气候变化对内蒙古温带草原生态系统碳、水通量及水分利用效率的影响

准确估算生态系统碳、水通量及水分利用效率对于流域碳水循环研究具有重要意义。文章采用PEST模型参数优化后的Biome-BGC模型,模拟了2003—2019年及未来气候变化情景下总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和蒸散发(evapotranspiration,ET),研究了GPP、ET和水分利用效率(water use efficiency,WUE)在不同时间尺度上的变化规律,并探讨了降水和温度的影响。结果表明:GPP、ET和WUE在年尺度上呈现不显著增加趋势;温度和降水联合增加情景对GPP、ET/WUE的影响大于温度或降水单独增加情景。该结果可为流域碳水循环研究提供重要参考。

温带草原11个植物群落夏秋土壤呼吸对气温变化的响应

在夏秋季节,采用碱液吸收法对锡林郭勒草原11个群落的土壤呼吸进行了测定,比较和分析了各群落土壤呼吸的季节动态、平均呼吸速率、土壤呼吸对气温变化的响应。结果表明:1)各群落土壤呼吸有明显的季节变化,其动态与气温大体一致,但不完全同步;2)生长季各群落平均呼吸速率介于565.07～1349.56mg C·m^(-2)·d^(-1)之间,总体差异极显著,各群落平均呼吸速率与平均气温无显著相关关系;3)指数模型能较好地表示土壤呼吸对温度变化的响应,温度能在一定程度上解释土壤呼吸的季节变化,但温度较低时模型的拟合好于温度较高时;4)各群落的Q_(10)值介于1.47～1.84之间,与各群落的平均气温亦无显著相关关系,小麦群落的Q_(10)高于所有草地群落,说明土地利用方式对土壤呼吸的温度敏感性有影响。

内蒙古温带草原区植被盖度变化及其与气象因子的关系

利用1982-1999年内蒙古地区NOAA/AVHRR的NDVI数字遥感影像,对内蒙古温带草原区植被盖度进行了反演,探讨了近20a来温带草原植被盖度的变化情况,并对植被盖度与不同组合方式的降水及气温数据进行了相关分析,探讨了植被盖度与气象因子的关系。结果表明:①近20a来温带草原植被盖度呈上升趋势,占总面积72%的草原植被盖度发生了增长,3种不同草原类型中典型草原盖度上升趋势最为明显;②温带草原生长季平均盖度、逐月盖度与降水成正相关关系,与气温呈负相关关系,其中降水对盖度的影响存在着时滞及累积效应;③3种草原类型植被盖度对气象因子的敏感性不同,荒漠草原植被盖度与气温和降水相关性最强,其次为典型草原与草甸草原。

气候变化对中国北方温带草原植被的影响

在月、季节、生长季和年4个时间尺度上,采用Krigging空间插值方法对1982—1999年的降水、气温数据插值生成栅格影像,将其与1982—1999年的NOAA/AVHRR NDVI影像进行相关分析.同时,综合分析了归一化差值植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)、降水、气温、区域潜在蒸散量、区域实际蒸散量的年际季节变化.结果表明,降水是制约本区植被生长的根本原因,夏季降水量对植被生长的影响最为显著,7—8月份的降水对下月植被的生长有重要的影响.同时得出中国北方温带草原植被与气象因子相关性的空间分布图.

我国北方温带草原碳循环研究进展

首先分析了我国北方温带草原在我国草地生态系统碳循环研究中的地位和重要性,进而从碳的固定、碳的贮存和碳的释放3个方面阐述了我国北方温带草原碳循环的特征和研究现状,探讨了影响碳循环3个环节的主要因素,重点对北方温带草原初级生产力、土壤有机碳、土壤呼吸及其对环境因子和人类活动的响应进行综述,为我国北方温带草原碳循环的研究提供参考。

锡林河流域温带草原土壤的净氮矿化研究

氮素矿化是决定土壤供氮能力的重要过程,也是目前国内外研究的热点。该文采用树脂芯方法测定了内蒙古锡林河流域不同温带草原土壤在雨季期间的净氮矿化率,对树脂芯方法在温带草原的应用效果进行了评价。结果表明,实验期间贝加尔针茅草原、羊草草原和大针茅草原土壤的平均日净氮矿化率分别为0.035、0.120和0.125 kg/(hm2.d);树脂芯方法对草原土壤氮转化过程干扰较小,是自然条件下研究温带草原土壤净氮矿化的有效手段。

