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        干旱對草地生產(chǎn)力影響的定量評估研究

        2017-03-28 09:58:06雷添杰
        測繪學(xué)報(bào) 2017年1期
        關(guān)鍵詞:碳循環(huán)草甸荒漠

        雷添杰

        1. 中國水利水電科學(xué)研究院,北京100038; 2. 北京師范大學(xué),北京100875

        干旱對草地生產(chǎn)力影響的定量評估研究

        雷添杰1,2

        1. 中國水利水電科學(xué)研究院,北京100038; 2. 北京師范大學(xué),北京100875

        全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是當(dāng)前全球變化研究的重要內(nèi)容。內(nèi)蒙古草原位于中國東北樣帶環(huán)境敏感區(qū),干旱發(fā)生頻繁,強(qiáng)度大,持續(xù)時(shí)間長,對內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)產(chǎn)生了重大影響。在可預(yù)見的未來,干旱的變化趨勢是發(fā)生更加頻繁,等級更高和持續(xù)時(shí)間更長,可能超出生態(tài)系統(tǒng)能夠承受的壓力閾值,對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的影響。長期以來,如何科學(xué)評估干旱對草地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力造成的影響是比較棘手的問題。本文研究以不同草地生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,以NPP(net primary production)為評價(jià)指標(biāo),基于植被生長機(jī)理的動(dòng)態(tài)模型Biome-BGC和SPI(standardized precipitation index)干旱指數(shù),在通量數(shù)據(jù)和模型優(yōu)化的基礎(chǔ)上,模擬內(nèi)蒙古近50(1961—2012)年不同類型草地(荒漠、典型和草甸草地)植被的生長過程,采用正常年多年NPP的平均值作為干旱影響的評估標(biāo)準(zhǔn),研究了不同等級干旱事件對不同類型草地NPP變化的定量影響及其響應(yīng)關(guān)系,探討了氣候變化背景下近50年干旱單因子對草地生產(chǎn)力的凈影響。主要結(jié)論及創(chuàng)新如下:

        (1) 不同等級干旱對草地生產(chǎn)力造成了不同程度的影響,且對不同類型草地生產(chǎn)力的影響程度存在較大差異。研究發(fā)現(xiàn)干旱是造成草地NPP年際波動(dòng)的主要脅迫因子之一。不同等級的干旱對同一類型草地的影響存在顯著差異,同一等級干旱對不同類型草地生態(tài)系統(tǒng)的影響也存在較大差異。中等干旱事件所造成的草甸、典型和荒漠草原NPP的平均損失分別為21.15、20.38和9.51 gC/m2/a;嚴(yán)重干旱事件造成的草甸、典型和荒漠草原NPP的平均損失分別為32.99、36.29和14.57 gC/m2/a;極端干旱事件造成的草甸、典型和荒漠草原NPP的平均損失分別為49.16、52.61和59.82 gC/m2/a。不同類型草地NPP的變化隨著中等-嚴(yán)重-極端干旱等級的變化呈指數(shù)增長關(guān)系。在發(fā)生中等和嚴(yán)重等級干旱時(shí),荒漠草原NPP對干旱的響應(yīng)速率低于草甸和典型草原NPP的變化速率;但是在極端干旱條件下,荒漠草原NPP對干旱的響應(yīng)速率高于草甸和典型草原NPP的變化速率。

        (2) 近50年干旱對草地生產(chǎn)力凈影響顯著,且對不同類型草地生產(chǎn)力的影響存在較大差異。剔除了氣候變化(降水和溫度)因子的交互作用對干旱影響的干擾,進(jìn)一步厘清了近50年干旱對草地NPP的凈影響。在區(qū)域尺度上,近50年干旱單一因子造成的NPP總凈影響在-1 140.30~15 003.30 gC/m2/52 a范圍內(nèi)變化。干旱對不同草地類型NPP的影響存在差異,對草甸、典型和荒漠草原NPP損失(NPP變化為正值時(shí))較為嚴(yán)重的區(qū)域面積百分比分別約為95.4%、91.6%和36.8%;干旱造成草地NPP增加(NPP變化為負(fù)值時(shí))的區(qū)域面積百分比分別為為4.6%、8.4%和63.2%。近50年干旱對草甸、典型和荒漠草原NPP的區(qū)域平均凈影響分別為7 005.73、8 466.10和4 753.25 gC/m2/52 a。干旱單因子對草地生產(chǎn)力NPP的凈影響程度,沿草甸草原—典型草原—荒漠草原的梯度變化呈現(xiàn)出“兩頭低,中間高”的現(xiàn)象。在內(nèi)蒙古地區(qū),干旱對草地生產(chǎn)力的影響主要是由降水虧缺引起的,但溫度和降水對干旱的影響存在顯著干擾(p<0.05),而且降水對NPP的負(fù)影響大于溫度所施加的正作用。

        Author: LEI Tianjie(1984—),male, engineer, received his doctoral degree on June 2015 from Beijing Normal University, majors in grassland carbon cycling.

        E-mail: ltj348@126.com

        Quantitative Assessment of the Impacts of Droughts on Grassland Productivity

        LEI Tianjie1,2

        1. China Institute of Water Resources and Hydropower Research (IWHR),Beijing 100038,China; 2. Beijing Normal University, Beijing 100875, China

        雷添杰.干旱對草地生產(chǎn)力影響的定量評估研究[J].測繪學(xué)報(bào),2017,46(1):134.

        10.11947/j.AGCS.2017.20160484. LEI Tianjie.Quantitative Assessment of the Impacts of Droughts On Grassland Productivity[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2017,46(1):134. DOI:10.11947/j.AGCS.2017.20160484.

        P228

        D

        1001-1595(2017)01-0134-01

        國家自然科學(xué)基金(41601569);中國博士后科學(xué)基金(2016M591214)

        2016-10-09

        雷添杰(1984—),男,工程師,2015年6月畢業(yè)于北京師范大學(xué),獲理學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)老師:武建軍教授),研究方向?yàn)椴莸靥佳h(huán)。

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