气候变化对牧草生长发育的影响研究综述

牧草作为草地生态系统的特殊群落,对气候变化响应十分敏感,因此,牧草生长动态及其与气候变化相互关系一直是草原管理及研究的重要内容。本文系统归纳了近几十年来国内外气候变化对牧草生长发育的影响研究进展和成果,提出了当前研究存在的问题:资料密度和序列长度不够;单一气候因子及其多因子协同影响选择方法困难;缺乏系统的集成方法,机理模型较少或半统计半机理模型共存。并探讨了气候变化对草原生态系统研究领域的重点任务,深入研究站点资料转化成面域资料技术及多源资料融合或资料同化技术;集中力量研究多个因子综合影响牧草生产技术方法;建立能完整反映气候要素对牧草生长发育综合影响的机理模拟模型;制定科学的、开放性的、动态的草原管理方案。为草原生态平衡和可持续发展提供科学依据。     

中国东部南北样带植被绿度期变化与降水关系研究

为了探索陆地生态系统如何响应全球气候变化,基于植物物候遥感监测的原理和特点,笔者应用野外物候观测数据和植物物候遥感监测相结合的方法,采用中国国家气象局355个站点1951-2004年观测的相关资料,以及美国地球资源观测系统数据中心的探路者数据集中的NOAA/AVHRR NDVI数据,构建Logistic模型。将其应用于中国东部南北样带上以物候为指示的植被格局动态与气候变化研究之中,分析1982-2003年样带植被绿度期参量与降水相关关系。在全球气候变暖的情况下,植被绿度初期提前趋势明显,特别是在20世纪90年代中后期,平均绿度初期提前8天左右;样带北部温度升高、降水减少,特别是春季降水减少,会使温带荒漠地区荒漠化趋势加重。     

博斯腾湖流域植被覆盖变化及驱动因素分析

植被覆盖变化对于气候变化背景下的区域生态水文响应研究具有重要现实意义。利用博斯腾湖流域2001—2013年16天合成MODIS NDVI影像及30 m分辨率ASTER DEM数据,对博斯腾湖流域植被NDVI时空变化及驱动因素分析。结果表明：（1）博斯腾湖流域植被生长季开始于4月下旬,结束于10月下旬。2001—2013年植被生长季内流域植被NDVI呈不显著的减少趋势,且891~1500 m、3501~4000和4001~4808 m范围呈增加趋势,1501~3500 m范围植被NDVI呈减少趋势。（2）博斯腾湖流域2001—2013年植被NDVI以减少趋势为主,占流域面积的61.80%,呈增加趋势的区域占流域面积36.60%。增加区域主要分布在流域东南部焉耆盆地、博斯腾湖的东南侧与西北侧,以及流域西北部的中部部分区域,其他为减少趋势分布区域。增加区域分布在891~2000和3501~4808 m范围,其他高程范围呈减少趋势。（3）博斯腾湖流域植被覆盖变化受到气候变化与人类活动的双重影响,但高海拔区域植被覆盖变化主要与气候变化有关,而低海拔区域植被覆盖变化受人类活动影响居多。     

宁夏中南部近25年植被变化特征及其与气候因子的关系

为了深入了解宁夏中南部地区的植被在月、季、年和年代际等多时间尺度上变化特征,包括绿波褐波推移情况,以及这种变化与气候因子的关系,笔者利用1982年-2006年的植被指数（NDVI）资料以及气温、降水资料,对宁夏中南部地区植被的变化特征及其对气候变化的响应进行了分析。结果表明：宁夏中南部的植被状况25年来尽管有波动起伏,但是整体上持续转好。从植被覆盖的季节变化可以看出：除夏季外,其他3个季节的植被指数都在增加;通过研究绿波褐波的推移发现,植被指数变化具有明显的季节性和一定的地域性。根据统计分析,季节平均NDVI与降水量呈正相关,与气温呈负相关,春季降水量与春夏2季植被生长、夏季降水量与秋季植被生长有较高的相关度,春夏季降水量是影响宁夏中南部植被状况的主要因素。综上所述,当地植被生长主要受气温和降水的季节变化影响。因此,气候变化的趋势在一定程度上可以通过植被的动态变化反映出来。     