整合1982-1999年NDVI与降雨量时间序列模拟中国北方温带草原植被盖度

植被盖度是刻画陆地表面植被数量的一个重要参数,是指示生态系统变化的重要指标.因为中国北方温带草原对降雨量变化较敏感,因此,可以利用降雨量与遥感数据结合估测植被盖度.文章利用基于遥感数据和降雨量的线性分解模型来估测不同植被类型盖度,每8km×8km地区的覆盖类型分为3种类型:裸地、灌丛及草地和裸地混合类型,混合类型又分为:草地和裸地.利用一元线性回归拟合模型计算的湿季NDVI对降雨量的敏感性作为模型的状态变量,将通过0.1显著水平检验的NDVI和降雨量线性关系的斜率与湿季NDVI均值作散点图,然后根据条件限制优化算法求解三角形确定模型中的端元参数.1982—1999年平均占地率、灌丛和草地裸地混合类型的平均盖度研究表明,占地率的空间变化特征是自西北向东南逐渐减小.灌丛的植被盖度自西北向东南逐渐增加,没有表现出与降雨量相似的变化格局.大部分地区的灌丛盖度小于30%,少部分地区的灌丛盖度大于50%.草地和裸地混合类型盖度并没有表现出与降雨量相似的空间变化特征.单年植被盖度研究表明,1996年(干旱年)草地盖度由西北向东南逐渐增大,与湿季降雨量具有相似的空间变化特征.1998年(湿润年)湿季降雨量充沛,大部分地区的草地盖度较高.利用地面测量数据检验基于线性分解模型模拟的1999年草地盖度,平均误差为0.147.与Gutman模型相比,线性分解模型模拟结果较好.

降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响

全球气候变化下降水时间的改变将深刻影响草原生态系统地上净初级生产力(ANPP),而草原生态系统ANPP是区域碳循环的重要过程。利用1998—2007年的SPOT-VEG NDVI数据并结合111个样点的ANPP地面样方调查数据,获得了内蒙古温带草原1998—2007年的ANPP区域数据,依此分析了中国内蒙古温带草原以及区域内的3种植被类型(荒漠草原、典型草原、草甸草原)降水时间对ANPP的影响。研究结果表明,对于整个内蒙古温带草原来说,一个水分年内(从上一年9月份到当年地上生物量达最大值时的8月份)影响ANPP较为重要的降水月份为2—7月份,其中,5—7月份降水尤为重要。具体到每个月降水的影响,研究发现,7月份降水最重要,而仍处于生长季的8月份降水相对于其他生长季降水作用最小;影响不同草地类型最重要的降水时期存在一定差异,对荒漠草原和典型草原地区来说,ANPP达最大值前3个月(5—7月份)的生长季降水最重要,而8月份降水影响较小,而草甸草原地区8月份和非生长季的3、4月份降水最重要,但各个降水时期降水对ANPP的影响都较荒漠草原和典型草原小,大部分地区降水对ANPP的影响不显著。

重度放牧对欧亚温带草原东缘生态样带土壤氮矿化及其温度敏感性的影响

以欧亚温带草原东缘生态样带为平台,以样带上未放牧和重度放牧配对样地为研究对象,开展重度放牧对欧亚温带典型草原土壤氮矿化及其温度敏感性的影响研究。结果表明:(1)在室内培养条件下,土壤氮积累量和土壤净氮矿化速率呈现出干燥度指数较大的样点显著大于干燥度指数最低的样点(P<0.05)。在相对湿润的样点,土壤氮素矿化周转速率较快;(2)重度放牧对不同样点土壤氮积累量和土壤氮矿化速率的影响是不同的。在干燥度指数较高样点,重度放牧样地土壤铵态氮减少量和速率较未放牧样地低(P<0.05),重度放牧显著降低了土壤硝态氮积累量、无机氮积累量、硝化速率、净氮矿化速率(P<0.05);在干燥度指数较低样点,重度放牧样地土壤铵态氮减少量和速率较未放牧样地高(P<0.05),重度放牧对土壤硝态氮积累量、无机氮积累量、硝化速率、净氮矿化速率影响不大(P>0.05);(3)土壤氮矿化作用温度敏感性(Q10)变化范围在1.61-2.06,重度放牧对Q10无显著影响。随着纬度的升高,Q10呈升高趋势。Q10与基质质量指数以及表观活化能与基质质量指数均呈显著的负相关关系(P<0.05);(4)土壤硝态氮积累量、无机氮积累量、硝化速率、净氮矿化速率对重度放牧的响应比与干燥度指数呈极显著负相关(P<0.01),重度放牧对欧亚温带典型草原土壤氮矿化的影响受气候条件(温度和降水)的调控。

内蒙古温带草原的根冠比及其影响因素

温带草地大部分生物量分布在地下,地下生物量在草地生态系统碳循环中起着重要作用。利用根冠比(R∶S)和地上生物量来估算地下生物量是目前常用的方法,但目前缺乏根冠比的数据。本研究利用内蒙古温带草原的生物量实测数据,分析了R∶S及其影响因素。结果显示(1)内蒙古温带草原地上和地下生物量分别为135.3、775.2g.m-2,不同草原类型生物量差异显著,荒漠草原、典型草原和草甸草原的地上生物量分别为56.6、133.4和196.7g.m-2,地下生物量分别为301.0、688.9和1385.2g.m-2。(2)研究区3种草原类型的R∶S差异较小,荒漠草原、典型草原和草甸草原R∶S中值分别为6.7、5.3和5.2,总体上,内蒙古温带草地的R∶S为6.3。(3)R∶S与年均温、年降水和土壤含水率之间没有显著相关关系。

