基于CLM5.0的内蒙古呼伦贝尔草地生产力模拟参数优化

草地净初级生产力(net primary productivity,NPP)作为评估生态系统结构和功能以及植被质量的重要指标,其精准估算对于草地生态系统保护有着重要作用。陆面过程模型可对大范围NPP进行时序模拟,但受限于对植被生理生化特性的认知,应用于目标区域时,模型参数的默认设定会引起模拟偏差。为了使模型适用于呼伦贝尔草地生产力模拟,该研究基于CESM(community earth system model)框架下的最新陆面过程模型CLM5.0(the community land model 5.0)开展模型参数敏感性分析,并采用DREAM(differential evolution adaptive metropolis)算法对最敏感的10个参数进行优化调整,最后将参数优化后的模型应用于呼伦贝尔草地NPP模拟。结果表明:1)对草地NPP模拟最敏感的是呼吸作用类参数,如冠层叶顶维持呼吸基率的截距参数、凋落池到土壤有机质池转移的呼吸分数,其次是碳循环类参数,如叶片碳氮比、细根碳氮比。2)叶片碳氮比与气孔导度参数优化后的后验概率分布为高斯分布,表明该优化为良性约束,反映了碳氮关联参数与呼吸作用参数对于优化模型模拟的有效性。3)参数针对性优化有效提升了CLM5.0对呼伦贝尔草地生产力的模拟性能,NPP年总量相对误差由33.82%降低至10.97%,且应用于在不同类型草地NPP模拟时,其相对误差分别降低了5.62%、8.06%、9.03%。该研究结果可为CLM5.0应用于呼伦贝尔地区的草地生产力模拟提供参考,对合理评估草地生态系统碳循环研究具有积极作用。

呼伦贝尔草地植被枯黄期变化及其对极端气候的响应

草地生态系统是自然生态系统的重要组成部分,探讨植被物候变化与极端气候的关系,对草地生态系统保护及极端气候灾害预防具有重要意义。本文基于呼伦贝尔地区的2001~2017年MOD13Q1数据和日气象数据资料,选取S-G滤波法对NDVI时间序列数据拟合重建,采用动态阈值法提取草地植被枯黄期,并利用趋势分析、相关分析等方法分析呼伦贝尔草地植被枯黄期变化及其对极端气候的响应。结果表明:1) 枯黄期主要集中在260~290天,但各草地类型之间的物候参数具有差异性;年际变化趋势表现出微弱的提前趋势;在空间上,EOS提前区域主要分布在呼伦贝尔中部和西南地区,EOS推迟区域主要分布在中部偏西和东南地区。2) 近17a来,呼伦贝尔地区极端气温指数TX10P呈上升趋势,TX90P呈下降趋势,TNx、TXx、TNn和TXn总体呈减少趋势;极端降水指数CDD呈减少的趋势外,其他降水指数均呈上升趋势,表明该地区降水量增大。3) 不同草地植被类型枯黄期对于极端气温指数和极端降水指数的响应并不显著,且存在差异。该研究有助于加深草地植被物候对极端气候指数响应的认识,以期为维系生态平衡提供参考。

呼伦贝尔草地生态系统服务功能价值评估

通过对呼伦贝尔草地生态系统的分析,建立了草地生态系统服务价值评价指标体系,并利用多种生态经济学方法,对呼伦贝尔草地生态系统服务功能价值进行了初步估算。结果表明,呼伦贝尔草地生态系统每年提供的服务总价值为2601.24×108元,其中有机物质生产价值70.82×108元;调节大气价值429.58×108元;涵养水源价值1230.17×108元;土壤保持价值819.90×108元;营养物质循环价值13.48×108元;废弃物降解价值0.42×108元;休闲旅游价值36.87×108元。草地生态系统的生态价值远大于经济价值,在各种服务功能中,营养物质循环和土壤保持价值所占比重最大。因此,加强草原生态环境建设对于维持区域生态安全具有重要意义。