大兴安岭蓝莓生长气候条件分析

为了解1971—2014年大兴安岭地区蓝莓生长季平均气温的分布规律和变化趋势及对气候变化响应,利用大兴安岭地区6个气象站气温资料,采用EOF、小波分析和文献综述等方法,研究蓝莓生长季平均气温时空变化,主要气象灾害及其对气候变化响应。结果表明:大兴安岭地区蓝莓生长季平均气温呈增加趋势,周期变化存在28年和8年尺度;空间分布展现为第1特征向量正变化,第2和第3特征向量正、负相间变化;特征向量东南与西北变化相反,东与西也相反;气候变化将对蓝莓产生一定的影响,利弊均有。热量条件影响下蓝莓的气象灾害主要有寒害、霜冻和春季低温阴雨寡照天气并阐述发生情况及影响。研究结果可为确保蓝莓优质高产、避免灾害损失和科学规划提供理论参考。     

吕梁山地区植被物候变化及对气候的响应

吕梁山地区地形垂直差异明显,植被对气候变化反应敏感,研究吕梁山地区植被物候变化,探索植被物候变化与气候的响应关系,旨在为高海拔山区植被物候研究和生态治理提供借鉴。基于2000—2015年MODIS NDVI时间序列数据,通过动态阈值法提取吕梁山地区的植被物候,对气温、降水进行空间插值,并对植被2个关键物候期与气候因素进行偏相关分析。结果表明：（1）植被生长季开始日期(the start of the growing season,SOS)提前的区域约占85.7%,其中16.2%显著提前;植被生长季结束日期(the end of the growing season,EOS)推迟的区域约占90.6%,其中33.3%显著推迟。（2）区内74.8%、87.7%植被SOS分别与气温、降水呈负相关,气温升高或降水增加,植被SOS提前。植被SOS在高海拔山区受4月气温影响显著,而低海拔地区受4月降水影响显著。（3）区内72.6%、65.1%植被EOS分别与气温、降水呈正相关,气温升高或降水增加,植被EOS推迟。植被EOS在北部和西部地区受11月气温影响显著,而高海拔地区受9月降水影响显著。2000—2015年吕梁山地区植被物候发生显著变化,各地区对气温、降水的响应不同,研究结果可为区域物候、气候变化研究和陆地生态治理提供科学依据。     

基于MODIS EVI的陇南山地植被覆盖时空变化特征研究

为了分析2000以来的退耕还林还草工程对高植被覆盖区甘肃省陇南市的影响,本研究基于2000—2010年MODIS EVI数据,通过均值分析、植被覆盖度分析和线性回归分析,对陇南山地连续11年以来的植被覆盖时空变化特征进行研究。结果表明：2000—2010年陇南山地植被覆盖变化总体以0.2%/10 a的增速缓慢上升,低于同期甘肃河东地区、甘肃全省、秦巴山区以及西北地区的植被增长率。受气温、降水等地带性要素分布的影响,其内部存在明显的区域差异性,植被覆盖大体上存在由东南向西北递减的趋势。整个山区植被类型以覆盖度在45%以上的中覆盖、中高覆盖及高覆盖植被为主体,林地所占比例较大。尽管研究时段内植被改善区域显著增加,但高植被覆盖区却存在退化趋势,考虑到陇南市相对脆弱的生态环境,加强植被保护仍将是今后生态建设中不容忽视的内容。     

泛河西地区植被覆盖变化及其对气候的响应

基于2002—2012年MODIS NDVI数据产品,分析了泛河西地区植被覆盖的变化状况,并结合2002—2012年该研究区22个气象站点的降水和气温资料,分别从年际、年内与季节变化3个层面综合分析了泛河西地区植被覆盖对气候变化的响应。结果表明,泛河西地区植被覆盖呈增加趋势和减小趋势的面积分别占研究区总面积的71.07%和28.93%,呈增加趋势的面积明显大于呈减小趋势的面积;从年际变化来看,研究区植被变化受降水影响的程度高于气温;从季节变化的空间分布来看,3个季节中NDVI与降水之间呈正相关关系的面积大于其与温度之间呈正相关关系的面积,即与温度相比,泛河西地区植被的变化趋势对降水的响应较为敏感。     

