基于CMIP6的中国北方草地生态系统年总初级生产力时空格局

[目的]揭示我国北方草地年总初级生产力未来时空变化规律,为草地恢复及保护的政策制定提供重要依据。[方法]基于CMIP6中9个地球系统模式总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)模拟数据,采用多模式集合平均(MME)的方法,在SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP3-7.0和SSP5-8.5未来情景下预估了21世纪我国北方草地生态系统AGPP的时空变化。[结果](1)多模式集合(MME)模拟的准确性和年度趋势相关系数达到0.83,较其他单个模式更准确。(2)1982—2100年,4个情景均得出我国北方草地AGPP整体呈现上升趋势,温室气体高排放情景下的上升趋势大于温室气体低排放情景下的上升趋势。(3)空间上,我国北方草地平均AGPP在历史及未来情景下均呈西北到东南递增的趋势,SSP1-2.6情景下AGPP年均值最低〔308.03 g C/(m^(2)·a)〕,SSP5-8.5情景下最高〔389.63 g C/(m^(2)·a)〕。(4)在4个未来情景下的不同草地类型中,温性草原AGPP年均值最高〔SSP1-2.6情景下为445.44 g C/(m^(2)·a),SSP2-4.5情景下为474.53 g C/(m^(2)·a),SSP3-7.0情景下为532.42 g C/(m^(2)·a),SSP5-8.5情景下为558.14 g C/(m^(2)·a)〕,稀疏灌丛最低〔SSP1-2.6情景下为128.51 g C/(m^(2)·a),SSP2-4.5情景下为141.31 g C/(m^(2)·a),SSP3-7.0情景下为155.38 g C/(m^(2)·a),SSP5-8.5情景下为167.29 g C/(m^(2)·a)〕。[结论]我国北方草地AGPP未来呈显著增长趋势,不同情景下AGPP的增长趋势各不相同,排放情景越高增长越显著,未来应加强对我国北方草地AGPP变化的研究。

中国北方草地生产力研究进展

中国的北方草地资源十分丰富,研究影响草地生产力变化的因素对于合理利用草地资源具有重要的意义。文章系统综述了环境因素、生物因素以及人为管理因素等对中国北方草地生产力变化的影响。通过对近年来北方草地生产力变化的分析表明,环境因素是影响草地生产力变化的主要因素,生物因素亦会对草地生产力造成影响。放牧、刈割、施肥、草原开垦等人为因素会对草地生产力产生巨大的影响,并且通过有计划火烧、灌溉、围栏封育及混播等措施能潜在的提高草地生产力。

中国北方草地生态系统服务评估和功能区划助力生态安全屏障建设

北方草地是我国重要的绿色生态屏障,也是黄河、长江、澜沧江、滦河等江河的发源地和水源涵养区,其对保障我国生态安全,提升生态系统服务和生态系统稳定性具有极其重要的作用。长期以来,我国在畜牧业生产中重视草地的生产功能,而忽视其生态功能,导致生产功能过度利用,以及生态系统服务和生态功能降低,继而严重威胁着我国的生态安全。开展北方草地生态系统服务评估,制定北方草地主体功能区划,是构建和优化生态安全屏障体系,科学配置草地的生态-生产功能,推进生态文明,统筹山水林田湖草一体化保护和修复,建设"美丽中国",实现人与自然和谐共生的国家重大科技需求。文章基于北方草地生态系统服务和资源环境条件的空间分异规律,将北方草地划分为7个功能区、25个亚区。该生态功能区划将为制定区域国土空间规划,科学布局重要生态系统保护和修复重大工程,统筹推进生态保护和修复工作提供重要的科技支撑。

2000—2012年中国北方草地NDVI和气候因子时空变化

利用2000—2012年的MODIS NDVI数据,结合中国北方187个气象基准站年均温度和年降水量资料,对2000—2012年中国北方草地NDVI的时空变化特征和同期年均温度、降水量动态变化进行了分析。结果表明:(1)草地NDVI无明显变化的区域占北方草地总面积的64.35%,以荒漠草地为主;草地退化区域的面积(占北方草地总面积的23.97%)大于改善区域的面积(占北方草地11.68%)。(2)NDVI变异系数分析结果表明,2000—2012年以来中国北方草地68.37%区域呈稳定状态。其中,荒漠草地植被变异性较小,处于相对稳定状态的草地占其总面积的79.73%;而灌丛草地和典型草地的变异性较大,变化显著的草地分别占其草地面积的41.55%和45.92%。(3)北方草地区中,54.04%的区域年均温度呈升高趋势,大于温度呈降低趋势的区域,温度升高幅度最大为0.159℃·a-1;年降水量呈增加趋势的面积达71.01%,远大于呈减少趋势的面积,降水量增加的最大幅度为23.29mm·a-1。