论文部分内容阅读
草地生态系统是藏北高原分布最为广泛、生物量最为丰富的生态系统,具有十分重要的生态地位,其生态系统的变化关系着高原生态环境及其国家生态安全屏障的功能与效应。近年来,藏北高寒草地遭到了人类不同程度的干扰和破坏,高原环境与区域发展面临着极为严峻的挑战。因此,本文基于MODIS-NDVI遥感数据和气象数据,对藏北高原地区植被NDVI动态变化及其影响因素进行分析,同时,以集成生物圈模型IBIS为工具,模拟草地NPP的年际变化,并预测未来气候条件下草地NPP的变化趋势。通过研究,得出以下主要结论:(1)藏北高原气象因子时空变化特征。2000-2015年藏北高原气温上升、降水增加,整体气候向暖湿化方向发展。然而,不同草地类型下气温和降水的变化特征存在明显差异,其中,高寒草甸生长季气温上升,降水波动下降,气候略偏暖干化。而高寒草原气温和降水均呈上升趋势,气候向暖湿化方向发展。总的来说,藏北高原整体及高寒草原气候变化趋势一致,均以暖湿化趋势为主,而高寒草甸气候略有暖干化。(2)藏北高原植被NDVI时空变化特征。2000-2015年藏北高原多年生长季NDVI均值表现为东南部高,中西部低,呈连续的带状分布特征。其中,高寒草甸多年生长季NDVI均值相对较高(0.353),该区位于亚寒带半湿润气候区,植被水分条件充足,植被类型主要包括农作物和高寒灌丛草甸等,植被覆盖度较好。而高寒草原植被生长的生态环境条件尤为恶劣,多年生长季NDVI相对较低(0.160),受高寒气候的影响,植被以高寒草原和高寒荒漠草原居多,植被覆盖度较差。从时空变化来看,2000-2015年藏北高原植被整体上呈微弱退化趋势,主要退化区域位于藏北高原东南部。其中,高寒草原年均NDVI平稳波动,植被变化趋于稳定,而高寒草甸地区,NDVI持续下降,植被呈现出衰退现象。(3)藏北高原植被NDVI与气候的关系。藏北高原NDVI与气温降水关系密切,同一气象因子对不同草地类型的植被生长影响不同。其中,2000-2015年高寒草甸生长季NDVI与同期降水量和春季降水量呈显著正相关。在气候略有暖干的环境下,降水下降,土壤有效水分减少,土壤湿度降低,加之气温上升,蒸散增强,土壤氮矿化速率和无机氮含量下降,导致高寒草甸植被生长速度降低,植被衰退现象明显。而高寒草原NDVI与生长季降水量呈显著负相关。该区气温上升,降水量微弱增加,植被NDVI却呈现出波动下降的趋势,出现这种现象的原因可能与冻土退化有关,在降水略微上升的状态下,春季气温回升,会使土壤冻结深度变薄,冻结期缩短,导致地表水下渗,土壤表面蒸散作用增强,水分流失加剧,营养成分减少,同时,生长季降水的增加,植被生长期间净辐射相应减少,光合速率下降,不利于高寒草原的生长。此外,通过分析不同生态地理区划植被NDVI与气候的关系,可以得出植被对气候的响应存在显著的空间异质性。(4)IBIS模型在藏北高原的适用性。基于IBIS模型模拟藏北高原2000-2015年草地NPP,并采用藏北高原相同时段的NDVI时间序列数据进行一致性检验。结果表明:NPP表征的草地植被时空分布特征与NDVI时空特征总体上较为一致,说明IBIS模型在模拟藏北高原草地净初级生产力方面是适用的。另外,通过使用未来气候预测数据,模拟藏北高原未来草地NPP变化趋势,得出未来几年藏北高原草地变化以改善趋势为主。