呼伦贝尔草地风蚀沙漠化演变及其逆转研究

本文从地区自然环境、资源分布特点、利用方式等多方面入手,对呼伦贝尔草地风蚀沙漠化成因、演变趋势作了较客观的分析,并以此为基础提出了相应的沙漠化逆转对策。

呼伦贝尔草地风蚀沙化植被生物多样性研究

对呼伦贝尔草地沙化过程中不同演替阶段植被物种组成和生物多样性研究结果表明:草地沙化、灌丛化明显,群落结构趋于简单化;群落α多样性急剧下降,其中,物种丰富度、多样性、均匀性严重沙化草地分别比潜在沙化草地减少59.4%、54.0%和31.4%,而生态优势度增加44.9%,说明草地沙化后群落物种数减少,优势种更加突出。四类沙化草地群落相似性与未沙化草地比较,相似系数分别为0.8649、0.6486、0.2593和0.1200,而四类沙化草地β多样性变化均呈明显增大趋势,其中严重沙化草地比潜在沙化草地高14.6倍,说明β多样性增大,群落相似性降低,生境异质性加大,预示草地沙化程度严重。

呼伦贝尔草地野生禾本科牧草生态地理区系研究

通过野外实地考察对呼伦贝尔草地野生禾本科牧草的区系组成、生长习性及属种地理成分进行了调查与分析.结果表明:呼伦贝尔草地现有禾本科牧草42属112种,其中93种为多年生草本,说明多数牧草具有抗寒冷、再生能力强的特点,且适应能力强、分布范围广;在植物区系属的水平上,温带成分占有主要地位;在种的水平上,北温带成分、旧世界温带成分、亚洲温带成分占较大比例.这种区系格局,不仅表现出禾本科野生牧草的物种多样性,而且对种质资源本土化和改良草场,草原地区牧草资源的保存、繁育与合理利用等各方面都具有重要意义.

呼伦贝尔草地主要有毒植物及其开发利用

呼伦贝尔草地共有有毒植物隶属14科,28属,49种。其中分布广、密度大的有毒植物有10种。研究了天然草地主要有毒植物的种类、生态分布、家畜误食后的中毒症状、中毒后的解毒方法等,并提出了有毒植物资源的利用价值。

呼伦贝尔草地野生禾本科牧草资源及资源评价

对呼伦贝尔草地野生禾本科牧草的属种组成、生长习性及饲用价值进行了研究。结果表明,呼伦贝尔草地现有禾本科牧草42属112种,这些禾本科牧草大多为多年生草本植物,适应典型草原和丘陵草甸草原生境,饲用价值高,适口性良好,是植被组成中的重要组成成分,生态利用前景广阔,是本地区重要的牧草资源。对其资源进行评价,为其合理开发利用提供理论依据。

呼伦贝尔草地野生豆科牧草资源及其特点

对呼伦贝尔草地野生豆科牧草的属种组成、生长习性及饲用价值进行了研究。结果表明,呼伦贝尔草地现有豆科植物17属64种。这些豆科牧草大多为多年生草本植物,适应典型草原和丘陵草甸草原生境,饲用价值较高,适口性良好,是植被组成中的重要组成成分,生态利用前景广阔,是本地区重要的饲草资源。

呼伦贝尔草地菊科植物区系分析

论文对呼伦贝尔草地菊科植物区系的组成、分类及其特点进行了分析。结果表明:呼伦贝尔草地菊科植物有57属187种。植物种类丰富,优势属、种较为明显。本区系地理成分复杂,菊科植物57个属分为13个分布型,本区系成分以温带为主,北温带分布占绝对优势。中国特有分布种仅有1种。

关于开展呼伦贝尔草地有害生物消长规律与科学管理研究的意见

根据呼伦贝尔草地的现状和多年来有害生物防治工作中取得的成果经验,提出开展呼伦贝尔草地有害生物消长规律与科学管理研究的意见:一是进一步开展草场和人工草地有害生物种类、危害性及分布范围的调查,摸清呼伦贝尔草地有害生物种类、数量、危害程度及造成损失的量化关系;二是针对占优势的有害生物开展深入系统的消长规律的研究,摸清有害生物与生态条件间的关系,有害生物与有益生物间的动态平衡关系;三是建立有害生物发生预测预报网络和有害生物的预警系统,为生态建设科学决策提供依据;四是建立呼伦贝尔市草地有害生物模式化科学管理技术组合,并在草业生产中实施,将有害生物控制在不足危害的水平以下。从而实现生态效益、经济效益与社会效益的共同提高。

呼伦贝尔草地有害生物综合防治技术研究报告(Ⅰ)

2000年-2006年采用野外调查与田间小区试验相结合的方法,开展了呼伦贝尔草地有害生物综合防治技术的研究.通过几年的研究初步摸清了呼伦贝尔草地主要有害生物的种类及发生规律,提出了在当地目前草业生产中可行的综合防治技术.