基于RAGA优化投影寻踪模型的黑龙江省农业旱灾风险评价

基于投影降维思想,结合黑龙江省农业生产实际状况构建农业旱灾风险评价指标体系,[方法]采用基于实数编码加速遗传算法优化求解最佳投影方向,[目的]从时空两个角度评价黑龙江省农业旱灾风险。结果表明：[结果]2006-2015年黑龙江省农业旱灾风险呈现下降的时序特征,[结论]且主要受干旱危险性和地区抗旱能力两个要素影响。危险性变化具有波动性,暴露性缓慢增加,抗旱能力呈现稳定提高的特征;[结果]2015年黑龙江省农业旱灾风险呈现西部地区明显高于东部地区的空间特征,[结论]主要由西部地区高危险性、高暴露性、低抗旱能力导致。处于旱灾高危险区的是齐齐哈尔、绥化、黑河三市,处于最低风险区的是鹤岗、伊春、牡丹江三市。     

基于全球文献计量的小麦响应气候变暖的研究

基于Web of Science^TM核心合集数据库,利用R语言Bibliometrix包,从高被引论文、来源期刊、高频关键词、高产作者等方面对21世纪以来(2000-2018)发表的有关气候变化对小麦影响的研究文献进行计量分析,并构建了文献共被引、关键词共现、国家共被引、文献历史被引网络图谱以及关键词的聚类分析概念图,进而研究小麦对气候变化响应的最新研究进展、热点及趋势。[结果][结论]从高产国家来看,中国、美国、印度、澳大利亚等国家在该领域发文较多。该领域TOP 10的高产作者中,中国占有四位。该领域论文主要发表在《Agricultural And Forest Meteorology》、《Field Crops Research》和《Climatic Change》期刊。关键词的共现和聚类分析表明,目前气候变暖对小麦的影响研究主要集中在温度变化对小麦生长及其产量的影响、气候变化对小麦影响的模型研究、小麦对气候变化的响应及CO2浓度、温度升高对小麦生长和产量的影响等方面。文献历史被引分析发现,Local Citations(LCS)高的文章均与模型研究有关,说明利用模型来研究气候变化对小麦的影响也是目前的热点及趋势之一。     

湿地气候对周边区域粮食生产的影响—黑龙江省七星河湿地国家自然保护区为例

为了研究湿地气候对粮食生产的影响,达到增产目的。以七星河湿地国家自然保护区为例,利用1961—2008年湿地年平均气温、降水和周边3乡1场粮食总产、单产资料。采用趋势分析,粮产分解,相关系数计算等方法分析粮产趋势变化和湿地气候对周边场、乡粮食生产影响。结果表明：五九七农场在粮食总产、单产和增速方面排在第一位,第二位是青原镇,第三位是尖山子乡,最后一位是七星河乡。说明距离湿地远近对粮产有一定影响,四地粮产特别是五九七粮食增减变化对湿地降水变化有着较好的响应,旱年、降水偏少年粮食增产,反之,大涝、降水偏多的年份减产。同时气温变化对当年粮食产量影响较大,对粮产的趋势Y_w增加或减少影响弱一些,而降水变化对Y_w产量增加或减少的影响是主要的。由此可见,湿地气候冷湿性对周边粮食生产影响是不利的。尤其是通过近10年气候及粮产实际监测表明,实验结果与上述结论是一致的。应采取治涝措施,加强农田基本建设,发展生态农业,做到旱涝保收。     

