并从19个生物气候变量中选取8个生物气候变量，通过MaxEnt模型和ArcGIS软件预测其在1970—2000和未来(2050s)温室气体高浓度和低浓度两种排放路径下分布范围变化。结果表明：受试者工作曲线面积(AUC值)均大于0.830，满足模型精度要求；影响子午沙鼠分布的主要生物气候变量为年平均气温和年降水量，其贡献率分别占65.5%和15.0%；与基准气候情景相比，未来气候情景下子午沙鼠的适宜生境范围总体呈现缩减趋势；年平均温度增高、年降水量增多会显著影响子午沙鼠的分布范围。未来很有必要对环境变化后子午沙鼠的防控策略和生态系统管理模式做出相应调整。     

中国北方地区蒙古韭潜在适生区分析

当前，气候变化正在威胁全球生物多样性。蒙古韭(Allium mongolicum)是干旱半干旱地区中重要的牧草以及群落稳定物种，目前其自然分布区域正逐渐缩减并面临濒危处境。为探究未来蒙古韭自然群体演化过程，本研究结合物种分布数据与22个环境变量数据，应用MaxEnt生态位模型对蒙古韭在近代以及未来3种气候情景下(SSP126可持续发展路径、SSP245中度发展路径、SSP585化石燃料常规发展路径)在我国北方地区的潜在分布格局进行了预测。结果表明：模型预测结果精度均大于0.8,模拟效果良好；影响蒙古韭分布的主导环境因子为年平均温度、最暖季平均温度、年均降水量和最暖季平均降水量；不同气候情景下未来蒙古韭潜在适生区面积均有所缩减，受降雨和温度影响，高适生区向蒙古高原地区收缩；未来蒙古韭核心适生区总体向东南方向迁移后再向西南方向迁移；蒙古韭未来潜在适生区缩减主要集中在黑龙江省、吉林省西北部和内蒙古东部。     

近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析

根据1969年航片数据、1986,2000,2007年以及2013年TM数据建立的长江黄河源区高寒草地生态系统空间数据集,结合该地区近50年的气候资料以及人类活动状况,分析了长江黄河源区高寒草地生态系统在全球变化背景下的变化趋势及其驱动因素。结果表明,近45年长江黄河源区高寒草地呈现以覆盖度降低、破碎化与干旱化加剧为主的退化趋势,长江黄河源区高寒草地退化的速率在20世纪80年代后期呈迅速增加趋势,2000年后退化速率逐渐降低;气温升高引起的区域的暖干化是导致长江黄河源区高寒草地生态系统退化格局形成的主要原因。过度放牧和人类不合理的开发是导致长江黄河源区高寒草地退化加剧的重要因素。     

内蒙古农牧交错区草地气候生产力对气候变化的响应

摘要：本研究以太仆寺旗为例,利用1979-2009年的气候数据,分析了内蒙古农牧交错区气候变化趋势,并结合Miami和Thornthwaite Memorial模型研究草地气候生产力对不同气候变化情景的响应。结果表明,近30年来,太仆寺旗年平均气温增温趋势明显（每10年0.62 ℃）,四季平均气温均有显著上升,以冬季升温最明显（每10年0.84 ℃）;年降水量有下降趋势（每10年5.3 mm）,但趋势不明显;综合考虑水热因子的Thornthwaite Memorial模型更能够反映草地气候生产力的变化趋势,与温度相比,降水是影响草地生产力的关键因子;在气候变暖的背景下, “暖湿型”气候可提高草地气候生产力,变化幅度为8.3%~16.7%,假如未来气候向“暖干型”发展,草地气候生产力的变化为-4.8%~3.5%。     

基于多源数据的近40年黄河上游地区草地变化特征

草地不仅是黄河上游畜牧业发展的关键依托，而且其变化会对黄河上游水源涵养能力产生深远影响。探究黄河上游近40年草地植被的时空变化规律和突变特征，对其草地生态系统的治理和保护具有重要现实意义。本研究首先从13个常见的土地利用/土地覆盖(LULC)数据集中，提取了黄河上游地区的草地面积进行精度评价，再对精度最高的LULC数据集以及NDVI数据集，应用趋势分析法、累积距平法、M-K突变检验法和BFAST法分析黄河上游草地面积和NDVI的趋势变化和突变特征。结果表明：1)不同的LULC数据集在黄河上游区域表现出较大的差异性，其中CLUD-A数据集可以较为真实地反映黄河上游草地面积的变化特征。2)近40年间，黄河上游草地总面积呈现非显著(P> 0.05)减小趋势；空间栅格尺度上，草地面积在黄河上游93.6%的区域保持不变，在西部和东部的少部分区域呈现减小趋势；5.4%区域的草地面积发生突变，且70%以上突变区域在突变后保持减小趋势；2001年是草地面积突变的关键年份。3)针对NDVI的分析显示，在黄河上游草地分布区域中，50.1%的区域呈现NDVI显著(P <0.05)增加趋势，集中在...     