温带草原生态系统CO_2排放对环境因子变化的响应

2001年6～9月,在内蒙古地区气候异常干旱的条件下(降水量不到历史正常年份的1/6),利用静态暗箱法分别对锡林河流域草甸草原、羊草草原、大针茅草原等典型温带草原生态系统的CO2排放状况及主要环境因子进行了实地观测,分析它们之间的相关性。结果表明,在草原群落活跃生长期内,CO2排放通量的月变化对气温和地温的响应都不明显;但CO2日变化与气温和地表温度呈显著正相关,与5、10cm处的地温相关不显著;从CO2排放的平均值来看,草甸、羊草、大针茅草原样地随降水梯度变化(年降水量递减),CO2的排放通量依次分别由268.7、211.6、181.4mg·m-2·h-1递减,说明大气降水是影响CO2排放通量变化的重要环境因子。此外,CO2排放通量还与土壤水分、土壤有机质、土壤全氮含量呈正相关关系。

温带草原区气候变化及其对植被影响的研究进展

为了深入研究温带草原区气候变化及其对自然-社会-经济系统的影响、系统响应及适应,回顾了温带草原区气候主要要素(如温度、降雨)与旱灾的变化及未来区域气候趋势预测等方面的研究进展,重点总结了气候变化对温带草原植被影响的最新研究成果。研究发现:温带草原区呈现总体气温明显升高,降水区域差异显著,干旱年份增多、旱灾增加的变化趋势。受此影响,植物物候、生理特征、生产力、覆盖度等发生明显的变化。最后指出,在气候变化核心要素预测、研究的时空尺度等方面还不完善,今后应重视开展大尺度气候变化的时空格局,微地形下气候变化的时空异质性等方面研究,同时加强气候变化对草原植被的影响与生态系统响应以及气候变化适应等方面的研究。

用词频分析法分析我国温带草原荒漠化研究动向

运用词频分析法,对清华同方《中国期刊全文数据库》1980-2008年农业领域的全部期刊进行分析,从草原荒漠化的研究领域、研究热点、主要研究单位等方面入手,分析我国温带草原荒漠化的研究现状。从而勾画出温带草原荒漠化研究的主要领域和发展趋势,向草业工作者展示了我国温带草原荒漠化持续不变的研究热点依然是草原沙化(退化)和草原畜牧业,气候变化、荒漠化治理、沙尘暴、超载过牧的研究逐渐成为新的研究热点。

论北半球三大温带草原农垦与沙漠化的关系

我国东北西部和内蒙中东部 ,与北哈萨克斯坦、美国中西部大平原为北半球温带三大肥沃草原。雨量在30 0～ 4 0 0mm之间 ,地形平坦 ,气候适宜于畜牧业 ,实为天然的殷实草原。文章根据调查材料和文献提供了有关这三大草场大规模农垦旱作以致变成沙荒。

欧亚温带草原东缘牧区雪灾灾情分析——以欧亚温带草原东缘生态样带典型地区为例

利用2012年10-12月和2013年1-4月冬春季欧亚温带草原东缘生态样带典型地区的气象数据和社会调查数据,对研究区不同地区的最低气温、雪灾等级、雪灾承灾体和受灾情况进行了分析。结果表明：研究区2012-2013年冬春季气温自东南向西北呈波动性下降趋势,雪灾等级巴彦德勒格尔和巴彦属轻灾区,太仆寺、正蓝、苏赫巴托和巴特瑙劳布属中灾区,锡林浩特、阿巴嘎和西乌珠穆沁属重灾区;承灾体暴露性有明显的地域性差异,蒙古国地区要强于中国地区,其承灾体暴露性强,基础设施防灾抗灾性能低,受灾主要是牲畜死亡和掉羔,而中国地区主要是牲畜死亡、掉羔和草料费用增加,特别是草料费用增加导致的经济损失严重;蒙古国游牧地区气温低的地区灾情较重,中国定居地区灾损南部旗县重于北部旗县。