高寒草原草地植被物候期及其与气象因子的关系模式

为进一步探寻高寒地区草地植被物候期生长指标与气象因子间的最佳关系模型,基于近11a的气象和牧草观测资料,采用曲线估计分析法探讨了高寒地区不同年际间草地植被物候期生长指标的变化特征及其与气象因子间的关系。结果表明,不同年际间气温和降水量均无显著差异,草地植被物候期生长指标在不同年际间的表现规律不尽相同。其中2005和2010年草地植被高度显著高于2015年,而植被盖度在不同年际间无显著差异;草地植被产量的变化趋势与植被高度一致。另外,2014年草地植被各生长指标的变异系数最大,分别为85%、55%和94%;而2015年变异程度最小,分别为48%、32%和64%。此外,不同年际间高寒草地植被物候期平均气温与高度无关,而与盖度和产量呈一次函数;年平均降水量与高度、盖度和产量间的最佳拟合模型均呈一次线性方程。由此可见,季节性降水量是驱动高海拔地区草地植被高度、盖度和产量的主导因子。     

气候变化对内蒙古牧草气候生产潜力的影响

气候变化对牧草生产潜力的影响研究对充分利用气候资源,应对气候变化,提高牧草生产潜力有重要意义。基于1960—2010 年内蒙古地区30 个气象站逐日气象资料、1983—2009 年8 个牧草观测站牧草观测资料,采用气候线性倾向率模型、迈阿密模型对内蒙古3 个不同类型草原区（草甸草原、典型草原、荒漠草原）的气候及牧草生产潜力特征进行分析。结果表明：近50年内蒙古草原气温升高、降水量偏少,使得暖干化趋势显著,且有发展态势。牧草气候生产潜力空间上由东北到西南逐步递减,3类典型草原气候生产潜力草甸草原＞典型草原＞荒漠草原,分别为4490~6180、4100~6000、420~5000 kg/hm2;气候资源利用率草甸草原＞典型草原＞荒漠草原,分别为39.2%~79.0%、28.9%~66.3%、21.2%~38.7%,尚有潜力可以开发。降水量对草原气候生产潜力的影响均具有正效应;气温对草原气候生产潜力的影响不同草原类型区存在差异,气温对草甸草原牧草气候生产潜力的影响均具有正效应,气温对位置偏南地区的典型草原和荒漠草原牧草气候生产潜力形成负面影响,气温与降水的协同作用对内蒙古草原区牧草气候生产潜力产生影响。总体上,降水量是限制牧草气候生产潜力的主要气候因子,对牧草气候生产潜力起主导作用。     

2000—2017年内蒙古地区VCI对不同时间尺度SPEI的响应

为了深入了解内蒙古地区各植被类型对不同时间尺度气象干旱指数的响应情况。利用2000—2017年内蒙古地区82个气象站的监测资料和NASA的MOD13Q1植被监测产品,计算内蒙古地区VCI与30、60、90、120、150天时间尺度的SPEI的相关性。结果表明：5种不同时间尺度的SPEI在内蒙古地区的年均值变化基本保持一致,但年变化趋势并不显著。年平均VCI呈极显著上升趋势,其变化倾向率达0.129/10 a,植被状况转好显著。内蒙古地区4月下旬—5月中旬,各植被覆盖类型对气象干旱的影响均不敏感。5月下旬开始草原VCI与SPEI呈显著或极显著正相关。6月中旬开始耕地VCI与SPEI呈显著相关或极显著正相关。VCI与不同时间尺度SPEI的相关性分析表明,宜分别采用SPEI₆₀和SPEI₉₀对内蒙古地区的草原和耕地干旱开展监测和预警,而森林和荒漠的VCI与SPEI的相关性整体偏差,气象干旱对其影响并不显著。     