未来气候情景下青藏高原瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)的地理分布预测

基于最大熵(MaxEnt)模型,利用实地调查和文献数据共170个瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)分布点和10个变量进行建模,明晰限制瑞香狼毒分布的主要生态因子,并预测了当前及未来4种气候情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP7.0、RCP8.5)下2021～2040年、2041～2060年、206...     

当前(1970—2000)与未来气候变化情境下中国醉马芨芨草潜在分布预测

醉马芨芨草(Achnatherum inebrians)是我国西北、华北地区严重危害草地畜牧业和生态安全的主要毒害草之一，但其在药用、造纸、脱毒后饲用等方面有一定利用价值。本研究利用优化的MaxEnt模型预测了当前(1970—2000年)条件下和未来(2050 s和2070 s)4种气候变化情景下的醉马芨芨草潜在分布。结果显示：影响当前醉马芨芨草分布的关键环境变量与其适生阈值为12月平均最高气温(—7.5~7.9℃)、海拔(1 053.8~4 590.9 m)、最冷季降水量(1.6~24.6 mm)和降水量变异系数(25.5~111.5)；当前醉马芨芨草主要分布于新疆、西藏、四川、青海、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西和山西等省区；在未来4种气候情景下，醉马芨芨草适生区面积均会增加，并向高纬度和高海拔地区迁移。研究为醉马芨芨草的防治和资源利用、草地生态学研究和草地放牧管理提供了理论依据和参考。     

中国北方草原生物量年际动态

不同类型或同一类型不同区域的草地,其地上生物量在时间和空间上均存在差异,本文从不同的草地类型和时空尺度揭示植被生物量与环境因子间动态关系。结果显示,1)中国北方草原近30余年地上生物量总体呈下降趋势,水分条件较好的区域下降幅度较大,局部变化不显著,而近5年则呈持续增长趋势;2)时间序列上,年降水和年均温的交互作用对各区域草地地上生物量影响不显著;3)空间尺度上,温性草原年均温对地上生物量的影响较显著,高寒草原地上生物量的主要限制因子是降水。     

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。     

气候变化对青藏高原高寒草甸适宜气候分布范围的潜在影响

为确定气候变化对高寒草甸分布范围的影响,以Holdridge生命地带性分类系统,采用A1、A2、B1、B2气候变化情景,分析了气候变化对我国高寒草甸潜在适宜气候分布范围的影响.结果显示:气候变化下,高寒草甸基准情景下适宜气候分布范围将减少,新适宜气候分布范围将增加,总的适宜气候分布范围变化不大,其中A1、A2情景下变化较大,B1、B2气候情景下变化较小;高寒草甸在基准情景下适宜气候分布范围的最小、最大值与中位数都将减少,新适宜气候扩展范围的最小、最大值与中位数将增加,总的适宜气候分布范围的最小、最大值与中位数变化不大;高寒草甸基准情景下适宜气候分布区南部范围将缩小,新的适宜气候分布范围将主要朝西部和西北部方向扩展,其中A1情景下变化最大,B1情景下变化较小;高寒草甸基准情景下适宜气候分布范围和新的适宜气候分布范围与我国年均气温变化和年降水量变化呈现正相关性.从而预测,气候变化使高寒草甸在基准情景下的气候分布范围将减小,新的适宜分布范围将扩大,空间分布格局将发生改变.     

新疆伊犁地区草地土壤全碳含量空间格局分析

为了研究伊犁地区草地土壤碳库的空间分布规律,本研究基于146个草地样地的土壤全碳含量实测数据,结合遥感及气象数据,并利用地理学相关分析方法,构建土壤全碳含量空间化模型,分析了伊犁地区草地不同土壤深度全碳含量空间格局特征,并对影响土壤全碳含量分布的主要因素进行探讨。结果表明,1)伊犁地区草地不同土壤深度(0-10、10-20、20-30、30-40cm和4个土层均值)的全碳含量与海拔、年均气温、≥10℃年积温和8月份NDVI极显著相关(P0.01),与年均降水和湿润度显著相关(P0.05),以这6个生态要素建立土壤全碳含量空间化模型,反演得到空间分辨率1km的不同草地深度土壤全碳含量空间格局分布数据,检验结果表明空间化结果精度较高。2)伊犁地区草地0-40cm土层土壤全碳平均含量为4.251 9%,并随着土层深度的增加,草地土壤全碳含量呈下降趋势。3)伊犁地区空间化结果反映不同深度土壤全碳含量空间格局存在差异,土壤全碳含量最小值出现在伊犁河沿岸两侧及特克斯河与伊犁河交汇处人类活动密集的区域,最大值均出现在南、北天山两侧,并沿着伊犁河向两侧高海拔区域逐渐增加。4)伊犁地区草地不同深度土壤全碳含量空间分布规律与草地类型分布规律一致;人为活动干扰(过度放牧、盲目开垦)对草地土壤全碳含量影响较大。