内蒙古自治区温带草原生态系统服务价值评估及空间特征

以内蒙古自治区温带草原为研究区域,以地级市为空间尺度,利用遥感数据估算的生物量和空间插值的年降水量数据对四大类、十一小类的生态系统服务单位面积价值进行了校正,进而综合定量评估了内蒙古自治区温带草原生态系统服务价值及其空间分布特征。结果表明:1)内蒙古自治区全区总生态系统服务价值为1.6万亿元,与当年全区的GDP总量基本持平,间接的调节服务价值远远大于其它服务价值,而代表直接经济价值的供给服务不足总生态系统服务价值的1/10;2)内蒙古自治区温带草原单位面积总生态系统服务价值平均为29 780.3元·hm-2,单位面积总生态系统服务价值最高的地级市是兴安盟,为87 616.86元·hm-2;最低的是阿拉善盟,为1 063.99元·hm-2,总体上呈现从东北向西南逐渐降低的空间格局;3)内蒙古自治区温带草原生态系统服务价值主要分布于呼伦贝尔盟、锡林郭勒盟、赤峰市、兴安盟和通辽市,分别占总服务价值的35.64%、25.62%、11.68%、10.91%和7.39%。

欧亚温带草原东缘生态样带研究探讨

为揭示全球变化与欧亚温带草原东缘生态系统的关系,提出沿着从中国长城至俄罗斯贝加尔湖设置一条经向样带,主要表征欧亚大陆东缘经向热量梯度,反映受大陆性气候控制下的草原地带的生态系列。沿样带开展生物地球化学过程、能量交换、植被结构动态、气候-植被、放牧-草地-牧草驯化、土地利用格局与管理、模型模拟等研究工作,对于加深气候变化和人为影响对草原生态系统的发生、发展、利用及演变规律的影响的认识,增强对气候变化的减缓和适应能力,具有非常重要的意义。

试论我国温带草原生产力特征及其合理利用与开发建设的方向

一、我国温带草原的生产力特征及其合理利用 我国温带草原是欧亚草原的一个组成部分,地处其东南边缘,集中分布在我国北方内陆东半壁的半湿润与半干旱地区。包括东北松辽平原的大部分,内蒙古高原中东部,鄂尔多斯高原大部,以及陇东、陇中、宁南、陕北、晋西北所组成的黄土高原的部分。此外,我国温带草原还应包括新疆北部的阿尔泰草原地区,但其与前一地区呈不连续分布状态。

中国北方温带草原区土壤容重分层数据重建与空间格局分析

中国北方温带草原区因其地域跨度较大,地理条件复杂,土壤容重空间格局和分层数据情况仍不清楚。基于此,本研究利用中国北方温带草原区土壤容重调查实测数据,对北方温带草原地区表层土壤容重构建土壤传递函数,进行土壤垂直剖面分层容重数据重建与水平空间的土壤容重数据估算。结果表明:中国北方温带草原区土壤容重在空间上呈现中部和西北部高,东部和山区低的现象,草地平均土壤容重为1.50 g·cm-3。按地理区域划分,土壤容重最高为南疆盆地,平均为1.99 g·cm-3,阿勒泰山区土壤容重最低,平均为1.03 g·cm-3。按照草地类型统计,高寒草甸类土壤容重最低,平均为0.76 g·cm-3;温性荒漠类土壤容重最高,平均为1.80 g·cm-3。北方温带草原区草地表层(0~10 cm)土壤容重的平均预测误差、均方根误差、相对误差和复相关系数分别为0.018、0.223、16.2%和0.5386。

中国温带草原和荒漠区域春季物候的变化及其敏感性分析

[目的]在全球气候变化背景下,分析中国温带草原和荒漠区域春季物候变化趋势,探索该区域春季物候与气候因子之间的关系。[方法]利用1982—2015年归一化植被指数(NDVI)数据集,提取中国温带草原和荒漠区域植被生长季开始日期(SOS),评估整个研究区及草甸、草原和荒漠SOS的线性趋势。利用偏相关和多元线性回归方法,分析SOS与季前(5月—上一年11月)温度和季前降水的关系,并分析SOS对气候变化响应的空间模式。[结果]1982—2015年中国温带草原和荒漠区域SOS以0.14d·a^-1的速率显著提前。空间上,68%的地区呈提前趋势,32%的地区呈延迟趋势。SOS与不同季前时期的平均温度和降水均呈负相关,且与季前平均温度的相关性更显著。SOS分别与季前40d平均温度和季前200d降水的相关性最大。1982—2015年,季前(40d)平均温度上升1℃,SOS显著提前1.31d;季前(200d)降水增加10mm,SOS提前0.44d。空间上,长期平均季前(200d)降水增加10mm,SOS温度敏感性增加0.093d·℃^-1,SOS降水敏感性降低0.019d·10mm^-1。[结论]过去34年中国温带草原和荒漠区域SOS表现提前趋势。季前平均温度是控制SOS变化的主要因子。季前平均温度升高和季前降水增加会导致SOS提前。季前降水决定SOS温度敏感性和SOS降水敏感性的空间格局。季前降水越多的地区,SOS对季前平均温度越敏感;季前降水越少的地区,SOS对季前降水越敏感。