呼伦贝尔草地的退化现状与治理措施

经过对当前呼伦贝尔天然草地的退化现状和退化原因进行了系统的调查分析,提出了呼伦贝尔退化草地的治理措施.由于自然灾害和草牧场的不合理利用等原因,造成了呼伦贝尔天然草场大面积退化、沙化,劣质草增多,优良牧草减少,产草量下降,严重影响着畜牧业生产的发展.为了维护呼伦贝尔天然草地的生态平衡和永续利用,应树立草场价值观念和生态效益观念,并制定现代化管理措施,从而更加有效地合理开发利用天然草地资源.

呼伦贝尔草地有害生物综合防治技术研究报告(Ⅱ)

2000-2006年采用野外调查与田间小区试验相结合的方法,开展了呼伦贝尔草地有害生物综合防治技术的研究.通过几年的研究初步摸清了呼伦贝尔草地主要有害生物的种类及发生规律,提出了在当地目前草业生产中可行的综合防治技术.

呼伦贝尔草地生态环境与有害生物发生的关系

文中较详细地介绍了呼伦贝尔草地的自然生态条件,并分析了不同草地类型和生态条件下有害生物种群变化规律性,讨论了环境与有害生物变化引发的草地退化的过程,提出了人与环境及生物间相和谐是促进草地可持续发展的基础。

呼伦贝尔草地沙化特征及防治措施探讨

呼伦贝尔草地是我国北方保存相对比较完整的草原牧区，“水草丰美”一直是呼伦贝尔的代名词。然而，近年来，由于环境变迁及滥垦乱伐、超载放牧、无节制樵采等不合理因素影响。草地沙化、植被退化、沙丘活化形势日趋严重，并使海拉尔河、伊敏河流域三条隐蔽性生草沙带出现不同程度活化。流沙肆虐、沙进人退已严重困扰当地牧业生产和牧民日常生活。

探索科研成果转化模式 助力呼伦贝尔草地生态修复——呼伦贝尔学院生命与环境科学学院金晓明教授科研团队简介

金晓明教授科研团队主要从事草地生态学的理论研究和沙地生态治理及退化草地改良的关键应用技术研究．以期实现为地力经济社会的发展做一份贡献的目的。

呼伦贝尔退化草地植被演替特征研究

由于气候环境条件的变化和人类长期不合理的草地利用方式,致使呼伦贝尔草原退化、沙漠化趋势加剧,草地的退化严重威胁着当地的生态环境,制约着畜牧业的发展。对草甸草原、典型草原和沙地植被三种草地类型的植被退化演替特征研究结果表明:随着草地退化(沙化)程度加大,群落结构与多样性逐渐丧失,草层高度、植被盖度、株丛密度、地上部生物量等,都呈现不同程度的递减趋势,草地退化过程中,群落物种组成逐渐单一,数量逐渐减少,物种组成发生显著的变化。未退化草地以禾本科植物占主导地位,随着退化程度的加大,退化指示类的菊科植物的重要地位得到提升,中度退化阶段蔷薇科植物不断增加,并占据优势地位,重度退化阶段,多以耐践踏的蔷薇科植物和小型禾草为优势种,其中重度沙化草地,多年生植物几乎全部消失,而被一年生植物替代。

呼伦贝尔草地风蚀沙化地土壤种子库多样性研究

采用野外定点取样与室内培养相结合的方法,研究了呼伦贝尔4种退化沙地土壤种子库密度多样性。结果表明:土壤种子库密度随草地沙化程度的加重而下降,且不同沙化阶段其下降率各异,从固定沙地到半固定、半流动、流动沙地,土壤种子库密度分别下降75.7%、83.4%和84.2%。种子库物种数的变异从固定沙地到半流动沙地变化较小,而到流动沙地变化较大,主要为一二年生植物(50%),多年生草本和灌木比例相对较少。土壤种子库物种多样性指数变化与密度变化不一致,其中半固定沙地最大,流动沙地最小。种子库群落相似性指数变化幅度在0.6087～0.9355之间,说明其空间异质性较小。

呼伦贝尔天然草地野生菊科牧草资源及资源评价

文章对呼伦贝尔天然草地野生菊科牧草的属种组成、生长习性及饲用价值进行了研究。结果表明,呼伦贝尔天然草地现有菊科牧草57属187种,这些菊科牧草大多为多年生草本植物,适应典型草原和丘陵草甸草原生境,但多以半生种形式出现在天然草地上,是呼伦贝尔天然草地植被组成中的重要组成成分,生态利用前景广阔。对其资源进行评价,为其合理开发利用提供理论依据。