西藏一江两河地区植被变化及其与气候因子的相关性分析

[目的][方法]本文以西藏自治区“一江两河”区域为研究区,利用2000-2016年的MODIS标准植被指数产品(NDVI)及研究区域内9个有人气象站点的监测的平均气温、降水量数据为数据源,采用Slope趋势分析方法和相关性分析方法,分析了一江两河地区的植被变化特征及其主要气候驱动因素,为该区域的生态保护、修复与造林种草工程提供科学的数据支撑。[结果]结果表明：(1)2000年以来一江两河地区植被变化(NDVI)整体呈波动中减小的变化趋势,其中沿一江两河河谷的植被有增加的趋势;(2)一江两河区域气候趋势表现为暖干化;(3)不同的时间尺度,植被变化与平均气温和降水量的相关性差异显著,在年尺度上：年最大NDVI与年总降水量呈显著的正相关关系,与年平均气温呈现出显著的负相关关系;在月尺度上：月最大NDVI与月平均温度和月总降水量都呈现出显著的正相关关系,与降水量的相关系数要明显大于气温。[结论]因此,降水量是西藏一江两河区域植被生长(NDVI变化)的主要影响因素。     

气候变化对三门峡苹果生长的影响分析

为了研究气候变化对三门峡苹果生长的影响程度,利用三门峡苹果种植基地气象资料和物候资料,采用气候倾向法、对比法,分析了气温、降水变化趋势和主要气象灾害对苹果生长的影响;根据三门峡苹果种植环境对产区进行分区,结合气候区划方法,评价出各区气候适宜性评分。结果表明：近40年来苹果种植区气温呈总体上升趋势,气候变暖影响苹果花期提前,降水呈下降趋势;近3年来各区的气候适宜性差异明显,中山区和部分浅山区为苹果种植优质区,其他区分别为适宜区和次适宜区。气象灾害对苹果生长的影响表明：高温热害对塬区苹果品质影响明显;低温霜冻、冰雹对中山区苹果生长影响突出;降水减少造成干旱灾害发生频率增大。三门峡苹果各产区的气候适宜性差异明显,气象灾害影响不同,未来种植规模扩展存在较大空间。     

基于SPI的大兴安岭林区气候干湿状况时空变化研究

明确气候变化背景下大兴安岭林区气候干湿状况的变化特征,可为更好的预测森林火灾、保护森林资源提供科学依据。利用黑龙江省大兴安岭林区6个气象站1974—2016年的逐日降水量资料,采用标准化降水指数(SPI),分析了该区域近43年气候干湿状况的变化规律。结果表明：近43a,黑龙江省大兴安岭林区气候总体呈湿润化趋势,但阶段性变化明显,特别是进入21世纪以来,气候干湿波动剧烈。年尺度上,仅呼玛的气候呈不明显的干旱化,其他各站的气候状况均表现为湿润化趋势;季节尺度上,呼玛夏季、塔河秋季的气候表现为不同程度的干旱化趋势,其他各站点各季节的气候均表现为不同程度的湿润趋势。且相关分析结果表明,夏季降水对年气候干湿状况的变化起到决定性的作用,为大兴安岭林区气候湿润化的主要贡献者。     

神府矿区土地利用与NDVI时空变化及其驱动因素分析

旨在研究矿区人类活动引起的土地利用变化及其对植被指数变化影响。以陕西省神府矿区为研究范围,应用线性趋势法和相关系数,结合土地利用和MODIS NDVI数据,分析了神府矿区土地利用与NDVI时空变化过程及其驱动因素。结果表明,2000—2010年神府矿区土地利用变化特征表现为耕地大面积转为草地和建设用地迅速增加。2000—2015年神府矿区NDVI总体呈线性增加趋势,线性增加速率为0.105/10a(P<0.001)。NDVI显著增加区域占矿区总面积的95.95%,仅有河流谷地、城镇附近区域NDVI呈减少趋势。耕地面积下降和建设用地面积扩张,导致NDVI降低,草地和林地面积增加,引起NDVI升高。神府矿区2000—2015年NDVI与气温以负相关为主,与降水以显著正相关为主,占区域总面积的97.79%,负相关以斑块状和线状集中在城镇附近和河流谷地。研究认为退耕还林还草工程实施和社会经济发展引起的城市扩张是神府矿区土地利用变化的主要驱动因素,而气候变化尤其是降水增加和草地、林地面积增加有力促进了NDVI的升高。